AI 賦能統計教學 變革課堂育人模式——智慧中小學平臺在《條形統計圖》教學中的應用案例

為貫徹落實國家教育數字化戰略行動，持續深入推進我市國家中小學智慧教育平臺應用推廣工作，宣傳并分享在平臺應用過程中涌現的創新思路與典型做法，信陽市現代技術教育服務中心將對2025年國家中小學智慧教育平臺應用優秀案例征集活動中評選出的優秀案例進行展播，歡迎大家收看。

【摘要】

本案例立足小學四年級數學《條形統計圖》教學實踐，針對傳統統計教學中手動繪圖效率低、數據處理僵化、隱私保護缺失及精準指導不足等痛點，依托國家中小學智慧教育平臺“數學數據可視化”模塊的人工智能功能，構建“課前AI 診斷 — 課中AI 賦能 — 課后AI 拓展”的全流程數字化教學模式。通過AI工具實現數據智能采集、圖表自動生成、動態數據分析及個性化反饋，推動教學方式從“教師主導灌輸”向“學生自主探究”轉變，有效提升學生數據意識與數字倫理素養，同時減輕教師教學負擔，形成可復制、可推廣的小學數學統計類課程數字化教學方案，為教育數字化背景下的教學方式變革提供實踐參考。

【關鍵詞】

國家中小學智慧教育平臺；人工智能；條形統計圖；教學方式變革；數據素養。

引言

（一）案例實施背景

在小學四年級數學《條形統計圖》是培養學生數據意識和邏輯思維的核心內容，也是落實新課標“發展學生核心素養”要求的重要載體。然而，傳統教學模式下的條形統計圖教學長期面臨諸多現實困境，嚴重制約教學質量提升與學生能力發展。

從教學實踐看，傳統教學有四大突出問題：一是手動操作效率低，學生繪制條形圖平均耗10 - 15分鐘，錯誤率超35%，反復修改易讓學生有挫敗感；二是數據處理方式僵化，手動繪制的靜態圖表無法直觀呈現數據動態變化，學生對“數據與圖形對應關系”及“一格代表多個單位”理解不深；三是教學反饋滯后，教師難實時掌握學生操作情況，課后批改作業耗時久，錯過個性化指導時機；四是隱私保護意識缺失，傳統統計活動常直接記錄學生個人信息，有隱私泄露風險，還忽視數據倫理培育。

（二）應用國家平臺的必要性

國家中小學智慧教育平臺“數學數據可視化”模塊搭載條形統計圖智能生成、動態分析、數據校驗等人工智能功能，為教學難題提供系統性解決方案。通過該平臺，可自動化處理數據錄入、圖表生成、動態修改等操作，提升教學效率；其匿名化數據處理功能的AI智能分析能力，既能保護學生隱私，又能為教師提供精準學情反饋，支撐個性化教學。依托平臺教學無需額外購置設備和軟件，符合縣域學校教學實際，可縮小城鄉教育差距，推動教育優質均衡發展。

目標與思路

（一）整體目標

知識與技能目標：學生掌握國家中小學智慧教育平臺“條形統計圖生成”操作流程，能獨立完成數據錄入、設置與導出；理解“一格代表多個單位”合理性，精準解讀 AI 生成圖表數據關系，單元測試通過率不低于90%。

能力與素養目標：通過“數據收集—智能處理—分析應用”流程，提升學生數據整理與邏輯推理能力；培養數據匿名化意識，養成保護隱私的數字倫理習慣，實踐參與率達100%。

教學變革目標：構建“AI 賦能 + 自主探究 + 精準指導”教學模式，使課堂互動頻次較傳統教學提升60%以上；形成可復制推廣的小學數學統計類課程數字化教學方案，幫教師減少30%備課時間，提升教學效率與質量。

（二）研究思路與方法

研究思路：以解決傳統條形統計圖教學痛點為導向，依托國家中小學智慧教育平臺人工智能功能，重構“課前診斷—課中探究—課后拓展”教學流程。課前用平臺AI功能開展學情診斷，定位教學起點；課中通過AI工具賦能學生自主探究，突破重難點；課后借助平臺實現個性化拓展與評價，形成教學閉環，推動教學方式從“教師主導”向“學生主體”轉變。

研究方法：采用行動研究法，結合課堂教學實踐，優化平臺應用策略；運用數據對比法，對比傳統教學與平臺教學成效數據，驗證教學方式變革有效性；輔以問卷調查法和訪談法，收集師生反饋意見完善教學方案。

具體措施

本案例依托國家中小學智慧教育平臺“作業活動”“學科工具”等功能，按照“課前 — 課中 — 課后”三個階段開展教學實踐，實現教學方式的系統性變革。

（一）課前：AI 診斷學情，精準錨定教學起點

（1）分層任務布置：教師登錄國家中小學智慧教育平臺，通過“作業活動”模塊發布課前預習任務。以4人小組為單位，匿名統計班級30名同學的課間活動偏好（限定為跳繩、踢毽子、看書、跑步 4 類），基礎組僅需記錄數據，提升組需嘗試手繪條形圖并標注繪制過程中遇到的困惑。任務明確要求僅統計人數，不得填寫學生姓名等個人信息，強化隱私保護意識。

圖1課前作業布置

1. AI自動學情分析：學生完成任務后通過平臺提交，“作業批改助手”快速批閱，在10分鐘內自動生成學情報告，精準定位“數據重復統計”“刻度設置混亂”“條形高度偏差”等共性問題，同時識別出個別學生在“一格代表1人”基礎知識點上的薄弱環節。教師根據學情報告，調整備課重點，預設課堂糾錯環節和個性化指導方案。

圖2課前學情報告

圖3課前學習分析報告2

1. 資源前置推送：針對預習中表現薄弱的學生，教師通過平臺定向推送《條形統計圖》基礎認知微課資源，幫助學生提前鋪墊核心概念，為課堂學習做好準備。

圖4課前資源前置推送圖片

圖5學生課前自學照片

（二）課中：AI 賦能探究，重構課堂教學流程

1. 痛點導入與工具演示

（1）教師通過大屏展示學生課前提交的手繪錯誤作品，聚焦“手動繪圖耗時久、易出錯、難修改”等問題，引發學生共鳴，激發其對高效工具的需求。

圖6課中痛點導入圖片

（2）教師現場演示國家中小學智慧教育平臺“條形統計圖生成”功能的操作流程：登錄“智慧中小學”APP→進入“工作臺”→點擊“資源庫”→新建互動課件→選擇“學科工具”→點擊“數學”→找到“條形統計圖生成”功能（或通過“更多→統計圖表→條形圖”路徑進入）。演示過程中，清晰講解“數據錄入 — 選擇統計圖類型 — 結果導出”三步核心操作，強調左下角“本功能來源：國家中小學智慧教育平臺”的規范標識，引導學生規范使用官方工具。

圖7 教師演示操作步驟圖

1. 互動提問：“觀察AI生成的圖表，大家發現一格代表幾人？你是如何判斷的？”通過問題引導學生初步感知“一格代表多個單位”的核心知識點，為后續探究奠定基礎。

圖8互動問題圖

圖9學生回答問題圖

1.分組實操

①以小組為單位，學生打開平板/手機，登錄個人賬號，進入平臺“學生任務”頁面，找到教師提前發布的“條形統計圖數據錄入”任務，錄入本小組課前統計的數據。錄入過程中，有小組漏填“看書”類別人數，平臺自動提示，避免數據缺失。

圖10 學生提交數據場景圖

②學生全部提交后，教師收集小組數據，生成班級統計圖，大屏上立刻呈現班級課間活動統計條形圖。

圖11 教師生成班級統計圖場景

教師引導學生觀察圖表并提問，如“哪類活動最受歡迎？縱軸一格代表幾人？如何計算出來的？”預設學生回答“踢毽子最受歡迎，有20人；縱軸一格代表5人，因20人對應4個格子，4×5 = 20”，教師肯定并強調，AI能快速生成規范條形圖，還能智能校驗數據合理性、自動設置合適刻度，讓數據整理、繪圖、分析連貫高效且不易出錯。

圖12智能刻度對比圖

1.動態探究與思維深化

（1）數據修改實驗：教師創設情境提問，若跑步人數從5人增至15人，條形圖會如何變化，讓小組討論預測。預設學生答跑步條形會變高與看書條形齊平，教師操作平臺修改數據，大屏跑步條形實時升高驗證預測。接著教師又問，若踢毽子人數從20人減至17人，條形圖怎樣變。預設學生答踢毽子直條會變低，在15和20之間。教師再次操作，平臺AI自動調整圖表，踢毽子條形精準停在15至20 間。教師追問此時統計圖一格代表幾人，預設學生答一格代表3人。通過這些操作，讓學生直觀感受AI工具“智能調整刻度”特性。

圖13數據變化問題圖

圖14學生思考場景圖

1. 新增項目挑戰：教師繼續創設情境：“如果新增一項‘繪畫’活動，有8人參與，這個條形應該畫多高呢？”學生經過小組討論后回答：“縱軸一格代表5人，8人不到2格，應該畫1.6格，就是第一格畫滿，第二格畫一半多一點。”

圖15 小組討論場景圖

教師按照學生的思路在平臺錄入數據，AI精準生成對應高度的條形，與學生預測完全一致，強化學生對“小數值刻度”的理解。

（3）規律總結：教師引導學生總結：“數據一改，圖表即時更新，這就是AI動態分析的優勢！我們能從圖表變化中，更直觀地看到數據之間的關系。”同時引用《禮記?中庸》中“凡事預則立，不預則廢”，引導學生體會技術賦能學習的科學價值。

4. 倫理教育與課堂小結

倫理安全強調：教師強調，今天統計的數據已匿名化，未記錄同學個人信息。技術賦能，但尊重與責任是數字時代首課，今后要保護自己和他人隱私，做負責任的數字公民。

圖16倫理安全引導圖

課堂小結：教師引導學生小組討論所學、分享收獲，指出AI不僅是學習工具，更是探索數學世界的助手，它實現數據收集、整理、可視化與動態分析一體化，讓數字直觀、圖表有生命力，提升學習效率與思維深度。

圖17課堂小結圖

（三）課后：AI 拓展評價，實現個性化提升

分層作業推送：教師通過平臺“作業活動”模塊發布課后實踐任務，分基礎層和提升層，學生可自主選擇或按小組分工完成。

基礎層任務：以家庭為單位統計一周內每日家庭用水量（噸），用國家中小學智慧教育平臺AI工具生成標注清晰刻度和單位的條形圖；

提升層任務：分析家庭用水量條形圖，提出1 - 2條節約用水建議并形成簡短分析報告。同時明確要求，數據收集時要保護家庭隱私，不得泄露家庭住址、聯系方式等信息。

智能批改與學情反饋：學生完成任務后通過平臺提交，系統人工智能1分鐘內完成批改，從“刻度設置合理性”“圖表標注完整性”“分析建議可行性”四個維度評分并生成個性化學情報告。針對數據錄入不合理的學生，平臺推送同類數據錄入練習；對圖表解讀薄弱的學生，自動推送“條形圖分析技巧”微課資源；對分析建議不合理的學生，提供針對性指導提示。

取得成效

通過國家中小學智慧教育平臺人工智能功能的深度應用，本案例取得了顯著的教學成效，實現了教學質量、學生能力和教學模式的多重突破。

（一）教學效率顯著提升，師生負擔有效減輕

學生學習效率提升：傳統教學中，學生手動繪制條形圖平均耗時10 - 15分鐘，錯誤率35%；借助平臺AI功能，完成數據錄入與圖表生成僅需3 - 5分鐘，錯誤率降至5%以下，學習效率提升近4倍。此外，AI工具動態分析功能讓學生無需重復繪圖，直觀感受數據變化，減少無效學習時間。

教師教學負擔減輕：教師批改作業時間從傳統的1小時/班縮短至10分鐘/班，備課時間減少30%。并且，AI自動生成學情報告和個性化輔導建議，使教師無需花大量時間整理分析數據，可將更多精力投入教學設計和個性化指導，實現“減負增效”。

（二）學生核心素養提升，學習效果全面優化

知識掌握更扎實：單元測試數據顯示，學生對“條形統計圖”核心知識點掌握率從傳統教學的72%提93%，“一格代表多個單位”知識點正確率從65%提至91%，數據解讀和分析能力顯著增強。學習興趣和主動性被激發：課后問卷調查顯示，92%的學生喜歡用AI工具學條形統計圖，88%的學生認為AI工具讓數學學習更有趣。課堂觀察數據表明，學生主動舉手發言次數比傳統課堂增加60%，小組合作探究參與度和深度明顯提升。數字素養和倫理意識養成：100%的學生能在實踐活動中自覺匿名記錄數據，85%的學生能主動指出數據收集的隱私保護問題，數字時代倫理責任感和安全意識有效培養。

（三）教學模式深度變革，課堂生態持續優化

1.新型教學模式構建成型：構建“AI工具+自主探究+合作學習+精準指導”模式，課堂從單向傳輸變為多維互動，凸顯學生主體地位。

2.教學決策實現數據化：依托平臺AI 進行數據采集與分析，教師實時掌握學生動態，精準定位難點困惑，提升教學針對性與有效性。

3.課堂互動質量顯著提升：AI工具的動態演示和實時反饋為互動提供載體，提高師生、生生互動頻率和質量，形成良好課堂生態。

（四）育人價值充分彰顯，教育合力有效形成

學科育人功能深化：將數據隱私保護教育融入教學，實現知識學習與品德培養統一，培養學生社會責任感與正確價值觀，落實立德樹人任務。

家校協同育人成效顯著：課后實踐使家長深度參與學生學習，82% 家長反饋通過陪孩子完成統計任務，感受到AI對學習的幫助，更了解孩子數學學習情況。平臺推送親子互動建議，讓家校協同更具針對性，增強教育合力。

結論及展望

（一）案例結論

本案例依托國家中小學智慧教育平臺“數學數據可視化”模塊人工智能功能，破解傳統條形統計圖教學痛點，構建“AI賦能+自主探究+精準指導”新型教學模式，變革教學方式。實踐證明，該平臺功能對接小學數學教學需求，提升效率、減輕負擔、促進學生發展，為縣域學校數字化教學提供路徑。

本案例創新特色有三：一是流程重構，將AI工具融入教學全流程，形成閉環模式；二是素養融合，知識教學注重數據倫理和隱私保護教育，協同發展知識與素養；三是精準賦能，借助平臺AI功能“以學定教”，提升教學針對性和有效性。

（二）未來展望

本案例成效顯著，但仍有優化空間，包括部分學生自主探究缺思路引導、操作節奏不一，平臺AI功能對學生創新思維評價不完善，老年家長課后操作平臺不熟練。

未來將從三方面完善：一是優化教學設計，在平臺任務中設置更細致的操作提示和探究引導問題，幫助學生明確方向；二是期待平臺更加完善，建議優化AI評價維度，增加“思維創新度”指標，鼓勵個性化表達；三是制作“家長版平臺操作指南”短視頻，建立班級家長互助群，解答操作疑問，提升家校協同效果。同時，將本案例經驗推廣到小學數學其他統計類課程，拓展至科學、語文等學科的數據處理教學，探索人工智能與學科教學融合路徑，發揮國家中小學智慧教育平臺賦能作用，為教育數字化轉型貢獻力量。

參考文獻

1.《義務教育數學課程標準（2022 年版）》，北京師范大學出版社；

2.《教育部教育技術與資源發展中心關于開展國家中小學智慧教育平臺應用案例征集活動的通知》；

3.《河南省教育資源保障中心關于征集國家中小學智慧教育平臺創新應用典型案例的通知》（豫教資保〔2025〕34 號）；

4.《信陽市現代技術教育服務中心關于開展國家中小學智慧教育平臺應用優秀案例征集活動的通知》（信教服〔2025〕31 號）。

案例實踐單位：固始縣第十三小學

案例主持人：陳玲玲

案例成員：胡鴻艷 熊冬月 馬群 嚴雪蓮

案例指導：河南曹建國專家指導團隊