CN2138318Y - 中小学集约教具 - Google Patents

Abstract

一种包容中小学各科教学挂图、优秀教案板书以 及多种数学教具的集约教具。其基本框架部分的主 体是一“回”字形基板，基板中间为教学内容显示区， 基板后活装有带式屏幕，基板上可活装各教具演示 盘，基板前设有纵、横各一对游标及其驱动系统。教 学时，屏幕上的各科多种教学内容象幻灯那样从显示 区移过并与各演示盘、游标配合施教。它演示内容多 而自成体系，模块结构，使用方便，能明显提高教学效 率和质量。

Description

本实用新型涉及一种中小学集约教具，其小型简化产品可作为少年儿童自用的学具或玩具，属文具用品范畴。

中小学教具、教学挂图、授课板书是广大教育工作者多年来不断研究改进的主要内容，已经取得了许多进展，但目前就总体而言，教具、教学挂图及授课板书是各自孤立发展的，使用中互不配合，包容程度和灵活性较差，有些内容需由教师在课前或课中写画在小黑板上，这在减轻教师辅助工作量、增强学生学习理解效果方面还显不足。就数学教学来说，现在仍有一些需要演示的教学内容也还没有教具来演示；已有教具多是单一、零散的，系统性、概括性差；有些数学教具形象有余而及时抽象概括不足，达不到形象、准确、“形”、“数”紧密对应的要求，存在演示和计算不能同时进行的缺点。

①在四则运算盘（尺）方面，仅有近年的两个新型专利有所涉及，它们都是利用两交叉尺在求和数字盘内找“和”数的办法进行加减运算的，只能显示两“加数”与“和”之间的抽象对应关系，而没有直观的“形”、“数”对应关系，仍不能较好地帮助学生理解算理。至于能同时演示和速算两位有理数乘除、二次乘方开方、分数、比例、不等式等方面的教具更没出现。

②随着新科技的发展，社会急需能培养少年儿童“钟算术”意识和逻辑思维能力的教具，以打破十进制给人思想造成的局限，但目前只有仅能演示时、分、秒的“教具钟”，还没有能演示“钟算术”加减的教具。

③在直角坐标系知识的教学中，目前只停留在利用黑板、挂图在上面找点画线讲解的水平上，讲解中抽象引导推证较多，不易形成运动的、形象的观点，缺少一种能由附件迅速组图、撤图、灵活生动、演示内容多的教具。

本实用新型的目的是提供一种智力集约教具，它集中小学各科多种教学挂图、优秀教案板书和部分数学教具于一体，配合使用，使教学内容和教学过程标准化、程序化以优化教学。

本实用新型的任务是以如下方式完成的：设一可立放或平放于台面的基本框架部分，它的主体是一“回”字形基板，基板的中间窗口部分作为教学内容显示区；在基板后面设印有教学挂图、教案板书、“积坐标系多功能数学魔盘”上的数表等教学内容的带式屏幕及其支承缠绕驱动系统，带式屏幕及其上的各科多种软件图文教学内容可象幻灯那样在显示区显示移过；在显示区两侧基板上设有槽口，卡装各教具演示盘；在基板前设前支架，前支架上装有游标驱动系统及由其支承带动控制的纵横游标。游标可在显示区前层单独平移或同向两游标同步平移，也可移出显示区到面板之后。

带式屏幕和各教具演示盘都可单独装在基本框架上独立使用或相互配合使用、或与游标配合使用，三者相互密切配合，能演示中小学各科教学中（主要是数学教学中）多种不同的教学内容。

以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

图1、图2和图3分别是本集约教具主要机构的主视图、侧视图和俯视、剖视图；图1也是本集约教具使用“积坐标系多功能数学魔盘”时的工作示意图。

图4是“积坐标系多功能数学魔盘”的立体图。

图5是本集约教具使用“带式加减运算演示盘”时的工作示意图。

图6、图7是本集约教具的“钟算术加减运算演示盘”的主视和侧视图。

图8是本集约教具的“直角坐标系知识演示盘”的立体图。

本实用新型包括由基板（1）、前支架（2）组成的基本框架部分，带式屏幕（5）及其缠绕支承驱动系统，纵横游标L₂（3）、L₁（4）、M₁（19）、M₂（20）及其支承驱动系统，各教具演示盘四大部分及面板（7）。

参照图1、图2、图3，基板（1）为木塑结构的“回”字形平板，它有可分离支脚（23）可立放于讲桌上，其后有后支柱（12），可将本集约教具平放在桌面上。基板中间窗口部分为教学内容显示区，显示区两侧的基板上分别有三个略上仰的演示盘卡装槽口（14），以便卡装“积坐标系多种功能数学魔盘”（46）及其他各教具演示盘。本实用新型的各教具演示盘包括本实用新型提供的“带式加减运算演示盘”（图5所示），“钟算术加减运算演示盘”（图6、图7所示），“直角坐标系知识演示盘”（图8所示），“积坐标系多功能数学魔盘”（图4所示），以及中小学现有大部分平板式数学教具。

在基板（1）前面显示区四周有前支架（2）粘接或螺接在基板（1）上。前支架（2）上装有游标驱动系统及由其支承带动控制的纵横游标。游标驱动系统由两对游标驱动轴（15），两对驱动手轮（11），八个定线轮（31），八个动线轮（30），四个动轮锁紧螺母（10）及四对闭合环线（32）组成。两对游标驱动轴（15）成方框布设，由前支架（2）四角的八个伸出端支承，轴的两端各有一定线轮和一动线轮，每对驱动轴上的动、定线轮分别缠以闭合环线（32）；所说的游标为纵横两对，其两端分别连于对置的闭合环线（32）上。各条游标驱动轴端部有丝，装有驱动手轮（11），动线轮在外的游标驱动轴的一端设有锁紧螺母（10），可将动线轮（30）压紧在定线轮（31）上与轴一起转动。在前支架（2）左右两边上各留一长条形窄孔（16）可容横游标（19）、（20）通过；面板（7）与基板（1）一样，也呈“回”字形，由螺钉（22）装在前支架（2）四角的螺钉孔（21）上，面板（7）与前支架（2）之间有由固定孔台阶形成的窄条孔，可容纵游标（3）、（4）通过。使用时，驱动手轮（11）以转动游标驱动轴（15）及其上的两定线轮（31）带动其闭合环线回转，而环线另一端是另一条驱动轴上的动线轮，配合支承这一运动，两条环线就带动装在其上的一条游标平移，从而分别实现四游标L₁（4）、L₂（3）、M₁（19）、M₂（20）的各自平移运动。当需要两条（纵或横）游标同步同向平移时，可将锁紧螺母（10）旋紧，使该轴上动线轮（30）压紧在定线轮（31）上，再驱动该轴手轮（11），便可带动这两条（纵或横）游标同步同向平移。当不需要游标时，可将其移出显示区，藏在面板（7）下以免影响其他。

带式屏幕（5）及其支承缠绕驱动系统，是由设在基板（1）后面四角的两对缠绕筒支柱（12）及其上对置设立的一对缠绕筒（24）和两对支承筒按装耳（13）及其上对置设立的一对支承筒（27）组成，其中的主件是一对屏幕支承筒（27）和一对屏幕缠绕筒（24）。两屏幕缠绕筒（24）的四个轴端按装在四个后支柱（12）的活装槽孔上，两屏幕支承筒（27）的四个轴端则活装在支承筒按装耳（13）上。带式屏幕（5）可从一个缠绕筒经过两支承筒缠绕到另一个缠绕筒上，反映在显示区上就是屏幕（5）及其上的各科多种软件内容的连续移过。两屏幕缠绕筒（24）由两驱动手轮（26）驱动，能前后运动。在缠绕筒（24）的端部与后支柱（12）之间设有弹簧片（25）以形成摩擦力张紧屏幕。带式屏幕（5）由韧性的塑料、纸或皮革制成，其上印有从幼儿班的看图识字识数、声韵母组拼等等，到中小学各科教学挂图、优秀教案板书、积坐标系多功能数学魔盘（46）上面的数表、数学例题习题等多种软件图文教学内容。可分卷换用，可用彩笔在其上现场写画。当不需用屏幕时可取下，洗或擦去其上笔迹以备后用。

参照图1、图2、图3和图5，本实用新型的“带式加减运算演示盘”（图5）是由三层带尺叠加而成的，在芯层上设有固定不动的同向的上定尺（43）和下定尺（36），在中间层设一宽度可盖住下定尺（36）的回转动尺（37），在外层设一能盖住上下定尺和回转动尺的光面标尺（38）。各尺同向，在上下定尺（43）、（36）和回转动尺（37）上画有等分刻度格并标有自然数（1、2、3……）；回转动尺（37）和光面标尺（38）由纸、塑料、皮革等韧性材料制做，它们的左端和右端分别相接以弹性线绳（8）构成闭合环带；在支承驱动轴（39）和（40）的控制带动下，可各自回转移动。回转动尺（37）的右端绕过动尺支承驱动轴（39）并由其支承带动，左端所接弹性线绳（8）部分由一对可绕支承轴（33）转动的动尺线轮（35）支承；光面标尺（38）右端绕过标尺支承驱动轴（40），并由其支承带动，左端所接弹性线绳（8）部分由一对可绕支承轴（33）转动的标尺线轮（34）支承；上定尺（43）和下定尺（36）同体，左右两端各有定尺“搭臂”（9）环搭在支承轴（33）和动尺驱动支承轴（39）上，并不影响轴的转动。支承轴（33）和动尺驱动支承轴（39）卡装在前支架（2）伸出端及教具支承轴座（17）上，光面标尺驱动支承轴（40）由基板（1）上的两个辅助转轴支座（28）支承，动尺及标尺驱动支承轴（39）和（40）的两端部，分别装有动尺手轮和标尺手轮（41）和（42）。在前支架（2）左右两边上各留一条形孔（18）可容回转动尺（37）和光面标尺（38）通过。

参照图5，使用带式加减运算演示盘时，可将上述各尺按装在基本框架上，盖住下半部显示区，各尺与上半部显示区露出的屏幕软件内容配合进行演示教学。例如，当屏幕出题计算“9＋5＝？”，可转动动尺手轮（41）使回转动尺（37）右移，使左端对准下定尺（36）上的一个加数“9”，然后转动标尺手轮（42）使标尺（38）左端对准动尺（37）上的另一加数“5”，这时，标尺（38）左端所指的上定尺（43）上的数字“14”即为所求之和。

参照图6、图7，本集约教具的“钟算术加减运算盘”的盘体（49）周边有爪可卡装于基板（1）的卡装槽口（14）上；盘体（49）的中间孔洞中装有套管轴系，它包括外层的C轴套管（51），中层的D轴套管（54）和中心的E轴（58）；各套管、轴及盘体孔之间均可实现克服一定摩擦力的相对独立转动，该摩擦力能保持各件在非外力状态下相对位置不变。C轴套管、D轴套管及B轴的前端伸出盘面的长度依次略有加大，其前端分别固定有指针OC、OD和OE。在盘体（49）的面板上活装有标着12或其他一定周期数字的表盘（50）。在C轴套管（51）中部有法兰（51），便于从盘体后操纵C轴套管（51）转动；在D轴套管（54）与C轴套管（51）间有联动同转装置，它是在D轴套管线轮（55）上设两缠有摩擦材料的挠性联动爪（59），用时可将手握住使其抱紧在C轴套管（51）的后部，使C轴套管（51）与D轴套管（54）共同转动，从而使指针OC与指针OD同步转动；E轴后端伸出在D轴套管后端的线轮之后；在D轴套管后部设一弹性自复位装置，它是从D轴套管后端线轮（55）周边上引出一线绳，与挂在盘体（49）之后的“伸臂”（57）上的拉簧（56）相连，可使D轴套管（54）带动指针OD在外力撤开时自动回复到原位置。

演示时、分、秒时，先摘掉拉簧（56），再分别驱动C、D、E三轴运转带动时、分、秒三指针运转以演示不同的时、分、秒及其进率。演示钟算术加减运算时，先按上拉簧（56）使指针OD恒指周期数12，再摘掉E轴（58）及其带动的指针OE；扳动C轴套管驱动指针OC指向一个加数（如8点），再握紧挠性联动爪（59），同时驱动C、D两套管带动指针OC、OD同步运转（顺时针为加，逆时针为减）使OD指向第二个加数（如7点），此时指针OC指向的数字“3”便是所求的“和”（即8点＋7点＝3点）；然后松开挠性爪（59），让拉簧（56）和“线轮”（55）把指针OD拉回到恒指“12”的原位置以备继续进行加减运算。若在盘面换上不同的周期表盘（50）（如Z₅、Z₇…Za）该盘便能演示和计算不同周期内的许多钟算术加减运算。

参照图1、2、3及图8，本实用新型的“直角坐标系知识演示盘”，由矩形盘体（60）、铁质盘面（61）及一些带磁性贴脚的曲线、线段等图形附件（62）组成。盘体（60）左右两边有伸出爪，可卡装在基板（1）上的槽口（14）中，铁质盘面（61）由油漆涂覆或塑料布包裹，其上画有以盘面中心O₁为原点的直角坐标系，并留有一定数量的小孔；带磁性贴脚或插脚的附件（62），可方便地放上或取下；盘中心O₁处留一穿通小孔（63），弹性绳（64）可从中引出，使用时，将它装在基本框架上，与游标配合。如演示“两点间距离公式”时，把两端带磁性贴脚的附件MN贴放在盘面（61）的某一位置上，平移纵游标L₁（4）和横游标M₁（19）使之分别过M、N两点，组成以MN为斜边以M（X₁，Y₁）、N（X₂，Y₂）两点座标差为直角边的直角三角形MQN，由勾股定理便可得到|MN|＝ $\sqrt{{(X_2-X_1)}^2+{(Y_2-Y_1)}^2.}$ 再如演示圆的方程，将附件O₂P（62）的O₂端的细钉插放在坐标系的小备用孔内，再将彩笔插入P点的孔里，驱转画圆。在画圆运动中随时平移纵、横游标L₁、M₁，使之分别过P（X，Y）、O₂（a，b）两点，组成动态直角三角形O₂FP（见图8），由勾股定理可得圆的方程（X－a）²＋（Y－b）²＝R²（O₂P＝R）。若从原点圆孔（63）中拉出两条弹性绳（64）分别套在O₂、P两点上，在驱转P点画圆过程中三条线段O₁P、O₂O₁、O₂P组成动态斜三角形O₁PO₂，由余弦定理可得圆的极坐标方程：R²＝P²＋P₀ ²－2PP₀cos（θ－θ₀）。若把半径O₂P的端点O₂插放在盘面（61）的不同位置上，可画得多个大小一样位置不同的圆，演得多个相应的繁简不同的圆的方程。

本演示盘的优点是，它建立了纵、横游标与变量X、Y间的“形”、“数”对应关系，能从动态中形象地演示X、Y变化运动的情况；同时，各种线段、曲线附件可方便地利用磁性贴放在坐标系中和游标配合，能迅速组成系列动图进行演示、计算或描迹；当不需用某些附件时，可方便地取下；盘面简洁，重点突出，各演示内容互不影响。它比现在教学中教师画图，抽象推证要简便、形象、生动真实得多。

综上所述，本实用新型完成了中小学教学辅助工作的集约，它既将教学挂图、教具、板书的功能集于一体、配合使用，又能集约包容各种优秀教案（印制在带式屏幕上）以优化教学内容；同时，本实用新型还填补了数学教具领域里的某些空白，向中小学数学教学提供了“带式加减运算演示盘”，“钟算术加减运算演示盘”，磁性“直角坐标系知识演示盘”，“积坐标系多功能数学魔盘”等四个新型数学教具。如前分条所述，这几种数学教具在结构上、功用上都具有显明的优点。它们的共同特点是：能化抽象为形象，“形”、“数”紧密对应；演示的内容多而由浅入深、系统规律、自成体系；都是在运动中演示、在演示的同时进行计算和描迹；有较强的实验性、趣味性、启发性和真实感。本实用新型容量大、系统性强，能集约包容各科多种优秀教案，因而它能使教学内容和教学过程标准化、程序化；它虽没有幻灯的可见度大，但它图文清晰、使用简便、造价低廉。本实用新型具有简单的模块化结构，使用非常方便，其小型简化产品，可作为开发少年儿童智力的学具或玩具。

Claims (9)

1、一种中小学集约教具，其特征是有一“回”字形基板(1)，基板(1)的中间窗口部分为教学内容显示区；基板(1)后面设印有教学挂图、教案板书、积座标系多功能数学魔盘(46)上的数表等多种教学内容的带式屏幕(5)及其支承缠绕驱动系统；显示区两侧的基板上设有槽口(14)，卡装各教具演示盘；基板的前面设前支架(2)，前支架(2)上装有游标驱动系统及由其支承带动控制的游标(3)、(4)、(19)、(20)。

2、根据权利要求1所述的集约教具，其特征是所说的屏幕缠绕支承系统由设在基板（1）后面四角的两对缠绕筒支柱（12）及其上对置设立的一对缠绕筒（24）和两对支承筒按装耳（13）及其上对置设立的一对支承筒（27）组成；所说的带式屏幕（5）由韧性的塑料、纸或皮革制作。

3、根据权利要求2所述的集约教具，其特征是所说的屏幕缠绕筒（24），其端部与后支柱（12）间设有屏幕张紧摩擦弹簧片（25）。

4、根据权利要求1所述的集约教具，其特征是所说的游标驱动系统，有两对游标驱动轴（15），成方框布设，轴的两端各有一定线轮和一动线轮，每对驱动轴上的动、定线轮分别绕以闭合环线；所说的游标为纵横两对，其两端分别连于对置的闭合环线上。

5、根据权利要求4所述的集约教具，其特征是所说的游标驱动轴（15），其动线轮在外的一端设有锁紧螺母（10）。

6、根据权利要求1所述的集约教具，其特征是所说的各教具演示盘是带式加减运算演示盘、钟算术加减运算演示盘、直角座标系知识演示盘、积座标系多功能数学魔盘（46）等。

7、根据权利要求6所述的集约教具，其特征是所说的带式加减运算演示盘是由三层带尺叠加而成的，在芯层上设有固定不动的同向的上定尺（43）和下定尺（36），在中间层设一宽度可盖住下定尺（36）的回转动尺（37），在外层设有能盖住上下定尺和回转动尺的光面标尺（38）；各尺用塑料、纸等韧性材料制做，其上画有等分刻度格并标有自然数；各尺首尾相接以弹性绳（8）构成闭合环带。

8、根据权利要求6所述的集约教具，其特征是所说的钟算术加减运算演示盘，其盘体（49）的中间孔装有套管轴系，它包括C轴套管（51）、D轴套管（54）和E轴（58）；C轴套管、D轴套管及E轴的前端伸出盘面的长度依次加大，其上分别固定有指针OC、OD和OE；在盘体（49）的面板上活装有标着一定周期数字的表盘（50）。

9、根据权利要求6所述的集约教具，其特征是所说的直角座标系知识演示盘，由盘体（60）、铁质盘面（61）及一些带磁性贴角的图形附件（62）组成，铁质盘面上印有直角座标系，留有多个小孔，原点处设有园孔（63）。

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