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一、研究背景
“你怎么打開飲料罐就直接喝了?要先清潔一下罐口啊。”同學們是不是經常被父母這樣提醒?那么有什么好的辦法解決易拉罐罐口的衛生問題?梧州市新興二路小學五年級學生林子淵,提出一個改善易拉罐罐口衛生問題的方案。
二、設計者與指導老師介紹
林子淵,梧州市新興二路小學五年級學生,所創作的《一種改進易拉罐飲料罐口衛生問題的技術方案》榮獲2021年廣西青少年科技創新大賽小學生科技創新成果競賽二等獎。
楊媛儀,梧州市新興二路小學高級科技輔導員。多次組織學生開展科學DV拍攝、人工智能競賽、航模制作比賽、無線電測向比賽等活動,所指導的學生多次在國家級、省級的科創比賽中獲獎。
黃希欣,梧州市新興二路小學科技輔導員。多次指導學生參加3D打印筆工程賽、科幻畫比賽等活動,指導的學生曾榮獲第28屆廣西青少年機器人競賽暨東盟國家青少年機器人邀請賽3D打印筆工程挑戰賽一等獎。
三、科創過程
第1步:調研
1.上網查找因為飲用易拉罐飲料而引發腹瀉等衛生問題的信息;
2.觀察人們飲用易拉罐飲料的習慣;
3.在學校門口的小賣部和某超市里,調查易拉罐的存放情況;
4.給周邊的人發放調查問卷,了解他們家里存放易拉罐的情況。
調 查 問 卷
1.請問您平常會購買或者喝易拉罐飲品嗎?
A.經常購買 ? B.沒有購買過
2.請問您怎樣把購買到的易拉罐拿回家的?
A.直接敞開式的拿回去 B.防塵隔菌后搬運
3.請問您拿回家的易拉罐飲料怎么存放?
林子淵了解到很多人因為不清潔罐口便直接用嘴飲用易拉罐飲料后,引起腹瀉;他觀察到校門口小賣部的大門朝向街道,貨架上擺放的易拉罐飲料的罐口都布滿了灰塵。此外,大型超市貨架上的易拉罐飲料也沒有做防塵隔菌的處理;他還了解到大多數人打開易拉罐飲料后,都沒有先清潔易拉罐罐口,只有少部分人在飲用前會先拿紙巾擦拭易拉罐罐口。
楊媛儀老師:林子淵同學通過調研發現,易拉罐飲料在運輸、銷售和存儲等環節中,大部分時間都暴露在空氣中,罐口容易滋生各種細菌,而大部分人飲用前并不會清潔罐口。
第2步:尋找市面上現有的關注了易拉罐罐口衛生問題的產品
有一款易拉罐飲料在飲口處貼有防塵飲用貼,雖然防塵飲用貼解決了易拉罐罐口灰塵堆積的問題,但林子淵發現飲料會在罐口上方的環狀凹槽內形成回流。這意味著,沒貼防塵貼部位的細菌會隨著回流飲料到達飲口處。
第3步:分析易拉罐結構
林子淵發現市面上易拉罐的開口方式主要有兩種:古典式拉環和現代嵌入式拉環。古典式拉環的設計可避免附著在環扣上的灰塵落入飲料中,但該種拉環并沒有解決飲口處的衛生問題,而且拉開即扔的方式也不環保;現代嵌入式拉環的設計很容易將細菌和灰塵帶入飲料中。
黃希欣老師:我建議林子淵同學,要先了解易拉罐的結構,這樣才能分析出問題是如何造成的。因此,林子淵找來了4種超市里最常見的易拉罐飲料,作為測試樣本。
第4步:測試易拉罐罐口哪個部分最容易積聚污垢
測試一:將白色粉末灑在樣品罐口
將白色粉末均勻地灑在樣品罐口上,觀察罐口哪些部位最容易積聚粉末,再用毛刷去灰法、吹氣去灰法和濕巾清潔法三種方法清理罐口,觀察這些方法是否能清理干凈罐口。
測試二:測試人們在飲用易拉罐飲料時,唇部會接觸到易拉罐的哪些部位
林子淵用口紅涂滿唇部,然后模擬人們喝飲料的動作,觀察易拉罐上的口紅印痕,并測量口紅印痕的面積。為了使數據更有普適性,林子淵還請爸爸參與測試,并記錄下相關數據。
測試三:觀察飲用易拉罐飲料時的飲料回流現象
易拉罐的罐頂一般都設計有凹槽,這是最容易積聚污垢的部位。人們飲用飲料時,飲口處殘留的飲料會通過凹槽把別處的細菌帶回飲口處。
第5步:探討解決易拉罐罐口衛生問題的方案
◆改良易拉罐罐頂設計
易拉罐罐頂的凹槽容易積聚污垢,因此可以把凹槽部分去掉。
◆加隔菌貼
林子淵根據口紅印痕,得到唇部與4種易拉罐罐口的接觸面積數據。林子淵使用了實驗數據的最大值,設計隔菌貼的尺寸:寬為6cm,高為5cm。
◆對隔菌防塵貼的材質進行測試篩選
為了挑選出高性價比的罐口防塵貼材料,林子淵對比了六種材料的性能,認為醫用輸液貼最適合用來做易拉罐罐口防塵貼。
林子淵在做《一種改進易拉罐飲料罐口衛生問題技術方案》過程中,采用了社會調查、數據對比、模擬實驗等一系列研究方法,這些都是很好的科學研究方法,希望同學們能從中得到啟發。