研究性学习——多功能粉笔盒的设计制作

研究性学习——吸尘黑板擦的设计组员：马福寿所在班级：高二（1）班设计时间：2013年12月指导教师：贾生铁第二十九届青少年科技大赛科技创新项目《吸尘黑板擦的设计》【关键词】擦黑板环保节能【摘要】作为学生，我们天天面对擦黑板，弄得满教室都是粉笔灰的困惑，怎么才能改变这种环境呢？我们本着环保节能的理念，通过利用打扫卫生用过的一次性毛巾的再利用，家里用过的准备丢弃洗碗布等“废物”做成黑板擦套，实现了既环保，又节能，废物利用，又培养了同学的环保意识和动手能力，收获真多。

一、设计背景普通常用的黑板擦只是将毛毡放人铁皮盒内，教师上课擦黑板时，飞扬在空中的粉笔灰尘被人吸人肺部，久而久之给师生的身体健康带来极大损害。

我们利用自己的创造力来研制一种防尘黑板擦，于是，我们小组想到了对黑板擦进行改进，减少或避免粉笔灰飘逸到空气中，使黑板能被擦得更干净，来达到环保和保护老师及学生的身体健康。

二、设计活动目的：1、通过设计制作吸尘黑板擦，扩大知识面，使我们学过的知识用于实践，培养我们的团队合作精神。

2、通过实践活动，运用所学的知识解决实际问题，培养科技创作的兴趣和提高技能，提高我们实践操作的技巧和能力。

三、研究框架（1）研究内容吸尘黑板擦设计（2）研究方法1、调查访问2、分析整理3、集体讨论方案设计及优化4、制作模型（3）研究步骤第一步：小组讨论，确定研究课题。

第二步：方案设计、收集器材、材料、工具第三步：制作原型第四步：试验验证四、方案设计与制作我们希望设计的黑板具有以下优点：环保节能、使用方便、使用效果好、能有效吸去粉笔灰。

1、需要的材料：电动机、电动机座、塑料盒、塑料盖、电路板、导线、风扇、可充电池、橡皮垫、风扇罩、小螺丝、螺母。

2、设计与制作⑴在塑料盖上挖一个直径3cm的圆孔，放上橡皮垫，将底座套进塑料盖当中，对应电机底座上的两个小孔，在塑料盖上打两个3mm的小孔，螺丝穿过小孔将盖子和底座紧密国定起来，底座的一面套上风扇罩。

一种粉笔管家的设计据联合国妇女大会报道，全世界教师的身心健康受到粉笔灰的严重影响。

教师长年累月与粉笔接触，即便在多媒体教学已相当普遍的今天，他们仍工作在被粉笔尘污染的环境中。

粉笔管家则用一个简单的笔套避免粉笔与皮肤的直接接触，它通过简单的手工操作实现粉笔的从出盒到使用的半自动化，极大地减少了粉笔末的产生，有利于老师和同学们的身体健康。

标签：粉笔；健康；以人为本1 引言教师是一种崇高的职业，备受人们的尊重，他们的健康状况如何，同样应该受到全社会的关注。

据联合国妇女大会报道，全世界教师的身心健康受到粉笔灰的严重影响。

教师长年累月與粉笔接触，即便在多媒体教学已相当普遍的今天，他们仍工作在被粉笔尘污染的环境中。

粉笔灰对皮肤的危害表现在，人体皮肤所生存的环境为弱酸性环境，如果粉笔灰产生碱性物质，则会破坏皮肤的基本生存环境，使皮肤变得粗糙、干燥，伴有瘙痒感，使人体不适，严重的话，甚至会引起脓皮病、毛囊炎、皮肤皲裂和大量毛发脱落。

同时粉笔灰的微粒子有很强的病吸附能力，还含有大量的重金属镉，影响和干扰了老师的正常工作和生活。

粉笔管家则用一个简单的笔套避免粉笔与皮肤的直接接触，它通过简单的手工操作实现粉笔的从出盒到使用的半自动化，极大地减少了粉笔末的产生，有效地保证了讲桌的整洁，使老师时刻保持轻松愉快的心情上好每一节课。

2 设计思想、设计思路和创新点2.1 方案设计思想我们从粉笔的安放入手，思考如何通过机械装置将其装入粉笔套中，又该以怎样的连接方式使粉笔与粉笔套相配合好，并能将其顺利地送到老师手中。

最终，我们选用了承载力较大、传动精度较高的齿轮齿条作为传动装置，来实现粉笔入套的关键流程。

2.2 设计思路粉笔盒是一个由齿轮，齿条和电机等组成的自动装置。

主要是给笔筒自动装上新粉笔和卸下粉笔头并统一回收粉笔头。

笔筒是一个纯机械装置，装上粉笔后拿在手上像一支笔，而笔芯就是粉笔，粉笔可以根据不同的需要调节长短，而笔筒则起到保护手的作用。

多功能文具盒设计与制作在本学期通用技术（必修II）教学过程中，我安排了一个多功能文具盒的项目，共三个课时，从实施条件、学生参与度、作品呈现率、参透知识点等角度来看，这个项目还是有推广的余地。

一、实施条件材料：五夹板9m m×120mm×1200（将标准大板切分20块），每组一块；自攻螺钉、小合页等若干。

工具：手电钻8把（每三组一把）；螺丝刀、手锯、木工锉（平锉也可）、角尺、铅笔等每组一套；教室：通用技术专用教室（普通教室，空间大一点，也可）二、实施过程第一节学生构思、画线课前分组，两人一组，老师说明任务、设计限制（每组只能用一块五夹板，能分类存放三类物件）、实施时间等。

1、老师给出网上收集的文具盒的图片，学生构思文具盒方案，画草图，优选方案。

2、学生给方案草图标注尺寸。

3、学生分析方案中每块板料的大小，标注每小块板料尺寸。

4、老师发放五夹板，学生根据方案，在五夹板上画锯割线。

5、设计制作流程6、学生带回材料第二节锯割1、老师说明2、老师示范板料的锯割方法，手电钻的使用方法。

3、学生锯割板料、修正、标画钻孔位。

6、学生带回材料第三节连接1、板料锯割2、钻孔3、连接（用自攻螺钉连接）4、评价三、反思两个课时用于制作，对于动手能力不是很高的学生来说，显得仓促，可增一个课时。

此项目涵盖难题必修II结构设计、构件连接、强度、流程设计、系统等知识点，教学时可以根据不同目的进行参透。

其它优点：材料易备，有学生独特的方案，作品具实用性。

项目费用不大。

一块标准五夹板（9厘）84元，切分20块，每块计4.5元。

对实施的环境要求不高，普通教室也可实施。

潜在的危险，几乎没有。

总的来说，是一个不错的项目。

用木工具制作粉笔盒模型一、教学目标1、能根据设计需要和现实条件做出合理的粉笔盒模型的制作决策.2、通过制作粉笔盒模型的过程,培养同学们的创造能力和实际动手操作能力.3、知道模型与其功能,理解模型制作在产品设计的作用.4、培养学生的创造能力和实际动手操作能力,与培养热爱祖国、热爱科学的情操.二、教学重点、难点1、教学重点：根据设计方案制作粉笔盒模型.2、教学难点：根据设计方案和图纸制作合格的零件,因为这需要较熟练的操作技能.这也是本节教学的关键点,制作的零件不合乎设计要求,部件组合与总装就不可能合格.三、教学准备<1>设计图纸、备料清单和具体操作步骤要求的放大图片.<2>中密度纤维板、元钉、乳白胶、角尺、木工铅笔、锯子、刨子等.四、教学方法本节教学主要以多媒体展示、教师示X讲解法和学生实践操作法完成.五、教学流程教学流程图六、教学进程〔一〕新课引入[教师]让学生谈谈讲桌上放的粉笔有什么感受？如何解决？[活动]学生讨论[教师]在我们上课时,我们会发现一些粉笔往往零乱地摆放在课桌上,不仅影响桌面美观,有时会影响我们的上课效率.所以我们想到设计粉笔盒.[图片展示粉笔盒][问题]这些粉笔盒是按怎么的制作步骤制作出来？[活动]学生讨论[教师]〔总结并用大屏幕展示出来〕：[教师]下面我们一起按步骤制作粉笔盒〔二〕讲授新课[活动]学生分组讨论并画出粉笔盒的三视图[教师]〔大屏幕展示出来〕：1、看图：[活动]学生分组看图分析各构件尺寸2、备料：[活动]学生讨论使用哪种材料〔学生分组讨论〕[教师]根据上述分析和选择,列出配料单以方便操作.3、画线[教师]按照毛料尺寸,在板材上画线.画线时要利用角尺以一条平直的边为基准,将垂直线、平行线画准确.〔同时教师做示X,并用大屏幕展示〕[活动]学生分组利用角尺按老师刚才示X画线[教师]来回巡视指导4、锯割[教师]根据画线,将各构件依次锯下来.可用中、小齿的木工据,也可用粗齿钢锯代替.〔强调安全意思,并示X锯割步骤〕[活动]学生按老师的示X应注意的要领,分组锯割[教师]来回巡视并指导5、确定联接方式[教师] 在构件制作前,先要想好构件的联接方式,以便确定构件的具体形状尺寸.[活动]学生分组讨论采用什么方式？[教师]四围板的四个角联接处,采用边搭榫加钉.先把四块围板联接成框,然后将底板钉在框上,再将隔板插入框中、加钉即可.[ 幻灯片]6、刨削[教师]示X刨的使用方法并强调安全意识[活动]学生按老师的示X分组刨削[教师]来回巡视并指导7、榫头画线[教师] 画线要按成品尺寸画,毛料长出的部分待做好之后再去掉. [ 幻灯片][活动]学生按幻灯片上的图画线[教师]来回巡视并指导8、做榫头[教师]教师示X按线用锯做榫头[活动]学生按老师的示X分组做榫头[教师]来回巡视并指导9、组装[教师]老师示X组装步骤并用幻灯片展示步骤第一步第二步第三步第四步第五步第六步[活动]学生按老师的示X和幻灯片展示步骤分组组装[教师]来回巡视并指导10、各组展示制作的粉笔盒〔三〕总结：制作模型的一般步骤：1〕选择合适的材料.2〕根据本地的条件,准备适当的工具和加工设备.3〕按设计图样划线.4〕对材料进行锯割、切削等加工.5〕装配.6〕对模型进行表面处理.7〕对产品的外观造型和色彩进行评议；对产品的结构、功能进行检测和试验,检验是否符合设计要求.8〕对设计方案进行修改,做成模型.七、教学反思技术的思想方法与创新精神是现代社会中每一个人,无论是从事什么工作,都应具备的品质.学生在一般文化课中学习的思想方法,主要是科学的思想方法.科学的思想方法与技术的思想方法虽然有不少共同之处,但也有相当大的区别.科学的思想方法是发现,是认识方法,是总结发现现实世界规律的思想方法,它重在发现、总结、概括,它强调客观存在,强调从特殊到一般；二技术的思想方法是应用与创造的思想方法,它重视主观想象,将主观转化为现实,强调改造现实世界,强调从一般到特殊.对我国学生来说,在九年义务教育阶段,他们学习的主要科目是科学与文化,这也是必要的,因为科学是技术的基础,没有一定的科学知识,是无法真正掌握技术的.但是,他们缺乏应用的锻炼,加强他们的应用能力和创造能力,正是当务之急.。

专利名称：多功能粉笔盒
专利类型：实用新型专利
发明人：尹梓旭
申请号：CN201220723628.0申请日：20121226
公开号：CN203073397U
公开日：
20130724
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种多功能粉笔盒，包括粉笔盒、粉笔弹出口、粉笔弹出按钮、粉笔头投入口、粉笔储存器和粉笔再生管道，粉笔盒上面设有粉笔弹出口、粉笔弹出按钮和粉笔头投入口，在粉笔盒内、粉笔弹出口和粉笔弹出按钮的下面为粉笔储存器，粉笔头投入口的下面设有粉笔再生管道，粉笔再生管道绕过粉笔储存器进入粉笔储存器上方。

本实用新型的结构新颖，粉笔弹出按钮控制不同颜色的粉笔弹出，粉笔头进入粉笔再生管道，经过粉碎、搅拌，成型成为新的粉笔，进入粉笔储存器，可以节约材料。

申请人：尹梓旭
地址：300462 天津市滨海新区第三大街37号天津经济技术开发区第一小学
国籍：CN
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“多功能粉笔盒”制作和设计研究时间：2013年2月—2013年5月学校班级：仙居县管山小学四（1）班指导老师：李伟芬组长：张曼第一执笔人：张曼小组成员：余可心、严若嘉、周贵燕、应欣桓、李泽宇目录一、摘要 (1)二、主报告 (1)（一）课题的提出 (1)（二）课题研究的目的和意义 (1)（三）课题的实施过程 (2)（四）研究内容和方法 (2)（五）“多功能粉笔盒”设计与制作 (2)（六）研究性学习感悟 (6)三、附件 (7)附件 1 我们活动照片 (7)附件2我们的体会 (10)“多功能粉笔盒”设计与制作【内容摘要】：粉笔和黑板擦是教学必备工具，是每个教室必备的物品，而很多教室放置粉笔盒和黑板擦杂乱无章，影响整个讲台整洁和美观。

为此我们课题组思考如何使粉笔盒和黑板擦放置有序而整洁，通过调查研究和方案构思，设计和制作出了具有粉笔盒、板擦盒、笔筒以及收集盒等功能的不同类型的“多功能粉笔盒”。

【关键词】多功能设计方案制作一．课题的提出粉笔和黑板擦是教学必备工具，是每个教室必备的物品，每个教师每节课都必须要用的物品。

我们每天发现班主任李老师进教室的的第一件事情就是整理讲台，整理粉笔盒和黑板擦，可不到半天时间，讲台上又杂乱无章，粉笔灰到处都是。

而现用的粉笔盒是纸制的，容易破，因此讲台上、黑板下方的粉笔槽、地上经常见到散乱的粉笔和粉笔头。

一天下来，黑板边缘的粉笔槽内全是粉笔灰，用黑板擦擦，灰尘到处乱飞；用抹布抹，不小心粉笔就会散乱在地上，这样不但让同学们清扫不方便，还影响卫生，污染环境。

因此我们想到了设计一种“多功能粉笔盒”，既方便教师使用粉笔，又使讲台整洁而美观，还方便老师和同学整理和打扫。

二．研究的目的和意义1．研究目的我们观察到本班的讲台上杂乱无章，黑板前灰尘到处乱飞，粉笔随处乱放这一现象后，思考是自己班级每天的打扫人员偷懒的原因还是必然现象，我们就有意识地去调查研究其他班级的情况，发现也有此现象，而且低段年级的更严重。

新型粉笔盒我的发现：我们常常在课堂上看到：老师在写板书时从粉笔盒里取粉笔很不方便，尤其是从刚打开的、装得满满的粉笔盒中取粉笔就更费时间。

一堂课的时间很宝贵，这不也是一种浪费吗？同学们有什么解决这个问题的好点子？比如，动手设计制作一个新型多功能粉笔盒，试一试吧！大家谈通过观察日常生活中各种存放物品盒子的形状、作用，我们发现：刘杰：常见的粉笔盒的形状有：正方形……张哓丽：老师喜欢颜色能分开的粉笔盒……卫伟：粉笔的长度一般是7.6厘米……你的建议：。

提示：1、设计制作一个新颖的粉笔盒，首先需要选择合适的材料，然后运用简单的工具和方法去制作。

2、大家通过互相交流、讨论，构想并设计出盒子的形状结构，再绘制出粉笔盒的设计图，对盒子进行加工制作。

活动实践：我们无论做什么事情，首先都需要细心观察。

在生活中观察各种各样的盒子是第一步。

第二再认真分析不同盒子的特点，结合新型粉笔盒的各种功能，去设计制作。

观察与制作（一）我们在设计制作前，有一位同学从书上找到一个关于“提拉式粉笔盒”的说明，大家可以好好看一看，能对你有什么启发？实例一：提拉式粉笔盒图1 提拉式粉笔盒1、粉笔2、外盒3、底座4、粉笔入口5、支柱6、出口7、斜坡使用方法：1、把粉笔从入口4装入粉笔盒。

（图1）2、准备拿粉笔时，用手抓住粉笔盒外盒，向上提拉至适当位置（有1支粉笔出现在支柱上端为止）。

（图2）3、用手将外盒放下，这时，一支粉笔便会出现在盒的上端，方便取用。

（图3）交流与讨论：1、这个粉笔盒的设计利用了什么科学道理？2、你还发现什么物品也是利用这样的方法存取的？3、观察这个粉笔盒有什么不足的地方。

我的发现：李红：应该考虑如何固定外盒，因为在向上提拉外盒的过程中，如果不固定，会把外盒拉出去……阎丽莉：粉笔盒用的时间长了，盒内的粉笔末如何清理……陈程：教你做：工具与材料：直尺1把，壁纸刀或小锯1把，乳胶或强力胶，五合板或有机板（也可以是其他比较易加工的材料），小铁钉若干。