1应用 Swift 3D 制作轨道杂化动画【摘要】 运用网络多媒体开发工具 FlashMX+Swift 3D 制作原子轨道杂化过程，介绍了原子轨道、杂化轨道的制作方法，给出了详细的制作步骤生成的杂化轨道三维动画体积小巧，适用于课件制作，网络教学等多个领域 【关键词】 杂化轨道； CAI； Swift 3D； FlashMX为了解释多原子分子的空间结构，L.Pauling 和 J.C. State 于 1931 年在价键法的基础上提出了杂化轨道理论现在，这一理论已成为无机化学、有机化学、结构化学中不可或缺的阐述分子结构的重要理论，在大学化学教学中是一个重点讲授内容［1，2］模拟动画可以使枯燥、抽象的结构知识变得形象、生动，大大提高学习的效率和质量在众多的软件开发工具中，Flash 因操作简单、动画功能强、交互好、文件容量小巧，适用于网络教学等特点，而成为目前制作多媒体课件的最佳工具［3］我们曾用 FlashMX 软件设计、制作 sp3 杂化轨道动画模拟动画，但立体感不强为此，我们借助第三方软件 Swift 3D［4］，很轻松地在 Flash 中实现了很棒的三维动画效果，现详细介绍如下。
以碳原子 sp3 杂化为例碳原子的电子构型为 1s22s22px12py12pz，其中 1s 轨道中的两个电子不参与成键由能量较低的 2s 轨道与能量较高的 3 个 2p 轨道进行杂化，形成 4 个简并（即能量相同的）的 sp3 杂化轨道每个 sp3 杂化轨道含有1/4 的 s 轨道成分和 3/4 的 p 轨道成分，其能量高于 2s 轨道，低于 2p 轨道sp3 杂化轨道的形状如图 1 所示，四个简并的 sp3 杂化轨道采取相互尽可能远离的方式2在空间排布，从而减少电子间的相互排斥作用，即形成四面体结构，sp3 杂化轨道间的夹角为 109.5°每个 sp3 杂化轨道上各排布一个自旋平行的电子我们利用 Swift 3D 旋转放样编辑器制作 s 轨道、p 轨道，并用不同颜色区分简并轨道；利用 Swift 3D 变形动画实现 sp3 杂化轨道动画并导入到 FlashMX；利用FlashMX 的时间轴特点、动作按钮等实现课件的交互图 1 sp3 杂化轨道（略）1 制作原子轨道模型1.1 修改文档属性启动 Swift 3D（界面如图 2），单击选择“场景编辑器”标签窗口，选择“查看→属性工具”，打开“属性”面板，在左侧“属性”面板中单击“布局”，并在下边的属性设置中选择“单位：像素，宽：800，高：600”，其他为默认。
1.2 制作 s 轨道、p 轨道模型单击“旋转放样编辑器”标签，点击下面的主工具条上“添加点工具”按钮，在场景栅格线左侧旋转轴（绿色的垂直线条）上或右侧，每一个你想要创建一个点的位置处点击一次，绘制出与图 3-a 中大致相同位置的 5 个点点击“曲线点模式”按钮，调整 5 个 Bezier(贝赛尔曲线)手柄中的每一个以使路径变得光滑，如图 3-b图 2 Swift 3D 3.0 界面（略）图 3 s 轨道模型（略）3点击“场景编辑器”标签，在视图区来查看对象，单击选中球体在左边的“属性”面板中选择“旋转放样→磨光角：360，放射片段：32”， “对象→名称：s 轨道”；“位置→对象位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00；重心位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00”在右下脚图库选择“显示材质→有光泽→DR Default Medium”，按住鼠标左键拖到场景的球体上后释放，视图区可见 s 轨道，如图 3-c类似可以制作 p 轨道模型，如图 4 “对象→名称：py 轨道”；“位置→对象位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00；重心位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00”， “显示材质→有光泽→ER Vector Glossy Green Medium”。
图 4 p 轨道模型（略）2 制作 sp3 杂化轨道动画2.1 制作 s 轨道到 sp3 杂化轨道变形动画选中“s 轨道”模型，切换到“旋转放样编辑器”标签，单击 “动画模式”按钮，并将“起始帧”移到第 20 帧，时间线移至第 60 帧点击“曲线点模式”按钮，调整 5个 Bezier 手柄中的每一个以使路径变得光滑，如图 5-a这时，动画工具条上的“时间线”会发生相应的变化切换到“场景编辑器”标签，视图区可见 sp3 杂化轨道，如图 5-b单击动画时间线下的“播放”按钮，就可以看到 s 轨道到 sp3 杂化轨道变形的效果图 5 sp3 杂化轨道模型（略）2.2 制作 p 轨道到 sp3 杂化轨道变形动画4类似可以制作 p 轨道到 sp3 杂化轨道变形动画选中“py 轨道”模型，切换到“旋转放样编辑器”标签，单击“动画模式”按钮，并将“起始帧”移到第 20 帧，时间线移至第 60 帧点击“曲线点模式”按钮，调整 5 个 Bezier 手柄中的每一个以使路径变得光滑，如图 5-a切换到“场景编辑器”标签，单击动画时间线下的“播放”按钮，就可以看到 p 轨道到 sp3 杂化轨道变形的效果 2.3 制作 sp3 杂化轨道空间取向动画在场景编辑器下，另建一个正四面体［5］。
选中“s 轨道”模型，启动动画，并将“旋转起始帧”移到第 20 帧，时间线移至第 60 帧，鼠标指向选择“旋转轨迹球”，按照正四面体的 4 个顶角位置来确定旋转角度这样就完成了 s 轨道到 sp3 杂化轨道变形过程中空间取向动画同样可以制作 py 轨道到 sp3 杂化轨道变形过程中空间取向动画关闭动画，复制并粘贴“py 轨道”模型，更名为“px 轨道”， “位置→对象位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00；重心位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00”， “显示材质→有光泽→ER Vector Glossy Blue Medium”选中“px 轨道”，将鼠标指向选择“旋转轨迹球→旋转增量→水平锁定→90 度”，然后将轨迹球水平旋转一次同前制作 px 轨道到 sp3 杂化轨道变形过程中空间取向动画再次复制并粘贴“py 轨道”模型，类似可以制作 pz 轨道到 sp3 杂化轨道变形过程中空间取向动画至此，4 个 sp3 杂化轨道空间取向夹角均为 108°28′删除先前建立得正四面体模型按住 shift 分别单击，同时选中“视见区”的 s 轨道和 3 个 p 轨道，按“Alt+G”将其组合， “对象→名称：杂化轨道”， “中心位置→x：0.00，y：0.00，z：0.00”。
将鼠标指向5选择“照明轨迹球”，增减“旋转轨迹球”上的点光源或聚光灯调整位置，直至效果满意为止至此，能在视见区中看到 sp3 杂化轨道模型整体效果，如图 6 所示图6 输出动画2.4 制作 s 轨道、p 轨道、sp3 杂化轨道旋转动画在场景编辑器下，选中“杂化轨道”，启动动画，并将时间线移至第 20 帧，利用左下脚的“旋转轨迹球”根据需要任意旋转单击动画时间线下的“播放”按钮，就可以看到 s 轨道和 3 个 p 轨道整体旋转的动画效果接着将“旋转起始帧”移到 60帧，时间线移至第 80 帧，利用“旋转轨迹球”根据需要任意旋转单击动画时间线下的“播放”按钮，就可以看到 4 个 sp3 杂化轨道整体旋转的动画效果另外，在 Swift 3D 中，为方便准确操作、防止误操作可以将完成好的对象锁定或隐藏，动画按钮使用后要及时关闭，养成随时保存的好习惯类似地，还可以制作 sp2、sp 等等杂化轨道动画3 输出动画单击选择“预览和导出编辑器”，界面切换到“预览和导出编辑器”窗口，见图6 “输出选项：光栅，目标文件类型：flash 播放器（SWF），文件级别：flash5 ”单击“生成所有帧”按钮，开始动画的渲染，等动画的渲染结束后，单击“播放动画”按钮可以预览动画效果。
单击“导出到文件→导出所有帧”，以“sp3.swf”名称保存文件4 导入 FlashMX 课件构造交互6启动 Flash MX，选择“窗口→属性”打开“属性”面板，单击“大小”打开“文档属性”面板，将尺寸调整为 800×600，背景设为“白色”，帧频为 12fps执行“文件→导入到舞台”命令，弹出“导入”对话框，查找、选择“sp3.swf”，单击“打开”按钮即可导入在 Swift 3D 中导出的 SWF 文件根据需要在 Flash 中添加封面、文字、声音和动作按纽等构造交互课件最后导出课件至此，完成整个课件的制作5 讨论Swift 3D V3.00 是个小巧软件，只有 10M，导出生成的 Flash 文件与其它程序的接口非常友好，可以十分容易地整合到 Powerpoint 文档或超文本网页文档（htm文档）中，这使得由 Swift 3D 制作出的 Flash 三维模型非常适用于课件中的微观模型动画制作及网络教学参考文献】1 朱斌. 杂化轨道理论与价层电子对互斥理论应用于分子构型的比较研究. 四川师范学院学报(自然科学版) ，2003，24（2）：240～244.2 吕以仙，主编.有机化学.第 6 版.北京：人民卫生出版社，2005.3 曾嵘.Flash MX 互动教学课件制作实例教程.北京：人民邮电出版社，2004：116～120.4 陈冰. swift 3D 讲座(一)：你的第一个三维 Flash 动画.电脑技术,2002,(8):51～55.5 汪显阳. 应用 Swift 3D 制作三维分子动画 doc.中国现代教育装备,2007,(9): 43～45.。