新型科技的创新与推广——以黑板擦为例

新型科技的创新与推广——以黑板擦为例

汪晗 顾金平

宁波财经学院315175

摘要：本论文主要探讨全智能黑板擦的设计、实现及其在教育领域的应用。通过深入研究，我们提出了一种具有自动吸尘黑板的智能黑板擦，并对其在提高教学效率、优化教学效果等方面的潜力进行了评估。全智能黑板擦是一种基于机械技术的智能教具，旨在提高教学效率、优化教学效果并实现环保节能。本论文从干净擦除、高效清洁、环保节能和方便实用等方面对全智能黑板擦进行了研究和探讨。

关键词：全自动黑板擦；自动吸尘；抖动装置；吸尘装置；

一、前言

随着科技的发展，近年来，智能教具成为了教育技术的新热点，而全智能黑板擦作为其中的一员，具有巨大的应用潜力和市场前景。 针对现在小学，初中，高中教学而言，在黑板上的大面积板书是教学中很常见的一 件事。这过程当中就会使用到黑板擦，所以黑板擦使用时的不便捷以及黑板擦功能不彻底 给老师和同学带来了诸多的不便。黑板擦清洁黑板不彻底会影响到学生的视觉效果，清除 粉笔字时漫天的粉笔灰又会对教师和学生的身体造成一定的伤害。设计一款智能黑板擦能够使得擦得彻底，减少粉笔灰的污染变得十分必要。

二、国内外现状

1. 研究的背景与意义

在现代科技背景下，多媒体教学已非常普及，但教师上课仍然离不开黑板和黑板擦。黑板和黑板擦的使用也带来了一系列问题。多次使用黑板擦，使黑板擦上沾满粉尘，导致再次使用黑板擦后，黑板变得“混沌”，教师在黑板上写的板书在那些坐在边上的同学看来，就像隐形了一样。并且教师一般都是靠拍打黑板擦来达到除粉的效果，在这过程中会有大量的粉尘扩散到空气中，对教师和学生的身体健康造成了威胁。图示为2021年网上流传的清华大学“混沌而深邃”的板书照片。为什么如此混沌?其主要原因是黑板擦多次使用后，已起不到擦净黑板的效果。黑板擦带给校园的困扰，连清华大学也是无法避免。所以研制生产一款能清洁黑板擦的设备，具有相当高的现实意义、社会价值和迫切性。

以宁波市为例，据统计，现有各级各类学校1975所，在校学生约137.27万人。按照每40人一个班级，每个班占用一间教室，每间教室必配的都有黑板和黑板擦，如果每间教室配备一台黑板擦清洁器，至少需要3.4万台，更不用说办公室、会议室也可以用得上。从全国来看，而且据教育事业统计，在2020年全国有各级各类学校53.71万所，在校生高达2.89亿人，市场之广勿庸置疑，有近千万台的需求量。

2. 国内外研究现状

如今国内外，在这方面的发展基本都是如下图中的喷水型板擦。这种类型的板擦的原理是用板擦里存储的水将底部的抹布湿润，使抹布具有更好的吸附清洁效果，来达到更好的清洁黑板的作用。这类板擦不仅成本更高，而且需要经常加水和更换底部抹布。最重要的是在使用过这种喷水板擦后，在黑板上擦出的水痕迹中，含有少量的粉笔灰，湿润的时候看不出来。得等到水分挥发后，粉笔灰的痕迹就显现出来，留下了印子。虽然只会在小部分地方留下这种痕迹，但也会很不舒服。有待进一步改进。

在2018年，有实用新型专利——自动黑板擦清洁机，如下图所示。原理是黑板擦被放在入口处的传送带上, 传送带在电机I的驱动下把黑板擦输送到指定位置，然后电动机II开始转动，并带动凸轮轴转动，通过凸轮驱动拍打杆反复摆动，实现对黑板擦的连续拍打。黑板擦被拍打干净后，拍打杆停止工作，传送带再把黑板擦送至入口。使粉尘从黑板擦上脱离和对粉尘有效收集。   该清洁机目前市场上无相应的产品，缺点在于装置略显笨重，而且无粉尘的主动收集装置。

三、全自动黑板擦的开发

课题研究是在防粉尘和噪音的基础上，研究一款有效清洁黑板擦的清洁仪器。让黑板擦能重获新生，便于我们有效清洁黑板。

开展黑板擦的清洁研究，调查相关的清洁知识以及机械知识。需要注意该产品的实用性，使用方便，性能可靠。先研究如何做到有效清洁黑板擦，在研究防粉尘和噪音，最后再进一步优化，让仪器小巧方便，提高质量。市面上的黑板擦种类，大小各不相同。我们的清洁器为适配不同种类的黑板擦，需要能将各种类型的都完美的固定到清洁器上。

通过图书馆，互联网，电子资源数据库等途径查阅大量资料，研究寻找最佳的方案。实证研究法：按照整理出来的资料制造出样机，将样机投入到实践中，在实践中寻找其存在的问题，并一步步改进，直到达到预期效果。

创新点：

1. 通过超声波装置将黑板擦进行振动，有利于粉尘的脱离；

2. 采用吸尘装置将粉尘主动收集，避免粉尘四处飞扬；

3. 外观轻盈、美观，便于携带。

重点：黑板擦清洁仪器要小巧便利，外形美观；对黑板擦具有较好的清洁能力，将清洁出来的粉尘储存在一个地方，防止粉尘乱飞造成污染；噪音小；制造成本低，结构可靠，使用寿命长，通用性好等。要注重整个仪器的密闭性，对仪器进行隔音方面的加强，使用隔音材料以及加装消音棉。像吸尘器一样将从板擦上分离的粉尘收集到一个容器里。

难点：通用性好；清洁能力强。仅仅靠吸尘难以达到好的清洁效果，很难清洁到黑板擦的内部。可以效仿使用超声波的眼镜清洁仪。我们可以在板擦的纤维部分周围加装震动及超

声波装置进行辅助。

四、结论

全智能黑板擦的设计和应用将为教育领域带来革命性的变化。它不仅可以提高教学效率，优化教学效果，还可以为个性化教育提供强大的支持。未来，我们将进一步优化全智能黑板擦的设计，提高其识别准确率和耐用性，使其更好地服务于教育事业。

参考文献

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[7] 基于陀螺仪控制的自动磁吸附黑板清洁器设计[J]. 秦楠;王湘泽.电子测试,2019(Z1)

作者信息：汪晗（2003年4月23日），男，浙江杭州人，本科，学生，汉族；研究方向：机械电子工程