化學專用字體的設計、開發與應用

崔克宇 李新月 肖舒月 孫劍鋒 陳慧銘

摘 ?要 ?隨著信息時代的到來，字體輸入作為一種新型的交流方式已得到快速發展。數字新媒體技術應運而生，字體的設計與開發越來越多樣化、平民化和高效化。但目前化學專用字體的輸出仍存在學習難度大、周期長、操作步驟繁瑣、語言限制等問題。在國家級大創“化學專用字體的設計、開發與應用”項目基礎上，詳細闡述研究背景、概況、過程，并解決實際操作過程中的諸多問題，使化學專業的教育者和科研工作者都能夠根據自己的需要，真正解決化學輸入的問題，進而加快現代化學教育的發展。

關鍵詞 ?化學語言；編碼；化學專用字體

中圖分類號：G633.8 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）04-0048-04

Design， Devopment and Application of Chemical Special Font//CUI Keyu， LI Xinyue， XIAO Shu-yue， SUN Jianfeng， CHEN Huiming

Abstract ?With the advent of the information age， font-

inputs have developed rapidly as a new communication method. The digital new media technology has made the

creation of font more and more diverse， civilian and efficient. However， the current output of chemical special font have some problems that the learning is

difficult， the cycle is long， the operation steps are

cumbersome and language restrictions. This article mainly elaborates the research background， overview and process， and solves many problems in the actual operation process， based on the Design， Development and Application of Chemical Special Font project， in

order to enable educators and researchers in chemis-try can really solve the problem of chemical input according to their own needs and then accelerate the

development of modern chemistry education.

Key words ?chemical language; code; chemical special font

Authors address ?College of Chemistry， Jilin Normal University， Siping， Jilin， China， 136000

0 ?引言

化學語言及其使用規則是化學學科最重要的基本工具之一，也是表征化學學科的獨特語言、表述知識的基本單元、溝通宏觀世界與微觀世界的橋梁。符號認識，作為三重表征的重要組成部分，反映了化學學科獨特的認知方式。能夠正確標準地運用化學語言，可以進一步加深對化學過程的本質及其物質的組成、結構和變化規律的理解，還可以深入學習并研究各種化學變化過程及規律。現如今，在教育信息化的背景下，對化學專業的教育者和科研工作者來說，撰寫化學專業相關論文、制作微課和課件過程中，如何準確高效地輸入化學符號、方程式、實驗裝置圖、模擬動畫、三維模型，是一個亟待解決的問題。

1 ?研究背景

在實際工作與生活中，通過使用相關專業軟件，創建所需素材，可以基本滿足用戶的需求。但是由于專業軟件授權費用高、學習難度大、周期長、操作步驟煩瑣、語言限制，較難滿足用戶完成系統化學習。并且如果無法準確創建所需素材，用戶通常會再次通過查閱相關書籍或瀏覽網站獲取資料，不僅會浪費大量時間，參差不齊地搜索引擎還會為電腦添加許多負擔，也為教育者和科研工作者帶來了極大的困擾。

通過查閱相關文獻發現，采用Word自動更正，VBA宏、PPT透明背景、公式編輯器、聯機手寫等方式可以嘗試進行化學輸入[1]。現已有ChemDraw與字體軟件進行聯合的先例[2]。但是也存在諸多不足之處，例如：素材種類少、數量少，通常采用圖片的形式進行輸出；素材輸出缺乏標準化與美觀，不能根據用戶需求進行個性化設計；無法滿足用戶準確快捷地進行化學輸入的需求等。

市面上有很多如楷體、宋體等具備完善設計、編碼并廣泛使用的標準字體。這類字體可以基本滿足日常學習和生活中人們對文字的輸入。首先，本文將標準字體與化學語言進行融合，將多種化學專業軟件（MathType、Chem Draw、ChemBio3D、Diamond等）與字體軟件相結合[3]；其次，對接常用輸入法，在不改變用戶輸入習慣的前提下，豐富輸出類型，滿足不同用戶的需求[4]；最后，以文本形式輸出標準清晰的化學字體，基本解決化學輸入問題。

2 ?研究概況

本項目采用現代教育技術手段，促進信息技術與化學學科的深度融合，滿足不同群體用戶的輸入需求。對于化學領域學者來說，可以節約學習成本，極大程度地降低輸入難度，并且顯著提升工作效率，簡化煩瑣的研究。對于教育工作者來說，可以下載相關教學資源，學習先進思想，提升教學能力與水平，進而豐富課堂內容，增添課堂趣味性，加強與學生的有效溝通與交流，激發學生學習興趣，節約更多時間鉆研知識并提升業務能力。對于非化學人士來說，能夠深入體會化學學科，感受化學世界的奧妙，產生對化學學習的興趣。鑒于此，本項目進行了化學專用字體的設計、開發與應用。具體步驟如圖1所示。

采用化學專業軟件制作常用的化學符號、方程式、裝置圖、實驗動畫、三維模型等內容，并進行標準、規范、美化處理，補充缺失的字體，最后在字體制作軟件中以圖片或二維碼等形式進行呈現，按照字體規則進行安裝并測試。

在拼音、五筆等常用輸入法中進行自定義短語的編碼工作，在不影響用戶原來操作習慣的情況下，便捷地輸入化學語言，并選擇部分用戶進行內部測試，根據用戶反饋意見進行修改、完善并調整，實現在電腦端、手機端的跨平臺應用。

對接字體軟件與Office，輸出化學專用字體，測試字體功能與形式，可以任意改變字體的大小、顏色，且背景透明，字體清晰標準，符合專業要求，可基本解決化學輸入問題。

3 ?研究過程及結果

3.1 ?化學常用語言的搜集與制作

查閱初高中教材及相關資料，搜集常用的化學語言，豐富素材種類與數目，如化學式、結構式、電子式、立體結構、平面結構、動態等，并通過相關化學專業軟件如MathType、ChemDraw、ChemBio3D、

Diamond等制作標準素材。同時，本項目也對接課題組已創建的網絡素材庫。網絡素材庫為用戶提供多種選擇，如微課、課件等拓展學習資源，用戶可根據自身實際情況自主選擇。

3.2 ?化學專用字體的創建與編碼

本項目將使用FontCreator、搜狗輸入法和專業化學軟件共同完成。在化學學科中，字母和數字的印刷體與日常默認字體有差異，新建或打開原有字體對字母和數字進行修改與補充，可以滿足個性化的需求。閱讀相關文獻，了解基礎的編碼規則。由于數字、字母和漢字在字體中已有相對應的編碼位置，如若新增字體，則需通過添加字形來完成。在所需位置添加空白字形，可以自主命名，并修改對應的字碼點。將對應素材導入，也可以手動繪制素材，進行個性化設計，在Office中，插入選項卡中的符號選項里，更改對應的字體名稱，點擊即可插入相關文本文字。

安裝好字體，新建記事本，將格式更改為對應的字體，按照一定的命名規則進行設置，這里主要采用兩種命名方式：拼音和五筆。拼音的命名方式如下：按照拼音輸入，將漢語以拼音首字母的形式進行輸入，例如“甲烷”編碼為“jw”。其他化學語言的編碼也是如此，例如過氧根，編碼為“gyg”；碳酸氫鈣，編碼為“tsqg”。五筆的編碼方式也是如此，例如高錳酸鉀編碼為“yqsq”。編碼規則如圖2所示。

完成編碼后，將命名規則復制備用，打開搜狗輸入法，在屬性設置中選擇自定義短語設置，在直接配置文件中粘貼剛剛復制的命名規則，并將字體改為對應字體名稱。應用后即可開始使用，在Office中打開嘗試輸入“gmsj”即可出現選項，如圖3所示，選擇所對應的位置即可，均可以文本形式輸出，也可按照用戶需求修改樣式。

3.3 ?化學專用字體的應用與實踐

完成字體的設計與開發后，安裝并測試相關功能，選擇部分用戶（如大學生、教師和相關化學工作者等）進行調研并通過問卷調查獲得反饋。大多數調研對象對本項目表現出較高的興趣并提出意見和建議。本項目根據實際情況進行反思，并進一步調節與完善。目前，本項目已經完成進一步的調研。

4 ?研究難點與解決方法

4.1 ?化學常用語言的制作

化學專用字體的文本文字呈現的大小與清晰度取決于初期素材的制作方法，位置偏移、大小失衡等問題都可能導致字體缺失、無法便捷輸出字體等結果，需要用戶不斷調節字體大小來滿足需求，減弱了輸入的便捷性。通常可根據電腦上已安裝的字體為基準，參考基本元素，如數字、字母、標點符號等進行設置，以“Baseline”為基準線，小寫字母通常調節在“x-Height”準線處，大寫字母調節在“CapHeight”準線處，數字與大寫字母類似，其他內容可根據書寫方式與位置進行調整。為了保證字體的清晰度與標準性，結合MathType制作專業素材，將完成的素材導入字體制作軟件，進一步完成字體，如圖4所示。

4.2 ?基礎元素的標準化處理

化學專用字體的標準、準確輸出取決于字體基本元素書寫的標準性，化學式中的字母、離子的上下角標、方程式的符號書寫與普通的英文書寫有較大差異，為了能夠進一步豐富輸出內容與類型，進行基本元素的標準化規范是必要操作。所以，在制作復雜素材之前，首先完成基本元素：字母、角標、數字的制作，同樣采用MathType，導入方式與上述方式類似，按照化學專業要求進行設置，在此基礎上，進行復雜素材的設計與制作，能夠有效地提高工作效率。

4.3 ?完善字體編碼位點

編碼位點的處理是能否完成化學專用字體制作的決定性步驟，在制作過程中通常會遇到兩種問題：編碼位點缺失與編碼位點過多。編碼位點缺失通常是指新建字體中缺失空白位點或素材與編碼位點不對應，致使在導入素材后，輸出的過程中無法正確顯示字體。通常采用插入選項卡中的字形選項，在相應的位置插入空白位點，存儲系統中缺失的素材，進而保證編碼工作的正常進行。編碼位點過多是指為了能夠保證漢字的正常輸入，不影響日常生活與學習的輸出，通常會根據電腦上已經安裝的字體進行進一步修改，但是由于完善字體編碼位數量龐大，在導入的過程中會出現延遲卡斷等現象，甚至會造成死機，安裝時間較長，并且過多的編碼位點也不利于精準定位。所以，通常情況下，只需新建一個新的字體，在完成基本元素的創建基礎上，直接導入所需素材即可，能夠減少編碼位點，縮短安裝時間，并且能夠精準定位，大大減少了工作量。而在后期測試中發現，Office在用戶進行漢字輸入時默認切換到常用輸入法，這樣就不會影響化學專用字體的輸入。

4.4 ?編碼工作及輸出

在完成上述工作后安裝字體，開始編碼工作，按照相應的編碼規則進行定義，注意切換到相應的字體當中，完成編碼，即可進行測試。本項目采用的編碼方式較為基礎，能夠滿足用戶輸入的基本需求，若要進行更復雜的字體創建，則需要更加深入地學習。

5 ?研究前景

隨著信息技術的不斷發展，人們對字體的快捷輸入提出更高要求，個性化、跨平臺輸入、快速切換等功能也會逐步完善。不同學科之間對應相應的專業軟件，可以與之結合，促進不同學科間的相互融合。

6 ?結束語

本項目聯合多種軟件進行化學專用字體的設計、開發與應用，在不改變用戶輸入習慣的前提下，初步實現與常用輸入法的對接工作，為字體的開發和輸入提供了新的思路，也為教育者和科研工作者帶來了極大的便利。

7 ?參考文獻

[1] 王志強，謝鵬飛，許勝先.化學方程式的快速輸入方法

[J].化學教育，2005（1）：49-50.

[2] 胡明生.構建化學符號字體庫促進化學學科發展[EB/OL].

（2019-05-22）[2022-06-08].https：//mp.weixin.qq.com/

s/Q1jVBfBQwoE2hLCNgCC9qg.

[3] 崔克宇，張偉娜，粱明慧.化學多媒體課件的設計、開

發與制作[M].北京：中國紡織出版社，2017.

[4] 崔克宇，臧運瑤，姜明熠，等.化學多媒體素材制作和

應用的常見問題與解決方法[J].中國教育信息化，

2019（22）：93-96.