CN104021705A - 一种教学用具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种教学用具，其包括至少一演示箱体；演示箱体设置框架本体以及承载底部、顶部、至少一操作面以及至少一透明的观察面；顶部设置若干排气孔；框架本体上设置若干线槽，电源线的一端穿过一操作面的过线孔，连接到电源插头；在一操作面内部设置两个机械臂，外部对应设置两个控制杆；承载底部固定设置若干第一横向滑轨，每一第一横向滑轨上固定设置一第一纵向滑轨，每一第一纵向滑轨上设置若干第一固定位；框架本体上还设置至少一操作层，其包括相互平行的两条第二横向滑轨，以及两端分别固定于第二横向滑轨的第二纵向滑轨，其上设置若干第二固定位；第二纵向滑轨设置于两条第二横向滑轨的上方；操作层平行于承载底部。

Description

一种教学用具

技术领域

本发明涉及教学，尤其涉及的是，一种教学用具。

背景技术

现有的学校科学实验及其教学，尤其是中小学科学实验教学，首要任务是注重安全，因此本领域技术人员提出了多种方案，包括以下各项专利技术。

例如，CN203204883U公开了一种PLC教具箱，属于自动化教学设备，包括箱体，箱体上设有控制和显示面板，箱体内设有PLC模块,所述的箱体内设有为教具箱提供电源的开关电源，所述的PLC模块连接开关电源，所述的控制和显示面板连接所述的PLC模块，所述的PLC模块带有通讯模块连接上位机。本发明不仅结构简单实用，而且还可以根据载入程序，控制模式有多种变化，可以了解到PLC各种不同的应用，教授关于PLC的各种知识，成本较低，操作方便。

又如，CN2147613Y公开了一种化学教学演示用的实验箱，它是由箱体、示教板和专用瓶夹构成。在课前可预先将实验所需仪器用专用瓶夹固定在实验箱中的示教板规定的位置上，这样不但节约课堂教学时，演示实验规范清楚，提高教学质量，而且携带方便安全。

又如，CN2250805Y公开了一种中学化学教学实验箱，它包括上盖、下盖，上盖套在下盖内，其上盖通过两端的轴插入下盖两盖边轴孔内使上下盖合为一体，上盖内固定排列有隔板，两隔板之间固定有隔板架，隔板架上有架孔，架孔内插放有试剂瓶、玻璃仪器，下盖内有放实验仪器的槽，结构简单、使用方便，三角架既可支承上盖竖直，又可作提手用，将实验仪器、药器有序存放，相互隔开，避免相互碰撞引起破损或试剂瓶翻倒造成腐蚀烫伤或爆炸的危险。

又如，CN202838776U公开了一种中学物理课教学用具，具体的说是一种中学物理电学演示仪，其包括基板和镶嵌在基板上的电流表、电压表，所述基板上密布接线柱，所述接线柱包括导电杆、安装在导电杆两端的上端帽和下端帽，所述导电杆贯穿插装在基板上，基板的两面设置有凹槽，所述凹槽的形状和深度分别与上端帽和下端帽相适应；所述上端帽为中心带有通孔的圆环状，所述下端帽上还固定安装有弹性夹紧杆，所述弹性夹紧杆贯穿插装在基板上。该中学物理电学演示仪结构简单、便于操作，可以供学生自己动手快速组装多种电路，组装安全、快速、效率高，有利于帮助学生理解电路原理并提高动手能力。

这些技术方案往往只适用于某一阶段的教学，缺乏通用性，但是学校不可能有太大的仓库专门存放各种教学用具，因此，如何设计一种通用性强的教学用具，使得科学课、物理课或者化学课所涉及的实验更为安全可靠，在发生事故时不会对学生和教师的安全造成威胁，能够及时有效地控制在一定范围之内，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的教学用具。

本发明的技术方案如下：一种教学用具，其包括至少一演示箱体；所述演示箱体设置框架本体以及固定于所述框架本体的一承载底部、一顶部、至少一操作面以及至少一透明的观察面；所述顶部设置若干排气孔；所述框架本体上设置若干线槽，其中容置电源线，所述电源线的一端穿过一所述操作面的过线孔，连接到电源插头；在一所述操作面内部设置两个机械臂，外部对应设置两个控制杆，分别用于控制一所述机械臂；所述承载底部固定设置若干第一横向滑轨，每一所述第一横向滑轨上固定设置一与其垂直的第一纵向滑轨，每一所述第一纵向滑轨上设置若干第一固定位；所述框架本体上还设置至少一操作层，其包括相互平行的两条第二横向滑轨，以及两端分别固定于一所述第二横向滑轨、且与任一所述第二横向滑轨垂直的第二纵向滑轨，所述第二纵向滑轨上设置若干第二固定位；所述第二纵向滑轨设置于所述两条第二横向滑轨的上方；所述操作层平行于所述承载底部。

优选的，所述教学用具中，两条第二横向滑轨分别设置于所述框架本体的两侧。

优选的，所述教学用具中，在一所述操作面内部还设置一辅助臂，其前端具有V形夹持部。

优选的，所述教学用具中，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置至少一灭火器，其拉环设置于一所述操作面的外部。

优选的，所述教学用具中，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置一烟雾监测器以及至少一灭火器，所述烟雾监测器用于在所述教学用具体内部发生烟雾时，启动至少一所述灭火器。

优选的，所述教学用具中，所述灭火器为储水囊或者储沙袋。

优选的，所述教学用具中，所述教学用具的外部设置使能按键，其与所述烟雾监测器电连接，用于在按下时启动所述烟雾监测器。

优选的，所述教学用具中，所述操作面采用弹性件固定于所述框架本体。

优选的，所述教学用具中，所述操作面通过若干个均匀设置的弹簧固定于所述框架本体。

优选的，所述教学用具中，所述观察面为圆弧形。

采用上述方案，本发明适用于小学、中学等涉及实验的课程，具有便利性、通用性、安全性的使用效果，实用价值很高，应用范围广，具有较好的市场应用价值。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的顶部结构拆分示意图；

图3为本发明一个实施例的承载底部结构示意图；

图4为本发明一个实施例的操作层结构示意图；

图5为本发明又一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

本发明的一个实施例提供了一种教学用具，其包括至少一演示箱体；如图1所示，所述演示箱体设置框架本体以及固定于所述框架本体的一承载底部400、一顶部100、至少一操作面200以及至少一透明的观察面300；例如，如图1所示，所述框架本体为六面的长方体，承载底部400位于所述长方体的底面位置，顶部100位于所述长方体的顶面位置，操作面200位于所述长方体的后面位置，观察面300位于所述长方体的前面位置。又如，如图5所示，框架本体为七面体，其设置两个操作面，顶部100位于所述七面体的顶部，承载底部位于所述七面体的底部，第一操作面201与第二操作面202分别位于所述七面体的后面位置。优选的，所述顶部非密封设置。

如图5所示，优选的，所述教学用具中，所述观察面为圆弧形，即，所述教学用具设置具有弧形截面的观察面，以获得更好的群体观测效果，如图5所示，观察面300为圆弧形，或者称为具有弧形截面。所述教学用具中，所述观察面为弧形亚克力制件。亚克力即有机玻璃，其具有优异的强韧性及透光性，耐腐蚀，并且耐用耐摔，还容易更换。

优选的，所述框架本体上设置若干线槽，其中容置电源线，所述电源线的一端穿过一所述操作面的过线孔，连接到电源插头；这样，可以方便地从外部插座获取电源，为演示箱体内部的用电器具供电。

优选的，如图5所示，所述演示箱体中，所述演示箱体设置两所述操作面，包括相邻的第一操作面201与第二操作面202。这样，有助于两人同时完成实验，适合较复杂地、需要配合的实验操作，这是现有技术无法做到的；并且，还可以由教师与学生共同完成实验操作，适合一对一教学，特别适用于生物或者化学实验。

所述顶部设置若干排气孔；优选的，各所述排气孔排列成矩阵；例如，如图2所示，所述顶部设置若干排气孔102；优选的，所述顶部轴接设置于所述框架本体，用于从外部掀开所述顶部，以便于放置实验器材，例如化学实验的瓶瓶罐罐等，或者布置实验用品，包括电路、电灯连接等。优选的，所述教学用具中，所述顶部一侧边轴接固定于所述框架本体，对该侧边相对的另一侧面设置锁扣部，所述框架本体对应设置锁扣位；所述锁扣部与所述锁扣位通过一锁具进行锁扣。这样，在不用时，可以锁住演示箱体，避免好奇的学生自行打开玩耍，以免发生安全事故，这一点很重要，特别是小学生好奇心重，需要特别注意。

优选的，如图2所示，所述演示箱体中，所述顶部设置两层排气部；第一层排气部120设置若干所述排气孔102；第二层排气部110设置金属网，其具有矩阵形状的若干网孔101，优选的，所述网孔的面积小于0.5平方厘米。这样，可以确保在发生危险时，例如爆炸时，气体从各排气孔102以及各网孔101处散逸，不会对观察面造成冲击，即使是第一层排气部爆裂，金属网也能够兜罩住大部分的小部件，避免爆炸对于学生或者教师造成严重伤害。优选的，所述教学用具中，所述第一层排气部固定于所述框架本体内部，所述第二层排气部固定于所述框架本体外部。

优选的，所述教学用具中，所述操作面采用弹性件固定于所述框架本体，例如，所述操作面通过若干个均匀设置的弹簧固定于所述框架本体；例如，所述操作面通过四个均匀设置的弹簧固定于所述框架本体；例如，该四个均匀设置的弹簧排列为一正方形或者长方形等。这样，在发生爆炸事故时，一方面气体从排气孔和/或网孔中排出，另一方面，所述操作面向教师或者使用者方向弹出一定距离，该距离与弹簧相关，形成了一个极其有效的缓冲环境，并且，所述操作面对使用者有一个全面的保护作用，从而不会对使用者产生伤害，大大增强了所述教学用具的安全性。例如，所述操作面采用弹性卡扣件卡扣固定于所述框架本体上对应的弹性卡扣位，所述弹性卡扣件与所述弹性卡扣位在受力超过一定程度时，发生形变，使得所述操作面从所述框架本体脱离；并且，所述操作面还通过若干个均匀设置的弹簧固定于所述框架本体，这样，在受力超过一定程度时，所述弹性卡扣件与所述弹性卡扣位发生形变，使得所述操作面从所述框架本体脱离，并且在各所述弹簧作用下，使得冲力迅速被缓冲，并且在各所述弹簧作用下所述操作面脱离所述框架本体的距离较短，不会飞出造成伤害，从而极好地保护了使用者的人身安全。

并且，在一所述操作面内部设置两个机械臂，机械臂能模仿人手和臂的某些动作功能，按一定灵巧程度抓取、搬运物件或操作工具。根据产品的规格，机械臂的复杂程度有所区别，在不考虑成本因素的前提下，可以采用现有医疗机械手臂或者高性能的电子控制机械臂；通常的，为了节约成本，所述演示箱体设置凸轮连杆机构以连续轨迹方式控制所述机械臂的动作，实时同步控制其到达位置、运动速度等；最简单的，所述机械臂设置套筒与手套，教师伸手进去演示箱体里面进行操作即可，这样成本低廉，效果还很直接，操作方便，手感好。

本发明通过采用操作面及其机械臂的设计，可以防护教师或者学生等操作者的人身安全，避免伤害。所述操作面外部对应设置两个控制杆，分别用于控制一所述机械臂；控制杆控制对应机械臂的方式，可以采用现有的机械控制工业机械臂的技术来实现，其并非本发明的重点，本发明仅仅是采用了这一技术，应用于教学领域，使得教学更为安全，对教师和学生更有保障，增加家长们的对学校的信心与信任，避免教学事故的伤害。

优选的，所述教学用具中，在一所述操作面内部还设置一辅助臂，其前端具有V形夹持部。这样，额外增加的成本不高，但是在使用中效果很好，我们做教学实验时，例如在比较复杂的实验条件下，通常需要学生帮忙搭手或者采用支架，但在所述教学用具中，采用辅助臂进行V形夹持，就可以实现一个人完成较复杂的科学实验演示。例如，在操作时，通过控制杆控制机械臂来操纵辅助臂及其前端的V形夹持部；优选的，外部对应设置一个辅助杆，用于控制所述辅助臂的动作，辅助臂可以理解为一个简化的、廉价的机械臂，用于实现夹持、固定的辅助功能，可以采用现有的机械控制工业机械臂的技术来实现，其并非本发明的重点，本发明仅仅是采用了这一技术，应用于教学领域，使得教学更为安全。

例如，如图3所示，所述承载底部400固定设置若干第一横向滑轨401，每一所述第一横向滑轨上固定设置一与其垂直的第一纵向滑轨402，每一所述第一纵向滑轨上设置若干第一固定位403；例如，第一横向滑轨螺接固定于所述承载底部，第一纵向滑轨螺接固定于一第一固定块，所述第一固定块与所述第一横向滑轨滑动连接，受力时能够在所述第一横向滑轨上滑动，从而带动所述第一纵向滑轨在所述第一横向滑轨上滑动。

其中，所述第一固定位用于固定实验用具，例如，优选的，第一固定位包括一固定夹持部，用于夹持固定外部的实验用具，和/或，第一固定位包括一卡扣件，用于卡扣固定外部的实验用具。或者，无需第一固定块，第一纵向滑轨直接与第一横向滑轨滑动连接，受力时能够在所述第一横向滑轨上滑动；这样，通过这些第一横向滑轨、第一纵向滑轨及其第一固定位的设计，很容易摆设与固定各种实验用具，特别适用于物理或者化学实验，并且，滑轨占用的空间很小，通常的，滑轨为扁平形状，其高度低于0.5厘米，例如0.3厘米等，而且价格低廉，使得演示箱体整体成本较低，适合广泛使用；并且，教师还可以在教室外准备好演示箱体中的实验用具后，再搬入教室内，从而节约了课堂时间，非常实用。

并且，所述框架本体上还设置至少一操作层，并且，所述操作层平行于所述承载底部；例如，存在多于一个操作层时，各所述操作层均平行于所述承载底部。例如，所述框架本体上还设置一操作层、二操作层或者三操作层；如图4所示，所述框架本体上还设置至少一操作层500，其包括相互平行的两条第二横向滑轨501，以及两端分别固定于一所述第二横向滑轨、且与任一所述第二横向滑轨垂直的第二纵向滑轨502，所述第二纵向滑轨上设置若干第二固定位503。如图1所示，所述操作层平行于所述承载底部。

优选的，如图4所示，两条第二横向滑轨分别设置于所述框架本体的两侧，或者，两条第二横向滑轨分别设置于所述框架本体的两侧内部，位于所述教学用具内部。例如，所述第二纵向滑轨设置于两条第二横向滑轨的上方或者下方，优选的，所述第二纵向滑轨设置于两条第二横向滑轨的上方。第二横向滑轨固定于所述框架本体上，两条第二横向滑轨相互平行，第二纵向滑轨与各第二横向滑轨均垂直，便于沿第二横向滑轨移动。例如，第二横向滑轨螺接固定于所述框架本体内部，第二纵向滑轨螺接固定于一第二固定块，所述第二固定块与所述第二横向滑轨滑动连接，受力时能够在所述第二横向滑轨上滑动，从而带动所述第二纵向滑轨在所述第二横向滑轨上滑动。第二固定位用于固定实验用具，例如，优选的，第二固定位包括一固定夹持部，用于夹持固定外部的实验用具，和/或，第二固定位包括一卡扣件，用于卡扣固定外部的实验用具。或者，无需第二固定块，第二纵向滑轨直接与第二横向滑轨滑动连接，受力时能够在所述第一横向滑轨上滑动。这样，可以构建多层次、多组合的实验方案，对于小学生的科学实验、中学生的物理、化学实验均有广泛的应用基础。优选的，所述框架本体内部还固定设置一工作平台，用于承载实验用品，例如，放置试剂瓶等。例如，在所述框架本体内部还固定设置一块平板，作为所述工作平台；优选的，所述平板为三角形，其设置于所述框架本体内部的边缘位置。

优选的，所述教学用具中，所述框架本体设置若干固定端，用于将所述框架本体固定于外部，例如，所述框架本体设置若干螺孔，螺孔周边加固设置，所述承载底部还设置两条平行的加强筋，通过采用螺丝或者螺栓，将所述框架本体固定于外部。优选的，所述教学用具中，所述框架本体与其各所述固定端之间设置升降支架，用于调整所述演示箱体的高度。这样，在操作所述演示箱体时，通过升降支架升起所述演示箱体，此时，教师可以坐在椅子上，双脚放在演示箱体下方，便于教学。需要说明的是，升降支架是现有技术其他演示箱体都没有采用的，由于长时间站立讲课，不少教师都有许多腿脚毛病，而本实施例采用升降支架的设计，能够让教师们在做实验演示的时候，腿脚得到休息，是非常贴心的设计模式。优选的，所述教学用具中，所述承载底部设置至少两对滚轮以及至少一固定件；所述固定件用于在卡扣固定时，限制至少一对滚轮发生滚动。采用滚轮的设计，方便运输，例如可以从教师休息室或者教研室将演示箱体推到教室；而到了演示地点或者演示位置后，采用固定件限制滚轮的滚动，使得演示箱体放置平稳，能够确保实验过程的正常、顺利进行。

优选的，所述教学用具中，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置至少一灭火器，其拉环设置于一所述操作面的外部；例如，所述灭火器为储水囊或者储沙袋。又如，简单地，购置一常用的灭火筒，其喷头固定于所述框架本体在靠近所述顶部的位置，其拉环延伸设置于一所述操作面的外部，在发生火灾时，只需拉脱拉环，即可实现灭火功能。优选的，所述教学用具设置电子锁及其控制电路，在开启所述电子锁后，拉环自动伸出所述操作面的外部，并且，使能所述控制杆，使得所述控制杆能够控制所述机械臂进行操作。

优选的，所述教学用具中，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置一烟雾监测器以及至少一灭火器，所述烟雾监测器用于在所述教学用具体内部发生烟雾时，启动至少一所述灭火器。例如，在在所述教学用具体内部发生烟雾时，所述烟雾监测器自动启动至少一所述灭火器，从而有效防止意外事故。

优选的，所述教学用具中，所述教学用具的外部设置使能按键，其与所述烟雾监测器电连接，用于在按下时启动所述烟雾监测器，使得所述烟雾监测器开始监测工作。例如，所述演示箱体内部设置一烟雾监测开关及其控制电路，烟雾监测开关作为所述使能按键，用于通过所述控制电路开启或者关闭所述烟雾监测器，这样，在进行一些正常发光冒烟的化学实验或者其它实验时，不会影响正常教学演示，例如，镁条燃烧等。

优选的，所述教学用具中，在所述框架本体内部还设置若干照明灯条，例如，照明灯条设置于所述框架本体内部的侧面，例如，对于如图5所示的演示箱体，在观察面与操作面之间的两个侧面处，分别设置一照明灯条；优选的，所述照明灯条为LED灯条，并且，在每一所述侧面的外部，固定设置一太阳能电池组，在每一所述侧面的内部，固定设置供电模块，其包括顺序连接的充电电路、蓄电池与供电电路，所述供电模块分别连接所述太阳能电池组、所述LED灯条，所述太阳能电池组通过所述充电电路为所述蓄电池充电，所述蓄电池通过所述供电电路为所述LED灯条供电。供电模块采用模块化设计，体积小、安装和更换都很方便。

优选的，所述照明灯条设置于所述框架本体内部的侧面的边缘位置，以避免影响观察效果。优选的，所述照明灯条还设置供能组件及其供能接头，供能接头用于接入外部的动力，由所述供能组件转换为电能，为所述照明灯条供电，这样，还可以完成一些能量转换的实验，例如，外接一个自行车，即可演示动能转换成为电能，一边蹬自行车，一边发电，效果直接摆在眼前。

进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的教学用具，特别适用于规模教学示范应用与小规模实验应用，广泛适用于小学、中学等各种涉及实验的课程，具有便利性、通用性、安全性的使用效果，实用价值很高。

需要说明的是，上述各技术特征的相互组合，形成各个实施例，应视为本发明说明书记载的范围。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种教学用具，其特征在于，包括至少一演示箱体；

所述演示箱体设置框架本体以及固定于所述框架本体的一承载底部、一顶部、至少一操作面以及至少一透明的观察面；

所述顶部设置若干排气孔；

所述框架本体上设置若干线槽，其中容置电源线，所述电源线的一端穿过一所述操作面的过线孔，连接到电源插头；

在一所述操作面内部设置两个机械臂，外部对应设置两个控制杆，分别用于控制一所述机械臂；

所述承载底部固定设置若干第一横向滑轨，每一所述第一横向滑轨上固定设置一与其垂直的第一纵向滑轨，每一所述第一纵向滑轨上设置若干第一固定位；

所述框架本体上还设置至少一操作层，其包括相互平行的两条第二横向滑轨，以及两端分别固定于一所述第二横向滑轨、且与任一所述第二横向滑轨垂直的第二纵向滑轨，所述第二纵向滑轨上设置若干第二固定位；

所述第二纵向滑轨设置于所述两条第二横向滑轨的上方；

所述操作层平行于所述承载底部。

2.根据权利要求1所述教学用具，其特征在于，两条第二横向滑轨分别设置于所述框架本体的两侧。

3.根据权利要求2所述教学用具，其特征在于，在一所述操作面内部还设置一辅助臂，其前端具有V形夹持部。

4.根据权利要求3所述教学用具，其特征在于，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置至少一灭火器，其拉环设置于一所述操作面的外部。

5.根据权利要求4所述教学用具，其特征在于，所述框架本体在靠近所述顶部的位置还设置一烟雾监测器以及至少一灭火器，所述烟雾监测器用于在所述教学用具体内部发生烟雾时，启动至少一所述灭火器。

6.根据权利要求5所述教学用具，其特征在于，所述灭火器为储水囊或者储沙袋。

7.根据权利要求6所述教学用具，其特征在于，所述教学用具的外部设置使能按键，其与所述烟雾监测器电连接，用于在按下时启动所述烟雾监测器。

8.根据权利要求1至7任一所述教学用具，其特征在于，所述操作面采用弹性件固定于所述框架本体。

9.根据权利要求8所述教学用具，其特征在于，所述操作面通过若干个均匀设置的弹簧固定于所述框架本体。

10.根据权利要求9所述教学用具，其特征在于，所述观察面为圆弧形。