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3D MAX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
3D Studio Max常简称为3ds Max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，3ds Max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
3ds Max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
3ds Max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，3ds Max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3ds Max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3ds Max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3ds Max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
3ds Max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3ds Max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
在3ds Max中打开运动对象的曲线编辑器，同时播放动画，或拖动时间滑动条，则可以在其中同步观测、分析物体运动的位移、速度、加速度，以及转动相关物理量等。实际场景中物理情境，与抽象的函数图象，在这里得到了完美结合。这是其它方法难以取代的。
鉴于3ds Max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。