王建林

在整個(gè)制作簡易制氧機(jī)的項(xiàng)目教學(xué)中，學(xué)生要達(dá)成的項(xiàng)目成果是：制作一個(gè)簡易制氧機(jī)。在教學(xué)過程中，教師安排了兩節(jié)課進(jìn)行匯報(bào)交流。一節(jié)課是匯報(bào)自己的設(shè)計(jì)作品，另一節(jié)課是進(jìn)行最終的產(chǎn)品發(fā)布。具體要求如下：

以過氧化氫為制氧劑，利用身邊易得的材料制作一個(gè)制氧機(jī)。匯報(bào)要點(diǎn)：1.所用的材料；2.展示設(shè)計(jì)圖，說明各部分的作用。

本項(xiàng)目從設(shè)計(jì)向制作展開的環(huán)節(jié)中，學(xué)生一直在突破兩個(gè)重要的問題，并因之有所收獲。初期的問題是：如何保持良好的氣密性？后期的問題是：如何設(shè)計(jì)裝置的規(guī)格以及如何實(shí)現(xiàn)裝置的完美組合？下面就來看王朝玉的3D制氧機(jī)制作故事，及其他同學(xué)的范例展示。

王朝玉：3D制氧機(jī)的制作故事

當(dāng)收到王老師制作制氧機(jī)的要求之后，我便著手開始繪圖并構(gòu)思第一版的制氧機(jī)。我原本的設(shè)計(jì)思路是使用飲料瓶加以改造進(jìn)行制氧。經(jīng)過一節(jié)討論及評(píng)比課后，我意識(shí)到這樣的制氧機(jī)并不能完全發(fā)揮制氧的功能，在有些地方（例如洗氣，控制速率等方面）甚至還不如書上的兩個(gè)瓶子連起來的裝置好。

于是我開始設(shè)計(jì)第二版的制氧機(jī)。這次我希望更進(jìn)一步，能把它設(shè)計(jì)成一個(gè)美觀好用的一體式制氧機(jī)，就像王老師課上展示的那臺(tái)一樣。但是如果使用塑料瓶改造的話無法達(dá)到效果，于是我想到了3D打印，便著手開始建模。（見圖1）

首次建模失敗，聯(lián)系老師后得知必須更換方法，于是重新建模。這次更為美觀且方便制造，無接縫也就不易漏水。本體基礎(chǔ)版打印完畢（不含提手、蓋子等便攜及人性化設(shè)置）并進(jìn)行漏水測(cè)試，效果不錯(cuò)，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。

我的第三次設(shè)計(jì)希望能夠3D打印出高級(jí)版（加大，更換了打印機(jī)進(jìn)行打印，設(shè)計(jì)了蓋子、提手等）。整體打印完畢，發(fā)現(xiàn)了一些問題，包括漏水，精度沒有太高導(dǎo)致提手裝不進(jìn)去和管道因支撐堵塞等問題。預(yù)計(jì)增加底座厚度使其不會(huì)漏水，更換打印機(jī)及切片軟件使管道內(nèi)沒有支撐并增加精度。加入藥品進(jìn)行實(shí)際測(cè)試。下面是我的3D設(shè)計(jì)圖。

【教師點(diǎn)評(píng)】王朝玉的設(shè)計(jì)是在理解實(shí)驗(yàn)室制取氧氣原理的基礎(chǔ)上以技術(shù)設(shè)計(jì)的思路為主。首先解決的是各部分組合的問題。然后在實(shí)際試做以后，不斷改進(jìn)的是3D打印的氣體和液體密封性問題。最后解決的是根據(jù)投料量來大致估算產(chǎn)品規(guī)格的問題。

其他的制氧機(jī)制作范例

制作簡易制氧機(jī)項(xiàng)目是一次特別的化學(xué)創(chuàng)意制作之旅，從最初的設(shè)計(jì)到最終的產(chǎn)品展示，學(xué)生的創(chuàng)意和用心仿佛為我們打開了另一扇窗，讓我們更深刻地理解了學(xué)習(xí)的樂趣和意義。下面我們選出部分學(xué)生的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品進(jìn)行展示。

1.設(shè)計(jì)圖展示

在進(jìn)行制氧機(jī)設(shè)計(jì)的時(shí)候，學(xué)生有著不同的認(rèn)識(shí)起點(diǎn)。有的是從模擬實(shí)驗(yàn)室制氧氣的裝置開始畫圖，有的能夠想到身邊常用的材料，如輸液管、可樂或礦泉水瓶來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。也有的能夠從制氧機(jī)的應(yīng)用，如家用制氧機(jī)產(chǎn)品和其他產(chǎn)品的角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計(jì)。更為可貴的是，已經(jīng)有較多學(xué)生能夠想到之后技術(shù)制作中對(duì)于產(chǎn)品各項(xiàng)規(guī)格的要求。

（1）從模擬實(shí)驗(yàn)室開始。

教師點(diǎn)評(píng)：類比實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置，詳細(xì)闡述了材料和過程及注意事項(xiàng)。

（2）從身邊的材料想起。

教師點(diǎn)評(píng)：模擬實(shí)驗(yàn)室制取氣體裝置，利用輸液管解決原料的投入和反應(yīng)速率的控制問題。

（3）受產(chǎn)品啟發(fā)的設(shè)計(jì)。

教師點(diǎn)評(píng)：類比教師展示的制氧機(jī)產(chǎn)品，考慮了產(chǎn)品的便攜運(yùn)送問題。

（4）技術(shù)取向的設(shè)計(jì)。

教師點(diǎn)評(píng)：基于制氧機(jī)產(chǎn)品的類比，詳細(xì)的定量考量了產(chǎn)品規(guī)格設(shè)計(jì)的問題。

教師點(diǎn)評(píng)：在實(shí)驗(yàn)室制取氣體裝置基礎(chǔ)上考慮了裝置組合簡化，說明詳細(xì)。同時(shí)考慮到了需要定量計(jì)算投料的問題。

2.最終產(chǎn)品展示。

教師點(diǎn)評(píng)：霧化器、輸液瓶、化妝瓶的組合。他們的展示能夠成功產(chǎn)生氧氣，但他們也意識(shí)到了投料量與氣體發(fā)生器需要有所匹配，以防外溢。