大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)
——自動(dòng)清潔無塵黑板的設(shè)計(jì)與研發(fā)

龍 哲稅小東商小強(qiáng)

（1.長春工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心 吉林長春 130012；2.長春工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院 吉林長春 130012；3.長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 吉林長春 130012）

大學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)
——自動(dòng)清潔無塵黑板的設(shè)計(jì)與研發(fā)

龍 哲1稅小東2商小強(qiáng)3

（1.長春工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心 吉林長春 130012；2.長春工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院 吉林長春 130012；3.長春工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院 吉林長春 130012）

實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)在高等教育的人才培養(yǎng)計(jì)劃越來越得到重視。通過實(shí)踐證明利用"大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃"這一平臺是對大學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力培養(yǎng)及提高的一個(gè)非常有效的手段。本文以一個(gè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目--自動(dòng)清潔無塵黑板的設(shè)計(jì)與研發(fā)為例，說明了對大學(xué)實(shí)踐能力培養(yǎng)的全過程，以此給各位老師和同學(xué)一個(gè)實(shí)例，希望能夠在大學(xué)人才培養(yǎng)中得到一些幫助與啟發(fā)，也希望得到各方的建議，以之改進(jìn)與提高。

實(shí)踐 創(chuàng)新 培養(yǎng)

引言

隨著教育水平的發(fā)展和進(jìn)步，在大學(xué)生培養(yǎng)過程中，對學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)越來越得到各個(gè)高校的重視。國家也不斷出臺新的舉措加強(qiáng)此方面工作的扶持與推廣。而“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”這個(gè)平臺就給了很多大學(xué)生這樣的一個(gè)機(jī)會，使學(xué)生在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)和推廣中得到了充分的發(fā)揮和鍛煉，也使大學(xué)生自身的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到了極大的提高。做為機(jī)電專業(yè)的大學(xué)生更是可以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、圖紙繪制、加工制作及產(chǎn)品推廣等整個(gè)過程得到全面的鍛煉和學(xué)習(xí)。不但包含了平時(shí)課程中的一些相關(guān)知識的運(yùn)用，還涉及了產(chǎn)品社會效益評價(jià)和反饋等更具現(xiàn)實(shí)意義的學(xué)習(xí)和研究，達(dá)到的創(chuàng)新與實(shí)踐的充分融合。這里以其中一個(gè)大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目《自動(dòng)清潔無法黑板的設(shè)計(jì)與研發(fā)》實(shí)施過程為例，與各位同學(xué)和老師進(jìn)行探討，希望能夠在以后的大學(xué)創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)上得到一些啟發(fā)。

一、課題的前期調(diào)研

在平時(shí)學(xué)習(xí)生活和調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，黑板一直是教學(xué)中主要的教學(xué)設(shè)備之一，而在使用這種黑板的時(shí)候，有以下幾個(gè)弊端：

首先，粉筆成分中的石灰對老師和學(xué)生的皮膚及眼睛都具有一定的腐蝕作用，同時(shí)吸入肺部后，容易導(dǎo)致各種肺部疾病，對老師和學(xué)生的身體健康造成影響。

其次，檫拭黑板時(shí)需要人力和時(shí)間，由于黑板使用面積相對有限，而大學(xué)課堂的教學(xué)工作量又很大，一堂課需要多次擦拭，浪費(fèi)大量的教學(xué)時(shí)間。

還有就是教室中的黑板通常橫向尺寸較大，導(dǎo)致坐在教室兩側(cè)的同學(xué)看黑板時(shí)會有黑板反光現(xiàn)象，非常影響學(xué)習(xí)效果。

教學(xué)中大量使用的都是這種傳統(tǒng)黑板，我們知道它通常都是固定在墻上；多數(shù)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)則使用的是白板，雖然移動(dòng)方便，但是書寫板面小并且擦拭費(fèi)時(shí)費(fèi)力；電子白板也有使用，可是相對成本太大，不適合大量推廣。

二、確定課題方向

根據(jù)以上的調(diào)研，我們確定了自己設(shè)計(jì)研發(fā)的理念：無粉塵健康環(huán)保；書寫板面大，容量高；自動(dòng)化程度高，要省去人為擦拭的人力和時(shí)間；成本必須控制在一定范圍內(nèi)，適合大量的在學(xué)校教室中推廣。

先從產(chǎn)品的基本功能入手進(jìn)行設(shè)計(jì)：為了增強(qiáng)書寫面積采用了可卷曲柔性板面作為書寫面，背面則襯托硬性背板以便于書寫，大大的增加了書寫面積，滿足了某些大學(xué)課堂書寫量大的需求；而卷曲過程通過電機(jī)帶動(dòng)，利用按鍵輕松完成；擦拭工作是通過安裝在輥軸上部的利用壓力緊貼書寫面板的擦拭布在面板卷曲過程中自動(dòng)完成的。

三、設(shè)計(jì)階段

為了實(shí)現(xiàn)上述功能對產(chǎn)品進(jìn)行以下幾方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

1.黑板的板布部分；柔性黑板面環(huán)繞在主動(dòng)軸和從動(dòng)軸上（其左右由“彈簧張緊鉤”懸掛。使柔性黑板面保持“張緊”狀態(tài)，內(nèi)置剛性墊板）。

2.動(dòng)力及傳動(dòng)部分：電機(jī)、減速器、傳動(dòng)輪、皮帶、刷輥和柔性黑板面，傳動(dòng)軸安裝在機(jī)座上.電機(jī)通過皮帶將動(dòng)力傳送到主動(dòng)軸，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸通過同步帶連接實(shí)現(xiàn)同步旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)板布的轉(zhuǎn)換。

3.清潔部分：清洗條與黑板面緊貼著，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)利用摩擦力擦干凈黑板上的字跡。清洗條由“干、濕、干”三塊清潔布組成，從而實(shí)現(xiàn)板布的清洗和及時(shí)擦干功能。

4.控制部分：由集成電路板和控制按鈕組成，從而實(shí)現(xiàn)對黑板的擦與不擦的控制。

完成以上設(shè)計(jì)后進(jìn)行了圖紙繪制和零部件的采購和制作。在這一過程中，除一些電氣元件和標(biāo)準(zhǔn)件直接購置外，其它機(jī)械部件都由學(xué)生利用工程訓(xùn)練中心的機(jī)械加工設(shè)備獨(dú)立加工制作并調(diào)試裝配和及時(shí)修改。

四、完成設(shè)計(jì)過程總結(jié)及提出改進(jìn)措施

設(shè)計(jì)不難看出，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制作過程中融入大量的健康環(huán)保理念，實(shí)現(xiàn)板面大、自動(dòng)擦拭、簡單翻轉(zhuǎn)和無粉塵等功能特點(diǎn)。

完成產(chǎn)品制作后還對制作成本進(jìn)行了核算，并對批量生產(chǎn)和市場需求進(jìn)行了調(diào)研、評估、預(yù)測，從而對產(chǎn)品的推廣過程進(jìn)行了一次全方位的鍛煉。

1.創(chuàng)新點(diǎn)

1.1 把傳統(tǒng)的板面變成了一塊可卷動(dòng)的軟質(zhì)黑板布，如同自動(dòng)投影屏幕，可以通過電機(jī)進(jìn)行 板面的轉(zhuǎn)換。

1.2 實(shí)現(xiàn)板布與投影儀幕布的合理結(jié)合，使其可以根據(jù)需求進(jìn)行合理轉(zhuǎn)換。

1.3 內(nèi)設(shè)的自動(dòng)板擦可以在板面轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)將板面字跡清除。通過一組電動(dòng)按鈕，可以輕松實(shí)現(xiàn)自動(dòng)清洗、自動(dòng)翻面。擦與不擦的可控制性為人性化的體現(xiàn)。

1.4 通過板布的纏繞增大了黑板的使用面積，極大地節(jié)省了空間。

1.5 避免了傳統(tǒng)黑板版面過長導(dǎo)致的反光現(xiàn)象，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.主要特色

2.1 外觀結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，充滿現(xiàn)代氣息，小巧的外形設(shè)計(jì)，不僅使使用者使用起來方便，也可以更加提升學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)效率。

2.2 內(nèi)部配置

由直流電機(jī)為動(dòng)力，采用帶傳動(dòng)，板面轉(zhuǎn)動(dòng)和自動(dòng)板擦運(yùn)作完全一體化，在板面轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可同時(shí)進(jìn)行擦除，節(jié)省了人力。

2.3 危害減小

擦除裝置是一種干濕干形式的清洗條，在無塵的基礎(chǔ)之上既達(dá)到了擦除效果，又防止擦出的板面潮濕。

3.技術(shù)路線

路線 先選擇材料——進(jìn)行三維圖繪制——數(shù)據(jù)分析及計(jì)算——開始購進(jìn)材料——加工及制作

4.擬解決問題：

4.1 黑板面積足夠大；

4.2 擦黑板時(shí)沒有灰塵；

4.3 節(jié)省擦黑板時(shí)的人力；

4.4 防止黑板反光；

4.5 使投影幕布與之一體化；

整個(gè)創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施過程中，培養(yǎng)和開發(fā)了學(xué)生多學(xué)科知識綜合應(yīng)用的能力；使學(xué)生對本學(xué)科所涉及的多領(lǐng)域知識有直觀的認(rèn)知；也培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作及共同創(chuàng)業(yè)的能力；激發(fā)學(xué)生研究本專業(yè)相關(guān)問題的興趣及愛好；也滲透了節(jié)能環(huán)保在生產(chǎn)加工領(lǐng)域的應(yīng)用；是本專業(yè)學(xué)生對整個(gè)機(jī)械化課程體系核心課程的一次綜合應(yīng)用。

［1］成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊化學(xué)工業(yè)出版社2008.4

本文作者為長春工業(yè)大學(xué)數(shù)控教研室主任，吉林大學(xué)機(jī)械學(xué)院在讀博士，多年來指導(dǎo)學(xué)生參加“大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽”、“大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽”等，多次獲得國家級和省級獎(jiǎng)項(xiàng)。

Ability Training of College Students'Innovation And Entrepreneurship --the design and development of automatic cleaning blackboard

LONG ZHE，SHUI XIAO DONG，SHANG XIAO XIANG
（1.CHANG CHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY，Engineering Training Center，CHANG CHUN ZIP：130012）2.CHANG CHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY，college of material Engineering，CHANG CHUN ZIP：130012 3.CHANG CHUN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY，college of mechatronic Engineering，CHANG CHUN ZIP：130012）

More and more attention to the ability of practice and innovation in higher education in the personnel training plan.The practice shows that the"College Students'Innovation And Entrepreneurship Training Plan"is a platform to improve cultivating students'innovation and practical ability and very effective means of. This paper take for example an innovative and entrepreneurship training plan that is the design and development of automatic cleaning blackboard，illustrates the whole process of cultivation university practice ability，give an example to the teachers and students，hope is able to get some help and inspiration in the university personnel training，and hope to get the parties advice to improve and enhance it.

Practice Innovation Culture