BG63425B1 - Игра-мозайка - Google Patents

Abstract

Играта мозайка е приложима за развлечение и обучение, по-специално за изграждане на аритметични и геометрични представи у децата, за развитие на абстрактно мислене и математическа интуиция от най-ранна възраст. При използването й се осъществява естествен преход от конкретно количество елементи към съответен математически символ и се създават условия, при които играещият, извършвайки манипулации сопределени количества елементи, възприема математически символи и обратно. Играта мозайка се състои от дъска за подреждане (1) и множество елементи (2) с правоъгълно сечение. Във всеки елемент (2) е вграден в средата цилиндричен магнит (4). Дъската (1) е от немагнитна основа (5), върху която е фиксирана феромагнитна плоскост (6). Елементите (2) са с елипсовидно заоблени краища (7). Горната и долната основа (3' и 3'') на елементите (2) са с два различни цвята. С цвета на всяка основа е оцветена по една половина от страничната повърхнина (8), съответно (8' и 8''), от едната и от другата страна на надлъжната ос на елемента (2). Вграденият цилиндричен магнит (4) е с посока на намагнитване, коятое перпендикулярна на горната и долната основа на елемента (2). Цветовете на основите (3' и 3'') съответстват на даден магнитен полюс.

Description

Област на приложение

Изобретението се отнася до игра мозайка с приложение за развлечение и обучение, по-специално за изграждане на аритметични и геометрични представи у децата, развитие на абстрактно мислене и математическа интуиция от най-ранна възраст.

Предшестващо състояние на техниката

Известна е игра мозайка, състояща се от дъска за подреждане и множество плоски еднакви по размери елементи с правоъгълно сечение, всеки от които е двуслоен и има различен цвят на горната и долната основа. Дъската е сборна от две части с бордове и шарнир между тях, при което образува в затворено положение кутия за елементи /1/.

Известна е и друга игра мозайка, състояща се от феромагнитна дъска за подреждане и множество магнитни елементи. Дъската е сборна от две части с бордове и шарнир между тях, при което образува в затворено положение кутия за елементите /2/.

Недостатък на известните игри мозайки е, че те имат ограничено забавно приложение поради правоъгълната форма на елементите, което позволява подредбата само на еднообразни фигурки. Няма възможност за въвеждане на обобщени характеристики на величините при опериране с еднакви елементи за броене и подреждане. Поради това играещият, извършвайки манипулации с елементите, трудно може да ги свърже с математически символи.

Задачата на изобретението е да се създаде игра мозайка, при която се осъществява естествен преход от конкретни количества елементи към съответни математически символи и се създават условия, при които играещият, например дете, докато се забавлява и извършва манипулации с определени количества елементи, оперира с математически символи.

Техническа същност на изобретението

Тази задача се решава, като се създава игра мозайка, състояща се от феромагнитна дъска за подреждане и множество магнитни плоски еднакви елементи с правоъгълно сечение. Горната и долната основа на всеки елемент е с два различен цвята. В средата на всеки елемент е вграден цилиндричен магнит, дъската е от немагнитна основа, върху която е фиксирана феромагнитна плоскост. Елементите са с елипсовидно заоблени краища. С цвета на всяка от двете основи на елемента е оцветена съответно и по една половина от страничната повърхнина, разположена от едната и другата страна на надлъжната ос на елемента. Оста на цилиндричния магнит е перпендикулярна на основите, а магнитните полюси са ориентирани съответно към горната и долната основа, така че на съответния полюс винаги отговаря съответен цвят.

Възможно е в играта мозайка елементите да се оцветени с два цвята измежду от 2 до 10 цвята.

Възможно е в играта мозайка елементите да имат цвят на страничната повърхнина, различен от цветовете на горната или долната основа.

Възможно е в играта мозайка елементите да са с цвета на страничната повърхнина, еднакъв с този на едната им основа.

Възможно е в играта мозайка дъската да се състои от две части, свързани с тясна гъвкава лента от текстил или пластмаса.

Предимство на играта мозайка е, че тя е с разширено забавно и дидактично приложение, тъй като при използването й се осъществява естествен преход от конкретно количество елементи към съответен математически символ и се създават условия, при които играещият, например дете, извършвайки манипулации с определени количества елементи, възприема математически символи.

Описание на приложените фигури

Едно примерно изпълнение на играта мозайка е показано на фигурите, където:

фигура 1 показва конструкцията на дъската за подреждане;

фигура 2 - конструкцията на един елемент; фигура 3 - разрез на един елемент; фигура 4 - конструкцията на сгъваема дъска за подреждане, съставена от две свър2 зани части;

фигура 5 до фигура 40 илюстрират възможностите за използване на играта мозайка.

Примерно изпълнение на изобретението

Играта мозайка на фиг. 1, 2 и 3 се състои от феромагнитна дъска за подреждане 1 и множество магнитни елементи 2 с правоъгълно сечение. Във всеки елемент 2 е вграден в средата цилиндричен магнит 4, дъската 1 е от немагнитна основа 5, върху която е фиксирана феромагнитна плоскост 6, а елементите 2 са с елипсовидно заоблени краища 7. Горната и долната основа 3’ и 3” на елементите 2 са с два различни цвята. С цвета на всяка основа е оцветена по една половина, съответно 8’ и 8” от страничната повърхнина 8, съответно от едната и от другата страна на надлъжната ос на елемента 2. Вграденият цилиндричен магнит 4 е с посока на намагнитване, която е перпендикулярна на горната и долната основа на елемента 2. Цветовете на основите 3’ и 3” са еднозначно привързани към съответен магнитен полюс на магнита 4.

Възможно е в играта мозайка всеки от нейните елементи 2 да е оцветен с два цвята измежду от 2 до 10 цвята.

Възможно е в играта мозайка елементите 2 да имат цвят на страничната повърхнина 8, различен от цветовете на горната и долната основа.

Възможно е в играта мозайка елементите 2 да имат цвят на страничната повърхнина 8, който да е еднакъв с този на една от основите им.

На фиг. 4 дъската за нареждане 1 се състои от две части 1’ и 1”, свързани с тясна гъвкава лента 9 от текстил или пластмаса.

Приложение на изобретението

Играта мозайка позволява създаване на голям брой образи на обекти от живата и неживата природа чрез пространствено и цветово комбиниране на конфигурации от елементи. На фиг. 5 е показан пример за нареждане на образа на пейзаж с използване на два цвята. На фиг. 6 е показано нареждане на цветя. Магнитното закрепване дава възможност да се фиксират и чрез малки премествания добре да се прецизират както фигурите, които подрастващите изграждат, така и самите движения на играещите, а от там и интелектуалните подсистеми на мозъка, свързващи зрителни и моторни възприятия, развивани при тази дейност.

Нареждането в предучилищната възраст на образи на предмети, на отделни цветни букви, а после и на думи с помощта на елементите, позволява да се свържат движенията на ръцете с вътрешната реч и да се постигне самоконтрол, който благоприятства процеса на ограмотяването. На фиг. 7 е показан пример за нареждане на букви от латинската азбука и отделни думи на английски език, при което гласните и съгласните се различават по цвят.

Пропорциите, елипсовидните краища 7 на елементите 2, както и разположението и силата на привличане на магнита 4 са разчетени така, че да се образуват и преобразуват лесно естетични, отчетливи знаци, цифри, букви, фигури и други плоски структури в двумерното пространство върху феромагнитната плоскост 6.

Ширината на елементите е равна на една трета от дължината им, а дебелината е една десета от дължината им. Нареждането на елементите един върху друг води до образуване, благодарение на магнитната сила, на устойчиви блокове с различна височина. Така могат да се строят тримерни архитектурни макети. Елементите могат да служат като “тухли” при създаване на стени, кули, кубове, призми и други тримерни конфигурации с различно оцветяване. На фиг. 8 е показан пример за нареждане на макети на десететажен жилищен блок, на фиг. 9 е наредена обемна структура, съставена от три блока. На фиг. 10 е показана петостенна кула. Цилиндричната форма на магнита 4 позволява при нареждане на елементите един върху друг, всеки следващ да се завърта на малък ъгъл спрямо лежащите по-долу и така се получава спираловидна конструкция (фиг. 11). Комбинирането на блокове с различна височина дава възможност за нареждане и на стъпаловидни конструкции (фиг. 12).

Най-широко приложение има играта-мозайка в изграждането на математически понятия и представи. Чрез играта-мозайка е възможно онагледяване на изучаването на аритметичните действия, на закономерности от гео метрията и алгебрата. При подходящо формиране на цифрите може да се направи така, че всяка цифра да съдържа съответстващия на нея брой елементи. На фиг. 13 са показани такива стандартизирани образи на цифрите от 1 до 9. Образите на цифрите 1, 2 и 3 са силно стилизирани, но благодарение на това те имат предимството, че могат да бъдат открити като градивни елементи в образите на останалите цифри (от 4 до 9). На фиг. 14 е показано, че при завъртане на един от елементите на цифрата 4 на 180° около надлъжната му ос, това променя цвета на видимата му страна и превръща величината 4 в умаляемо, а нейните съставни части - 1 и 3 съответно в умалител и разлика от изваждането. На фиг. 15 цифрата 6 при завъртане на един елемент и промяна на неговия цвят се превръща в умаляемо, цифрата 1 в умалител, а цифрата 5 - в разлика от изваждането. При промяна на цвета на елементите чрез въртенето им около надлъжната ос цифрата може да се превърне и в делимо - например на фиг. 16 цифрата 6 се разделя на две тройки, а на фиг. 17 - на три двойки. Подобни примери са дадени и с другите цифри. На фиг. 18 цифрата 8 чрез промяна на видимата страна на част от елементите е представена като съставена от четири двойки, а на фиг. 19 цифрата 9 е представена като съставена от три части от по три елемента. Елементите дават също възможност за нареждане на символите за аритметичните операции и знаците “по-голямо от” и “по-малко от”. Знаците се нареждат с цвят, който е различен от цвета на числата. Действията събиране и изваждане се реализират с мозайката, както е показано на фиг. 20; отношенията “по-голямо от” и “по-малко от” - на фиг. 21. Действието деление - на фиг. 22 (с наклонена черта 8/4=2) и действието умножение (3x2=6) - на фиг. 23.

На фиг. 24 за нареждане на двуцифрени числа се използва образуването на обемни структури. Чрез нареждане на елементите 2 един върху друг векторите на магнитната индукция на съединените магнити 4 образуват ос, която е аналогична на материалната ос на класическото сметало. Тази магнитна ос може да заема различно положение в пространството и е физическият фактор за формиране на устойчиви структури, които представят едновременно и символично и реално - чрез конкретен брой единици математическите величини.

На фиг. 25 са показани числата 40, 50 и 60, изобразени чрез елементи от играта мозайка, които са изградени съответно от 4, 5 и 6 блока, съдържащи по десет елемента. Цифрата от старшия разред при представянето на двуцифрени числа в играта се образува по същия начин, както цифрата на едноцифрените, но не от отделни елементи, а от блокове, всеки от които съдържа по десет елемента, наредени вертикално един върху друг по магнитната ос, благодарение на привличането. На фиг. 24 се вижда, че тези три числа, които при нормален запис завършват на нула, в разглеждания пример се образуват само от цифрата на старшия разред, тъй като в игратамозайка нулата се означава с празно място. На фиг. 25 е показано сумирането на двуцифрените числа 48 и 16. Поотделното сумиране на старшите и на младшите разреди се осъществява чрез нагледно конструиране на цифрите на сумата, при което се осъществява пренос в старши разред. За тази цел сумата от елементите от цифрите на младшите разреди на двете събираеми (8+4=14) следва да образува един нов (тъмен) блок от десет елемента плюс четири бели елемента, които ще образуват цифрата на младшия разред. Преносът на една десетица в старши разред се онагледява под формата на преместване вляво на образувания нов (тъмен) блок от десет елемента, с който блоковете на старшия разред на сумата стават общо шест.

На фиг. 26 е показано изваждане на числото 15 от числото 44. Числото 44 е съставено от четири блока по десет елемента и още четири единични елемента. От тези четири елемента и от един от блоковете, който има същия цвят, образуваме числото 14, от което трябва да извадим 5 елемента. Така остават 9 елемента, които запазват началния цвят и образуват младшия разред на разликата. От останалите три блока на старшия разред на умаляемото изваждане един блок и така остават 2 блока от старшите разреди с началния си цвят, т.е. разликата от изваждането е 29.

Еднозначната ориентация на магнитните полюси по отношение на цветовете на горната и долната основа 3’ и 3” на всеки елемент 2 осигурява еднозначна цветова ориентация на основите на елементите във всеки блок (виж фиг. 2, 3 и 24). Ориентацията на цветовете на страничната повърхнина 8’ и 8” спрямо магнитната ос осигурява, при завъртане на 180° около тази ос, промяна на видимото странично оцветяване на блоковете и това има съществено значение за онагледяване на делението при двуцифрени числа и действията с дроби.

Например на фиг. 27 е показано деление на числото 20 на 4. Половината от всеки от двата блока на старшите разреди се завърта около магнитната ос, като променят цвета на видимата си страна, и по този начин двете десятки се оказват разделени на четири петици.

На фиг. 28 един блок от 6 елемента се разглежда като единица, т.е. като едно цяло, съставено съответно от 2+4 щестини, а друг такъв блок като 3+3 шестини в зависимост от оцветяването на съответни негови части, благодарение на завъртането на определен брой елементи около магнитната ос. На същата фигура е показано, че една третина, съответно два елемента и една половина, съответно три елемента, образуват 5 шестини. По този начин могат да се онагледяват действия с дроби, като броят на елементите на цялото е общо кратно на знаменателите на дробите.

Чрез завъртане около надлъжната и магнитната ос на елементите, което води до промяната на цвета на видимата им страна, може да се онагледява делението на двуцифрени числа на едноцифрени, а оттам и онагледяването на умножението на две едноцифрени числа. Например на фиг. 29 е показано делението на числото 36 на числото 6. Чрез завъртане на части от блоковете около магнитната ос се променя цвета на видимата им страна така, че всеки блок се оказва съставен от една шестица и една четворка. Тъй като всяка четворка може да образува с два елемента от младшия разред по една шестица, така шестиците стават общо 6 на брой. По този начин може да се онагледява таблицата за умножение.

На фиг. 30 са показани възможности за онагледяване на идеята за площ и обем с помощта на нареждане на елементите в редове, колони и слоеве. Едновременно с това по този начин се затвърдява и разширява знанието за процедурите умножение и деление.

На фиг. 31 са показани възможностите, които играта-мозайка дава за изучаване на действието събиране, например при многоцифрените числа 446 и 475. В този случай не се използват цифри, построени от блокове, а само плоски цифри за всеки разред, като съседните разреди на всяко едно от двете събираеми имат различен цвят. При пренос на единица в по-горен разред единицата се разполага над цифрите на двете събираеми от този разред и се означава с неговия цвят. На фиг. 32 е показано аналогично изваждане на многоцифрените числа 461 и 455, при което се онагледява отнемането на единица от съседен по-горен разред, за да може да се извърши изваждането при младшия разред.

На фиг. 33 са показани отсечки, построени от елементи. Всяка отсечка има дължина, равна на съответния брой елементи, от които е построен. Всяка отсечка е наименована с две букви. На фигурата за прегледност резултатът от и изваждането на отсечки е означен чрез равенството: 5-3=2 (TC-TL=LC). Тези буквени и цифрени означения не се изобразяват при реалното използване на мозайката.

Тъй като всеки от елементите на играта има дебелина, равна на 0,1 от дължината му, това дава възможност да се образуват отсечки с дължина, чиято величина съдържа дробна част. На фиг. 34 е показано сумиране на отсечки, чиито величини съдържат дробна част отсечки: 3,3+2,2=5,5.

На фиг. 35 е показано въвеждане към смятането с букви. За целта е показано, че 4 момчета плюс 1 момче правят 5 момчета. На същата фигура е показано смятане с два вида кутии - с надписи X и надписи Y, при което бройките на двата вида кутии не се смесват. С премахването на очертанията на кутиите децата започват да смятат с букви.

На фиг. 36 с помощта на играта е показано онагледяване на решаването на линейното уравнение чрез премахване на еднакъв брой букви или единици от двете страни на уравненията: 5Х+1=4Х+6Х=5. Тези уравнения и изображението на везните са дадени за прегледност на фигурата, не се изобразяват при реалното използване на мозайката.

На фиг. 37 с елементите на играта са построени равностранен, равнобедрен и правоъгълен триъгълник, както и квадрат, който се превръща в ромб чрез изменение на ъгъла, който сключват две от страните му.

На фиг. 38 са построени графики в координатна система, а на фиг. 39 се сумират вектори в равнината по правилото на много ъгълника и успоредника.

Възможността за използване на по-голям брой цветове - от 2 до 10 цвята, позволява създаването на картини с нюансирано оцветяване на водни повърхности, облаци, гори и др. (фиг. 40).

Възможността за оцветяване на цялата странична повърхнина с цвета на една от основите се предвижда за случай, когато елементът се изработва изцяло от прозрачна цветна пластмаса в един цвят, а едната от двете основи се покрива чрез цветно фолио в друг цвят. Така елементите придобиват по-голяма атрактивност и едновременно запазват основното си функционално предназначение в обучението по математика, което е разгледано по-горе.

С такава цел е предвидена и другата възможност за оцветяване на страничната повърхнина на елементите с цвят, различен от този на двете основи (например бял или черен), при което се осигурява по-добро контрастиране между елементите при подреждането им един върху друг в блокове.

Дъската 1 може да се състои от една или две части Г и 1”, образуващи в разтворено положение двойно по-голяма игрална площ и свързани с гъвкава лента 9, която е достатъчно тясна, така че междината между двете части на дъската 1 не пречи да се задържат от плоскостта магнитните елементи. Благодарение на лентата 9 дъската 1 може да се прегъва надве и да се прибира в опаковка (непоказана на фигурите). Използването на съставна дъска от две плоскости, свързани с гъвкава лента, разширява двукратно площта на игралното поле - фиг. 4, и дава възможност за нареждане на по-сложни фигури.

Силата на магнитите 4 е достатъчно голяма за взаимното привличане на елементите 2 помежду им и автоматично образуване на блокове от десет и повече елемента 2 при събирането им накуп с двете ръце. Силата на привличане на магнитите 4 е така разчетена, че е достатъчно слабо тангенциално усилие на ръката, за да се отдели всеки елемент 2 от останалите в блока, с цел той да бъде нареден към дадена конфигурация върху дъската 1, или чрез плъзгане на наредените върху нея елементи встрани до отпадането им от дъската 1, да се освободи работната повърхност за нова конфигурация. По този начин, когато играещият държи в едната ръка един блок еднотипни по цветова комбинация елементи 2, този блок служи като “пишещо устройство” за тази цветова комбинация. Това позволява на играещия с другата ръка да снема елементите 2 един по един от блока и лесно да ги подрежда върху дъската по своя преценка.

Така играта-мозайка, от една страна чрез специфична конструкция, форма, размери и оцветяване на елементите, а от друга страна - чрез тяхното еднообразие, дава възможност елементите да се свързват чрез подреждане по подвижни оси, съвпадащи с векторите на магнитната индукция, и да образуват блокове и конфигурации с различна ориентация в пространството за представяне на цифри, букви, математически знаци и релации, двумерни и тримерни геометрични структури и други учебни обекти. Съставените цифри и числа не само обозначават, символизират, но и реално съдържат в своята структура съответното количество единици във вид на елементи 2. С помощта на въртенето на елементите около надлъжната и около магнитната ос става възможно едновременно извършване както на символичната, така и на реалната количествена операция с тях. Благодарение на това подрастващите, особено в ранна възраст, могат да възприемат и използват с лекота математическите символи, да работят с все посложен набор от символи и да постигнат дълбоко интуитивно обвързване на символите със съдържанието и със свойствата им.

Claims (5)

1. Игра мозайка, състояща се от феромагнитна дъска за подреждане и множество магнитни плоски еднакви елементи с правоъгълно сечение, като основите на елементите са с два различни цвята, характеризираща се с това, че във всеки елемент (2) е вграден в средата магнит (4), като дъската (1) е от немагнитна основа (5), върху която е фиксирана феромагнитна плоскост (6), а елементите (2) са с елипсовидно заоблени краища (7), при което с цвета на всяка от основите (3’ и 3”) е оцветена по една половина от страничната повърхнина, съответно (8’ и 8”) от двете страни на надлъжната ос на елемента (2), а вграденият магнит (4) е с посока на намагнитване, която е перпендикулярна на горната и долна та основа на елемента (2), като цветовете на двете основи (3’ и 3”) съответстват на даден магнитен полюс на магнита (4).

2. Игра мозайка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че всеки от елементите й (2) е оцветен с два цвята измежду от 2 до 10 цвята.

3. Игра мозайка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че някои от елементите (2) имат цвят на страничната повърхнина (8), който е различен от цветовете на горната и долната основа (3’ и 3”).

4. Игра мозайка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че някои от елемен- тите (2) имат цвят на страничната повърхнина (8), който е еднакъв с този на една от основите им.

5. Игра мозайка съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че дъската 1 се 5 състои от две части (Г и 1 ”), свързани с тясна гъвкава лента (9) от текстил или пластмаса.