◆本刊記者 秦銀銀

2021年7月16日，大連海事大學(xué)東山禮堂內(nèi)，第36屆遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽的布展現(xiàn)場，參賽選手們都在緊張地張貼作品海報(bào)，組裝調(diào)試參賽作品。

在凌源市第二中學(xué)的作品展示區(qū)，學(xué)?？萍驾o導(dǎo)教師王昭寧有些著急，本應(yīng)帶著作品早早候場的參賽學(xué)生張昊茵還沒有出現(xiàn)，他不時(shí)盯著手機(jī)屏幕，又看一看入口處。過了一會(huì)兒，他終于看到了張昊茵的身影，與她一同出現(xiàn)的，還有一個(gè)看上去體積頗大、質(zhì)量超重的箱子。

張昊茵的參賽作品是“生物顯微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)”，并不需要大型器材，箱子里是什么？不僅是王昭寧，其他參賽選手的腦海里也滿是問號(hào)。張昊茵不慌不忙地來到自己的展臺(tái)前，小心翼翼地從箱子里搬出一塊21寸的電腦顯示屏。原來，她想將用于顯像的手機(jī)屏換成電腦顯示屏，讓裝片的觀測圖像與數(shù)據(jù)更醒目。

這個(gè)大大的顯示屏吸引了評(píng)委的目光。張昊茵可不是用它來“充門面”的，對(duì)評(píng)委提出的問題，她從容自若，頭頭是道，演示了如何將顯微鏡下生物裝片的圖像在電腦顯示屏上顯示。流暢的操作贏得了評(píng)委的一致點(diǎn)贊。最終，“生物顯微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)”榮獲本次大賽一等獎(jiǎng)。

熱心帶來的創(chuàng)意

張昊茵是班級(jí)的生物課代表，也是學(xué)?？萍忌鐖F(tuán)的一員?！吧镲@微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)”創(chuàng)意的產(chǎn)生，還要從她熱心幫助同學(xué)調(diào)試顯微鏡說起。

“做生物實(shí)驗(yàn)需要用到顯微鏡，我從小就對(duì)顯微鏡很感興趣，對(duì)它的操作很熟練。但很多同學(xué)并不熟練，所以我經(jīng)常幫他們調(diào)試。在觀察細(xì)胞的時(shí)候，顯微鏡里的世界特別小，如果能將其呈現(xiàn)在大屏幕上，就可以方便大家觀察了?！睆堦灰鸢l(fā)現(xiàn)，隨著實(shí)驗(yàn)課程越來越受到重視，學(xué)習(xí)生物時(shí)，顯微鏡的實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)大幅度增加。

然而，用于教學(xué)的顯微鏡價(jià)格昂貴，一般學(xué)校的設(shè)備配置數(shù)量有限，同學(xué)們需排隊(duì)使用。顯微鏡功能單一，教學(xué)內(nèi)容局限性大，不能對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、過程保存。演示實(shí)驗(yàn)無法讓全班同學(xué)近距離同時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，因此，需要實(shí)時(shí)圖像共享系統(tǒng)來配合實(shí)驗(yàn)教學(xué)。但受限于顯微鏡的專業(yè)特點(diǎn)，現(xiàn)有的專業(yè)級(jí)共享系統(tǒng)不僅需要使用專業(yè)軟件，還要部署專用硬件，這需要投入大量的人力、財(cái)力，一般學(xué)校無力承擔(dān)。此外還存在布線困難、不易維護(hù)等問題。

圖2 張昊茵展示『生物顯微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)』

圖3 “生物顯微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)”直播界面

利用課余時(shí)間，張昊茵借用當(dāng)下流行的網(wǎng)絡(luò)直播概念，設(shè)計(jì)搭建了一套基于無線局域網(wǎng)的實(shí)時(shí)顯微圖像共享系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括電子目鏡、圖像整合端（筆記本）、本地局域網(wǎng)流媒體直播服務(wù)器（OBS）。電子目鏡采集顯微鏡圖像并將其傳輸至筆記本電腦，利用OBS實(shí)現(xiàn)無線局域網(wǎng)推流，手機(jī)或平板電腦就能接收實(shí)時(shí)的顯微鏡圖像。

想要顯微鏡在大的顯示屏上成像，看似簡單實(shí)則復(fù)雜。顯微鏡是光學(xué)儀器，不能換一個(gè)攝像頭就完事。為了選擇合適的攝像頭，張昊茵先后試用了球面鏡、魚眼鏡等9種攝像頭，然而，攝像頭與顯微鏡的焦距不一致，結(jié)果往往以失敗告終。不是沒有過放棄的念頭，但作為一個(gè)完美主義者，她“不希望自己的作品留下遺憾”，經(jīng)過三天的對(duì)焦，顯微鏡下的圖像終于在手機(jī)屏幕上清楚地呈現(xiàn)。為了以防萬一，張昊茵又進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，確保每一次都能成功成像，這才松了一口氣。

眼看遼寧省青少年科技創(chuàng)新大賽就要到了，在手機(jī)上成像雖然方便，但成像效果并不理想?？吹郊抑械碾娔X顯示屏，張昊茵便臨時(shí)起意，三下五除二就將其拆下來搬到大賽的現(xiàn)場，給了所有人一個(gè)驚喜。

赤子之心，弘揚(yáng)傳統(tǒng)文化

在科技社團(tuán)中，“生物顯微圖像遠(yuǎn)程共享系統(tǒng)”“創(chuàng)意紙巾收納盒”“智能飲水機(jī)”等作品的設(shè)計(jì)提升了張昊茵的創(chuàng)新能力，天文觀測活動(dòng)則讓她對(duì)頭頂?shù)倪@片星空有了更多期待與向往。

圖4 張昊茵設(shè)計(jì)的智能飲水機(jī)

圖5 張昊茵參與無人機(jī)制作

除了參與社團(tuán)的日常觀星活動(dòng)，張昊茵經(jīng)常翻閱與天文有關(guān)的書籍，觀看天文科普視頻，在這個(gè)學(xué)習(xí)過程中，她發(fā)現(xiàn)不同文明對(duì)星空的不同解讀形成了不同的星空文化。中華文明源遠(yuǎn)流長，先人將古代社會(huì)與傳統(tǒng)文化映射到漫天星斗，建立了與西方星座完全不同的星官體系，體現(xiàn)“天人合一”理念的中國傳統(tǒng)星象是歷經(jīng)千年留傳的世界文化瑰寶。

有一次，張昊茵觀看完一部國外星空科普片后，產(chǎn)生了靈感：“人們對(duì)有關(guān)星座的文化或多或少有些了解，但對(duì)中國的星空文化，比如三垣二十八宿這種含義等卻不太熟悉。我們是否也能制作介紹中國星空故事的科普片？”于是，她與社團(tuán)的伙伴們一起，收集、整理素材，并將其形成文字稿，最后將中國傳統(tǒng)星象的資料在萬維望遠(yuǎn)鏡軟件平臺(tái)（WWT）進(jìn)行了可視化的呈現(xiàn)，制成《中國星空》。

圖6 張昊茵與同學(xué)們一起參加天文觀測活動(dòng)

圖7 張昊茵在東北大學(xué)科學(xué)營與外藉教師合影

不到5分鐘的《中國星空》，從主題確定到完成，歷時(shí)三個(gè)月，由32個(gè)或購買或拍攝的素材剪輯而成。除了美麗的銀河、閃爍的群星，張昊茵還收集了二十八宿等素材，試圖通過人們熟知的天象故事形象地介紹中國傳統(tǒng)星官，讓大家輕松愉快地熟悉古天文的基礎(chǔ)知識(shí)，讓更多人對(duì)古天文產(chǎn)生興趣。

圖8 2019年，張昊茵在廣西桂林游玩

得知這部作品在第二屆中國國際科普作品大賽中榮獲二等獎(jiǎng)，張昊茵的媽媽忍不住為女兒驕傲：“她從小就關(guān)注中國傳統(tǒng)文化，這次的作品是一次不錯(cuò)的嘗試。”

張昊茵擅長的可不只這些，鋼琴10級(jí)的她隨手就能將琴鍵上的音符匯成美妙的旋律，國畫、書法也都是她業(yè)余時(shí)間的放松方式，翻閱各種科普書籍增加了她各方面的知識(shí)儲(chǔ)備，科技創(chuàng)新活動(dòng)的積極參與讓她學(xué)識(shí)更廣，文化成績也一直在年級(jí)中名列前茅。

因?yàn)橐淮紊〉慕?jīng)歷，張昊茵便立志要成為一名外科醫(yī)生：“我覺得這項(xiàng)工作可以幫別人減輕痛苦，雖說很累，但我覺得治病救人會(huì)令我很快樂。”張昊茵的媽媽也對(duì)她寄予了希望：“她做事很執(zhí)著，只要自己喜歡的事，不管多苦多累都能堅(jiān)持并一定能做好。我也相信她能做好?！?/p>