CN109903649A - 一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，包括箱体，所述箱体的上端安装有入料箱，所述入料箱的顶壁开设有多个出风口，所述入料箱内放置有多个塑料球，所述箱体内对称倾斜设置有两块保护板，两块所述保护板上共同连接有限位套，所述箱体的内侧壁上均匀安装有多个挡块，所述箱体的内侧壁上均匀安装有多个出球管，每个所述出球管的内侧壁上均安装有红外感应器，所述出球管的下方倾斜设置导料网。优点在于：本发明的结构巧妙，使用便捷，实现了小球统计的机械化，节约了人工进行操作的精力，同时增大了实验样本的数目，使得实验结果更加接近理想值，保证实验的准确性，提高了实验数据的参考价值。

Description

一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置

技术领域

本发明涉及教育教具技术领域，尤其涉及一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置。

背景技术

教师进行数学概率发生演示时，往往都是使用一枚硬币进行抛掷，记录了正反面发生的次数后进行简单的统计，但是在大学数学概率论的学习过程中，概率知识往往抽象度和难度均较高，此种简单的数学概率演示装置对大学数学概率论的学习上没有实质性的帮助，教师单纯的依靠理论阐述进行讲解，学生难以掌握相关知识，需要概率发生演示装置进行辅助教学。

现有市场上出现一种以挡柱为选择条件的教具，但是此种教具在对小球进行统计时需要操作者人工进行，操作过程繁琐，获取的数据有限，故而会造成得到的结果不够准确的问题。

为此，我们提出一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中采用人工切片切片效率低，且切片不均匀的问题，而提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，包括箱体，所述箱体的上端安装有入料箱，所述入料箱的顶壁开设有多个出风口，所述入料箱内放置有多个塑料球，所述箱体内对称倾斜设置有两块保护板，两块所述保护板上共同连接有限位套，所述箱体的内侧壁上均匀安装有多个挡块，所述箱体的内侧壁上均匀安装有多个出球管，每个所述出球管的内侧壁上均安装有红外感应器，所述出球管的下方倾斜设置导料网，所述箱体的内底壁上安装有鼓风机，所述箱体的外侧壁与入料箱之间连通有软管，且鼓风机的出风管与软管的端口处于同一水平线上，所述箱体内侧壁上设有蓄电池、单片机和数据存储器，所述蓄电池与单片机之间电连接，所述红外感应器的输出端与单片机的输入端电连接，所述鼓风机的输出端与单片机的输入端电连接，所述数据存储器与单片机之间电连接，所述箱体的外侧壁上安装有蓝牙收发装置，所述蓝牙收发装置与单片机电连接。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述入料箱的下端连通有入球管，且入球管位于限位套内，所述入球管上安装有电磁阀门，所述电磁阀门的输入端与单片机的输出端连接，所述入料箱的外侧壁上对称焊接有两个连接座，每个所述连接座上均焊接有单向齿条，且每个单向齿条的下端均贯穿箱体的顶壁并延伸至箱体内，所述箱体的外侧壁上对称安装有两个电机，每个所述电机的输入端与单片机的输出端电连接，每个所述电机的输出轴均延伸至箱体内并安装有直齿圆柱齿轮，且每个直齿圆柱齿轮均与位置相对应的单向齿条啮合。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述入料箱的上端开设有安装孔，所述安装孔的内侧壁上焊接有固定座，所述固定座上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的下端套设有搅拌装置，所述螺纹杆的上端安装有转动把手。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述出球管包括导料斜管和竖直管，且竖直管连通在导料斜管的下端，且红外感应器位于竖直管的内侧壁上，位置相邻的两个所述导料斜管连接，所述导料斜管与竖直管之间的夹角α为120°～160°。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述搅拌装置包括安装套和搅拌杆，所述安装套通过普通平键与螺纹杆的下端过盈配合，所述安装套上对称设有多根搅拌杆，每根所述搅拌杆与安装套之间的夹角β为65°～80°。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，多个所述挡块呈三角形形状阵列排列。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述蓝牙收发装置的输入端电连接有输入装置，所述蓝牙收发装置的输出端电连接有显示装置。

在上述的基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中，所述入料箱的侧壁与入球管之间的底壁倾斜设置，所述箱体的上端面与限位套之间的顶壁倾斜设置，且箱体的顶壁与入料箱的底壁形状契合。

与现有的技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过转动把手、固定座、螺纹杆带动搅拌装置转动，以此对塑料球进行搅拌，保证塑料球在入料箱内的分布不具有规律，同时也避免塑料球在入球管的管口处堆积造成塑料球不能够掉落，同时螺纹杆与固定座上开设的螺纹孔螺纹连接，保证在搅拌装置自身转动的同时在竖直方向上移动，保证搅拌装置对塑料球搅拌的足够均匀。

2、通过电机、直齿圆柱齿轮、单向齿条带动入料箱在竖直方向上运动，使得入料箱与箱体之间距离产生变化，则入球管的高度增高，以此来进行对比实验，即可观察塑料球不同的下落高度对于样本数据的影响。

3、导料网、鼓风机和软管的设置能够实现样本的重复利用，能够无限扩大实验样本的数目，节约资源。

4、通过蓝牙收发装置将本演示装置与智能输入设备连接，进而实现数据的交互，通过红外感应器、数据存储器和单片机对数据进行记录、存储、统计以及处理，进而通过显示装置将结果进行展示，教学者以及学习者都能够清晰的观看到样本数据以及单片机对样本数据处理的结果。

综上所述，本发明的结构巧妙，使用便捷，实现了小球统计的机械化，节约了人工进行操作的精力，同时增大了实验样本的数目，使得实验结果更加接近理想值，保证实验的准确性，提高了实验数据的参考价值。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置入料箱的底壁与箱体的顶壁相抵状态的结构示意图；

图3为本发明提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中出球管部分结构放大图；

图4为本发明提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置中搅拌装置部分结构放大图；

图5为本发明提出的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置的原理示意图。

图中：1箱体、2挡块、3软管、4蓄电池、5入球管、6电磁阀门、7螺纹杆、8搅拌装置、81安装套、82搅拌杆、9限位套、10出球管、101导料斜管、102竖直管、11红外感应器、12入料箱、13转动把手、14固定座、15连接座、16单向齿条、17直齿圆柱齿轮、18单片机、19数据存储器、20保护板、21蓝牙收发装置、22导料网、23鼓风机。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

参照图1-5，一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，包括箱体1，入料箱12的侧壁与入球管5之间的底壁倾斜设置，箱体1的上端面与限位套9之间的顶壁倾斜设置，且箱体1的顶壁与入料箱12的底壁形状契合，箱体1的上端安装有入料箱12，入料箱12的下端连通有入球管5，且入球管5位于限位套9内，入球管5上安装有电磁阀门6，电磁阀门6的输入端与单片机18的输出端连接，入料箱12的外侧壁上对称焊接有两个连接座15，每个连接座15上均焊接有单向齿条16，且每个单向齿条16的下端均贯穿箱体1的顶壁并延伸至箱体1内，箱体1的外侧壁上对称安装有两个电机，每个电机的输入端与单片机18的输出端电连接，每个电机的输出轴均延伸至箱体1内并安装有直齿圆柱齿轮17，且每个直齿圆柱齿轮17均与位置相对应的单向齿条16啮合。

入料箱12的上端开设有安装孔，安装孔的内侧壁上焊接有固定座14，固定座14上开设有螺纹孔，螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆7，螺纹杆7的下端套设有搅拌装置8，搅拌装置8包括安装套81和搅拌杆82，安装套81通过普通平键与螺纹杆7的下端过盈配合，安装套81上对称设有多根搅拌杆82，每根搅拌杆82与安装套81之间的夹角β为65°～80°，螺纹杆7的上端安装有转动把手13。

入料箱12的顶壁开设有多个出风口，入料箱12内放置有多个塑料球，箱体1内对称倾斜设置有两块保护板20，两块保护板20上共同连接有限位套9，箱体1的内侧壁上均匀安装有多个挡块2，多个挡块2呈三角形形状阵列排列，箱体1的内侧壁上均匀安装有多个出球管10，出球管10包括导料斜管101和竖直管102，且竖直管102连通在导料斜管101的下端，且红外感应器11位于竖直管102的内侧壁上，位置相邻的两个导料斜管101连接，导料斜管101与竖直管102之间的夹角α为120°～160°，每个出球管10的内侧壁上均安装有红外感应器11。

出球管10的下方倾斜设置导料网22，箱体1的内底壁上安装有鼓风机23，箱体1的外侧壁与入料箱12之间连通有软管3，且鼓风机23的出风管与软管3的端口处于同一水平线上，箱体1内侧壁上设有蓄电池4、单片机18和数据存储器19，蓄电池4与单片机18之间电连接，红外感应器11的输出端与单片机18的输入端电连接，鼓风机23的输出端与单片机18的输入端电连接，数据存储器19与单片机18之间电连接，箱体1的外侧壁上安装有蓝牙收发装置21，蓝牙收发装置21与单片机18电连接，蓝牙收发装置21的输入端电连接有输入装置，蓝牙收发装置21的输出端电连接有显示装置。

本发明在使用时，通过蓝牙收发装置21将输入装置(如电脑、手机等)与单片机18连接，通过输入装置对单片机18进行控制，使用者摇动转动把手13，转动把手13带动与之连接的螺纹杆7转动，由于螺纹杆7与固定座14上的螺纹孔螺纹连接，则螺纹杆7在自身转动的过程中也会在竖直方向上运动，此时螺纹杆7下端安装的搅拌装置8对入料箱12内的塑料球进行搅拌，保证塑料球在入料箱12内的分布不具有规律，同时也避免塑料球在入球管5的管口处堆积造成塑料球不能够掉落，与此同时通过输入装置打开电磁阀门6，塑料球通过入球管5掉落至箱体1内，塑料球通过不同位置的挡块2的碰撞产生不同的路径，则不同的塑料球会掉落至不同的出球管10内，塑料球经过出球管10时，红外感应器11对其进行计数，并将数据传输至单片机18内，单片机18将数据存储在数据存储器19内，塑料球通过出球管10掉落至导料网22上，塑料球在导料网22上滚动并滚至软管3的管口处，此时打开鼓风机23，鼓风机23的出风管通过导料网22吹动软管3内的塑料球，塑料球在软管3中运动进入入料箱12内进行再次下落测试，实现样本重复利用。

在收集够足够的样本数据后依次关闭电磁阀门6和鼓风机23，随后数据存储器19将所有记录的数据全部输入至单片机18内，单片机18对其进行比对和处理，处理完成的数据再次通过单片机18输入至数据存储器19内，在需要使用数据时，单片机18将数据存储器19内的数据通过蓝牙收发装置21输入至显示装置上，教学者以及学习者都能够清晰的观看到样本数据以及单片机18对样本数据处理的结果。

通过输入装置打开电机，电机的输出轴带动与之连接的直齿圆柱齿轮17转动，进而带动与之啮合的单向齿条16在竖直方向上运动，入料箱12与箱体1之间距离产生变化，则入球管5的高度增高，以此来进行对比实验，即可观察塑料球不同的下落高度对于样本数据的影响。

尽管本文较多地使用了箱体1、挡块2、软管3、蓄电池4、入球管5、电磁阀门6、螺纹杆7、搅拌装置8、安装套81、搅拌杆82、限位套9、出球管10、导料斜管101、竖直管102、红外感应器11、入料箱12、转动把手13、固定座14、连接座15、单向齿条16、直齿圆柱齿轮17、单片机18、数据存储器19、保护板20、蓝牙收发装置21、导料网22、鼓风机23等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，包括箱体(1)，其特征在于：所述箱体(1)的上端安装有入料箱(12)，所述入料箱(12)的顶壁开设有多个出风口，所述入料箱(12)内放置有多个塑料球，所述箱体(1)内对称倾斜设置有两块保护板(20)，两块所述保护板(20)上共同连接有限位套(9)，所述箱体(1)的内侧壁上均匀安装有多个挡块(2)，所述箱体(1)的内侧壁上均匀安装有多个出球管(10)，每个所述出球管(10)的内侧壁上均安装有红外感应器(11)，所述出球管(10)的下方倾斜设置导料网(22)，所述箱体(1)的内底壁上安装有鼓风机(23)，所述箱体(1)的外侧壁与入料箱(12)之间连通有软管(3)，且鼓风机(23)的出风管与软管(3)的端口处于同一水平线上，所述箱体(1)内侧壁上设有蓄电池(4)、单片机(18)和数据存储器(19)，所述蓄电池(4)与单片机(18)之间电连接，所述红外感应器(11)的输出端与单片机(18)的输入端电连接，所述鼓风机(23)的输出端与单片机(18)的输入端电连接，所述数据存储器(19)与单片机(18)之间电连接，所述箱体(1)的外侧壁上安装有蓝牙收发装置(21)，所述蓝牙收发装置(21)与单片机(18)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述入料箱(12)的下端连通有入球管(5)，且入球管(5)位于限位套(9)内，所述入球管(5)上安装有电磁阀门(6)，所述电磁阀门(6)的输入端与单片机(18)的输出端连接，所述入料箱(12)的外侧壁上对称焊接有两个连接座(15)，每个所述连接座(15)上均焊接有单向齿条(16)，且每个单向齿条(16)的下端均贯穿箱体(1)的顶壁并延伸至箱体(1)内，所述箱体(1)的外侧壁上对称安装有两个电机，每个所述电机的输入端与单片机(18)的输出端电连接，每个所述电机的输出轴均延伸至箱体(1)内并安装有直齿圆柱齿轮(17)，且每个直齿圆柱齿轮(17)均与位置相对应的单向齿条(16)啮合。

3.根据权利要求(2)所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述入料箱(12)的上端开设有安装孔，所述安装孔的内侧壁上焊接有固定座(14)，所述固定座(14)上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆(7)，所述螺纹杆(7)的下端套设有搅拌装置(8)，所述螺纹杆(7)的上端安装有转动把手(13)。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述出球管(10)包括导料斜管(101)和竖直管(102)，且竖直管(102)连通在导料斜管(101)的下端，且红外感应器(11)位于竖直管(102)的内侧壁上，位置相邻的两个所述导料斜管(101)连接，所述导料斜管(101)与竖直管(102)之间的夹角α为120°～160°。

5.根据权利要求3所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述搅拌装置(8)包括安装套(81)和搅拌杆(82)，所述安装套(81)通过普通平键与螺纹杆(7)的下端过盈配合，所述安装套(81)上对称设有多根搅拌杆(82)，每根所述搅拌杆(82)与安装套(81)之间的夹角β为65°～80°。

6.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：多个所述挡块(2)呈三角形形状阵列排列。

7.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述蓝牙收发装置(21)的输入端电连接有输入装置，所述蓝牙收发装置(21)的输出端电连接有显示装置。

8.根据权利要求2所述的一种基于大数据分析的大学数学概率事件教学演示装置，其特征在于：所述入料箱(12)的侧壁与入球管(5)之间的底壁倾斜设置，所述箱体(1)的上端面与限位套(9)之间的顶壁倾斜设置，且箱体(1)的顶壁与入料箱(12)的底壁形状契合。