基于有效课堂视野下3D动画在中职有机化学教学中运用探究

周正琴

（开阳县职业技术学校，贵州贵阳 550300）

3D动画作为一门新兴的艺术产业，已经受到国内外广泛的关注，并且这种艺术形式逐渐成熟。现在我国也大力将扶持3D动画产业，这种艺术深受现代人的喜爱，且随着互联网信息技术的发展，动画的载体从胶片发展到了电子视频形式，让其作用也受到了广泛的应用[1]。那么，基于有效课堂视野下的中职有机化学教学也可以将3D动画运用到教学中，让学生通过动画形式理解有机化学的内容，能够高效地掌握有机化学中的知识点和难点，提高学生对有机化学的学习兴趣，从而提高学习效率，构建有效课堂。

1 3D动画在中职有机化学教学中运用的教学优势

1.1 突破重点难点，建立稳定学习动机

在中职有机化学教学过程之中，其化合物分子物理结构复杂，空间立体够像多变，很多立体反应、聚合、缩合、分子重排等反应涉及到空间反应过程[2]，教师在备课过程之中，仅使用图片和文字的形式难以将文章中的重点和难点进行充分的解答和演示，不利于学生直观地了解反应过程和学习有机化学知识。可以采用3D动画的形式，将制作化合物分子模型及模拟反应过程做成3D动画，让学生通过动画的形式直观地看到化合物分子物理结构和化合物分子反应过程；以及将化学试验中存在危险性的试验制作成3D动画，可以避险因为试验过程中出现的不可控因素对学生和老师造成的伤害，从而让学生在安全的环境中掌握教学内容中的重点、难点，让学生建立稳定的学习动机，提高学习效率。

1.2 模拟仿真实验，促进知识优化补充

高职有机化学是一门通过实验来获取化学知识的学科，然而在教材中有很多科学家的实验是具有一定的危险性的，是不能通过学生实际动手来进行的[3]。此时，3D动画的优势就可以得到完美的体现，随着计算机仿真实验技术的不断成熟，教师可以将实验内容制作成3D动画，模拟仿真实验，将实验的过程和实验结果情景再现，让仿真实验具有一定的真实性，这种仿真实验不但能提高学生化学实验的兴趣，也能提高学生对化学知识的学习速度，同时也促进了学生知识优化补充，全面地激发了学生的学习动力。

2 3D动画在中职有机化学教学中运用的教学策略

2.1 开发仿真动画，提高学生参与度

中职有机化学教学中，老师可以让学生共同参加开发仿真动画，老师要接收不同的声音、不同的思路和不同的思维去进行动画创作，动画中要着重体现出文章的重点和难点，从而提高学生对化学知识的掌握度。

3D动画技术通过模拟仿真真实实验，对实验过程进行生动展示，3D动画制作建立3D立体模型、场景加入运动轨迹、虚拟摄影机及配置相应参数，最后赋上特定的实验材料和分子物理结构，以及分子反应过程，最终渲染出想要的画面。3D建模制作完成，根据实验理念，综合学生意见，对三维模型进行色彩、纹理、质感等的设定工作，是动画制作流程中必不可少的重要环节。需要注意的是，仿真度动画需要材料和现实中物体性质相结合进行开发动画，在整个开发仿真动画过程之中，老师进行主导，学生积极参与，极大地提高了学生的参与度，也让学生在参与过程之中加深对有机化学实验的了解[4]。

2.2 创建场景对象，促进学生体验感

将有机化学创作成3D动画的过程中，首先要确定场景对象，必须了解怎样选择这些对象，在确定这些对象以后才能对该对象进行各种操作。场景对象是指可以在视口中被创建和修改的对象，它们可能是几何体、灯光、相机、甚至是粒子和修改器。创建场景对象可以促进学生体验感，让学生在创作过程之中了解创设场景对象的基本操作，利用对象来变换创建化学化合物分子，了解如何在各种场景中使用各种变换工具对物体进行变化操作。

例如：在建立虚拟实验场景时，首先强调的是模型的简单化，出于教学用途和制作成本考虑，应该牺牲一定的真实性，用一些简单的框架来代替复杂的结构模型，但为了保证一定的真实性，可以采用贴图的方式来进行弥补。建模时要采用搭积木的方式进行组合拼接，为减少文件的面数，要随时删除看不见的面，重合的面，重合的点、线等。模型建立之后，需要对模型的每一部分分配材料和贴图，同时对前期处理过的图片进行二次处理以达到逼真的效果。还可以利用脚本对虚拟场景添加文字、背景音乐、解说词等，从而来促进学生的体验感。

2.3 直观展示结构，提高学习直观性

基于有效课堂视野下的3D动画教学，其优点是能够直观地展示分子结构，让学生充分地了解分子的结构分布，以3D模型的形式显示复杂的分子结构。学生们可以通过这种方式，以互动的形式，在模拟3D环境中，物理性地操纵分子，从而动态地了解到分子的属性。

例如：在进行中职有机化学《饱和烃——烷烃》教学时，教师首先要明确教学目标：使学生了解烷烃的组成、结构和通式；使学生了解烷烃性质的递变规律；使学生了解烃基、同系物、同分异构现象和同分异构体，以增强学生严密的思维能力；使学生了解烷烃的命名方法；通过甲烷的性质与烷烃的性质的联系，使学生理解个别到一般的辩证唯物主义的原理。同时，将乙烷（C2H6）和丙烷（C3H8）的球棍模型进行3D动画的制作，用动画的形式进行展示，让学生能够直观地看到分子的结构，在这些烃的分子里，碳原子跟碳原子都以单键结合成链状，跟甲烷一样，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，总共形成了4个化学键，这样的结合使得每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”，然后为学生讲解，把这种烃叫作“饱和烃”，又叫“烷烃”。

因此，通过这种教学模式，将烷烃的物理性质和化学性质分别进行动画制作，同时添加文字解释和语音讲解，能够让学生立体地观察烷烃的模型，掌握烷烃的物理性质和化学性质，从而提高了学生对烷烃的认识。

2.4 形象演示反应，促进学习情景化

在中职有机化学教学中，教师可以把教学内容通过3D动画的形式形象地演示实验反应，从而让学生了解整个反应过程，帮助学生解决一些化学问题，有利于学生的化学学习。

例如：在进行中职有机化学，将实验反应制作成3D动画时，首先在3ds Max中对化学分子式进行建模，构建出每个分子的球棍模型，该模型能够清楚地反应原子间的相对位置和化学键的位置。利用插件，将模型导出为md2文件，用于模型生成，随后使用纹理贴图技术将不同类型的原子渲染成不同的颜色，从而制作出分子的3D模型；将渲染的3D模型通过调整时间和坐标位置加载成动画，用于模拟反应过程，在随后的动画播放时，对其进行暂停、停止、播放等命令的执行，便于观察反应过程中的断键和成键的情况；视图变换的运用实现了从不同角度观察分子模型的功能，从而能够清楚地观察反应过程中原子和化学键的变化。将化学反应运用3D动画进行模拟，能够让学生清楚地看到反应过程，对于实际教学活动有着重要的应用意义，促进学生的学习情景化，从而提高学生的学习成绩和学习效率[5]。

2.5 生动模拟实验，提高实验安全度

在中职有机化学教学中，很多化学实验较为复杂，同时具备一定的危险性（有概率发生危险），学生进行实验的前提是保证自身安全，所以教师要着重于把实验过程之中可能存在的安全隐患进行排除，确保整个实验过程的顺利；如果遇到不可避免（无可替代）的实验时，就可以运用3D动画的形式将实验过程进行动画制作，让整个实验过程清楚地展现在学生面前，把实验过程之中可能存在的安全隐患和危险性提前进行预演，然后将实验过程进行优化，排除安全隐患和发现不正确的实验步骤；从而寻找问题、发现问题、解决问题，提高学生在实验过程中的自身安全。

例如：在进行中职有机化学《 醛、酮的制法》实验教学过程中，教师首先要让学生明确本篇文章的教学目标：通过学习之后，了解醛、酮在结构上的特点；掌握醛、酮的化学性质，羰基的加成反应、氧化反应、还原反应；熟悉醛类和酮类的性质。然后，将存在危险性的实验进行3D动画的制作（醛酮的化学性质探究过程中，看它与氰化氢的加成反应时，由于氰化氢剧毒，易挥发。所以将这一试验反应通过3D动画的形式进行展现），让学生通过3D动画来了解烯烃的加成一般为亲电加成；醛酮的加成为亲核加成，易于HCN、NaHSO3、ROH等发生亲核加成反应，在碱性溶液中反应加速，在酸性溶液中反应变慢；

因此，在进行中职有机化学教学中，将带有危险性的试验运用3D动画的模式进行生动的模拟实验，让学生生动的观看到实验步骤和实验过程的同时，也提高了实验的安全度，让学生在保证自身安全的情况下学习到了化学知识，也了解到了氰化氢这一物质剧毒、易挥发，从而引起学生的安全意识。

3 结束语

基于有效课堂视野下的3D动画在中职有机化学教学中的运用势在必行。3D动画技术作为一种先进的计算机辅助教学手段，已经逐渐运用到传统的化学教学模式中，其友好的界面、生动有趣的动画演示，循序渐进的演示过程、让学生的学习更加直观。这种教学模式能够极大地保证师生安全，让学生通过动画的形式就可以了解到化学的实验过程和实验反应，增加了教师的教学方式和学生的学习途径。教师要充分的发挥3D教学的优势，与传统教学模式相结合，培养学生的逻辑思维和创造能力，以达到提高教学效率，构建有效课堂的目的。