思維可視化在高中數學教學中的運用

李志敏

培養思維能力是高中數學教學之魂，也是促進學生全面成長之核。對于高中生而言，課程教學存在抽象、晦澀難懂等問題，如何提升學生的思維品質是每名教師亟須解決的問題。構建思維可視化學習模式，不僅能夠減輕學生的學習壓力，還能夠使學生知其所以然。

高中數學知識的學習難度較大，具有一定的抽象性。為了提升學生的思維品質，使高中生深入、全面、理性地思考，高中數學教師需要加大對思維可視化的開發和應用力度，借助信息技術、圖示等，確保教學過程清晰可見、教學互動動態生成，促進學生數學思維與核心素養的同步提升。思維可視化聚焦思維層，在多維可視化技術支持下，不僅能夠為學生提供即時反饋、全局展示的場景，引導學生把握數學內容的本質，還能夠創設動態累積、趣味呈現的情境，使抽象的數學問題形象化、具體化，為高中數學教學改革提供無限動力。

基于此，筆者闡述了思維可視化的價值意蘊，分析了思維可視化在高中數學教學中的設計原則，提出了思維可視化在高中數學教學中的運用方法。

一、思維可視化的價值意蘊

構建思維可視化學習模式，既是對傳統教學理念和教學方式的一種全新突破，也是適應新時代育人模式變革的必要之舉。

（一）激發學生的學習熱情，豐富學生的學習體驗

高中生具有強烈的求知欲望，對數學課程的學習較為期待。教師為學生創設思維可視化的學習情境，不僅能夠為學生呈現感興趣的數學信息，如數學口訣、數學小故事等，激發學生的學習熱情，還能夠加深學生對數學知識的認知，豐富學生的學習體驗。

（二）增強學生的探究意識，營造和諧的課堂氛圍

高中數學教學應與學生的最近發展區相適應，培養學生探究和解決問題的能力。在教學過程中，教師根據學情提供一些具有挑戰性的學習內容，能夠提高學生的學習能力。創設思維可視化學習場景不僅能夠增強學生的探究意識，還能夠營造和諧的課堂氛圍，有助于實現師生間的良性互動。

（三）豐富學生的感知，助推教學提質增效

創設教學情境是思維可視化學習的重要抓手，能夠幫助學生親身感受數學知識的建構過程，有助于豐富學生的感知。同時，教師為學生創設思維可視化學習情境，打破了以往講解式、灌輸式教學的束縛，能夠促進學生自主學習，助推數學教學提質增效。

（四）培養學生的數學品質，提升學生的核心素養

高中數學教師不僅能夠為學生構建思維可視化學習平臺，實現抽象數學知識的直觀化，還能夠幫助學生參與自主探究活動、組內協作交流活動等，從而培養學生嚴謹、科學、求真的數學品質，提升學生的核心素養。

二、思維可視化在高中數學教學中的設計原則

為了更好地發揮思維可視化學習的價值和優勢，思維可視化在高中數學教學中應遵循如下四個設計原則。

（一）清楚直白性原則

基于高中數學教學的特點，教師開展思維可視化教學時應遵循清楚直白性原則。在教學實踐中，無論是構建數學知識體系，還是結構化梳理教學內容，教師都可以充分借助數字化、可視化技術的功能，力求可視化教學簡潔、具體，從而充分發揮圖形、圖像、動畫的功能，激發學生的學習熱情，增強學生的學習體驗感和參與感。

（二）學生主體性原則

高中生是數學課堂教學的主體，教師在進行思維可視化教學的過程中，要遵循以學生為主體的原則，在教學設計中要最大限度地接近學生的最近發展區，從而幫助學生更好地理解數學知識，構建數學知識體系，提高學生的課堂參與度，發展學生的數學思維。

（三）情感體驗性原則

在開展思維可視化教學時，教師應當遵循情感體驗性原則，讓學生在思維可視化教學中獲得最佳的情感體驗。為此，在教學過程中，教師要營造良好的學習氛圍，建立和諧的師生關系。此外，教師在設計教案時應考慮學生的興趣愛好和學習特點，了解學生的所思、所想、所惑，將重點知識內容融入實際情境，引導學生精準把握數學內容的本質，以豐富學生在學習中的情感體驗，促使學生積極主動地參與教學，引導學生自主學習，從而提高學生的數學學習能力，提升學生的數學素養。

（四）拓展延伸性原則

高中數學思維可視化教學的目標是讓學生掌握知識的來龍去脈，提升學生的數學學科核心素養，從這個角度來講，思維可視化只是手段和工具。為此，教師在教學中應當遵循拓展延伸性原則，發揮數學知識的引導和啟迪作用，注重問題的分析和解決，讓學生學會用數學語言來表達問題，提高學生思考問題的能力，提升學生的數學核心素養。

三、思維可視化在高中數學教學中的運用方法

基于“所見即所得”的思維可視化教學，教師應做好“可見形式”與“抽象形式”的合理性銜接，加深學生對數學本質的理解，學會運用多種思維解決數學實際問題。

（一）合理運用信息技術，歸納抽象概念

在高中數學教學過程中，教師應當充分運用數字化信息手段，結合實物教具、圖示等輔助工具，加深學生對數學概念的理解。在開展思維可視化教學時，教師不能僅僅停留于可視化教學工具的功能層面，應明晰可視化教學只是一種手段和媒介，其核心在于幫助學生歸納總結抽象的概念。教師要合理運用信息技術，正確認識思維可視化教學的作用，幫助學生更好地理解抽象概念，以提高學生的數學學習水平。

（二）避免認知負荷，培養學生的思維品質

高中生的學業壓力大，其記憶和理解認知系統常常處于負荷狀態。在開展思維可視化教學時，教師應明晰學生的身心特點，避免視覺表征信息傳遞超負荷，并對學生認知負荷進行精準控制，有針對性地培養學生的思維品質。一方面，教師應優化數學知識結構，將復雜知識的信息元素分解或重組，或將其整合為模塊化的知識結構，并在此基礎上有針對性地選取可視化素材。另一方面，教師應基于減負增效的理念，盡量采取圖式的可視化學習方式，幫助學生避免認知負荷，鞏固數學知識，培養學生的思維品質，從而增強可視化學習的效果。

（三）緊扣數學本質，創設問題情境

在教學設計和準備環節，教師要以思維可視化為依托，結合學情，進行精心設計或模擬演練，確保可視化素材或資源具有較強的操作性和可行性。在教學過程中，教師要緊扣數學本質，關注學生的學習態度和過程，掌握學生在可視化教學中的情感變化，重視學生在可視化教學過程中的學習效果。在此基礎上，教師要積極創設問題情境，關注學生對可視化教學的反饋。教師還要根據學生的易錯點和教學重難點，從學生思維方式的角度出發，做好引導和講解，提高學生的數學學習能力，增強思維可視化教學的效果。

（四）尊重學生主體地位，培養學生的空間想象能力

在高中數學教學中有很多空間概念，這需要學生在學習時具備一定的抽象思維和空間想象能力。為此，教師要有意識地培養學生的空間想象能力，并在充分尊重學生主體地位的基礎上，從學生的認知規律和學習能力出發，利用可視化技術手段，增強學生的空間觀念，提高學生的學習能力，幫助學生建立學習自信心。

（五）關注知識框架，提高教師自身的專業水平

“互聯網+”的時代背景對高中數學教師的信息化素養提出了更高的要求。為此，教師應加強對各種可視化技術、信息技術平臺的學習，積極參與各類與可視化教學相關的培訓活動，借鑒國內外可視化教學的成功經驗，提高自身開展思維可視化教學的水平。此外，高中數學教師應密切關注知識框架，將可視化技術與數學教學融合，設計出更為開放、靈活和高效的教學任務，并輔以層層遞進的活動設計，以可視化教學引導和啟迪學生，使學生主動構建知識結構體系，進而拓展學生思維的廣度和深度。

（六）正確看待局限性，實現適度平衡

思維可視化的優勢在于將抽象的數學知識更加直觀地展現在學生的面前，使學生更易接受晦澀難懂的數學知識，豐富學生的學習體驗，提高學生學習數學的水平，增強教學效果。但思維可視化仍存在一定的局限性，即過度使用會讓學生產生依賴心理，或者形成線性思維。因此，教師要正確看待思維可視化的局限性，在教學中要保持思維可視化與教學目標之間的適度平衡，幫助學生更好地理解數學知識，提高學生的學習能力，促進學生的全面發展。

結語

培養思維能力是高中數學教學的重中之重，為了不斷提升學生的思維品質，教師要加大對可視化教學的開發和應用力度，使抽象的數學問題形象化、具體化，減輕學生的認知負荷，加深學生對知識的理解，提高學生的思考能力和解決問題的能力，提升學生的數學核心素養。

（作者單位：吉林市第十三中學）