1、课题：黑板擦改进的研究一、研究的意义1 粉笔粉笔是广泛用于日常教学中的一种工具，多用于在黑板上书写。粉笔的主要成分，是碳酸钙（石灰石）和硫酸钙的水合物（石膏）等物质的混合物，有时会加入少量氧化钙（生石灰） 。通常学校中使用的粉笔有两寸长（67cm）呈圆台形，有白色的也有彩色的。现在国内使用的粉笔主要有普通粉笔和无尘粉笔两种。无尘粉笔属普通粉笔的改进产品，主要意图是消灭教室粉笔灰污染。它是在普通粉笔中加入油脂类或聚醇类物质作粘结剂，再加入密度较大的填料，如粘土、泥灰岩、水泥等。这样就可以使粉笔尘的密度和体积都增大，所受空气阻力减小，不易飞散。因为加入了少量润滑剂，所以粉笔不会沾手和衣服，教师上完
2、一节课手指上不会有白色痕迹，不需要洗手。并且加入少量的防潮剂，长时间存放不会变质。普通粉笔长时间存放极易吸潮，硬度下降，写字易断，且模糊不清。但在实际应用中，它对粉笔灰污染的降低效果并不十分明显，也不会存放太长时间，而且价格相对较高，所以一般学校仍然倾向与购买普通粉笔。2 粉笔灰及其对人体的影响2.1 粉笔灰，顾名思义，就是指粉笔在书写时由于摩擦等原因使粉笔变成细小的颗粒。直径在 1020 微米左右2.2 粉笔在变成粉笔灰后，由于质量较小，受到空气阻力较大，与重力相当，所以可以长时间在空中漂浮而不容易落下，容易被教师及学生吸入。且现用的板擦在没有沾水使用的时候会使在黑板上的粉笔灰飘落下来而不是
3、吸附在板擦上，这样就增加了粉笔灰的吸入量。粉笔对人体危害最明显的是粉笔灰对呼吸道的危害。擦黑板时，粉笔灰在空气中短暂飘扬后坠落在黑板附近的物面和地上。2.2.1 对呼吸系统的影响：对肺的危害：粉尘对教师身体的危害，以肺最为常见，在教学过程中，粉笔尘很容易被吸入肺以后，多数被阻留在肺泡内，经过一系列的刺激，化学和免疫的作用便可造成肺部损失，包括呼吸系统炎症和肺通气功能下降，常见的肺部疾病有：慢性、急性肺炎、肺癌、尘肺病等（即粉笔粉尘中含有二氧化硅(SiO 2)，被吸入肺部，如果在肺部游离的二氧化硅含量在百分之一以上，就会形成使肺纤维化的粉尘，从而使肺泡纤维化，导致肺部呼吸功能下降，甚至丧失氧气交
4、换的功能） 。2.2.2 对上呼吸道的危害：粉笔粉尘进入肺的途径是通过上呼吸道包括鼻、咽、支气管，在这一过程中，部分粉尘会停留于上呼吸道，对粘膜上皮细胞产生机械刺激和损坏，长期在这种环境下工作，会引起一系列的病变，其中对鼻的影响最常见的是诱发干燥性鼻炎，其次是肥厚性鼻炎，症状为鼻腔干燥、鼻塞、鼻腔粘膜充血、分泌物增多等；对咽的影响主要是诱发慢性咽炎，使咽部干燥，咯痰不爽、咽痛咽痒；对支气管的影响主要是诱发慢性支气管炎，有时还会引发哮喘（由多种细胞特别是肥大细胞、嗜酸性粒细胞和 T 淋巴细胞参与的慢性气道炎症；在易感者中此种炎症可引起反复发作的喘息、气促、胸闷和咳嗽等症状，多在夜间或凌晨发生；此
5、类症状常伴有广泛而多变的呼气流速受限，但可部分地自然缓解或经治疗缓解；此种症状还伴有气道对多种刺激因子反应性增高） ，另外还有可能引起鼻咽、支气管等部分的癌变。2.2.3 对眼睛的危害：眼睛是人体器官中最精密、最易受损的器官之一。粉笔粉尘的成份中含有氧化钙，能与水反应生成氢氧化钙（一种强碱，反应如下：CaO+H 2O=Ca(OH)2） 。如果教师在教学过程中，粉笔粉尘落入眼中，刺激泪腺分泌泪水，眼泪与氧化钙反应产生碱性物质并放出大量的热，就会严重刺激眼部粘膜，造成粘膜损伤，形成慢性炎症，还可能诱发近视的产生。甚至由于放出大量的热而导致失明。2.2.4 对皮肤的危害：教师在教学过程中，粉笔粉尘不
6、可避免地会沾在手上，同时漂浮于空气中的颗粒粉尘也会落在教师头发、脸上和脖子上，对皮肤膜有刺激作用，如果暑天和汗水反应，产生强碱性物质，对皮肤粘膜的刺激就更大。因为人体皮肤所生存的环境为弱酸性环境，这样在粉尘生成的碱性物质作用下皮肤的基本生存环境就会被破坏，粉笔粉尘使皮肤变得干燥、粗糙，并伴有搔痒感觉，使人体不适，严重者会引起粉刺（发生在毛囊皮脂腺的慢性皮肤病，发生的因素多种多样，但最直接的因素就是毛孔堵塞。毛孔堵塞以后，毛囊里面的油脂排不出来，越积越多就形成一个个小痘痘） 、毛囊炎（由金黄色葡萄球菌感染毛囊引起的炎症，基本损害呈与毛囊一致的红色丘疹，其中心有毛发贯穿，顶端迅速化脓形成脓点，周围
7、绕以红晕。以后排出少量脓液，干燥结痂。愈后不留痕迹或有浅表疤痕，自觉瘙痒。好发于有毛发及易受摩探部位，特别是头皮、后颈及背部，经常接触油脂或沥青的工人，则四肢常受累。反覆发作者，称复发性毛囊炎。易发生在瘙痒性皮肤病基础上） 、脓皮病、皮肤龟裂和大量毛发脱落，影响和干扰正常工作和生活。2.2.5 对耳的危害：粉笔粉尘进入外耳道，混在皮脂中，可形成耳垢栓塞。若长期如此，会引起耳部炎症的发生，如中耳炎（急性中耳炎是中耳黏膜的急性化脓性炎症，由咽鼓管途径感染最多见。感冒后咽部、鼻部的炎症向咽鼓管蔓延，咽鼓管咽口及管腔黏膜出现充血、肿胀，纤毛运动发生障碍，致病菌乘虚侵入中耳，引起中耳炎。常见的致病菌主要
8、是肺炎球菌、流感嗜血杆菌等附着在粉笔灰上的细菌） 。2.2.6 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教师及学生的肺部，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。3 已有的相关研究和专利3.1 长期以来，我们的教学器具沿用黑板、金属绿板与粉笔方式，学生常用书本的白纸黑字等，由于人的视觉是通过感光、感色来识别字体及其颜色，而黑白的对比度过于强烈，极易引起视觉的疲劳，从而引起学生大面积近视发病率的产生。据上海眼科专家陆乃炽在其研究
9、中提出了“通过改善视觉环境防治近视的新观念，并指出学生近视主要是由视觉环境而不是不良的用眼习惯引起的。他指出人们在看书时，眼睛是利用字体与纸张的色度和亮度反差来感觉字体形状的。色度与反射光的纯度成正比，亮度与反射光的强度成正比。白色光只能引起最弱的色觉和最大的光强度，人们在获得最大亮度反差时，同时会导致最大的视觉疲劳，长时间便会导致功能调节性近视” 。从而发现米黄色的颜色最柔和，最有利于保护学生视力。3.2 专利：粉笔灰除尘器专利号：ZL 200520114905.8专利权人：北京艾发尔科技有限公司图纸：二.研究方法本小组在查阅了相关文献的基础上，进行了受控对比实验的研究。三.研究步骤1.查阅
10、文献查阅了相关文献，明确了研究方向及方法。2.受控对比试验对于我们的研究目的是要制作出一种新型黑板擦，小组内进行了详尽的讨论，并最终确定对黑板擦的布料和水量进行研究。我们对黑板擦的改进目的即在板擦内部装上储水装置，因为之前已经知道水相对相对静电除尘要廉价很多，少量的水也不会造成浪费，同时对教师的健康也有好处。所以我们的实验要以水量为核心进行展开。（1）布料研究由于实验目的是要用湿布进行擦拭，因而，对于不同布料的不同擦除效果的研究就显得尤为重要了。经小组讨论，本组决定对四种常见的布料进行实验。由于我们要对普通板擦进行落灰数对比实验。因而，我们通过胶条来收集落灰数。装置如下，用椅子垫起来是为了适应
11、人的鼻子的位置，使研究更具有针对性。研究对象 ：1）毛巾光面2）毛巾糙面3）现行板擦的布料4）光滑布料实验器材：小烧杯，大喷壶，胶头滴管，秒表，刻度尺，粉笔，一定量的水，板擦，布料。实验步骤：先向黑板上画四个20*20cm2 的正方形，且画法相同（由同一方向）向喷水装置中装水至同一刻线，打压 10次，喷口调成散喷（固定不变） ，向实验布料喷洒 20 次（之前已测定同样按压一次喷出水量约为 1ml。 ）将润湿后的布料平放在干燥板擦上，迅速擦除（防止过多的水渗透到板擦上） ，并计时，根据蒸发时间及擦出效果整理数据，分析结论。控制的变量：水量（20ml）擦黑板的人（丁光璞）擦黑板的方式（转圈式）同样
12、大小的布（与板擦表面大小相等）同样大小的擦除面积（20*20cm2）用喷壶（散喷）来确保布料各处湿润度均匀喷壶的水量保持同一位置实验过程中，为了便于记录不同布料的不同擦除效果，本小组将以打分的形式来体现黑板的洁净程度，满分为十分。我们小组通过详尽的实验，做了 3次，并球得了平均值，以下是我们绘制的表格，且实验结果与预想的差距不是很大，因而，数据也比较可信，比较真实。编号 布料 水量 ml 蒸发时间 落灰情况 擦除效果1 普通板擦 20 3 分 46 秒 肉眼看不见 较好2 毛巾糙面 20 2 分 26 秒 肉眼看不见 很好3 毛巾光面 20 3 分 06 秒 肉眼看不见 好4 光滑布料 20
13、3 分 55 秒 肉眼看不见 很差绘制图表结论（1）：用相同的水量，毛巾糙面的蒸发时间最短。结论（2）：用相同的水量，毛巾糙面的擦除效果最好总结论：润湿的毛巾糙面，擦出同样面积的粉笔灰后，蒸发时间短，擦除效果好。（2）水量研究在研究完布料的基础上，我们确定用毛巾糙面来进行水量实验。并对粉笔灰进行收集。实验器材：小烧杯，大喷壶，胶头滴管，秒表，刻度尺，粉笔，一定量的水，板擦，布料。实验步骤：先向黑板上画四个 20*20cm2 的正方形，且画法相同（由同一方向）向喷水装置中装水至同一刻线，打压 10 次，喷口调成散喷（固定不变） ，向黑板上已画好的方块喷洒 3 次，5 次，7 次，10次（之前已测
14、定同样按压一次喷出水量约为 1ml。 ）将干燥的布料平放在干燥板擦上，迅速擦除（防止过多的水蒸发），并计时，根据蒸发时间及擦出效果整理数据，分析结论。控制的变量：擦黑板的人（丁光璞）擦黑板的方式（转圈式）同样干燥的布同样大小的布（与板擦表面大小相等）同样大小的擦除面积（20*20cm2）用喷壶（散喷）来确保方块各处湿润度均匀喷壶的水量保持同一位置编号 面积（cm*cm） 水量（mL）落灰情况自然风干时间1 20*20 湿抹布 肉眼看不见 4302 20*20 10 肉眼看不见 2403 20*20 8 肉眼看不见 2264 20*20 5 肉眼看不见 2045 20*20 3 肉眼看不见 12
15、76 20*20 2 肉眼看不见 0537 20*20 1 肉眼看不见 021本组分别进行了 1，2，3，5，8，10 次不等的喷水试验绘制如上表格本组对风干时间进行统计（以分钟为单位）结论：虽然喷 10ml 擦除效果为满分，但风干时间过长，且喷 5ml 与喷 3ml 效果差不多，因而，本组决定使用 34 次为佳。同时落灰数用水擦拭后，用肉眼基本看不见，只有用板擦擦回落很多灰尘。因而这也证明了我们的课题的意义。五、结论与成果1、通过实验，我们进一步验证了我们设想的可行性以及实用性；2、虽然受时间以及资金的限制，最终没能制作出一个板擦，但我们已经设计出了图纸，初步设想在板擦原有的基础上，对其内部
16、进行改造，装入一个水囊，其背后有挤压按钮，可以控制水量从而将黑板的擦除效果达到极致。3、我们还得出来用毛巾糙面喷水 34ml 擦拭效果最佳。六.不足与展望我们这次研学还存在很多不足。在实验中，我们的实验应更加精准，但应时间和材料的限制，我们的实验虽说都完成了，但是我们并没有考虑到，湿度对我们试验的干扰和影响，所以我们的实验还不够精准，像水的实验，湿度就会有很大影响，所以我们的结果不是太广泛，但对我们的实验还是有很大的推进作用。我们布的实验还是做得很成功。所以，应有更精准的实验来验证这一结果。由于时间的缘故，我们没有进行调查问卷的发放，所以我们对公共个对我们，课题的认可度没有太多的了解，但应该问
17、题不大，因为板擦这个问题应该会得到广大人们的认可与支持。所以说，问题应该不大，但如果还有机会，我们也一定回去发放一些问卷，来获知我们的支持度，来填充我们的研究性学习的结果。只让会是我们的结果更加有公信度。在我们研究性学习的过程中，我们的实验还有一些不足，应在添加一些实验，如板擦材料的测试，黑板材料对板擦的影响等。我们的实验由于时间还是没有做得很完整，所以下一次还应做更多的试验，来世我们的课题更加完整。在最后，我们画出了我们改进的壁纸，完成的还是很好的，但是由于时间和材料的原因，我们没有做出我们的板擦，所以，我们在实践方面还是有一点的缺乏，不知我们的板擦在实际生活冲的应用是何样的。但是我们想说的
18、是这当个课题还是有一定的提升力，板擦的应用关乎学生和老师的健康。我们在以后的日子里，会继续完成我们的课题，在暑假期间，我们决定去五金商店找一些材料并着手去做，或许因为现在时间比较紧张所以我们也没有抽出太多的时间来进行制作。但我们相信在大量试验完成的基础上，做出板擦只是时间的问题。六.研究性学习学体会在高一一年中，我们通过对我们“黑板擦改进的研究” ，从提出问题，查找资料，解决问题这一过程中，获得了许多在我们学习生活中学不到的东西。发现问题更重要研究性学习是一门自主探究的学科，他是让学生自己探究问题。我们深刻地感受到在生活中，找到问题比解决要难很多。开始时，我们小组因课题而发愁，走在校园里，深思
19、的寻找身边的问题。后来老师的七种方法让我们很快找到了问题。我们观察到教室内经常是粉笔灰飞扬,而有没有好的办法去解决，经过我们的查找资料，我们发现还有一些问题不够节能与环保，最终确立了课题。在这一过程中，我们认识到，身边的事务不都是完美的，还存在一些漏洞，需要我们去弥补，我们要认真观察生活，在生活中不断发现问题,才能去改变生活。解决问题过程中的收获宣传出自己才会有知名度，开始时，我们的课题没有人知道，但在我们开题报告会后，我们的课题在半钟也得到了大家的公认，让我们知道了，只有宣传出自己才会有收获，与此同时，在这个过程中，我们也提升了自己的信心，也为我们以后在台上姜堰有了一定的基础。在这个过程中，
20、我们也体验到了在台上被人问问题的感受，这也让我们更加了解我们这个课题。亲手去做才是研究性学习的重点，在研究性学习中，我们动手去尝试，虽然没有家长的帮助，但是我们还是取得了很大的成就在我们水的实验中，我们开始没有什么思路，但是经过我们的思考，我们想出了一个探究方式，最终得以将我们的实验完成，在这一过程中，我们体验到了动手的重要性，在这一过程中，和同学间的默契也增强了，友谊也加深了。在布的实验中，我们利用有限的材料去研究，但我们还是肯于思考，在思考中不但获得了成果，也获得了快乐，我们利用不同的材料。最终也得出了一个很好的结果，取得了很好的成绩。我们培养了同学之间的友谊，同时自己的动手能力也得到了一
21、定的提升。在我们准备研学的过程中，我们积极查找资料，锻炼了自己查找资料的能力，同时我们的标准也逐渐的提高，做出了一场又一场的优秀报告。在同学中，我们也取得了好的声望。在这个过程中，我们团结合作的意识也增强了，分工更加的科学了，做事的效率也得到了提升。做出的事也更加完美协调，有了很大的提升。最后，一年的研究性学习结束了，我们从中学到了许多，同时也蹭进了同学之间的友谊，虽然我们的这学期研究性学习结束了，但我们的课题并没有结束，我们的学习并没有结束，我们会一直研究下去。仔细的观察生活，去努力改变生活。把从研究性学习中学到的运用到生活中去，去把生活变得更美好！七.参考文献（1） 湿式吸灰粉笔擦 作者 梁成林（2） 小型露天石矿粉尘危害调查 作者：徐秦儿 张鹏 张传会（3）北京艾发尔科技有限公司
