书法教学演示台

　　指导教师 鲍江浩

    来源：全国青少年科技创新大赛获奖作品展播

　　设计初衷

　　我妈妈是一位书法老师，每次见妈妈给学生们示范书写时，旁边围了一圈学生，排在后面的学生往往看不清楚，有时妈妈会一个一个地给学生们示范，效率很低。于是，我想发明一个能让妈妈轻松示范书法教学的设备，解决书法教学中老师示范展示的问题。

　　设计原理

　　教学演示台基于光学摄像与电子信号转换传输技术，通过工作台面上、下两个摄像头全方位展示书法老师的示范过程。台面下摄像装置从下向上拍摄，展示老师书写时笔墨行迹过程；台面上摄像装置从上向下拍摄，展示老师握笔书写的过程，将影像视频传输到显示器或投影屏幕上，让教室中每个学生都能观看到老师的示范。

　　（1）台面上拍摄组：通过摄像头①对工作台③上的书写过程进行从上向下的拍摄，信号传输到数据集成装置⑤，通过操控板④输出至投影仪或显示屏上。

　　台面上拍摄组可展示书写者的握笔、运笔过程。

　　（2）台面下拍摄组：通过摄像头②对工作台③上书写的笔墨印迹进行从下向上的拍摄，信号通过镜像装置⑦的处理，传输到数据集成装置⑤，通过操控板④输出至投影仪或显示屏。

　　台面下拍摄组可展示书写字体墨迹的形成过程。

　　设计过程

　　（1）网上搜索书法教学演示的产品，只找到现在教学中常用的实物投影仪，没有专业的书法教学台。走访余姚市教学仪器站，也没有适合的书法教学仪或相关设备。

　　（2）购买实物投影仪，但在使用中发现实物投影仪的摄像头是从上向下拍摄的，先拍到了手，挡住了书写时行笔的过程，达不到需要的效果。

　　（3）联想到便携式摄像头，并试装连接在电脑视频上，希望用摄像头从左侧拍摄，以避开手的遮挡。经过使用，虽可以避开手的部位，可视频上的字却变形了，不能用于教学。

　　（4）设想如果把摄像头装在书写台面下，这样从下向上拍摄就看不到手了。在爸爸的帮助下我制作了一个透明的支架，盖上玻璃板，然后把摄像头装在下面，连上电脑进行操作，发现拍出来的字和图形在显示器上是反向（镜像）的。请教老师后，通过软件编程实现预期效果。

　　制作过程

　　（1）台面下摄像装置：加工制作透明箱式支架，将电脑用的视频摄像头安装在箱体底部，连接上电脑，调节好高低位置，链接经过编辑的镜像软件程序。

　　（2）台面上摄像装置：将实物展示台摄像头拆下来，并安装在书写平台面上，程序也沿用原设备上的元件。

　　（3）书写台灯光的处理：通过多次试验，最后应用有机玻璃板侧位LED 灯打光。既可有效减弱书写时手的投影，又不影响台面下拍摄的效果。

　　（4）画面切换设置：设置A、B 两个按钮，A 键为台面上摄像画面，B 键为台面下摄像画面，操作方便。

　　（5）纸张试验，通过对书法常用的生宣纸、熟宣纸、半生半熟宣纸、复印制、硫酸纸等进行书写手感、墨汁渗透性、透光性试验，最终选定硫酸纸。硫酸纸书写手感较好、不渗漏，保障了教学台不被墨迹印染、纸背显像清晰，保证了拍摄效果。

　　创新点

　　（1）双摄像头设计：台上摄像装置从上向下直观拍摄手握笔的书写过程；台面下摄像装置从台面下向上拍摄，经过反像回正，可及时展示笔迹、墨迹的运行过程，使书法教学变得直观明了。

　　（2）灯光设计：低位台上灯与台面中夹层光源。台上低位灯使书写者视觉舒服，不受灯光刺激；台面中夹层光源可使台下摄像清晰，并有效减弱手的投影。

　　（3）双画面切换演示，更适合书法老师的教学解析。

　　本书法教学演示台，可完整展示书法老师起笔、行笔、收笔的过程细节，能让坐在讲台下的每个学生感受到老师书写过程中提、按、顿、挫运笔细节，大大提高了书法教学的效率。

本文由清华大学博士、副教授 中国科学技术政策研究中心副主任梁正 进行科学性把关