问题解决是数学教育的核心之一。至上世纪九十年代以来,当教育领域的应用上出现现代信息技术后,视觉化表征的研究变成了认知科学的热门话题。特别当心理教育应用到教学研究上,使得视觉化表征的研究开拓了新视野、发展了新方向、提供了新的思路。尽管如此,综观国外的研究,无论是理论研究,还是实践应用,还有很多研究问题需要我们去解决、探究。特别以示意图为主要形式的视觉化表征解决小学数学应用问题的教学实验研究。本研究从理论和实证去展开,在理论方面,主要基于认知负荷理论、实际教学经验、分析个案分析、总结反思、提出了数学问题解决视觉化教学策略:教学内容的视觉化、解题思想方法的视觉化、问题隐含条件的视觉化、运用图表将解题过程视觉化、注重小学生表象能力的培养、重视以学生为主体的示意图构绘尝试、作业用示意图完成、针对不同的学生在教学中采用不同的表征策略教学、对数学学习困难的学生进行教学干预。在实际教学论证上,运用对比实验教学,对个案进行分析、课后问卷调查、学生访谈的方法,充分证明了视觉化解决小学应用问题的教学策略的现实意义与实用价值。实验研究表明:跟普通的教学策略相比较,运用线段图的视觉化教学策略在解决小学应用问题学习中能够显著降低学生的认知负荷;运用线段图的视觉化教学策略在解决小学应用问题学习中能够显著提高学生的学习能力。