三維動畫模擬遺傳信息的翻譯過程

陳淑會

摘 要 利用ULEAD COOL 3D STUDIO軟件制作遺傳信息的翻譯中所需要的核糖體、mRNA、氨基酸以及肽鏈，生動、直觀地表現了核糖體上蛋白質翻譯的動態過程。最后生成的動畫視頻可以作為課堂教學的輔助素材，加深學生對教學內容的理解與記憶，達到更好的教學效果。

關鍵詞 三維動畫 遺傳信息 翻譯 動畫設計

中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B

1 引言

遺傳信息的翻譯是人教版高中生物《必修2·遺傳與進化》中的重要內容，也是難點內容，參與翻譯的物質種類較多，學生容易記憶混亂。傳統的文字、圖片教學難以表現出動態的翻譯過程，而Flash等軟件制作出來的動畫又不能表現各物質立體、直觀的形態。

ULEAD COOL 3D STUDIO軟件對于非計算機專業人員來說，是一款容易上手操作的三維動畫制作軟件。利用ULEAD COOL 3D STUDIO軟件模擬遺傳信息的翻譯，生動、直觀地展現翻譯過程。教師將該動畫運用于教學中，可以加深學生對翻譯過程中各物質以及翻譯過程連續的印象，使學生更好地理解教學內容。

2 開發工具

開發工具為Ulead公司的COOL 3D STUDIO軟件（該軟件目前有多個版本，但基本功能相似），操作相對簡單，教師經過基本的學習之后就可以制作出滿足教學要求的動畫視頻。最后輸出的視頻是*.avi格式，可用一般的視頻播放器播放，如Windows Media Player、暴風影音、愛奇藝等，還可以插入到Powerpoint等文件中。

3 動畫設計

3.1 動畫設計思路

遺傳信息的翻譯實質上就是在細胞質中，以DNA轉錄出的mRNA為模板，以氨基酸為原料，在核糖體上合成多肽鏈的過程。在這個過程中涉及的物質較多，所以在動畫合成之前，將mRNA、tRNA、氨基酸、核糖體、多肽鏈等物質模型以及必要的文字說明先制作出來，再進行動畫的制作。

3.2 動畫制作

在高中階段所學習的遺傳信息的翻譯過程中，主要涉及到mRNA、tRNA、核糖體、氨基酸以及最后合成的多肽鏈。在制作過程中，以插入模型、車床對象或者插入圖形的方式，根據界面大小設置合適的尺寸，生成相應的模型組件。有些模型組件不能用單獨的一個組件表示，如核糖體、tRNA、mRNA等，就通過多個組件組合的方式實現，并且在組裝過程中可以用相機查看面板、查看各組件的位置并進行適當地調整。這種組合模型要在“對象管理面板”中選中各組件設置“群組對象”，這樣組合中的所有組件就變成一個整體。

基本的模型組件制作出來后，為了增加組件的立體效果，可以通過設置材質、改變照射燈的數量或者燈光的強弱、組件的透明度等來實現；用不同的顏色表示不同的堿基、氨基酸的種類。當然，如果想更加明確地說明每個模型，可以通過插入文字的方式添加文字說明。在模型制作時，最好在“對象管理面板”中將每個模型命名，以方便后期查找。

所有的模型都是在同一個界面中存在的，模型多就顯得界面比較亂，可以采用兩種方法解決這一問題：① 用“顯示/隱藏”按鈕將制作好的模型進行隱藏，在需要的時候在對象管理面板中根據名稱選擇組件，再設置成“顯示”即可，反之亦然；② 將制作好的模型導出，需要的時候再導入。與Flash軟件類似，也是通過在時間軸上添加相應的關鍵幀的方式形成連續的動畫，并在每個關鍵幀處修改各模型所需要的位置、大小等屬性，最后生成一個連續的動態的過程。具體說來，先根據需要在時間軸面板上設置幀數以及每秒走過的幀數，確定動畫的總時長。然后，根據翻譯過程，通過“顯示/隱藏”的方式，在時間軸面板上的各關鍵幀處調整各物質模型的出場順序，以及改變模型的屬性。

最后將動畫輸出成相應的動畫或視頻格式即可。如果輸出的動畫時長不符合自己的使用要求，或者某個模型需要進行微調，可以返回到動畫的原文件中進行修改，再輸出視頻。

3.3 動畫制作中關鍵事件舉例

在翻譯的起始，核糖體與mRNA結合（見圖1），tRNA攜帶相應的氨基酸（見圖2），按照堿基互補配對的方式結合到mRNA上（圖3）。在實際的翻譯過程中一條mRNA上可以結合多個核糖體（見圖4），在這舉例有兩個核糖體結合到mRNA上，最后將翻譯出兩條一樣的多肽鏈（見圖5）。

4 動畫素材在中學生物學教學中的應用

在課件制作過程中，可以將動畫素材直接插入到PPT文檔中，或者以超鏈接的形式插入其中。

信息技術作為課程資源的一種，在目前的實際教學中應用很廣，比如多媒體課件、視頻等。《基礎教育課程改革綱要（2001年版）》中，要求大力推廣信息技術在教學中的普遍應用，促進信息技術與學科課程的整合，改變教學內容的呈現方式，利用信息技術的優勢，為學生呈現豐富多彩的教學情境和學習工具。在高中生物課程中，某些分子和細胞水平的教學內容不易通過實驗直接觀察，有時實物模型并不能很好地展示某些動態過程，如遺傳信息的轉錄和翻譯、遺傳的基本規律、細胞分裂等過程，教師可以根據需要，動手制作視頻動畫應用到教學中，為學生更好地理解教學內容提供幫助。