節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦設(shè)計(jì)分析及應(yīng)用探討

高曉雅 劉嘉琪

(石家莊市第二十七中學(xué)高二（2)班 河北石家莊 050000)

通過(guò)一段時(shí)間的觀察，發(fā)現(xiàn)許多老師在課堂中使用傳統(tǒng)黑板擦來(lái)擦黑板時(shí)，盡管號(hào)稱無(wú)塵粉筆，但仍然會(huì)產(chǎn)生很多飄飛的粉末，從老師、學(xué)生角度來(lái)說(shuō)，一天下來(lái)要擦好多次黑板，不僅僅累，更嚴(yán)重的是日積月累下來(lái)飛舞的粉筆灰也容易使老師、學(xué)生患上咽喉炎等疾病。通過(guò)調(diào)查，筆者發(fā)現(xiàn)每個(gè)班級(jí)坐在前排的學(xué)生非常排斥這種傳統(tǒng)型的黑板擦，每次在擦黑板的時(shí)候，他們總是會(huì)吸入一些粉塵，在此背景下，筆者結(jié)合現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，針對(duì)傳統(tǒng)擦黑板問(wèn)題與本組成員進(jìn)行了探討，試圖找尋出有效的解決方法，最后我們結(jié)合高中物理知識(shí)，聯(lián)系實(shí)際生活情況，試圖設(shè)計(jì)一款節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦，為廣大師生服務(wù)，提高課堂教學(xué)效率。

一、節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦設(shè)計(jì)分析

通過(guò)調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)有些學(xué)校使用了水溶性的粉筆，這樣可以減少粉筆灰的飄散，但通過(guò)對(duì)教師的采訪發(fā)現(xiàn)，這種筆寫的板書往往需要很大的力氣才可以把黑板擦干凈，同時(shí)還需要一段時(shí)間的等待，黑板上的水干了之后才可以繼續(xù)使用，不滿足高中階段學(xué)生的上課節(jié)奏，容易浪費(fèi)時(shí)間。可是，更多普通學(xué)校使用的仍然是普通粉筆，仍受粉塵困擾。[1]就此我組成員在相互討論的過(guò)程中，探討是否可以從黑板擦入手，設(shè)計(jì)一款節(jié)能安全型的自動(dòng)黑板擦，在教師使用完黑板之后，按下按鈕可以高效節(jié)能且安全地進(jìn)行自動(dòng)擦拭，既可以減少師生與粉筆灰塵的接觸，同時(shí)也緩解了師生的勞累。在此理念下，結(jié)合物理知識(shí)，師生共同討論，設(shè)計(jì)了一種節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦。

設(shè)計(jì)原理：

A.以“電機(jī)3帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)皮帶輪5—帶槽皮帶6—連接板8”驅(qū)動(dòng)左右移動(dòng)。

B.以“電動(dòng)機(jī)4—驅(qū)動(dòng)齒輪組10—滾筒15”實(shí)現(xiàn)滾筒自轉(zhuǎn)，其上滾桶型黑板擦工作。

C.以“滑桿12、軸承滑塊7、自由滑動(dòng)裝置13”保證機(jī)構(gòu)左右移動(dòng)的軌道。

D.以“電源及控制器14、限位開(kāi)關(guān)11、電機(jī)3、4”實(shí)現(xiàn)提供電源及控制。

二、設(shè)計(jì)方案

我們利用高中所學(xué)的物理知識(shí)，設(shè)計(jì)出第一代的節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦，方案如下：①根據(jù)一般常識(shí)初步設(shè)定的黑板板面基本尺寸為：長(zhǎng)60cm，寬40cm。

②電機(jī)，變速傳動(dòng)輪、帶、刷輥和柔性板擦傳動(dòng)軸安裝在機(jī)座上，機(jī)座緊貼底面并與外殼和支架分離，消除了噪音。

③電機(jī)3驅(qū)動(dòng)帶槽皮帶帶動(dòng)滾筒裝置沿滑桿左右移動(dòng)，滾筒裝置在電機(jī)4帶動(dòng)下繞固定軸自轉(zhuǎn)，柔性黑板擦環(huán)繞在黑板面?zhèn)鲃?dòng)軸和下方的黑板上。

④電機(jī)的控制由電源控制模塊及限位器完成，電源控制器提供24VDC，限位器將位置信號(hào)反饋給電源控制模塊，實(shí)現(xiàn)左右往返動(dòng)作。

⑤控制裝置運(yùn)轉(zhuǎn)模式為：?jiǎn)?dòng)——選擇模式（自動(dòng)、手動(dòng)）——左右移動(dòng)擦拭——停。

三、節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦應(yīng)用探索

在應(yīng)用過(guò)程中，節(jié)能安全性自動(dòng)黑板擦與傳統(tǒng)黑板擦相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，該產(chǎn)品具有自動(dòng)清潔黑板的功能，減少了師生的工作量，同時(shí)減少了粉塵飄散，有助于師生健康。[3]在上文中我們也提到了，在傳統(tǒng)的清潔黑板過(guò)程中，擦黑板比較費(fèi)勁，而且每節(jié)課都會(huì)擦上幾次黑板，擦黑板也會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間。而本款是節(jié)能安全性自動(dòng)黑板擦，可以利用電動(dòng)機(jī)升降速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，既可以省力氣，可以達(dá)到高效率工作的訴求，只要及時(shí)的更換毛刷就能夠有效降低粉塵飛揚(yáng)程度。同時(shí)，本款式節(jié)能安全性自動(dòng)黑板擦使用的是低電高扭電機(jī)，減少了耗電及噪音，可以有效提高課堂教學(xué)效率。

從節(jié)能安全型自動(dòng)黑板擦的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值來(lái)看，本產(chǎn)品利用了物理原理，可以自動(dòng)清潔黑板，大大縮減了師生的工作量，同時(shí)屬于節(jié)能安全性的產(chǎn)品，使用的電能比較少，清潔黑板的過(guò)程中可以有效地減少粉筆灰的飄散和飛揚(yáng)，能夠使師生在健康的環(huán)境中進(jìn)行教學(xué)與學(xué)習(xí)，在未來(lái)的教學(xué)工作交流中能夠得到很好的應(yīng)用。[4]本產(chǎn)品是符合可持續(xù)發(fā)展觀念的，是綠色環(huán)保產(chǎn)品，值得進(jìn)行大范圍推廣，初步定價(jià)為650元，在日后的研究中將進(jìn)一步進(jìn)行完善，有待降低本產(chǎn)品的價(jià)格，便于更好地推廣。