Lehrgerät für die Primarschule, insbesondere für den Rechenunterricht Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lehrgerät für den Unterricht in der Primarschule zu schaffen, das aus zusammensteckbaren Bauelementen nach Art eines Baukastens besteht und vielseitig ver wendbar ist. Die Bauelemente sollen zur Herstellung beliebiger Flächenmuster zusammensteckbar sein. Es soll aber auch auf so gebildeten Flächen eine zweite Ebe ne aus einer beliebigen Kombination befestigt werden können, wobei diese einzeln oder in Gruppen umsetz bar und leicht wieder lösbar sein müssen.
Die zuletzt genannte Forderung liegt beispielsweise im Rechen unterricht vor, wenn dargestellt werden soll, wie oft eine Zahl in einer grösseren Zahl enthalten ist.
Es sind zwar Rechengeräte bekannt, die mit Hilfe von farbigen Zählkörpern auf Lochleisten oder -bret tern die Wertdarstellun<B>g</B> 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 Loch fläche darstellbar. Schiesstich sind Wertveränderun- aen bzw. -umsetzungen nur mittels der einzelnen Zähl körper möglich.
Es ist weiterhin ein Rechengerät bekannt, das mit zwei vollkommen getrennt gehaltenen "Pragflächen arbeitet, von denen die eine quadratisch, die andere leistenförmig gestaltet ist. An Drahtstiften werden durch einzeln aufzuhängende Pappscheiben die Werte darge stellt. Ausser der Bewegbarkeit der Pappscheiben ist keinerlei Varibilität vorgesehen, so dass die obigen Feststellungen auch hier mit vollem Bezug gelten.
Gemäss der Erfindung besteht das Gerät aus ver- schiedenförmig ausgebildeten, in der Mitte mit Lö chern versehenen Plättchen, die an zwei benachbarten Seitenflächen Nuten und an den beiden übrigen Seiten flächen in diese Nuten passende Klemmzungen zur Herstellung kantenglatter bzw. kantenversetzter Ver bindungen in der Ebene tragen, und aus mit einem Schaft versehenen in die Mittellöcher der Plättchen einsteckbaren Aufsätzen, die zur Festlegung einer zweiten Plättchenebene auf einer bereits vorhandenen Plättchengrundebene dienen.
In Ausgestaltung der Erfindung können mehrere vorzüglich quadratische Plättchen zu einer Leiste zusammengefasst werden, wobei der Lochabstand dem von zwei miteinander verbundenen Plättchen ent- :spricht.
Für den Rechenunterricht fasst man zweckmäs- sigerweise zehn Plättchen zu einer Leiste zusammen. Es ist zweckmässig, sowohl die Plättchen als auch die Aufsätze farbig auszubilden.
Mit diesen Plättchen sind bereits zahlreiche Dar stellungen in der Ebene möglich, beispielsweise im Raumlehreunterricht zur Darstellung geometrischer Figuren oder in Heimat- und Verkehrskunde zur Dar stellung beliebiger Strassenkomplexe.
Mittels Letternplättchen können auf der aus den Lochplättchen bzw. -leisten gebildeten Basis alle Wör ter bzw. Lesestoffe und Rechengleichungen in Druck- oder in Schriftzeichen dargestellt werden. Dadurch wird das Gerät zu einem umfassenden Lehrmittel im Lese-Schreibunterricht, und seine Wirkung im Re chenunterricht ist beachtlich gesteigert.
Schliesslich kann das Gerät noch dadurch ergänzt werden, dass auf der an Ihrem oberen Ende mit flä chigem Anschlag versehenen Haftvorrichtung Ver kehrszeichen oder Attrappen von Verkehrsteilnehmern (Fussgänger, Radfahrer, Autos usw.) angebracht sind.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung durch ein Ausfführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 das quadratische Einerplättchen in Ansicht von unten (a), im Schnitt (b) und in Seitensicht (c), Fig. 2 einen Knopf in Seitensicht, Fig. 3 den für kleine Geräte vorgesehenen Knopf in Seitensicht, Fig. 4 den mit seinem unteren Stielteil in ein Plätt chen gesteckten Knopf, Fig. 5 den zwei Plättchen zusamenhaltenden Knopf,
Fig. 6 Kombinationen der Zahl (c drei (a-c), wert richtig und wertgestört, Fig. 7 Kombination einer zusammengesetzten Ein maleins-Aufgabe in Form einer Eisenbahn, Fig. 8 verschieden ausgebildete dreieckige Bau plättchen:
gleichschenklig, rechtwinklig (a), gleich seitig (b) und ungleichschenklig rechtwinklig (c), in Ansicht von unten, Fig. 9 ein auf die Einerplättchen aufsteckbares Let- ternblättchen in Draufsicht (a) und in Seitensicht (b), Fig. 10 ein aufsteckbares Verkehrsschild (a) und eine Autoattrappe (b),
Fig. 11 eine auf Einerplättchen-Basis aufgesteckte und ihr kongruente Letternplättchen-Kombination (a) und eine aus hochgezogenen Rechtecken die Basis überragende Letternkombination mit Lücke (b), Fig. 12 die aus verschiedenförmigen Bauelemen ten gebildeten Kombinationen eines ungleichschenk- ligen Trapezes (a) und eines Rhomboides (b),
Fig. 13 eine gegenständliche Darstellung der Glei chung 3 -I- 2 = 5 mit Bezugszeichen (a) in un mittelbarer Klemmverbindung mit der auf einer Zehnerleiste aufgesteckten entsprechenden Ziffern gleichung (b), beides vertikal gehalten von der Ge häusewandung (c, im Abriss), Fig. 14 eine Strassenkombination mit Beschilde rung.
Das Gerät besteht aus quadratischen und anders geformten Plättchen, rechteckigen Leisten, Knöpfen, Verkehrssymbolen, Druck/Schriftplättchen 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 ober flächenparallele 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 ausgebil det. Dieses Einerplättchen ist hundertfach vorhanden, fünfzig sind hell und fünfzig dunkelgefärbt.
Die rechteckige Leiste entspricht in der Anord nung 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 Zehner leiste 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 Nuten.
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 Drei eckes vorgesehen. Die Nuten und Klemmzungen ent sprechen in ihrer Ausgestaltung denen der quadrati schen Plättchen, wechseln aber bei den stets paar weise vorhandenen gleichartigen Dreiecken jeweils im Verhältnis von 2: 1 und 1 : 2, wodurch eine aus reichende Kombinationsbreite gewährleistet wird.
Die Löcher befinden sich jeweils im geometrischen Mittelpunkt. Fig. 8 zeigt ein gleichschenkliges recht winkliges 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 Dreieckes (b) entspricht der des Einerplättchens. Es hat nur eine Nute 5, aber zwei Klemmzungen 6, 7. Bei dem un- gleichschenkligen rechtwinkligen Dreieck (a) mit wie der 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 Massstabsänderung bezweckt eine umfassendere Va riation.
Die Dreiecksplättchen dienen allgemein den Flä chenkombinationen, besonders aber der Darstellung geometrischer Figuren im Raumlehreunterricht. Fi gur 12 zeigt ein unter Mitverwendung des ungleich schenkligen rechtwinkligen Dreieckes 16 entstandenes ungleichschenkliges Trapez (a) und ein unter Heran ziehung diagonaler Quadrathälften gebildetes Rhom- boid (b).
Die als Aufsätze dienenden und farbig ausgebil deten hohlen Knöpfe 8 (Fig. 2) sind mit einem Schaft versehen, der zwei verschiedene Haftgrade aufweist. Sein unterer Teil 10 ist dünnwandig und konisch, geschlitzt, spiralig oder dergl. ausgebildet, so dass er sich durch Einschnäbeln leicht in eine Bohrung einstecken lässt und klemmend gehalten ist (Fig. 4).
Der obere Teil 9 des Schaftes ist starkwandiger aus gebildet und besitzt gegebenenfalls Haftwülste, Rast ringe oder dergl. 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 zwei ten gesteigerten Hafteffekt ist es möglich, zwei Plätt chen- bzw. Leistenebenen mittels der Knöpfe zu ver binden, ohne dass diese beim Aufsetzen auf die Basis stauen und bei weiterem Druck schliesslich heraus fallen. Fig. 5 zeigt zwei übereinander angeordnete und mittels des Schaftes gehaltene Einerplättchen.
Um die Handhabung der Knöpfe bei kleinen Aus führungen 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 elastisch. 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 vorzugsweise weissen und mit dunkelfarbigen Buchstaben, Ziffern oder einer Schreibfläche versehe- nen Buchstabenplättchen (a) bei Fig. 9 genügt der untere Teil 10 des Knopfschaftes. Der über dem Schaft 10 angeordnete Anschlag 18 bewirkt den der Griffig keit wegen notwendigen Abstand zwischen den Rän dern der Letternplättchen und ihrer Lochplättchen- bzw. Leistenbasis. 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 kon gruente, nicht sichtbare Basis aufgesteckt. Im Hin blick auf ein besseres Schriftbild sind in einer zweiten Kombination (b) die Letternplättchen als Rechteck hochgezogen. Die Buchstabenlücke 19 lässt die Basis sichtbar werden und damit erkennen, dass im Wir kungsbereich der Letternplättchen die gleiche Varia bilität gegeben ist wie bei den Knöpfen.
Dadurch ist das Gerät sowohl für die analytische als auch für die synthetische Lese-Schreibmethode voll verwendbar.
Besondere Bedeutung hat das Gerät im Rechen unterricht, bei dem einem Plättchen der Zahlenwert eins und einer Zehnerleiste entsprechend der Zahlen wert zehn zugeordnet wird. Damit lassen sich nicht nur Zahlen in vorteilhafter Weise vielseitig als Flä chenmuster sondern auch alle Grundrechnungsarten einschliesslich der Bruchrechnung sinnfällig darstellen.
Fig. 13 zeigt die gleichzeitige Verwendungsmög lichkeit von Knöpfen und Letternplättchen und ver mittelt die Anschauungsintensität bezüglich des dar gestellten Rechenfalles 3 + 2 = 5 .
Bei Fig. 10 ist dem Schaft 10 ein Verkehrsschild (a) und eine Autoattrappe (b) unter Beibehaltung des Anschlages 18 aufgesetzt. Das Verkehrsschild (a), auf ein Lochplättchen gesteckt, kann an jeder Stelle einer Strassendarstellung seitlich angeklemmt oder, wie die Autoattrappe (b), ohne Lochplättchen unmittelbar in jede Lochstelle auf die Strasse gesteckt werden. Fig. 14 zeigt eine Strassenkombination mit Verwen dung von gleichseitigen Dreiecksplättchen 20 und ver schiedenen Verkehrszeichen.
Durch die Verkehrsschilder und -symbole ermög licht das Gerät die Darstellung jeder Verkehrssitua tion und wird über die einschlägigen Primarschulstoffe hinaus für die Fahrschulen verwendbar.
Als Gehäuse ist ein deckelloses Kästchen vorhan den, dessen Boden als dezimalgegliedertes Hunderter- Lochbrett gestaltet ist, und das in seinen Abmessungen der längsseitig zusammengefügten Leistenfläche ent spricht. Die Lochanordnungen der Leistenfläche und des Kästchenbodens sind kongruent, so dass bei um gestülptem Gehäuse mit dessen Boden zusätzlich eine homogene Rechenfläche bekannter Art gewonnen ist. Die beiden Seitenwände haben den Abstand der seit lichen Leistenstege und sind auf ihrer Oberfläche durchlaufend mit den Leistennuten versehen. Die bei den anderen Seitenwände, gleichfalls durchgehend genutet, schliessen mit der Leistenfläche glattrandig ab.
Der Innenraum des Kastens ist in Richtung und Breite der Deckelleisten durch Zwischenwände in zehn Knopffächer unterteilt, von denen seitlich zwei durch laufende Längsfächer für die Einerplättchen aus gespart sind. Alle Zwischenwandungen haben die Stärke der Klemmzungen und laufen nach oben in deren Profil aus.
Dadurch werden einerseits die Leisten über ihren unterrichtlichen Bezug hinaus als zerlegbarer Gehäu- severschluss verwendbar, der je nach Beanspruchung des Gerätes ganz oder teilweise abgenommen werden kann.
Andererseits sind folgende weitreichende Möglich keiten gegeben: 1. alle Flächenkombinationen lassen sich bis zur Grenze ihres Hafteffektes (3-4fache Leistenhöhe) auf allen Wandungsoberflächen in senkrechter Ebene an ordnen, 2. in senkrechten Ebenen parallel hintereinander staffeln oder rechtwinklig aneinanderstellen; 3. die quadratischen Plättchen (und Leisten) lassen sich mittels Nute und Steg ihrerseits zu rechtwinklig aufeinanderstehenden Ebenen verbinden und 4. als Ebenen-Verbund auf den Gehäusewandun gen montieren.
Damit ist das Gerät zum dreidimensionalen Bau kasten geworden und sein Wirkungsbereich weit über den eines Lehrmittels ausgedehnt. Das Klassenmodell ist grösser ausgebildet. Es erfordert deshalb ein sta bileres Gehäuse und zusätzlich eine Tragschiene.
Die Arbeitsweise des Gerätes wird an zwei Bei spielen näher ausgeführt: a) am Rechenfall des Ent- haltenseins 7 in 21 und b) an dem heimatkundli chen bzw. verkehrskundlichen Thema Mein Schul weg .
a) Aus zwei Zehnerleisten und einem Einerplätt- chen wird, farbig wechselnd, eine zusammengesetzte Leiste gebildet. Diese dient als Basis, auf die einund zwanzig linear zusammengeklemmte Plättchen mittels der ihnen zugeordneten einundzwanzig Knöpfe als kongruente zweite Ebene aufgesteckt werden, wobei die Plättchen durch zwei und die Knöpfe durch drei Farben in Siebenergruppen gegenseitig abgegrenzt sind. Im Nacheinander werden die Plättchen samt der Knöpfe gruppenweise von der Grundleiste gelöst und rechts davon plaziert.
Dadurch ist der Rechenfall 7 in 21 so sinnfällig dargestellt, dass das Kind zu dem entstandenen Gleichungssymbol leicht die sprach liche Formulierung zu finden vermag und per Ziffern gleichung dazustecken kann.
Ein weiterer Vorteil des Gerätes ist darin zu sehen, dass der Ergebniswert einer Rechnung ohne Abbau der ausgangswertigen Grundebene von derselben ge löst und mit ihr zur vergleichenden Darstellung ge bracht werden kann. Das hat zur Folge, dass nicht nur wertvereinigende, sondern auch werttrennende Rechen funktionen gegenständlich als Gleichung dargestellt werden können.
Im Rechenunterricht kommt also den Knöpfen ausser ihrer technischen Haltefunktion im Zusam menwirken mit den Plättchen in pädagogischer Hin sicht eine doppelte Bedeutung zu. Dadurch, dass sie plastisch und farbig. aus der Ebene herausragen, er höhen sie schlechthin die Anschaulichkeit. Da die Plättchen ihrerseits farbige Wertdifferenzierungen er möglichen, kann. durch sie in entsprechender Kom- bination eine bestimmte erste Wertordnung dargestellt werden.
Unabhängig davon lassen sich auf dieser Flä chenkombination die Knöpfe nach einem zweiten Ordnungsprinzip farbig gruppieren. Damit ist durch die Knöpfe weithin die Möglichkeit gegeben, auf einer Wertordnung eine andere zur vergleichenden Darstel lung zu bringen. Im Zusammenwirken mit den Knöpfen wird auch die Bedeutung ersichtlich, die die Löcher der Plätt chen über ihre technische Bedeutung hinaus rein rech nerisch 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 Erfindungsgegen stand sind im Gegensatz zu den bekannten Einrich tungen Leerlöcher also nur insoweit vorhanden, als sie einen rechnerischen Bezug haben.
Die mittels der Knöpfe gegebene Möglichkeit, zwei Plättchenebenen übereinander anzuordnen, ge winnt in all den Rechenfällen eine Bedeutung, in de nen eingegebener Wert verändert in Erscheinung treten und gleichzeitig als Ausgangswert existent bleiben soll. Dadurch ist es möglich, die zwei Seiten einer Rechen gleichung gegenständlich darzustellen. Dies geschieht dadurch, dass die obere Wertebene in Durchführung der jeweiligen Rechenoperation 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, Tei len und Enthaltensein.
b) Leere Plättchen und Leisten, linear zusammen gesteckt, symbolisieren die Strassen, wobei die Haupt verkehrswege in doppelter Breite dargestellt werden können. Alle Kreuzungen, Einmündungen und dergl. werden seitlich angesetzt. Durch überall anklemmbare Randplättchen wird die Beschilderung durchführt. Mit den Attrappen von Verkehrteilnehmern werden die Verkehrsregeln durchgespielt, wobei ein lokalbezo genes Würfelspiel entwickelt werden kann. So kann jedes Kind seinen eigenen Schulweg individuell zur Darstellung bringen und das Thema anschaulich so wohl heimatkundlich-geographisch als auch verkehrs erzieherisch ausgewertet werden.