教育是一门科学。人类成长和认知活动都有一定的规律可循,现代脑科学正在揭示这些规律,探究人类如何进行思考和认知。思维可视化可以把思考和认知过程进行显示,MindManager、XMind、Inspiration等思维可视化软件产品具有普适性,因此在教育教学领域也得到了广泛的应用。但在数学学科教育中,集教学和评估为一体的思维可视化产品还有待开拓和发展。本文在对图式理论、教学设计理论以及产品设计理论研究基础上,提出一个儿童数学思维可视化产品设计模型。以此模型为指导,卡片点活动为载体,借鉴思维可视化技术思想,结合现代信息技术手段设计开发了一套思维可视化工具,以期提升儿童数学兴趣,并以数据支持学情分析。这套工具运行在Android和PC机两大平台上,主要包含四大功能模块:思维可视化、数据收集、数据统计以及数学玩具。思维可视化为工具使用者提供显示思维的界面;数据收集便于把思维过程数据存入数据库;数据统计可以查看学生个人和集体的汇总数据,为研究学生思维过程提供数据支持;数学玩具可以提升学习者数学学习兴趣,并以整个设计实现的过程来验证模型的合理性与可行性。整个研究过程中主要采用了教育设计研究方法,首先梳理图式理论和思维可视化的国内外研究现状;其次,通过相关理论的研究,阐述了卡片点活动反映学生认知的原理,提出了儿童数学思维可视化产品设计模型;再次,在设计模型指导下完成教学设计和原型设计、开发;开发完成后,进入真实教学环境中进行应用测试,并对取得的思维数据进行分析,针对研究结果提出教学策略;最后,总结整个研究的成果与不足,进而对后续研究内容和方向进行展望。