在初中生物课堂中，运用传统的教学方式讲解某些抽象、难懂的章节，难以达到形象、生动的效果，使用三维模型及其动画辅助教学，可以增强立体效果，提高教学的直观性和生动性，从而激发学生的学习兴趣，帮助学生理解和掌握知识。因此，越来越多的中学生物教师将三维模型及其动画应用于课堂教学中。但是，当前国内对三维教学动画制作的理论研究尚处在发展阶段，无论在数量上还是在质量上，初中生物三维模型及其动画资源都很难满足初中生物教师的需要。因此，本文旨在完善理论研究的基础上，制作出符合初中生物教学需求的三维模型及其动画资源，并将其应用于教学设计中。全文分为七个部分。第一部分是序言，着重对论文中涉及的重要概念进行解读，并从教学的需求、三维模型及其动画的优势以及目前研究存在的问题三个方面论述了选题的理由。第二部分是研究目的、思路和方法，根据实际存在的问题提出研究目的，制定研究思路并介绍研究过程中使用的文献研究法和调查研究法。第三部分是设计依据，包括教学设计的依据和三维模型及其动画的制作依据。从建构主义理论、传播理论和认知负荷理论出发，探讨了教学设计应遵循的理论基础，由于本研究是针对初中生物教学，因此笔者进一步从学生的认知特点和生物课程标准出发，分析了具有生物特色的教学设计依据；从多媒体学习的认知理论和视听教育理论出发，探讨了其对三维模型及其动画制作的影响，归纳出制作原则和制作流程。第四部分是三维模型及其动画的制作方法与步骤。在相关理论的指导下，笔者选取初中生物《人体内的物质运输》一章的内容，利用Corel Motion Studio3D三维动画软件制作辅助教学的三维模型和三维动画，并运用言简意赅的语言，以图表的形式呈现制作方法和步骤。第五部分是三维模型及其动画在教学设计中的应用。根据相关理论、学生的认知特点和生物课程标准的要求，针对《人体内的物质运输》一章中前三节的教学内容进行教学设计，将三维模型及其动画应用于课堂教学中。第六部分是三维模型及其动画效果评价分析。通过模糊评价的方法，对教师的评价结果进行分析，从而得出结论。第七部分是结语，包括研究的结论、创新点和不足，以及教师在课堂中使用三维模型及其动画辅助教学时的注意事项。通过研究，笔者得出结论：在相关理论指导下，制作的三维模型及其动画具有优化教学设计的作用。