让分子"立"起来：一名化学老师用 WorkBuddy 做软件

我不是程序员，却在智能编程助手 WorkBuddy 的帮助下，做出了一款能离线运行的"分子球棍模型"软件。本文记录它从构想到反复打磨的完整过程，并说清它为什么值得做、特色在哪、又差在哪。

一、缘起：课堂上的"三维困境"

在高中化学（尤其是有机化学）教学中，我们常常会遇到这样的尴尬：

• 讲有机物的结构，黑板上画来画去，学生还是想象不出有机分子到底长什么样；

• 做"哪些原子共面"的判断题，学生背得出"单键可旋转、双键不可旋转"，却看不出哪几个原子能转到同一平面；

• 教室里的实体球棍模型数量有限、零件易丢、拆装费时，一节课能演示的分子屈指可数；

• C₆₀（富勒烯）、立方烷、金刚烷这些"网红"分子，课本、练习里只有平面图，学生根本没机会"拿在手里看"。

能不能有一个轻量、离线、随开随用的小工具，让学生输入一个名字或拍一张结构式照片，屏幕上就"长"出可旋转的三维分子？带着这个想法，我打开了 WorkBuddy——用"对话"的方式把需求讲清楚，它来写代码、调错误、打包，我负责把关化学的正确性。这款软件就是这样一步步做出来的。

软件的主界面

二、为什么还要做这个工具（专业软件不都有吗）

有同行一上来就问：ChemDraw、Chem3D、Avogadro、Mercury 这些化学专业软件，不都能画分子、出三维、看构象吗？为什么还要自己做一个？

确实，上面这些专业软件功能强大得多。但它们和本工具的定位完全不同：

• 门槛高、不免费：ChemDraw / Chem3D 是商业软件，授权昂贵；Avogadro 等虽免费，但同样需要安装、配置，界面面向科研人员。

• 最大的拦路虎是"输入"：专业软件大多要你先把结构"画"出来，或写一段叫 SMILES 的结构代码。对高中师生来说，手动画一个复杂结构、或者敲出正确的 SMILES，本身就很困难——输入这一步就把大多数人挡在门外。

• 不为课堂设计：专业软件很少内置"中文名直接出模型""内置教学常用分子""双键正视图可见"这类课堂友好的细节。

所以本工具无意取代专业软件，它只想解决一个被忽视的痛点：让师生遇到任何结构式，直接截个图就能出三维模型——零输入门槛、免费、轻量、可离线、为高中课堂量身定制。这正是它存在的意义。

三、它怎么做出来的（一个不会编程的老师）

我得先交个底：我并不是一个会写程序的人。这款软件之所以能诞生，完全是因为有了 WorkBuddy——一个能用中文对话的 AI 编程助手。

我的工作其实只有两件：把"课堂上到底想要什么"用大白话讲清楚，以及用我的化学专业知识，判断它做出来的东西对不对。至于写代码、改漏洞、把程序打包成能双击打开的软件，全部由 WorkBuddy 完成。

至于它背后用了什么编程语言、什么图形库、什么化学算法，我并不了解，也不需要具备这些知识。对一个普通老师来说，这才是真实的状态——我们不需要先学会编程，才能把想法变成工具。

四、软件特色（最大卖点：截图即出三维模型）

★ 最大特色：截图即建模。有机物的结构式输入很困难，但本工具支持直接上传或粘贴一张结构式图片，本地或云端识别后就能生成可旋转的三维模型——不用画、不用写代码，遇到什么图就截什么图。这是它区别于专业软件最核心的价值。

• 多种输入，中文优先：中文名（如"新戊烷"）、英文名、分子式、结构简式（H₂C=CH−C≡CH）、SMILES 均可，老师学生零门槛。

输入”新戊烷“即得球棍模型

• 三级图片识别：文字截图走 Tesseract，结构图走 OSRA，疑难图由通义千问 Qwen-VL 兜底，识别成功率层层拔高。

粘贴图片输入结构复杂的有机物

• 构象一键切换：环己烷（椅式/扭船式/船式）、乙烷（交叉式/重叠式）、丁烷（对位交叉/邻位交叉/全重叠），并显示相对能量。

环已烷的椅式构象

• 绕单键旋转：点选一根单键两端，拖动滑块让一侧基团转动，直观演示"共面原子"。

• 双键正视图可见：双键、三键、凯库勒式双键正对屏幕时也清晰可辨。

• 特色笼状分子：棱晶烷、正四面体烷、正八面体烷、杜瓦苯、降冰片烯、桶烯、篮烷、金刚烷、C₆₀……一键展示。

篮烷的球棍模型

五、优点与不足

✅ 本地离线建模：输入名称/分子式即可建模，不依赖网络，课堂稳定可靠。

✅ 中文友好、上手快：直接输中文名，老师学生几乎零学习成本。

✅ 轻量、免安装：一个文件夹拷贝即用，老电脑也能跑。

✅ 识别有兜底：本地 OSRA 之外，还有通义千问 Qwen-VL 云端补强，疑难图也有救。

✅ 可持续扩充：分子库开放，可按教学需要自行增删。

❌ 云端识别需联网+密钥：通义千问 Qwen-VL 兜底需要联网并配置阿里云百炼的 API Key，纯离线时只能靠本地 OSRA，疑难图成功率下降。

❌ 复杂有机物识别率低：尤其是笼状等结构复杂的有机物（如棱晶烷、正八面体烷等高度对称/易混淆的图形），无论本地引擎还是云端大模型，识别率都明显偏低，常常需要人工输入名称或 SMILES 兜底。

❌ 手绘、模糊图易出错：手绘草图、印刷模糊、拍照倾斜的结构式仍易识别失败。

❌ 功能较基础：暂不支持反应机理、光谱等进阶内容。

❌ 分子库为预设：无法覆盖全部化合物，稀有分子需手动添加。

❌ 界面朴素：交互与美观度仍有提升空间。

（最大亮点"截图即出模型"见上文特色部分。）

六、为什么要用"百炼平台 + 通义千问"

很多读者会问：既然有本地 OSRA，为什么还要接云端大模型？原因是——本地引擎对规整的印刷结构式识别不错，但遇到手绘、拍照倾斜、笔迹粗糙的图就力不从心。这时就需要一个"见多识广"的兜底。

我选择了阿里云百炼平台（大模型服务平台）上的通义千问 Qwen-VL——它是能"看图"的多模态大模型，通过百炼提供的接口调用。用户只需在设置里填入自己的百炼 API Key 即可启用。它专门负责啃那些本地引擎搞不定的疑难图片，是整套识别链路的"最后一道保险"。

一句话总结：名称/分子式建模全程离线；图片识别本地优先、云端兜底——通义千问 Qwen-VL 就是那个兜底的"高手"。

七、小结

"分子球棍模型"不是要取代实体教具，也不是要替代 ChemDraw 这类专业软件，而是给课堂多一种即时、可分享、可重复的立体呈现方式——尤其用"截图即出模型"绕开了有机物结构式最难的那一步"输入"。

更想分享的是一个体会：WorkBuddy 让我这个不懂编程的化学老师，也做出了能进课堂的软件。工具会过时，但让学生"看见"化学之美的追求不会变。欢迎交流指正。

#WorkBuddy开发者分享季