自擦拭黑板分析

1、1.基本信息工程課題名稱自擦拭黑板所屬領(lǐng)域教學(xué)領(lǐng)域開(kāi)題時(shí)間2016.11課題摘要（500字）針對(duì)黑板在教師教學(xué)中的應(yīng)用狀況，根據(jù)TRIZ理論從自服務(wù)原理與曲面化原理的角度考慮新型黑板的創(chuàng)意，以解決教師在使用黑板的狀況中遇到的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)教師教學(xué)中使用黑板時(shí)遇到的問(wèn)題進(jìn) 行調(diào)查，加之自身作為學(xué)生的親身體驗(yàn)，得出結(jié)論：每堂課擦黑板的次數(shù)較多引起身體勞累，以及黑 板擦在擦黑板的過(guò)程中造成的粉筆灰對(duì)教師與學(xué)生的身體健康有很大的影響。故需要研究出一種能自 動(dòng)擦拭并不產(chǎn)生粉筆灰危害健康的黑板。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行分析比較，自己再利用阿奇舒勒矛盾 矩陣設(shè)計(jì)出屬于自己的、利于大家的新型黑板，然后對(duì)于教師對(duì)新型

2、黑板的使用方便性、產(chǎn)生效果與 市場(chǎng)價(jià)值進(jìn)行分析，達(dá)到對(duì)新型黑板的使用價(jià)值和應(yīng)用前景的展望，使其具有實(shí)用性，在創(chuàng)造出新產(chǎn) 品的同時(shí)又解決了現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。(1) 問(wèn)題背景在大學(xué)校園里日常上課時(shí)，無(wú)論坐在班級(jí)的后排還是前排，總能看到老師在講課的過(guò) 程中一幅反復(fù)擦黑板的忙碌的場(chǎng)面。 當(dāng)用黑板擦擦黑板時(shí)，會(huì)弄的到處是粉筆灰，用抹布 擦黑板時(shí)，書(shū)寫(xiě)不方便，而且抹布需要經(jīng)常濕水和折疊。而且在教室里，經(jīng)常會(huì)找不到擦 黑板的工具，為此擦黑板成為了一大困難。從上小學(xué)到上大學(xué)，十幾年上課經(jīng)歷，一直以 來(lái)老師都是這樣擦的黑板，粉筆灰在擦除過(guò)程中的分散，造成環(huán)境危害，身體危害。粉筆 灰在空氣中，很容易吸入肺中，造成急性肺炎

3、、肺癌、塵肺病，等癥狀，可以說(shuō)是很多老 師深受其害。通過(guò)調(diào)查得知很多老師都不愿使用這樣的黑板，但面對(duì)教室里懸掛的普通黑板，只能 采取這兩種傳統(tǒng)的擦黑板方式。他們都希望有一種新型的黑板取締普通黑板，以滿足方便 擦寫(xiě)，不產(chǎn)生灰塵的目的。(2) 問(wèn)題描述粉筆灰在擦除過(guò)程中的分散，造成環(huán)境危害，身體危害。粉筆灰在空氣中，很容易吸 入肺中，造成急性肺炎、肺癌、塵肺病，等癥狀。即使高科技在教學(xué)中應(yīng)用越來(lái)越明顯和 多樣，投影儀、多媒體講臺(tái)、電腦的使用也滲透到教育領(lǐng)域，但它們的不方便、不快捷的 特點(diǎn)依然很明顯。(3) 問(wèn)題分析雖然高科技在教學(xué)中應(yīng)用越來(lái)越明顯和多樣，投影儀、多媒體講臺(tái)、電腦的使用也滲 透到教育

4、領(lǐng)域，但它們的不方便、不快捷的特點(diǎn)依然很明顯。例如：當(dāng)我們?cè)谄胀ê诎迳?書(shū)寫(xiě)時(shí)，可以隨心所欲的書(shū)寫(xiě)，無(wú)論是正常排版，還是斜著寫(xiě)，或者是以各種自己想要的 字體，或者是寫(xiě)一些罕見(jiàn)的符號(hào)，以及大小，甚至是繪畫(huà)都毫無(wú)顧忌；然而當(dāng)我們使用電 子設(shè)備電腦時(shí)就會(huì)遇到種種不便，首先我們需要找到適合的軟件，再加上精心的準(zhǔn)備才能 在上課時(shí)展現(xiàn)一些自己想要的效果， 而不能應(yīng)付隨時(shí)可能出現(xiàn)的變化或者是靈感。 即使我 們使用不是電腦中windows系統(tǒng)給我們提供的操作環(huán)境，而是切切實(shí)實(shí)的一塊觸摸式面 板，首先，當(dāng)我們使用它時(shí)就要考慮的它的價(jià)值， 并不是所有學(xué)校都能配得起這樣的設(shè)備。 其次，在學(xué)校的使用當(dāng)中如果壞了，這種

5、面板也很難維修，維修工作上很麻煩，維修價(jià)格 上很高昂。再者，如果在白天學(xué)校停電，就不能再使用這種面板了，這時(shí)普通黑板就顯得 極為重要。目前，市場(chǎng)上已有的教學(xué)黑板有普通白板，電子黑板，多功能組合黑板，組合推拉式 黑板，交互式電子白板等等。我個(gè)人原本喜歡用普通白板，因?yàn)槭褂盟鼤r(shí)不會(huì)產(chǎn)生灰塵， 對(duì)健康好，可是使用普通白板時(shí)有許多點(diǎn)需要注意：1、需要使用好的白板筆進(jìn)行書(shū)寫(xiě)，否則擦不干凈；2、要用柔軟的白板擦擦白板，而且用后需要水洗晾干，使白板擦可再用， 如果不用這樣的白板擦就容易損傷版面；3、使用一段時(shí)間后還需要用白板清潔劑和棉布 或紙巾來(lái)清洗，不僅復(fù)雜而且麻煩。這樣白板就顯得不適應(yīng)學(xué)校了，對(duì)于學(xué)校這

6、么一個(gè)地 方，需要的顯然是盡可能不需要維護(hù)，而且還不危害健康，最好用時(shí)省事不費(fèi)力。像組合 推拉式黑板這樣依然沒(méi)有脫離普通黑板的范疇的還是不行，交互式電子白板還是存在兩個(gè)問(wèn)題：價(jià)格、電能。眾多黑板都無(wú)法滿足要求，一種新型黑板的誕生就尤為重要。3.擬米取的解決方案:(1) 擬采用的創(chuàng)新理論可加附頁(yè)查找沖突矩陣找出創(chuàng)新原理創(chuàng)新原理：阿奇舒勒矛盾矩陣原理(2) 解決方案基于TRIZ的黑板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因電子設(shè)備制造的觸控屏幕不能適應(yīng)學(xué)校內(nèi)停電的狀況，投影儀的使用又不能快捷的方便的書(shū)寫(xiě)， 白板也不方便維護(hù)，而且白板筆的使用也較耗費(fèi)。基于傳統(tǒng)黑板的改造應(yīng)從最簡(jiǎn)單的物理原理上進(jìn)行著手，這樣方便維護(hù)的冋時(shí)也便于在停

7、電的情況之下使用。表1分析傳統(tǒng)黑板結(jié)構(gòu)改良的沖突參數(shù)表需優(yōu)化的參數(shù)被抑制的參數(shù)解決原理最終解決方案形狀外來(lái)有害因素性能轉(zhuǎn)換原理黑板曲面化自動(dòng)化程度控制復(fù)雜性動(dòng)態(tài)化原理兩面黑板自動(dòng)化程度能量損耗中介原理齒輪傳遞利用TRIZ理論從阿奇舒勒矛盾矩陣的角度考慮，能得到一系列的發(fā)明原理，來(lái)解決目前在新型黑板的創(chuàng)新中遇到的問(wèn)題。針對(duì)形狀方面的改良，應(yīng)將黑板改為側(cè)面為花生狀的兩頭大中間小的形狀，正面平整，這樣在書(shū)寫(xiě)時(shí)能夠在強(qiáng)光照在側(cè)面的情況下，依然能讓所有人都看到黑板上的粉筆字。針對(duì)優(yōu)化自動(dòng)化程度參數(shù)時(shí)， 造成的控制復(fù)雜性參數(shù)惡化， 采用兩塊上述黑板與齒輪結(jié)合的方式，只是在黑板的正面兩側(cè)都刻上齒痕，以與齒輪

8、構(gòu)成緊密的咬合， 最終在外面以合理的緊密的框架將兩塊黑板拘束其中，兩塊黑板的一側(cè)用齒輪咬合，另一側(cè)以框架提供的小齒輪進(jìn)行咬合，使黑板在框架內(nèi)能自由的滑動(dòng)。齒輪在這里的存在是為了解決在優(yōu)化自動(dòng)化程度參數(shù)時(shí)，造成的對(duì)能量損耗參數(shù)的惡化，所采取的中介原理。圖1黑板框架示意圖2基于TRIZ的粉筆灰處理部分設(shè)計(jì)這個(gè)新型黑板的最終設(shè)計(jì)目標(biāo)是為了能使教師在使用過(guò)程中，不受到粉筆灰的侵襲，是一個(gè)健康的黑板。粉筆灰的造成危害的原因主要是因?yàn)樗臄U(kuò)散性，粉筆書(shū)寫(xiě)在黑板上，經(jīng)黑板擦一擦就會(huì)形成灰塵散于空中，使人不得不呼吸，以至深受其害。當(dāng)我們的設(shè)計(jì)當(dāng)中能將粉筆灰溶于水中，或?qū)⒎酃P灰固化成一個(gè)大塊的固體， 總之改變它

9、的狀態(tài)是眾多方案之一。我們也可以將粉筆灰通過(guò)一系列化學(xué)反應(yīng)，形成濃度高的粘稠液體。 或通過(guò)一些方法設(shè)計(jì)成工藝品，從它的根本特性出發(fā)， 總會(huì)找到根治它擴(kuò)散空中的特點(diǎn)?？傊覀円淖兯?，消除它的危害，甚至是變廢為寶。表2粉筆灰處理參數(shù)表需優(yōu)化的參數(shù)被抑制的參數(shù)解決原理最終解決方案易用性物體穩(wěn)定性柔化原理吸水的海綿、毛巾，不吸水的塑料橡膠孔化原理外來(lái)有害因素能量損耗性能轉(zhuǎn)換原理粉筆灰變?yōu)闈嵋盒螤羁尚迯?fù)性分割原理將擦濕和擦干的工具制成可拆卸的經(jīng)過(guò)分析，決定將粉筆灰改為濁液。一是這一方案較為可行，二者能在較短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)并制造出 來(lái)，能更快更早的解決目前遇到的困難。在擦拭黑板的創(chuàng)意設(shè)計(jì)方面， 我們采用外包吸水毛巾的海綿的方案，這樣的設(shè)計(jì)內(nèi)插入能少量流水并多孔的塑料通水管，可使海綿迅速吸水，并濕潤(rùn)黑板。不吸水的橡膠可以快速的刮凈黑板上的水，達(dá)到凈化黑板的目的。這樣一套處理黑板上的粉筆的工具需要可拆卸這一特點(diǎn)，一是可以將海綿洗凈， 二是可以緊一緊處理粉筆灰的設(shè)備，使它能在下一次擦黑板的過(guò)程中起到有效的作用。圖2除粉筆灰原理示意圖3黑板外部構(gòu)造以及黑板本身的形狀對(duì)黑板的外部構(gòu)造