自擦拭黑板分析

1、1.基本信息工程课题名称自擦拭黑板所属领域教学领域开题时间2016.11课题摘要（500字）针对黑板在教师教学中的应用状况，根据TRIZ理论从自服务原理与曲面化原理的角度考虑新型黑板的创意，以解决教师在使用黑板的状况中遇到的问题。通过对教师教学中使用黑板时遇到的问题进 行调查，加之自身作为学生的亲身体验，得出结论：每堂课擦黑板的次数较多引起身体劳累，以及黑 板擦在擦黑板的过程中造成的粉笔灰对教师与学生的身体健康有很大的影响。故需要研究出一种能自 动擦拭并不产生粉笔灰危害健康的黑板。通过对现有的产品进行分析比较，自己再利用阿奇舒勒矛盾 矩阵设计出属于自己的、利于大家的新型黑板，然后对于教师对新型

2、黑板的使用方便性、产生效果与 市场价值进行分析，达到对新型黑板的使用价值和应用前景的展望，使其具有实用性，在创造出新产 品的同时又解决了现实问题。(1) 问题背景在大学校园里日常上课时，无论坐在班级的后排还是前排，总能看到老师在讲课的过 程中一幅反复擦黑板的忙碌的场面。 当用黑板擦擦黑板时，会弄的到处是粉笔灰，用抹布 擦黑板时，书写不方便，而且抹布需要经常湿水和折叠。而且在教室里，经常会找不到擦 黑板的工具，为此擦黑板成为了一大困难。从上小学到上大学，十几年上课经历，一直以 来老师都是这样擦的黑板，粉笔灰在擦除过程中的分散，造成环境危害，身体危害。粉笔 灰在空气中，很容易吸入肺中，造成急性肺炎

3、、肺癌、尘肺病，等症状，可以说是很多老 师深受其害。通过调查得知很多老师都不愿使用这样的黑板，但面对教室里悬挂的普通黑板，只能 采取这两种传统的擦黑板方式。他们都希望有一种新型的黑板取缔普通黑板，以满足方便 擦写，不产生灰尘的目的。(2) 问题描述粉笔灰在擦除过程中的分散，造成环境危害，身体危害。粉笔灰在空气中，很容易吸 入肺中，造成急性肺炎、肺癌、尘肺病，等症状。即使高科技在教学中应用越来越明显和 多样，投影仪、多媒体讲台、电脑的使用也渗透到教育领域，但它们的不方便、不快捷的 特点依然很明显。(3) 问题分析虽然高科技在教学中应用越来越明显和多样，投影仪、多媒体讲台、电脑的使用也渗 透到教育

4、领域，但它们的不方便、不快捷的特点依然很明显。例如：当我们在普通黑板上 书写时，可以随心所欲的书写，无论是正常排版，还是斜着写，或者是以各种自己想要的 字体，或者是写一些罕见的符号，以及大小，甚至是绘画都毫无顾忌；然而当我们使用电 子设备电脑时就会遇到种种不便，首先我们需要找到适合的软件，再加上精心的准备才能 在上课时展现一些自己想要的效果， 而不能应付随时可能出现的变化或者是灵感。 即使我 们使用不是电脑中windows系统给我们提供的操作环境，而是切切实实的一块触摸式面 板，首先，当我们使用它时就要考虑的它的价值， 并不是所有学校都能配得起这样的设备。 其次，在学校的使用当中如果坏了，这种

5、面板也很难维修，维修工作上很麻烦，维修价格 上很高昂。再者，如果在白天学校停电，就不能再使用这种面板了，这时普通黑板就显得 极为重要。目前，市场上已有的教学黑板有普通白板，电子黑板，多功能组合黑板，组合推拉式 黑板，交互式电子白板等等。我个人原本喜欢用普通白板，因为使用它时不会产生灰尘， 对健康好，可是使用普通白板时有许多点需要注意：1、需要使用好的白板笔进行书写，否则擦不干净；2、要用柔软的白板擦擦白板，而且用后需要水洗晾干，使白板擦可再用， 如果不用这样的白板擦就容易损伤版面；3、使用一段时间后还需要用白板清洁剂和棉布 或纸巾来清洗，不仅复杂而且麻烦。这样白板就显得不适应学校了，对于学校这

6、么一个地 方，需要的显然是尽可能不需要维护，而且还不危害健康，最好用时省事不费力。像组合 推拉式黑板这样依然没有脱离普通黑板的范畴的还是不行，交互式电子白板还是存在两个问题：价格、电能。众多黑板都无法满足要求，一种新型黑板的诞生就尤为重要。3.拟米取的解决方案:(1) 拟采用的创新理论可加附页查找冲突矩阵找出创新原理创新原理：阿奇舒勒矛盾矩阵原理(2) 解决方案基于TRIZ的黑板结构设计因电子设备制造的触控屏幕不能适应学校内停电的状况，投影仪的使用又不能快捷的方便的书写， 白板也不方便维护，而且白板笔的使用也较耗费。基于传统黑板的改造应从最简单的物理原理上进行着手，这样方便维护的冋时也便于在停

7、电的情况之下使用。表1分析传统黑板结构改良的冲突参数表需优化的参数被抑制的参数解决原理最终解决方案形状外来有害因素性能转换原理黑板曲面化自动化程度控制复杂性动态化原理两面黑板自动化程度能量损耗中介原理齿轮传递利用TRIZ理论从阿奇舒勒矛盾矩阵的角度考虑，能得到一系列的发明原理，来解决目前在新型黑板的创新中遇到的问题。针对形状方面的改良，应将黑板改为侧面为花生状的两头大中间小的形状，正面平整，这样在书写时能够在强光照在侧面的情况下，依然能让所有人都看到黑板上的粉笔字。针对优化自动化程度参数时， 造成的控制复杂性参数恶化， 采用两块上述黑板与齿轮结合的方式，只是在黑板的正面两侧都刻上齿痕，以与齿轮

8、构成紧密的咬合， 最终在外面以合理的紧密的框架将两块黑板拘束其中，两块黑板的一侧用齿轮咬合，另一侧以框架提供的小齿轮进行咬合，使黑板在框架内能自由的滑动。齿轮在这里的存在是为了解决在优化自动化程度参数时，造成的对能量损耗参数的恶化，所采取的中介原理。图1黑板框架示意图2基于TRIZ的粉笔灰处理部分设计这个新型黑板的最终设计目标是为了能使教师在使用过程中，不受到粉笔灰的侵袭，是一个健康的黑板。粉笔灰的造成危害的原因主要是因为它的扩散性，粉笔书写在黑板上，经黑板擦一擦就会形成灰尘散于空中，使人不得不呼吸，以至深受其害。当我们的设计当中能将粉笔灰溶于水中，或将粉笔灰固化成一个大块的固体， 总之改变它

9、的状态是众多方案之一。我们也可以将粉笔灰通过一系列化学反应，形成浓度高的粘稠液体。 或通过一些方法设计成工艺品，从它的根本特性出发， 总会找到根治它扩散空中的特点。总之我们要改变它，消除它的危害，甚至是变废为宝。表2粉笔灰处理参数表需优化的参数被抑制的参数解决原理最终解决方案易用性物体稳定性柔化原理吸水的海绵、毛巾，不吸水的塑料橡胶孔化原理外来有害因素能量损耗性能转换原理粉笔灰变为浊液形状可修复性分割原理将擦湿和擦干的工具制成可拆卸的经过分析，决定将粉笔灰改为浊液。一是这一方案较为可行，二者能在较短的时间内设计并制造出 来，能更快更早的解决目前遇到的困难。在擦拭黑板的创意设计方面， 我们采用外包吸水毛巾的海绵的方案，这样的设计内插入能少量流水并多孔的塑料通水管，可使海绵迅速吸水，并湿润黑板。不吸水的橡胶可以快速的刮净黑板上的水，达到净化黑板的目的。这样一套处理黑板上的粉笔的工具需要可拆卸这一特点，一是可以将海绵洗净， 二是可以紧一紧处理粉笔灰的设备，使它能在下一次擦黑板的过程中起到有效的作用。图2除粉笔灰原理示意图3黑板外部构造以及黑板本身的形状对黑板的外部构造