DD255022A5 - Unterrichtssehhilfe, besonders fuer die demonstration von geometrie - Google Patents

Abstract

Ziel der Aufgabe der Erfindung bestehen darin, das Anschauungsmaterial so auszugestalten, dass es fuer viele Personengruppen und verschiedene Probleme gut handhabbar ist. Das Anschauungsmaterial fuer Ausbildungszwecke, insbesondere zum Wiedergeben und Studieren verschiedenartiger raeumlicher Anordnungen und Probleme in der darstellenden Geometrie, besteht aus einer Kugel (1) mit einer Oberflaeche, die sich zum Zeichnen oder Schreiben darauf eignet und die aus durchsichtigem oder lichtdurchlaessigem oder irgendeiner anderen Art von Material hergestellt ist, einem Traeger (2), um die Kugel in Position zu halten und einem gekruemmten Lineal, das sich in jeder Position an die Kugeloberflaeche anpasst. Das gekruemmte Lineal ist aus einem Ring (3), einem Sattel (4) senkrecht zu dem Ring (3) und einem oder mehreren Griffen (5) aufgebaut. Der Traeger (2) ist ein Torus unterhalb der Kugel (1), um die Kugel fest in jeder Position auf dem Torus (2) zu halten. Die Fuehlerraender des Ringes (3) und des Sattels (4) liegen auf Boegen grosser Kreise. Zwischen dem Ring (3) und dem Sattel (4) des gekruemmten Lineals ist senkrecht zu beiden eine Verbindung (6) eingefuegt und an die Oberflaeche der Kugel (1) angepasst. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Anschauungsmaterial zu Ausbildungszwecken, insbesondere zur Demonstration in der darstellenden Geometrie, bestehend aus einer Kugel, einem Träger unterhalb der Kugel und einem gekrümmten Lineal, das an die Kugeloberfläche angepaßt ist; die Kugel weist eine zum Zeichnen und Schreiben geeignete Oberfläche auf; das gekrümmte Lineal ist aus einem Ring, einem Sattel senkrecht zu dem Ring und mindestens einem Griff, der auf der Kugeloberfläche in jeder Position geeignet angeordnet ist, aufgebaut; der Träger ist ein Torus unterhalb der Kugel, um sie in jeder Position und mit den Fühlerrändern des Ringes und des Sattels zu halten, welche auf großen Kreisbögen der Kugel liegen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Viele der Gebiete der Wissenschaft, Technologie und Ausbildung benötigen ein zufriedenstellendes Wissen über die Stereometrie. Die darstellende Geometrie, die axonometrische Projektion oder technische Zeichnungen befassen sich oft mit dreidimensionalen festen Körpern, die auf die ebene Oberfläche des Konzeptpapier projektiert werden, und zwar mit Hilfe von Zeichenbrettern, Linealen, Kurvenlinealen, Zirkeln, Zeichenschablonen usw. Diese Einrichtungen sind zur Darstellung solcher ein- oder zweidimensionaler Formen, wie Geraden, Kreisen, Kegelschnitten oder ebenen Kurven geeignet. Die Darstellung von dreidimensionalen Formen erfordert jedoch eine sehr moderne Stufe der räumlichen Wahrnehmung. Diese Wahrnehmung kann und muß durch Ausbildungshilfen entwickelt und trainiert werden.

Ein derartiges Hilfsmittel wird in der HU-A 185190 beschrieben, hauptsächlich zur Darstellung und zum Studium verschiedenartiger Konzepte, räumlicher Anordnungen und Probleme in der Kugelgeometrie und der Stereometrie, und es erleichtert die Demonstration komplizierter dreidimensionaler Vorstellungen. Diese Hilfsmittel bestehen aus drei getrennten Teilen: einer starren Kugel, vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, mit einer gleichmäßigen und geschlossenen Oberfläche, um darauf zu zeichnen und zu schreiben; einem gekrümmten Lineal, das aus einem Ring und einem Sattel senkrecht zu dem Ring in einer solchen Weise aufgebaut ist, daß das Lineal genau an die Oberfläche der Kugel in jeder Position angepaßt ist, und schließlich einem Träger unterhalb der Kugel, um sie in einer beliebigen Position auf diesem Träger festzuhalten. Die oben erwähnte Einrichtung wurde in verschiedenen Kindergärten untersucht und überprüft, des gleichen in Grund- und Oberschulen, Fachschulen, Universitäten, Ausbildungsinstitutionen und sogar bei Videoaufnahmen, als Spielzeug und als Anschauungsmaterial. Sie hat sich als nützlich, vielseitig und unterhaltsam in breiter Mannigfaltigkeit der Fachgebiete, wie Mathematik, Geometrie, Geographie, Zeichnungen, Astronomie, Kristallographie usw. erwiesen. Diese Untersuchungen haben jedoch auch ernsthafte Unzulänglichkeiten des Gerätes offenbart, die seine allgemeine Anwendung in verschiedenen Altersstufen und Interessengemeinschaften verzögern. Insbesondere kleine Kinder hatten Probleme mit der zuverlässigen und bequemen Anwendung des Gerätes. Die hauptsächlichen Unzulänglichkeiten sind folgende:

— Die Stoßfestigkeit des gekrümmten Lineals ist oftmals unzureichend. Sowohl der Sattel als auch der Griff daran können bei Benutzung oder beim Transport deformiert werden oder sogar brechen.

— In einigen Fällen ist der tragende Torus unpassend, um die Kugel fest in ihrer Lage zu halten. Die Schüler und Mädchen, die von ihrer Arbeit an der Kugel völlig in Anspruch genommen sind, können diese aus dem Toms verschieben, isnbesondere auf den schrägen Oberflächen mancher Schultische. Das kann zu häufigem und lästigem, geräuschvollem Herabfallen führen, sogar zum Zerspringen der Kugeln bei Verwendung im Klassenraum.

— Mit der Kugel auf dem Torus und dem gekrümmten Lineal an der Kugel kann man leicht Bögen bis zu 180° zeichnen, entweder durch den Fühlerrand des Ringes oder des Sattels. Bögen, die gleich der größer als 180° sind oder sogar Vollkreise sind jedoch beim Zeichnen ein Ärgernis, da der Markierer mit seiner Spitze gegen die Oberfläche der Kugel nach oben gedrückt werden muß und die Kugel und das Lineal gleichzeitig und vorsichtig während des Zeichenvorganges herumgedreht werden müssen. Dies ist weit entfernt von einer leichten Aufgabe für Erwachsene, geschweige denn für Kinder. Da Bögen von mehr als 180° oder Großkreise häufig bei verschiedenen Problemen und Aufgaben vorkommen, behindert diese Schwierigkeit, die beträchtlich ist, eine weitverbreitete Anwendung des Gerätes.

— Wie bei kariertem oder liniertem Papier kann es sehr hilfreich sein, die Kugeloberfläche mit verschiedenen Schaubildern oder Figuren durchzuzeichnen. Beispielsweise kann eine mit einem Netz versehene geografische Zeichnung in der Mathematik oder Geografie gut nützlich sein, oder eine leere Karte der Erde mit den Umrissen der Kontinente ist in der Geografie, Biologie, der Weltgeschichte usw. von Nutzen. Nun wird die Kugeloberfläche markiert, derart, daß sie durchgezeichnet und das Kennzeichnen mit den üblichen Lösungsmitteln oder Reinigungsmitteln entfernt wird; man kann auch den Schaubildverlauf entfernen. Es ist sehr schwerfällig und mit häuslichen Mitteln oft nicht zustande zu bringen, das Schaubild wieder und wieder durchzuzeichnen.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein für viele Personengruppen und verschiedene Probleme gut handhabbares Anschauungsmaterial zur Verfügung zu stellen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anschauungsmaterial geeignet auszugestalten. Zur Erreichung dieser Aufgabe werden folgende Verbesserungen gegenüber dem Stand der Technik durchgeführt.

— Zwischen dem Ring und dem Sattel des gekrümmten Lineals besteht eine Verbindung senkrecht zu beiden, die auch an die Kugeloberfläche angepaßt ist. Die imaginäre Halbierungslinie dieser Verbindung liegt auf einem Großkreis der Kugel. Daher folgen ihre tatsächlichen Grenzen nicht den Bögen der großen Kreise.

Zwei kleine linsenartige Spitzen sind auf der Innenseite dieser Verbindung ausgebildet, die als Berührungspunkte mit der Kugeloberfläche dienen.

— Auf der Außenseite der Verbindung, und zwar näher an dem Ring als an dem Sattel, ist eine länglich geformte, abgerundete, tragende Nase ausgebildet. .

— Der Griff ist eine Dünne und feste Platte auf dem Sattel, in der Nähe der Verbindung mit abgerundeten Spitzen und einer V-förmigen Einkerbung an ihrer Oberseite.

Mit diesen Eigenschaften des Gerätes halten die beiden Spitzen auf der Innenseite der Verbindung die Oberflächen der Kugel und der Verbindung in engem Kontakt und verhindern auf diese Weise, daß Zeichnungen und Figuren auf der Kugeloberfläche verschmiert werden.

Wird das gekrümmte Lineal mit seinem Ring nach oben gedreht und in dieser Lage auf die ebene Oberfläche des Tisches gelegt, kann man eine stabile und zuverlässige Dreipunktunterstützung erhalten; ein Punkt ist die Nase an der Verbindung und die anderen Punkte sind die beiden abgerundeten Spitzen des Griffes an beiden Enden der V-förmigen Einkerbung. Nun wird die Kugel in das gekrümmte Lineal gelegt; das Lineal bietet eine feste Unterlage und ist Träger der Kugel; es erlaubt sogar deren freies und bequemes Drehen und Anheben in beliebigen Achsen der Kugel. Außerdem kann man leicht und genau Bögen von beliebiger Länge oder Großkreise schlagen oder Winkel oder große kreisförmige Entfernungen längs des Fühlerrandes des Ringes in dieser Lage messen. Die beiden Ebenen der Dreipunktauflage und der große Kreis des Fühlerrandes des Ringes haben einen festen Winkel von 25°, eine ideale Situation zum Zeichnen und Messen auf der Kugeloberfläche. Sogar für kleine Kinder bietet diese Position des Lineals eine feste und sichere Unterlage der Kugel während des Zeichnens. Das Lineal trägt die Kugel sicher auf den schräggestellten Tischen mit einem Lagerungswinkel bis zu 15°.

Die eingefügte Verbindung erhöht die Schlagfestigkeit und die Stabilität des Lineals beträchtlich. Mit dem Lineal, das die Kugel trägt, können wir uns auf diese stützen, ohne dabei irgendeine Deformation oder ein Brechen des Lineals zu verursachen. In ähnlicher Weise erhöht die Verbindung den Widerstand des Lineals bezüglich einer Überspannung infolge rauher Behandlung oder des Transports.

Der oben erwähnte Aufbau des Griffes ist für das Gerät in mehrfacher Weise vorteilhaft. Die dünne, feste und nicht sehr erhöhte Platte des Griffes erträgt in ausreichender Weise eine Überspannung. Ihre beiden abgerundeten Spitzen und die Nase an der Verbindung bieten eine sichere Unterlage der Kugel. Auch verringert diese Konstruktion des Griffes und des Lineals die Produktionskosten wesentlich, da nur eine Gießform benötigt wird, um das Lineal herzustellen, im Gegensatz zu den beiden Gießformen der alten Version.

Um das Problem der Schaubilder oder Figuren, die auf der Kugeloberfläche nachgezeichnet werden, zu lösen, werden zwei Halbkugeln mit Rändern auf ihren Äquatorlinien konstruiert und zusammengeklebt, um eine geschlossene Kugel zu erhalten. Vor ihrem Zusammenkleben werden nun die Innenseiten der Halbkugeln mit vollkommenen Schaubildern oder Figuren nachgezeichnet. Nachdem die Halbkugel aus durchsichtigem oder lichtdurchlässigem Kunststoff hergestellt sind, werden sie anschließend miteinander verklebt. Die Schaubilder oder Figuren auf ihren Innenseiten sind klar sichtbar und sogar nicht erreichbar für Lösungsmittel und Reinigungsmittel, die zur Entfernung der Markierungen auf der Außenoberfläche der Kugel verwendet werden. Diese Linienführungen können beider Anwendung des Gerätes in verschiedenen Fachgebieten und Themen eine große Hilfe sein.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend insbesondere durch ein Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Darin zeigen:

Fig. 1: eine Seitenansicht des Anschauungsmaterials für Ausbildungszwecke, bestehend aus einer Kugel, dem gekrümmten

Lineal und dem Träger, teilweise in Schnittdarstellung, und Fig. 2: eine gebrochene Darstellung des Gerätes von einer anderen Seite.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Kugel 1, die aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt ist, bestehend aus einer oberen Halbkugel 1 a und einer unteren Halbkugel 1 b und angeordnet auf einem Träger 2 in einer beliebigen Position. Dieser Träger 2 ist ein ringförmiger Torus, der vorzugsweise aus derselben Kunststoffart wie die Kugel 1 hergestellt ist, und der auch eine wichtige und interessante geometrische Oberfläche zum Zeichnen, Spielen und Studieren aufweist.

Ein gekrümmtes Lineal, bestehend aus einem Ring 3, einem Sattel 4 und einer Verbindung 6, ist in einer willkürlichen Position auf der Oberfläche der Kugel 1 angeordnet. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, liegen die Fühlerränder des Ringes 3 und der Sattel 4 auf großen Kreisbögen der Kugel 1. Die Fig. 2 zeigt die Halbierungslinie der Verbindung 6, die auf einem großen Kreisbogen liegt. Dieselben halbierenden Hälften einer länglich geformten, abgerundeten, tragenden Nase 7 auf der Außenseite der Verbindung 6, in der Nähe des Ringes 3, dienen als Unterstützungspunkt des gekrümmten Lineals. Der Ring 3 weist eine abgefaste Kante 3a und eine Skalenteilung 8 an dessen Fühlerrand auf, wobei der Sattel 4 eine Skalenteilung 9 an dessen Fühlerrand aufweist. Bei dieser Ausführungsform sind die Spitzen 10 und 11 länglich geformt, aber runde oder andere Versionen sind auch akzeptabel. Ihre Höhen betragen ungefähr 0,5mm, um zu verhindern, daß die Oberflächen der Kugel 1 und das Lineal eine enge Berührung aufweisen und es auf diese Weise zum Verschmieren der Zeichnungen auf der Oberfläche der Kugel 1, kommt. • Der in der Fig. 1 wiedergegebene Winkel a, der vorzugsweise 5 bis 6° aufweist, dient dazu, einen engen Kontakt des Fühlerrandes des Ringes 3 mit der Oberfläche der Kugel 1 zu verhindern. In ähnlicher Weise beträgt auch der in Fig. 1 wiedergegebene Winkel β ungefähr 5 bis 6° und hat die gleiche Funktion wie der Winkel α in Verbindung mit dem Fühlerrand des Sattels 4 und der Oberfläche der Kugel 1.

Wie aus Fig.2 ersichtlich ist, weist die dünne und massive Platte des Griffes 5 zwei abgerundete Spitzen 5a und 5b an ihrer Oberseite auf, um zwei Unterstützungspunkte für das gekrümmte Lineal zu erhalten. Fig. 1 zeigt, daß die Griff platte 5 auf der Seite des Sattels 4 in der Nähe der Verbindung 6 liegt, so daß eine dauerhafte und sichere Dreipunktunterstützung in der Ebene des Dreiecks gebildet wird, die durch die Spitzen 5a und 5 b und die Nase 7 festgelegt ist. Diese Ebene schließt einen festen Winkel, vorzugsweise ungefähr 25° mit der Ebene ein, die durch den Fühlerrand des Ringes 3 festgelegt ist.

In der vorliegenden Erfindung kann die Kugel entweder durch den Torus oder das gekrümmte Lineal entsprechend der Art der Zeichnung oder des zu lösenden Problems getragen werden. Der Torus eignet sich beispielsweise sehr zum Tragen der Kugel, wenn das Zeichnen kurzer Bögen oder Figuren nicht große Kreise einschließt. In Übereinstimmung mit den Untersuchungen beträgt das Verhältnis der mit dem Toms oder dem Lineal, das die Kugel trägt, zu lösenden Probleme ungefähr 50:50%. Bei Überprüfung eines Details der Zeichnung oder der Wiedergabe der abgeschlossenen Arbeit beträgt dieses Verhältnis zu dem Toms ungefähr 90:10%. Beides fördert ein genaues und bequemes Zeichnen auf der Kugeloberfläche; diese beiden Arten der Unterstützung ergänzen sich tatsächlich bei ihrer Benutzung.

Claims (2)

1. Anschauungsmaterial für Ausbildungszwecke, insbesondere zur Widergabe und zum Studieren räumlicher Anordnungen und Probleme in der Stereometrie, bestehend aus einer Kugel, einer Unterstützung unter der Kugel und einem gekrümmten Lineal, das an die Kugeloberfläche angepaßt ist, wobei die Kugel eine Oberfläche aufweist, die zum Zeichnen und Schreiben auf ihr geeignet ist und wobei das gekrümmte Lineal aus einem Ring gestaltet ist, einem zu dem Ring senkrechten Sattel, und mindestens einem Griff, der auf die Kugeloberfläche in jeder Position geeignet angeordnet ist, wobei die Unterstützung ein Toms unterhalb der Kugel ist, um diese in jeder Position zu halten, und mit den Fühlerrändern des Ringes und des Sattels, die auf Bögen großer Kreise der Kugel liegen, gekennzeichnet dadurch, daß eine eingefügte Verbindung (6) zwischen dem Ring (3) und dem Sattel (4) des gekrümmten Lineals, senkrecht zu beiden und an die Oberfläche der Kugel (1) angepaßt, zwei Spitzen (10,11) in einem bestimmten Abstand auf der Innenseite der Verbindung (6), eine länglich geformte, abgerundete, unterstützende Nase (7) an der Außenseite der Verbindung (6), und eine dünne und dauerhafte Griffplatte (5) mit abgerundeten Spitzen (5a, 5b), die an dem Sattel (4) angeordnet sind, vorgesehen sind.

2. Anschauungsmaterial nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die durchsichtige Kugel (Daus zwei Halbkugeln (1 a, 1 b), die miteinander verklebt sind, aufgebaut ist, und mit Schaubildern oder Figuren auf den Innenseiten der Halbkugeln (1 a, 1 b), die in Übereinstimmung mit den Zwecken der vorgegebenen Version des Anschauungsmaterials auf den Innenseiten mit Hilfe etwa von Druckoder photochemischen oder anderen Verfahren durchgezeichnet sind, bevor die Halbkugeln (1 a, 1 b) miteinander verklebt werden, um eine geschlossene Kugel (1) zu erhalten.