AI助力微观结构可视化的教学研讨

在传统高中化学“金属晶体结构”教学中，学生常因晶体结构抽象、堆积方式难以想象而产生学习障碍。而人工智能的兴起能够可视化解决这一教学重点。基于这种思考，2026年1月16日，高二化学组隋家平老师设计了基于 AI 交互模型的金属晶体最密堆积结构可视化教学课程并进行了展示。先开展单层小球堆积的学生活动，之后用数学方法计算空隙面积，之后引入 AI 辅助的三维交互模型，秉持 “可视化、交互化、探究化” 的理念，将抽象的“堆积”概念转化为可旋转、可分层剥离、可动态堆叠的立体模型。通过 AI 工具快速生成精确的原子模型，并支持实时交互，使学生能在“做”中学，在“看”中悟，真正理解简单立方、体心立方、六方最密堆积与立方最密堆积的堆积序列、空隙填充分式以及晶体对称性。

课后科组教师又进行了课例讨论，本课程设计借助 AI 工具将“金属晶体结构”这一抽象概念转化为可交互的 3D 模型，实现了从“教师讲”到“学生探”的转变。其优点不仅体现在教学效果上，更体现在技术赋能教育、降低教师负担、促进学生核心素养发展等多个维度。未来可进一步扩展至其它晶体类型（如离子晶体、分子晶体）的 AI 辅助教学。