“可视化”作为专业术语的出现,始于1987年2月美国国家自然科学基金会召开的一个专题研讨会。随着计算机技术的发展,可视化已经引起大量数学教育研究者的关注,尤其是在计算机技术能够在很大范围上使得视觉显示成为可能的今天。数学可视化可理解为：将抽象的数学学习对象(抽象的概念原理、符号表征、结构关系、思想方法等)用图形、图象、动画等“可看得见的、清楚呈现”的表征形式表示出来,使人们对数学学习对象有一个形象、直观、整体的认识和理解。“数学可视化”已是近年数学教育研究中的一个热点问题,最近几届数学教育心理学国际研讨组(PME)都将它作为研究的主题之一。纵观国内外的数学可视化的研究,在教育领域已经越来越关注可视化教学,对于可视化教学的作用也予以了充分的肯定。但是数学可视化教学方面的研究主要都是针对高等数学知识领域,对于中小学数学可视化教学的研究相对较少。国内外的研究者也分析了可视化数学教学中所面临的种种问题,其困难主要来来自于社会、认知、文化方面的挑战,但是如何克服可视化教学中的困难,在什么条件下能让数学可视化教学更优化等诸多问题并没有进行深入的分析与探讨。借鉴认知负荷理论,结合具体数学教学实践,提出了数学可视化教学内容的五大设计原则：(1)信息组块原则——促进深度学习；(2)时空邻近原则——减少注意分散；(3)一致性原则——避免冗余效应；(4)双通道原则——拓展工作记忆容量；(5)标记性原则——增强选择性注意。以此为基础,对现行教材内容重新进行设计,以简单线性规划为载体,将浙江省龙游县一所普通中学高一年级2个自然班,共86人,根据学生的期中成绩、月考成绩之和的平均值作为评价学生水平的指标之一,并结合任课教师对学生水平的认定,将两班中水平相当的学生进行匹配,并进行适当调整,最后,确定高水平组为20人,中等数学水平组为30人,低水平组为20人,最后只收集这70名学生的数据,进行了数学可视化教学的实验研究；以一次函数为载体,浙江省金华市南苑中学八年级一次函数学习低成就的三位学生为对象,进行了可视化教学的个案研究。上述两个实证研究,从一些侧面更深层次地探讨了如何结合多媒体技术实现数学概念原理、符号表征、结构关系、思想方法等可视化,将抽象的数学学习变得让学生容易理解并愿意学习的问题。同时也部分地验证了本文提出的数学可视化教学内容的设计原则。最后在教学实践与相关实验基础上得出：与传统的数学教学相比,基于优化的可视化教学内容进行数学可视化教学在统计意义上能显著降低学生在数学学习过程中的认知负荷；能显著提高学生的数学学习效果。考虑到本文受研究时间、方法与样本容量的限制,所得结论还需要进一步验证。