1158
教育科研高中有机化学分子结构可视化程序编制
◆马 斌 王星齐 梁之琛 刘洪君 王悦晴
（陕西师范大学化学化工学院 陕西省西安市 710062）
摘要：随着科技与教育的发展，知识可视化这个新兴领域正蓬勃发展，
可视化教学也日益火热。高中化学教学中教师对于有机物分子的空间构 型较难清晰阐述，学生理解困难，基于此问题，本项目通过建立高中有 机化学分子结构模型库，使用 Python 编程语言编制高中化学有机分子结 构可视化程序，并与模型库建立连接，达到了输入有机物名称，即可呈 现其静态与动态的立体构型的一体化效果。
关键词：高中化学；有机分子结构；可视化程序
引言
在高中有机化学教学中，利用可视化教学，可以将抽象的分 子结构形象生动地呈现给学生[1，2]，启发学生过渡到抽象思维，
降低学生的学习难度，提高学习兴趣，从而掌握知识的规律性，
形成科学的理论。当前，国内与国外对可视化的研究多为知识可 视化系统或可视化技术的应用，将可视化教学运用于建立数学及 物理模型，以及对聋哑人的可视化教学研究，但至今很少有将化 学知识可视化的研究。
可视化程序的编制使有机分子结构实现可视化，由抽象变具 体，减轻了高中教师的教学负担，极大的降低了学生对空间想象 能力的要求，减缓了学生的学习困难。同时，利用可视化教学所 提供的具体化空间构型有效的利用学习资源，在一定程度上实现 了教学资源的共享和传递，对传统授课进行变革，有效提高教学 质量和效率，将教学与网络信息化结合[3，4]，为教师提供简单易 用的教学平台，最终实现教师方便授课，学生轻松理解的师生共 赢。
一、程序界面设计
建立完善的分子结构模型库，使用 python 语言[5]，利用 while 循环块和图片 show.()方法和视频 play.()方法实现对存储有大量化 学分子结构图片、视频动态文件的文件夹进行可重复的快速查找 调用并展示。
图 1 可视化程序编制界面 二、生成实例
举例：调用葡萄糖分子 3D 静态与动态结构模型
首次运行此程序时，需要先将程序用“记事本”的方式打开，
修改代码中的数据库路径，操作如下：
打开数据库，调出任意一张图片的“属性”，复制其“位置”
到上述“记事本”中的“inpath”行的单引号中，把“\”修改为
“/”，保存修改，关闭界面；再将程序用“python”的方式打开。
如需生成图片，则在此界面键入“1”，回车，输入“葡萄糖”，
回车，即可，界面如下图 2 所示。生成图片如下图 3：
图 2 图片程序运行界面 图 3 葡萄糖分子 3D 静态棍模型 如需生成视频，则在此界面键入“2”，回车，输入“葡萄糖”，
回车，界面如下图 4 所示。生成视频界面如下图 5：
图 4 视频程序运行界面 图 5 视频播放界面 结语
本项目成功建立了高中有机化学分子结构的 3D 静态与动态 模型库，编制了高中有机化学分子结构可视化程序，实现了分子 结构的可视化。未来可以进一步探索其在课堂教学中的应用效 果，并结合大学有机化学，进一步扩大分子结构模型库，实现有 机化学分子结构的可视化。
参考文献：
[1]盛永娟, 沈理明, 杨艳娟,等. 高中生化学学习中“映象 表征”、“符号表征”及其转换能力的调查分析[J]. 化学 教育, 2013, 34(1):58-61.
[2]整体论视域下高中化学多媒体动画模型分析[D]. 李敏.
东北师范大学 2013
[3]宁清茹,陈亚芍.信息技术支持下的思维可视化教学——
以 人 教 版 《 化 学 2 》 第 三 章 为 例 [J]. 化 学 教 与 学,2017(09):2-6+23.
[4]陈维,张红俊.高中化学可视化教学例谈[J].化学教与 学,2017(09):28-29
[5]佚名. 基于可视化软件 eChem 的分子立体构型学习[J].
化学教与学, 2019(2):7-8.
项目：陕西师范大学校级大学生创新创业训练计划项目“高 中有机化学分子结构可视化程序编制”，编号：Cx2018117。
