本文来自微信公众号：孔夫子百科，作者：newtonian6，题图来自：AI生成
今天聊点正经事：作为一个中学生如何才能做一个漂亮的科技项目。
首先定义一下“漂亮”的含义，肯定不仅仅是外观看着好看，要不然绣花就得了。这里的漂亮包含了有科技含量、有一定的学术水平以及有一定实用性、能解决生活或者科学技术领域的某一问题。做出一个漂亮的科技项目，甚至在科技竞赛中得一份奖励，不仅对进入一所好的大学有帮助（特别是申请美国的理工科名校），还能有助于更好地理解课内知识。当然，最重要的还是让自己得到了多方面能力的锻炼，提高了自身未来的竞争力。
结合我自己近几年来和一些优秀的中学生一起完成科技项目的经验，分享一些心得。
首先，最重要的是要确定自己喜欢的领域，是学生自己喜欢，不是老师或者父母喜欢。科技项目可选的方向很多，大方向是物理、化学和生物，然后还可以细分天文、电子、航空航天、有机化学、生物化学、基因工程等等等等。选择一个自己感兴趣的领域做起来会有一种乐此不疲的感觉，把积极性和主动性都发挥到最大，所谓走上爱之路，神仙挡不住……
当然，在实际选择项目时还要有一些别的考虑，例如交叉学科的项目往往就比单一学科能产生更多的科学价值。
曾经跟一个同学探讨过一个生物方面的选题，这位同学喜欢植物，特别是喜欢多肉，于是想做一个各种环境条件（温度、水份、光照、二氧化碳浓度等等）对多肉植物生长的影响的研究。本来她的实验设计是比较定性的，比如在对比光照时就只有室外露天、室外阴影下和室内三个选项，对比水份时也只有两天浇水一次、一周浇水一次和两周浇水一次等比较模糊的描述。在我跟她进行了几次讨论之后，给这个项目增加了几个内容：
1. 给土壤增加湿度传感器，每小时记录一次湿度；
2. 采用亮度和颜色都可以调节的LED灯作为光源进行对比；
3. 增加温度传感器，定时自动记录温度；
4. 用软件对花的颜色和尺寸进行跟踪分析并生成动态对比图。
在增加了这几个内容之后，原本一个略显单薄仅能进行文字描述的项目就变成了一个极具科学价值的交叉学科项目，不仅涉及到植物，还有传感器、电路、光学以及软件方面的技能，一下子就丰满起来了。
在确定好大方向后就是具体的选题。这一步不必要急着做，可以根据自己的兴趣方向跟着老师恶补一下相关的知识和技能，在学习的过程中注意进行观察和思考，优秀的选题就会慢慢浮出水面。
有一个喜欢天文的同学想做一个天文相关的项目，但一开始也不知道该做些什么。他自己看过很多天文学的书籍和杂志，跟天文相关的专业知识非常丰富。但如何把他丰富的宇宙、黑洞、恒星和行星的知识转化为一个中学生可以企及的科技项目其实并不容易，深入的观测和理论做不了，简单的拍照观测又感觉没什么新意。于是我们先放下纠结，开始学习一些相关的知识，特别着重于他之前没有接触过的天文观测中所用到的相关技术，例如光学设计、自动控制、图像处理等等。
后来在一次外出观测的活动中他在看到别人用指星笔时突然想到要是有一个很轻便的便携式指星笔，能够用手机去控制自动指向对应的目标，那岂不是在观测时很方便。我也觉得这个想法特别好，于是很快就确定了这个题目。其实这个项目有相当的难度，涉及到蛮复杂的自动控制和编程，不过这位同学一直非常热情地投入，在半年里几乎所有的业余时间都在折腾，最后终于做出了一个效果相当不错的步进电机驱动的自动指星笔，非常实用。
（全自动激光指星笔）
有了一个良好的选题就有了一个良好的开端，对最后这个项目能达到的高度有重要的影响。不过最关键的还是接下来的项目实施阶段。
这个阶段实际上是一个边学边做的过程。首先要把问题细化分解，然后分析解决每个问题的方法和思路，去学习相关知识，找到相关的工具，最后一个一个解决。
其实无论什么方向、什么课题，如果不去付出很多的时间和精力都不可能成为一个“漂亮”的项目。相反一个乍看起来不是太好的选题，通过优秀的过程设计也可以让人眼前一亮。
曾经有一个超级学霸同学自己选了一个跟材料力学相关的题目，目的是研究一个胶囊形状的物体以不同的角度，不同的旋转速度和不同的接触角掉到不同材料的地面发生反弹的规律。这其实是一个非常困难的问题，涉及到材料力学、摩擦学、弹性力学等诸多方面，这些学科每一个都是地狱级的复杂，要得出一个精确的结论实在是相当的不可能。
这位同学确实优秀，一开始就采取了不知山有虎，进了山再说的研究方法。
我们一起先仔细分析了项目，决定从实验装置开始下手。他短时间掌握了solikdworks的设计方法，并且设计了一个很精巧的实验装置，可以夹持住一个胶囊并且以不同速度旋转，通过按钮将其释放让胶囊以不同的旋转速度和随机的初始角度下落。之后我们找来一台可以每秒拍摄几千帧的高速摄像机，每天趴在地上前后花了好几周的时间拍摄了不计其数的视频，涵盖了各种不同高度、不同旋转速度与木板、钢板、瓷砖等多种材料的碰撞过程。在得到足够的样本数后，这位同学自学了python处理图像的方法，将每一个视频都进行了分析，提取了胶囊的下落速度、旋转速度、落地接触角、反弹角度、反弹转速、反弹高度等一系列的数据集，并根据这些数据集进行了整理分类，总结出了一定的规律并且从理论上进行了分析。
这个课题尽管最后没有得到一个特别清晰的理论解析，但整个实验和分析过程是相当精彩的，而且还拍摄了视频，用流利的英语介绍了整个项目。这个项目后来进入了入围项目屈指可数的丘成桐科学奖总决赛，而这位同学后来也成功申请到了美国的一所出过三十几个诺贝尔奖得主的小学校——加州理工学院。
（胶囊碰撞力学研究实验设备装置）
当然，做出来的科技项目本身再好，如果没有好的呈现方式也不能称作完美。最常见的呈现方式自然是论文。虽然论文有论文的套路，但要写好还是需要学生有很好的文字功底，要不然就是茶壶里煮饺子倒不出来。虽然是科学论文，但作文好的同学在这个时候就会显得得心应手，所以哪怕是今后从事科学或者工程，写作的能力也是必须要练好的。除了论文之外，社交媒体也是一个很好的途径，比如拍一个介绍项目的视频，写一个公众号文章，都是非常引人注目的项目展示方式。
上面的几个例子大概也涵盖了中学生选择科学项目的几个要点：
确定方向、确定选题、实施过程和项目展示。
很难说哪一个更重要，或者说这些环节是木桶效应，都重要。每个环节都认真对待，全力投入自然会做出来漂亮的事情，同学的综合能力也能得到很大的提升。相反，如果只是想着混个所谓背景申请大学的时候写一句话的经历，自己既不愿学也不想动，有时间玩游戏没时间写程序，那自然不会有什么漂亮的作品。抛弃过多的功利目的，在自己爱好的事情上挥洒汗水，尽情享受探索的快乐，努力将一件事情做到最好，那么这件事就一定会有非常大的收获。
正应了那句话：你若盛开，Offer自来。
本文来自微信公众号：孔夫子百科，作者：newtonian6