三维模型及其动画可将学习内容以可视化的方式表现，直观形象地表现现象与抽象规律间的联系，帮助学习者突破思维上的难点，引导学习者的思维往更深层次发展[1]。三维模型及其动画对教学效果的提升已是有目共睹的事实。但是，现有的三维模型及其动画存在资源短缺，质量差等问题，远远不能满足现在的教学需求，这势必需要更多、更好的三维模型及其动画资源服务于一线教学。针对三维模型及其动画在高中生物教学中的应用现状以及出现的问题，笔者以三维模型及其动画在《减数分裂和受精作用》教学设计中的应用为例，探究三维模型及其动画在高中生物教学中的应用。认知负荷理论、教育传播理论和经验之塔理论是指导教学设计和多媒体资源开发的重要理论基础[2]。因此，笔者通过对认知负荷理论、教育传播理论和经验之塔理论的研究学习,从三种认知负荷的优化控制、信息通道对信息传递效果的影响、教学信息的传播过程等方面去探讨影响三维模型及其动画的制作和教学设计的因素，总结出三维模型及其动画的制作以及教学设计的方法原则。在该方法原则的指导下，结合笔者对教材和学生的了解，制作出减数分裂过程的三维模型及其动画，并设计以该动画为特色的《减数分裂和受精作用》的教学设计。最后，笔者对该三维模型及其动画进行评价调查，得到的结果是：该动画得到了绝大部分教师的认可。笔者将该教学设计应用到高中生物课堂，设计量表进行成绩的测量，利用spss软件对测量数据进行显著性差异分析，得到的结果是：该教学设计有效提升了教学效果。综上，笔者得到的结论是：在认知负荷理论、教育传播理论、经验之塔理论的指导下，结合教材和学生的特点，制作的以三维模型及其动画为特色的《减数分裂和受精作用》教学设计可以有效提升教学效果。