大學生實踐能力培養
——自動清潔無塵黑板的設計與研發

龍 哲稅小東商小強

（1.長春工業大學工程訓練中心 吉林長春 130012；2.長春工業大學材料學院 吉林長春 130012；3.長春工業大學機電學院 吉林長春 130012）

大學生實踐能力培養
——自動清潔無塵黑板的設計與研發

龍 哲1稅小東2商小強3

（1.長春工業大學工程訓練中心 吉林長春 130012；2.長春工業大學材料學院 吉林長春 130012；3.長春工業大學機電學院 吉林長春 130012）

實踐和創新能力的培養在高等教育的人才培養計劃越來越得到重視。通過實踐證明利用"大學生創新創業訓練計劃"這一平臺是對大學生創新和實踐能力培養及提高的一個非常有效的手段。本文以一個創新創業訓練計劃項目--自動清潔無塵黑板的設計與研發為例，說明了對大學實踐能力培養的全過程，以此給各位老師和同學一個實例，希望能夠在大學人才培養中得到一些幫助與啟發，也希望得到各方的建議，以之改進與提高。

實踐 創新 培養

引言

隨著教育水平的發展和進步，在大學生培養過程中，對學生的實踐和創新能力的培養越來越得到各個高校的重視。國家也不斷出臺新的舉措加強此方面工作的扶持與推廣。而“大學生創新創業訓練計劃”這個平臺就給了很多大學生這樣的一個機會，使學生在實際的產品設計、研發和推廣中得到了充分的發揮和鍛煉，也使大學生自身的實踐能力和創新能力得到了極大的提高。做為機電專業的大學生更是可以從產品設計、圖紙繪制、加工制作及產品推廣等整個過程得到全面的鍛煉和學習。不但包含了平時課程中的一些相關知識的運用，還涉及了產品社會效益評價和反饋等更具現實意義的學習和研究，達到的創新與實踐的充分融合。這里以其中一個大學創新創業項目《自動清潔無法黑板的設計與研發》實施過程為例，與各位同學和老師進行探討，希望能夠在以后的大學創新能力和實踐能力的培養上得到一些啟發。

一、課題的前期調研

在平時學習生活和調研中發現，黑板一直是教學中主要的教學設備之一，而在使用這種黑板的時候，有以下幾個弊端：

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

其次，檫拭黑板時需要人力和時間，由于黑板使用面積相對有限，而大學課堂的教學工作量又很大，一堂課需要多次擦拭，浪費大量的教學時間。

還有就是教室中的黑板通常橫向尺寸較大，導致坐在教室兩側的同學看黑板時會有黑板反光現象，非常影響學習效果。

教學中大量使用的都是這種傳統黑板，我們知道它通常都是固定在墻上；多數培訓機構則使用的是白板，雖然移動方便，但是書寫板面小并且擦拭費時費力；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

根據以上的調研，我們確定了自己設計研發的理念：無粉塵健康環保；書寫板面大，容量高；自動化程度高，要省去人為擦拭的人力和時間；成本必須控制在一定范圍內，適合大量的在學校教室中推廣。

先從產品的基本功能入手進行設計：為了增強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，滿足了某些大學課堂書寫量大的需求；而卷曲過程通過電機帶動，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完成的。

三、設計階段

為了實現上述功能對產品進行以下幾方面的結構設計：

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

2.動力及傳動部分：電機、減速器、傳動輪、皮帶、刷輥和柔性黑板面，傳動軸安裝在機座上.電機通過皮帶將動力傳送到主動軸，主動軸和從動軸通過同步帶連接實現同步旋轉實現板布的轉換。

3.清潔部分：清洗條與黑板面緊貼著，轉動時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，從而實現板布的清洗和及時擦干功能。

4.控制部分：由集成電路板和控制按鈕組成，從而實現對黑板的擦與不擦的控制。

完成以上設計后進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準件直接購置外，其它機械部件都由學生利用工程訓練中心的機械加工設備獨立加工制作并調試裝配和及時修改。

四、完成設計過程總結及提出改進措施

設計不難看出，在產品的設計制作過程中融入大量的健康環保理念，實現板面大、自動擦拭、簡單翻轉和無粉塵等功能特點。

完成產品制作后還對制作成本進行了核算，并對批量生產和市場需求進行了調研、評估、預測，從而對產品的推廣過程進行了一次全方位的鍛煉。

1.創新點

1.1 把傳統的板面變成了一塊可卷動的軟質黑板布，如同自動投影屏幕，可以通過電機進行 板面的轉換。

1.2 實現板布與投影儀幕布的合理結合，使其可以根據需求進行合理轉換。

1.3 內設的自動板擦可以在板面轉動的同時將板面字跡清除。通過一組電動按鈕，可以輕松實現自動清洗、自動翻面。擦與不擦的可控制性為人性化的體現。

1.4 通過板布的纏繞增大了黑板的使用面積，極大地節省了空間。

1.5 避免了傳統黑板版面過長導致的反光現象，提高學生的學習效果。

2.主要特色

2.1 外觀結構

結構設計新穎，充滿現代氣息，小巧的外形設計，不僅使使用者使用起來方便，也可以更加提升學生的注意力，提高學習效率。

2.2 內部配置

由直流電機為動力，采用帶傳動，板面轉動和自動板擦運作完全一體化，在板面轉動時可同時進行擦除，節省了人力。

2.3 危害減小

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

3.技術路線

路線 先選擇材料——進行三維圖繪制——數據分析及計算——開始購進材料——加工及制作

4.擬解決問題：

4.1 黑板面積足夠大；

4.2 擦黑板時沒有灰塵；

4.3 節省擦黑板時的人力；

4.4 防止黑板反光；

4.5 使投影幕布與之一體化；

整個創新項目實施過程中，培養和開發了學生多學科知識綜合應用的能力；使學生對本學科所涉及的多領域知識有直觀的認知；也培養學生的團隊協作及共同創業的能力；激發學生研究本專業相關問題的興趣及愛好；也滲透了節能環保在生產加工領域的應用；是本專業學生對整個機械化課程體系核心課程的一次綜合應用。

［1］成大先機械設計手冊化學工業出版社2008.4

本文作者為長春工業大學數控教研室主任，吉林大學機械學院在讀博士，多年來指導學生參加“大學生工程訓練綜合能力競賽”、“大學生機械創新大賽”等，多次獲得國家級和省級獎項。

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