DE4337532C2 - Rechengerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rechengerät gemäß den Merkma­ len im Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die CH-PS 1 139 offenbart ein Rechengerät, das Kindern gezielt sowohl das Wesen von Brüchen veranschaulichen als auch das Rechnen mit diesen Brüchen begreiflicher machen soll. Zu diesem Zweck sind zwischen zwei vertikalen Wän­ den Rundstäbchen in horizontaler Ausrichtung im Abstand übereinander eingespannt. Die Rundstäbchen tragen eine unterschiedliche Anzahl von gleitend und verdrehbar ex­ zentrisch aufgehängten dünnen Plättchen, deren beide un­ terschiedlich markierten Flachseiten sich parallel zu den Rundstäbchen erstrecken. Die Anzahl der auf den verschie­ denen Rundstäbchen angeordneten Plättchen entspricht je­ weils der Größe des Nenners eines Bruchs. Dieser Nenner ist in Höhe der Rundstäbchen frontal auf den beiden Wän­ den angegeben. Die Gesamtlänge der Plättchen auf jedem Rundstäbchen ist jedoch identisch.

In der einen Arbeitsposition hängen die Plättchen unter dem Einfluß der Schwerkraft an den Rundstäbchen frei nach unten. In der anderen Arbeitsposition sind die Plättchen um etwas mehr als 180° nach oben um die Rundstäbchen ge­ klappt, bis sie mit der dem rechnenden Kind zunächst zu­ gewandten vorderen Flachseite an weiteren Rundstäbchen zur Anlage gelangen, welche sich parallel zu den Rund­ stäbchen in einer höheren Ebene zwischen den Wänden er­ strecken.

Dadurch, daß die auf jedes Rundstäbchen gefädelten Plätt­ chen auf den beiden Flachseiten farblich unterschiedlich gestaltet sind, kann durch Hochklappen jedes zweiten Plättchens dem Kind der jeweilige Bruch veranschaulicht sowie ferner klargemacht werden, daß verschiedene Brüche von der Größenordnung her übereinstimmen.

Abgesehen davon, daß dieses bekannte Rechengerät nur die Veranschaulichung von Brüchen ermöglicht, hat es den wei­ teren Nachteil, daß die Plättchen in der hochgeklappten Arbeitsposition, das heißt in der Anlage an den weiteren Rundstäbchen, eine äußerst labile Lage einnehmen, die schon durch geringfügige Erschütterungen oder Schräglagen des Rechengeräts beeinträchtigt werden kann, so daß dann die gesamte momentane Rechenoperation beendet und neu eingestellt werden muß.

Das DE-GM 91 10 060 veranschaulicht ein Rechengerät, wel­ ches nur in horizontaler Lage zu handhaben ist. Es be­ sitzt mehrere parallele Stäbchen mit aufgesteckten Plätt­ chen, die in Längsrichtung der Stäbchen verlagerbar sind und um 180° um die Stäbchen verschwenkt werden können.

Bei dem Würfelrechengerät gemäß der Bestell-Nummer 1468 des Lehrmittelverlags Arnulf Betzold GmbH, 7090 Ellwangen, können einzelne Würfel um Führungsstäbe ver­ dreht werden. Hierzu ist es jedoch erforderlich, jeden Würfel anzufassen, um ihn von der einen in die andere Ar­ beitsposition zu verbringen. Bedingt ist dies dadurch, daß die Führungsstäbe für die Würfel rechteckig und in jedem Würfel eine größer als der Querschnitt der Füh­ rungsstäbe ausgebildete Längsausnehmung vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Rechengerät zu schaffen, das einem Kind Orientierungsübungen im Zahlenraum bis 100 unter Darstellung von Rechenoperationen und Rechenwegen sowie den Aufbau der Einmaleinsreihen bis hin zu Erfahrungen zu Quadratzahlen, Primzahlen u.ä. im Rahmen eines aktiv ent­ deckenden Lernens bei einfacher und sicherer Handhabung der Zahlkörper erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmalen.

Danach sind die als Parallelepipede mit ungleich großen rechteckigen Seitenflächen gestalteten Zahlkörper jetzt so auf Führungsstäbe aufgereiht, daß jeder Zahlkörper un­ ter dem Einfluß der Schwerkraft das Bestreben hat, sich um den ihn durchsetzenden Führungsstab zu drehen. Diese Verdrehung wird aber dadurch gezielt begrenzt, daß paral­ lel zu jedem Führungsstab ein Anschlagstab in einer Ebene unterhalb des Führungsstabs angeordnet und wie die Füh­ rungsstäbe zwischen die endseitigen vertikalen Holme in­ tegriert wird. Dabei ist die Gestaltung der Zahlkörper und die Lage sowie die Ausbildung der Anschlagstäbe in Relation zu den Führungsstäben so vorgenommen, daß die Zahlkörper sich nur um jeweils 90° um die Führungsstäbe drehen können. Danach gelangt die einem Führungsstab par­ allel am nächsten liegende Seitenfläche eines Zahlkörpers in der einen Arbeitsposition in horizontaler Ausrichtung auf dem Anschlagstab und in der um 90° versetzten anderen Arbeitsposition in vertikaler Ausrichtung an dem dem Füh­ rungsstab zugewandten Oberflächenbereich des An­ schlagstabs zur Anlage. In den Arbeitspositionen können mithin die jeweiligen vertikalen Seitenflächen zu Rechen­ operationen genutzt werden.

Das erfindungsgemäße Rechengerät besitzt folglich eine hohe Flexibilität. So ist es beispielsweise möglich, auf der einen Seite des Rechengeräts ein Hunderterfeld vor zu­ sehen, auf dem Zahlen, z. B. in Rot und Blau, eingestellt werden können. Hingegen können auf der anderen Seite des Rechengeräts eine Hundertertafel mit den Zahlen von 1 bis 100 sichtbar gemacht werden, die bezüglich jedes einzel­ nen Zahlkörpers in einfacher Weise zum Vorschein oder zum Verschwinden gebracht werden können.

So ist es mit dem Hunderterfeld möglich, Orientierungs­ übungen im Zahlenraum bis 100 durchzuführen. Es können Darstellungen von Rechenoperationen und Rechenwegen sowohl mit Farben als auch mit Zahlen und in kombinativer Form durchgeführt werden. Sehr anschaulich können auch die Einmaleinsreihen aufgebaut werden. Ferner kann das mit dem Rechengerät arbeitende Kind in leichter Weise Er­ fahrungen in bezug auf Quadratzahlen, Primzahlen u.ä. sammeln.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Verlagerung jedes einzelnen Zahlkörpers von der einen in die andere Arbeitsposition lediglich dadurch erfolgen kann, daß der Zahlkörper leicht mit einem Finger ange­ tippt zu werden braucht, um ihn so über die Schwer­ punktsebene hinweg in die jeweils andere Position zu ver­ lagern. Es muß also nicht jeder einzelne Zahlkörper ange­ faßt und bewußt manipuliert werden. Darüberhinaus eröff­ net die Erfindung aber auch die Möglichkeit, daß alle Zahlkörper gemeinsam durch leichte Neigung des Rechenge­ räts sowohl in die eine als auch in die andere Arbeitspo­ sition verschwenkt werden können. Auf diese Weise kann sehr schnell eine "Nullstellung" des Rechengeräts zu Be­ ginn einer Rechenoperation erreicht werden.

Obwohl die Anschlagstäbe einen beliebigen Querschnitt aufweisen können, wird der Gesamteindruck des erfindungs­ gemäßen Rechengeräts dadurch vorteilhaft beeinflußt, wenn entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 auch die An­ schlagstäbe einen runden Querschnitt aufweisen.

Die Fertigung des Rechengeräts wird vereinfacht, wenn nach Anspruch 3 die Führungsstäbe und die Anschlagstäbe einen übereinstimmenden Durchmesser besitzen. Auf diese Weise braucht nur ein einziges Ausgangsmaterial bereitge­ stellt zu werden.

Rechenoperationen im Dezimalsystem können für einen Üben­ den noch übersichtlicher gestaltet werden, wenn die Merk­ male des Anspruchs 4 zur Anwendung gelangen. Auf diese Weise werden auch optisch zehn Zahlkörper in zwei Gruppen gegliedert.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 in der Frontalansicht ein Rechengerät;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen vertikalen Querschnitt durch das Rechengerät der Fig. 1 entlang der Linie II-II und

Fig. 3 in vergrößerter perspektivischer Darstellung einen Führungsstab und einen Anschlagstab des Rechengeräts der Fig. 1 mit zwei Zahlkörpern in den beiden Endlagen.

Mit 1 ist in der Fig. 1 ein Rechengerät bezeichnet, das sowohl als Schülergerät bzw. als größeres Demonstrations­ gerät Anwendung finden kann.

Das Rechengerät 1 weist ein örtlich positionierbares Rah­ mengestell 2 aus zwei zueinander parallelen, im Quer­ schnitt rechteckigen vertikalen Holmen 3 aus Holz, aus zehn mit Abstand übereinander in horizontaler Lage zwi­ schen den Holmen 3 lösbar verspannten, im Querschnitt runden Führungsstäben 4 aus Holz und aus zehn An­ schlagstäben 5 aus Holz auf, die denselben Querschnitt wie die Führungsstäbe 4 aufweisen und sich parallel zu den Führungsstäben 4 lösbar zwischen den Holmen 3 er­ strecken. Die Führungsstäbe 4 und die Anschlagstäbe 5 weisen einen übereinstimmenden Durchmesser D auf.

Am unteren Ende der Holme 3 befinden sich hölzerne Stütz­ füße 6, die den Holmen 3 lösbar zugeordnet sind.

Jedem der zehn Führungsstäbe 4 ist ein Anschlagstab 5 zu­ geordnet. Die Anschlagstäbe 5 sind, wie auch die Fig. 2 und 3 erkennen lassen, neben und unterhalb der Füh­ rungsstäbe 4 angeordnet. Die sich durch die Längsachse 7 jedes Führungsstabs 4 sowie durch die Längsachse 8 des zugehörigen Anschlagstabs 5 erstreckende Schrägebene SE- SE (Fig. 2) verläuft unter einem Winkel von 45° zur Ver­ tikalen.

Auf jeden Führungsstab 4 sind insgesamt zehn als Par­ allelepipede mit ungleich großen rechteckigen Seitenflä­ chen 9, 10, 11, 9a, 10a, 11a versehene Zahlkörper 12 gleitfähig aufgereiht. In der Fig. 1 ist diese Situation lediglich anhand eines Führungsstabs 4 und eines An­ schlagstabs 5 dargestellt. Auch die anderen paarweise einander zugeordneten Führungsstäbe 4 und Anschlagstäbe 5 besitzen zehn derartige Zahlkörper 12. Die Zahlkörper 12 tragen Ziffern auf den Seitenflächen 10, 11, 10a, 11a oder die Seitenflächen 10, 11, 10a, 11a sind farbig un­ terschiedlich angelegt. Beispielsweise sind die Seiten­ flächen 10a und 11a mit Ziffern versehen, während die Seitenflächen 10 und 11 in verschiedenen Farben angelegt sind.

Die Zahlkörper 12 sind mit zu den durch ihren Schwerpunkt SP sowie parallel zu den Führungsstäben 4 verlaufenden Achsen 13 exzentrisch angeordneten Führungsbohrungen 14 versehen. Die Führungsbohrungen 14 werden von den Füh­ rungsstäben 4 mit Gleitspiel durchsetzt. Es ist insbeson­ dere aus den Fig. 2 und 3 zu erkennen, daß die in der Erstreckung größten Seitenflächen 9, 9a der Zahlkörper 12 von den Führungsstäben 4 durchsetzt werden und die den Führungsstäben 4 parallel am nächsten liegenden Seiten­ flächen 11 mit den Anschlagstäben 5 in Kontakt bringbar sind.

Wie die Fig. 2 und 3 ferner zeigen, liegen die durch jeden Schwerpunkt SP eines Zahlkörpers 12 verlaufenden horizontalen Achsen 13 so zu den Längsachsen 7 der Füh­ rungsstäbe 4, daß durch einen vergleichsweise geringen Kraftaufwand die Zahlkörper 12 aus der in Vollinien ge­ zeichneten Position gemäß Fig. 2 problemlos in die in strichpunktierter Linienführung gezeichnete Position ver­ dreht werden können. Dies ist auch anhand der Fig. 3 er­ kennbar. Dabei erstreckt sich die Seitenfläche 11 einmal in einer vertikalen Ebene (frontale Anlage am An­ schlagstab 5 gemäß der Darstellung in Vollinien) und zum anderen in einer horizontalen Ebene (Auflage auf dem An­ schlagstab 5 gemäß der Darstellung in strichpunktierter Linienführung).

Das Verschwenken der Zahlkörper 12 kann einzeln mit ge­ ringem Kraftaufwand lediglich durch Fingerdruck erfolgen. Dazu braucht der Übende nur einen Zahlkörper 12 im oberen Bereich der Seitenfläche 11a zu berühren (Pfeil PF in Fig. 2), um den Zahlkörper 12 aus der in Vollinien ge­ zeichneten Position in die in strichpunktierter Linien­ führung veranschaulichte Position zu überführen. Anderer­ seits braucht der Übende lediglich einen Druck auf die Seitenfläche 10 im oberen Bereich auszuüben (Pfeil PF1 in Fig. 2), um den Zahlkörper 12 aus der in strichpunktier­ ter Linienführung dargestellten Position in die in Vollinien eingezeichnete Position zu verdrehen.

Es ist aber auch möglich, das Rahmengestell 2 nach vorne oder hinten leicht zu neigen, wobei sich der Schwerpunkt SP jedes Zahlkörpers 12 relativ über der Längsachse 7 des ihn durchsetzenden Führungsstabs 4 quer verlagert und da­ durch die Zahlkörper 12 entweder die in den Fig. 1 und 2 in Vollinien eingezeichnete Position oder die in strichpunktierter Linienführung eingezeichnete Position einnehmen.

Aus der Fig. 1 ist noch erkennbar, daß zwischen dem fünften und dem sechsten Zahlkörper 12 ein Distanzelement 15 angeordnet ist. Dieses Distanzelement 15 ist ebenfalls gleitfähig auf einen Führungsstab 4 gefädelt.

Bezugszeichenliste

1 - Rechengerät
2 - Rahmengestell
3 - Holme
4 - Führungsstäbe
5 - Anschlagstäbe
6 - Stützfüße
7 - Längsachse v. 4
8 - Längsachse v. 5
9 - Seitenfläche v. 12
9a - Seitenfläche v. 12
10 - Seitenfläche v. 12
10a - Seitenfläche v. 12
11 - Seitenfläche v. 12
11a - Seitenfläche v. 12
12 - Zahlkörper
13 - Achsen
14 - Führungsbohrungen
15 - Distanzelement
D - Durchmesser v. 4 u. 5
PF - Pfeil
PF1 - Pfeil
SP - Schwerpunkt v. 12
SE-SE - Schrägebene

Claims (4)

1. Rechengerät, das ein örtlich positionierbares Rahmen­ gestell (2) aus zwei zueinander parallelen vertikalen Holmen (3) und aus mindestens zwei zwischen den Hol­ men (3) im Abstand übereinander horizontal einge­ spannten im Querschnitt runden Führungsstäben (4) aufweist, auf die markierte Zahlkörper (12) aufge­ reiht sind, welche zwischen den Holmen (3) verschieb­ bar, um die Führungsstäbe (4) verdrehbar und mit zu den durch ihren Schwerpunkt (SP) sowie parallel zu den Führungsstäben (4) verlaufenden Achsen (13) ex­ zentrisch angeordneten Führungsbohrungen (14) verse­ hen sind, wobei die jeweils auf einem Führungsstab (4) aufgereihten Zahlkörper (12) unter dem Einfluß der Schwerkraft in zwei Arbeitspositionen verlagerbar sind, von denen eine Arbeitsposition durch einen An­ schlagstab (5) definiert ist, der sich in einer ande­ ren Höhenlage parallel neben dem Führungsstab (4) er­ streckt, wobei die sich durch die Längsachse (7) eines Führungsstabs (4) sowie durch die Längsachse (8) des zugehörigen Anschlagstabs (5) erstreckende Schrägebene (SE-SE) unter einem Winkel von etwa 45° zur Vertikalen verläuft, gekennzeich­ net durch folgende Merkmale:

• a) jeder Anschlagstab (5) ist unterhalb des zugehöri­ gen Führungsstabs (4) angeordnet;
• b) jeder Zahlkörper (12) ist als Parallelepiped mit ungleich großen rechteckigen Seitenflächen (9, 10, 11, 9a, 10a, 11a) ausgebildet, von denen die vier nicht von dem Führungsstab (4) durchsetzten Sei­ tenflächen (10, 10a, 11, 1a) farbig markiert und/oder mit Ziffern versehen sind;
• c) die in der Erstreckung größten Seitenflächen (9, 9a) jedes Zahlkörpers (12) sind von einem Füh­ rungsstab (4) derart durchsetzt, daß die dem Füh­ rungsstab (4) parallel am nächsten liegende Sei­ tenfläche (11) in der einen Arbeitsposition in ho­ rizontaler Ausrichtung auf dem Anschlagstab (5) und in der um 90° versetzten anderen Arbeitsposi­ tion in vertikaler Ausrichtung an dem dem Füh­ rungsstab (4) zugewandten Oberflächenbereich des Anschlagstabs (5) zur Anlage gelangt.

2. Rechengerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlagstäbe (5) einen kreisrunden Querschnitt aufweisen.

3. Rechengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstäbe (4) und die Anschlagstäbe (5) einen übereinstimmenden Durchmesser (D) aufweisen.

4. Rechengerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei zehn auf einen Führungsstab (4) aufgefädelten Zahl­ körpern (12) zwischen dem fünften und dem sechsten Zahlkörper (12) ein auf dem Führungsstab (4) eben­ falls gleitend verlagerbares Distanzelement (15) an­ geordnet ist.