信息化環境下可視化思維工具與小學數學教學的融合路徑

一、引言

在信息化時代，教育領域正經歷著深刻且快速的變革。現代信息技術的廣泛應用，不僅豐富了教學資源的種類與形式，也極大提升了教學手段的多樣性和互動性l]。可視化思維工具作為信息化教學的重要組成部分，因其能夠將抽象的知識形象化、結構化，逐漸成為促進學生認知理解的重要輔助工具。小學數學教學作為基礎教育的關鍵階段，既承載著培養學生基本數學能力的任務，又肩負著激發學生學習興趣和思維創新的使命[2]。基于這一背景，本文將圍繞信息化環境下可視化思維工具與小學數學教學的深度融合路徑開展深入探討，旨在提升學生的數學素養和綜合能力，推動教學模式的轉型升級。

二、信息化環境下可視化思維工具概述

信息化環境是指依托于計算機、網絡、多媒體等技術，構建交互性強、開放動態的教學空間，打破時空限制，為教學資源共享與模式創新提供技術支撐[3。可視化思維工具將抽象數學概念、解題思路、知識結構轉化為圖形、圖表等直觀形式，契合大腦對視覺信息的處理機制。常用工具包括思維導圖、趣味圖譜、概念圖等，思維導圖以中心主題發散分支梳理知識脈絡；趣味圖譜融入故事、卡通元素活化數學知識；概念圖梳理概念間的邏輯關系，以節點和連線形式揭示知識的內在聯系。在信息化環境下，以上工具可以實現動態演示、實時交互，以及云端共享，有助于豐富教學形式，為小學數學教學帶來新的可能。

三、可視化思維工具在小學數學教學中的作用

（一）促進學生理解與掌握數學概念

在小學數學知識體系中，眾多概念如分數、方程、幾何圖形性質等具有較強的抽象性，與小學生以具象思維為主導的認知發展水平存在顯著差異。可視化思維工具能夠巧妙地將這些抽象的數學概念、原理和關系，轉化為直觀、形象的視覺符號，以圖形、圖表等形式呈現，有助于降低學生理解知識的難度[4。在可視化呈現的過程中，數學知識的本質特征得以清晰展現，知識間的內在邏輯也一目了然，能夠幫助學生在頭腦中構建起完整、準確的概念體系，從而有效提升學生對數學概念的理解深度與掌握程度，為后續數學知識的學習和應用夯實基礎。

（二）激發學生學習興趣與動機

傳統的小學數學教學模式多以教師講授為主，教學形式較為單一。長期處于這樣的學習環境中，學生容易產生學習倦怠5。可視化思維工具融入色彩、動畫、互動等多樣化元素，有助于打破傳統課堂的沉悶氛圍，將原本枯燥晦澀的數學知識轉化為生動有趣、富有吸引力的學習內容，為課堂注人全新活力。這一新穎獨特的教學形式，能夠快速抓住學生的注意力，并極大地激發學生對數學學習的好奇心與求知欲。同時，輕松愉悅的學習氛圍能夠促使學生從被動接受知識轉變為主動探索知識，從而切實提升學生的學習興趣，強化其學習動機，讓學生真正愛上數學學習。

（三）培養學生數學思維與問題解決能力

在小學數學教學中，培養學生的數學思維和問題解決能力是小學數學教學的核心目標。面對復雜的數學問題，學生往往難以厘清思路，而可視化思維工具能夠為學生提供直觀的思維支架。其能夠引導學生將復雜的數學問題進行分解與轉化，可以幫助學生梳理問題中的關鍵要素并明確各要素之間的邏輯關系，從而促進學生找到解決問題的有效路徑。在長期使用可視化思維工具的過程中，讓學生不斷運用可視化策略分析問題、解決問題，有助于鍛煉學生的邏輯思維能力、抽象思維能力和創新思維能力，全面提升學生解決各類數學問題的能力。

四、信息化環境下小學數學教學與可視化工具的融合策略

（一）應用思維導圖，構建數學知識體系

在小學數學教學中，學生常因知識結構零散而難以形成整體認知，尤其在面對多步驟的計算規則和復雜的知識點組合時，極易出現概念混淆、步驟遺忘等現象。為解決這一教學難點，教師可借助可視化思維導圖工具，整合教學資源，構建系統的數學知識網絡，幫助學生清晰掌握知識的內在結構與邏輯聯系，從而實現對知識的系統化掌握與深層次理解。

以人教版三年級下冊“除數是一位數的除法”課程教學為例，在教學準備階段，教師應基于課程標準和教材內容，對該課程的知識點進行結構化分析。比如，教師可以使用信息化平臺XMind繪制一張完整的思維導圖。思維導圖可以圍繞“除法意義”“豎式計算”“估商方法”“帶余數除法”“驗算”等核心模塊展開，明確各知識點之間的層級關系和前后銜接，進而為學生提供可視的學習框架，幫助其從整體上把握知識脈絡。

在教學實施過程中，教師應將思維導圖作為輔助教學工具貫穿于教學全過程。在新課導人環節，教師可通過展示完整導圖的主干，引導學生回顧除法的基本意義和以前學習的除法知識，為新課學習打下認知基礎。在概念講解和例題演示過程中，教師可以逐步展開思維導圖的各個分支，并實時更新知識點的位置與聯系。例如，在講解“用豎式計算除法”時，教師可在導圖中添加“除數是一位數”“被除數是多位數”“有余數情況”等子節點。教師邊講邊標注，既有助于增強課堂的互動性和邏輯性，還能夠幫助學生深入把握教學內容。

在練習鞏固階段，教師可以組織學生進行小組合作，根據導圖中的知識要點設計“除法解題流程圖”。流程圖系統地呈現了除法運算的完整流程，以審題起始，串聯估商判斷、豎式計算、余數檢查、驗算等環節，形成了完整的閉環。驗算有誤即返回修正，進而有助于學生規范解題思路、提高運算能力，為教學提供可視化參照。

在教學總結評價環節，教師可引導學生對思維導圖進行復盤與完善。例如，教師可以讓學生解釋某一知識分支的含義或關系，甚至讓學生展示自己繪制的導圖結構，然后再進行講解與補充，從而檢驗學生對知識的掌握程度，使其逐步從零散理解走向整體建構，進而幫助學生形成穩固、條理清晰的數學認知結構。通過應用該工具，教師不僅能夠有效優化教學流程，還能提升學生的理解能力、歸納能力和系統思維能力，從而實現教學方式與學生學習方式的深度變革。

（二）融合趣味圖譜，激發學生學習興趣

在當前小學數學教學中，學生普遍存在注意力不集中、參與度不高的問題，特別是在接觸抽象或新穎知識時容易產生畏難情緒。而趣味圖譜是一種融合卡通圖像、趣味符號、可視邏輯結構的數字化圖形工具，不僅具有視覺吸引力，還能強化知識點之間的邏輯聯系。為此，教師可借助“趣味圖譜”工具，將學習內容以色彩鮮明、結構清晰、生動形象的方式呈現，激發學生學習興趣，提升學生的課堂參與度。

以人教版五年級上冊“多邊形的面積”課程教學為例，教師可以通過構建動態趣味圖譜，將“面積計算公式的理解”“圖形拆分與組合”“知識應用場景”等教學內容，以視覺化、情境化的方式展現給學生。詳細展示如圖1所示，營造了一個充滿趣味的數學探索情境，從起點出發，規劃一條貫穿梯形谷、平行四邊形谷，最終抵達復合型島終點的探險路徑。通過將梯形、平行四邊形，以及復合圖形的面積公式巧妙地融入探險過程，能夠有效激發學生的探索欲望和好奇心，使抽象的數學知識變得生動有趣，從而有助于提高學生的學習趣味性和參與感。

圖1 “多邊形探險記”主題趣味圖

在課堂實施過程中，教師可以借助多媒體大屏展示整個“圖形村莊”地圖，引導學生從起點開始探險。例如，在“梯形城”任務中，圖譜會展示多個不同樣式的梯形。教師可以引導學生觀察底、高及其變化，并逐步引出面積公式的推導過程。同時，教師可以引導學生在電子白板上拖動圖形部件并進行拼合、分割，以觀察如何將梯形轉化為矩形或三角形，從而使其對公式的形成過程有更直觀的認知。在“復合圖形島”，圖譜呈現多個由基本圖形組合而成的平面圖形。教師可以讓學生通過點擊、遮蓋、標注等功能，嘗試分割計算并完成系統反饋的任務卡。

在課堂延伸階段，教師可以布置“我來做設計師”的活動，引導學生根據校園、教室或生活場景，設計一個由多個基本圖形構成的“復合平面圖”，并計算其總面積。在此過程中，教師可以讓學生利用手機或平板錄制自己講解設計思路和計算過程的趣味圖譜小視頻，并上傳到班級學習平臺或社交群組中，提升學生的動手能力和合作意識，讓數學學習更具互動性和趣味性。通過以上做法，教師不僅能有效提升學生的學習興趣，還能在潛移默化中引導學生將知識遷移到生活情境中，從而達成“趣味中學、學以致用”的教學目標。

（三）借助概念圖，深化數學邏輯思維

隨著信息技術的不斷發展，概念圖工具作為一種有效的可視化思維工具，能夠幫助學生厘清數學概念之間的關系，促進數學邏輯思維的深化。在教學過程中，教師需要通過信息化手段，合理運用概念圖工具，幫助學生建立清晰的知識結構，提升學生的邏輯推理能力，增強學生解決問題的系統性和條理性。

以人教版小學數學“分數的初步認識”章節課程教學為例，教師可以利用數字化概念圖工具CmapTools，構建與更新“分數”的相關概念圖。該概念圖包括分數的基本組成部分、分數的意義、單位分數等關鍵內容，能夠讓學生直觀地理解這些概念之間的內在聯系與差異。如圖2所示。通過這一清晰的可視化知識結構，不僅能夠幫助學生厘清分數的基本組成，還能使其在實踐探究中更好地運用這些概念，從而提升學生對課程教學內容理解的深度與廣度，為其后續開展更復雜分數知識的學習打下堅實基礎。

在此基礎上，教師可以設計多樣化的探究性學習任務，引導學生借助概念圖工具深化對分數知識的理解。例如，教師可以將學生分組，圍繞“分數的組成及意義”開展合作探究，將一塊巧克力切成若干等份，利用概念圖分別標注分子和分母的含義，形象地展示分數的基本構成。在此過程中，教師需要引導學生將單位分數如1/2、1/3、1/4與非單位分數如2/3、3/4進行歸類，并通過比較它們在表示“部分與整體關系”中的不同方式，幫助學生逐步厘清各概念之間的邏輯關聯，進而提升學生的抽象思維和分析能力。此外，教師還可以組織學生開展“分數大小比較”的探究活動，引導學生在概念圖中直觀呈現如1/4、1/2、3/4等分數的大小關系，以輔助學生建立對分數大小的直觀感知和數感判斷。

圖2 “分數的初步認識”概念圖

在學生完成探究任務之后，教師可進一步借助概念圖工具開展有效的教學評估與個性化指導。通過收集和分析學生的概念圖作品，教師能夠清晰地了解學生對分數各基本概念及其內在聯系的掌握情況，及時發現其中存在的理解誤區或薄弱環節。基于以上可視化成果，教師可以有針對性地調整教學策略，如對學生在分數約分、單位分數理解或“整體與部分”關系方面存在的問題，安排補充講解、示范操作或個別輔導。同時，教師可以鼓勵學生之間開展同伴互評，讓學生通過對比不同組的概念圖進行討論與反思，從而使其在修改和完善的過程中不斷深化理解。以上措施的實施能夠使課堂教學與信息化可視化工具實現深度融合，有助于進一步推動學生數學核心素養的持續發展。

五、結束語

本文深入探討了信息化環境下可視化思維工具與小學數學教學的深度融合路徑，對于提升課程教學效率和質量具有重要意義。基于信息化環境，教師運用思維導圖構建知識體系、融合趣味圖譜激發興趣、借助概念圖深化思維等多種教學措施，不僅可以創新教學方式，豐富教學內容，還可以促進可視化思維工具與小學數學教學的深度融合。展望未來，教師可以持續探索信息技術與教學內容的深層融合，進一步提升自身信息素養與教學設計能力，推動課堂教學向智能化、個性化方向發展，為培養具有創新精神和實踐能力的新時代小學生提供有力支持。

參考文獻

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