爱因斯坦曾说过“如果一个人忘掉了他在学校里学到的每一样东西,那么留下来的就是教育”,学生忘掉的部分只是知识体系的枝叶,而留下的乃是产生、推导知识体系的根,是生发知识的知识,也就是思维。《义务教育数学课程标准》（2022版）也指出要培养学生学会用数学的思维思考现实世界,教师在课堂教学的过程中,要给予学生充分的时间和空间去积累数学活动经验,经历知识的发生、发展过程。随之而来的,教学目标也由之前的“双基”、“三维”发展到如今的“四基四能”和核心素养,教学目标的转变必然带来教育教学方式的改革和创新,然而在现实教学过程中,不少教师仍然使用传统的教学模式,过于注重学生知识技能的培养,而忽视学生思维的发展,从而导致学生常常只知其然,而不知其所以然,缺乏灵活应变、举一反三的能力,这既违背了我国的育人方针,也不符合社会发展对人才质量的需求。为此,本研究尝试将思维可视化与小学数学相结合,探索思维可视化在“图形与几何”教学设计中的应用,以使学生原本内隐的思维、知识背后所隐藏的逻辑被看见,同时帮助教师更好、更加科学地诊断、培养学生的思维。具体而言,本研究总共包括七个部分,主要内容如下:第一部分是绪论。绪论首先从课程改革对学生思维能力的发展提出新的要求、“图形与几何”在小学数学教学中具有重要地位,以及小学“图形与几何”的教学现状有待改进三个维度出发,提出研究的问题。其次,通过文献综述,了解了本研究领域的概貌,并逐步明确本研究的焦点。再次,通过概念界定,明确了本研究核心概念的含义。最后阐述了本研究的理论基础、研究的意义和目的,以及研究的思路和方法。第二部分主要是阐明思维可视化与小学数学“图形与几何”教学之间的联系,即为什么要将思维可视化应用于小学数学“图形与几何”教学设计,主要分为两个部分。一是阐述了将思维可视化应用于小学数学“图形与几何”教学设计的必要性,即思维可视化能够实现静态图形动态化、抽象问题具体化以及复杂问题条理化,从而促进学生空间观念的发展、提升学生的几何直观能力、培养学生的推理意识。二是从“图形与几何”领域知识学习的特点和学生认知发展的特点出发,分析将思维可视化应用于小学数学“图形与几何”教学设计的可行性。第三部分对基于思维可视化的小学数学“图形与几何”教学设计进行阐释,回答了“是什么”的问题,即在阐述基于思维可视化的小学数学“图形与几何”教学设计的内涵的基础上、说明了将思维可视化应用于小学数学“图形与几何”教学设计时需遵循问题导向性原则、适切性原则、可视化原则以及学生主体性原则,并从教学目标制定、教学内容处理、教学活动选择以及教学评价实施四个维度,阐述了进行教学设计时的要求,最后陈述其特征,以为下一部分的“怎么做”做铺垫。第四部分是在第三部分的基础上,以雷根-史密斯（T·J·Ragan＆P·L·Smith）的教学设计模型和范希尔几何教学阶段理论为依据,尝试探索出基于思维可视化的小学数学“图形与几何”教学设计的基本流程:教学准备:系统设计,聚焦思维;教学实施:循序渐进,发展思维;以及教学评价:促进建构,评价思维,以为下一步的案例设计提供基础。第五部分以第四部分所建构的教学设计流程框架为依据,以《长方形和正方形的特征》一课为例,结合所授内容,进行具体的案例设计,以期为广大一线教师提供具体的教学设计参考。第六部分是本研究的实施操作部分。本研究选取了三年级上册的内容,由一线教师进行实施,通过笔者进行的课堂观察,并结合授课后对授课教师进行的访谈,以证明将思维可视化应用于小学数学“图形与几何”教学设计的可行性和有效性。同时根据实际的课堂教学效果,对本研究进行反思,并提出相关的建议。第七部分是本研究的结语部分,主要阐明了本研究的不足之处,存在的局限性以及笔者对未来研究的期望。