文章编号：1005－6629(2008)03－0047－03中图分类号：G633.67 文献标识码：B 三维动画制作软件3D Studio MAX自面世以来，成为在影视、广告、建筑设计、机械制造和多媒体等行业的必备工具之一。那么，它在化学教学中能否得到广泛应用呢？回答是肯定的。
3DS MAX以其超强功能足以创造出虚拟的运动的宏观物质世界和微观粒子世界。虚拟的三维世界是怎样产生的？建模过程需要科学数据的支持以及您对化学世界的感知能力。
1材质贴图虚拟宏观物质
每个学生不一定有机会亲眼观察到各种化学物质，特别是稀有的、贵重的。如：金刚石、钻石和24K黄金等。3DS MAX的材质贴图编辑器可以给基本几何体增加材质色彩、纹理、反射、折射、漫射、透明度和凹凸效果等。再通过渲染得到真实感很强的宏观物质的图片。为了得到24K纯金的图片，可以查阅金的物理特性表现数据：24K金 颜色R218,G178,B115 漫射35 光泽度中 反射65 凹凸10%等，输入材质贴图编辑器赋给茶壶体，渲染如左图；右图为钻石。
几种物质的物理特性数据：
几种透明材质的折射率：
2 实体创建系统虚拟微观粒子
3DS MAX的实体创建系统面板的标准几何体和扩展几何体有多种，应用于原子、分子结构的只需球体和柱体就足够了。为了使分子结构更加真实，科学，查阅分子的结构参数必不可少。如：氢原子半径3.2纳米，氧原子半径7.4纳米，一个水分子中氧原子跟两个氢原子形成两个O―H键，使三个原子形成一体，两个键夹角104.5°，键长（核间距）是9.6纳米。利用这些数据在3DS MAX的很容易创建一个水分子的虚拟比例模型或球棒模型。
常见原子半径（单位：纳米）
这里实例讲解3DS MAX 5 制作C60分子球棒模型效果图操作步骤：
（1）创建“足球”：如图1从上到下依次单击创建系统面板中的Geometry（几何体）, 下拉列表中的Extended Pimitives（扩展几何体），Object Type（对象类型）中的Hedra(异面体)， Parameters（参数）中选中Dodec/Icos(12面体)， p：0.36, Q：0,其他参数缺省。点Perspective(透视图)中心拖动鼠标左键，结果如“足球”。
（2）把“足球”修改为分子球棒模型：如图2点单击修改系统面板，从下拉列表中选中Lattice(结构线框)，“足球”立即变为节点线框结构。调节好面板参数后，结构线框成为球棒模型。
（3）给分子模型上色：点击或按键盘上“M”调出Material Editor(材质编辑器)。点击
(Get material取材质)调出Material/Map Browser如图（3-1），双击Multi/Sub-Object回到如图（3-2）。点击ID号为1的Sub-Material（子物体材质）， 出现图（3-3）Blinn Basic Parameters卷展栏。
点击Diffuse色块，调出图（3-4） Color Selector, 选蓝色给棒的颜色，点击Close回到图(3-3)材质编辑器。
点击 (Go to parent) 回到图（3-2）， 点击ID号为2的Sub-Material（子物体材质）, 同上，当给球涂亮绿色上颜色后，点击Close后到图（3-3）， 这时还可给球加反射光即设Specular Level：50.确认全过程分子模型被选状态，点击 （Assign Material to Selection把材质贴给被选模型）。
（4）渲染成最终效果图：点击 (Qick Render快速渲染)，生成一幅C60分子球棒模型立体效果图（3-5）。
3动画功能虚拟运动中的微观世界
让你亲手创造的粒子活动起来―即使是最简单的过程，也会使人激动不已，不能想象只有一个静止不动的世界！在化学中，化学反应是主要内容。怎样用形象的方法把抽象的反应过程表现出来，以求从动态变化中找到化学反应的规律呢？例如：氢气还原氧化铜实验（H2+CuOCu+H2O）， 如果从化学方程式问学生：反应前后试管内物质质量减少，减少的是何种物质的质量呢？大多数同学很快回答是水的质量。为避免这种错误，只要在讲新课时播放一段氢气还原氧化铜实验的微观粒子动画：几个氢分子飞舞到几个氧化铜粒子上面，发生频繁碰撞，“掠夺”了氧化铜粒子内的氧原子，变成几个水分子飞向试管口，原来的氧化铜粒子就只剩下了铜原子了，质量就自然变少了。这个动画还可以用于解释“还原性”的本质等。
4 粒子系统虚拟群体微观粒子
实体创建系统可以创建单个粒子，再加以复制得到多个粒子。但不可能虚拟像包含海量粒子的溶液、气体、雪、雨、烟、雾和沙尘暴等。3DS MAX的粒子系统能解决它。如：从粒子角度观察一杯开水或一瓶氢气，应该是大量水分子的聚合体，分子之间间距较小，不断发生着碰撞；氢分子之间间距较大（大约是分子直径的十倍）, 运动速度快，分子之间发生随机碰撞，氢分子也碰撞瓶壁，符合反射定律等。粒子系统的这种虚拟的微观世界，给初学化学的人们建立了一座从宏观世界通向微观世界的桥梁，使无实验设备条件的人们也能观察学习到物质运动的基本规律。
3DS MAX的在化学教学中的应用远远不只这些，同时我们也可以窥见3DS MAX在任何一门科学课中都可以一展身手。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文