目的：探究人工智能（AI）工具辅助学习对医学生自主学习能力的影响，一般自我效能感和批判性思维能力的链式中介作用。方法：采用一般资料调查表、自我效能感量表、批判性思维能力量表和自主学习能力量表对安徽省4所医学院校的大一至大三的3 010名本科生进行调查。结果：本次调查的3 010名医学生中，从没使用过AI工具辅助学习的医学生753人，占比25.02%；使用过AI工具辅助学习的医学生2 257人，占比74.98%；与未使用过AI辅助学习的学生相比，使用过AI辅助的学生的一般自我效能感、批判性思维和自主学习能力的得分均更高（P <0.01）。相关分析表明，研究变量AI工具辅助学习、一般自我效能感、批判性思维能力及其各维度、自主学习能力及其各维度得分之间均呈明显正相关关系（P <0.01）; AI工具辅助学习不仅能直接影响医学生自主学习能力，还可以通过三条路径间接影响自主学习能力：一是自我效能感的单独中介作用，二是批判性思维能力的单独中介作用，三是自我效能感→批判性思维能力的链式中介作用。中介效应占总效应值的38.73%。结构方程模型的拟合指数为χ²=159.111，χ²/df=2.713,RMSEA=0.044,GFI=0.978,AGFI=0.961,CFI=0.981,NFI=0.968,IFI=0.973，模型拟合良好。结论：AI工具辅助医学生学习，可以正向提升医学生的一般自我效能感、批判性思维能力和自主学习能力，有助于培养目标的达成。