大学生实践能力培养——自动清洁无尘黑板的设计与研发

龙 哲税小东商小强

（1.长春工业大学工程训练中心 吉林长春 130012；2.长春工业大学材料学院 吉林长春 130012；3.长春工业大学机电学院 吉林长春 130012）

大学生实践能力培养
——自动清洁无尘黑板的设计与研发

龙 哲1税小东2商小强3

（1.长春工业大学工程训练中心 吉林长春 130012；2.长春工业大学材料学院 吉林长春 130012；3.长春工业大学机电学院 吉林长春 130012）

实践和创新能力的培养在高等教育的人才培养计划越来越得到重视。通过实践证明利用"大学生创新创业训练计划"这一平台是对大学生创新和实践能力培养及提高的一个非常有效的手段。本文以一个创新创业训练计划项目--自动清洁无尘黑板的设计与研发为例，说明了对大学实践能力培养的全过程，以此给各位老师和同学一个实例，希望能够在大学人才培养中得到一些帮助与启发，也希望得到各方的建议，以之改进与提高。

实践 创新 培养

引言

随着教育水平的发展和进步，在大学生培养过程中，对学生的实践和创新能力的培养越来越得到各个高校的重视。国家也不断出台新的举措加强此方面工作的扶持与推广。而“大学生创新创业训练计划”这个平台就给了很多大学生这样的一个机会，使学生在实际的产品设计、研发和推广中得到了充分的发挥和锻炼，也使大学生自身的实践能力和创新能力得到了极大的提高。做为机电专业的大学生更是可以从产品设计、图纸绘制、加工制作及产品推广等整个过程得到全面的锻炼和学习。不但包含了平时课程中的一些相关知识的运用，还涉及了产品社会效益评价和反馈等更具现实意义的学习和研究，达到的创新与实践的充分融合。这里以其中一个大学创新创业项目《自动清洁无法黑板的设计与研发》实施过程为例，与各位同学和老师进行探讨，希望能够在以后的大学创新能力和实践能力的培养上得到一些启发。

一、课题的前期调研

在平时学习生活和调研中发现，黑板一直是教学中主要的教学设备之一，而在使用这种黑板的时候，有以下几个弊端：

首先，粉笔成分中的石灰对老师和学生的皮肤及眼睛都具有一定的腐蚀作用，同时吸入肺部后，容易导致各种肺部疾病，对老师和学生的身体健康造成影响。

其次，檫拭黑板时需要人力和时间，由于黑板使用面积相对有限，而大学课堂的教学工作量又很大，一堂课需要多次擦拭，浪费大量的教学时间。

还有就是教室中的黑板通常横向尺寸较大，导致坐在教室两侧的同学看黑板时会有黑板反光现象，非常影响学习效果。

教学中大量使用的都是这种传统黑板，我们知道它通常都是固定在墙上；多数培训机构则使用的是白板，虽然移动方便，但是书写板面小并且擦拭费时费力；电子白板也有使用，可是相对成本太大，不适合大量推广。

二、确定课题方向

根据以上的调研，我们确定了自己设计研发的理念：无粉尘健康环保；书写板面大，容量高；自动化程度高，要省去人为擦拭的人力和时间；成本必须控制在一定范围内，适合大量的在学校教室中推广。

先从产品的基本功能入手进行设计：为了增强书写面积采用了可卷曲柔性板面作为书写面，背面则衬托硬性背板以便于书写，大大的增加了书写面积，满足了某些大学课堂书写量大的需求；而卷曲过程通过电机带动，利用按键轻松完成；擦拭工作是通过安装在辊轴上部的利用压力紧贴书写面板的擦拭布在面板卷曲过程中自动完成的。

三、设计阶段

为了实现上述功能对产品进行以下几方面的结构设计：

1.黑板的板布部分；柔性黑板面环绕在主动轴和从动轴上（其左右由“弹簧张紧钩”悬挂。使柔性黑板面保持“张紧”状态，内置刚性垫板）。

2.动力及传动部分：电机、减速器、传动轮、皮带、刷辊和柔性黑板面，传动轴安装在机座上.电机通过皮带将动力传送到主动轴，主动轴和从动轴通过同步带连接实现同步旋转实现板布的转换。

3.清洁部分：清洗条与黑板面紧贴着，转动时利用摩擦力擦干净黑板上的字迹。清洗条由“干、湿、干”三块清洁布组成，从而实现板布的清洗和及时擦干功能。

4.控制部分：由集成电路板和控制按钮组成，从而实现对黑板的擦与不擦的控制。

完成以上设计后进行了图纸绘制和零部件的采购和制作。在这一过程中，除一些电气元件和标准件直接购置外，其它机械部件都由学生利用工程训练中心的机械加工设备独立加工制作并调试装配和及时修改。

四、完成设计过程总结及提出改进措施

设计不难看出，在产品的设计制作过程中融入大量的健康环保理念，实现板面大、自动擦拭、简单翻转和无粉尘等功能特点。

完成产品制作后还对制作成本进行了核算，并对批量生产和市场需求进行了调研、评估、预测，从而对产品的推广过程进行了一次全方位的锻炼。

1.创新点

1.1 把传统的板面变成了一块可卷动的软质黑板布，如同自动投影屏幕，可以通过电机进行 板面的转换。

1.2 实现板布与投影仪幕布的合理结合，使其可以根据需求进行合理转换。

1.3 内设的自动板擦可以在板面转动的同时将板面字迹清除。通过一组电动按钮，可以轻松实现自动清洗、自动翻面。擦与不擦的可控制性为人性化的体现。

1.4 通过板布的缠绕增大了黑板的使用面积，极大地节省了空间。

1.5 避免了传统黑板版面过长导致的反光现象，提高学生的学习效果。

2.主要特色

2.1 外观结构

结构设计新颖，充满现代气息，小巧的外形设计，不仅使使用者使用起来方便，也可以更加提升学生的注意力，提高学习效率。

2.2 内部配置

由直流电机为动力，采用带传动，板面转动和自动板擦运作完全一体化，在板面转动时可同时进行擦除，节省了人力。

2.3 危害减小

擦除装置是一种干湿干形式的清洗条，在无尘的基础之上既达到了擦除效果，又防止擦出的板面潮湿。

3.技术路线

路线 先选择材料——进行三维图绘制——数据分析及计算——开始购进材料——加工及制作

4.拟解决问题：

4.1 黑板面积足够大；

4.2 擦黑板时没有灰尘；

4.3 节省擦黑板时的人力；

4.4 防止黑板反光；

4.5 使投影幕布与之一体化；

整个创新项目实施过程中，培养和开发了学生多学科知识综合应用的能力；使学生对本学科所涉及的多领域知识有直观的认知；也培养学生的团队协作及共同创业的能力；激发学生研究本专业相关问题的兴趣及爱好；也渗透了节能环保在生产加工领域的应用；是本专业学生对整个机械化课程体系核心课程的一次综合应用。

［1］成大先机械设计手册化学工业出版社2008.4

本文作者为长春工业大学数控教研室主任，吉林大学机械学院在读博士，多年来指导学生参加“大学生工程训练综合能力竞赛”、“大学生机械创新大赛”等，多次获得国家级和省级奖项。

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.

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