孟小强　李春笋

语音识别与合成技术逐渐成为人机交互的关键技术，是人工智能时代的重要技术之一。高中化学人教版选修3第三章《晶体结构与性质》，通过介绍微观、抽象、深奥的分子、原子、金属和离子晶体等相关知识，揭示物质微观结构的奥秘，使学生了解、体会丰富多彩的物质世界。

在教学过程中，教师普遍认为该章节内容抽象，大部分学生表示晶体与晶胞的关系、均摊法、晶体的配位数和晶体密度等相关知识较难理解，难以构建抽象的三维立体模型。

一、设计原理

我们设计制作了一款名为“AI教师小晶”的晶体智能演示仪，它能把抽象的原子或分子等微粒在三维空间的分布情况具体化、可视化，创新性地通过3D演示，弥补学生在空间想象力上的不足，突破教学重难点，创新性地将语音交互技术与晶体知识完美融合，增加学习趣味性。

二、制作步骤

（一）依据项目的构思和制作原理改进教具的组成和形状。

（二）制作3D光立方。

（三）制作语音交互模块。

（四）设计程序。

三、工作过程

通过自定义语音唤醒“AI教师小晶”，并逐一向其提出问题，小晶通过语音识别模块匹配对应问题并作出回答，同时控制对应的3D光矩阵的开关，进行解说展示。

语音唤醒：小晶老师

小晶：在，想了解晶体的哪些知识？

问：小晶老師，你能教学什么知识？

小晶：我可以回答关于晶体知识的各种问题，在此基础上以金属晶体钠为例作为展示，将抽象、难以理解的知识进行具体化、可视化处理，帮助你理解。……