信息技术整合数学教学被认为是数学教育改革突破点之一。其主要目的是改善数学的教与学,让信息技术成为促进数学学习的认知工具。整合的过程中涉及到三类知识：信息技术知识、数学知识和教学法知识。在对三者深刻理解的基础上将其有机地结合在一起是有效整合的必要条件。本文第一部分,阐述研究来源和基础。通过分析信息技术视觉化表征的特性、数学知识多元表征的特性和生成特性、数学知识在人脑的表征特点,发现：表征可将信息技术、数学和学习者联系在一起,也将三类知识串联起来。随即提出了本文的核心概念——信息技术支持下的数学视觉化表征,而促进学习的内涵是：促进数学理解和结构的获得。本文第二部分,是理论研究。首先,根据信息技术的特点和Pirie-Kieren数学理解发展模型,研究如何使用信息技术对数学知识进行视觉化表征,以促进数学理解,包括“完善心象”、“性质的关注”和“观察评述”这三个水平。其次,研究它是如何促进数学关系结构获得的策略；最后,针对它在使用中可能会出现的问题,研究了它基于学习理论的设计和使用原则。本文第三部分,是实践研究,将理论研究成果应用到实际教学中。在教学实践与相关实验基础上得到：与传统的数学教学相比,信息技术支持的数学知识视觉化表征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；能完善心象；促进性质的关注和理解；提高了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,所得结论还有待进一步验证。