创新，是“开芯”的事

3月28日下午5点，湖南省株洲二中莲花中学体育馆内，第45届湖南省青少年科技创新大赛现场布展的师生大都已经离开，工作人员正准备清场。

“快点快点，时间来不及了！”

一阵急促的脚步声吸引了大家的注意——一名年轻的女教师正带着一名男生走向一块空白展板前，神色匆匆地开始布展。这是常德市德善学校科技辅导教师李惠和她辅导的学生郑开芯，他们带来的参赛作品是《智能借还球系统》。将作品小心地放在展示台上后，郑开芯试着演示作品，却发现它不能正常工作。李惠很着急，脸色有些凝重；郑开芯很放松，一脸不急不躁。

这不是郑开芯第一次参加类似的赛事。从小学到如今，他一直坚持科技创新的培训、学习，积累了丰富的经验，也收获了不少荣誉。

从爱好中寻热爱

“让他在全面发展的过程中再聚焦，看他到底喜欢、适合在什么方面发展。”郑开芯的爸爸从事芯片开发研究工作，但他并未刻意将儿子的兴趣引导到集成电路或电子技术方面，“那样可能适得其反，揠苗助长，他会对集成电路或电子技术产生疲劳感。”

为了让郑开芯找到自己真正感兴趣的事，家里人没少操心。学围棋，培养思考能力；学钢琴，陶冶情操；学排球、武术，锻炼身体；学习科技创新，培养创新思维；……在这些兴趣班中，郑开芯最感兴趣、坚持得最久的就是科技创新的学习了。

从幼儿园起直至小学毕业前，郑开芯一直在常德市澧县疯狂博士科技创新工作室学习。提及他，疯狂博士科技创新工作室负责人袁觉明的话匣子一下子就打开了，她一边将郑开芯十多年前的老照片发给记者看，一边回忆郑开芯小时候的学习场景。“郑开芯的家人非常支持他学习科技创新，”袁觉明告诉记者，“他对科技创新很有热情，学完我们科技工作室的十本教材后，我们都不知道要教他什么了。”

袁觉明鼓励郑开芯参与各种科技创新大赛，他也一直寻找合适的主题。2019年，郑开芯的爸爸承包了一座山。有一次，他跟着爸爸上山勘察，看到一些土房子，爸爸说这些房子虽然看着简陋，但人们住在里面冬暖夏凉。“当时我就想，现在的房子宽敞精致了，但要达到冬暖夏凉的效果，就要借助空调、取暖器之类的设备，能耗很高。怎样降低能耗呢？”郑开芯利用冻土层冬暖夏凉的原理，设计制作了“土浴恒温节能装置”，希望在节能环保的前提下，改善人居环境，实现生态住宅。这个作品获得了第39届湖南省青少年科技创新大赛三等奖。

上了初中，郑开芯开始接触信息学，学习编程，并师从一位高中信息学竞赛教练。“信息学中有些数学题，我觉得自己用笔都算不出来，还要用编程算出来？！”原本数学成绩非常拔尖的他有些怀疑自己的能力了，对此“忿忿不平”。不过，他还是坚持学了三年。正是这段在他看来并不愉快但仍咬牙坚持的学习经历，让他在高中开展科技创新活动时有了更多选择。

从生活中找灵感

“郑开芯是我校建校后的第一批学生。”常德市德善学校基教部副部长吴樱是郑开芯的伯乐。从学校微信公众号上看到郑开芯的人物介绍后，吴樱立马找到郑开芯，力荐他加入学校的科技创新团队。“后来才知道他的父亲是从事芯片开发的，这也是他名字的由来，”吴樱对自己觅得的得意门生很满意，“从小的耳闻目染让他的基础知识很扎实，思维活跃，有着较强的动手能力。”

一次上体育课时，郑开芯发现操场上四处散落着实心球、篮球、排球、足球等球具，不仅影响校园环境的整洁，更重要的是，球具未能及时归还影响了其他同学的使用，又造成损耗。于是，“强迫症”的他决定设计一个自动借还球系统。

“该系统分为借球和还球两类情况。执行还球命令时要先识别球具的种类，再进行分类。”郑开芯谈到制作过程时，习惯性地挠挠头，“怎么说呢，原理听上去很简单，但要实现其实挺难的。”

最初，郑开芯想利用斜面的坡度，让球具在重力的作用下直接滑落——特定设计的通道能让不同的球具自动分类。然而，斜面坡度是多少才能让所有球具都自动掉落到对应的框内？之后，郑开芯几乎将所有的课余时间都用来与斜面“较劲”。“斜面角度的调试完全要手动控制，精准度不行。”他笑着告诉记者，“尝试了大半个月之后，我才领悟到——直接让斜面通过马达自动旋转，调整坡度来引导球具分类不就好了吗？”

在指导老师李惠眼里，郑开芯是一个做事认真到“让人有些心疼的学生”。郑开芯在第二版系统的设计中增加了马达、红外探测传感器等装置，不仅增加了成本，红外探测传感器的调试也让他着实伤脑筋。“不知道是因为反射光线还是其他原因，撤掉通道，红外线能正常识别球具，一旦加上就不能识别了。”尝试过几十次，郑开芯将通道直接改为斜面后才彻底解决了问题。如何精准地识别球具的种类？足球、网球的体积相差大易区分，而篮球、排球等的体积差不多，如何区分？经过多番思考，郑开芯根据这三种球具表面纹路不同的特征，确定了识别程序。

系统设计好了，需用激光切割机制作外观结构再与元器件进行组装。这个阶段状况不断：智能硬件彼此间的适配度不是很好，结构设计出现缺陷，程序写完之后不能执行原本设定的操作……“有时候晚上10点多了，我还发现他一个人在实验室忙碌着。”李惠对郑开芯称赞不已，“他从不说‘这个我完成不了’‘我不想做了’，都是自己想办法解决问题。”

几经波折，智能借还球系统不仅实现了自动存借球功能，还具备人脸识别功能，有助于督促师生养成良好的使用习惯。郑开芯带着作品站在了第45届湖南省青少年科技创新大赛现场，也留下了遗憾：松动的元器件未能及时修复，导致现场演示效果不佳；答辩时，对评委提出的编程问题不是特别熟练；……“在学校里每次演示都挺成功的，”郑开芯对自己的作品仍充满信心，“我觉得该作品的设计是成熟的，如果有机会，我还会去体育馆、公园等地方进行调查再完善。”乐观的他更看重制作过程给自己带来的成长、作品能否解决实际问题。

爱阅读，爱看科幻，会在放松时弹弹钢琴，被同学称为“偏科战神”的郑开芯喜欢古诗文，他觉得古文充满意境。在爸爸的眼中，郑开芯与那些天赋型选手以及特别勤奋的学生之间仍有差距，但他坚信，“通过家人和老师的引导，以及他自己的努力，这个差距一定会越来越小”。

（栏目编辑  秦银银）