适用于不同教学环境的多功能课桌

◆福建省厦门集美中学 谢森宇

走班制已从高校延伸到高中、初中，然而在这些学校经常出现的情况是：学生从一栋教学楼走到另一栋教学楼，从一个教室走到另一个教室。由于缺乏一张长时间陪伴的课桌，很多学生变得不爱惜课桌。

是否有一种课桌可以满足不同的课堂、教学与学习需求？学生不用跑来跑去，也能让其有相对属于自己的时间？

一、解决思路

经过多次观察，我发现，有些课堂教学是可以融合的。例如，信息技术课堂与常规课堂在硬件上的区别是多了电脑主机、键盘、鼠标、显示器。如果能将这些物件在不用的时候收起来，用的时候“变”出来，不就可以结合了吗？

又比如，一些校本课程——探究课程、综合实践、人工智能、物联网实验等需用到电脑，甚至要用到传感器、实验板、单片机等硬件，能否将它们进行合理收纳？

再比如，数字学科实验也需用到电脑，这时，只需提供必备的学科实验器材，就能在电脑上做可视化的数字学科实验。

基于上面的想法，我提出一个设想：设计一种多功能课桌，用于满足以下四种不同教学需要：“正常课堂模式”，常规课堂使用，拥有一块平整的桌面；“信息技术课堂模式”，信息技术教学课堂使用，即需要使用电脑且可收纳键盘；“学科实验课模式”，装上实验器材，实现可视化、数字化的学科实验；“硬件实验模式”，嵌入有模块化的实验板，可用计算机、单片机控制技术实现模电、数电、传感器等电子电路的实验。

二、结构设计思路

结构设计图如图1。

1.按压式升降显示器

采用弹跳机芯，通过按压使显示屏在隐藏桌面和升起桌面时有1cm 的高度差，便于学生用手提拉显示屏，实现升降。

2.实验板电动升降台

采用步进电机的动力装置，经过桌面面板的上升、下降按钮控制，可将升降台升起或降下，在机构上设置上、下限位开关，控制实验板的升降距离。在动力设计上，采用2 相4 线制步进电机，保证限位位置的准确。

3.有机盖板

用较厚的有机盖板遮挡升降台。后续实际研发中，该区域需要进行重点更新。

4.电源及各类接口面板

学科实验及各类实验中，需要接电以及其他设备，需预留各类插座面板，如USB 口、网口、LPT 口及9 针COM 口。

图1 结构设计图

5.键盘抽屉、储物板、桌腿结构等

各类常规使用、无法整合设计且必须使用的结构。

三、电动升降结构

对网购的微型实验室手动升降台进行改造，在其结构上增添步进电机、步进电机驱动电路、步进电机支架。在旋钮连接杆上焊一个同字壳支架，将旋钮取下，在支架上安装丝杆套，将丝杆套与步进电机连接，步进电机上方装有控制板，步进电机行程受限于上、下限位开关。如图2 所示。

图2 升降台改进前、后对比图

四、使用方法及创新点

用于常规课堂时，桌面平整，键盘收起，显示屏收起。用于信息课堂时，按下按钮，显示屏升起，拉出键盘架，即可使用。用于实验课堂时，在信息课堂模式的基础上，在桌面摆放对应的实验设备，接入相应的数据线。用于探究课堂时，打开有机盖板，通过升降台将内嵌的实验板升起，开展探究实验。该多功能桌引入有机盖板，可在上课时给学生提供直观感受，使其主动学习。

图3 多功能课桌实物图

将桌椅快速清理干净是让机房管理人员头疼的问题。设计伊始，我十分注重课桌卫生清洁的便利性，让桌面保持平整，避免留下卫生死角。同时加强其牢固性，避免内部的设备被轻易破坏。

（指导老师：刘千方 杨毅斌 宋永兴）

作者心声

在实际安装过程中，由于尺寸和比例的问题，预想装置与模型不合，出现了多次卡顿、升降机故障的问题，让我备受打击。往常我是一个怕麻烦的人，“从头再来”这样的字眼极少会出现在我的脑海。但这次，老师那句“作为科创人，麻烦与你形影不离，重要的是解决它，而不是逃避它”一直回响在我耳边。于是我将之前的假设推倒，慢慢地从不确定、试试看变得信心满满。

通过这次科技创新活动，我学到了很多，从接受生活中的不便利到想要改变，最后实现改变，我十分自豪和开心。

扫一扫，看看“适用于不同教学环境的多功能课桌”是如何工作的

专家点评

从选题的方法上分析，谢森宇同学制作“适用于不同教学环境的多功能课桌”的方法属于“适应需求法”，是基于发明人自身学习的需求而确定的；从解题的方式上看，这是一个集成创新的作品。

通俗地说，“适应需求法”就是“找需要”。人们一般会从生产、生活、学习等方面的新需求来寻找发明创造的课题。然而，学生要在学习中找到新需求的发明课题是很难的，因为人们常常有视觉盲区，就是所谓的“灯下黑”。要解决这个盲区问题，我们在学习中就必须有意识地去发现新的需求，并进行发明实践。

集成创新的作品往往功能多，解决的问题也多，但也会让人感觉操作不便，甚至有累赘之感，这是发明人需要权衡与把控的重点。