適用于不同教學環(huán)境的多功能課桌

◆福建省廈門集美中學 謝森宇

走班制已從高校延伸到高中、初中，然而在這些學校經常出現(xiàn)的情況是：學生從一棟教學樓走到另一棟教學樓，從一個教室走到另一個教室。由于缺乏一張長時間陪伴的課桌，很多學生變得不愛惜課桌。

是否有一種課桌可以滿足不同的課堂、教學與學習需求？學生不用跑來跑去，也能讓其有相對屬于自己的時間？

一、解決思路

經過多次觀察，我發(fā)現(xiàn)，有些課堂教學是可以融合的。例如，信息技術課堂與常規(guī)課堂在硬件上的區(qū)別是多了電腦主機、鍵盤、鼠標、顯示器。如果能將這些物件在不用的時候收起來，用的時候“變”出來，不就可以結合了嗎？

又比如，一些校本課程——探究課程、綜合實踐、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)實驗等需用到電腦，甚至要用到傳感器、實驗板、單片機等硬件，能否將它們進行合理收納？

再比如，數(shù)字學科實驗也需用到電腦，這時，只需提供必備的學科實驗器材，就能在電腦上做可視化的數(shù)字學科實驗。

基于上面的想法，我提出一個設想：設計一種多功能課桌，用于滿足以下四種不同教學需要：“正常課堂模式”，常規(guī)課堂使用，擁有一塊平整的桌面；“信息技術課堂模式”，信息技術教學課堂使用，即需要使用電腦且可收納鍵盤；“學科實驗課模式”，裝上實驗器材，實現(xiàn)可視化、數(shù)字化的學科實驗；“硬件實驗模式”，嵌入有模塊化的實驗板，可用計算機、單片機控制技術實現(xiàn)模電、數(shù)電、傳感器等電子電路的實驗。

二、結構設計思路

結構設計圖如圖1。

1.按壓式升降顯示器

采用彈跳機芯，通過按壓使顯示屏在隱藏桌面和升起桌面時有1cm 的高度差，便于學生用手提拉顯示屏，實現(xiàn)升降。

2.實驗板電動升降臺

采用步進電機的動力裝置，經過桌面面板的上升、下降按鈕控制，可將升降臺升起或降下，在機構上設置上、下限位開關，控制實驗板的升降距離。在動力設計上，采用2 相4 線制步進電機，保證限位位置的準確。

3.有機蓋板

用較厚的有機蓋板遮擋升降臺。后續(xù)實際研發(fā)中，該區(qū)域需要進行重點更新。

4.電源及各類接口面板

學科實驗及各類實驗中，需要接電以及其他設備，需預留各類插座面板，如USB 口、網(wǎng)口、LPT 口及9 針COM 口。

圖1 結構設計圖

5.鍵盤抽屜、儲物板、桌腿結構等

各類常規(guī)使用、無法整合設計且必須使用的結構。

三、電動升降結構

對網(wǎng)購的微型實驗室手動升降臺進行改造，在其結構上增添步進電機、步進電機驅動電路、步進電機支架。在旋鈕連接桿上焊一個同字殼支架，將旋鈕取下，在支架上安裝絲桿套，將絲桿套與步進電機連接，步進電機上方裝有控制板，步進電機行程受限于上、下限位開關。如圖2 所示。

圖2 升降臺改進前、后對比圖

四、使用方法及創(chuàng)新點

用于常規(guī)課堂時，桌面平整，鍵盤收起，顯示屏收起。用于信息課堂時，按下按鈕，顯示屏升起，拉出鍵盤架，即可使用。用于實驗課堂時，在信息課堂模式的基礎上，在桌面擺放對應的實驗設備，接入相應的數(shù)據(jù)線。用于探究課堂時，打開有機蓋板，通過升降臺將內嵌的實驗板升起，開展探究實驗。該多功能桌引入有機蓋板，可在上課時給學生提供直觀感受，使其主動學習。

圖3 多功能課桌實物圖

將桌椅快速清理干凈是讓機房管理人員頭疼的問題。設計伊始，我十分注重課桌衛(wèi)生清潔的便利性，讓桌面保持平整，避免留下衛(wèi)生死角。同時加強其牢固性，避免內部的設備被輕易破壞。

（指導老師：劉千方 楊毅斌 宋永興）

作者心聲

在實際安裝過程中，由于尺寸和比例的問題，預想裝置與模型不合，出現(xiàn)了多次卡頓、升降機故障的問題，讓我備受打擊。往常我是一個怕麻煩的人，“從頭再來”這樣的字眼極少會出現(xiàn)在我的腦海。但這次，老師那句“作為科創(chuàng)人，麻煩與你形影不離，重要的是解決它，而不是逃避它”一直回響在我耳邊。于是我將之前的假設推倒，慢慢地從不確定、試試看變得信心滿滿。

通過這次科技創(chuàng)新活動，我學到了很多，從接受生活中的不便利到想要改變，最后實現(xiàn)改變，我十分自豪和開心。

掃一掃，看看“適用于不同教學環(huán)境的多功能課桌”是如何工作的

專家點評

從選題的方法上分析，謝森宇同學制作“適用于不同教學環(huán)境的多功能課桌”的方法屬于“適應需求法”，是基于發(fā)明人自身學習的需求而確定的；從解題的方式上看，這是一個集成創(chuàng)新的作品。

通俗地說，“適應需求法”就是“找需要”。人們一般會從生產、生活、學習等方面的新需求來尋找發(fā)明創(chuàng)造的課題。然而，學生要在學習中找到新需求的發(fā)明課題是很難的，因為人們常常有視覺盲區(qū)，就是所謂的“燈下黑”。要解決這個盲區(qū)問題，我們在學習中就必須有意識地去發(fā)現(xiàn)新的需求，并進行發(fā)明實踐。

集成創(chuàng)新的作品往往功能多，解決的問題也多，但也會讓人感覺操作不便，甚至有累贅之感，這是發(fā)明人需要權衡與把控的重點。