化学专用字体的设计、开发与应用

崔克宇 李新月 肖舒月 孙剑鋒 陈慧铭

摘  要  随着信息时代的到来，字体输入作为一种新型的交流方式已得到快速发展。数字新媒体技术应运而生，字体的设计与开发越来越多样化、平民化和高效化。但目前化学专用字体的输出仍存在学习难度大、周期长、操作步骤繁琐、语言限制等问题。在国家级大创“化学专用字体的设计、开发与应用”项目基础上，详细阐述研究背景、概况、过程，并解决实际操作过程中的诸多问题，使化学专业的教育者和科研工作者都能够根据自己的需要，真正解决化学输入的问题，进而加快现代化学教育的发展。

关键词  化学语言；编码；化学专用字体

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：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

化学语言及其使用规则是化学学科最重要的基本工具之一，也是表征化学学科的独特语言、表述知识的基本单元、沟通宏观世界与微观世界的桥梁。符号认识，作为三重表征的重要组成部分，反映了化学学科独特的认知方式。能够正确标准地运用化学语言，可以进一步加深对化学过程的本质及其物质的组成、结构和变化规律的理解，还可以深入学习并研究各种化学变化过程及規律。现如今，在教育信息化的背景下，对化学专业的教育者和科研工作者来说，撰写化学专业相关论文、制作微课和课件过程中，如何准确高效地输入化学符号、方程式、实验装置图、模拟动画、三维模型，是一个亟待解决的问题。

1  研究背景

在实际工作与生活中，通过使用相关专业软件，创建所需素材，可以基本满足用户的需求。但是由于专业软件授权费用高、学习难度大、周期长、操作步骤烦琐、语言限制，较难满足用户完成系统化学习。并且如果无法准确创建所需素材，用户通常会再次通过查阅相关书籍或浏览网站获取资料，不仅会浪费大量时间，参差不齐地搜索引擎还会为电脑添加许多负担，也为教育者和科研工作者带来了极大的困扰。

通过查阅相关文献发现，采用Word自动更正，VBA宏、PPT透明背景、公式编辑器、联机手写等方式可以尝试进行化学输入[1]。现已有ChemDraw与字体软件进行联合的先例[2]。但是也存在诸多不足之处，例如：素材种类少、数量少，通常采用图片的形式进行输出；素材输出缺乏标准化与美观，不能根据用户需求进行个性化设计；无法满足用户准确快捷地进行化学输入的需求等。

市面上有很多如楷体、宋体等具备完善设计、编码并广泛使用的标准字体。这类字体可以基本满足日常学习和生活中人们对文字的输入。首先，本文将标准字体与化学语言进行融合，将多种化学专业软件（MathType、Chem Draw、ChemBio3D、Diamond等）与字体软件相结合[3]；其次，对接常用输入法，在不改变用户输入习惯的前提下，丰富输出类型，满足不同用户的需求[4]；最后，以文本形式输出标准清晰的化学字体，基本解决化学输入问题。

2  研究概况

本项目采用现代教育技术手段，促进信息技术与化学学科的深度融合，满足不同群体用户的输入需求。对于化学领域学者来说，可以节约学习成本，极大程度地降低输入难度，并且显著提升工作效率，简化烦琐的研究。对于教育工作者来说，可以下载相关教学资源，学习先进思想，提升教学能力与水平，进而丰富课堂内容，增添课堂趣味性，加强与学生的有效沟通与交流，激发学生学习兴趣，节约更多时间钻研知识并提升业务能力。对于非化学人士来说，能够深入体会化学学科，感受化学世界的奥妙，产生对化学学习的兴趣。鉴于此，本项目进行了化学专用字体的设计、开发与应用。具体步骤如图1所示。

采用化学专业软件制作常用的化学符号、方程式、装置图、实验动画、三维模型等内容，并进行标准、规范、美化处理，补充缺失的字体，最后在字体制作软件中以图片或二维码等形式进行呈现，按照字体规则进行安装并测试。

在拼音、五笔等常用输入法中进行自定义短语的编码工作，在不影响用户原来操作习惯的情况下，便捷地输入化学语言，并选择部分用户进行内部测试，根据用户反馈意见进行修改、完善并调整，实现在电脑端、手机端的跨平台应用。

对接字体软件与Office，输出化学专用字体，测试字体功能与形式，可以任意改变字体的大小、颜色，且背景透明，字体清晰标准，符合专业要求，可基本解决化学输入问题。

3  研究过程及结果

3.1  化学常用语言的搜集与制作

查阅初高中教材及相关资料，搜集常用的化学语言，丰富素材种类与数目，如化学式、结构式、电子式、立体结构、平面结构、动态等，并通过相关化学专业软件如MathType、ChemDraw、ChemBio3D、

Diamond等制作标准素材。同时，本项目也对接课题组已创建的网络素材库。网络素材库为用户提供多种选择，如微课、课件等拓展学习资源，用户可根据自身实际情况自主选择。

3.2  化学专用字体的创建与编码

本项目将使用FontCreator、搜狗输入法和专业化学软件共同完成。在化学学科中，字母和数字的印刷体与日常默认字体有差异，新建或打开原有字体对字母和数字进行修改与补充，可以满足个性化的需求。阅读相关文献，了解基础的编码规则。由于数字、字母和汉字在字体中已有相对应的编码位置，如若新增字体，则需通过添加字形来完成。在所需位置添加空白字形，可以自主命名，并修改对应的字码点。将对应素材导入，也可以手动绘制素材，进行个性化设计，在Office中，插入选项卡中的符号选项里，更改对应的字体名称，点击即可插入相关文本文字。

安装好字体，新建记事本，将格式更改为对应的字体，按照一定的命名规则进行设置，这里主要采用两种命名方式：拼音和五笔。拼音的命名方式如下：按照拼音输入，将汉语以拼音首字母的形式进行输入，例如“甲烷”编码为“jw”。其他化学语言的编码也是如此，例如过氧根，编码为“gyg”；碳酸氢钙，编码为“tsqg”。五笔的编码方式也是如此，例如高锰酸钾编码为“yqsq”。编码规则如图2所示。

完成编码后，将命名规则复制备用，打开搜狗输入法，在属性设置中选择自定义短语设置，在直接配置文件中粘贴刚刚复制的命名规则，并将字体改为对应字体名称。应用后即可开始使用，在Office中打开尝试输入“gmsj”即可出现选项，如图3所示，选择所对应的位置即可，均可以文本形式输出，也可按照用户需求修改样式。

3.3  化学专用字体的应用与实践

完成字体的设计与开发后，安装并测试相关功能，选择部分用户（如大学生、教师和相关化学工作者等）进行调研并通过问卷调查获得反馈。大多数调研对象对本项目表现出较高的兴趣并提出意见和建议。本项目根据实际情况进行反思，并进一步调节与完善。目前，本项目已经完成进一步的调研。

4  研究难点与解决方法

4.1  化学常用语言的制作

化学专用字体的文本文字呈现的大小与清晰度取决于初期素材的制作方法，位置偏移、大小失衡等问题都可能导致字体缺失、无法便捷输出字体等结果，需要用户不断调节字体大小来满足需求，减弱了输入的便捷性。通常可根据电脑上已安装的字体为基准，参考基本元素，如数字、字母、标点符号等进行设置，以“Baseline”为基准线，小写字母通常调节在“x-Height”准线处，大写字母调节在“CapHeight”准线处，数字与大写字母类似，其他内容可根据书写方式与位置进行调整。为了保证字体的清晰度与标准性，结合MathType制作专业素材，将完成的素材导入字体制作软件，进一步完成字体，如图4所示。

4.2  基础元素的标准化处理

化学专用字体的标准、准确输出取决于字体基本元素书写的标准性，化学式中的字母、离子的上下角标、方程式的符号书写与普通的英文书写有较大差异，为了能够进一步丰富输出内容与类型，进行基本元素的标准化规范是必要操作。所以，在制作复杂素材之前，首先完成基本元素：字母、角标、数字的制作，同样采用MathType，导入方式与上述方式类似，按照化学专业要求进行设置，在此基础上，进行复杂素材的设计与制作，能够有效地提高工作效率。

4.3  完善字体编码位点

编码位点的处理是能否完成化学专用字体制作的决定性步骤，在制作过程中通常会遇到两种问题：编码位点缺失与编码位点过多。编码位点缺失通常是指新建字体中缺失空白位点或素材与编码位点不对应，致使在导入素材后，输出的过程中无法正确显示字体。通常采用插入选项卡中的字形选项，在相应的位置插入空白位点，存储系统中缺失的素材，进而保证编码工作的正常进行。编码位点过多是指为了能够保证汉字的正常输入，不影响日常生活与学习的输出，通常会根据电脑上已经安装的字体进行进一步修改，但是由于完善字体编码位数量庞大，在导入的过程中会出现延迟卡断等现象，甚至会造成死机，安装时间较长，并且过多的编码位点也不利于精准定位。所以，通常情况下，只需新建一个新的字体，在完成基本元素的创建基础上，直接导入所需素材即可，能够减少编码位点，缩短安装时间，并且能够精准定位，大大减少了工作量。而在后期测试中发现，Office在用户进行汉字输入时默认切换到常用输入法，这样就不会影响化学专用字体的输入。

4.4  编码工作及输出

在完成上述工作后安装字体，开始编码工作，按照相应的编码规则进行定义，注意切换到相应的字体当中，完成编码，即可进行测试。本项目采用的编码方式较为基础，能够满足用户输入的基本需求，若要进行更复杂的字体创建，则需要更加深入地学习。

5  研究前景

随着信息技术的不断发展，人们对字体的快捷输入提出更高要求，个性化、跨平台输入、快速切换等功能也会逐步完善。不同学科之间对应相应的专业软件，可以与之结合，促进不同学科间的相互融合。

6  结束语

本项目联合多种软件進行化学专用字体的设计、开发与应用，在不改变用户输入习惯的前提下，初步实现与常用输入法的对接工作，为字体的开发和输入提供了新的思路，也为教育者和科研工作者带来了极大的便利。

7  参考文献

[1] 王志强，谢鹏飞，许胜先.化学方程式的快速输入方法

[J].化学教育，2005（1）：49-50.

[2] 胡明生.构建化学符号字体库促进化学学科发展[EB/OL].

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

s/Q1jVBfBQwoE2hLCNgCC9qg.

[3] 崔克宇，张伟娜，粱明慧.化学多媒体课件的设计、开

发与制作[M].北京：中国纺织出版社，2017.

[4] 崔克宇，臧运瑶，姜明熠，等.化学多媒体素材制作和

应用的常见问题与解决方法[J].中国教育信息化，

2019（22）：93-96.