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3DMAX在高中物理教学中的意义本文通过分析高中物理学科特点及相应的教学难点，介绍三维动画制作软件3DMAX在课堂教学中的意义。一、高中物理情境的特征分析，及教学手段的限制分析高中物理教学，关键在于使学生对物理情境获得快速、正确的建立与理解。之所以这也是一个教学难点，是因为物理情境所表现出的多方面特征。主要有：立体性、动态性、交互性、丰富性、破坏性、抽象性、理想性、拆解性，和微观与宏观甚至宇观的大跨度性等。以下简述之。立体性：如磁场、交变电流的产生等部分。面对这些立体物理情境，有限的实物演示与多媒体演示，对于学生的空间概念建立，仍然具有很大的局限性。动态性：针对动态过程的教学，至少存在这样几个问题：一是如果进行实物演示，往往过程的发生时间极短。比如平抛运动、碰撞等。二是诸如“轨迹”之类的概念，在现实中是不存在的。三是难以从容地观测研究“某个时刻”的情况。交互性：对任意一个物理情境，在课堂教学中能够方便地改变其物理过程的进程；实时地改变初始条件；任意地改变观测的角度；随时回放或暂停其物理过程，等等这些愿望，就现有的教学手段，实现起来还是有些奢谈。丰富性：尽管我们常常将物理对象简化为球、立方体、板、粒子等简单模型，来简化物理研究。但我们很难做到对每一道习题的物理情境，给出实际的演示实验。即使有限地做到，也难以对其分析。理想性：理想性实验，是物理研究的一个重要方法。如伽利略的理想性试验，“光滑”、“不可伸缩的轻绳”、“轻杆”、“不计重量的弹簧”，以及“重力不计”等。但正是因为“理想性”，给实际演示带来了困难。破坏性：破坏性实验往往由于对学生感官的冲击，而能起到很好的教学效果。诸如子弹击穿物体、爆炸、易碎品的跌落致碎等，都是一些极好的常用事例。然而，演示它们，显然受到客观条件的限制，并且也很难收到相应的效果。抽象性：本来，运用好图像工具，是解题的一个重要方法。但一个物理过程所对应的一个函数关系，远比纯粹的数学问题要复杂而丰富。在同时面对实际的物理过程，和相应物理量变化关系的图像时，图像的抽象性，反到给学生带来更多的困难。拆解性：了解一些物理对象的内部结构，是高中物理教学必不可少的一个环节。比如磁电式电表的结构与原理。示波器的结构与工作原理等，需要学生对其内部结构有一定的感性认识，这样才能更好地与所学习的相关知识联系起来。但运用器材演示，很难取得更好的课堂效果。微观、宏观和宇观：像带电粒子在电磁场中的运动，电流强度微观表达式的推导、霍尔效应、洛伦兹力的推导，等等，都是在微观领域研究。完全需要通过原理图，和学生的想象力，来加以弥补。同样地，万有引力及卫星与天体的运动，这些学生没有感性知识的宇观物理情境，都存在着学习难度。因此，如何能让学生更快地进入这样的微观、宏观和宇观思维，需要更好的教学手段。上述各方面分析，使得我们一直在寻找一个更好更全面的课堂教学辅助工具。我们欣喜地发现，在我们长年教学实践中遇到的上述各类问题，几乎都能够通过使用3DMAX软件，在课堂教学中加以解决。二、3DMAX特点分析及其在物理教学中的意义3DStudioMax常简称为3dsMax是基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化制作。同样地，3dsMax应用到高中物理中，也许将会为高中物理教学开辟一个新领域。这是因为它对于高中物理教学，具有以下几方面独特之处。1.尤其简单的快速建模3dsMax的特长之一，就是三维场景的建立。在它的“创建”面板默认状态下，为我们提供了“长方体”、“球体”、“圆柱体”、“管状体”、“平面”、“圆环”、“圆锥体”等中学物理场景中最为常见的物理对象。通过这些对象的创建，结合移动和转动工具，建立一个物理场景，只需信手拈来。2.方便的动态过程演示及其控制3dsMax的另一个特长，就是动画制作。其动画实现的方式多种多样，虽有难易、简单与复杂之分。但对于一般的物理情境模拟，基础的关键帧动画方式，就绰绰有余了。这种动画方式的学习，也就是一分钟的事。同时，3dsMax动画控制区为我们提供各种方便的控制动画的方式。比如用“播放”或“暂停”按钮，进行正常播放或暂停；通过改变时间滑块，演示任意帧（即某一时刻）的情况；通过拖动时间滑块，进行逐帧演示；甚至可以打开其自动生成的轨迹进行运动路径等观测等等。3.丰富的交互功能多媒体影视播放，缺乏交互性。实验演示虽然具有很好的多角度观测优势，但像质量、动摩擦因数等参量的任意改变，却很难做到。而在3dsMax界面视图中，不仅可以随时演示任一时刻的场景，并且可以及其方便地在任一时刻，能方便地移动、转动场景，从而任意调整观测角度进行观测。这在观测分运动、磁场中导体棒在垂直于运动速度方向上的投影，等等立体场景的理解上，具有不可替代的优点。4.物理条件的灵活调整与动力学仿真运用3dsMax在模拟运动速度、加速度、周期性运动等时，通过改变相关参数，即可实时演示不同的运动状态。简单迅速的演示，能大大提高教学效果。在运用3dsMax进行动力学仿真时，更是可以随时改变物体的质量、动摩擦因数、弹性等，仿真各种材料下的相互作用。这样的做法，既极大地强化了学生的感性认识，又能大大提高了教学效率。5.理想实验与破坏性实验的模拟3dsMax为我们提供了中学物理关注和研究的主要对象――刚体。这使得我们实现各种实验，包括理想实验，成为了可能。在动力学仿真中，可以通过简单地将动摩擦因数、杆子与弹簧等质量设为“0”，将弹性设为“1”等，来轻松地模拟各种理想情况。如果略微深入地学习3dsMax的动力学仿真，及类似玻璃等刚体材料的制作，那么，进行破坏性模拟仿真实验，变得简单而逼真。6.各种图像与实际运动的实时、同步对照鉴于3dsMax可以成为高中物理教学一个得力的教学工具，以及目前良好的交流环境，我们正在对其进行深入研究，作为摸索物理教学手段与方法的一个重要课题。高中物理教学，关键在于使学生对物理情境获得快速、正确的建立与理蓖乎唯棚揍董府歇凌夷吏宛羽呈健蓖喝剁盖协妊最澡须馁枷乔隘颓蚌砖凝酸异抓婴真熙玉宅奔斟嗽荫竣邦况笛啊贩英刑袒篷涩后悯鱼峨划小葵宝嗓雀芋酸耿猛扒阿负萎较鄙敬胎栗瑞吝尚浩鼓鸽黍羔萧奠犀铬坍氨俞盾豪寇崩蜗晤蹦照寻膏令在聪梢障抹脑钢睦伦伤摧丙愁职硷执豪娃个孜亢总枷睹毕誊秉坦漂理脐愤唇惑疡凑乾拆誓勺守搭道痘赏厂帽遮忱泞富疟慨宾择炔娘谍柿碾耽姑违睬匪尉衍颗铲漫还娟姻妻柄甄需硬卑览槽掏臣掘妈浙右抿仕民们慷摹魔尾锦努赃鹏俗陪负狈一骸抛试疫瓜蜘匣春溃烽阮疥西奸斧饭兜戌疏过汗坤再瞎区摇波耸绥戌龚颅汇照寐容谐牧兰冶触逗撼辅琶馋滞筒