CN105023494A - 一种反射过程与机理的动态演示仪 - Google Patents

Abstract

一种反射过程与机理的动态演示仪，其特征在于：包括一可视面板和程序控制装置，可视面板上印刷有膝跳反射的反射弧结构图，在可视面板上对应于反射弧的感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器这五个反射环节依次设置有用于模拟神经信号的发光体，在效应器的位置设有模拟膝跳动作的膝跳装置，程序控制装置连接各个发光体及膝跳装置，并控制发光体按序逐个闪亮来模拟反射过程以及膝跳装置的动作，在可视面板上还设有与程序控制装置相连接的按键开关。本发明操作方便、可视效果好，能更直观、准确地演示反射的操作，并可根据不同生源调整演示方式或速度，具有反应速度快、动态模拟逼真等优点。

Description

一种反射过程与机理的动态演示仪

技术领域

本发明属于科教仪器类文教用品技术领域，涉及一种动态演示仪，具体涉及一种反射过程与机理的动态演示仪。

背景技术

反射是神经活动的基本方式，完成反射活动的结构基础是反射弧。反射弧由“感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器”五个部分组成。在中学生物或科学教学中，反射的机理及其结构基础是教学中的一个重点，但因其神经传导与结构基础的不可见性，使其成了教学的一个难点。目前关于神经反射的演示模型，很多停留在静态表现和外部动作的模拟上。未能准确地将反射过程的机理以动态的形式呈现，演示过程静态化和表面化，不能直观表达反射过程中的神经信息传导过程，以及反射弧的具体结构。

为使学生更好地了解反射的机理与结构基础，目前，也出现了一些动态的演示模型，如专利号为CN201320013233.6的中国实用新型专利《反射弧演示模型》，由脊髓模型、由光纤束制成的传入、传出神经纤维模型、感受器、效应器组成，其中光纤束的内端头分别代表传入神经元、联络神经元、传出神经原和效应器内的刺激作用点，其特征在于，效应器上置有充气气囊，感受器为双层结构转盘，外层为圆环，光纤束的一端固定在圆环上，转盘内层为转环，中间装有红色LED小灯一只，转环设小开口为透光道，微动开关设在转环顶端。这种演示模型在反射弧模型上加设了动态光纤束，使神经刺激的反应动作效果更加逼真，但是在操作过程中不能进行分解动作操作而分别显示反射活动的整体过程或每一环节的过程，而且没有发射弧结构破坏的演示操作，因此在结构上还需要进一步的改进及完善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种结构合理、操作方便的反射过程与机理的动态演示仪，能更直观、准确地演示反射的操作，具有反应速度快、动态模拟逼真的效果。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种反射过程与机理的动态演示仪，其特征在于：包括一可视面板和程序控制装置，可视面板上印刷有膝跳反射的反射弧结构图，在可视面板上对应于反射弧的感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器这5个反射环节依次设置有用于模拟神经信号的发光体，在效应器的位置设有模拟膝跳动作的膝跳装置，程序控制装置连接各个发光体及膝跳装置，并控制发光体按序逐个闪亮来模拟反射过程以及膝跳装置的动作，在可视面板上还设有与程序控制装置相连接的按键开关。

作为改进，所述发光体采用LED灯，LED灯分别镶嵌在可视面板上，其中位于神经中枢的发光体为整个区域发光的多个LED灯或LED发光板，而其他四个反射环节的发光体呈线状发光形式分布。

作为改进，所述膝跳装置包括一模拟小腿、驱动机构和用于触发总电路连通的膝部动作开关，模拟小腿通过转轴设置在可视面板的前部对应于效应器的位置，驱动机构设置在可视面板的背面与程序控制装置相连接，驱动机构的输出端通过连接杆与转轴的一端相连，膝部动作开关为触发开关，当神经信号传递至效应器，效应器的发光体发光时，驱动机构开始工作并带动模拟小腿转动，当模拟小腿转动弹起时，膝部动作开关触发电路自动切断。

作为改进，所述驱动机构为电机或电磁铁。

再改进，所述程序控制装置设置在可视面板的背面，包括电脑编程的电路板，电路板与发光体、按键开关及膝跳装置电性连接，按键开关设置在可视面板的下端角落位置，按键开关包括启动开关、分步模式开按键、连续模式开关以及调速开关。

再改进，所述分步模式开按键是由一个分步模式开关和五个单步控制开关组成，当按下分步模式开关时，程序从连续模式切换至分步模式，按下单步控制开关时，则运行相应环节的反射演示。

再改进，所述调速开关为采用无极调速的旋钮。

进一步改进，所述可视面板上还设有结构破坏发光标志，结构破坏发光标志分别以X形红光的模式设置在感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器的位置，按键开关还包括用来控制相应结构破坏发光标志的发光体发光的结构损坏探究按键，结构破坏发光标志和结构损坏探究按键均与程序控制装置相连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、更加直观。不仅将反射的外部现象呈现给观看者，更是进一步把反射弧内部神经兴奋的产生、传导与处理过程通过物理手段加以模拟，观看者不但能直观地体验反射的外部动作，而且能了解相应的内部运行机制。

2、更加动态。可以看到人体“感受器接受外部刺激，产生神经冲动”、“神经冲动通过传入神经传入神经中枢”，“神经中枢对信息进行处理”，“神经冲动再由传出神经传出到效应器”、“效应器接收相关信号刺激并作出特定的反应”等反射过程中各个环节依次出现的动态过程，从而更加清楚地了解每一个过程的先后顺序、发生时机及机理，进一步理解完成反射活动所需要的结构基础(反射弧)，以及相应结构破坏所产生的现象的本质原因。

3、观看效果逼真。以LED发光二极管作为模拟神经兴奋或传导的光源，具有亮度高、反应速度快、动态模拟逼真等优点,以电动机或电磁铁带动膝部运动，与真实的人体膝跳反射动作具有较高的相似度。

4、教学演示操作更加简单可靠。设有调速按键及分步、连续模式开关，在教学演示过程中可根据教学实际的需要，选择不同的演示速度，也可以选择连续动作或分解动作操作而分别显示反射活动的整体过程或每一环节的过程，有利于教师根据不同的学生水平差异而选择不同的演示速度或演示方法，以突出对反射过程及其结构基础的感性认识，从而取得更好的教学效果。

附图说明

图1为本发明的正面结构示意图；

图2.1-2.2为本发明的正面结构示意图和侧视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1、2.1-2.2所示，本实施例的反射过程与机理的动态演示仪，该动态演示仪包括一可视面板9、程序控制装置10和模拟膝跳动作的膝跳装置，可视面板9上印刷有膝跳反射的发射弧结构图，在可视面板9上对应于发射弧的感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器这5个反射环节依次设置有用于模拟神经信号的发光体，膝跳装置位于效应器的位置，程序控制装置10连接各个发光体及膝跳装置，通过程序控制装置10控制发光体按序逐个闪亮来模拟反射过程以及膝跳装置的动作，在可视面板9上还设有与程序控制装置10相连接的按键开关；发光体采用LED灯，其中位于神经中枢的神经中枢发光体8为整个区域发光的整体发光板，而其他四个发射环节的LED灯5呈流线状发光形式分布；膝跳装置包括一模拟小腿、驱动机构和用于触发总电路连通的膝部动作开关，模拟小腿通过转轴11设置在可视面板9的前部对应于效应器的位置，驱动机构为一电磁铁13，电磁铁13设置在可视面板9的背面与程序控制装置10相连接，电磁铁13的输出端与连接杆12的一端转动连接，连接杆12的另一端与转轴11的一端相连，当神经信号传递至效应器，效应器的发光体发光时，电磁铁13开始工作并带动模拟小腿转动，当模拟小腿转动弹起时，膝部动作开关触发电路自动切断，一般可以通过延时开关电路来实现；程序控制装置10设置在可视面板9的背面，包括电脑编程的电路板，电路板与发光体、按键开关及膝跳装置电性连接，构成控制回路，按键开关设置在可视面板9的下端角落位置，按键开关包括启动开关、分步模式开按键2、连续模式开关3以及调速开关4，其中分步模式开按键2是由一个分步模式开关和五个单步控制开关组成，当按下分步模式开关时，程序从连续模式切换至分步模式，按下单步控制开关时，则运行相应环节的反射演示，调速开关4采用无极调速的旋钮；另外，在可视面板9上还设有结构破坏发光标志6，结构破坏发光标志6分别以X形红光的模式设置在感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器的位置，在可视面板9上设有用来控制相应结构破坏发光标志6的发光体发光的结构损坏探究按键，结构破坏发光标志6和结构损坏探究按键均与程序控制装置10相连接，构成回路，以达到演示反射弧任意一个环节损坏后所发生的现象，有关程序控制装置采用传统的控制技术手段。

工作原理是这样的：

以触发开关及相连的LED灯按序闪亮来模拟“感受器”接受刺激后产生兴奋并传递到“传入神经”；LED灯按序逐个闪亮模拟兴奋以神经冲动的形式通过“传入神经”传导到“神经中枢”；LED灯片状闪亮模拟由“传入神经”传入的神经冲动在“神经中枢”中的分析与综合；LED灯按序逐个闪亮模拟“神经中枢”分析与综合后的冲动沿“传出神经”传导给“效应器”；LED灯按序闪亮模拟神经冲动传导到与“效应器”结合的神经末梢，通过电磁铁13带动小脚动作模拟“效应器”产生动作。通过这种直观可见的光或机械动作，使学生对反射过程中的神经冲动的传导、完成反射的结构基础等有一个直观的了解，甚至可通过学生对演示仪的直接操作达到深化理解相关概念与原理的目的。为使演示效果更佳，还设计了反射五环节的“连续演示”与“分断演示”的选择开关，以提供学生对反射过程的一个连续整体的认识，以及对每一个环节的深入了解。在演示速度方面，通过一个速度控制开关，实现不同演示速度的演示。

反射机理连续模式操作：

1、叩诊锤敲击膝部动作开关——2、电路接通——3、感受器处LED发光体按传递方向依次发光——4、传入神经处(含神经节与进入中枢部分的神经末梢)LED发光体按传递方向依次发光——5、神经中枢处LED发光体(或整体发光板)发光——6传出神经处LED发光体按传递方向依次发光——7效应器处LED发光体按传递方向依次发光——8膝跳装置动作，模拟小腿弹起——8、电路自动切断。

2、反射机理分步模式操作：

按下分步模式开按键2中的分步模式开关，分步模式指示灯亮起，切换至分步模式，此时按下分步模式开按键2区中1—5任意分步按键，就会演示相应环节的动态过程，以突出反射过程中每一环节的神经机理，有利于教学过程中学生的思维跟进。

3、速度调节操作：

顺时针转动调速开关4，加快运行速度，逆时针旋转则减慢运行速度。通过速度调节，有利于教师根据学生的具体情况加快或放慢教学演示的速度。

4、反射弧结构破坏的演示操作：

在连续模式下，按下相应的“局部切断开关”，“X形结构破坏标志发光体”发光，在此情况下，若再按下“膝部动作开关”，程序将运行至相应切断部位便停止运行。旨在模拟反射弧结构破坏的神经信号传导情况。

Claims (8)

1.一种反射过程与机理的动态演示仪，其特征在于：包括一可视面板和程序控制装置，可视面板上印刷有膝跳反射的反射弧结构图，在可视面板上对应于反射弧的感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器这5个反射环节依次设置有用于模拟神经信号的发光体，在效应器的位置设有模拟膝跳动作的膝跳装置，程序控制装置连接各个发光体及膝跳装置，并控制发光体按序逐个闪亮来模拟反射过程以及膝跳装置的动作，在可视面板上还设有与程序控制装置相连接的按键开关。

2.根据权利要求1所述的动态演示仪，其特征在于：所述发光体采用LED灯，LED灯分别镶嵌在可视面板上，其中位于神经中枢的发光体为整个区域发光的多个LED灯或LED发光板，而其他四个反射环节的发光体呈线状发光形式分布。

3.根据权利要求1所述的动态演示仪，其特征在于：所述膝跳装置包括一模拟小腿、驱动机构和用于触发总电路连通的膝部动作开关，模拟小腿通过转轴设置在可视面板的前部对应于效应器的位置，驱动机构设置在可视面板的背面与程序控制装置相连接，驱动机构的输出端通过连接杆与转轴的一端相连，膝部动作开关为触发开关，当神经信号传递至效应器，效应器的发光体发光时，驱动机构开始工作并带动模拟小腿转动，当模拟小腿转动弹起时，膝部动作开关触发电路自动切断。

4.根据权利要求3所述的动态演示仪，其特征在于：所述驱动机构为电机或电磁铁。

5.根据权利要求1所述的动态演示仪，其特征在于：所述程序控制装置设置在可视面板的背面，包括电脑编程的电路板，电路板与发光体、按键开关及膝跳装置电性连接，按键开关设置在可视面板的下端角落位置，按键开关包括启动开关、分步模式开按键、连续模式开关以及调速开关。

6.根据权利要求5所述的动态演示仪，其特征在于：所述分步模式开按键是由一个分步模式开关和五个单步控制开关组成，当按下分步模式开关时，程序从连续模式切换至分步模式，按下单步控制开关时，则运行相应环节的反射演示。

7.根据权利要求5所述的动态演示仪，其特征在于：所述调速开关为采用无极调速的旋钮。

8.根据权利要求1所述的动态演示仪，其特征在于：所述可视面板上还设有结构破坏发光标志，结构破坏发光标志分别以X形红光的模式设置在感受器、传入神经、神经中枢、传出神经以及效应器的位置，按键开关还包括用来控制相应结构破坏发光标志的发光体发光的结构损坏探究按键，结构破坏发光标志和结构损坏探究按键均与程序控制装置相连接。