小学数学插图背后的认知心理学：如何让图片成为孩子思维的脚手架

【来源：易教网 更新时间：2026-02-11】

插图的教育学意义

在教育视觉设计领域深耕八年，我常常观察到一个有趣的现象：家长们在挑选辅导资料时，往往第一眼看的是纸张质量，第二眼便是插图。尤其是对于小学数学而言，插图从来都不仅仅是装饰，它们承载着至关重要的认知功能。

近期，关于教材插图的新旧版本对比引发了广泛讨论，人们争论的焦点多集中在审美层面，诸如“画得好不好看”、“人物形象是否精神”。然而，作为教育工作者，我们需要透过现象看本质。插图优化的核心，实质上是对儿童学习心理的深度洞察与顺应。

一幅合格的数学插图，应当像一位无声的教师，用精准的视觉语言引导学生完成观察、分析、推理的思维全过程。

从静态到情境：视觉呈现的演变

翻看传统的数学教材，我们会发现早期的插图设计往往倾向于静态、平面化的表现形式。以简单的加减法运算为例，旧版教材可能仅仅在页面上摆放几个单一颜色的几何图形，或者画上几个风格刻板的苹果。这种设计虽然具备直观性，能够让学生一眼看到数量，却严重缺乏互动性与生活化的代入感。

学生在面对这些枯燥的图形时，很难产生主动探究的欲望。

反观新版教材的插图设计，一个显著的转变便是对“情境化”的极致追求。设计者不再将知识点孤立地展示，而是将其巧妙地嵌入到真实的生活场景之中。同样是“分苹果”的问题，新版插图可能会将其转化为超市购物结账、家庭聚会分享水果等具体情节。画面中的人物不再是僵硬的模型，而是拥有动态表情和肢体语言的鲜活形象。

色彩层次的丰富与场景的构建，能够迅速抓住学生的注意力，激发他们的代入感。这种设计符合建构主义的学习理论，让学生在熟悉的生活情境中自然地抽象出数学模型。

插图绘制的三大铁律

在长期的创作实践中，我总结出了一套数学插图绘制的核心原则，这些原则并非凭空而来，而是基于《义务教育数学课程标准》中对“几何直观”与“模型思想”等核心素养的要求提炼而成。

准确性：数学的底线

数学是一门追求严谨与精确的学科，这一点在插图设计中必须得到绝对的贯彻。插图的本质是辅助知识传递，因此图形比例、数据呈现必须零误差。以统计图表的绘制为例，纵轴的刻度单位必须严格对应数值，每一个柱状图的高度、折线图的走势都必须真实反映数据关系。

如果在绘制过程中出现了比例失真，比如将 \( 1:2 \) 的关系画成了近乎 \( 1:1 \)，这就不仅仅是美观的问题了，而是严重的科学性错误。这种误导会让学生形成错误的认知，甚至在潜移默化中削弱他们对数学严谨性的敬畏。

年龄适配：顺应认知发展

不同年龄段的孩子，其心理发展特点和审美偏好截然不同。低年级学生正处于具体运算阶段，他们的思维依赖于具体事物的支持，更容易被明亮色块、拟人化形象吸引。

因此，在设计“认识钟表”这类插图时，我们完全可以采用卡通动物手握指针的设计方式，通过夸张的造型和鲜艳的色彩吸引眼球，同时要确保数字刻度清晰可辨，不能让艺术装饰喧宾夺主。

随着年级的升高，学生的抽象思维能力逐渐增强，插图设计也应随之调整。到了高年级，我们可以适当增加现实场景的复杂度。例如，在讲解“比例”这一概念时，可以引入学校运动会的场景，让学生通过分析班级成绩统计图、跑道长度示意图等更复杂的图像来理解数学知识。

这种由简入繁、由具象到抽象的过渡，完全符合儿童的认知发展规律。

文化包容：多元视角的引入

教育具有社会性，教材作为传播文化的重要载体，插图设计必须体现多元化特征。我们在绘制人物形象时，应涵盖不同地域的服饰、不同的肤色，场景设计也要融入城市公园、乡村田野、科技馆等多样环境。这有助于打破刻板印象，让每一个孩子都能在教材中看到自己的影子，感受到被尊重与接纳。

一个包容的视觉环境，对于培养学生开放的心态和广阔的视野具有潜移默化的作用。

案例拆解：如何绘制一张合格的分数概念图

为了更具体地说明插图设计的逻辑，我们以“分数概念”的教学插图为例，拆解一下背后的绘制流程。

第一步：确定知识锚点

分数教学的核心在于理解“整体”与“部分”的关系。在寻找视觉载体时，我们需要选择那些儿童极度熟悉且易于分割的物品。披萨、巧克力条、长方形纸张都是绝佳的选择。假设我们选择披萨作为载体，那么这一步的关键在于确立“1”这个整体的概念。

第二步：构建视觉逻辑

为了突出“平均分”这一难点，我们需要在色彩运用上下功夫。可以用暖色调的红色表示完整的披萨，用高对比度的黄色线条绘制分割线。分割后的每一区块，可以通过添加阴影或改变颜色的饱和度来进行标注。这种视觉上的区分，能够帮助学生直观地看到部分是如何从整体中剥离出来的。

如果涉及到分数的大小比较，比如 \( \frac{1}{2} \) 与 \( \frac{1}{4} \)，通过并列展示不同分割密度的圆形或矩形，学生便能一眼看出分母越大，每一份反而越小的规律。

第三步：增加互动元素

在纸质教材或电子课件中，我们可以在插图的边缘设计一些看似不起眼却功能强大的互动元素。例如，设计一把虚拟的刀叉图标，或者是一个可以移动的遮罩片。学生虽然不能真的切开画上的披萨，但通过观察刀叉切入的位置，或者拖动遮罩片覆盖住部分区域，可以在脑海中模拟“分”的过程。

这种心理模拟对于理解“平均分”的概念至关重要，它将被动观看转化为了主动的思维操作。

避坑指南：当装饰变成干扰

在实际的教学辅助中，我也见到过许多因设计不当而导致的“反面教材”。部分教师或设计师在自制插图时，往往因为过度追求艺术性而导致信息干扰。

误区一：过度装饰掩盖数学本质

以“认识立体图形”这一课为例。长方体和正方体的教学重点在于让学生掌握棱、顶点、面等特征。然而，有些设计为了追求趣味性，将长方体画成了包装精美的礼物盒，上面布满了复杂的蝴蝶结、丝带和花纹。结果，学生的注意力全被那些漂亮的装饰品吸引了，反而忽略了对于几何结构本身的观察。

这种插图喧宾夺主，严重干扰了教学目标的达成。正确的设计应当尽量去除无关细节，用简洁的线条和纯色块来展示几何结构。

误区二：图文脱节降低效率

插图的存在是为了辅助文字理解，二者必须紧密呼应。但在一些应用题的设计中，经常出现图文不符的情况。例如，题目文字描述的是“水池注水”问题，涉及进水口和排水口的同时工作。然而，配图中却只画了一个孤零零的水池，甚至没有标出水流的方向和入口位置。

学生在解题时，不得不花费额外的脑力去想象水流的过程，这无疑增加了不必要的认知负荷。高效的插图应当在关键节点（如进水管、出水管）使用箭头明确标示，直接展示出 \( V_{进} - V_{出} = V_{存} \) 这一动态平衡的视觉模型。

做无声的引导者

教育是一门慢的艺术，教材插图的设计亦是如此。它需要设计者怀揣着对教育的敬畏之心，深入研读学科知识，同时敏锐捕捉儿童的心理变化。一幅优秀的数学插图，能够跨越语言的障碍，直抵思维的深处。它不喧哗，自有声。

建议各位老师和家长在日常的教学或辅导中，也要学会审视手中的图片资料。参考《义务教育数学课程标准》的要求，挑选那些能够真正启迪思维、符合孩子认知规律的优质素材。定期收集学生对插图的反馈，观察他们是否能够通过图片快速理解题意，是否对图中的情境产生兴趣。

让我们共同努力，让插图真正成为连接抽象数学与具体思维的桥梁，成为孩子们探索数学世界的一位忠实向导。毕竟，教育的每一个细节，都关乎着成长的质量。