專利名稱：教學積木的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于教學的教具，同時還可以作為積木玩具。
背景技術(shù)：
目前，公知的幾何學教具，幾何體模型種類很少。中國實用新型專利公開號86202383，
公開日1987年9月30日，公開了一種幾何積木，這種積木以八種共十九件基本幾何模型為部件變換組裝成汽車、輪船、火箭等多種象形物體。是一種具有玩具性質(zhì)的初級立體幾何學直觀教具。其八種基本幾何模型為圓錐體、截頭圓錐體、圓柱體、方形直棱柱體、矩形直棱柱體、直角等腰角柱體、1/2正梯形臺體和半球體。該積木用木材制作。
中國實用新型專利公開號2053941，
公開日1990年3月7日，公開了另外一種幾何積木，包括六只或六只以上的等邊三角形積木塊及直角三角形積木，四只或四只以上的弓形積木塊，可組成各種平面或立體的幾何形體，如圓、圓柱、四方形、四棱形、半圓、扇形、梯形等。
上述積木設(shè)計中幾何形體只限于一些常見的，缺少幾何學中的特殊幾何形體，例如缺少勾三股四玄五三角形和正二十面體等，現(xiàn)有的娛樂用兒童積木玩具也存在有上述缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的教學教具的不足，本實用新型提供一種幾何學教學中所需的含有幾何學中的特殊幾何形體的教學積木，如勾三股四玄五三角形和正二十面體等，并且每個幾何形體的尺寸數(shù)值之間含有相等的或者是為整倍數(shù)的關(guān)系，使之容易進行面積或體積的計算和幾何拼接造型。另外大部分幾何形體都存在于一個獨立的積木塊上，并且還可以對某些幾何形體進行組合與分解，使之成為一個新的幾何形體，有利于學生對幾何形體及其之間關(guān)系的認識與理解。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是教學積木是由若干多個積木塊組成，所述積木塊中除含有一些常見的幾何形體外，如三角形、圓形和正方體、圓柱體等，還含有幾何學中的以下特殊幾何形體，包括幾何形勾三股四玄五三角形及幾何體正三棱錐、正八棱臺、45°斜截面圓柱、1/8球、球臺、球缺、八面體、正十二面體和正二十面體等，并且每個幾何形體的尺寸數(shù)值之間的關(guān)系是其高度或厚度或直徑或半徑或邊長的值至少有一個是相等的或者是為整倍數(shù)的關(guān)系，例如一個菱形的邊長等于一個正三棱錐的棱長等于一個球的直徑還等于一個2倍正八棱臺的高，所以對幾何形體的面積或體積容易進行計算，而且作為積木玩具使用時可以更容易的進行拼接或搭建各種造型或建筑。
另外還可以將某些幾何體組合在一起成為一個新的幾何體，例如將三個不同大小的直角三棱柱組合在一起可以成為一個長方體，相反的也可以將這個組合成的長方體分解為三個不同大小的直角三棱柱；同理，對于平面幾何形亦可進行組合與分解，例如將二個扇形和一個半圓組合在一起可以成為一個圓形，相反的也可以將這個組合成的圓形分解為二個扇形和一個半圓。這種對幾何形體的組合與分解，有利于提高學生對幾何形體及其之間關(guān)系的認識與理解。
由于教學中所需的大部分幾何形或體(除球臺和球缺外)不需要拼接即存在于一個獨立的積木塊的面或體上，可以使學生對幾何形體產(chǎn)生直觀的認識。本實用新型當采用具有光學性能的透明材料制作時，它還將具有更加直觀的三維空間立體透視效果，作為幾何學教具，在幾何教學中的形體表現(xiàn)和教學效果會更為顯著；同時該教學積木還可以兼做光學教學的教具，這時積木中的每一種(塊)幾何體同時也就是一種(個)折射鏡，可以做多種光學基礎(chǔ)實驗；作為娛樂用的光學積木玩具，則具有新穎的立體透視畫效果。


本實用新型因圖形及附圖標記較多，為使圖面整潔，附圖中有些附圖標記未用標記引出線，而是直接標于該幾何體上。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明，在下面的實施例中幾何體選用具有光學性能的透明材料制作，所以有些幾何體采用光學中的名稱命名。教學積木設(shè)計分為A、B兩組。
圖1是本實用新型A組積木塊排放在積木盒內(nèi)時的總體組合主視圖。
圖2和圖3分別是本實用新型B組積木塊排放在積木盒內(nèi)時的總體組合主視圖和左視圖。
圖4～圖6分別是教學積木B組中帶插槽的平板支架的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖7～圖9分別是教學積木B組中含有圓孔的窗體的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖10～圖12分別是教學積木B組中中心含有小孔的黑色濾光片的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖13～圖15分別是教學積木A組中拱橋的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖16～圖18分別是教學積木A組中45°斜截面圓柱的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖19～圖21分別是教學積木A組中正八棱臺的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖22～圖24分別是教學積木A組中圓臺的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖25～圖27分別是教學積木A組中1/4圓柱的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖28～圖30分別是教學積木A組中1/8球的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖31～圖33分別是教學積木A組中正二十面體的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖34～圖36分別是教學積木A組中正十二面體的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖37～圖39分別是教學積木A組中八面體的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖40～圖42分別是教學積木A組中彎曲棒的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖43～圖45分別是教學積木A組中弓形柱的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖46～圖48分別是教學積木A組中凸透鏡54的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖49～圖51分別是教學積木A組中凹透鏡55的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖52～圖54分別是教學積木A組中凸透鏡56的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖55～圖57分別是教學積木A組中防止球體滾動的托架的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖58～圖60分別是教學積木A組中凸透鏡62的主視圖、左視圖和俯視圖。
圖61～圖63分別是教學積木A組中凹透鏡63的主視圖、左視圖和俯視圖。
具體實施方式
在本實施例中選用了最佳實施方式，幾何體采用具有優(yōu)秀光學性能的聚甲基丙烯酸甲脂透明塑料(有機玻璃)制作，教學積木能夠同時具有優(yōu)秀的光學性能、不易破碎的安全性和較為輕便的優(yōu)點，它的教學用途和教學效果也發(fā)生了較大變化這時積木中的每一種(塊)幾何體同時也就是一種(個)折射鏡，教學積木既可以作為幾何學教具，又可以作為光學教具；作為幾何學教具時，幾何體具有了更加直觀的三維空間立體透視效果，教學效果會更為顯著；作為光學教具時，可以做多種光學基礎(chǔ)實驗；作為光學積木玩具時，通過光線折射，將呈現(xiàn)為多彩的立體建筑透視光畫，具有新穎的效果。本實施例中除七種濾光片為有色透明體和一塊成像光屏為白色(或磨砂)表面外，其余幾何體均為無色透明體。
在本實施例中，A、B兩組教學積木含名稱相同但形狀大小不同的幾何體在內(nèi)總計79種幾何體221塊積木。A組積木主要作為教學使用，除含有一些常見的幾何形體外，尤其還含有幾何學中的一些特殊幾何形體，以及控制光路的各種折射鏡、濾光片，包括含有多種特殊角、三角形、四邊形、正多邊形、圓、橢圓的柱、錐、臺、球和多面體、正多面體等幾何形體及以上各種幾何體的折射鏡，有棱鏡、透鏡、彎曲棒、透明板和濾光片等，共52種幾何體79塊積木，主要用于教學幫助學生對各種幾何形體的認識與理解和做多種光學基礎(chǔ)實驗。B組積木主要作為玩具使用，是本積木的輔助部分，為磚、柱、板等建筑基本體，共33種幾何體(其中與A組相同的幾何體有6種)142塊積木，與A組積木配合使用可以組合出豐富的造型。
A組教學積木參照附圖之圖1、圖13～圖63。教學積木是由若干多個積木塊組成，所述積木塊中含有一些常見的幾何形體，包括幾何形直角三角形4、19～21、45、47，等腰三角形5，等腰直角三角形39、40、42、43、44、53，等邊三角形(正三邊形)1、3、7、35，直角梯形8、50，等腰梯形2，菱形6，平行四邊形41，矩形(長方形)9、10～15、52、59～61，正四邊形(正方形)22、23、49，正五邊形36，正八邊形24，圓26～28、46，半圓31，扇形(1/4圓)29、30，弓形51，圓環(huán)27和橢圓17、28(位于其45°斜截面上)；及幾何體正三棱柱(正三棱鏡)1、3、7，直角三棱柱(直角三棱鏡)4、19～21、39、40、42、45、47、53，鈍角三棱柱5，四棱柱2、6、8、41、50，正四棱柱22、23、49，長方體(兩面平行透明板)9～15、52、59～61，正六面體(正方體)22、23、49，圓柱26，半圓柱31，1/4圓柱29、30，弓形柱51，空心圓柱27，圓錐46，圓臺25，球37、38，半球34，1/4球33，橢圓柱17，拱橋16、18，凸透鏡54(球冠)、56、62，凹透鏡55、63和彎曲棒48；本教學積木的特征是所述積木塊中還含有幾何學中的以下特殊幾何形體，包括幾何形勾三股四玄五三角形19～21；及幾何體正三棱錐(四面體、全反射棱鏡)43，正八棱臺24，45°斜截面圓柱28，1/8球32，球臺(55、54二個幾何體組合在一起)，球缺(55、56二個幾何體組合在一起)，八面體44，正十二面體36和正二十面體35。上面所述的大部分幾何形或體(除球臺和球缺外)不需要拼接即存在于一個獨立的積木塊的面或體上，可以使學生對幾何形體產(chǎn)生直觀的認識。上述的幾何形體中還含有以下特殊角銳角30°、45°、60°，直角90°，鈍角120°、135°，平角180°，周角360°。并且上述的每個幾何形體的尺寸數(shù)值之間的關(guān)系是其高度或厚度或直徑或半徑或邊長的值至少有一個是相等的或者是為整倍數(shù)的關(guān)系，例如菱形6的邊長等于正三棱錐43的棱長等于球37的直徑還等于2倍正八棱臺24的高，這種數(shù)值關(guān)系可以使對單個的幾何形體及其組合后的新的幾何形體的面積或體積的計算比較容易，而且作為積木玩具使用時可以更容易的進行拼接或搭建各種平面或立體的造型或建筑。
A組教學積木中還含有防止球體滾動的托架57、58及六種基本色的濾光片紅色10，綠色11，藍色12，青色13，品色14和黃色15。
在上面所述的幾何形體中，若將某些幾何體組合在一起，還可以成為一個新的幾何體例如將拱橋16二個和橢圓柱17共三個幾何體組合在一起可以成為一個長方體；將直角三棱柱19～21三個幾何體組合在一起可以成為一個長方體；將45°斜截面圓柱28二個相同的幾何體使其45°斜截面相對組合在一起可以成為一個圓柱，將其放入空心圓柱27內(nèi)可以成為一個新的圓柱；將1/4圓柱29、1/4圓柱30二個和半圓柱31共四個幾何體組合在一起可以成為一個圓柱；將1/8球32二個、1/4球33和半球34共四個幾何體組合在一起可以成為一個球體；將正三棱錐43二個和八面體44共三個幾何體組合在一起可以成為一個正方體；將凸透鏡54放入凹透鏡55的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個球臺；將凸透鏡56放入凹透鏡55的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個球缺；將凸透鏡54、56和凹透鏡55共三個幾何體組合在一起可以成為一個球體；將凸透鏡62放入凹透鏡63的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個長方體。相反的也可以對一個組合成的幾何體進行分解例如將一個組合成的長方體可以分解為三個不同大小的直角三棱柱19～21，再如將一個組合成的球體可以分解為二個不同的凸透鏡54、56和一個凹透鏡55。同理，對于平面幾何形亦可進行組合與分解例如將二個扇形29、30和一個半圓31組合在一起可以成為一個圓形，相反的也可以將一個組合成的圓形分解為二個扇形29、30和一個半圓31。這種對幾何形體的組合與分解有利于提高學生對幾何形體及其之間關(guān)系的認識與理解，在教學中會起到積極的幫助作用。
為了更詳細的說明教學積木A組的情況，現(xiàn)將圖1中各幾何體名稱、含主要圖形、附圖標記、相同幾何體的個數(shù)及其幾何體之間的組合關(guān)系對照列表如下


B組教學積木參照附圖之圖2～圖12。其中含有正方體磚；長方體磚；45°斜角磚；圓柱；90°扇形柱(橫截面為1/4圓的表面)；含有圓孔的窗體68；中心含有小孔64的黑色濾光片(板)65，可用于做光學中的小孔成像實驗及觀看日食；白色(或磨砂)成像光屏(板)66；帶插槽的平板支架67，用于插放成像光屏。
制作本教學積木的材料還可以是樹脂、水晶、玻璃或其它透明材料。也可以使用普通塑料或木材制作，這樣其制作成本將會降低，但是積木將不具有透視效果，只能作為幾何學教具并且其教學效果也將會降低。
本教學積木若采用其它排列順序或擺放方式，或增減某些積木塊，或調(diào)整積木塊體積的大小，仍然具有與本實施例相同或近似的效果。
權(quán)利要求1.一種教學積木是由若干多個積木塊組成，所述積木塊中含有一些常見的幾何形體，包括幾何形直角三角形(4)、等腰三角形(5)、等腰直角三角形(42)、等邊三角形(3)、直角梯形(8)、等腰梯形(2)、菱形(6)、平行四邊形(41)、矩形(9)、正四邊形(22)、正五邊形(36)、正八邊形(24)、圓(26)、半圓(31)、扇形(29)、弓形(51)、圓環(huán)(27)和橢圓(17)及幾何體正三棱柱(3)、直角三棱柱(19～21)、鈍角三棱柱(5)、四棱柱(2、6、8、41)、長方體(9)、正六面體(22)、圓柱(26)、半圓柱(31)、1/4圓柱(29、30)、弓形柱(51)、空心圓柱(27)、圓錐(46)、圓臺(25)、球(37)、半球(34)、1/4球(33)、橢圓柱(17)、拱橋(16)、凸透鏡(54、56、62)、凹透鏡(55、63)和彎曲棒(48)，其特征是所述積木塊中還含有幾何學中的以下特殊幾何形體，包括幾何形勾三股四玄五三角形(19～21)及幾何體正三棱錐(43)、正八棱臺(24)、45°斜截面圓柱(28)、1/8球(32)、球臺、球缺、八面體(44)、正十二面體(36)和正二十面體(35)，并且每個幾何形體的尺寸數(shù)值之間的關(guān)系是其高度或厚度或直徑或半徑或邊長的值至少有一個是相等的或者是為整倍數(shù)的關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的教學積木，其特征是所述的拱橋(16)二個和橢圓柱(17)共三個幾何體組合在一起可以成為一個長方體；所述的直角三棱柱(19～21)三個幾何體組合在一起可以成為一個長方體；所述的45°斜截面圓柱(28)二個相同的幾何體使其45°斜截面相對組合在一起可以成為一個圓柱，將其放入空心圓柱(27)內(nèi)可以成為一個新的圓柱；所述的1/4圓柱(29)、1/4圓柱(30)二個和半圓柱(31)共四個幾何體組合在一起可以成為一個圓柱；所述的1/8球(32)二個、1/4球(33)和半球(34)共四個幾何體組合在一起可以成為一個球體；所述的正三棱錐(43)二個和八面體(44)共三個幾何體組合在一起可以成為一個正方體；所述的凸透鏡(54)放入凹透鏡(55)的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個球臺；所述的凸透鏡(56)放入凹透鏡(55)的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個球缺；所述的凸透鏡(54、56)和凹透鏡(55)共三個幾何體組合在一起可以成為一個球體；所述的凸透鏡(62)放入凹透鏡(63)的凹槽中，二個幾何體組合在一起可以成為一個長方體。
專利摘要本實用新型提供了一種新型教具——教學積木。這種積木中含有幾何學教學中所需的特殊幾何形體，如勾三股四弦五三角形和正二十面體等，并且每個幾何形體的尺寸數(shù)值之間的關(guān)系是其高度或厚度或直徑或半徑或邊長的值至少有一個是相等的或者是為整倍數(shù)的關(guān)系，所以容易進行面積或體積的計算和幾何拼接。由于大部分幾何形或體不需要拼接即存在于一個獨立的積木塊的面或體上，可使學生對幾何形體產(chǎn)生直觀的認識。當采用具有光學性能的透明材料制作時，它還將具有更加直觀的三維空間立體透視效果，形體表現(xiàn)更為顯著；同時還可以作為光學教學的教具，這時每一種幾何體同時也就是一種折射鏡；作為光學積木玩具，通過光線折射，將呈現(xiàn)為多彩的立體透視光畫。
文檔編號G09B23/00GK2743922SQ20032011230
公開日2005年11月30日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
發(fā)明者楊東 申請人:楊東