CN2743922Y - 教学积木 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型教具——教学积木。这种积木中含有几何学教学中所需的特殊几何形体，如勾三股四弦五三角形和正二十面体等，并且每个几何形体的尺寸数值之间的关系是其高度或厚度或直径或半径或边长的值至少有一个是相等的或者是为整倍数的关系，所以容易进行面积或体积的计算和几何拼接。由于大部分几何形或体不需要拼接即存在于一个独立的积木块的面或体上，可使学生对几何形体产生直观的认识。当采用具有光学性能的透明材料制作时，它还将具有更加直观的三维空间立体透视效果，形体表现更为显著；同时还可以作为光学教学的教具，这时每一种几何体同时也就是一种折射镜；作为光学积木玩具，通过光线折射，将呈现为多彩的立体透视光画。

Description

教学积木

技术领域    本实用新型涉及一种用于教学的教具，同时还可以作为积木玩具。

背景技术    目前，公知的几何学教具，几何体模型种类很少。中国实用新型专利公开号86202383，公开日1987年9月30日，公开了一种几何积木，这种积木以八种共十九件基本几何模型为部件变换组装成汽车、轮船、火箭等多种象形物体。是一种具有玩具性质的初级立体几何学直观教具。其八种基本几何模型为：圆锥体、截头圆锥体、圆柱体、方形直棱柱体、矩形直棱柱体、直角等腰角柱体、1/2正梯形台体和半球体。该积木用木材制作。

中国实用新型专利公开号2053941，公开日1990年3月7日，公开了另外一种几何积木，包括六只或六只以上的等边三角形积木块及直角三角形积木，四只或四只以上的弓形积木块，可组成各种平面或立体的几何形体，如圆、圆柱、四方形、四棱形、半圆、扇形、梯形等。

上述积木设计中几何形体只限于一些常见的，缺少几何学中的特殊几何形体，例如缺少勾三股四玄五三角形和正二十面体等，现有的娱乐用儿童积木玩具也存在有上述缺点。

发明内容    为了克服现有的教学教具的不足，本实用新型提供一种几何学教学中所需的含有几何学中的特殊几何形体的教学积木，如勾三股四玄五三角形和正二十面体等，并且每个几何形体的尺寸数值之间含有相等的或者是为整倍数的关系，使之容易进行面积或体积的计算和几何拼接造型。另外大部分几何形体都存在于一个独立的积木块上，并且还可以对某些几何形体进行组合与分解，使之成为一个新的几何形体，有利于学生对几何形体及其之间关系的认识与理解。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：教学积木是由若干多个积木块组成，所述积木块中除含有一些常见的几何形体外，如三角形、圆形和正方体、圆柱体等，还含有几何学中的以下特殊几何形体，包括几何形勾三股四玄五三角形及几何体正三棱锥、正八棱台、45°斜截面圆柱、1/8球、球台、球缺、八面体、正十二面体和正二十面体等，并且每个几何形体的尺寸数值之间的关系是其高度或厚度或直径或半径或边长的值至少有一个是相等的或者是为整倍数的关系，例如一个菱形的边长等于一个正三棱锥的棱长等于一个球的直径还等于一个2倍正八棱台的高，所以对几何形体的面积或体积容易进行计算，而且作为积木玩具使用时可以更容易的进行拼接或搭建各种造型或建筑。

另外还可以将某些几何体组合在一起成为一个新的几何体，例如将三个不同大小的直角三棱柱组合在一起可以成为一个长方体，相反的也可以将这个组合成的长方体分解为三个不同大小的直角三棱柱；同理，对于平面几何形亦可进行组合与分解，例如将二个扇形和一个半圆组合在一起可以成为一个圆形，相反的也可以将这个组合成的圆形分解为二个扇形和一个半圆。这种对几何形体的组合与分解，有利于提高学生对几何形体及其之间关系的认识与理解。

由于教学中所需的大部分几何形或体(除球台和球缺外)不需要拼接即存在于一个独立的积木块的面或体上，可以使学生对几何形体产生直观的认识。本实用新型当采用具有光学性能的透明材料制作时，它还将具有更加直观的三维空间立体透视效果，作为几何学教具，在几何教学中的形体表现和教学效果会更为显著；同时该教学积木还可以兼做光学教学的教具，这时积木中的每一种(块)几何体同时也就是一种(个)折射镜，可以做多种光学基础实验；作为娱乐用的光学积木玩具，则具有新颖的立体透视画效果。

附图说明    本实用新型因图形及附图标记较多，为使图面整洁，附图中有些附图标记未用标记引出线，而是直接标于该几何体上。下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明，在下面的实施例中几何体选用具有光学性能的透明材料制作，所以有些几何体采用光学中的名称命名。教学积木设计分为A、B两组。

图1是本实用新型A组积木块排放在积木盒内时的总体组合主视图。

图2和图3分别是本实用新型B组积木块排放在积木盒内时的总体组合主视图和左视图。

图4～图6分别是教学积木B组中带插槽的平板支架的主视图、左视图和俯视图。

图7～图9分别是教学积木B组中含有圆孔的窗体的主视图、左视图和俯视图。

图10～图12分别是教学积木B组中中心含有小孔的黑色滤光片的主视图、左视图和俯视图。

图13～图15分别是教学积木A组中拱桥的主视图、左视图和俯视图。

图16～图18分别是教学积木A组中45°斜截面圆柱的主视图、左视图和俯视图。

图19～图21分别是教学积木A组中正八棱台的主视图、左视图和俯视图。

图22～图24分别是教学积木A组中圆台的主视图、左视图和俯视图。

图25～图27分别是教学积木A组中1/4圆柱的主视图、左视图和俯视图。

图28～图30分别是教学积木A组中1/8球的主视图、左视图和俯视图。

图31～图33分别是教学积木A组中正二十面体的主视图、左视图和俯视图。

图34～图36分别是教学积木A组中正十二面体的主视图、左视图和俯视图。

图37～图39分别是教学积木A组中八面体的主视图、左视图和俯视图。

图40～图42分别是教学积木A组中弯曲棒的主视图、左视图和俯视图。

图43～图45分别是教学积木A组中弓形柱的主视图、左视图和俯视图。

图46～图48分别是教学积木A组中凸透镜54的主视图、左视图和俯视图。

图49～图51分别是教学积木A组中凹透镜55的主视图、左视图和俯视图。

图52～图54分别是教学积木A组中凸透镜56的主视图、左视图和俯视图。

图55～图57分别是教学积木A组中防止球体滚动的托架的主视图、左视图和俯视图。

图58～图60分别是教学积木A组中凸透镜62的主视图、左视图和俯视图。

图61～图63分别是教学积木A组中凹透镜63的主视图、左视图和俯视图。

具体实施方式    在本实施例中选用了最佳实施方式，几何体采用具有优秀光学性能的聚甲基丙烯酸甲脂透明塑料(有机玻璃)制作，教学积木能够同时具有优秀的光学性能、不易破碎的安全性和较为轻便的优点，它的教学用途和教学效果也发生了较大变化：这时积木中的每一种(块)几何体同时也就是一种(个)折射镜，教学积木既可以作为几何学教具，又可以作为光学教具；作为几何学教具时，几何体具有了更加直观的三维空间立体透视效果，教学效果会更为显著；作为光学教具时，可以做多种光学基础实验；作为光学积木玩具时，通过光线折射，将呈现为多彩的立体建筑透视光画，具有新颖的效果。本实施例中除七种滤光片为有色透明体和一块成像光屏为白色(或磨砂)表面外，其余几何体均为无色透明体。

在本实施例中，A、B两组教学积木含名称相同但形状大小不同的几何体在内总计79种几何体221块积木。A组积木主要作为教学使用，除含有一些常见的几何形体外，尤其还含有几何学中的一些特殊几何形体，以及控制光路的各种折射镜、滤光片，包括含有多种特殊角、三角形、四边形、正多边形、圆、椭圆的柱、锥、台、球和多面体、正多面体等几何形体及以上各种几何体的折射镜，有棱镜、透镜、弯曲棒、透明板和滤光片等，共52种几何体79块积木，主要用于教学帮助学生对各种几何形体的认识与理解和做多种光学基础实验。B组积木主要作为玩具使用，是本积木的辅助部分，为砖、柱、板等建筑基本体，共33种几何体(其中与A组相同的几何体有6种)142块积木，与A组积木配合使用可以组合出丰富的造型。

A组教学积木参照附图之图1、图13～图63。教学积木是由若干多个积木块组成，所述积木块中含有一些常见的几何形体，包括几何形：直角三角形4、19～21、45、47，等腰三角形5，等腰直角三角形39、40、42、43、44、53，等边三角形(正三边形)1、3、7、35，直角梯形8、50，等腰梯形2，菱形6，平行四边形41，矩形(长方形)9、10～15、52、59～61，正四边形(正方形)22、23、49，正五边形36，正八边形24，圆26～28、46，半圆31，扇形(1/4圆)29、30，弓形51，圆环27和椭圆17、28(位于其45°斜截面上)；及几何体：正三棱柱(正三棱镜)1、3、7，直角三棱柱(直角三棱镜)4、19～21、39、40、42、45、47、53，钝角三棱柱5，四棱柱2、6、8、41、50，正四棱柱22、23、49，长方体(两面平行透明板)9～15、52、59～61，正六面体(正方体)22、23、49，圆柱26，半圆柱31，1/4圆柱29、30，弓形柱51，空心圆柱27，圆锥46，圆台25，球37、38，半球34，1/4球33，椭圆柱17，拱桥16、18，凸透镜54(球冠)、56、62，凹透镜55、63和弯曲棒48；本教学积木的特征是所述积木块中还含有几何学中的以下特殊几何形体，包括几何形：勾三股四玄五三角形19～21；及几何体：正三棱锥(四面体、全反射棱镜)43，正八棱台24，45°斜截面圆柱28，1/8球32，球台(55、54二个几何体组合在一起)，球缺(55、56二个几何体组合在一起)，八面体44，正十二面体36和正二十面体35。上面所述的大部分几何形或体(除球台和球缺外)不需要拼接即存在于一个独立的积木块的面或体上，可以使学生对几何形体产生直观的认识。上述的几何形体中还含有以下特殊角：锐角30°、45°、60°，直角90°，钝角120°、135°，平角180°，周角360°。并且上述的每个几何形体的尺寸数值之间的关系是其高度或厚度或直径或半径或边长的值至少有一个是相等的或者是为整倍数的关系，例如菱形6的边长等于正三棱锥43的棱长等于球37的直径还等于2倍正八棱台24的高，这种数值关系可以使对单个的几何形体及其组合后的新的几何形体的面积或体积的计算比较容易，而且作为积木玩具使用时可以更容易的进行拼接或搭建各种平面或立体的造型或建筑。

A组教学积木中还含有防止球体滚动的托架57、58及六种基本色的滤光片：红色10，绿色11，蓝色12，青色13，品色14和黄色15。

在上面所述的几何形体中，若将某些几何体组合在一起，还可以成为一个新的几何体：例如将拱桥16二个和椭圆柱17共三个几何体组合在一起可以成为一个长方体；将直角三棱柱19～21三个几何体组合在一起可以成为一个长方体；将45°斜截面圆柱28二个相同的几何体使其45°斜截面相对组合在一起可以成为一个圆柱，将其放入空心圆柱27内可以成为一个新的圆柱；将1/4圆柱29、1/4圆柱30二个和半圆柱31共四个几何体组合在一起可以成为一个圆柱；将1/8球32二个、1/4球33和半球34共四个几何体组合在一起可以成为一个球体；将正三棱锥43二个和八面体44共三个几何体组合在一起可以成为一个正方体；将凸透镜54放入凹透镜55的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个球台；将凸透镜56放入凹透镜55的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个球缺；将凸透镜54、56和凹透镜55共三个几何体组合在一起可以成为一个球体；将凸透镜62放入凹透镜63的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个长方体。相反的也可以对一个组合成的几何体进行分解：例如将一个组合成的长方体可以分解为三个不同大小的直角三棱柱19～21，再如将一个组合成的球体可以分解为二个不同的凸透镜54、56和一个凹透镜55。同理，对于平面几何形亦可进行组合与分解：例如将二个扇形29、30和一个半圆31组合在一起可以成为一个圆形，相反的也可以将一个组合成的圆形分解为二个扇形29、30和一个半圆31。这种对几何形体的组合与分解有利于提高学生对几何形体及其之间关系的认识与理解，在教学中会起到积极的帮助作用。

为了更详细的说明教学积木A组的情况，现将图1中各几何体名称、含主要图形、附图标记、相同几何体的个数及其几何体之间的组合关系对照列表如下：

几何体名称		含主要图形	附图标记	个数	备注
						棱柱	三棱柱(直角三棱镜)(正三棱镜)	直角三角形	4	1	底边为斜边的1/2
19	1	勾三股四玄五三角形将19、20、21三个几何体组合在一起为一个长方体
			20	1
21	1
			45	1
47	2	附图标记只有一个，而个数为2，是指两个几何体相同并在积木盒中上下叠放，下同
			等腰三角形	5	1
等腰直角三角形	39	2
			40	1
	42、53	2						附图标记有二个以上，是指这些几何体相同，下同
			正三角形(等边三角形)	1	2
3、7	2
				四棱柱	直角梯形			8	1
50	1
			等腰梯形				2	1
菱形	6	1
			平行四边形				41	1

几何体名称		含主要图形	附图标记	个数	备注
						棱柱	四棱柱(正六面体)	矩形(长方形)	9	1
10-15	6	10-15分别为红、绿、蓝、青、品、黄色透明体
			52	1
59	1
			60	1
61	2
			正方形	22、23	2
49	2
				圆柱	圆柱			圆	26	1
半圆柱	半圆	31	1			将29、二个30、31四个几何体组合在一起为一个圆柱。1/4是指俯视时为圆面的1/4
					1/4圆柱		90°扇形	29	1
30	2
		空心圆柱	圆环					27	1	二个28几何体组合在一起为一个圆柱，将其放入空心圆柱27内可以成为一个新的圆柱
弓形柱	弓形				51	1
		45°斜截面圆柱	椭圆，圆					28	2	将二个28几何体45°斜截面相对组合在一起为一个圆柱
棱锥	正三棱锥				(底面)正三角形	43	2				三个侧面为等腰直角三角形
		圆锥		(底面)圆				46	2
棱台	正八棱台				(上下面)正八边形	24	1				八个侧面为等腰梯形
		圆台		圆形				25	1
球	球				球面	37、38	2
		半球	球面，圆平面	34				1	将二个32、33、34四个几何体组合在一起为一个球体
	1/4球				球面，二面半圆形	33	1
		1/8球	球面，三面90°扇形	32				2
	球冠				(凸透镜)	球面，圆平面	54			1	将54放入55凹槽中，二个几何体组合在一起为一个球台
球缺		(凸透镜)	二面球面	56				1	将56放入55凹槽中，二个几何体组合在一起为一个球缺
	(凹透镜)				凹球面，圆平面	55	1
		其它	(凸透镜)	球面，抹角方平面				62		2	将62、63二个几何体组合在一起为一个长方体
(凹透镜)	凹球面，方形平面				63	2
			弯曲棒	柱形曲面，圆形截面			48	2
八面体	(上下面)正三角形(六个侧面)等腰直角三角形				44	1				将二个43、44三个几何体组合在一起为一个正方体
			正十二面体	各面均为正五边形			36	1
正二十面体	各面均为正三边形				35	1
			椭圆柱	椭圆			17	2	将16、17、18三个几何体组合在一起为一个长方体
拱桥	拱形				16、18	4
			球托架	内圆外方的环形			57、58	2		防止球体滚动的托架

B组教学积木参照附图之图2～图12。其中含有：正方体砖；长方体砖；45°斜角砖；圆柱；90°扇形柱(横截面为1/4圆的表面)；含有圆孔的窗体68；中心含有小孔64的黑色滤光片(板)65，可用于做光学中的小孔成像实验及观看日食；白色(或磨砂)成像光屏(板)66；带插槽的平板支架67，用于插放成像光屏。

制作本教学积木的材料还可以是树脂、水晶、玻璃或其它透明材料。也可以使用普通塑料或木材制作，这样其制作成本将会降低，但是积木将不具有透视效果，只能作为几何学教具并且其教学效果也将会降低。

本教学积木若采用其它排列顺序或摆放方式，或增减某些积木块，或调整积木块体积的大小，仍然具有与本实施例相同或近似的效果。

Claims (2)

1.一种教学积木是由若干多个积木块组成，所述积木块中含有一些常见的几何形体，包括几何形直角三角形(4)、等腰三角形(5)、等腰直角三角形(42)、等边三角形(3)、直角梯形(8)、等腰梯形(2)、菱形(6)、平行四边形(41)、矩形(9)、正四边形(22)、正五边形(36)、正八边形(24)、圆(26)、半圆(31)、扇形(29)、弓形(51)、圆环(27)和椭圆(17)及几何体正三棱柱(3)、直角三棱柱(19～21)、钝角三棱柱(5)、四棱柱(2、6、8、41)、长方体(9)、正六面体(22)、圆柱(26)、半圆柱(31)、1/4圆柱(29、30)、弓形柱(51)、空心圆柱(27)、圆锥(46)、圆台(25)、球(37)、半球(34)、1/4球(33)、椭圆柱(17)、拱桥(16)、凸透镜(54、56、62)、凹透镜(55、63)和弯曲棒(48)，其特征是：所述积木块中还含有几何学中的以下特殊几何形体，包括几何形勾三股四玄五三角形(19～21)及几何体正三棱锥(43)、正八棱台(24)、45°斜截面圆柱(28)、1/8球(32)、球台、球缺、八面体(44)、正十二面体(36)和正二十面体(35)，并且每个几何形体的尺寸数值之间的关系是其高度或厚度或直径或半径或边长的值至少有一个是相等的或者是为整倍数的关系。

2.根据权利要求1所述的教学积木，其特征是所述的拱桥(16)二个和椭圆柱(17)共三个几何体组合在一起可以成为一个长方体；所述的直角三棱柱(19～21)三个几何体组合在一起可以成为一个长方体；所述的45°斜截面圆柱(28)二个相同的几何体使其45°斜截面相对组合在一起可以成为一个圆柱，将其放入空心圆柱(27)内可以成为一个新的圆柱；所述的1/4圆柱(29)、1/4圆柱(30)二个和半圆柱(31)共四个几何体组合在一起可以成为一个圆柱；所述的1/8球(32)二个、1/4球(33)和半球(34)共四个几何体组合在一起可以成为一个球体；所述的正三棱锥(43)二个和八面体(44)共三个几何体组合在一起可以成为一个正方体；所述的凸透镜(54)放入凹透镜(55)的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个球台；所述的凸透镜(56)放入凹透镜(55)的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个球缺；所述的凸透镜(54、56)和凹透镜(55)共三个几何体组合在一起可以成为一个球体；所述的凸透镜(62)放入凹透镜(63)的凹槽中，二个几何体组合在一起可以成为一个长方体。

Images