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Lehrgerät, insbesondere für den Rechenunterricht in der
Volksschule
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lehrgerät, insbesondere für den Rechenunterricht in der Volksschule zu schaffen, das aus zusammensteckbaren Bauelementen nach Art eines Baukastens besteht und vielseitig verwendbar ist. Die Bauelemente sollen zur Herstellung beliebiger Flächenmuster zusam - mensteckbar sein. Es soll aber auch auf den so gebildeten Flächen eine zweite Ebene aus einer beliebigen
Kombination befestigt werden können, wobei diese einzeln oder in Gruppen umsetzbar und leicht wieder lösbar sein müssen. Die zuletzt genannte Forderung liegt beispielsweise im Rechenunterricht vor, wenn dargestellt werden soll, wie oft eine Zahl in einer grösseren Zahl enthalten ist.
Zur Lösung dieser Aufgaben ist das gemäss der Erfindung ausgebildete Lehrgerät gekennzeichnet durch zahlreiche gleiche, rechteckige, vorzugsweise quadratisch ausgebildete, in der Mitte mit Löchern verse- hene Plättchen, die an zwei benachbarten Seitenflächen Nuten und an den beiden übrigen Seitenflächen in diese Nuten passende Klemmzungen zur Herstellung von in Kantenrichtung beliebig versetzter Verbindungen in der Ebene tragen, und durch mit einem Schaft versehene, in die Mittellöcher der Plättchen einsteckbare Knöpfe, mittels derer auf jedem beliebigen Plättchen ein weiteres Plättchen in einer zweiten Plättchenebene festgelegt werden kann.
Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Plättchen zu einer Leiste zusammengefasst, wobei der Abstand der darin vorgesehenen Löcher dem Lochabstand von zwei miteinander verbundenen Einzelplättchen entspricht.
Für den Rechenunterricht fasst man zweckmässigerweise zehn Plättchen zu einer Leiste zusammen.
Eine andere vorzugsweise Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die lauten und Klemmzungen über die ganze Länge der jeweiligen Seitenfläche verlaufen und dass die Klemmzungenanihren freien Enden verjüngt ausgebildet sind.
Um die Vielfalt der Flächenkombinationen zu steigern, können in Ausgestaltung der Erfindung weitere, dreieckige, unterseitig mit Stegen oder Eckstiltzen versehene Plättchen vorgesehen sein, deren Seitenlänge die ein- oder mehrfache Länge der Diagonale oder Seite der Quadratplättchen aufweist und die teils zwei mit Nuten versehene Seiten und eine mit einer Klemmzunge versehene Seite und teils umgekehrt eine Seite mit einer Nut und zwei Seiten mit Klemmzungen aufweisen. Bei diesen dreieckigen Plättchen können sich die Löcher jeweils im geometrischen Mittelpunkt befinden.
Es ist zweckmässig, sowohl die Plättchen als auch die Knöpfe farbig auszubilden.
An der Unterseite können die quadratischen Plättchen Stege, die dreieckigen Plätthen Stützen tragen.
Die Knöpfe können auch mit hohlen Schäften versehen sein, deren Unterteil zur Erzielung einer unterschiedlichen Haftwirkung dünner ausgebildet ist als deren Oberteil.
Mit diesen Plättchen sind bereits zahlreiche Darstellungen in der Ebene möglich, beispielsweise im Raumlehreunterricht zur Darstellung geometrischer Figuren oder in Heimat- und Verkehrskunde zur Darstellung beliebiger Strassenkomplexe.
In Weiterführung der Erfindung können weitere Knöpfe vorgesehen sein, die auf der Oberseite als Plättchen ausgebildet sind und auf der Unterseite einen flächig ausgebildeten Anschlag tragen, der in seiner Mitte mit einem kurzen Knopfschaft versehen ist. Diese Plättchen sind lochfrei und besitzen keine seitli- chen Verbindungsorgane. Siekönncn bei weit geringerer Stärke den quadratischenlochplättchen kongruent sein. Diese Plättchen sind vorzugsweise weiss und mit dunkelfarbigen Buchstaben, Ziffern oder mit einer
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zum Schreiben geeigneten Oberfläche versehen.
Mittels dieser mit Letternplättchen versehenen Knöpfe können auf der aus den Lochplättchen bzw.
- leisten gebildeten Basis alle Wörter bzw. Lesestoffe und Rechengleichungen in Druck- oder in Schriftzeichen dargestellt werden. Dadurch wird das Gerät zu einem umfassenden Lehrmittel im Lese- und Schreibunterricht und seine Wirkung im Rechenunterricht ist beachtlich gesteigert.
Schliesslich kann das Gerät noch durch weitere Knöpfe ergänzt werden, die auf dem an ihrem oberen Ende vorgesehenen flächigen Anschlag Verkehrszeichen oder Attrappen von Verkehrsteilnehmern (Fussgän- ger, Radfahrer, Autos usw. ) tragen.
Dadurch ermöglicht das Gerät die Darstellung jeder Verkehrssituation und dehnt seinen Anwendungsbereich auf den Fahrschulunterricht aus.
Besondere Bedeutung hat das Gerät im Rechenunterricht, bei dem einem Plättchen der Zahlenwert "eins"und einer Zehnerleiste entsprechend der Zahlenwert "zehn" zugeordnet wird. Damit lassen sich nicht nur Zahlen in vorteilhafter Weise vielseitig als Flächenmuster, sondern auch alle Grundrechnungsarten einschliesslich der Bruchrechnung sinnfällig darstellen.
Ein weiterer Vorteil des Gerätes ist darin gelegen, dass der Ergebniswert ohne Abbau der ausgangswertigen Grundebene von derselben gelöst und mit ihr zur vergleichenden Darstellung gebracht werden kann. Das hat zur Folge, dass nicht nur wertvereinigende, sondern auch werttrennende Rechenfunktionen gegenständlich als Gleichung dargestellt werden können.
Es sind zwar Rechengeräte bekannt, die mit Hilfe von farbigen Zählkörpern auf Lochleisten oder - brettern die Wertdarstellung der Zahlen anstreben. Diese Einrichtungen sind aber an starre, nach Form und Grösse nicht veränderbare Lochsysteme gebunden. Dadurch ist jede Veranschaulichung der Form nach einseitig im Sinne des jeweils der Vorrichtung zugrunde liegenden Lochsystems festgelegt. Ausserdem sind die Werte nur unter Heranziehung der gesamten Lochfläche darstellbar. Schliesslich sind Wertveränderungen bzw. -umsetzungen nur mittels der einzelnen Zählkörper möglich. Es ist weiterhin ein Rechengerät bekannt, das mit zwei vollkommen getrennt gehaltenen Tragflächen arbeitet, von denen die eine quadratisch, die andere leistenförmig gestaltet ist. An Drahtstiften werden durch einzeln aufzuhängende Pappscheiben die Werte dargestellt.
Ausser der Bewegbarkeit der Pappscheiben ist keinerlei Variabilität vorgesehen, so dass die obigen Feststellungen auch hier mit vollem Bezug gelten.
Im Rechenunterricht kommt den Knöpfen ausser ihrer technischen Haltefunktion im Zusammenwirken mit Plättchen in pädagogischer Hinsicht eine doppelte Bedeutung zu. Dadurch, dass sie plastisch und farbig aus der Ebene herausragen, erhöhen sie schlechthin die Anschaulichkeit. Da die Plättchen ihrerseits farbige Wertdifferenzierungen ermöglichen, kann durch sie in entsprechender Kombination eine bestimmte erste Wertordnung dargestellt werden. Unabhängig davon lassen sich auf dieser Flächenkombination die Knöpfe nach einem zweiten Ordnungsprinzip farbig gruppieren. Damit ist durch die Knöpfe weiterhin die Möglichkeit gegeben, auf einer Wertordnung eine andere zur vergleichenden Darstellung zu bringen.
Im Zusammenwirken mit den Knöpfen wird auch die Bedeutung ersichtlich, die die Löcher der Plättchen über ihre technische Bedeutung hinaus rein rechnerisch haben. Sind die Löcher nicht durch Knöpfe besetzt, so stellen sie Wertlücken dar und bedeuten rechnerisch eine vorzunehmende Ergänzung oder eine vorgenommene Subtraktion. Bei dem Erfindungsgegenstand sind im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen Leerlöcher also nur insoweit vorhanden, als sie einen rechnerischen Bezug haben.
Die mittels der Knöpfe gegebene Möglichkeit, zwei Plättchenebenen übereinander anzuordnen, gewinnt in all den Rechenfällen eine Bedeutung, in denen ein gegebener Wert verändert in Erscheinung treten und gleichzeitig als Ausgangswert existent bleiben soll. Dadurch ist es möglich, die zwei Seiten einer Rechengleichung gegenständlich darzustellen. Dies geschieht dadurch, dass die obere Wertebene in Durchführung der jeweiligenRechenoperation gelöst und neben der konstant gebliebenen Basis dem Ergebnis entsprechend gruppiert wird. Besonders wichtig ist diese Möglichkeit bei allen Funktionen, die eine Wertverminderung oder Teilung bewirken, also bei Subtraktion, Zerlegen, Teilen und Enthaltensein.
Die Erfindung wird an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläu-
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Seitensicht (c), Fig. 2 einen Knopf in Seitensicht, Fig. 3 den für kleine Geräte vorgesehenen Knopf in Seitenansicht, Fig. 4 den mit seinem unteren Stielteil in ein Plättchen gesteckten Knopf, Fig. 5den zwei Plättchen zusammenhaltenden Knopf, Fig. 6 Kombinationen der Zahl "drei" (a-c), wertrichtig und wertgestört, Fig. 7 Kombination einer zusammengesetzten Einmaleins-Aufgabe in Form einer Eisenbahn, Fig. 8 verschieden ausgebildete dreieckige Bauplättchen, gleichschenkelig rechtwinkelig (a), gleichseitig (b) und ungleichschenkelig rechtwinkelig (c), in Ansicht von unten, Fig. 9 ein auf die Einerplättchen aufsteckbaresLetternblättchen inDraufsicht (a) und in Seitensicht (b), Fig.
10 ein aufsteckbares Verkehrs-
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schild (a) und eineAutoattrappe (b), Fig. 11 eine auf Einerplättchenbasis aufgesteckte und ihr kongruente Letternplättchen-Kombination (a) und eine aus hochgezogenenRechtecken die Basis überragende Lettern-
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gesteckten entsprechenden Zifferngleichung, beides vertikal gehalten von der Gehäusewandung, Fig. 14 eine Strassenkombination mit Beschilderung.
Das Gerät besteht aus quadratischen und anders geformten Plättchen, rechteckigen Leisten, Knöpfen, Verkehrssymbolen, Druckschriftplättchen und dem Gehäuse.
Das quadratische Plättchen 3 (Fig. 1) trägt in der Mitte eine Bohrung 1. An zwei gegenüberliegenden Kanten sind auf der Unterseite Stege 2 angeordnet. Dadurch wird ein Abstand des Plättchens von der Unterlage erzielt. Zwei benachbarte Seitenflächen des Plättchens tragen parallel zur Längsmittellinie oberflächenparallele durchgehende Nuten 4, 5, die beiden übrigen Seitenflächen entsprechend angeordnete und in die Nuten 4,5 passende Klemmzungen 6, 7. Das freie Ende der Klemmzungen ist zwecks leichterer Herstellung der Klemmverbindung verjüngt ausgebildet. Dieses Einerplättchen ist hundertfach vorhanden, fünfzig sind hell und fünfzig dunkel gefärbt.
Die rechteckige Leiste entspricht in der Anordnung der Nuten und Klemmzungen den Plättchen 3 ; sie besitzt aber die zehnfache Länge. An der Unterseite der Leisten sind jeweils an den beiden Enden und in der Mitte Stege, entsprechend den Stegen 2 der Fig. 1 angeordnet. Diese Zehnerleiste ist zehnfach vorgesehen und entspricht in ihren Farben den Plättchen.
Die Stege 2 sind genau so ausgebildet wie die Klemmzungen, passen also gleich diesen in die Nu- ten.
Die Dreieckplättchen haben als Abmessungen die ein-oder mehrfache Seitenlänge der Plättchen 3 (Fig. 1) oder ihrer Diagonale. Ein Massstabwechsel ist zwecks Vermeidung von Analogien von Seite zu Seite ein und desselben Dreiecks vorgesehen. Die Nuten und Klemmzungen entsprechen in ihrer Ausgestaltung denen der quadratischen Plättchen, wechseln aber bei den stets paarweise vorhandenen gleichar - tigenDreiecken jeweils im Verhältnis von 2 : 1 und 1 : 2, wodurch eine ausreichende Kombinationsbreite gewährleistet wird. Fig. 8 zeigt ein gleichschenkeliges rechtwinkeliges Dreieck (a) mit der einfachen Diagonale des Einerplättchens als Hypotenuse 12, mit zwei Nuten 4, 5 und einer Klemmzunge 6.
Statt des möglichen Steges 2 sitzt unterseitig in jeder Ecke eine Stütze 13, die keine Beziehung zu den Nuten hat. Die Seitenlänge 14 des gleichseitigen Dreiecks (b) entspricht der des Einerplättchens. Eshatnur eine Nute 5, aber zwei Klemmzungen 6, 7. Bei dem ungleichschenkeligen rechtwinkeligenDreieck (c) mit wieder zwei Nuten 4, 5 und einer Klemmzunge 6 hat die Kathete 14 die einfache, die andere Kathete 15 die zweifache Länge des quadratischen Plättchens. Die Massstabänderung bezweckt eine umfassendere Variation.
Die Dreiecksplättchen dienen allgemein den Flächenkombinationen, besonders aber der Darstellung geometrischer Figuren im Raumlehreunterricht. Fig. 12 zeigt ein unter Mitverwendung des ungleichschenkeligen rechtwinkeligen Dreieckes 16 entstandenes ungleichschenkeliges Trapez (a) und ein unter Heranziehung diagonaler. Quadrathälften gebildetes Rhomboid (b).
Die Knöpfe 8 (Fig. 2) sind mit einem Schaft versehen, der zwei verschiedene Haftgrade aufweist.
Sein unterer Teil 10 ist dünnwandig und konisch, geschlitzt od. dgl. ausgebildet, so dass er sich elastisch einführen und damit leicht in eine Bohrung einstecken lässt und klemmend gehalten wird (Fig. 4).
Der obere Teil 9 des Schaftes ist starkwandiger ausgebildet und besitzt gegebenenfalls Haftwulste, Rastringe od. dgl. zur Erhöhung der Klemmwirkung. Die Klemmwirkung soll jedoch nur so sein, dass eine sichere Verbindung zwischen Knopf und Plättchen bzw. Leiste gewährleistet ist. Nur durch diesen zweiten gesteigerten Hafteffekt ist es möglich, zwei Plättchen- bzw. Leistenebenen mittels der Knöpfe zu verbinden, ohne dass sich diese beim Aufsetzen auf die Basis lockern und bei weiterem Druck schliesslich herausfallen. Fig. 5 zeigt zwei übereinander angeordnete und mittels des Schaftes gehaltene Einerplätt- chen.
Um die Handhabung der Knöpfe bei kleinen Ausführungen des Gerätes zu erleichtern, ist noch eine weitere Ausführungsform vorgesehen (Fig. 3). Die Knöpfe 8 sind niedriger ausgebildet und tragen einen Griffstiel 11 mit kugelförmig verdicktem Ende. Dieser Griffstiel 11 ist elastische Soll also ein bestimmter Stiel erfasst werden, so weichen die benachbarten aus.
Die Knöpfe sind zweihundertfach vorgesehen und anteilmässig in fünf Farben gehalten.
Für die Haftung der Buchstabenplättchen (a in Fig. 9) genügt der untere Teil 10 des Knopfschaftes. Der über dem Schaft 10 angeordnete Anschlag 18 bewirkt den der Griffigkeit wegen notwendigen
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Abstand zwischen den Rändern der Letternplättchen und ihrer Lochplättchen bzw. 1eisenbasis. Dieser Anschlag 18 muss flächig und so bemessen sein, dass er, auch bei Druck, eine feste Auflage der Plättchen auf ihrer Basis garantiert. Fig. 11 zeigt in der Kombination (a) das Wort "Hans" aus quadratischen Letternplättchen auf eine kongruente, nicht sichtbare Basis aufgesteckt. Im Hinblick auf ein besseres Schriftbild sind in einer zweiten Kombination (b) die Letternplättchen als Rechteck hochgezogen.
DieBuchstabenlük- ke 19 lässt die Basis sichtbar werden und damit erkennen, dass im Wirkungsbereich det Letternplätt- chen die gleiche Variabilität gegeben ist wie bei den Knöpfen.
Dadurch ist das Gerät sowohl für die analytische als auch für die synthetische Lese-Schreibmethode voll verwendbar.
Fig. 13 zeigt die gleichzeitige Verwendungsmöglichkeit von Knöpfen und Letternplättchen und vermittelt die Anschauungsintensität bezüglich des dargestellten Rechenfalles "3+2=5".
Bei Fig. 10 ist dem Schaft 10 ein Verkehrsschild (a) und eine Autoatuappe (b) unter Beibehaltung des Anschlages 18 aufgesetzt. Das Verkehrsschild (a) auf ein Lochplättchen gesteckt, kann an jeder Stelle einer Strassendarstellung seitlich angeklemmt oder wie dieAutoattrappe (b) ohne Lochplättchen unmittelbar in jede Lochstelle auf die Strasse gesteckt werden. Fig. 14 zeigt eine Strassenkombination mit Verwendung von gleichseitigen Dreiecksplättchen 20 und verschiedene Verkehrszeichen.
Durch die Verkehrsschilder und-symbole ermöglicht das Gerät die Darstellung jeder Verkehrssituation und wird über die einschlägigen Volksschulstoffe hinaus für die Fahrschulen verwendbar.
Als Gehäuse ist ein deckelloses Kästchen vorhanden, dessen Boden als dezimalgegliedertes Hunderter-Lochbrett gestaltet ist und das in seinen Abmessungen der Fläche, die aus den längsseitig zusammengesetzten Leisten gebildet wird, entspricht. Die Lochanordnungen der aus den Leisten gebildeten Fläche und des Kästchenbodens sind kongruent, so dass bei umgestülptem Gehäuse mit dessen Boden zusätzlich eine homogene Rechenfläche bekannter Art gewonnen ist. Die beiden Seitenwände haben den Abstand der seitlichen Leistenstege 2 und sind auf ihrer Oberfläche durchlaufend mit Leistennuten versehen. Die beiden andern Seitenwände, gleichfalls durchgehend genutet, schliessen mit der aus den Leisten gebildeten Fläche ab.
Der Innenraum des Kastens ist in Richtung und Breite den Deckelteilen entsprechend durch
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in zehn Knopffächer unterteilt,Einerplättchen ausgespart sind. Alle Zwischenwandungen haben die Stärke der Klemmzungen und laufen nach oben in deren Profil aus.
Durch diese Ausbildung ist es möglich, die Leisten nicht nur für die im Unterricht benötigten Darstellungen, sondern auch als zerlegbaren Gehäuseverschluss zu verwenden, wobei je nach Beanspruchung des Gerätes alle oder nur ein Teil der Leisten abgenommen werden kann.
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:1. Alle Flächenkombinationen lassen sich bis zur Grenze ihres Hafteffektes (3-4fache Leistenhöhe) auf allen Wandungsoberflächen in senkrechter Ebene anordnen ;
2. in senkrechten Ebenen parallel hintereinander staffeln oder rechtwinkelig aneinanderstellen ;
3. die quadratischen Plättchen (und Leisten) lassen sich mittels Nute und Steg ihrerseits zu rechtwinkelig aufeinanderstehenden Ebenen verbinden und
4. als Ebenen-Verbund auf den Gehäusewandungen montieren.
Damit ist das Gerät zum dreidimensionalen Baukasten geworden und sein Wirkungsbereich weit über den eines Lehrmittels ausgedehnt.
Das Klassenmodell ist grösser ausgebildet. Es erfordert deshalb ein stabileres Gehäuse und zusätzlich eine Tragschiene.
Die Arbeitsweise des Gerätes wird an zwei Beispielen näher ausgeführt : a) am Rechenfall des Enthaltenseins'"7 in 21" und b) an dem heimatkundlichen bzw. verkehrskundlichen Thema "Mein Schulweg". a) Aus zwei Zehnerleisten und einem Einerplättchen wird, farbig wechselnd, eine zusammengesetzte Leiste gebildet. Diese dient als Basis, auf die einundzwanzig linear zusammengeklemmte Plättchen mit-
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sind. Im Nacheinander werden die Plättchen samt den Knöpfen gruppenweise von der Grundleiste gelöst und rechts davon plaziert.
Dadurch ist der Rechenfall"7 in 21"so sinnfällig dargestellt, dass das Kind zu
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b) Leere Plättchen und Leisten, linear zusammengesteckt, symbolisieren die Strassen, wobei die Hauptverkehrswege in doppelter Breite dargestellt werden können. Alle Kreuzungen, Einmündungen u. dgl. werden seitlich angesetzt. Durch überall anklemmbare Randplättchen wird die Beschilderung durchgeführt.
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Mit den Attrappen von Verkehrsteilnehmern werden die Verkehrsregeln durchgespielt, wobei ein lokalbezogenes Würfelspiel entwickelt werden kann. So kann jedes Kind seinen eigenen Schulweg individuell zur Darstellung bringen und das Thema anschaulich sowohl heimatkundlich-geographisch als auch verkehrserzieherisch ausgewertet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lehrgerät, insbesondere für denRechenunterricht in der Volksschule, gekennzeichnet durch zahlreiche gleiche, rechteckige, vorzugsweise quadratisch ausgebildete, in der Mitte mit Löchern (l) versehene Plättchen (3), die an zwei benachbarten Seitenflächen Nuten (4,5) und an den beiden übrigen Seitenflächen in diese Nuten passende Klemmzungen (6,7) zur Herstellung von in Kantenrichtung beliebig versetzter Verbindungen in der Ebene tragen, und durch mit einem Schaft (9, 10) versehene, in die Mittellöcher der Plättchen einsteckbare Knöpfe (8), mittels derer auf jedem beliebigen Plättchen ein weiteres Plättchen in einer zweiten Plättchenebene festgelegt werden kann.