基于有效課堂視野下3D動畫在中職有機化學教學中運用探究

周正琴

（開陽縣職業(yè)技術(shù)學校，貴州貴陽 550300）

3D動畫作為一門新興的藝術(shù)產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)受到國內(nèi)外廣泛的關(guān)注，并且這種藝術(shù)形式逐漸成熟?，F(xiàn)在我國也大力將扶持3D動畫產(chǎn)業(yè)，這種藝術(shù)深受現(xiàn)代人的喜愛，且隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展，動畫的載體從膠片發(fā)展到了電子視頻形式，讓其作用也受到了廣泛的應用[1]。那么，基于有效課堂視野下的中職有機化學教學也可以將3D動畫運用到教學中，讓學生通過動畫形式理解有機化學的內(nèi)容，能夠高效地掌握有機化學中的知識點和難點，提高學生對有機化學的學習興趣，從而提高學習效率，構(gòu)建有效課堂。

1 3D動畫在中職有機化學教學中運用的教學優(yōu)勢

1.1 突破重點難點，建立穩(wěn)定學習動機

在中職有機化學教學過程之中，其化合物分子物理結(jié)構(gòu)復雜，空間立體夠像多變，很多立體反應、聚合、縮合、分子重排等反應涉及到空間反應過程[2]，教師在備課過程之中，僅使用圖片和文字的形式難以將文章中的重點和難點進行充分的解答和演示，不利于學生直觀地了解反應過程和學習有機化學知識?？梢圆捎?D動畫的形式，將制作化合物分子模型及模擬反應過程做成3D動畫，讓學生通過動畫的形式直觀地看到化合物分子物理結(jié)構(gòu)和化合物分子反應過程；以及將化學試驗中存在危險性的試驗制作成3D動畫，可以避險因為試驗過程中出現(xiàn)的不可控因素對學生和老師造成的傷害，從而讓學生在安全的環(huán)境中掌握教學內(nèi)容中的重點、難點，讓學生建立穩(wěn)定的學習動機，提高學習效率。

1.2 模擬仿真實驗，促進知識優(yōu)化補充

高職有機化學是一門通過實驗來獲取化學知識的學科，然而在教材中有很多科學家的實驗是具有一定的危險性的，是不能通過學生實際動手來進行的[3]。此時，3D動畫的優(yōu)勢就可以得到完美的體現(xiàn)，隨著計算機仿真實驗技術(shù)的不斷成熟，教師可以將實驗內(nèi)容制作成3D動畫，模擬仿真實驗，將實驗的過程和實驗結(jié)果情景再現(xiàn)，讓仿真實驗具有一定的真實性，這種仿真實驗不但能提高學生化學實驗的興趣，也能提高學生對化學知識的學習速度，同時也促進了學生知識優(yōu)化補充，全面地激發(fā)了學生的學習動力。

2 3D動畫在中職有機化學教學中運用的教學策略

2.1 開發(fā)仿真動畫，提高學生參與度

中職有機化學教學中，老師可以讓學生共同參加開發(fā)仿真動畫，老師要接收不同的聲音、不同的思路和不同的思維去進行動畫創(chuàng)作，動畫中要著重體現(xiàn)出文章的重點和難點，從而提高學生對化學知識的掌握度。

3D動畫技術(shù)通過模擬仿真真實實驗，對實驗過程進行生動展示，3D動畫制作建立3D立體模型、場景加入運動軌跡、虛擬攝影機及配置相應參數(shù)，最后賦上特定的實驗材料和分子物理結(jié)構(gòu)，以及分子反應過程，最終渲染出想要的畫面。3D建模制作完成，根據(jù)實驗理念，綜合學生意見，對三維模型進行色彩、紋理、質(zhì)感等的設(shè)定工作，是動畫制作流程中必不可少的重要環(huán)節(jié)。需要注意的是，仿真度動畫需要材料和現(xiàn)實中物體性質(zhì)相結(jié)合進行開發(fā)動畫，在整個開發(fā)仿真動畫過程之中，老師進行主導，學生積極參與，極大地提高了學生的參與度，也讓學生在參與過程之中加深對有機化學實驗的了解[4]。

2.2 創(chuàng)建場景對象，促進學生體驗感

將有機化學創(chuàng)作成3D動畫的過程中，首先要確定場景對象，必須了解怎樣選擇這些對象，在確定這些對象以后才能對該對象進行各種操作。場景對象是指可以在視口中被創(chuàng)建和修改的對象，它們可能是幾何體、燈光、相機、甚至是粒子和修改器。創(chuàng)建場景對象可以促進學生體驗感，讓學生在創(chuàng)作過程之中了解創(chuàng)設(shè)場景對象的基本操作，利用對象來變換創(chuàng)建化學化合物分子，了解如何在各種場景中使用各種變換工具對物體進行變化操作。

例如：在建立虛擬實驗場景時，首先強調(diào)的是模型的簡單化，出于教學用途和制作成本考慮，應該犧牲一定的真實性，用一些簡單的框架來代替復雜的結(jié)構(gòu)模型，但為了保證一定的真實性，可以采用貼圖的方式來進行彌補。建模時要采用搭積木的方式進行組合拼接，為減少文件的面數(shù)，要隨時刪除看不見的面，重合的面，重合的點、線等。模型建立之后，需要對模型的每一部分分配材料和貼圖，同時對前期處理過的圖片進行二次處理以達到逼真的效果。還可以利用腳本對虛擬場景添加文字、背景音樂、解說詞等，從而來促進學生的體驗感。

2.3 直觀展示結(jié)構(gòu)，提高學習直觀性

基于有效課堂視野下的3D動畫教學，其優(yōu)點是能夠直觀地展示分子結(jié)構(gòu)，讓學生充分地了解分子的結(jié)構(gòu)分布，以3D模型的形式顯示復雜的分子結(jié)構(gòu)。學生們可以通過這種方式，以互動的形式，在模擬3D環(huán)境中，物理性地操縱分子，從而動態(tài)地了解到分子的屬性。

例如：在進行中職有機化學《飽和烴——烷烴》教學時，教師首先要明確教學目標：使學生了解烷烴的組成、結(jié)構(gòu)和通式；使學生了解烷烴性質(zhì)的遞變規(guī)律；使學生了解烴基、同系物、同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)體，以增強學生嚴密的思維能力；使學生了解烷烴的命名方法；通過甲烷的性質(zhì)與烷烴的性質(zhì)的聯(lián)系，使學生理解個別到一般的辯證唯物主義的原理。同時，將乙烷（C2H6）和丙烷（C3H8）的球棍模型進行3D動畫的制作，用動畫的形式進行展示，讓學生能夠直觀地看到分子的結(jié)構(gòu)，在這些烴的分子里，碳原子跟碳原子都以單鍵結(jié)合成鏈狀，跟甲烷一樣，碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子相結(jié)合，總共形成了4個化學鍵，這樣的結(jié)合使得每個碳原子的化合價都已充分利用，都達到“飽和”，然后為學生講解，把這種烴叫作“飽和烴”，又叫“烷烴”。

因此，通過這種教學模式，將烷烴的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)分別進行動畫制作，同時添加文字解釋和語音講解，能夠讓學生立體地觀察烷烴的模型，掌握烷烴的物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，從而提高了學生對烷烴的認識。

2.4 形象演示反應，促進學習情景化

在中職有機化學教學中，教師可以把教學內(nèi)容通過3D動畫的形式形象地演示實驗反應，從而讓學生了解整個反應過程，幫助學生解決一些化學問題，有利于學生的化學學習。

例如：在進行中職有機化學，將實驗反應制作成3D動畫時，首先在3ds Max中對化學分子式進行建模，構(gòu)建出每個分子的球棍模型，該模型能夠清楚地反應原子間的相對位置和化學鍵的位置。利用插件，將模型導出為md2文件，用于模型生成，隨后使用紋理貼圖技術(shù)將不同類型的原子渲染成不同的顏色，從而制作出分子的3D模型；將渲染的3D模型通過調(diào)整時間和坐標位置加載成動畫，用于模擬反應過程，在隨后的動畫播放時，對其進行暫停、停止、播放等命令的執(zhí)行，便于觀察反應過程中的斷鍵和成鍵的情況；視圖變換的運用實現(xiàn)了從不同角度觀察分子模型的功能，從而能夠清楚地觀察反應過程中原子和化學鍵的變化。將化學反應運用3D動畫進行模擬，能夠讓學生清楚地看到反應過程，對于實際教學活動有著重要的應用意義，促進學生的學習情景化，從而提高學生的學習成績和學習效率[5]。

2.5 生動模擬實驗，提高實驗安全度

在中職有機化學教學中，很多化學實驗較為復雜，同時具備一定的危險性（有概率發(fā)生危險），學生進行實驗的前提是保證自身安全，所以教師要著重于把實驗過程之中可能存在的安全隱患進行排除，確保整個實驗過程的順利；如果遇到不可避免（無可替代）的實驗時，就可以運用3D動畫的形式將實驗過程進行動畫制作，讓整個實驗過程清楚地展現(xiàn)在學生面前，把實驗過程之中可能存在的安全隱患和危險性提前進行預演，然后將實驗過程進行優(yōu)化，排除安全隱患和發(fā)現(xiàn)不正確的實驗步驟；從而尋找問題、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，提高學生在實驗過程中的自身安全。

例如：在進行中職有機化學《 醛、酮的制法》實驗教學過程中，教師首先要讓學生明確本篇文章的教學目標：通過學習之后，了解醛、酮在結(jié)構(gòu)上的特點；掌握醛、酮的化學性質(zhì)，羰基的加成反應、氧化反應、還原反應；熟悉醛類和酮類的性質(zhì)。然后，將存在危險性的實驗進行3D動畫的制作（醛酮的化學性質(zhì)探究過程中，看它與氰化氫的加成反應時，由于氰化氫劇毒，易揮發(fā)。所以將這一試驗反應通過3D動畫的形式進行展現(xiàn)），讓學生通過3D動畫來了解烯烴的加成一般為親電加成；醛酮的加成為親核加成，易于HCN、NaHSO3、ROH等發(fā)生親核加成反應，在堿性溶液中反應加速，在酸性溶液中反應變慢；

因此，在進行中職有機化學教學中，將帶有危險性的試驗運用3D動畫的模式進行生動的模擬實驗，讓學生生動的觀看到實驗步驟和實驗過程的同時，也提高了實驗的安全度，讓學生在保證自身安全的情況下學習到了化學知識，也了解到了氰化氫這一物質(zhì)劇毒、易揮發(fā)，從而引起學生的安全意識。

3 結(jié)束語

基于有效課堂視野下的3D動畫在中職有機化學教學中的運用勢在必行。3D動畫技術(shù)作為一種先進的計算機輔助教學手段，已經(jīng)逐漸運用到傳統(tǒng)的化學教學模式中，其友好的界面、生動有趣的動畫演示，循序漸進的演示過程、讓學生的學習更加直觀。這種教學模式能夠極大地保證師生安全，讓學生通過動畫的形式就可以了解到化學的實驗過程和實驗反應，增加了教師的教學方式和學生的學習途徑。教師要充分的發(fā)揮3D教學的優(yōu)勢，與傳統(tǒng)教學模式相結(jié)合，培養(yǎng)學生的邏輯思維和創(chuàng)造能力，以達到提高教學效率，構(gòu)建有效課堂的目的。