书法教学演示台

郑尚勤

简介

本书法教学演示台应用了光学摄像与电子信号转换传输技术，通过工作台面上、下分别安装的2个摄像头，全方位展示书法教师的示范过程。台面下摄像装置展示教师书写时每一笔画的形成过程，台面上摄像装置展示教师书写时运笔的过程。将两摄像头采集到的影像视频传输到显示器或投影屏幕上，双画面切换演示，可完整展示书法教师起笔、行笔、收笔的过程细节，能让每个学生感受到教师书写过程中提、按、顿、挫的运笔节奏，解决了书法课堂教学中学生无法远距离观看到教师书写运笔示范的问题，大大提高了书法教学的效率。

创意启示

我妈妈是位书法教师，我常常和她一同去练习书法。我常常见到妈妈给学生们示范书写时，旁边围了一圈学生，挤在后面的学生往往看不清楚示范过程；也有时学生排着队一个一个地看教师示范，这样一次示范就要花很长时间。看到这样的情形，我非常着急，就想发明一个能让妈妈轻松示范书法教学的设备，于是我与爸爸和科学教师一起进行了探讨、研究，通过实验发明了这个适合书法教学的演示台。

演示台工作原理

如图1所示，演示台主体分台面上拍摄组和台面下拍摄组。台面上拍摄组通过摄像头①对透明工作台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。台面上拍摄组可展示书写者的握笔姿态和运笔过程。台面下拍摄组通过摄像头②对透明工作台③上书写的笔墨印迹进行从下向上的拍摄，信号通过信号镜像装置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过程中笔画的形成过程。

设计过程

我首先在网上搜索，希望能买到书法教学演示的产品，可是我们只能找到现在教学中常用的实物投影仪，找不到专业的书法教学设备。我又和爸爸一起去了余姚市教学仪器站，询问他们是否有适合的教学仪器，他们说没有相关设备，于是我们只好买了一个实物投影仪送给妈妈。妈妈使用后发现存在问题：实物投影仪的摄像头是从上向下拍摄的，由于握笔手的遮挡，投影仪无法拍摄到书写时运笔的过程，达不到教学需要的效果。

我又想到大家在电脑上QQ聊天时用的便携式摄像头，就装了一个连接在电脑视频输入端，希望用摄像头从左侧拍摄，可避开手的遮挡。经过使用，这样的摄像头可以避开手的遮挡，可視频上的字却变形了（见图2），不能用于教学。

后来我想到如果能把摄像头装在书写台面下，从下向上拍摄不就看不到手了吗！我就在爸爸的帮助下制作了一个透明的支架，盖上玻璃板，然后把摄像头装在下边，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的。这可怎么办？爸爸也没招了。我去请教了老师，老师说这个问题可以通过软件编程解决。

制作过程

在制作过程中，无论是模型加工，还是软件编程、信号源输出连接，我都求助、请教了很多人。成品见图4。

制作台面下摄像装置时，首先加工制作1个透明箱式支架，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，安装好事先制作的镜像软件程序，台面下装置就完成了。

台面上的摄像装置，我直接应用了购买来的实物展示台摄像头，将其拆下，安装在书写平台面上，程序也用了原设备上的驱动程序。

书写台灯光的处理，通过多次实验，最后应用有机玻璃板侧位LED灯打光。既可有效降低书写时手的遮挡影响，又不影响台面下拍摄的效果。

我应用了2个按钮A、B进行画面切换：按A键展示台面上摄像画面，按B键展示台面下摄像画面，操作很方便。

对于书法教学时使用的演示纸张，我用常见的生宣纸、熟宣纸、半生半熟宣纸、复印纸、硫酸纸等多种材料进行了书写手感、墨汁渗透性、透光性的实验。从实验结果看出，硫酸纸的使用效果最好。硫酸纸书写手感较好、不渗漏，保障了教学台不被墨迹沾染，而且透光性好，纸背显像清晰，保证了图像展示的效果。

技术创新点

双摄像头设计：台上摄像装置可以从上向下直观拍摄手握笔的书写过程，台面下摄像装置可以从台面下向上拍摄，经过反像回正，可及时展示笔画、墨迹的形成过程，使书法教学变得直观明了。

低位台上灯与台面中夹层光源结合的灯光设计：台上低位灯使书写者感觉舒服，不受灯光刺激；台面中夹层光源可使台下摄像清晰，并有效减少手的遮挡影响。

双画面切换演示，更适合书法教师的教学讲解。

有待解决的问题

灯光设置还不完美，有待继续改进。

体积有些大，不便搬运携带，有待改换材料，减小体积。

该项目获得第3P届全国青少年科技创新大赛创新成果竞赛项目小学组技术与设计一等奖。

专家评语

书法教学是通过教师示范推广教学的，如何把示范过程清晰完整地呈现给学生尤为关键。项目立意于此，创新性明显。作品中的方法、技术应用科学性好，问辩中流畅的交流展示效果良好，显示出成果优异的实用性。项目将同学的兴趣爱好融于其中，同时申请专利以保护自身成果，具有很好的示范作用。