CN110570729A - 数学教学三维空间展示装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数学技术领域，具体是数学教学三维空间展示装置；有效的解决了点线面体之间的联动，便于老师的讲解和学生的理解的问题，具体技术方案是：包括内框架、下板和展开板，所述下板安装在内框架的底端，所述下板与展开板连接；所述展开板包括右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板和后侧面板；所述下板与右侧面板、下板与左侧面板、下板与前侧面板之间均通过第一展开动力结构连接，所述前侧面板与顶板通过第二展开动力结构连接，所述后侧面板的一端通过第三展开动力结构与顶板能够拆分的连接，所述后侧面板的另一端也通过第三展开动力结构与下板能够拆分的连接，所述内框架内部的下板上安装有辅助展开关闭结构。

Description

数学教学三维空间展示装置

技术领域

本发明涉及数学技术领域，具体是数学教学三维空间展示装置。

背景技术

空间观念是培养学生创新精神的基础条件，也是当前数学教学中的一项，随着新课程教学的不断深入，如何培养学生空间观念成为了数学教育的重要目标。

数学空间的想象一直以来都是比较困难，考验人们的大脑空间思维能力，如果空间想象能力比较弱，往往需要依靠实物来辅助。

数学三维空间的展示种类比较多，本发明就对立方体或者长方体展开的空间想象作为研究基础，为学生提供有助于想象其展开后的画面，立方体的展开情况可以分为11种，而且这种展开模型不论是在小学、初中、高中、大学的试题卷，奥数试题卷、甚至公务员考试试题卷中都会有体现，只是难易程度不同，对于学生提高空间想象能力有更大的帮助，但是这种试题在作答时都是依靠空间想象或者平面画图来演示，没有实物来为其提供理论基础，也不能直观的触摸和观察到其展开后的形态。

就比如试题在立方体有一个点，当其展开后，该点会显示在何种形态，或者试题为蚂蚁在立方体展开后如何以最短的距离达到目的等，都是考验立方体展开的形态，而市场上还未出现有这种装置能够具体的展示立方体展开后的形态。

以立方体为例，立方体展开后的形态有11种，但是这11种形态万变不离其中，分别是以一个面为基础，同时展示开其4个面、3个面、2个面、1个面做的变形，由于其原理相同，本发明着重研究以一个面为基础面，展开其周围的4个面为基础的研究，再举例其中一个以周围3个面为基础的研究。

在此基础上，本发明提供一种数学教学三维空间展示装置。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供数学教学三维空间展示装置，有效的解决了点线面体之间的联动，便于老师的讲解和学生的理解的问题。

本发明为，数学教学三维空间展示装置，包括内框架、下板和展开板，所述下板安装在内框架的底端，所述下板与展开板连接；

所述展开板包括右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板和后侧面板；

所述下板与右侧面板、下板与左侧面板、下板与前侧面板之间均通过第一展开动力结构连接，所述前侧面板与顶板通过第二展开动力结构连接，所述后侧面板的一端通过第三展开动力结构与顶板能够拆分的连接，所述后侧面板的另一端也通过第三展开动力结构与下板能够拆分的连接，所述内框架内部的下板上安装有辅助展开关闭结构，所述辅助展开关闭结构分别与前侧面板和顶板连接，所述内框架中安装有用于固定右侧面板和左侧面板的固定结构，所述后侧面板内部对应第三展开动力结构的位置安装有展开方向调节结构。

优选的，所述内框架中对应第一展开动力结构、第二展开动力结构和第三展开动力结构的位置处均开有开口。

优选的，所述第一展开动力结构包括安装在下板上的外管，所述外管的内部滑动连接有用于与其它板连接固定的内管，所述外管的内腔底端通过弹簧一与内管连接，所述外管和内管上对应安装有卡接台。

优选的，所述第二展开动力结构包括扭簧一，所述扭簧一的一端通过固定板与前侧面板连接，所述扭簧一的另一端通过固定板与顶板连接。

优选的，所述第三展开动力结构包括第三展开动力结构一和第三展开动力结构二，所述后侧面板的一端通过第三展开动力结构一与顶板连接，所述后侧面板的另一端通过第三展开动力结构二与下板连接，所述第三展开动力结构一和第三展开动力结构二均包括扭簧二，所述第三展开动力结构一内部的扭簧二的一端通过安装板固定在顶板上，所述第三展开动力结构二内部的扭簧二的一端通过安装板固定在下板，所述扭簧二固定有连接板，所述连接板的内部开有通孔。

优选的，所述辅助展开关闭结构包括安装在下板上的电机，所述电机的输出轴上安装有线轮一和线轮二，所述线轮一通过绳索一分别与前侧面板和顶板连接，所述线轮二通过绳索二分别与前侧面板和顶板连接，所述内框架上对应绳索一和绳索二的位置处安装有滑轮，所述滑轮的上对应绳索一和绳索二的位置处开设有凹槽，所述电机通过导线连接有电路板，所述电路板通过导线连接有电池组，所述电路板上设置有安装在下板中的正转开关按钮和反转开关按钮。

优选的，所述固定结构包括右侧面板和左侧面板对应面上均固定的限位板，所述限位板上均开有连接孔，所述内框架中对应限位板的位置处安装有隔板，所述隔板的内部开有与连接孔对应的安装孔，所述限位板与隔板之间安装有与框架连接的吊架，所述安装孔和吊架的内部滑动连接有固定柱，所述安装孔和吊架之间的固定柱外部安装有挡板，所述挡板通过弹簧二与隔板连接。

优选的，所述展开方向调节结构包括设置在下板内部的两个滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑杆，所述滑杆通过弹簧三与滑槽的内部底端连接，所述滑杆的底端固定有贯穿且延伸之后侧面板外部的拉杆，所述拉杆的外部安装有把手，所述滑槽开设有卡槽，所述卡槽与连接板滑动连接。

本发明：1、右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板、后侧面板、下板能够根据使用的需求闭合形成六面体，而且能够整体的展开，便于老师为学生讲解点与体、线与体、面与体之间的位置关系，使得学生能够更加直观的进行观察，提高了学生的学习效率 。

2、通过对展开方向调节结构内部的结构进行调节，可以改变后侧面板的展开位置，由此可以对整体进行不同形态的展开展示，便于学生的概观察。

3、辅助展开关闭结构为整体的展开和闭合提供所需的动力，而且操作结构较为简单便于老师的操作。

4、通过对右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板、后侧面板、下板进行展开了闭合，由此便于老师对体的形成进行讲解。

5、本发明结构小巧，成本低廉，方便握在手中，能够展示出两种不同的展示形态，方面学生自己人手一个对其展开后的形态进行研究。

附图说明

图1为本发明整体展开结构图。

图2为本发明局部侧视结构图。

图3为本发明整体展开底端结构示意图。

图4为本发明局部剖面结构示意图。

图5为本发明局部剖面侧视结构示意图。

图6为本发明A1端结构放大图。

图7为本发明A2端结构放大图。

图8为本发明A3端结构放大图。

图9为本发明另一展开结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图9对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

实施例一，本发明为数学教学三维空间展示装置，包括内框架1、下板2和展开板3，下板2安装在内框架1的底端，下板2与展开板3连接；下板2和展开板3形成的结构把内框架1包裹在内部；

展开板3包括右侧面板31、左侧面板32、前侧面板33、顶板34和后侧面板35；右侧面板31、左侧面板32、前侧面板33、顶板34、下板2和后侧面板35作为六面体的各个面，能够根据使用的需求进行展开和组合，由此便于老师进行讲解使用；

下板2与右侧面板31、下板2与左侧面板32、下板2与前侧面板33之间均通过第一展开动力结构4连接，前侧面板33与顶板34通过第二展开动力结构5连接，后侧面板35的一端通过第三展开动力结构6与顶板34能够拆分的连接，后侧面板35的另一端也通过第三展开动力结构6与下板2能够拆分的连接，内框架1内部的下板2上安装有辅助展开关闭结构7，辅助展开关闭结构7分别与前侧面板33和顶板34连接，内框架1中安装有用于固定右侧面板31和左侧面板32的固定结构8，后侧面板35内部对应第三展开动力结构6的位置安装有展开方向调节结构9，不同的动力结构设置满足了不同板的展开需求，而通过固定结构8便于对组合后的右侧面板31和左侧面板32进行固定，辅助展开关闭结构7的设置，使得整体的展开和闭合更加的简单化，便于进行使用。

实施例二，在实施例一的基础上，内框架1中对应第一展开动力结构4、第二展开动力结构5和第三展开动力结构6的位置处均开有开口11，使得第一展开动力结构4、第二展开动力结构5和第三展开动力结构6不会对整体的闭合造成影响。

实施例三，在实施例一的基础上，第一展开动力结构4包括安装在下板2上的外管41，外管41的内部滑动连接有用于与其它板连接固定的内管42，外管41的内腔底端通过弹簧一43与内管42连接，外管41和内管42上对应安装有卡接台44，能够防止外管41和内管42之间的连接发生分离。

实施例四，在实施例一的基础上，第二展开动力结构5包括扭簧一51，扭簧一51的一端通过固定板52与前侧面板33连接，扭簧一51的另一端通过固定板52与顶板34连接，便于对前侧面板33进行展开作业。

实施例五，在实施例一的基础上，第三展开动力结构6包括第三展开动力结构一61和第三展开动力结构二62，后侧面板35的一端通过第三展开动力结构一61与顶板34连接，后侧面板35的另一端通过第三展开动力结构二62与下板2连接，第三展开动力结构一61和第三展开动力结构二62均包括扭簧二63，第三展开动力结构一61内部的扭簧二63的一端通过安装板64固定在顶板34上，第三展开动力结构二62内部的扭簧二63的一端通过安装板64固定在下板2，扭簧二63固定有连接板65，连接板65的内部开有通孔66，如此结构的设置，为后侧面板35向不同的位置进行展开提供所需的动力。

实施例六，在实施例一的基础上，辅助展开关闭结构7包括安装在下板2上的电机71，电机71的输出轴上安装有线轮一72和线轮二74，线轮一72通过绳索一73分别与前侧面板33和顶板34连接，线轮二74通过绳索二75分别与前侧面板33和顶板34连接，内框架1上对应绳索一73和绳索二75的位置处安装有滑轮13，滑轮13的上对应绳索一73和绳索二75的位置处开设有凹槽14，电机71通过导线连接有电路板77，电路板77通过导线连接有电池组76，电路板77上设置有安装在下板2中的正转开关按钮78和反转开关按钮79，通过对正转开关按钮78和反转开关按钮79进行按动，由此对通过电路板77使得电机71发生正转或反转，由此不仅便于对整体进行展开作业，而且也能够进行相应的闭合作业，线轮一72和线轮二74的设置，能够有效的防止绳索一73和绳索二75发生缠绕，电路板77上设置了控制电机71进行正转和反转的电路，同时电路板77上也设置有为电池组76充电的接口。

实施例七，在实施例一的基础上，固定结构8包括右侧面板31和左侧面板32对应面上均固定的限位板81，限位板81上均开有连接孔82，内框架1中对应限位板81的位置处安装有隔板12，隔板12的内部开有与连接孔82对应的安装孔83，限位板81与隔板12之间安装有与框架1连接的吊架84，安装孔83和吊架84的内部滑动连接有固定柱85，安装孔83和吊架84之间的固定柱85外部安装有挡板86，挡板86通过弹簧二87与隔板12连接，通过固定结构8对右侧面板31和左侧面板32进行固定，使得在打开前侧面板33的同时使得右侧面板31和左侧面板32能够自动的开启，便于人们的操作。

实施例八，在实施例一的基础上，展开方向调节结构9包括设置在下板2内部的两个滑槽91，滑槽91的内部滑动连接有滑杆92，滑杆92通过弹簧三93与滑槽91的内部底端连接，滑杆92的底端固定有贯穿且延伸之后侧面板35外部的拉杆95，拉杆95的外部安装有把手96，滑槽91开设有卡槽94，卡槽94与连接板65滑动连接，通过对不同的拉杆95进行拉动，使得后侧面板35与第三展开动力结构一61或者后侧面板35与第三展开动力结构二62连接，由此便于对后侧面板35进行不同方向的展开作业，在拉动拉杆95时，使得与其连接的滑杆92位置发生移动，由此使得通过滑杆92固定的连接板65和后侧面板35之间的连接断开。

具体使用时：在需要展开为十字型结构时，通过向外拉动第三展开动力结构一61内部的拉杆95，使得第三展开动力结构一61与限位板81之间的连接断开，在第三展开动力结构二62的作用下后侧面板35展开，然后在按下正转开关按钮78，使得电机71工作，由此带动线轮一72和线轮二74工作，对绳索一73和绳索二75进行放线作业，在第一展开动力结构4和第二展开动力结构5的作用下前侧面板33和顶板34展开，此使失去对固定柱85的压力，在弹簧二87的作用下固定柱85从连接孔82内滑出，在第一展开动力结构4的作用下右侧面板31和展开左侧面板32，由此完成展开作业；

在需要展开为T字型结构时，通过向外拉动第三展开动力结构二62内部的拉杆95，使得第三展开动力结构二62与限位板81之间的连接断开，在第三展开动力结构一61的作用下后侧面板35展开，然后在按下正转开关按钮78，使得电机71工作，由此带动线轮一72和线轮二74工作，对绳索一73和绳索二75进行放线作业，在第一展开动力结构4和第二展开动力结构5的作用下前侧面板33和顶板34展开，此使失去对固定柱85的压力，在弹簧二87的作用下固定柱85从连接孔82内滑出，在第一展开动力结构4的作用下右侧面板31和展开左侧面板32，由此完成展开作业；

在进行展示时，是展示其背面，具体展示的状态如附图3所示。

进行闭合作业时：先将右侧面板31和左侧面板32复位，然后按动反转开关按钮79使得电机71反转工作，对绳索一73和绳索二75进行收线作业，在拉力的作用下前侧面板33和顶板34复位，同时由于对固定柱85施加的相应的压力，使得固定柱85处在固定柱85的内部，由此可以对右侧面板31和左侧面板32进行固定，最后通过拉动相应的拉杆95，使得连接板65与后侧面板35连接固定，由此完成后侧面板35的固定，从而完成闭合。

在这里要说明的是，本发明给出了本发明结构的详细实施例，其中具体涉及到2个详细的展开方式，其中一个为T形，另一个为十字形，这两种只是立方体展开的两种形态，目的是以此为基础帮助学生理解立方体展开的过程和原理，而立方体实际上展开形态有11种，本发明给出的十字形展开状态相当于以下板为基础面，将其周围的4个面分别向外展开，而T字形展开状态相当于以下板为基础面，将其周围的3个面分别向外展开，而除此2种状态以外，也可以实现其他的7种状态，这7种状态只需要保持下板、侧面板、顶板在一条直线上，这与本发明的下板、侧面板、顶板的连接方式是一样的，而右侧面板和左侧面的连接状态由第一展开动力结构改为可拆卸的第三展开动力结构即可，即使得原来的某一处的固定连接改为两端可拆卸的连接，但是要注意是，其接触面的连接会发生改变，因为其转动方式会发生改变，而另外的2种状态则需要变成多个面的连接方式变为可拆卸的第三展开动力结构即可。

由于立方体的展开状态在现有市场中还未出现，所以本发明给出一种适应于市场需求，且成本低廉，体态较小，可以握在手中，并且有助于学生学习，帮助其提供空间想象能力，也能帮助学生答题，甚至于也可成为小玩具使用的多功能数学三维空间展示装置，在市场的应用有很好的销售前景，也可以根据市场需求，提供多种展开状态的展示装置，组成组合式的展示装置。

本发明右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板、后侧面板、下板能够根据使用的需求闭合形成六面体，而且能够整体的展开，便于老师为学生讲解点与体、线与体、面与体之间的位置关系，使得学生能够更加直观的进行观察，提高了学生的学习效率 。通过对展开方向调节结构内部的结构进行调节，可以改变后侧面板的展开位置，由此可以对整体进行不同形态的展开展示，便于学生的概观察。辅助展开关闭结构为整体的展开和闭合提供所需的动力，而且操作结构较为简单便于老师的操作。通过对右侧面板、左侧面板、前侧面板、顶板、后侧面板、下板进行展开了闭合，由此便于老师对体的形成进行讲解。

Claims (8)

1.数学教学三维空间展示装置，包括内框架（1）、下板（2）和展开板（3），其特征在于，所述下板（2）安装在内框架（1）的底端，所述下板（2）与展开板（3）连接；

所述展开板（3）包括右侧面板（31）、左侧面板（32）、前侧面板（33）、顶板（34）和后侧面板（35）；

所述下板（2）与右侧面板（31）、下板（2）与左侧面板（32）、下板（2）与前侧面板（33）之间均通过第一展开动力结构（4）连接，所述前侧面板（33）与顶板（34）通过第二展开动力结构（5）连接，所述后侧面板（35）的一端通过第三展开动力结构（6）与顶板（34）能够拆分的连接，所述后侧面板（35）的另一端也通过第三展开动力结构（6）与下板（2）能够拆分的连接，所述内框架（1）内部的下板（2）上安装有辅助展开关闭结构（7），所述辅助展开关闭结构（7）分别与前侧面板（33）和顶板（34）连接，所述内框架（1）中安装有用于固定右侧面板（31）和左侧面板（32）的固定结构（8），所述后侧面板（35）内部对应第三展开动力结构（6）的位置安装有展开方向调节结构（9）。

2.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述内框架（1）中对应第一展开动力结构（4）、第二展开动力结构（5）和第三展开动力结构（6）的位置处均开有开口（11）。

3.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述第一展开动力结构（4）包括安装在下板（2）上的外管（41），所述外管（41）的内部滑动连接有用于与其它板连接固定的内管（42），所述外管（41）的内腔底端通过弹簧一（43）与内管（42）连接，所述外管（41）和内管（42）上对应安装有卡接台（44）。

4.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述第二展开动力结构（5）包括扭簧一（51），所述扭簧一（51）的一端通过固定板（52）与前侧面板（33）连接，所述扭簧一（51）的另一端通过固定板（52）与顶板（34）连接。

5.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述第三展开动力结构（6）包括第三展开动力结构一（61）和第三展开动力结构二（62），所述后侧面板（35）的一端通过第三展开动力结构一（61）与顶板（34）连接，所述后侧面板（35）的另一端通过第三展开动力结构二（62）与下板（2）连接，所述第三展开动力结构一（61）和第三展开动力结构二（62）均包括扭簧二（63），所述第三展开动力结构一（61）内部的扭簧二（63）的一端通过安装板（64）固定在顶板（34）上，所述第三展开动力结构二（62）内部的扭簧二（63）的一端通过安装板（64）固定在下板（2），所述扭簧二（63）固定有连接板（65），所述连接板（65）的内部开有通孔（66）。

6.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述辅助展开关闭结构（7）包括安装在下板（2）上的电机（71），所述电机（71）的输出轴上安装有线轮一（72）和线轮二（74），所述线轮一（72）通过绳索一（73）分别与前侧面板（33）和顶板（34）连接，所述线轮二（74）通过绳索二（75）分别与前侧面板（33）和顶板（34）连接，所述内框架（1）上对应绳索一（73）和绳索二（75）的位置处安装有滑轮（13），所述滑轮（13）的上对应绳索一（73）和绳索二（75）的位置处开设有凹槽（14），所述电机（71）通过导线连接有电路板（77），所述电路板（77）通过导线连接有电池组（76），所述电路板（77）上设置有安装在下板（2）中的正转开关按钮（78）和反转开关按钮（79）。

7.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述固定结构（8）包括右侧面板（31）和左侧面板（32）对应面上均固定的限位板（81），所述限位板（81）上均开有连接孔（82），所述内框架（1）中对应限位板（81）的位置处安装有隔板（12），所述隔板（12）的内部开有与连接孔（82）对应的安装孔（83），所述限位板（81）与隔板（12）之间安装有与框架（1）连接的吊架（84），所述安装孔（83）和吊架（84）的内部滑动连接有固定柱（85），所述安装孔（83）和吊架（84）之间的固定柱（85）外部安装有挡板（86），所述挡板（86）通过弹簧二（87）与隔板（12）连接。

8.根据权利要求1所述的数学教学三维空间展示装置，其特征在于，所述展开方向调节结构（9）包括设置在下板（2）内部的两个滑槽（91），所述滑槽（91）的内部滑动连接有滑杆（92），所述滑杆（92）通过弹簧三（93）与滑槽（91）的内部底端连接，所述滑杆（92）的底端固定有贯穿且延伸之后侧面板（35）外部的拉杆（95），所述拉杆（95）的外部安装有把手（96），所述滑槽（91）开设有卡槽（94），所述卡槽（94）与连接板（65）滑动连接。