3 D动画在生物化学课程中的应用

唐孝荣，王 玲

(西华大学 物理与化学学院，成都 610039)

3 D动画在生物化学课程中的应用

唐孝荣，王 玲

(西华大学 物理与化学学院，成都 610039)

针对生物化学课程内容抽象、枯燥，涉及到的化学反应和分子结构复杂等特点，对生物化学教学中多媒体3 D动画的制作、应用以及与传统教学的有机结合等进行了探讨。研究发现，在生物化学教学中恰当地使用3 D动画，能帮助学生改进思维方法，提高记忆力和学习效率，培养学生的形象思维和创新能力，从而达到提高教学质量的目的。

生物化学;3D动画;教学改革

生物化学是在分子水平上研究生命现象的一门学科，是生命科学的重要基础学科之一。由于生命现象复杂，其中的化学反应和化学平衡极其复杂而微妙，有些概念比较模糊、抽象难懂、关系复杂、内容枯燥，需要学习者具备良好的空间想象力，形象思维能力和记忆力。这就使生物化学成为化学、生物、食品、医学等专业的基础课中较难掌握的课程。学生学习兴趣不大，把课程当成一种负担，影响了教学效果。

如何提高学生的学习兴趣和学习积极性是一个需要解决的问题。应用现代计算机辅助教学提高生物化学教学的形象性、趣味性和科学性，特别是在Gaussianview和Chemdraw等软件的帮助下，将生物化学中的分子结构转化为形象的，可转动的彩色3 D结构式，将化学反应方程式变成彩色3 D分子的碰撞与结合的动画形式，再将这些3 D图和动画集成为资料工具型的教学软件动画库，在恰当的时候将这些动画库引入到教学过程中，就可以提高课堂教学的活跃程度，增加学生的形象感，方便记忆和理解。

1 3 D动画在生物化学教学中的优点

1.1 图形和动画的引入符合人类认识客观事物的规律

引入3 D图片和动画进行学习的活动属于形象思维过程，有助于形象直观地揭示事物的本质和规律，帮助理解抽象程度很高的概念和理论，能够帮助学习者初步掌握客观规律，促进从感性认识到理性认识的升华。

在传统的教学中，教师在课堂上需要花费大量时间画图，写结构式和化学反应方程式以及配平化学方程式，讲解时间大为减少，课堂效率降低，教学效果不佳。如果采用3 D动画教学，教师事先将需要的图形、图像制作成3 D图形和动画等课件，上课时直接呈现给学生，可以把节省下来的时间用于更加详细地讲解相关内容，帮助学生更好地理解知识点，从而提高课堂教学效果。

1.2 3 D图形和动画的引入有利于学生的理解和记忆

动画在创造性思维中有着特殊的意义，通过观看几秒钟的动画过程就能记忆大量的信息。用形象的彩色3D动画描述化学分子，用最简单的图形运动模拟复杂的化学反应过程，会给学生直接的视觉刺激，有助于学生对知识的记忆和理解。教学的第一原则就是直观性和简洁性。动画中各种简单图形和彩色3D分子结构图，代表微观现象中实际的分子或分子片段，通过它们的运动、变化、转换能重现化学反应过程和生物的微观现象，从而直观地、可视地将教材中的知识点呈现在学生面前，消除学生对学习生物化学的恐惧感。大脑的语言构件就是图像，人们在看图时，就免去了将文字转换成图像的过程，所以接受更快，且一幅图像可以呈现一个知识点内容的全貌。如果再给动画加上时间特征而变为四维，就能大大增加信息量。采用动画教学，不仅图文并茂、声像结合，还可使学生获得生动、形象的生物化学概念。

1.3 彩色3 D分子结构图和动画有助于丰富教学内容

采用彩色3 D动画和分子结构后，学生不再为长篇累牍的文字感到头疼，自然会提高学习热情和兴趣。由于学时少，在传统的生物化学教学中，很难有时间介绍教学计划以外的知识，这就使学生形成生物化学知识体系陈旧的印象，对学习生物化学的积极性和主动性产生不利影响。采用多媒体动画教学后，有利于培养学生独立思考、自主学习的能力。

2 建立3 D结构图和动画库可以优化教学

教授生物化学课程时，如果用直观、动态和形象的手段让学生能运用多种感官参加认识活动，获得鲜明生动的表象，让其在感知基础上认识生命过程的化学本质，就能建立正确的生物化学概念并加以理解和记忆。动画能把生物化学过程用动态、具体的画面展示出来，以虚拟的方式传递不同信息，模拟知识点的情景，使学生对模糊的概念、抽象的理论有清晰的理解，将微观的生命活动直观地展现在学生面前，充分调动了学生的感官系统，促进了学生观察能力、思维能力、想象能力的发展。在运用动画库进行教学的同时与语言讲解相结合，有助于培养学生的抽象概括能力和语言表达能力，实现学生观察的目的性、实效性。对观察到的现象和结果，组织学生进行对照、分析、综合、判断、推理，从而达到对事物本质和规律的认识。如在讲授辅酶的组成、结构与功能，核酸的组成、结构和性质时，结合动画教学可以引起学生高度的兴趣，使认识过程发生深刻变化，取得较好的教学效果。

2.1 3 D结构图和动画比传统的实物教学模型优越

量子化学软件系列的图形软件，可以准确按比例制作不同生物化学分子的彩色3 D结构图。应用FLASH技术，可将这些结构图创建成生物过程相关生物分子的动画。如果用相应的软件，制成具有一定输出格式的文件，就能将各章节分子结构和化学反应集成的动画库用光盘存储为数量众多的动画模型。在教学中用动画模型取代实物模型，就能克服后者因体积和重量造成的携带不便，更新换代速度慢和不易修改等缺点。由于动画形象逼真，能够按比例模拟生物分子复杂的结构，因此，能提高学生的理解能力和学习效率，启发学生的想象力、创造力，培养学生的形象思维。利用计算机软件还可以方便地进行教学模型的修改与新建，及时补充新内容的模型，达到降低教学成本，提高教学质量的目的。

2.2 有助于教师合理安排教学活动

有了完备的生物化学动画库，教师不必花大量时间在课堂上画图和展示教学模型，从而极大地节约了课堂讲授时间，可将节省下来的时间用于习题讲解或专题讲座。

3 利用3 D动画库教学的实例

3.1 辅酶的组成、结构和功能

辅酶的组成、结构和功能是酶化学章节的重点和难点。以前用幻灯片、图片和模型可以帮助那些具有较强空间想象力的同学进行理解和记忆，但仍需要较长的思考时间，眼睛和大脑容易产生疲劳，降低了学习效率;对那些想象力较差的学生而言学习难度更大。将这些内容制成3 D动画后，其组成和各个部分的连接顺序就会变得形象、动态和直观，学生更容易理解和记忆。

3.2 核酸的结构和功能

DNA和RNA的组成、结构，碱基环外和环内的化学反应以及碱基顺序的测定是本章的重点和难点，不少学生对此难以理解和记忆。为了让其容易掌握和理解，将这些内容制成3 D动画，将核酸碱基顺序的测定动态演示给学生观看，学生就容易理解、记忆这些内容，而且3 D动画还活跃了课堂气氛，使枯燥无味的内容变得生动有趣。

4 3 D动画在生物化学教学中存在的不足

在生物化学教学中引入3 D动画，虽然对提高课堂效率和教学效果起到了积极的作用，但同时也存在着一些不足，主要表现如下:

4.1 不好把握课堂节奏

传统的生物化学教学，可以边讲边写，合理安排，突出重点和难点内容。采用3 D动画教学方式后，动画是事先做好的，可以替代板书内容和教学模型的展示，节省了时间。但这样可能会加快课堂节奏，如果把握不好既不利于学生课堂记笔记，还会减少学生思考、消化的时间，让有些学生跟不上教师的思路，产生新的学习困难和兴趣下降等问题。

4.2 可能使教学方式模板化

采用3 D动画教学，教师容易受到动画和课件的束缚，影响教师的讲解风格，使教师在教学过程中的主导地位降低。如果教师对教学内容不太熟悉，照着多媒体宣读，容易让学生有照本宣科的感觉而失去听课兴趣。过多使用动画中的声像效果，还容易分散学生的注意力，忽略教师的讲解。

5 提高3 D动画教学效果的途径

5.1 提前熟悉教学内容

采用3 D动画教学，可以大大节省教师的图像描绘和文字书写时间，可以有更多的时间向学生展示更多的教学资料，增加课堂教学的信息量。要取得好的教学效果，教师有必要提前熟悉课本上的内容并查阅相关的资料以做到有的放矢，这样才能更好地利用3 D动画，发挥自身个性。

5.2 掌握好课堂教学节奏

在使用多媒体3 D动画时，不能一味追求信息量大而忽略了教学节奏，应在屏与屏之间、动画与动画之间、小节与小节之间把握好时间间隔，让学生有时间看，来得及做笔记，给学生留出足够的思考时间。

5.3 3 D动画与传统教学方式有机结合

多媒体3 D动画辅助教学和传统的教学模式并不是相互对立的，它们应该相辅相成、互相补充。单纯的3 D动画辅助教学无法替代传统教学中教师生动的语言、丰富的表情和即兴的发挥。它只是一个教学辅助手段，只有将其与传统教学方法有机地结合起来，做到人机互补，才能使教学更加生动有趣。在使用3 D动画的过程中，要始终面对学生，增加教师与学生之间的交流互动，才能取得好的教学效果。在授课过程中可以多提问题，给学生更多的想象空间，留出足够的时间，让学生在听讲的同时，能开动脑筋，在探索中获得知识。

6 结语

在生物化学教学中引入3 D动画，无疑是对生物化学教学手段和教学方法的一种改革和创新。它能克服生物化学中的文字尤其是一些枯燥的结构式、化学反应方程式引起的眼睛、大脑易疲劳，注意力不易集中，学习效率受影响等诸多弊端。因此，在生物化学教学中恰当使用3 D动画教学，能帮助学生改善思维方法，提高记忆力和学习效率，培养学生的形象思维和创新能力。这种生动的动画以动态、直观的形式使生物化学的学习变得简单而快乐。

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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

西华大学校级精品课程“物理化学”(xjjpkc0915)

唐孝荣(1963-)，男(汉族)，四川广汉人，副教授，博士，研究方向:天然产物化学与植物源农药。

王玲(1967-)，女(汉族)，重庆巴县人，高级实验师，大专，研究方向:催化化学。