創慧教具

李康 劉澤田 肖芳卿 吳宇航 程才映

摘 要：針對傳統教學實踐存在的不足，文中設計了一種能讓學生動手實現多體多種相貫形式空間相貫線繪制、紙質立體模型制作的相貫線生成儀和地球水漩渦形成演示儀。該教學設備可以激發學生的學習興趣，提高其動手實操能力，讓學生結合理論知識自主學習相貫線內容，使課堂變得鮮活而有趣。

關鍵詞：相貫線生成儀;水漩渦原理演示儀;教具

1 作品簡介

（1）相貫線生成儀

該教具為機械裝置，手動操作，結構簡單，只需“圓柱、圓錐、球體”3個基本體木模即能快速、平穩地畫出柱、錐、球等常見回轉體在軸線正交、斜交、偏置、平行等位置的空間相貫線，且相貫回轉體的尺寸可調節，繪制的相貫線精確度較高。工作臺可由螺桿螺母驅動讓木模發生縱、橫向運動。裝置上方有固定畫筆，內有彈簧可實現畫筆上下自由伸縮，工作臺安裝于底部轉盤，通過手動轉動轉盤可實現上部畫筆相對回轉所形成的回轉面與木模之間發生相貫。畫筆可在木模外包圍的畫紙上繪制出空間相貫線。將一基本體木模安裝于工作臺上，可用頂尖及螺紋結構件確保其穩固安裝。木模在工作臺上可以臥式、立式、斜向安裝。

（2）地球上的水漩渦原理演示儀

演示儀整體結構示意如圖1所示，傳動機構示意如圖2所示。變速箱右上角放置有線速度演示儀，演示儀類似地球儀，球面在不同緯度的地方裝有燈。整體機構示意圖中的皮帶Ⅰ、皮帶Ⅱ、皮帶Ⅲ通過變速箱可實現不同速度。通過開合電機和手動切換從動軸來實現皮帶同速、不同速和靜止三種運動模式的切換。運動模式切換完成后，待裝置運轉平穩時釋放小球，即可在皮帶上觀察到相應運動模式的偏轉現象。

2 創新點

2.1 相貫線生成儀

（1） 利用裝置的多運動自由度、可調整設計思想，能夠繪制出不同尺寸圓柱、圓錐、球體等常見回轉面在其軸線正交、斜交、偏置、平行等相貫位置下的相貫線，并以此制作各類紙殼模型，可完全滿足圖學課程中的教學需求。

（2）用紙殼代替木材原料，制作一個模型可節約木材99.5%，不僅能夠極大地節約木材資源，還可免去加工運輸能耗及噴漆等操作對環境的污染。

2.2 地球上的水漩渦原理演示儀

（1）本作品采用不同轉速的皮帶模擬不同線速度的地球緯度帶，實踐證明，其可快速、有效地解釋地球不同區域水漩渦這一自然現象的科學原理，具有良好的科普效果。

（2）本產品實用可靠、操作方便、易于加工制造、成本低廉、適合批量化生產，通過演示能夠直觀理解水漩渦的形成原理，可在大眾科普教學場所大面積推廣應用。

3 市場前景

我國教具設備每年約有20億人民幣的市場需求，而我們團隊開發的兩項新產品是教學必備，目前市面上尚無同類產品，相信通過后續努力，研發的教具將快速填補市場空缺，解決各學校相關課程的教學難題。