揭开小学数学插图背后的认知逻辑：从“好看”到“好懂”的进阶之路

【来源：易教网 更新时间：2026-02-21】

最近和家长们在群里聊起孩子的数学学习，很多家长都吐槽现在的教材插图“有时候看不懂画的是什么”。其实，插图在小学数学教材中的地位，远比大家想象的要重要得多。它绝不仅仅是书本里的视觉装饰，或者为了让孩子觉得书本花花绿绿好看一点那么简单。

在儿童认知心理学的视角下，插图是连接抽象数学概念与具象儿童思维的关键桥梁。尤其是新版教材推行以来，对插图质量提出了极高的标准，既要求符合儿童的认知发展规律，又必须在画面中融入严谨的数学思维训练。

今天，我想结合自己的一些研究和实践经验，和大家深入探讨一下，如何从认知科学的角度去审视和绘制高质量的数学插图。无论是老师们制作讲义，还是家长们在家辅导孩子需要画图讲解，掌握这套底层逻辑都非常有必要。

插图设计的核心目标：服务于认知卸载

我们在设计或评价一张数学插图时，首先要问自己：这张图到底是为了解决什么问题？核心目标必须非常明确，那就是服务于知识点的理解，帮助学生完成“认知卸载”。简单来说，就是把大脑难以处理的抽象信息，通过图像外化出来。

以讲解“分数”这个概念为例，很多孩子刚接触时觉得难以理解。如果我们只用抽象的语言去定义“把单位‘1’平均分成若干份”，孩子往往是一头雾水。这时候，一张“均分蛋糕”的图示，其教学效果就远胜于千言万语。

蛋糕是孩子生活中熟悉的事物，通过视觉上的“切分”，\( \frac{1}{2} \)、\( \frac{1}{4} \) 这些抽象符号瞬间就有了具体的落脚点。

再比如学习“几何对称”时，单纯讲“沿直线对折完全重合”，不如直接展示蝴蝶、树叶这些自然界中存在的对称实物。插图与文字应当形成紧密的互补关系，文字负责定义，插图负责展示，两者绝对不能割裂。如果一张图画得极其精美，但孩子看完之后对数学概念的理解没有任何帮助，那这张图在教学意义上就是失败的。

遵循儿童视觉认知规律的科学逻辑

插图设计不是艺术创作，它是一门严谨的科学。我们必须遵循儿童视觉认知的发展规律来配色和构图。

在色彩选择方面，低年级的孩子对色彩非常敏感，但这并不意味着我们要用大红大紫的高饱和度颜色去轰炸他们的视觉。过高的饱和度反而容易分散孩子的注意力，导致认知负荷过载。建议采用明快但柔和的色块。比如，我们可以选择浅蓝色作为背景底色，这种颜色能让人情绪平静；再搭配橙色的主体图形，形成柔和但清晰的对比。

这种冷暖色的搭配，既能突出重点，又不会让孩子觉得刺眼。

在构图逻辑上，我们必须利用视觉焦点的原理。重点元素一定要放大，次要元素则要弱化。比如在讲解“加减法”竖式计算时，运算过程中的数字是核心，符号是辅助。设计时，我们可以将参与运算的数字用较大字号显示，而加号、减号或等号则用相对较小的字号。

这种大小对比的视觉层级，能引导孩子的视线自然聚焦在最重要的运算过程上，避免被无关的细节干扰。

人物与场景的设计同样大有深意。插图中的场景必须贴近学生的日常生活，这样才能激发他们的代入感。比如在设计“测量”主题的插图时，与其画一个莫名其妙的工业场景，不如直接画校园操场、文具盒、课桌等孩子每天接触的环境。当孩子在课本上看到自己熟悉的场景时，大脑中的相关图式会被瞬间激活，理解起来也就更加顺畅。

分步骤绘制高质量教学插图

明白了原理，接下来我们谈谈具体的实操步骤。我们可以把绘制一张优质数学插图的过程，看作是一个精细化的系统工程。

第一步：精准锚定知识点

动笔之前，必须先想清楚这张图要承载的核心数学信息是什么。以“认识钟表”这一课为例，我们需要传达的核心信息包括：时针与分针的长度关系、转动速度的差异、整点与半点的指针位置区别等。只有目标清晰，后续的设计才不会跑偏。如果我们只是画一个漂亮的钟面，却忽略了分针长、时针短这个关键特征，那就会误导学生。

第二步：草图构建与符号化表达

确定了知识点，接下来就是草图设计。这一步不追求画面的美观，而是追求数学关系的准确。仍以钟表为例，我们先用简笔画勾勒出钟面的轮廓，然后标注出关键的刻度数字（如12、3、6、9）。为了区分时针和分针，我们可以设计不同的形态：时针短而粗，分针长而细。

在颜色上，也可以用红色代表分针，黑色代表时针，利用色彩编码帮助学生记忆。如果是讲解时间计算，我们甚至可以在钟面上标记出角度关系，比如分针每走一格代表的角度 \( \theta = 6^\circ \)。

第三步：动态化与交互处理（针对电子教材）

现在的教学场景越来越多地迁移到电子屏幕上，这给插图设计提供了新的可能。在电子教材中，我们可以加入动态元素。比如讲解“追及问题”或“相遇问题”时，静态的线段图往往比较难懂。

我们可以设计简单的动画，让两个代表运动物体的小人在屏幕上移动，配合语音讲解，展示 \( S = V \times t \) 这一公式的动态生成过程。这种动态视觉刺激，对于帮助学生理解“时间流逝”和“空间变化”具有不可替代的作用。

警惕常见的设计误区

在实际的教学素材制作中，我见过太多因为忽视科学性而导致的错误设计，这些误区我们必须极力避免。

首先是信息过载。一张插图最好只传达1到2个核心知识点。我曾见过一张统计图表插图，作者为了显得丰富，同时把柱状图、折线图和扇形图硬塞在一张画面里。结果呢？学生看得眼花缭乱，什么数据也没读出来。这就是典型的“贪多嚼不烂”。视觉通道的带宽是有限的，信息量一旦超过阈值，学习效果就会呈指数级下降。

其次是刻板印象的问题。插图的人物形象设计需要体现多样性。我们应当展示不同性别、不同民族的形象参与数学活动，传递平等和包容的价值观。比如，不能一提到科学家或工程师就只画男性戴眼镜的形象，也不能把某些特定民族形象刻板化。数学教育本身也包含着人文素养的熏陶。

也是最致命的错误，就是脱离实际。插图必须符合常识。如果画的是数苹果，那么苹果的数量必须与下面的数字标注严格一致。如果图上画了5个苹果，下面却写着 \( 3 + 2 = 6 \)，这种低级错误会严重破坏孩子数感的建立，甚至导致孩子对数学产生混乱和怀疑。

工具选择与资源利用

对于大多数老师和家长来说，我们不需要成为专业的画家，只要善用工具，就能画出合格的数学插图。

如果是手绘，建议先用铅笔轻轻打稿稿，确保构图和比例准确。上色时，使用马克笔或水彩笔即可，关键是要保持画面干净整洁，线条流畅，不要有太多的涂改痕迹，以免干扰视觉。

如果是制作电子课件，我强烈推荐使用 Canva 或 Adobe Illustrator 这类软件。Canva 上有大量现成的教育素材模板，上手非常快；

Illustrator 则功能更强大，可以精准控制图形的比例、角度和色彩，特别是绘制几何图形时，它能保证线条的绝对笔直和圆的绝对正圆，这是手绘很难做到的。

此外，大家一定要参考官方的标准。教育部官网发布的《小学数学教材插图设计规范》是最好的指南书，它提供了关于字体、字号、色彩、线条粗细等详细的标准参数。我们在设计时，应当在这些标准的基础上，结合本地教材的特色进行微调。

让插图成为“会说话的老师”

说了这么多技术层面的东西，我想回归到教育的本质。优质的数学插图，本质上应当是一位“会说话的老师”。

我记得以前在某版本的教材中看到过用“分披萨”来图解分数的案例。那个插图设计得非常巧妙，披萨的切分痕迹清晰，颜色搭配诱人。结果后来有家长反馈，孩子上完那节课回家，主动找来纸盘画披萨，然后模仿着切成不同的份数，给家人讲解“一半”和“四分之一”的区别。

这个案例让我印象深刻。它说明了一张成功的插图，不仅仅能传递知识，更能激发孩子主动探究的欲望。当孩子愿意去模仿、去复现插图中的场景时，深度的学习就已经发生了。

因此，我建议所有的教育设计者和家长，在设计或选择插图时，多站在孩子的视角去思考。多与一线教师合作，从真实的课堂反馈中汲取经验，不断迭代优化。毕竟，无论技术多么先进，无论画工多么精湛，插图的价值最终都要靠孩子的理解力和兴趣来检验。

我们画下的每一根线条，填上的每一抹色彩，最终都是为了帮孩子推开数学世界那扇神奇的大门。