数学思维训练的数学教具

1.本发明涉及数学教具技术领域，具体为数学思维训练的数学教具。


背景技术：

2.数学是所有学科的基础，同时也是一门非常抽象的学科，学好数学非常的不易，特别是对低年级学生而言，数学的枯燥、抽象都让人很难理解，但是同时，学好数学、数学思维得到训练后，不仅会使学习成绩有很大的提高，同时对之后的人生发展也大有裨益；现有技术中，对数学的教育方式一般仍以课本阅读、习题练习为主，这种教育方式不仅枯燥无味，同时也不便于对低年级学生的数学思维进行训练，教学效果较差。
3.中国专利公告号为：cn111739386b的发明专利，其提供了一种用于数学思维训练的数学教具，涉及教学用具技术领域，包括滚球桶、四方柱转块和三棱柱转块；所述底座顶部安装有一处支撑竖板，装配板安装在底座顶部端面前端，支撑竖板位于装配板后端；所述数字板块活动安装于装配板前端外侧；所述装配转槽共有两处，滚球桶位于装配转槽顶部内，装配转槽后侧通过固定连接件与支撑竖板顶端相连；所述连接主板左右两端分别与两处装配转槽固定连接，连接辅板安装在装配转槽右侧外壁上；本发明方便初学儿童根据算式答案，选取装配板前侧对应的数字板块，将数字板块顺着装配板前侧滑槽移动至数字板块右上端，通过数字板块实现算式解答作业，提升儿童动手解答能力，从而提高解题时的趣味性。
4.上述数学教具中，通过各个机构的设置，虽然能够通过数字板块实现算式解答作业，提升儿童的动手解答能力，然而在实际应用中我们发现，其仍然存在有一定的不足之处，比如：
5.上述数学教具，不便于使低年级学生对平面几何图形进行充分的了解，而平面几何图形的各种变幻，恰恰能够有效的训练数学思维能力；
6.基于此，我们提出了一种数学思维训练的数学教具。


技术实现要素：

7.(1)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本发明提供了数学思维训练的数学教具，具备能够使低年级学生充分了解平面几何图形、有效训练数学思维能力的优点。
9.(二)技术方案
10.为实现上述能够使低年级学生充分了解平面几何图形、有效训练数学思维能力的目的，本发明提供如下技术方案：数学思维训练的数学教具，包括呈十字交叉形设置的横柜和纵柜，所述横柜位于纵柜的前方，所述横柜和纵柜内均转动设置有螺纹杆，所述螺纹杆外壁的两侧分别形成有旋向相反的第一螺纹和第二螺纹，所述第一螺纹和第二螺纹的外壁分别螺纹连接有第一螺母和第二螺母；
11.所述横柜内的第一螺母和第二螺母上分别固定安装有第一挂杆和第二挂杆，所述
纵柜内的第一螺母和第二螺母上分别设置有第三挂杆和第四挂杆；
12.所述第一挂杆、第二挂杆、第三挂杆和第四挂杆的末端之间活动套设有弹性绳。
13.作为本发明的一种优选技术方案，所述横柜上开设有与第一挂杆和第二挂杆相对应的杆槽一，所述纵柜上开设有与第三挂杆和第四挂杆相对应的杆槽二。
14.作为本发明的一种优选技术方案，所述横柜的底部和纵柜的侧面均固定安装有u型柜，所述u型柜内滑动设置有测量尺，所述测量尺的正面设有刻度。
15.作为本发明的一种优选技术方案，所述螺纹杆的中部固定安装有主动轮，所述主动轮的外壁啮合有从动轮，所述从动轮底部的中心处固定安装有竖轴，所述竖轴的底端延伸至u型柜内并固定连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮与测量尺背面的齿牙相啮合。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述u型柜上还固定安装有选择箱，所述选择箱内通过转轴转动设置有转动轮，所述转动轮与测量尺的边缘齿牙相啮合；
17.所述转动轮的正面均匀设置有若干个选择标识，所述选择箱的正面通过盖板所封闭，且盖板上开设有用于裸露出单个选择标识的裸露槽。
18.作为本发明的一种优选技术方案，所述横柜的背面固定安装有转动轴，所述纵柜的正面固定安装有固定套，所述转动轴转动设置在固定套内。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述固定套的内壁均匀设置有若干个限位块，相邻两个限位块之间活动卡设有伸缩块，伸缩块活动伸缩设置在转动轴上；
20.所述伸缩块的末端固定安装有压板，所述压板活动设置在板槽内，所述板槽开设在转动轴的内部；
21.所述压板与板槽的内底壁之间还固定设置有第一弹簧。
22.作为本发明的一种优选技术方案，所述第三挂杆和第四挂杆上均开设有限位槽，所述限位槽的首尾两端分别开设有第一卡槽和第二卡槽；
23.所述第一卡槽和第二卡槽内活动卡设有定位块，所述定位块活动设置在活动槽内，所述活动槽开设在第一螺母内插槽的内壁上，且定位块与活动槽的内侧壁之间还固定设置有第二弹簧。
24.作为本发明的一种优选技术方案，所述横柜和纵柜的末端均活动卡设有u型板，所述u型板的内壁固定安装有书写板，所述书写板上活动设置有擦板。
25.作为本发明的一种优选技术方案，所述擦板的两端部均通过立柱固定连接有滑块，所述滑块滑动设置在侧柜内，所述侧柜固定安装在u型板的侧面，且滑块与侧柜的内侧壁之间还固定设置有第三弹簧。
26.(三)有益效果
27.与现有技术相比，本发明提供了数学思维训练的数学教具，具备以下有益效果：
28.1、该数学思维训练的数学教具，通过两根螺纹杆，能够分别使第一挂杆和第二挂杆相互远离或相互靠近、第三挂杆和第四挂杆相互远离或相互靠近，弹性绳套在四根挂杆上，通过四根挂杆的位置变换，能够变化出正方形、不同大小的菱形，变化过程直观、清楚，方便低年级学生观察，从而便于对他们关于几何图形的数学思维进行训练；
29.也可以将弹性绳套在任意三根挂杆上，组成等腰三角形，并通过改变等腰三角形的底边长和腰长，来获得不同大小的等腰三角形。
30.2、该数学思维训练的数学教具，通过两根螺纹杆确定弹性绳的形状后，通过两个
测量尺，能够获得计算该形状周长或面积的所需数据，教师可以命令学生根据教具的实时状态，计算对应形状的周长或面积，寓教于乐，既能够起到高效的教育效果，同时也富有趣味性。
31.3、该数学思维训练的数学教具，测量尺有正值和负值，计算对应形状周长或面积的所需数据，需要根据学生自己的观察进行绝对值求和，增大了计算难度，提高学生对数值的敏感度，进而对数学思维进行训练。
32.4、该数学思维训练的数学教具，螺纹杆旋转时，还会带动主动轮旋转，主动轮旋转带动其外壁啮合的从动轮旋转，从动轮旋转通过竖轴带动驱动齿轮旋转，驱动齿轮旋转即可带动测量尺左右移动，从而，每次螺纹杆旋转时，测量尺的位置都会发生变化，使得学生在每次计算时，都需要观察测量尺并进行绝对值求和，避免学生因熟悉测量尺位置而偷懒的情况。
附图说明
33.图1为本发明整体结构的立体示意图；
34.图2为本发明整体结构的剖视图；
35.图3为本发明横柜部分的剖视图；
36.图4为本发明图3中a处的放大示意图；
37.图5为本发明选择箱部分的放大示意图；
38.图6为本发明选择箱部分的剖视图；
39.图7为本发明转动轴部分的放大示意图；
40.图8为本发明转动轴部分的剖视图；
41.图9为本发明第三挂杆部分的放大示意图；
42.图10为本发明第三挂杆部分的剖视图；
43.图11为本发明u型板部分的放大示意图；
44.图12为本发明u型板部分的剖视图。
45.图中：1、横柜；2、纵柜；3、螺纹杆；4、旋钮；5、第一螺母；6、第二螺母；7、第一挂杆；8、第二挂杆；9、第三挂杆；10、第四挂杆；1001、弹性绳；11、u型柜；12、测量尺；13、主动轮；14、从动轮；15、竖轴；16、驱动齿轮；17、选择箱；18、转动轮；19、盖板；20、裸露槽；21、转动轴；22、固定套；23、伸缩块；24、限位块；25、压板；26、板槽；27、第一弹簧；
46.28、绳槽；29、限位槽；30、第一卡槽；31、第二卡槽；32、定位块；33、活动槽；34、第二弹簧；35、u型板；36、书写板；37、擦板；38、滑块；39、侧柜；40、第三弹簧。
具体实施方式
47.实施例一：
48.请参阅图1和图2，数学思维训练的数学教具，包括呈十字交叉形设置的横柜1和纵柜2，横柜1位于纵柜2的前方，横柜1和纵柜2内均转动设置有螺纹杆3，螺纹杆3的一端转动设置的柜体的内壁上，另一端延伸至柜体的外部并固定连接有旋钮4，从而，通过旋动两个旋钮4，便能够分别控制两根螺纹杆3的旋转，使用起来非常的方便；
49.在螺纹杆3外壁的两侧分别形成有旋向相反的第一螺纹和第二螺纹，第一螺纹和
第二螺纹的外壁分别螺纹连接有第一螺母5和第二螺母6，其中，横柜1内的第一螺母5和第二螺母6上分别固定安装有第一挂杆7和第二挂杆8，纵柜2内的第一螺母5和第二螺母6上分别设置有第三挂杆9和第四挂杆10，从而，通过两根螺纹杆3，能够分别使第一挂杆7和第二挂杆8相互远离或相互靠近、第三挂杆9和第四挂杆10相互远离或相互靠近；
50.如图1所示，第一挂杆7、第二挂杆8、第三挂杆9和第四挂杆10的末端之间活动套设有弹性绳1001，弹性绳1001套在四根挂杆上，通过四根挂杆的位置变换，能够变化出正方形、不同大小的菱形，变化过程直观、清楚，方便低年级学生观察，从而便于对他们关于几何图形的数学思维进行训练；
51.当然，也可以将弹性绳1001套在任意三根挂杆上，组成等腰三角形，并通过改变等腰三角形的底边长和腰长，来获得不同大小的等腰三角形。
52.如图1：图1中的弹性绳1001呈菱形，当第三挂杆9和第四挂杆10相互远离时，该菱形的上下两端就是变得细长，当第一挂杆7和第二挂杆8相互远离时，该菱形的左右两端就会变得细长。
53.在本实施例中，为了提高弹性绳1001在挂杆上的固定效果，第一挂杆7、第二挂杆8、第三挂杆9和第四挂杆10的末端均凹陷形成有绳槽28，弹性绳1001位于绳槽28内，从而能够有效的防止弹性绳1001滑脱；
54.如图1所示，横柜1上开设有与第一挂杆7和第二挂杆8相对应的杆槽一，纵柜2上开设有与第三挂杆9和第四挂杆10相对应的杆槽二，给予第一挂杆7、第二挂杆8、第三挂杆9和第四挂杆10充足的运动空间。
55.实施例二：
56.请参阅图3-57.图6，在实施例一的基础上，本实施例中又提供了如下技术方案：横柜1的底部和纵柜2的侧面均固定安装有u型柜11，u型柜11内滑动设置有测量尺12，测量尺12的正面设有刻度；
58.通过两根螺纹杆3的运动确定弹性绳1001的形状后(此时弹性绳1001是正方向、菱形或三角形)，通过两个测量尺12，能够获得计算该形状周长或面积的所需尺寸，教师可以命令学生根据教具的实时状态，计算对应形状的周长或面积，寓教于乐，既能够起到高效的教育效果，同时也富有趣味性；
59.在本实施例中，测量尺12的中间位置是零点，右侧是正值，左侧是负值，计算弹性绳1001对应形状周长或面积的所需数据，需要根据学生自己对测量尺12的观察进行绝对值求和，增大了计算难度，提高学生对数值的敏感度，进而对数学思维进行训练；
60.如，三角形的弹性绳1001，其底边的一端位于-5处，另一端位于5处，此时底边长就需要进行绝对值求和，和是10。
61.然而这样测量尺12的位置始终固定的话，就容易会有一些学生投机取巧，同时计算难度也较小，往往正负值两边都是相等的，因此，针对这个问题，本实施例中又提供了如下技术方案：
62.如图4所示，螺纹杆3的中部固定安装有主动轮13，主动轮13的外壁啮合有从动轮14，从动轮14底部的中心处固定安装有竖轴15，竖轴15的底端延伸至u型柜11内并固定连接有驱动齿轮16，驱动齿轮16与测量尺12背面的齿牙相啮合，这样一来，螺纹杆3旋转时，还会
带动主动轮13旋转，主动轮13旋转带动其外壁啮合的从动轮14旋转，从动轮14旋转通过竖轴15带动驱动齿轮16旋转，驱动齿轮16旋转即可带动测量尺12左右移动；
63.从而，每次螺纹杆3旋转时，测量尺12的位置都会发生变化，使得学生在每次计算时，都需要观察测量尺12并进行绝对值求和，避免学生因熟悉测量尺12位置而偷懒的情况；
64.通过上述结构，再计算三角形的弹性绳1001时，若其底边的一端位于-5处，那么其另一端可能会位于2处，也可能会位于3处，此时再绝对值求和，难度就稍微增大，需要细致的观察。
65.计算弹性绳1001组成的形状的周长还是面积，教师可以自己指定，也可以设置随机机构随机选择，本实施例中，随机机构如图5和图6所示：
66.u型柜11上固定安装有选择箱17，选择箱17内通过转轴转动设置有转动轮18，转动轮18与测量尺12的边缘齿牙相啮合，这样一来，测量尺12在被螺纹杆3带动而移动时，也会带动转动轮18旋转；
67.在转动轮18的正面均匀设置有若干个选择标识，选择箱17的正面通过盖板19所封闭，且盖板19上开设有用于裸露出单个选择标识的裸露槽20，转动轮18停止旋转后，从裸露槽20中裸露出哪种选择标识，便可以确定是计算周长还是面积，在图6中，a代表计算周长，b代表计算面积。
68.实施例三：
69.请参阅图7-70.图10，在实施例一或实施例二的基础上，本实施例中又将横柜1和纵柜2设置成可相对转动的，以便于获得更多的弹性绳1001形状，同时也便于进行收纳、储存，比如，当横柜1与纵柜2之间呈四十五度夹角时，就便于获得长方形或不等边三角形的弹性绳1001，进一步的丰富了弹性绳1001的样式，更便于学生对平面几何的了解。
71.在本实施例中，如图7所示，横柜1的背面固定安装有转动轴21，纵柜2的正面固定安装有固定套22，转动轴21转动设置在固定套22内，从而，通过转动轴21在固定套22内转动设置，便可相对旋转横柜1和纵柜2；
72.如图8所示，固定套22的内壁均匀设置有若干个限位块24，相邻两个限位块24之间活动卡设有伸缩块23，伸缩块23活动伸缩设置在转动轴21上，本实施例中，限位块24和伸缩块23相对的一侧均是平滑的弧面；
73.伸缩块23的具体伸缩结构是：在伸缩块23的末端固定安装有压板25，压板25活动设置在板槽26内，板槽26开设在转动轴21的内部，其中压板25与板槽26的内底壁之间还固定设置有第一弹簧27；
74.从而，用力转动转动轴21时，伸缩块23会被挤压回缩，并通过压板25压缩第一弹簧27，当伸缩块23的位置与另一处相邻限位块24间的间隙位置相对应时，其又会在第一弹簧27的弹力作用下弹出，卡到相邻限位块24间的间隙内，从而限制住转动轴21的位置；
75.在本实施例中，限位块24均匀设置有八个，从而使得转动轴21，也即横柜1可以相对纵柜2每次四十五度的转动。
76.如图9和图10所示，第三挂杆9和第四挂杆10上均开设有限位槽29，限位槽29的首尾两端分别开设有第一卡槽30和第二卡槽31，第一卡槽30和第二卡槽31内活动卡设有定位块32，定位块32活动设置在活动槽33内，活动槽33开设在第一螺母5内插槽的内壁上，且定
位块32与活动槽33的内侧壁之间还固定设置有第二弹簧34；
77.从而，通过上述机构的设置，能够使第三挂杆9和第四挂杆10可以相对其对应的螺母移动，在横柜1和纵柜2相互错开时，需要使第三挂杆9和第四挂杆10伸出，以与第一挂杆7和第二挂杆8等长，便于挂载弹性绳1001，此时，定位块32在第二弹簧34的弹力作用下卡在第一卡槽30内；
78.而当需要横柜1和纵柜2对齐收纳时，就需要内推第三挂杆9和第四挂杆10，以防止第三挂杆9和第四挂杆10阻碍横柜1的移动，此时，定位块32在第二弹簧34的弹力作用下卡在第二卡槽31内；
79.如图10所示，第一卡槽30和第二卡槽31相对的一端均是平滑的弧面，定位块32的两侧均是平滑的弧面，既能够准确、稳定的对第三挂杆9和第四挂杆10进行横向定位，同时也便于推动调整。
80.实施例四：
81.请参阅图11和图12，在实施例二的基础上，本实施例中又提供了一种周长或面积答案的书写机构，具体的：
82.横柜1和纵柜2的末端均活动卡设有u型板35，u型板35的内壁固定安装有书写板36，书写板36上活动设置有擦板37，教师通过书写板36可以书写答案，以方便学生对照，当然，也可以将教具分发给学生，让学生直接在书写板36上写上答案，而通过擦板37，则可以便捷的擦除书写板36上书写的答案，以便于下一次的使用。
83.在本实施例中，如图12，擦板37的两端部均通过立柱固定连接有滑块38，滑块38滑动设置在侧柜39内，侧柜39固定安装在u型板35的侧面，且滑块38与侧柜39的内侧壁之间还固定设置有第三弹簧40；
84.从而，当测量尺12的位置被调整(向左移动)时，其也会推动擦板37移动(此时第三弹簧40通过立柱和滑块38被压缩)，以擦除书写板36上的上一次答案，方便此次使用。
85.本发明的工作原理及使用流程：
86.通过两根螺纹杆3，能够分别使第一挂杆7和第二挂杆8相互远离或相互靠近、第三挂杆9和第四挂杆10相互远离或相互靠近，弹性绳1001套在四根挂杆上，通过四根挂杆的位置变换，能够变化出正方形、不同大小的菱形，变化过程直观、清楚，方便低年级学生观察，从而便于对他们关于几何图形的数学思维进行训练；
87.也可以将弹性绳1001套在任意三根挂杆上，组成等腰三角形，并通过改变等腰三角形的底边长和腰长，来获得不同大小的等腰三角形；
88.通过两根螺纹杆3确定弹性绳1001的形状后，通过两个测量尺12，能够获得计算该形状周长或面积的所需数据，教师可以命令学生根据教具的实时状态，计算对应形状的周长或面积，寓教于乐，既能够起到高效的教育效果，同时也富有趣味性；
89.测量尺12有正值和负值，计算对应形状周长或面积的所需数据，需要根据学生自己的观察进行绝对值求和，增大了计算难度，提高学生对数值的敏感度，进而对数学思维进行训练；
90.螺纹杆3旋转时，还会带动主动轮13旋转，主动轮13旋转带动其外壁啮合的从动轮14旋转，从动轮14旋转通过竖轴15带动驱动齿轮16旋转，驱动齿轮16旋转即可带动测量尺12左右移动，从而，每次螺纹杆3旋转时，测量尺12的位置都会发生变化，使得学生在每次计
算时，都需要观察测量尺12并进行绝对值求和，避免学生因熟悉测量尺12位置而偷懒的情况。