专利名称：一种组合教具及其组合演示方法
技术领域：
本发明涉及一种组合教具，尤其是涉及一种组合教具及其组合演示方法。
背景技术：
现在都在提倡素质教育，而如何将现有的应试教育转变成素质教育却需要我们进行教育方法的转变和创新。特别是在基础教育中，如何让学生学会创造性思维是进行素质教育的核心。譬如我们在初、高中理科中等涉及立体几何、空间构造的教学中，老师一般是在平面上画出立体图来帮助理解点、线、面的相互关系或物质、空间结构等概念，这样造成很多学生以平面思维来理解三维空间，因此教学效果总是不显著，如果长期这样，就会使学生出现对三维空间理解的偏差，并使学生无法摆脱平面思维的局限，从而让思维想象空间得到进一步拓展，而三维空间的想象能力对人的创造性思维有着很好的促进作用，因此必须用新的教具和方法来改变传统的教学手段和方法。
为了实现上述转变，本申请人在95年申请了一种涉及启迪学生思维的教具T型组合启智器(中国专利ZL95209350.2)，该教具在启迪学生三维空间想象思维方面曾起过很大作用，但随着时代的进步，该教具越来越显露出功能不够齐全、应用演示方法不够系统等缺点。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的功能简单、组合演示方法单一等技术问题。
本发明主要是通过下述技术方案来解决上述技术问题的它包括直尺、T型尺、弧型尺，上述各尺的端点均设有连接孔，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由横尺、柄尺构成，该横尺与柄尺组成“T”字型，所述A尺的横尺与柄尺的交汇处设有插孔，该插孔的内径与B尺的横尺宽度相同，所述C尺包括横尺、柄尺，在其横尺与柄尺的交汇处设有插孔，该插孔的内径与B尺的横尺宽度相同，在柄尺的两边分别设置有弧型尺、直尺，该弧型尺、直尺分别与横尺构成量角板和三角板。
其组合演示方法为应用甲结构体演示即将T型尺中的B尺的横尺插入A尺的插孔中可组合成包含X、Y、Z轴的三维坐标系，则可演示演示物体在空间中的坐标对应关系或三角函数及其变量的关系；
应用乙结构体演示将T型尺中的B尺的横尺插入C尺的插孔中组合构成包含X、Y、Z轴的三维坐标系，手持B尺的柄尺旋转，则可演示以Z轴为轴心，其坐标系上平面与旋转体之间的关系；应用丙结构体演示采用12根直尺互相柔性连接，其中每个直尺一端点与另外两根直尺的一端点相连，构成一六面体方框，可形象地演示各种几何变体关系或甲烷分子结构模型；应用丁结构体演示采用甲结构体与丙结构体、直尺组合将两直尺交叉构成“十”字架，将“十”字架的端点分别与丙结构体每一面中的两对边的中点连接构成网格状方框，将甲结构体放入该网格状方框中并将其全部端点与所有“十”字架的交叉点相连，构成含有X、Y、Z轴的立体网状方框结构，可形象地演示化学中部分物质的晶体点阵结构；应用戊结构体演示采用甲结构体与弧型尺组合，将弧型尺的端点与甲结构体所有端点相连，构成含有X、Y、Z轴的三圆环结构，可形象地演示宇宙和天体或部分微观物体的几何模型。
因此，本发明具有组合简单，变化丰富，寓教于乐等特点。本发明经变幻组合，可组成从简单到复杂等多种结构体。通过不同的结构体，将空间问题具体化，用简单的教具解释复杂问题，将复杂几何转化为简单几何体。采用该组合教具，可以向学生演示数学、化学、物理中物质或几何等结构关系，因此可以很好的培养学生空间想象能力，观察能力及创造能力。
下面结合附图和具体实施方式
，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
附图1是本发明组合教具的优选实施方式的结构示意图；附图2是图1所示优选实施方式组合成的甲结构体的结构示意图；附图3是图1所示优选实施方式组合成的乙结构体的结构示意图；附图4是图1所示优选实施方式组合成的丙结构体的结构示意图；附图5是图4所示丙结构体一种变体的结构示意图；附图6是图4所示丙结构体的另一种变体的结构示意图；附图7是图1所示优选实施方式组合成的丁结构体的结构示意图；附图8是图1所示优选实施方式组合成的戊结构体的结构示意图。
具体实施例方式
图1是本发明组合教具的优选实施方式的结构示意图。该组合教具由直尺2、T型尺、弧型尺3、连接件8，上述各尺的端点均设有连接孔1，所述T型尺由A尺4、B尺6、C尺7组成，其中A尺4、B尺6均由横尺a、柄尺b构成，该横尺a与柄尺b组成“T”字型，所述A尺4的横尺4a与柄尺4b的交汇处设有插孔5，该插孔5的内径与所述B尺6的横尺6a宽度相同，所述C尺包括横尺7a、柄尺7b，在其横尺与柄尺的交汇处设有插孔5，该插孔5的内径与所述B尺6的横尺6a宽度相同，在柄尺7b的两边分别设置有弧型尺、直尺，该弧型尺、直尺分别与横尺7a构成量角板和三角板。
将上述教具进行组合，可以组合成各种结构体来对学生进行演示图2是组合教具组合成的甲结构体的结构示意图。应用该结构体可演示物体在该三维坐标系空间中的坐标对应关系。即将T型尺中的B尺6的横尺6a插入A尺4的插孔5中并相互垂直，则可组合成以A尺4的横尺4a为X轴、柄尺4b为Y轴、B尺6的横尺6a为Z轴的三维坐标系，这时将任意一几何体放入该坐标系中，则该几何物体的每一点都可在三维坐标系中找到对应数值，通过该数值可对物体进行数字化并研究其结构。另外，当把某一物体作为运动点演示时，就可用数字确定其在三维坐标系中位置，并可通过具体数字计算物体位移量或运动轨迹等。
应用甲结构体也可演示三角函数及其变量的关系。如果转动B尺6的横尺6a，B尺6的柄尺6b就与A尺4的横尺4a构成的一夹角α，如果设该柄尺6b为r，根据勾股定理r2＝x2+y2，则在A尺4的横尺4a(X轴)、柄尺4b(Y轴)构成的平面坐标系内，夹角α与变量x、y的值相对应，因此在教三角函数时就可向学生进行直观展示。
图3是组合教具组合成的乙结构体的结构示意图。应用该结构体可演示以Z轴为轴心，其坐标系上平面与旋转体之间的关系将T型尺中的B尺6的横尺6a插入C尺7的插孔5中组合构成包含X、Y、Z轴的三维坐标系，由于C尺7的柄尺7b左边是量角板，其右边是三角板，均是平面形状，手持B尺7的柄尺7b旋转，则可演示圆锥或半球等旋转体，从而可以使学生明白任一形状的平面，如果以该平面的一假设轴为轴心旋转，就可旋转成立体结构——旋转体。
图4是组合教具组合成的乙结构体的结构示意图，图5、图6是乙结构体的两种变体的结构示意图。应用丙结构体演示各种几何变体关系或甲烷分子的结构模型。如图4、图5所示，乙结构体采用12根直尺2互相通过连接件8柔性连接，其中每个直尺一端点与另外两根直尺的一端点相连，构成一正六面体方框A、B、C、D-A′、B′、C′、D′，手持A与C′靠近或还原，可形象地向学生演示立体几何中的体对角线的特点即当AC′＞0时是立体，当A、C′两点靠近且AC′＝0时是一个正六边形平面；同理，BD′、CA′、DB′体对角线也可以一一靠近或还原。
当该正六面体方框变形成为如图6所示的变体结构时，与甲烷分子的球棍模型很相似，即中心D、C′假设为碳原子、四个端点A、C、B′、D′则假设为氢原子；因此可向学生讲解最简单的有机分子-CH4的结构；图7是组合教具组合成的乙结构体的结构示意图。应用该结构体可演示化学中部分物质的晶体结构。采用甲结构体与丙结构体、直尺2组合将两直尺2交叉构成“十”字架，将“十”字架的端点分别与丙结构体每一面中的两对边的中点连接构成网格状方框，将甲结构体放入该网格状方框中并将其全部端点与所有“十”字架的交叉点相连，构成含有X、Y、Z轴的立体网状方框结构，该结构中每个直尺的交汇点为点阵点，即结构基元，该结构基元为具体的分子或离子或原子，特别可形象地演示如NaCl、CsCl、CO2等物质的空间点阵图。
图8是组合教具组合成的戊结构体的结构示意图。应用该结构体可形象地演示宇宙和天体或部分微观物体的几何模型采用甲结构体与弧型尺3组合，将弧型尺3的端点与甲结构体所有端点相连，构成含有X、Y、Z轴的三圆环结构，可以用这样的结构向同学们演示宇宙的或天体的模型，向它们讲解霍金的宇宙演化学说由于时空同轴，200亿年前，时空和物质都在一点上，大爆炸以后，时空同生同长物质于是就在空间中有规律的分布，时间也在有规律的演化。
还可以用戊结构体形象地演示地球、月亮等天体结构，并可向学生讲解赤道、经度、纬度等地理知识。
另外，用上述结构可形象地演示原子等微观物体的几何模型，如三圆环类似电子，X、Y、Z轴的原点类似原子核。
在本实施方式中直尺2、T型尺、弧型尺3均可单独使用；连接件8可采用细绳、橡筋、弹性线、扎丝等线材。
权利要求
1.一种组合教具，其特征是在所述教具包括直尺(2)、T型尺、弧型尺(3)，上述各尺的端点均设有连接孔(1)，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由横尺、柄尺构成，该横尺与柄尺组成“T”字型，所述A尺的横尺(4a)与柄尺(4b)的交汇处设有插孔(5)，该插孔(5)的内径与B尺(6)的横尺(6a)宽度相同；所述C尺包括横尺(7a)、柄尺(7b)，在其横尺(7a)与柄尺(7b)的交汇处设有插孔(5)，该插孔(5)的内径与B尺(6)的横尺(6a)宽度相同，在柄尺(7b)的两边分别设置有弧型尺、直尺，该弧型尺、直尺分别与横尺(7a)构成量角板和三角板。
2.一种组合教具的组合演示方法，其特征是在所述方法为应用甲结构体演示即将T型尺中的B尺(6)的横尺(6a)插入A尺(4)的插孔(5)中可组合成包含X、Y、Z轴的三维坐标系，则可演示演示物体在空间中的坐标对应关系或三角函数及其变量的关系；应用乙结构体演示将T型尺中的B尺(6)的横尺(6a)插入C尺(7)的插孔(5)中组合构成包含X、Y、Z轴的三维坐标系，手持B尺的柄尺旋转，则可演示以Z轴为轴心，其坐标系上平面与旋转体之间的关系；应用丙结构体演示采用12根直尺(2)互相柔性连接，其中每个直尺一端点与另外两根直尺的一端点相连，构成一六面体方框，可形象地演示各种几何变体关系或甲烷分子结构模型；应用丁结构体演示采用甲结构体与丙结构体、直尺组合将两直尺(2)交叉构成“十”字架，将“十”字架的端点分别与丙结构体每一面中的两对边的中点连接构成网格状方框，将甲结构体放入该网格状方框中并将其全部端点与所有“十”字架的交叉点相连，构成含有X、Y、Z轴的立体网状方框结构，可形象地演示化学中部分物质的晶体点阵结构；应用戊结构体演示采用甲结构体与弧型尺组合，将弧型尺(3)的端点与甲结构体所有端点相连，构成含有X、Y、Z轴的三圆环结构，可形象地演示宇宙和天体或部分微观物体的几何模型。
全文摘要
一种组合教具及其组合演示方法。它包括直尺、T型尺、弧型尺，上述各尺的端点均设有连接孔，所述T型尺包括A尺、B尺、C尺，其中A尺、B尺均由横尺、柄尺构成，该横尺与柄尺组成“T”字型，所述A尺的横尺与柄尺的交汇处设有插孔，该插孔的内径与B尺的横尺宽度相同，所述C尺包括横尺、柄尺，在其横尺与柄尺的交汇处设有插孔，该插孔的内径与B尺的横尺宽度相同，在柄尺的两边分别设置有弧型尺、直尺，该弧型尺、直尺分别与横尺构成量角板和三角板。本发明具有组合简单，变化丰富，寓教于乐等特点。采用该组合教具，可以向学生演示数学、化学、物理中物质或几何等结构关系，因此可以很好的培养学生空间想象能力，观察能力及创造能力。
文档编号G09B23/00GK1901000SQ200610107119
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年4月28日
发明者潘元泉, 吴登文, 彭世传, 张绪海 申请人:潘元泉