基于AI三维建模的初中生物“花的结构”课堂教学实践

传统生物教学中，花的微观结构常依赖平面图示或实物解剖学生难以理解立体空间关系。AI 三维建模技术通过数字化重构与动态演示，为突破这一瓶颈提供可能。

一、技术支撑：AI 三维建模与生物教学融合的理

（一） AI 三维建模技术在教育领域的应用价值

AI 三维建模技术通过数字化手段重构生物微观结构，为初中生物教学提供了全新的可视化工具。以“花的结构”为例，传统教学依赖二维图 花瓣 、雄蕊、雌蕊的立体空间关系[1]。而 AI三维建模技术可突破这一局限， 度观察花的各部分结构。例如利用虚拟现实（VR）技术模拟花朵开 胚珠发育为种子的动态过程从而深刻理解“结构与功能相适应”的生物 此外AI 技术还能模拟传粉机制，通过动态路径演示风媒、虫媒等不同传粉方式的作用原理，帮助学生建立抽象概念与具体现象的联系。

（二）苏科版教材与 AI 技术的适配性分析

苏科版七年级上册第三单元“植物的结构与生殖”中，“花的结构” 一节强调通过观察与解剖活动培养学生的科学探究能力。AI 三维建模技术与 度契合。教材中涉及的桃花、白菜花等典型花结构可通过三维建模还原其解剖特征， 珠排列方式等细节。同时AI 技术支持下的交互式学习场景，能够将教 务[3]。例如学生可通过手势操作拆分雄蕊的花药与雌蕊的柱头，观察花粉粒 虫媒花与风媒花的适应性特征。这种技术赋能的教学设计，不仅符合新课标“做中学”的理念还 能通过数据反馈精准评估学生的知识掌握情况。

（三）技术实施路径设计

AI 三维建模实施需科学规划与操作。通过 3D 扫描仪采集花朵结构数据建立含胚珠位置及子房结构参数的基础模型库；使用Blender 或Maya 构建可交互模型，结合材质渲 染增强视觉效果；开发AI 课件时嵌入手势识别系统，支持拖拽分离花瓣/萼片等操作，集成变量调节模块实现风速/昆虫类型参数调整以观察传粉效率变化；同时配置智能反馈系统，针对误拆结构等操作错误提供实时纠错提示，保障教学路径科学性[4]。

二、教学实践：AI 三维建模驱动的课

（一）教学目标与重难点突破

本课以“结构与功能观”为核心，设定三级教学目标。知识层面，学生需掌握完全花与不完全花的差异，例如通过对比南瓜雄花与雌花的子房结构， 理解生殖器 化现象 力层面，借助虚拟解剖实验，学生能独立完成子房纵切面的观察任务，并归 珠发 ，通过 AI 生成的生态案例（如濒危植物因传粉者减少导致的种 群衰退 性的影响，强化社会责任意识。教学重难点集中于抽象概念的具象化，例如双受 胚珠与种子的发育关联等。AI 技术通过模拟受精过程中精子与卵细胞的结合路径，将微观生理活动转化为可视化动画，有效降低认知门槛。

（二）课堂活动设计

课堂以“花的一生”全息影像导入，动态展示从花芽分化到果实形成的完整周期，激发学生探究兴趣。核心探究环节围绕三个维度展开。结构认知环节，学生分组操作虚拟解剖软件，对比桃花与白菜花的子房结构——通过旋转模型观察白菜花子房的复雌蕊特征，再对比桃花单雌蕊的形态差异，进而归纳出胚珠发育为种子的共性规律；功能探究环节，学生利用AI 模拟传粉实验，通过调节风速参数观察虫媒花与风媒花的传粉效率差异当风速超过阈值时，虫媒花的花粉附着率显著下降，进而引导学生分析不同传粉方式的适应性优势；变异分析环节，借助AI 生成基因突变导致花型变异的3D 模型（如重瓣桃花），学生围绕结构变化对传粉效率的影响展开讨论，在思辨中理解自然选择对生物多样性的塑造作用。

（三）差异化教学策略

针对学生认知水平差异设计分层任务。基础层提供交互式填空练习，例如标注花柄、花托等结构名称，AI 实时反馈答案正误并推送微课视频强化薄弱点。进阶层开放参数调节功能，允许学生自主设计多心皮合生的复雌蕊模型，探究子房位置（上位、下位）与果实类型（蒴果、浆果）的关联。例如，通过调整心皮弯曲角度，观察不同子房结构对种子排列的影响。

三、教学评价：多维数据驱动的成效分析与优化

（一）学习效果评估体系

构建“知识-技能-素养”三维评价框架。知识掌握度通过 AI 智能题库评估，题型涵盖结构匹配（如将花粉粒与对应花药连线）、功能排序（如传粉→受精→果实形成的时序判断）等。技能发展性评价则基于虚拟解剖操作的流畅度、参数调节的逻辑性等行为数据，生成科学思维能力雷达图。例如，操作耗时短且错误率低的学生，在“空间推理”维度得分较高。

（二）课堂实施反馈

对比传统实验课，AI 课堂的学生参与度提升 35% ，注意力曲线波动幅度缩小 40% 。认知障碍点分析显示，70%的学生对“子房纵切面结构”存在误解，误认为胚珠均匀分布于子房壁。针对此问题，优化微课资源时增加3D 动画演示，通过逐层透明度调节展示胚珠的集中分布特征。

（三）教学改进方向

技术迭代方面，引入实时渲染引擎提升模型动态演示的流畅性，例如花瓣展开过程的粒子特效优化。开发语音交互功能，允许学生通过语音指令调取特定结构的高清视图。课程延伸设计“校园植物数字化档案”项目，学生使用手机扫描真实花朵，AI 自动匹配三维模型库并生成结构解析报告，促进课堂知识向真实情境迁移。

四、总结

本研究验证了 AI 三维建模在生物微观结构教学中的有效性：通过动态拆解、参数调节与智能反馈，学生能直观理解花的结构与功能关联，提升科学思维与探究能力。未来可进一步优化模型交互设计，拓展真实场景应用，推动技术深度融入学科教学。

参考文献：

[1]马仁娣.初中生物教学中建模法的应用[J].亚太教育，2025（05）：117-119.

[2]阮林燕.基于理性思维的初中生物建模教学策略与实践[J].学苑教育，2021（30）：89-90

[3]黄华. 基于大数据的初中生物学智慧课堂教学研究— — 以“ 花的结构” 为例[J]. 中学生物教学，2025（18）：13-15.

[4]黄显清.学科核心素养的培育与达成——以“花的结构”为例[J].四川教育，2023（12）：45-46.