專利名稱：一種組合教具及其組合演示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組合教具，尤其是涉及一種組合教具及其組合演示方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在都在提倡素質(zhì)教育，而如何將現(xiàn)有的應(yīng)試教育轉(zhuǎn)變成素質(zhì)教育卻需要我們進(jìn)行教育方法的轉(zhuǎn)變和創(chuàng)新。特別是在基礎(chǔ)教育中，如何讓學(xué)生學(xué)會(huì)創(chuàng)造性思維是進(jìn)行素質(zhì)教育的核心。譬如我們在初、高中理科中等涉及立體幾何、空間構(gòu)造的教學(xué)中，老師一般是在平面上畫出立體圖來幫助理解點(diǎn)、線、面的相互關(guān)系或物質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)等概念，這樣造成很多學(xué)生以平面思維來理解三維空間，因此教學(xué)效果總是不顯著，如果長期這樣，就會(huì)使學(xué)生出現(xiàn)對三維空間理解的偏差，并使學(xué)生無法擺脫平面思維的局限，從而讓思維想象空間得到進(jìn)一步拓展，而三維空間的想象能力對人的創(chuàng)造性思維有著很好的促進(jìn)作用，因此必須用新的教具和方法來改變傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)變，本申請人在95年申請了一種涉及啟迪學(xué)生思維的教具T型組合啟智器(中國專利ZL95209350.2)，該教具在啟迪學(xué)生三維空間想象思維方面曾起過很大作用，但隨著時(shí)代的進(jìn)步，該教具越來越顯露出功能不夠齊全、應(yīng)用演示方法不夠系統(tǒng)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的功能簡單、組合演示方法單一等技術(shù)問題。
本發(fā)明主要是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的它包括直尺、T型尺、弧型尺，上述各尺的端點(diǎn)均設(shè)有連接孔，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由橫尺、柄尺構(gòu)成，該橫尺與柄尺組成“T”字型，所述A尺的橫尺與柄尺的交匯處設(shè)有插孔，該插孔的內(nèi)徑與B尺的橫尺寬度相同，所述C尺包括橫尺、柄尺，在其橫尺與柄尺的交匯處設(shè)有插孔，該插孔的內(nèi)徑與B尺的橫尺寬度相同，在柄尺的兩邊分別設(shè)置有弧型尺、直尺，該弧型尺、直尺分別與橫尺構(gòu)成量角板和三角板。
其組合演示方法為應(yīng)用甲結(jié)構(gòu)體演示即將T型尺中的B尺的橫尺插入A尺的插孔中可組合成包含X、Y、Z軸的三維坐標(biāo)系，則可演示演示物體在空間中的坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系或三角函數(shù)及其變量的關(guān)系；
應(yīng)用乙結(jié)構(gòu)體演示將T型尺中的B尺的橫尺插入C尺的插孔中組合構(gòu)成包含X、Y、Z軸的三維坐標(biāo)系，手持B尺的柄尺旋轉(zhuǎn)，則可演示以Z軸為軸心，其坐標(biāo)系上平面與旋轉(zhuǎn)體之間的關(guān)系；應(yīng)用丙結(jié)構(gòu)體演示采用12根直尺互相柔性連接，其中每個(gè)直尺一端點(diǎn)與另外兩根直尺的一端點(diǎn)相連，構(gòu)成一六面體方框，可形象地演示各種幾何變體關(guān)系或甲烷分子結(jié)構(gòu)模型；應(yīng)用丁結(jié)構(gòu)體演示采用甲結(jié)構(gòu)體與丙結(jié)構(gòu)體、直尺組合將兩直尺交叉構(gòu)成“十”字架，將“十”字架的端點(diǎn)分別與丙結(jié)構(gòu)體每一面中的兩對邊的中點(diǎn)連接構(gòu)成網(wǎng)格狀方框，將甲結(jié)構(gòu)體放入該網(wǎng)格狀方框中并將其全部端點(diǎn)與所有“十”字架的交叉點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的立體網(wǎng)狀方框結(jié)構(gòu)，可形象地演示化學(xué)中部分物質(zhì)的晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；應(yīng)用戊結(jié)構(gòu)體演示采用甲結(jié)構(gòu)體與弧型尺組合，將弧型尺的端點(diǎn)與甲結(jié)構(gòu)體所有端點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的三圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可形象地演示宇宙和天體或部分微觀物體的幾何模型。
因此，本發(fā)明具有組合簡單，變化豐富，寓教于樂等特點(diǎn)。本發(fā)明經(jīng)變幻組合，可組成從簡單到復(fù)雜等多種結(jié)構(gòu)體。通過不同的結(jié)構(gòu)體，將空間問題具體化，用簡單的教具解釋復(fù)雜問題，將復(fù)雜幾何轉(zhuǎn)化為簡單幾何體。采用該組合教具，可以向?qū)W生演示數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理中物質(zhì)或幾何等結(jié)構(gòu)關(guān)系，因此可以很好的培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，觀察能力及創(chuàng)造能力。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
附圖1是本發(fā)明組合教具的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2是圖1所示優(yōu)選實(shí)施方式組合成的甲結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是圖1所示優(yōu)選實(shí)施方式組合成的乙結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是圖1所示優(yōu)選實(shí)施方式組合成的丙結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是圖4所示丙結(jié)構(gòu)體一種變體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6是圖4所示丙結(jié)構(gòu)體的另一種變體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7是圖1所示優(yōu)選實(shí)施方式組合成的丁結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖8是圖1所示優(yōu)選實(shí)施方式組合成的戊結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明組合教具的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該組合教具由直尺2、T型尺、弧型尺3、連接件8，上述各尺的端點(diǎn)均設(shè)有連接孔1，所述T型尺由A尺4、B尺6、C尺7組成，其中A尺4、B尺6均由橫尺a、柄尺b構(gòu)成，該橫尺a與柄尺b組成“T”字型，所述A尺4的橫尺4a與柄尺4b的交匯處設(shè)有插孔5，該插孔5的內(nèi)徑與所述B尺6的橫尺6a寬度相同，所述C尺包括橫尺7a、柄尺7b，在其橫尺與柄尺的交匯處設(shè)有插孔5，該插孔5的內(nèi)徑與所述B尺6的橫尺6a寬度相同，在柄尺7b的兩邊分別設(shè)置有弧型尺、直尺，該弧型尺、直尺分別與橫尺7a構(gòu)成量角板和三角板。
將上述教具進(jìn)行組合，可以組合成各種結(jié)構(gòu)體來對學(xué)生進(jìn)行演示圖2是組合教具組合成的甲結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)體可演示物體在該三維坐標(biāo)系空間中的坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系。即將T型尺中的B尺6的橫尺6a插入A尺4的插孔5中并相互垂直，則可組合成以A尺4的橫尺4a為X軸、柄尺4b為Y軸、B尺6的橫尺6a為Z軸的三維坐標(biāo)系，這時(shí)將任意一幾何體放入該坐標(biāo)系中，則該幾何物體的每一點(diǎn)都可在三維坐標(biāo)系中找到對應(yīng)數(shù)值，通過該數(shù)值可對物體進(jìn)行數(shù)字化并研究其結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)把某一物體作為運(yùn)動(dòng)點(diǎn)演示時(shí)，就可用數(shù)字確定其在三維坐標(biāo)系中位置，并可通過具體數(shù)字計(jì)算物體位移量或運(yùn)動(dòng)軌跡等。
應(yīng)用甲結(jié)構(gòu)體也可演示三角函數(shù)及其變量的關(guān)系。如果轉(zhuǎn)動(dòng)B尺6的橫尺6a，B尺6的柄尺6b就與A尺4的橫尺4a構(gòu)成的一夾角α，如果設(shè)該柄尺6b為r，根據(jù)勾股定理r2＝x2+y2，則在A尺4的橫尺4a(X軸)、柄尺4b(Y軸)構(gòu)成的平面坐標(biāo)系內(nèi)，夾角α與變量x、y的值相對應(yīng)，因此在教三角函數(shù)時(shí)就可向?qū)W生進(jìn)行直觀展示。
圖3是組合教具組合成的乙結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)體可演示以Z軸為軸心，其坐標(biāo)系上平面與旋轉(zhuǎn)體之間的關(guān)系將T型尺中的B尺6的橫尺6a插入C尺7的插孔5中組合構(gòu)成包含X、Y、Z軸的三維坐標(biāo)系，由于C尺7的柄尺7b左邊是量角板，其右邊是三角板，均是平面形狀，手持B尺7的柄尺7b旋轉(zhuǎn)，則可演示圓錐或半球等旋轉(zhuǎn)體，從而可以使學(xué)生明白任一形狀的平面，如果以該平面的一假設(shè)軸為軸心旋轉(zhuǎn)，就可旋轉(zhuǎn)成立體結(jié)構(gòu)——旋轉(zhuǎn)體。
圖4是組合教具組合成的乙結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5、圖6是乙結(jié)構(gòu)體的兩種變體的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用丙結(jié)構(gòu)體演示各種幾何變體關(guān)系或甲烷分子的結(jié)構(gòu)模型。如圖4、圖5所示，乙結(jié)構(gòu)體采用12根直尺2互相通過連接件8柔性連接，其中每個(gè)直尺一端點(diǎn)與另外兩根直尺的一端點(diǎn)相連，構(gòu)成一正六面體方框A、B、C、D-A′、B′、C′、D′，手持A與C′靠近或還原，可形象地向?qū)W生演示立體幾何中的體對角線的特點(diǎn)即當(dāng)AC′＞0時(shí)是立體，當(dāng)A、C′兩點(diǎn)靠近且AC′＝0時(shí)是一個(gè)正六邊形平面；同理，BD′、CA′、DB′體對角線也可以一一靠近或還原。
當(dāng)該正六面體方框變形成為如圖6所示的變體結(jié)構(gòu)時(shí)，與甲烷分子的球棍模型很相似，即中心D、C′假設(shè)為碳原子、四個(gè)端點(diǎn)A、C、B′、D′則假設(shè)為氫原子；因此可向?qū)W生講解最簡單的有機(jī)分子-CH4的結(jié)構(gòu)；圖7是組合教具組合成的乙結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)體可演示化學(xué)中部分物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)。采用甲結(jié)構(gòu)體與丙結(jié)構(gòu)體、直尺2組合將兩直尺2交叉構(gòu)成“十”字架，將“十”字架的端點(diǎn)分別與丙結(jié)構(gòu)體每一面中的兩對邊的中點(diǎn)連接構(gòu)成網(wǎng)格狀方框，將甲結(jié)構(gòu)體放入該網(wǎng)格狀方框中并將其全部端點(diǎn)與所有“十”字架的交叉點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的立體網(wǎng)狀方框結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中每個(gè)直尺的交匯點(diǎn)為點(diǎn)陣點(diǎn)，即結(jié)構(gòu)基元，該結(jié)構(gòu)基元為具體的分子或離子或原子，特別可形象地演示如NaCl、CsCl、CO2等物質(zhì)的空間點(diǎn)陣圖。
圖8是組合教具組合成的戊結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)示意圖。應(yīng)用該結(jié)構(gòu)體可形象地演示宇宙和天體或部分微觀物體的幾何模型采用甲結(jié)構(gòu)體與弧型尺3組合，將弧型尺3的端點(diǎn)與甲結(jié)構(gòu)體所有端點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的三圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可以用這樣的結(jié)構(gòu)向同學(xué)們演示宇宙的或天體的模型，向它們講解霍金的宇宙演化學(xué)說由于時(shí)空同軸，200億年前，時(shí)空和物質(zhì)都在一點(diǎn)上，大爆炸以后，時(shí)空同生同長物質(zhì)于是就在空間中有規(guī)律的分布，時(shí)間也在有規(guī)律的演化。
還可以用戊結(jié)構(gòu)體形象地演示地球、月亮等天體結(jié)構(gòu)，并可向?qū)W生講解赤道、經(jīng)度、緯度等地理知識。
另外，用上述結(jié)構(gòu)可形象地演示原子等微觀物體的幾何模型，如三圓環(huán)類似電子，X、Y、Z軸的原點(diǎn)類似原子核。
在本實(shí)施方式中直尺2、T型尺、弧型尺3均可單獨(dú)使用；連接件8可采用細(xì)繩、橡筋、彈性線、扎絲等線材。
權(quán)利要求
1.一種組合教具，其特征是在所述教具包括直尺(2)、T型尺、弧型尺(3)，上述各尺的端點(diǎn)均設(shè)有連接孔(1)，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由橫尺、柄尺構(gòu)成，該橫尺與柄尺組成“T”字型，所述A尺的橫尺(4a)與柄尺(4b)的交匯處設(shè)有插孔(5)，該插孔(5)的內(nèi)徑與B尺(6)的橫尺(6a)寬度相同；所述C尺包括橫尺(7a)、柄尺(7b)，在其橫尺(7a)與柄尺(7b)的交匯處設(shè)有插孔(5)，該插孔(5)的內(nèi)徑與B尺(6)的橫尺(6a)寬度相同，在柄尺(7b)的兩邊分別設(shè)置有弧型尺、直尺，該弧型尺、直尺分別與橫尺(7a)構(gòu)成量角板和三角板。
2.一種組合教具的組合演示方法，其特征是在所述方法為應(yīng)用甲結(jié)構(gòu)體演示即將T型尺中的B尺(6)的橫尺(6a)插入A尺(4)的插孔(5)中可組合成包含X、Y、Z軸的三維坐標(biāo)系，則可演示演示物體在空間中的坐標(biāo)對應(yīng)關(guān)系或三角函數(shù)及其變量的關(guān)系；應(yīng)用乙結(jié)構(gòu)體演示將T型尺中的B尺(6)的橫尺(6a)插入C尺(7)的插孔(5)中組合構(gòu)成包含X、Y、Z軸的三維坐標(biāo)系，手持B尺的柄尺旋轉(zhuǎn)，則可演示以Z軸為軸心，其坐標(biāo)系上平面與旋轉(zhuǎn)體之間的關(guān)系；應(yīng)用丙結(jié)構(gòu)體演示采用12根直尺(2)互相柔性連接，其中每個(gè)直尺一端點(diǎn)與另外兩根直尺的一端點(diǎn)相連，構(gòu)成一六面體方框，可形象地演示各種幾何變體關(guān)系或甲烷分子結(jié)構(gòu)模型；應(yīng)用丁結(jié)構(gòu)體演示采用甲結(jié)構(gòu)體與丙結(jié)構(gòu)體、直尺組合將兩直尺(2)交叉構(gòu)成“十”字架，將“十”字架的端點(diǎn)分別與丙結(jié)構(gòu)體每一面中的兩對邊的中點(diǎn)連接構(gòu)成網(wǎng)格狀方框，將甲結(jié)構(gòu)體放入該網(wǎng)格狀方框中并將其全部端點(diǎn)與所有“十”字架的交叉點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的立體網(wǎng)狀方框結(jié)構(gòu)，可形象地演示化學(xué)中部分物質(zhì)的晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)；應(yīng)用戊結(jié)構(gòu)體演示采用甲結(jié)構(gòu)體與弧型尺組合，將弧型尺(3)的端點(diǎn)與甲結(jié)構(gòu)體所有端點(diǎn)相連，構(gòu)成含有X、Y、Z軸的三圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可形象地演示宇宙和天體或部分微觀物體的幾何模型。
全文摘要
一種組合教具及其組合演示方法。它包括直尺、T型尺、弧型尺，上述各尺的端點(diǎn)均設(shè)有連接孔，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由橫尺、柄尺構(gòu)成，該橫尺與柄尺組成“T”字型，所述A尺的橫尺與柄尺的交匯處設(shè)有插孔，該插孔的內(nèi)徑與B尺的橫尺寬度相同，所述C尺包括橫尺、柄尺，在其橫尺與柄尺的交匯處設(shè)有插孔，該插孔的內(nèi)徑與B尺的橫尺寬度相同，在柄尺的兩邊分別設(shè)置有弧型尺、直尺，該弧型尺、直尺分別與橫尺構(gòu)成量角板和三角板。本發(fā)明具有組合簡單，變化豐富，寓教于樂等特點(diǎn)。采用該組合教具，可以向?qū)W生演示數(shù)學(xué)、化學(xué)、物理中物質(zhì)或幾何等結(jié)構(gòu)關(guān)系，因此可以很好的培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，觀察能力及創(chuàng)造能力。
文檔編號G09B23/00GK1901000SQ200610107119
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者潘元泉, 吳登文, 彭世傳, 張緒海 申請人:潘元泉