3 D動畫在生物化學課程中的應用

唐孝榮，王 玲

(西華大學 物理與化學學院，成都 610039)

3 D動畫在生物化學課程中的應用

唐孝榮，王 玲

(西華大學 物理與化學學院，成都 610039)

針對生物化學課程內(nèi)容抽象、枯燥，涉及到的化學反應和分子結構復雜等特點，對生物化學教學中多媒體3 D動畫的制作、應用以及與傳統(tǒng)教學的有機結合等進行了探討。研究發(fā)現(xiàn)，在生物化學教學中恰當?shù)厥褂? D動畫，能幫助學生改進思維方法，提高記憶力和學習效率，培養(yǎng)學生的形象思維和創(chuàng)新能力，從而達到提高教學質量的目的。

生物化學;3D動畫;教學改革

生物化學是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的一門學科，是生命科學的重要基礎學科之一。由于生命現(xiàn)象復雜，其中的化學反應和化學平衡極其復雜而微妙，有些概念比較模糊、抽象難懂、關系復雜、內(nèi)容枯燥，需要學習者具備良好的空間想象力，形象思維能力和記憶力。這就使生物化學成為化學、生物、食品、醫(yī)學等專業(yè)的基礎課中較難掌握的課程。學生學習興趣不大，把課程當成一種負擔，影響了教學效果。

如何提高學生的學習興趣和學習積極性是一個需要解決的問題。應用現(xiàn)代計算機輔助教學提高生物化學教學的形象性、趣味性和科學性，特別是在Gaussianview和Chemdraw等軟件的幫助下，將生物化學中的分子結構轉化為形象的，可轉動的彩色3 D結構式，將化學反應方程式變成彩色3 D分子的碰撞與結合的動畫形式，再將這些3 D圖和動畫集成為資料工具型的教學軟件動畫庫，在恰當?shù)臅r候將這些動畫庫引入到教學過程中，就可以提高課堂教學的活躍程度，增加學生的形象感，方便記憶和理解。

1 3 D動畫在生物化學教學中的優(yōu)點

1.1 圖形和動畫的引入符合人類認識客觀事物的規(guī)律

引入3 D圖片和動畫進行學習的活動屬于形象思維過程，有助于形象直觀地揭示事物的本質和規(guī)律，幫助理解抽象程度很高的概念和理論，能夠幫助學習者初步掌握客觀規(guī)律，促進從感性認識到理性認識的升華。

在傳統(tǒng)的教學中，教師在課堂上需要花費大量時間畫圖，寫結構式和化學反應方程式以及配平化學方程式，講解時間大為減少，課堂效率降低，教學效果不佳。如果采用3 D動畫教學，教師事先將需要的圖形、圖像制作成3 D圖形和動畫等課件，上課時直接呈現(xiàn)給學生，可以把節(jié)省下來的時間用于更加詳細地講解相關內(nèi)容，幫助學生更好地理解知識點，從而提高課堂教學效果。

1.2 3 D圖形和動畫的引入有利于學生的理解和記憶

動畫在創(chuàng)造性思維中有著特殊的意義，通過觀看幾秒鐘的動畫過程就能記憶大量的信息。用形象的彩色3D動畫描述化學分子，用最簡單的圖形運動模擬復雜的化學反應過程，會給學生直接的視覺刺激，有助于學生對知識的記憶和理解。教學的第一原則就是直觀性和簡潔性。動畫中各種簡單圖形和彩色3D分子結構圖，代表微觀現(xiàn)象中實際的分子或分子片段，通過它們的運動、變化、轉換能重現(xiàn)化學反應過程和生物的微觀現(xiàn)象，從而直觀地、可視地將教材中的知識點呈現(xiàn)在學生面前，消除學生對學習生物化學的恐懼感。大腦的語言構件就是圖像，人們在看圖時，就免去了將文字轉換成圖像的過程，所以接受更快，且一幅圖像可以呈現(xiàn)一個知識點內(nèi)容的全貌。如果再給動畫加上時間特征而變?yōu)樗木S，就能大大增加信息量。采用動畫教學，不僅圖文并茂、聲像結合，還可使學生獲得生動、形象的生物化學概念。

1.3 彩色3 D分子結構圖和動畫有助于豐富教學內(nèi)容

采用彩色3 D動畫和分子結構后，學生不再為長篇累牘的文字感到頭疼，自然會提高學習熱情和興趣。由于學時少，在傳統(tǒng)的生物化學教學中，很難有時間介紹教學計劃以外的知識，這就使學生形成生物化學知識體系陳舊的印象，對學習生物化學的積極性和主動性產(chǎn)生不利影響。采用多媒體動畫教學后，有利于培養(yǎng)學生獨立思考、自主學習的能力。

2 建立3 D結構圖和動畫庫可以優(yōu)化教學

教授生物化學課程時，如果用直觀、動態(tài)和形象的手段讓學生能運用多種感官參加認識活動，獲得鮮明生動的表象，讓其在感知基礎上認識生命過程的化學本質，就能建立正確的生物化學概念并加以理解和記憶。動畫能把生物化學過程用動態(tài)、具體的畫面展示出來，以虛擬的方式傳遞不同信息，模擬知識點的情景，使學生對模糊的概念、抽象的理論有清晰的理解，將微觀的生命活動直觀地展現(xiàn)在學生面前，充分調(diào)動了學生的感官系統(tǒng)，促進了學生觀察能力、思維能力、想象能力的發(fā)展。在運用動畫庫進行教學的同時與語言講解相結合，有助于培養(yǎng)學生的抽象概括能力和語言表達能力，實現(xiàn)學生觀察的目的性、實效性。對觀察到的現(xiàn)象和結果，組織學生進行對照、分析、綜合、判斷、推理，從而達到對事物本質和規(guī)律的認識。如在講授輔酶的組成、結構與功能，核酸的組成、結構和性質時，結合動畫教學可以引起學生高度的興趣，使認識過程發(fā)生深刻變化，取得較好的教學效果。

2.1 3 D結構圖和動畫比傳統(tǒng)的實物教學模型優(yōu)越

量子化學軟件系列的圖形軟件，可以準確按比例制作不同生物化學分子的彩色3 D結構圖。應用FLASH技術，可將這些結構圖創(chuàng)建成生物過程相關生物分子的動畫。如果用相應的軟件，制成具有一定輸出格式的文件，就能將各章節(jié)分子結構和化學反應集成的動畫庫用光盤存儲為數(shù)量眾多的動畫模型。在教學中用動畫模型取代實物模型，就能克服后者因體積和重量造成的攜帶不便，更新?lián)Q代速度慢和不易修改等缺點。由于動畫形象逼真，能夠按比例模擬生物分子復雜的結構，因此，能提高學生的理解能力和學習效率，啟發(fā)學生的想象力、創(chuàng)造力，培養(yǎng)學生的形象思維。利用計算機軟件還可以方便地進行教學模型的修改與新建，及時補充新內(nèi)容的模型，達到降低教學成本，提高教學質量的目的。

2.2 有助于教師合理安排教學活動

有了完備的生物化學動畫庫，教師不必花大量時間在課堂上畫圖和展示教學模型，從而極大地節(jié)約了課堂講授時間，可將節(jié)省下來的時間用于習題講解或專題講座。

3 利用3 D動畫庫教學的實例

3.1 輔酶的組成、結構和功能

輔酶的組成、結構和功能是酶化學章節(jié)的重點和難點。以前用幻燈片、圖片和模型可以幫助那些具有較強空間想象力的同學進行理解和記憶，但仍需要較長的思考時間，眼睛和大腦容易產(chǎn)生疲勞，降低了學習效率;對那些想象力較差的學生而言學習難度更大。將這些內(nèi)容制成3 D動畫后，其組成和各個部分的連接順序就會變得形象、動態(tài)和直觀，學生更容易理解和記憶。

3.2 核酸的結構和功能

DNA和RNA的組成、結構，堿基環(huán)外和環(huán)內(nèi)的化學反應以及堿基順序的測定是本章的重點和難點，不少學生對此難以理解和記憶。為了讓其容易掌握和理解，將這些內(nèi)容制成3 D動畫，將核酸堿基順序的測定動態(tài)演示給學生觀看，學生就容易理解、記憶這些內(nèi)容，而且3 D動畫還活躍了課堂氣氛，使枯燥無味的內(nèi)容變得生動有趣。

4 3 D動畫在生物化學教學中存在的不足

在生物化學教學中引入3 D動畫，雖然對提高課堂效率和教學效果起到了積極的作用，但同時也存在著一些不足，主要表現(xiàn)如下:

4.1 不好把握課堂節(jié)奏

傳統(tǒng)的生物化學教學，可以邊講邊寫，合理安排，突出重點和難點內(nèi)容。采用3 D動畫教學方式后，動畫是事先做好的，可以替代板書內(nèi)容和教學模型的展示，節(jié)省了時間。但這樣可能會加快課堂節(jié)奏，如果把握不好既不利于學生課堂記筆記，還會減少學生思考、消化的時間，讓有些學生跟不上教師的思路，產(chǎn)生新的學習困難和興趣下降等問題。

4.2 可能使教學方式模板化

采用3 D動畫教學，教師容易受到動畫和課件的束縛，影響教師的講解風格，使教師在教學過程中的主導地位降低。如果教師對教學內(nèi)容不太熟悉，照著多媒體宣讀，容易讓學生有照本宣科的感覺而失去聽課興趣。過多使用動畫中的聲像效果，還容易分散學生的注意力，忽略教師的講解。

5 提高3 D動畫教學效果的途徑

5.1 提前熟悉教學內(nèi)容

采用3 D動畫教學，可以大大節(jié)省教師的圖像描繪和文字書寫時間，可以有更多的時間向學生展示更多的教學資料，增加課堂教學的信息量。要取得好的教學效果，教師有必要提前熟悉課本上的內(nèi)容并查閱相關的資料以做到有的放矢，這樣才能更好地利用3 D動畫，發(fā)揮自身個性。

5.2 掌握好課堂教學節(jié)奏

在使用多媒體3 D動畫時，不能一味追求信息量大而忽略了教學節(jié)奏，應在屏與屏之間、動畫與動畫之間、小節(jié)與小節(jié)之間把握好時間間隔，讓學生有時間看，來得及做筆記，給學生留出足夠的思考時間。

5.3 3 D動畫與傳統(tǒng)教學方式有機結合

多媒體3 D動畫輔助教學和傳統(tǒng)的教學模式并不是相互對立的，它們應該相輔相成、互相補充。單純的3 D動畫輔助教學無法替代傳統(tǒng)教學中教師生動的語言、豐富的表情和即興的發(fā)揮。它只是一個教學輔助手段，只有將其與傳統(tǒng)教學方法有機地結合起來，做到人機互補，才能使教學更加生動有趣。在使用3 D動畫的過程中，要始終面對學生，增加教師與學生之間的交流互動，才能取得好的教學效果。在授課過程中可以多提問題，給學生更多的想象空間，留出足夠的時間，讓學生在聽講的同時，能開動腦筋，在探索中獲得知識。

6 結語

在生物化學教學中引入3 D動畫，無疑是對生物化學教學手段和教學方法的一種改革和創(chuàng)新。它能克服生物化學中的文字尤其是一些枯燥的結構式、化學反應方程式引起的眼睛、大腦易疲勞，注意力不易集中，學習效率受影響等諸多弊端。因此，在生物化學教學中恰當使用3 D動畫教學，能幫助學生改善思維方法，提高記憶力和學習效率，培養(yǎng)學生的形象思維和創(chuàng)新能力。這種生動的動畫以動態(tài)、直觀的形式使生物化學的學習變得簡單而快樂。

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Application of 3D Cartoons in Biochemistry Course

TANG Xiaorong and WANG Ling
(School of Physics and Chemistry，Xihua University，Chengdu 610039，China)

In view of the abstracting and uninteresting of biochemistry course，multimedia threedimension(3D)cartoons is introduced in the teaching of biochemistry course.The animations and applications of 3D cartoons combined with traditional teaching are concerned.Research results show that the proper application of 3D cartoons in biochemistry is conducive to improve student’s thinking methods，enhance their memories and studying efficiency，cultivate their imaginative thinking and innovating ability.

Biochemistry;3D cartoon;teaching innovation

G434

A

1008-5440(2012)01-0065-04

2011-12-09

西華大學校級精品課程“物理化學”(xjjpkc0915)

唐孝榮(1963-)，男(漢族)，四川廣漢人，副教授，博士，研究方向:天然產(chǎn)物化學與植物源農(nóng)藥。

王玲(1967-)，女(漢族)，重慶巴縣人，高級實驗師，大專，研究方向:催化化學。