思維可視化在高中數學教學中的運用

李志敏

培養(yǎng)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(fā)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(tài)生成，促進學生數學思維與核心素養(yǎng)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(chuàng)設動態(tài)累積、趣味呈現(xiàn)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(tǒng)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(fā)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(chuàng)設思維可視化的學習情境，不僅能夠為學生呈現(xiàn)感興趣的數學信息，如數學口訣、數學小故事等，激發(fā)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(fā)展區(qū)相適應，培養(yǎng)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(zhàn)性的學習內容，能夠提高學生的學習能力。創(chuàng)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(xiàn)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(chuàng)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(chuàng)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(yǎng)學生的數學品質，提升學生的核心素養(yǎng)

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(xiàn)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(xié)作交流活動等，從而培養(yǎng)學生嚴謹、科學、求真的數學品質，提升學生的核心素養(yǎng)。

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(fā)揮思維可視化學習的價值和優(yōu)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(fā)揮圖形、圖像、動畫的功能，激發(fā)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(fā)展區(qū)，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(fā)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(yǎng)。

（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(yǎng)，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(fā)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(yǎng)。

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(yǎng)學生的思維品質

高中生的學業(yè)壓力大，其記憶和理解認知系統(tǒng)常常處于負荷狀態(tài)。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(yǎng)學生的思維品質。一方面，教師應優(yōu)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(yǎng)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(chuàng)設問題情境

在教學設計和準備環(huán)節(jié)，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(tài)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(chuàng)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(fā)，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(yǎng)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(yǎng)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(guī)律和學習能力出發(fā)，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(yè)水平

“互聯(lián)網+”的時代背景對高中數學教師的信息化素養(yǎng)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(xiàn)適度平衡

思維可視化的優(yōu)勢在于將抽象的數學知識更加直觀地展現(xiàn)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(fā)展。

結語

培養(yǎng)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(fā)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(yǎng)。

（作者單位：吉林市第十三中學）