化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用的常見問題與解決方法

崔克宇 臧運(yùn)瑤 姜明熠 宮一舟 曹靖萱

摘 要：在化學(xué)學(xué)科的在線課程和微課視頻的制作過程中，需要使用較多符號、方程式、實(shí)驗(yàn)裝置圖和物質(zhì)的三維模型，但是由于多數(shù)化學(xué)教育工作者的計(jì)算機(jī)水平普遍有限，導(dǎo)致化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用的過程中出現(xiàn)了較多問題。文章將主要介紹化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用過程中的常見問題與解決方法，以提高化學(xué)專業(yè)在線課程和微課制作的水平，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：化學(xué)多媒體素材;方程式;實(shí)驗(yàn)裝置圖;三維模型

中圖分類號：G434 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-8454（2019）22-0093-04

一、引言

《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》明確指出：必須聚焦新時(shí)代對人才培養(yǎng)的新需求，強(qiáng)化以能力為先的人才培養(yǎng)理念，將教育信息化作為教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量，支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化發(fā)展，推動(dòng)教育理念更新、模式變革、體系重構(gòu)。國家計(jì)劃到2020年認(rèn)定1萬門國家級和1萬門省級一流線上線下精品課程。然而在化學(xué)學(xué)科的在線課程和微課視頻的制作過程中需要使用較多符號、方程式、實(shí)驗(yàn)裝置和物質(zhì)的三維模型，但是由于多數(shù)化學(xué)教育工作者計(jì)算機(jī)水平有限，導(dǎo)致化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用的過程中出現(xiàn)了較多問題。

近年來，本課題組一直致力于化學(xué)學(xué)科的在線課程和微課視頻的建設(shè)和開發(fā)，并取得了一系列的成果：《教育技術(shù)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用》在線開放課程已經(jīng)于2018年10月正式上線運(yùn)行[1]，《校地協(xié)同、資源共享的中學(xué)化學(xué)微課資源庫建設(shè)與應(yīng)用》獲2018年吉林省教學(xué)成果三等獎(jiǎng)，《無機(jī)化學(xué)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)》獲2014年吉林省高等學(xué)校教育技術(shù)成果三等獎(jiǎng)，出版《化學(xué)多媒體課件的設(shè)計(jì)、開發(fā)與制作》著作一部[2]，承擔(dān)《基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的高師化學(xué)專業(yè)在線課程的開發(fā)與建設(shè)研究》吉林省高等教育教學(xué)改革研究課題1項(xiàng)，發(fā)表多篇相關(guān)研究論文。本文將主要介紹化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用過程中的常見問題與解決方法（見圖1），以提高化學(xué)專業(yè)在線課程和微課制作的水平，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。由于涉及到軟件種類較多，將不在這里詳細(xì)介紹軟件的使用方法，使用者可以在《教育技術(shù)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用》在線開放課程中交流學(xué)習(xí)。

二、化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用的常見問題與解決方法

1.Flash動(dòng)畫文件在PowerPoint中不能正常播放

Flash動(dòng)畫文件因?yàn)榫哂袆?dòng)畫功能強(qiáng)、文件體積小和放大不失真等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。雖然由于安全風(fēng)險(xiǎn)的原因而面臨被HTML5取代的風(fēng)險(xiǎn)，但目前還有較多的化學(xué)Flash動(dòng)畫資源文件被廣泛使用[3]。而PowerPoint作為目前使用最為廣泛的軟件，但是在操作系統(tǒng)為Win10的環(huán)境下，PowerPoint2016中使用shockwave Flash object控件插入swf類型的文件時(shí)提示見圖2。

為此使用者可以點(diǎn)擊網(wǎng)址：https：//gallery.technet.microsoft.com/scriptcenter/Registry-keys-to-reenable-7cd9f723下載并解壓EnableControls.zip文件后，分別雙擊EnableFlash.reg、EnableShockwave.reg和EnableSilverLight.reg文件將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到注冊表后，即可在PowerPoint2016中使用shockwave Flash object控件插入swf類型（Flash動(dòng)畫文件）文件了。

2.化學(xué)方程式使用不規(guī)范

在化學(xué)在線課程和微課制作過程中，經(jīng)常使用數(shù)學(xué)公式編輯器MathType[4]和ChemDraw[5]來編輯無機(jī)和有機(jī)方程式，目前在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下幾個(gè)問題：

（1）化學(xué)物質(zhì)的分子式未采用正體

雖然Microsoft Office中自帶了公式編輯器組件，可以編輯一些簡單的無機(jī)化學(xué)方程式，但是由于其版本過低不能編輯復(fù)雜的無機(jī)方程式，目前普遍使用數(shù)學(xué)公式編輯器MathType進(jìn)行無機(jī)方程式的編輯。

按照規(guī)定，化學(xué)學(xué)科中書寫化學(xué)分子式要使用正體字母，但數(shù)學(xué)公式編輯器MathType并不是專門為編輯化學(xué)方程式而設(shè)計(jì)的，所以在MathType程序中輸入的化學(xué)分子式默認(rèn)效果為斜體。這個(gè)錯(cuò)誤出現(xiàn)較多，使用者可以在MathType程序中執(zhí)行“樣式＼文本”命令，便可以將選擇的斜體化學(xué)分子式修改為正體效果。

（2）化學(xué)方程式輸出圖片的格式選擇不恰當(dāng)

當(dāng)數(shù)學(xué)公式編輯器MathType程序安裝完成后，會(huì)在PowerPoint程序中出現(xiàn)一個(gè)MathType的選項(xiàng)卡，利用此選項(xiàng)卡中的命令可以在PowerPoint中插入具有透明效果的化學(xué)方程式。但是MathType程序在其他常見的微課制作軟件（如Flash、Camtasia Studio、Focusky等）中并沒有相應(yīng)選項(xiàng)卡。部分使用者通過截圖的方式將方程式圖片應(yīng)用到其他程序中，就會(huì)出現(xiàn)方程式圖片不透明的問題，從而影響微課視頻的質(zhì)量。為此可以在MathType程序中執(zhí)行“文件 / 保存副本為”命令，將編輯好的化學(xué)方程式保存為WMF、EPS、GIF圖片格式（見表1）。

由于GIF類型的圖片的清晰度較差，在使用中會(huì)出現(xiàn)放大失真的問題。而EPS類型的圖片雖然清晰度較高具有放大不失真的特點(diǎn)，但是將EPS圖片插入到PowerPoint時(shí)需要有Illustrator等軟件支持，限制了其應(yīng)用。而WMF因?yàn)榫哂型该?、清晰度高和可以在PowerPoint程序中直接應(yīng)用的特點(diǎn)，推薦使用者將化學(xué)方程式保存為WMF圖片格式。另外，雖然Focusky程序當(dāng)中不能直接插入WMF格式的圖片，但是可以將PowerPoint程序中的化學(xué)方程式復(fù)制粘貼到Focusky程序當(dāng)中，并且可以保留圖片的透明效果。

（3）將方程式上傳到在線課程的過程非常煩瑣

目前化學(xué)專業(yè)在線開放課程中的測試題在建設(shè)時(shí)，通常是將化學(xué)方程式和符號以圖片的形式進(jìn)行上傳，通常一門課程要上傳上千張圖片，還要調(diào)整圖片大小等操作。這極大地增加了在線開放課程建設(shè)的工作量，也抑制了高校化學(xué)教師建設(shè)在線開放課程的熱情。

為了解決這個(gè)問題，推薦使用超星公司開發(fā)的“超星編輯器助手”，經(jīng)測試發(fā)現(xiàn)其不僅可以應(yīng)用于超星公司在線課程的開發(fā)設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用到暢課（TronClass）等網(wǎng)絡(luò)平臺。使用者將所需要的公式在Word或PPT中編輯完成以后，執(zhí)行復(fù)制操作，然后只需要切換到超星范雅或暢課（TronClass）等網(wǎng)絡(luò)平臺的在線測試編輯頁中，在需要出現(xiàn)該公式的位置點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)后，再按下“ctrl+shift+v”的快捷鍵，就可以將公式以圖片的形式加入，從而有效地提高了原有課件素材利用率，并提高了工作效率。

（4）有機(jī)化學(xué)符號和方程式輸出圖片的格式選擇不恰當(dāng)

使用ChemDraw程序可以方便地編輯有機(jī)化學(xué)中的各種符號和方程式，同樣也會(huì)有部分使用者以截圖的方式將圖片應(yīng)用到其他程序中，會(huì)出現(xiàn)方程式圖片不透明的問題。在ChemDraw程序中可以將有機(jī)化學(xué)符號和方程式輸出WMF、SVG和PNG等多種圖片格式（具體見表2）。

雖然在ChemDraw程序中的內(nèi)容保存為PNG類型的圖片時(shí)，可以通過設(shè)置分辨率來調(diào)節(jié)圖片的清晰度，但是在PowerPoint等程序中插入時(shí)仍然會(huì)出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。而可縮放的矢量圖形SVG類型的圖片雖然具有放大不失真的特點(diǎn)，但是將SVG圖片插入到PowerPoint文件中圖片并不透明。而WMF因?yàn)榫哂型该鳌⑶逦雀吆涂梢栽赑owerPoint、萬彩動(dòng)畫大師和Focusky程序中直接應(yīng)用的特點(diǎn)，推薦使用者將化學(xué)方程式保存為WMF圖片格式。

3.常用化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖的繪制水平有限

繪制準(zhǔn)確的化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖能夠明顯提高化學(xué)微課及多媒體課件的質(zhì)量，化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置種類多樣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是多數(shù)化學(xué)教育工作者的繪圖能力有限，很難完全掌握Photoshop和Flash等專業(yè)繪圖軟件。使用者可以使用ChemDraw程序中Clipware part1和Clipware part2兩個(gè)模板，繪制各種有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用實(shí)驗(yàn)儀器裝置，但是在ChemDraw程序中卻不能繪制無機(jī)化學(xué)等學(xué)科常用的化學(xué)儀器。

為了解決這個(gè)問題，已經(jīng)有多款基于Word平臺的化學(xué)輔助軟件?；瘜W(xué)金排是其中一個(gè)典型的軟件。化學(xué)金排軟件利用Word軟件的自動(dòng)更正功能，可以實(shí)現(xiàn)不用反復(fù)切換英文大小寫、設(shè)置上下標(biāo)，非常方便地輸入化學(xué)分子式，并且軟件還在Word軟件中創(chuàng)建了新的化學(xué)儀器和化學(xué)裝置等菜單，可以快速方便地輸入常用化學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置圖。但是由于這兩個(gè)軟件對Word2003以前的版本支持較好，而在Word2010、Word2013 和Word2016等版本中支持較差，目前這兩個(gè)軟件的使用率較低。

化學(xué)教育工作者可以使用億圖圖示軟件來繪制各種常見的化學(xué)儀器和實(shí)驗(yàn)裝置圖[6]，億圖圖示軟件是一款基于矢量的繪圖工具，可以方便地繪制各個(gè)專業(yè)所需要的各種流程圖、組織結(jié)構(gòu)圖、軟件設(shè)計(jì)圖和思維導(dǎo)圖。軟件的內(nèi)置模板種類非常齊全，其中的“科學(xué)”模板包含了力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)方程式、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、分子模型、數(shù)學(xué)、人體器官、細(xì)胞和天文學(xué)等九個(gè)子模板，可以快速繪制物理、化學(xué)、生物、數(shù)學(xué)、地理等理工科的各種圖片和實(shí)驗(yàn)裝置。其中的化學(xué)方程式和分子模型兩個(gè)子模板的功能還不是很完善，只能輸入簡單的化學(xué)方程式和分子模型，并且分子模型都是靜態(tài)圖片而不能旋轉(zhuǎn)，交互性較差。而實(shí)驗(yàn)室設(shè)備子模板里包含了滴管、燒瓶、坩堝和鐵架臺等實(shí)驗(yàn)儀器，還包含酒精燈火焰、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中的煙、霧、發(fā)光和氣泡等，并且可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)顏色以便滿足使用者的不同要求。使用者不僅可以將繪制的圖形輸出為各種常見類型的圖片文件（見表3），同時(shí)由于億圖圖示中繪制的各種圖片都是矢量的，具有放大不失真的優(yōu)點(diǎn)，所以強(qiáng)烈推薦使用各種類型的矢量圖片格式。

4.常見化學(xué)物質(zhì)三維模型的制作與應(yīng)用能力較差

在化學(xué)教學(xué)的過程中，形象展示常見化學(xué)物質(zhì)的三維模型能明顯提高教學(xué)效果，目前實(shí)際教學(xué)過程中往往還使用實(shí)物模型，但是其具有不容易保存、觀察效果差等缺點(diǎn)。由于多數(shù)化學(xué)教育工作者計(jì)算機(jī)水平有限，很難掌握利用3Dmax等軟件制作化學(xué)物質(zhì)模型的方法。為此可以借助ChemBio3D和Diamond兩個(gè)化學(xué)專業(yè)軟件來創(chuàng)建三維模型[7]。

（1）使用ChemBio3D應(yīng)用三維模型

ChemBio3D可以非常方便地創(chuàng)建各種有機(jī)物、化合物的三維模型，軟件的具體使用方法可以參考相應(yīng)的資料。在教學(xué)中應(yīng)用三維模型通常有兩種方法：

第1種：制作完三維模型后將文件另存為動(dòng)畫文件avi的格式，但是其設(shè)置窗口中只能令模型繞著X、Y或Z軸進(jìn)行單一的旋轉(zhuǎn)。為此可以在ChemBio3D軟件中使用旋轉(zhuǎn)工具沿任意角度旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)借助Camtasia Studio或萬彩錄屏大師等軟件來錄制視頻。但是視頻文件雖然具有應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)，卻也具有交互性差的缺點(diǎn)。

第2種：在PowerPoint程序中可以利用“CS Chem3D Control 12.0”控件加載ChemBio3D軟件中c3xml或c3d等類型的文件[8]。此方法具有交互性的優(yōu)點(diǎn)，使用者可以在PowerPoint程序中根據(jù)需要任意旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，具有較強(qiáng)的交互性。但是如果將PPT文件更換到其他電腦，則必須安裝ChemBio3D軟件才能正常顯示。

（2）使用Diamond應(yīng)用三維模型

而使用Diamond程序可以創(chuàng)建種類更多的化學(xué)物質(zhì)三維模型，其主要的方法有兩種：①利用輸入原子坐標(biāo)參數(shù)的方法，可以創(chuàng)建結(jié)構(gòu)比較簡單的三維模型，通常以無機(jī)物居多，特別是在晶體結(jié)構(gòu)的教學(xué)過程中應(yīng)用效果突出。但是復(fù)雜物質(zhì)的原子坐標(biāo)參數(shù)獲取較為困難，這也限制了這種方法的應(yīng)用。②導(dǎo)入cif文件的方法。目前國際上普遍采用cif類型的文件儲(chǔ)存晶體的結(jié)構(gòu)信息，在Diamond程序中導(dǎo)入cif文件以后，可以根據(jù)需要繪制物質(zhì)的三維模型。并且獲取cif文件的方法也比較簡單，在劍橋晶體學(xué)數(shù)據(jù)中心（https：//www.ccdc.cam.ac.uk/）、晶體學(xué)公開數(shù)據(jù)庫（http：//www.crystallography.net/cod/）以及期刊發(fā)表的晶體類論文的附件中都可以進(jìn)行免費(fèi)下載。

在Diamond中制作的物質(zhì)模型應(yīng)用通常有兩種方法：①生成視頻文件，借助Diamond程序的視頻記錄功能或Camtasia Studio等錄屏軟件可以將模型旋轉(zhuǎn)的過程保存為視頻文件，這種方法的應(yīng)用范圍廣，幾乎所有的微課制作軟件都能夠支持，但是視頻文件的交互性較差。②利用CS Chem3D Control 12.0 控件的方法，使用者可以先將diamdoc（Diamond程序）類型文件另存為mol類型的文件，然后在PowerPoint程序中的“CS Chem3D Control 12.0 控件”加載對應(yīng)的mol文件即可。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于使用者可以在PowerPoint文件播放過程中自由地對模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作，并能根據(jù)自由切換模型的外觀（線狀、球棍狀或空間堆積狀、多面體形式等）操作，具有較強(qiáng)的交互性。需要注意的是這個(gè)控件只能在PowerPoint程序中使用，而在其他常見的微課制作軟件中卻無法使用，限制了其應(yīng)用范圍。但是如果為三維模型添加了多面體效果時(shí)，不能應(yīng)用此種方法，只能采用第1種方法。

三、結(jié)束語

隨著信息時(shí)代的到來，教育方式正在發(fā)生著深刻的變革。由于化學(xué)學(xué)科中涉及到各種復(fù)雜的符號、方程式、實(shí)驗(yàn)裝置、三維模型等內(nèi)容，這給化學(xué)專業(yè)的在線課程和微課的制作過程中帶來較大影響，在化學(xué)多媒體素材制作和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了較多問題，為此化學(xué)教育工作者可以借助化學(xué)專業(yè)軟件來解決這些問題，從而明顯提高化學(xué)專業(yè)在線課程和微課制作的水平，進(jìn)一步提高教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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[7]汪海，田文德.實(shí)用化學(xué)化工計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[8]崔克宇，姜宇，韓旭，等.常見化學(xué)物質(zhì)三維模型制作與應(yīng)用[J].中國教育技術(shù)裝備，2018（14）：28-30.

（編輯：魯利瑞）