JP3191003U - 立体ブロック - Google Patents

Abstract

【課題】児童が自主的に体積計算に興味を持つことができ、遊びの中から体積計算を学ぶことができる立体ブロックを提供する。【解決手段】立体ブロック１００は、複数のブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０から構成され、複数のブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０を組み合わせると一の立方体となる。複数のブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０の各々は、所定の体積の立方体を複数集合させてなる形状を有するとともに、他のブロック構造体と着脱自在に結合するための接ぎ手構造を備える。【選択図】図１５

Description

本考案は、体積計算の学習に適した立体ブロックに関するものである。

立体の体積計算は、一般に小学校高学年や中学校の算数・数学の授業において学習するものであるが、三次元の立体の体積計算を、教科書等の二次元の線図等のみを用いて学習するのは困難が伴う。特に立体が複雑になればなるほど、学ぶ児童にとって理解が難しくなるとともに教える教員の側にも困難が生じる。そこで従来から、体積計算の学習に際しては、教科書等に加えて体積計算の理解を助ける立体教材を用いることが推奨されている。

立体教材としては、例えば、１ｃｍ^３などの基本単位体積を有する立方体及びその１ｃｍ^３マスの立方体を複数組み合わせてなる棒状の直方体や平板状の直方体等を組み上げていくものや、それらの立方体や直方体を透明なケース内に収容して大きな立方体を構成させる、体積計算器や体積説明器と呼ばれる教材が知られている。これらの従来使用されている立体教材は、１ｃｍ^３などの基本単位体積を基準にして立体の体積の求め方を学ばせるため、立方体や直方体のように簡単な立体だけで構成されていることが特徴である。

しかしながら、そのように簡単な立体だけで構成された従来の立体教材は、その形状の単純さゆえに児童が興味を持ちにくく、児童の体積計算の学習そのものが受け身で一方通行なものとなりがちであった。

本考案は、このような実状に鑑みてなされたものであり、児童が自主的に体積計算に興味を持つことができ、遊びの中から体積計算を学ぶことができる立体ブロックを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、第１に本考案は、複数のブロック構造体から構成され、前記複数のブロック構造体を組み合わせると一の立方体となる立体ブロックであって、前記複数のブロック構造体の各々が、所定の体積の立方体を複数集合させてなる形状を有するとともに、他のブロック構造体と着脱自在に結合するための接ぎ手構造を備えることを特徴とする、立体ブロックを提供する（考案１）。

上記考案（考案１）によれば、ブロック構造体同士を結合するために接ぎ手構造を用いていることにより、複数のブロック構造体を一の立方体になるように組み立てる過程を組み木パズルとして楽しむことができるとともに、各ブロック構造体が所定の体積の立方体を集合させてなる形状を有していることにより、それぞれのブロック構造体の体積計算や、それぞれのブロック構造体の体積と組み立てた立方体の体積との比較を容易に行うことができるため、児童が自主的に体積計算に興味を持つことができ、遊びの中から体積計算を学ぶことができる。

上記考案（考案１）においては、前記接ぎ手構造が直角だけで構成されていることが好ましい（考案２）。

上記考案（考案１〜２）においては、前記複数のブロック構造体の各々が全て異なる形状を有することが好ましい（考案３）。

上記考案（考案３）によれば、各ブロック構造体が異なる形状であれば、よりパズル性が高まるとともに、それぞれのブロック構造体の体積計算を児童が楽しむことができる。

上記考案（考案３）においては、前記複数のブロック構造体の各々が全て同一の体積を有していてもよい（考案４）。

上記考案（考案４）によれば、各ブロック構造体が異なる形状を有しているにもかかわらず同じ体積を有していることになるので、児童の立体の体積計算に対する理解をより深めることができる。

上記考案（考案１〜４）においては、前記所定の体積が１ｃｍ^３であることが好ましい（考案５）。

上記考案（考案１〜５）においては、前記複数のブロック構造体の各々の表面に、前記複数のブロック構造体の各々が前記所定の体積の立方体を複数集合してなることを示すマークを有することが好ましい（考案６）。

上記考案（考案６）によれば、各ブロック構造体が何個の所定の体積の立方体から構成されているのかを容易に数えることができるため、児童の立体の体積計算に対する理解をより深めることができる。

本考案に係る立体ブロックによれば、複数のブロック構造体を一の立方体になるように組み立てる過程を組み木パズルとして楽しむことができるとともに、それぞれのブロック構造体の体積計算や、それぞれのブロック構造体の体積と組み立てた立方体の体積との比較を容易に行うことができるため、児童が自主的に体積計算に興味を持つことができ、遊びの中から体積計算を学ぶことができる。

本考案の第１実施形態に係る立体ブロックを示す概略図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第１ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第２ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第３ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第４ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第５ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第６ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第１ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第２ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第３ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第４ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第５ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第６ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する各ブロック構造体の表面に施された刻みを示す概略図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する各ブロック構造体を立方体に組み上げる手順を示す概略フロー図である。 本考案の第２実施形態に係る立体ブロックを示す概略図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第１ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第２ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第３ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第４ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第５ブロック構造体を示す概略斜視図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第１ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第２ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第３ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第４ブロック構造体を示す六面図である。 同実施形態に係る立体ブロックを構成する第５ブロック構造体を示す六面図である。

［第１実施形態］
以下、本考案の第１実施形態について説明する。本実施形態に係る立体ブロック１００は全部で六つのブロック構造体から構成され、図１に示すように、六つのブロック構造体を組み上げることにより６ｃｍ×６ｃｍ×６ｃｍの立方体となるものである。立体ブロック１００を構成する六つのブロック構造体は、図２に示す第１ブロック構造体１１０、図３に示す第２ブロック構造体１２０、図４に示す第３ブロック構造体１３０、図５に示す第４ブロック構造体１４０、図６に示す第５ブロック構造体１５０、図７に示す第６ブロック構造体１６０である。

なお、本実施形態においては、立体ブロック１００が六つのブロック構造体から構成されているが、本考案はこれに限られるものではなく、例えば、四つのブロック構造体から一の立体ブロックが構成されてもよい。さらに、複数のブロック構造体を組み上げて完成される立方体は６ｃｍ×６ｃｍ×６ｃｍの立方体に限られるものではなく、例えば、１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの立方体であってもよいし、８ｃｍ×８ｃｍ×８ｃｍの立方体であってもよい。

図８〜図１３は、本実施形態に係る立体ブロックを構成する六つのブロック構造体の形状及び寸法を示す六面図であり、図８は第１ブロック構造体１１０を、図９は第２ブロック構造体１２０を、図１０は第３ブロック構造体１３０を、図１１は第４ブロック構造体１４０を、図１２は第５ブロック構造体１５０を、図１３は第６ブロック構造体１６０をそれぞれ示している。図８〜図１３のそれぞれにおいて、（ａ）は各ブロック構造体の平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は底面図、（ｆ）は背面図である。

第１ブロック構造体１１０、第２ブロック構造体１２０、第３ブロック構造体１３０、第４ブロック構造体１４０、第５ブロック構造体１５０及び第６ブロック構造体１６０は、いずれも１ｃｍ^３の立方体の集合体として形成されている。

第１ブロック構造体１１０は、図２及び図８に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で４１個集合して構成され、その体積は４１ｃｍ^３となっている。

第２ブロック構造体１２０は、図３及び図９に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で３７個集合して構成され、その体積は３７ｃｍ^３となっている。

第３ブロック構造体１３０は、図４及び図１０に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で３５個集合して構成され、その体積は３５ｃｍ^３となっている。

第４ブロック構造体１４０は、図５及び図１１に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で３２個集合して構成され、その体積は３２ｃｍ^３となっている。

第５ブロック構造体１５０は、図６及び図１２に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で３６個集合して構成され、その体積は３６ｃｍ^３となっている。

第６ブロック構造体１６０は、図７及び図１３に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で３５個集合して構成され、その体積は３５ｃｍ^３となっている。

図１に示すように、第１〜第６ブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０を組み上げることにより６ｃｍ×６ｃｍ×６ｃｍの立方体となる。立方体の体積は６×６×６＝２１６ｃｍ^３であり、当然に上記の各ブロック構造体の体積の合計、４１ｃｍ^３＋３７ｃｍ^３＋３５ｃｍ^３＋３２ｃｍ^３＋３６ｃｍ^３＋３５ｃｍ^３＝２１６ｃｍ^３と等しくなる。

本実施形態において、第１〜第６ブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０は１ｃｍ^３の立方体の集合体として形成されているが、本考案はこれに限られるものではなく、例えば２ｃｍ×２ｃｍ×２ｃｍの体積８ｃｍ^３の立方体を基準として採用し、各ブロック構造体を８ｃｍ^３の立方体の集合体として設計してもよい。

また、図１４に示すように、本実施形態における各ブロック構造体の表面には、各ブロック構造体が１ｃｍ^３の立方体の集合体であることを示すマークとして、溝状の刻みが施されている。図１４において、（ａ）は第１ブロック構造１１０、（ｂ）は第２ブロック構造１２０、（ｃ）は第３ブロック構造１３０、（ｄ）は第４ブロック構造１４０、（ｅ）は第５ブロック構造１５０、（ｆ）は第６ブロック構造１６０である。各ブロック構造体が所定の体積（本実施形態においては１ｃｍ^３）の立方体を複数集合してなることを示すマークは、本実施形態のように表面に施した刻みであってもよいし、表面に印刷された目盛や線であってもよい。なお、図２〜図１３においては、図面が複雑になることを防ぎ、各ブロック構造体の形状を明確に理解できるよう、刻みの表示を省略している。

各ブロック構造体の表面に各ブロック構造体が１ｃｍ^３の立方体の集合体であることを示す溝状の刻みが施されていることにより、各ブロック構造体の体積を計算する方法を、児童にわかり易く説明することが可能となる。各ブロック構造体がそれぞれ１ｃｍ^３の立方体を何個持っているのか、その数を一つずつ数えて各ブロック構造体の体積を計算することもできる。また、このように各ブロック構造体に１ｃｍ^３の立方体の表示をすることは、算数の体積計算の教科書のガイドラインにも沿うものであるため、本実施形態に係る立体ブロック１００を教材として採用することも容易となる。

第１ブロック構造体１１０、第２ブロック構造体１２０、第３ブロック構造体１３０、第４ブロック構造体１４０、第５ブロック構造体１５０及び第６ブロック構造体１６０は、組み上げて立体ブロック１００を完成させる際に他のブロック構造体と結合するための手段として、それぞれ接ぎ手構造を有している。本考案における接ぎ手構造とは、一のブロック構造体と他の一のブロック構造体とを係合させるために各ブロック構造体が有する形状そのものであり、当該接ぎ手構造が係合することにより全てのブロック構造体が結合すると一の立方体が完成する。

本実施形態においては、全ての接ぎ手構造が直角のみで構成されているため、特別な道具、工具や器具等を使わずに全てのブロック構造体を自在に組み立てたり分解したりすることができる。

また、本実施形態において、第１ブロック構造体１１０、第２ブロック構造体１２０、第３ブロック構造体１３０、第４ブロック構造体１４０、第５ブロック構造体１５０及び第６ブロック構造体１６０はそれぞれ異なる形状を有している。このように各ブロック構造体が異なる形状であれば、各ブロック構造体を一の立方体へと組み上げていく作業のパズル性がより高まるとともに、それぞれのブロック構造体の体積計算を児童が楽しむことができる。

なお、本実施形態の立体ブロック１００は、例えば、三次元ＣＡＤで設計することができ、その材質は木材でも合成樹脂でもよい。

続いて、第１ブロック構造体１１０、第２ブロック構造体１２０、第３ブロック構造体１３０、第４ブロック構造体１４０、第５ブロック構造体１５０及び第６ブロック構造体１６０を組み上げて立体ブロック１００を完成させる手順について、図１５を用いて説明する。

まず、図１５（ａ）に示すように、第１ブロック構造体１１０の上に第２ブロック構造体１２０を乗せるようにして組み合わせる（図１５（ｂ）の状態）。次に、図１５（ｃ）に示すように、第１ブロック構造体１１０と第２ブロック構造体１２０とを組み合わせた構造体の側面に第３ブロック構造体１３０を合わせるようにして組み合わせる（図１５（ｄ）の状態）。

続いて、図１５（ｅ）に示すように、第１〜第３ブロック構造体１１０，１２０，１３０を組み合わせた構造体の上部に第５ブロック構造体１５０を乗せるようにして組み合わせる（図１５（ｆ）の状態）。さらに、図１５（ｇ）に示すように、第１〜第３ブロック構造体１１０，１２０，１３０及び第５ブロック構造体１５０を組み合わせた構造体の上部に第４ブロック構造体１４０を乗せるようにして組み合わせる（図１５（ｈ）の状態）。最後に、図１５（ｉ）に示すように、第１〜第５ブロック構造体１１０，１２０，１３０，１４０，１５０を組み合わせた構造体の上部に残った凹部に第６ブロック構造体１６０を嵌め込むように組み合わせて、立体ブロック１００が完成する（図１５（ｊ）の状態）。

このように、本考案の立体ブロックによれば、ブロック構造体同士を結合するために接ぎ手構造を用いていることにより、複数のブロック構造体を一の立方体になるように組み立てる過程を組み木パズルとして楽しむことができるとともに、各ブロック構造体が所定の体積の立方体を集合させてなる形状を有していることにより、それぞれのブロック構造体の体積計算や、それぞれのブロック構造体の体積と組み立てた立方体の体積との比較を容易に行うことができるため、児童が自主的に体積計算に興味を持つことができ、遊びの中から体積計算を学ぶことができる。

［第２実施形態］
次に、本考案の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る立体ブロック２００は全部で五つのブロック構造体から構成され、図１６に示すように、五つのブロック構造体を組み上げることにより１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの立方体となるものである。立体ブロック２００を構成する五つのブロック構造体は、図１７に示す第１ブロック構造体２１０、図１８に示す第２ブロック構造体２２０、図１９に示す第３ブロック構造体２３０、図２０に示す第４ブロック構造体２４０、図２１に示す第５ブロック構造体２５０である。

図２２〜図２６は、本考案の一実施形態に係る立体ブロックを構成する五つのブロック構造体の形状及び寸法を示す六面図であり、図２２は第１ブロック構造体２１０を、図２３は第２ブロック構造体２２０を、図２４は第３ブロック構造体２３０を、図２５は第４ブロック構造体２４０を、図２６は第５ブロック構造体２５０をそれぞれ示している。図２２〜図２６のそれぞれにおいて、（ａ）は各ブロック構造体の平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は右側面図、（ｅ）は底面図、（ｆ）は背面図である。

第１ブロック構造体２１０、第２ブロック構造体２２０、第３ブロック構造体２３０、第４ブロック構造体２４０及び第５ブロック構造体２５０は、第１実施形態と同様に、いずれも１ｃｍ^３の立方体の集合体として形成されている。

第１ブロック構造体２１０は、図１７及び図２２に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体が全部で２００個集合して構成され、その体積は２００ｃｍ^３となっている。

同様に、第２ブロック構造体２２０は、図１８及び図２３に示すような形状を有し、１ｃｍ^３の立方体がやはり全部で２００個集合して構成され、その体積は２００ｃｍ^３となっている。また、第３ブロック構造体２３０、第４ブロック構造体２４０、第５ブロック構造体２５０もそれぞれ１ｃｍ^３の立方体が２００個集合して構成され、その体積はそれぞれ２００ｃｍ^３となっている。

図１６に示すように、第１〜第５ブロック構造体２１０，２２０，２３０，２４０，２５０を組み上げることにより１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍの立方体となる。立方体の体積は１０×１０×１０＝１０００ｃｍ^３であり、当然に上記の各ブロック構造体の体積の合計、２００ｃｍ^３＋２００ｃｍ^３＋２００ｃｍ^３＋２００ｃｍ^３＋２００ｃｍ^３＋２００ｃｍ^３＝１０００ｃｍ^３と等しくなる。

本実施形態における立体ブロック２００は、基本的には第１実施形態における立体ブロック１００と同様のコンセプトを以って構成されており、立方ブロックを構成するブロック構造体の数や各ブロック構造体の形状、組み上げた立方体サイズが異なるだけの、いわば設計バリエーションである。このように、本考案は、立方ブロックを構成するブロック構造体の数や各ブロック構造体の形状、組み上げた立方体サイズを変更することによって多数の実施形態を生み出すことができる。

本実施形態においては、第１ブロック構造体２１０、第２ブロック構造体２２０、第３ブロック構造体２３０、第４ブロック構造体２４０及び第５ブロック構造体２５０はそれぞれ異なる形状を有している。このように各ブロック構造体が異なる形状であれば、各ブロック構造体を一の立方体へと組み上げていく作業のパズル性がより高まるとともに、それぞれのブロック構造体の体積計算を児童が楽しむことができる。

一方、本実施形態において、第１ブロック構造体２１０、第２ブロック構造体２２０、第３ブロック構造体２３０、第４ブロック構造体２４０及び第５ブロック構造体２５０は、第１実施形態の立体ブロック１００を構成する各ブロック構造体とは異なり、いずれもの同一の体積（２００ｃｍ^３）を有している。このように、各ブロック構造体が異なる形状を有しているにもかかわらず同じ体積を有していると、児童が各ブロック構造体の形状を比較しながら体積を計算することによって立体の形状と体積の関係について深い考察を加えることにつながり、児童の立体の体積計算に対する理解をより深めることができる。

以上説明した実施形態は、本考案の理解を容易にするために記載されたものであって、本考案を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本考案の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上記実施形態においては、立体ブロックを構成する各ブロック構造体がそれぞれ異なる形状を有するものとしたが、これに限られるものではない。第１実施形態において、例えば、六つのブロック構造体のうち三つが同一の形状であってもよいし、全てが同一の形状であることも本考案は排除しない。

また、例えば、本考案に係る立体ブロックを、スマートフォン等の携帯電話機や携帯ゲーム機、コンピュータ上で、あらゆる角度から観察することができるとともに、自在に組立・分解を行うことができるように実現することも考えられる。

本考案に係る立体ブロックは、小学校や中学校において立体の体積計算を学習する際の教材として好適に用いられる。

１００，２００…立体ブロック
１１０，２１０…第１ブロック構造体
１２０，２２０…第２ブロック構造体
１３０，２３０…第３ブロック構造体
１４０，２４０…第４ブロック構造体
１５０，２５０…第５ブロック構造体
１６０…第６ブロック構造体

Claims (6)

1. 複数のブロック構造体から構成され、前記複数のブロック構造体を組み合わせると一の立方体となる立体ブロックであって、
   前記複数のブロック構造体の各々が、所定の体積の立方体を複数集合させてなる形状を有するとともに、他のブロック構造体と着脱自在に結合するための接ぎ手構造を備えることを特徴とする、立体ブロック。
2. 前記接ぎ手構造が直角だけで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の立体ブロック。
3. 前記複数のブロック構造体の各々が全て異なる形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の立体ブロック。
4. 前記複数のブロック構造体の各々が全て同一の体積を有することを特徴とする、請求項３に記載の立体ブロック。
5. 前記所定の体積が１ｃｍ^３であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体ブロック。
6. 前記複数のブロック構造体の各々の表面に、前記複数のブロック構造体の各々が前記所定の体積の立方体を複数集合してなることを示すマークを有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体ブロック。