适用于不同教学环境的多功能课桌
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适用于不同教学环境的多功能课桌 发布于:2021/07/08
    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,一些校本课程一一探究课程、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lcm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。
  5.键盘抽屉、储物板、粜腿结构等
  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、步进电机驅动电路、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。
  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,接人相应的数据线。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。
  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。
  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。作者:谢森宇  来源:发明与创新·中学生
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