研究无尘粉擦

关于“吸尘黑板擦”的使用和改进的研究课题组成员：肖立桢，林引超，谢阳丹，尤佳佳，余鑫，吴梦雪。前言“一根粉笔，三尺讲台”，这是对教师的由衷赞美。殊不知，赞美背后，隐忧多多。板书带来的“粉笔综合症”已成为广大师生的头号健康隐患。一名学生从小学到读完大学至少需要16年时间，这正是生长发育的黄金时期，却要不断受到粉笔尘灰的危害；一名教师从站到讲台上到退休大多在40年左右，生命的大半时间都要“吃粉笔灰”。据估算，一般而言，一名中学语文老师在一节45分钟的课上，需要写一黑板的板书，而一黑板的板书需要用掉半支粉笔；而一名中学英语老师或数学老师在一节45分钟的课上，往往需要写5黑板的板书，大约就要用掉两支半的粉笔。而毕业班的老师一天最多需要上6节课，就相当于要“吸”掉12支粉笔。课题背景粉笔教具是目前教学的必备工具，用它来传授知识，是最原始和最传统的主要教学方法之一，粉笔从其应用到现在已有几千年的历史，对人类的教育事业作出了不可磨灭的贡献，随着历史的进步和社会的发展，人类对粉笔教具的认识不断提高，即粉笔给人类教育事业带来进步和作出巨大贡献的同时，也给从事教育事业的教师及学生带来巨大的危害。根据全国部分调研资料显示，随着社会进步和社会节奏的加快，教师职业病率呈逐年上升的趋势，职业病呈现多样化方向发展，其中粉尘引起的尘肺以及各种急慢性呼吸道疾病是中国目前职业病中最主要，危害最严重和最广泛的一种。中小学教师呼吸系统慢性病患病率较高，常见为慢性咽炎和声带疾病。由于粉尘中含有致癌物质，我国疾病预防中心资料显示，我国3800万名专职教师癌症发病率占到了全国癌症总发病率的20％，为普通群体的8倍强。课题的目的与意义粉笔粉尘在学校中的污染应当被引起重视。粉笔粉尘对教师和学生的身体健康产生了严重的影响我们之所以研究消除粉笔粉尘的方法，目的是可以减轻粉笔粉尘对教师、学生以及其他人的危害，使大家生活在一个健康的环境里。课题的目标如何消除粉笔粉尘污染，改进现有的“无尘粉笔擦”。与课题有关的学科：物理、化学、劳技。活动步骤——分五阶段实施阶段时间段任务阶段目标一第一周讨论课题确立研究对象二第二周查找资料了解课题三第三周整理资料完成开题报告四第四周进行实验创作设计五第五周结题总结，归纳任务分工一方式：负责人：上网查询——吴梦雪、尤佳佳内容——粉笔的主要组成物质以及生产的原理，粉笔灰的危害。现有的“无尘粉擦”的发展历程和使用原理。任务分工二方式：负责人：制作调查问卷余鑫、谢阳丹关于此研究课题，进行讨论，写得10个具有代表性的调查问题。任务分工三方式：负责人：书本查阅林引超、肖立桢关于此课题，查找一些电路组成的原理。课题资料的收集过程我们六个人一起讨论分工，余鑫和谢阳丹制作调查问卷并发放、收回及总结人们对粉笔粉尘对人们的影响的看法，以及粉笔粉尘中的有害物质对人们的危害，并采纳了他们的意见与建议。剩下的组员一起查阅相关书籍和通过网络来了解粉笔粉尘对环境的污染和消除粉笔粉尘的一些方法，大家有的写论文，有的把图片和word文档存在文件夹里，有的打印了资料带来了相关的书籍，分工都很明确，大家也很团结。研究内容：针对目前大、中、小学等使用黑板的教学场所，设计并制作能够吸收粉笔屑的黑板擦。针对由传统粉笔而对老师和学生健康产生的不良影响，从实际出发，研究制作出利用吸尘原理消除“粉尘四漫”情况的新型黑板擦。这种新型黑板擦能在擦除黑板字的同时把粉笔灰“吸入”黑板擦。通过类似吸尘器的原理擦后置的空腔内，并通过一定的外界条件作用使得粉尘带有一定的电性，在内置静电场产生装置的作用下，向极板的一侧做定向移动，并收集到密闭的腔室中，然后将其回收。粉笔的主要成分粉笔是由硫酸钙的水合物（俗称生石膏）制成。也可加入各种颜料做成彩色粉笔。在制作过程中把生石膏加热到一定温度，使其部分脱水变成熟石膏，然后将热石膏加水搅拌成糊状，灌入模型凝固而成。其主要反应为：2CaSO4·2H2O=2CaSO4·H2O+3H2O粉笔的危害以粉笔的化学酸碱度来看属于弱碱性物质，从其物理性质即粉笔在书写和粉笔擦除过程中其主要化学成分，浓度、分散度、比重、形态、硬度、溶解度等来看，在整个教学过程中产生大量粉尘，长时间飘浮在空气中，严重污染室内空气，危害师生的身心健康，危害具有现代特征的现代教具如幻灯机、投影机、电脑以及实验室等重要设备，影响这些设备的性能，使用质量和寿命。同时由于大量使用必然需要开采大量石灰石、矿和石膏矿，这样会造成环境污染和生态的破坏。对师生的危害粉尘对师生呼吸系统包括肺、上呼吸道的危害以及对其它器官和组织的危害包括对眼睛、皮肤、耳朵的危害，还容易诱发其它器官的疾病，如对肝、肾、骨、肾脏等组织损害明显。粉笔粉尘具有较强的吸附能力，很多有害病菌都能吸附在微细粉尘上而被带入学生肺部，从而促成急性和慢性炎症的发生，从而引起学生群体集体感染呼吸道和其它流行病。学生在听课过程中，室内和细菌总数等卫生指标逐渐恶化，会与微细粉笔粉尘相互作用，加剧粉笔粉尘对师生健康的危害。传统黑板擦又具有如下弊端：1、无法控制粉笔灰的污染；2、无法清除黑板擦毛层上的粉笔灰。吸尘黑板擦（1）目前：普通布制黑板擦（2）改进：制作出吸收粉笔粉尘的设备，由一条导管连接着黑板擦和一个小型圆形箱体。（3）好处：其功能类似于吸尘器，在擦黑板的同时机器启动，使飞散的粉尘大部分不向外扩张，将粉尘吸进容器内，易于收集粉尘。‘无尘粉擦’问卷调查1：对无尘粉擦了解（)A:完全不了解B：了解一些C：非常了解2：是否使用过无尘粉擦（）A：没有使用过B：很少使用C：经常使用3：在使用时的感觉（优点）（）A：没用过不知道B:挺方便C：无尘D：补充：、、、、4：在使用时的感觉（缺点）（）A:没用过不知道B:拿起来不顺手C：补充：、、、、5：你认为有必要设计无尘粉擦吗？（）A.有必要B.无必要C.十分需要6.你认为无尘粉擦可以广泛的运用吗？（）A.应该可以B.不可以C.适情况6.你觉的无尘粉擦真的能做到一尘不染吗？（）A.能B.不能C.肯定不能7：无尘粉擦比原始的粉擦相比哪种好（）A：无尘粉擦B：普通粉擦问卷调查分析大多数人都对无尘粉擦都不是很有了解，在我校大部分都有使用无尘粉擦但是其他有些学校还对此还没使用，使用者觉得优点就是没有粉尘，但缺点就是对于女教师有些重而且有些不顺手，大部分不觉得在粉擦本身的抓柄好，只有个别觉得手抓柄好，种种原因使许多用者都觉得还是普通粉擦好，电动黑板擦的好处及市场发展电动黑板擦主要克服目前的黑板擦效率低，粉尘飞扬等弊端。使用它可使师生轻松方便地将粉笔字擦干净，且不会产生令人生厌的粉笔灰，极大地改变了教室内外的清洁卫生，有益师生的身体健康且给他们创造了一个优良的教学环境。它的外部设有外壳后部设有出风口外壳内后部设有电动机，其转子上设有涡轮式风扇，转子前端设有毛刷，毛刷后部设有粉尘隔离罩下方设有过滤器。接通电源，电动机转动，带动毛刷和风扇一起转动，将毛刷接触黑板将字迹擦掉，所产生的粉尘在隔离罩和风扇所产生向后吹的风的共同作用下，向后移动，在过滤器内被过滤掉，在出风口排出清静空气。这样就方便地完成了擦字、除生的功能，待粉尘积满时，可将过滤器抽出倒掉，再丰富在原位置即可本产品定会深受广大师生的欢迎，据初步统计仅学校市场潜在销量在1000万台以上，再加上家庭或办公等场所的需求，市场潜力非常巨大。制作吸尘粉笔擦吸尘粉笔擦的制作是由大家共同参与讨论及挑选材料完成的。吸尘粉笔擦是在注塑壳体的内侧，与壳体两边平行铸有两棱骨、四块限位挡板，壳体上端面开有通孔，注塑的板擦固定架的螺杆上端车有螺纹，板擦体镶嵌在固定架下端面凹槽内，固定架位于限位挡板中间，螺杆穿过壳体的通孔与镶有弹簧的上压盖以螺纹连接，毛刷安装在棱骨的凹槽内，收尘片安装在壳体无棱骨对应的一边上。防止了尘土的飞扬，把粉尘收集到一起。吸尘粉笔擦由于制作成本低廉、使用方便、使用成本低，在学校中能够广泛推广。使用吸尘粉笔擦能够有效减少空气中的粉笔粉尘，净化教室内空气，有效率达到80%以上。制作过程中遇到的问题我们就“吸尘黑板擦”课题研究过程中遇到的几个问题请教老师，并通过讨论得到以下解答：1.黑板擦的原理。答：现在市场上已研制出这种黑板擦，但还未能投入使用。原理大致如下：在黑板擦内部装有一小吸尘器，使用时吸尘器将粉笔灰吸入,并存入内部专门收集粉笔灰的容器中，但要定期清理容器。2.粉笔灰为什么会掉落,为什么有一部分会飞到空气中?答:因为擦黑板过程中会产生风，而粉笔灰很轻，因此可以考虑在粉笔灰中加入一些密度较大的物质，使粉笔灰往下落，减少飘散到空气中。3.吸尘器原理。答：使吸尘器内部空气流速加快，内部气压小于外界大气压，外界大气压将粉笔灰压入吸尘器内。4.摩擦生热会不会影响吸引?答：一般情况下不会或影响不大。5.粉笔灰会不会被磁化?答：因为不是铁钴镍等磁性物质，粉笔灰内部像小磁针一样的东西不容易整齐排列，固不会被磁化。因此从电磁吸引方面考虑意义不大。拟解决的关键问题：(1)进气孔与出气孔的阻塞问题吸尘的孔眼过少有可能导致除尘不净，未发挥其真正的作用。长时间的使用，可能造成粉尘堆积而阻塞气孔。(2)小器件制作问题在实际应用中，由于黑板擦的体积有限，而要求必须把所需元器件都封装在有限的空间之内，所以我们必须把所用器件“缩小”。(3)电源功率问题鉴于日常生活中可携带电源的最大电压为36V（人体安全电压），从节能的角度看，我们应该在电压小于等于9V的情况下，得到最大的功率，带动电动机及其他器件的运转。(4)电动机功率和发热散热问题吸收粉尘所需的动力由与电动机相连接的风叶片起作用，而“吸入力”要足够大，就需要使电动机的功率达标。在所选最大电压的限制下，又要保证有足够的电能提供能量带动风叶片吸收粉尘，所以要求我们要寻求合适功率的电动机。但是，电动机的工作会产生热量。(5)器件的组合及密封问题受黑板擦的内部空间结构所限，对电路元器件的精度及组装过程要求会有很大的提高。由于粉尘微粒微小，而且在黑板擦“吸尘”过程中，会出现瞬时真空的状态，所以封装时应注意密封问题。基本设想：①了解基于粉尘污染日益严重,粉尘污染越来越受到人们的关注,我们进行粉笔灰扩散与粉尘污染的研究有关研究,并对粉尘污染的危害和治理讨论.②粉尘污染;粉笔灰扩③散粉尘来源;环境保护④分析如何防御粉笔灰的危害⑤现在有许多有关产品大量涌出但价格很贵有少许缺陷我们想在这方面有些突破感悟这次的课题我学到了很多东西。在这个小集体中感受到了每一个人的友情，配合的十分默契。这是我第一次自主行动的事,但其收获却很大。让我觉得同学之间的团结是非常重要的。在这次研究课题当中,我们常遇到一些麻烦的事.这些问题让我不知从那里入手,在困难面前我曾想放弃,但在同伴的鼓励下,我坚持下来了,顺利的完成这个课题。谢谢大家的配合与支持！————余鑫通过了这次研究性学习，我与大家的友谊更加深厚了，我们互相团结，共同讨论，很融洽。这次的课题我学到了很多东西。比如粉笔灰对人体的危害，如何防治粉笔灰对人类的危害，团队的集体精神。坚持不懈的努力才能做好事情等等。————肖立桢在研究时，我知道自己不是很乐意去研究这个，只想草草了事，可是组长却很用心，一心想把它做到最好，最后我们还是用心的做完了。我觉得结果不是很重要，重要的是在研究当中的乐趣。我们之所以能够成功的完成这次研究性学习，离不开大家的支持，谢谢同学们，谢谢我们的指导老师，！————谢阳丹我懂得了坚持不懈，团结一致就能做好一件事情，这次研究性学习给我的启发很大，我将以团结友爱，坚持不懈的精神做好以后的每一件事情！————林引超团结力量大，团结一致就能做好一件事情————尤佳佳