摘要：ChemBioDraw软件是目前世界上最流行且功能强大的化学专业绘图软件之一。本文主要介绍了ChemBioDraw软件在中学化学教学中应用，它可以对化学实验室常见的实验仪器装置图进行绘制、能进行反应方程式的书写、有机化合物分子立体结构的绘制、分子结构式的绘制等。ChemBioDraw软件的使用能为中学化学教育教学带来极大的便利。
关键词：ChemBioDraw软件；中学化学教学；绘图
引言
中学化学教师在教育教学过程中常常会使用到复杂分子、实验装置图、反应方程式的书写、有机物分子立体结构的绘制等等，但由于教师了解的化学专业绘图软件较少或者了解但并不会使用。因此许多教师在教学过程中需要的大量素材往往是在互联网上直接下载或者使用一些其他非专业软件，这常常导致我们需要的素材清晰度不高、不可编辑、不符合我们的教学需求以及内容并不严谨。因此教师学会使用一款专业的化学绘图软件便显得十分必要[1]。
加涅的“连接-认知”学习理论认为学习者学习发生时不仅仅依赖内部条件还要依赖外部条件[2]。因此，学习者在学习化学时，不仅仅要求学习者自己对化学学科感兴趣，还需要化学教师在教学设计中通过使用计算机工具软件设计一定的教学情境，在教学过程中对学生进行讲解和指导，这样才能使化学学习有效的进行。
一、ChemBioDraw简介
ChemBioDraw Ultra 14.0(以下简称ChemBioDraw)是美国剑桥软件公司（CambridgeSoft Corporation）出品的ChemBioOffice Ultra 2014系列软件之一[3]。它是世界上优秀的专业化学软件，功能强大，为化学工作者提供了极大地方便，使得化学工作者能够更加便捷地进行相关科研和教学工作[4]。
ChemBioDraw软件可以用来绘制和编辑专业的实验仪器装置图、反应方程式的书写、有机化合物分子立体结构的绘制、分子结构式的绘制等，软件内部储存有大量的有机化合物分子结构图，可以直接输入有机化合物的英文名称来十分快捷地获取其化学结构，也可以根据绘制出的有机物的化学结构获得它的英文命名[5]。
利用ChemBioDraw软件绘制的各种素材可进行无损放大，可随时编辑并且可以任意对颜色进行调整，绘制的素材兼容性高，并且在制作化学多媒体教学素材时，能够使得抽象的知识更加生动化，使得教师的教授过程更加的简洁明了，能有效的提高教学效率。另外，该软件还可以很好地与GaussView 5.0以及Microsoft Office等软件联合使用，使得我们可以更好的完成中学化学教育教学以及科研，为广大化学工作者带来了极大的便利[6]。
二、ChemBioDraw软件在中学化学中的应用
（一）实验仪器图的绘制
化学教师在制作多媒体课件或者命制试卷时，常常需要仪器实验图，ChemBioDraw能够满足中学期间大多数的绘图需求。具体步骤：启动ChemBioDraw，单击File / New Document，新建一个文件。单击视图（View），找到模板(Templates)，单击模板，选择Clipare，part1/ Clipare，part2。然后根据提供的仪器部件根据需要进行组装，组装完成后，在主工具栏（Show main Toolbar）选择套索工具（Marquee），将组装好的仪器选中，鼠标单击右键，选择Group-Group。再次选择套索工具，并将组装好的仪器选中，鼠标单击右键，选择Group-Integral，使得仪器与仪器之间进行组合，并保存即可。例如高中化学必修1中的分液实验[7]，如图1所示：
图1 分液实验图示
（二）化学方程式的书写
化学方程式是中学化学学习的重要内容，但化学方程式的书写特别是反应条件的书写却不太容易。但如果我们使用ChemBioDraw，那么这一切将变得十分简单。具体步骤：启动ChemBioDraw，新建一个文件。单击视图（View），选择主工具栏（Show main Toolbar），在工具栏中选择文本框（Text），输入需要的反应物及生成物，箭头（Arrows）栏中选择合适的箭头，重新点击文本框，输入反应条件，并将反应条件与箭头组合，调节各部分大小，最后将反应物、反应条件以及产物进行组合，并保存即可。例如高中化学选修5中的乙醇的分子间脱水反应方程式，如图2所示：
图2 乙醇的分子间脱水反应方程式图示
（三）有机化合物分子立体结构的绘制
有机化合物的分子结构在高中有机化学学习中非常重要，但其结构使用传统的方法很难使学生直观的认识到它们的空间结构。因此，借助于ChemBioDraw就能很好的解决这一问题。
以高中化学选修5中构建甲烷分子的空间结构模型为例。具体步骤：启动ChemBioDraw，新建一个文件。首先使用GaussView 5.0构建甲烷分子模型，再将该分子模型复制至ChemBioDraw中调整其相对位置。单击视图（View），选择主工具栏（Show main Toolbar），在工具栏中选择文本框（Text），将光标移动至C原子的中心位置，左键单击鼠标，输入C的元素符号，并调整其相对位置使其居中，按照同样的方法在甲烷的结构图中标注出四个H原子的元素符号。在箭头（Arrows）栏中选择90°CW箭头，根据分子模型调整其相对位置。根据在GaussView 5.0构建的甲烷分子模型，查看H1-C-H2键角，以及C-H3的键长参数，继续在工具栏中选择文本框（Text），分别输入H1-C-H2键角，以及C-H3的键长参数。并根据甲烷分子模型的相对位置，将键长键角参数移动至合适的位置，并调整其相对大小。最后将模型与数据进行组合，并保存即可。如图3甲烷分子的空间结构模型。
图3 甲烷分子的空间结构模型图示
（四）分子结构式的绘制
分子的结构式是化学教学中非常常见的内容，但对于结构式而言教师往往很难用一些常用的工具绘制，使用该软件便可以很好地解决。
以人教版高中化学选修3物质的结构与性质中对羟基苯甲醛分子结构式的绘制为例。具体步骤：启动ChemBioDraw，新建一个文件。在主工具栏中选择苯环结构（Benzene），在绘图空白区域单击，显示出一个苯环的结构，然后在主工具栏中选择单键工具，分别在苯环上的1，4号碳上分别连接羟基和醛基。使用套索工具，全选，重新将其复制，并调整其相对位置。选择主工具栏中的虚键（Dashed Bond），将两个分子进行连接，最后将分子结构进行组合，并保存即可。如图4表示对羟基苯甲醛分子间氢键的分子结构式。
图4 表示对羟基苯甲醛分子间氢键的分子结构式图示
还可以在菜单栏中选择Structure菜单栏目，继续选择“Convert Name to Structure”,进而在弹出的文本框中输入有机物分子的英文系统命名即可自动输出该有机物的分子结构。类似的，也可以选中你所绘制的有机物分子结构，选择该菜单栏下的“Convert Structure to Name”,即可将你绘制的有机物分子结构转化为它的英文系统命名。
三、结束语
本文只是对ChemBioDraw软件在中学化学教学中一些基础应用进行了介绍，实际上该软件在中间体结构的绘制、多中心结构的绘制原子结构示意图的绘制、流程图的绘制以及化学结构信息分析等一些更加复杂的文档操作以及绘图中都是十分便捷的。但该软件仍然有些许不足，例如仪器模板不足等，但这些的不足仍不能遮盖它的霞光。有兴趣的朋友可以更深入的去探索学习ChemBioDraw软件更加高级的使用方法，进而促使自己对于化学教学更加得心应手。
参考文献
[1]刘芬芬.三种工具软件在化学教学中的应用探究[D].西安:陕西师范大学,2013:7-19.
[2]冉鸣,娄珀瑜.化学CAI设计[M].北京:化学工业出版社,2010:22.
[3]Li Z,Wan H,Shi Y,et al.Personal Experience with Four Kinds of Chemical Structure Drawing Software: Review on ChemDraw,ChemWindow,ISIS/Draw,and ChemSketch.[J].Journal of Chemical Information & Computer Sciences,2004,44(5):1886.
[4]马纪伟,张伟.ChemDraw Ultra在化学文档中的应用[J].卫生职业教育,2005,23(23):44-45.
[5]张军.运用ChemDraw技巧高效绘制化学结构图[J].中小学信息技术教育,2005(3):74-75.
[6]苏凯.ChemDraw软件在高中生物学教学绘图中的应用[J].生物学教学,2018,43(10):33-34.
[7]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心．普通高中化学课程标准实验教科书[M]．北京：人民教育出版社，2007：9.
作者简介：张升（1996.01-），男，陕西周至人，研究生在读，陕西理工大学，研究方向：化学学科教学；
指导教师：王志银，男，博士研究生，教授，研究方向：计算化学，材料物理化学。
论文作者:张升 王志银
论文发表刊物:《知识-力量》2019年9月31期
论文发表时间:2019/7/16
标签：化学论文; 分子论文; 软件论文; 结构式论文; 结构论文; 甲烷论文; 有机化合物论文; 《知识-力量》2019年9月31期论文;