创慧教具

李康 刘泽田 肖芳卿 吴宇航 程才映

摘 要：针对传统教学实践存在的不足，文中设计了一种能让学生动手实现多体多种相贯形式空间相贯线绘制、纸质立体模型制作的相贯线生成仪和地球水漩涡形成演示仪。该教学设备可以激发学生的学习兴趣，提高其动手实操能力，让学生结合理论知识自主学习相贯线内容，使课堂变得鲜活而有趣。

关键词：相贯线生成仪;水漩涡原理演示仪;教具

1 作品简介

（1）相贯线生成仪

该教具为机械装置，手动操作，结构简单，只需“圆柱、圆锥、球体”3个基本体木模即能快速、平稳地画出柱、锥、球等常见回转体在轴线正交、斜交、偏置、平行等位置的空间相贯线，且相贯回转体的尺寸可调节，绘制的相贯线精确度較高。工作台可由螺杆螺母驱动让木模发生纵、横向运动。装置上方有固定画笔，内有弹簧可实现画笔上下自由伸缩，工作台安装于底部转盘，通过手动转动转盘可实现上部画笔相对回转所形成的回转面与木模之间发生相贯。画笔可在木模外包围的画纸上绘制出空间相贯线。将一基本体木模安装于工作台上，可用顶尖及螺纹结构件确保其稳固安装。木模在工作台上可以卧式、立式、斜向安装。

（2）地球上的水漩涡原理演示仪

演示仪整体结构示意如图1所示，传动机构示意如图2所示。变速箱右上角放置有线速度演示仪，演示仪类似地球仪，球面在不同纬度的地方装有灯。整体机构示意图中的皮带Ⅰ、皮带Ⅱ、皮带Ⅲ通过变速箱可实现不同速度。通过开合电机和手动切换从动轴来实现皮带同速、不同速和静止三种运动模式的切换。运动模式切换完成后，待装置运转平稳时释放小球，即可在皮带上观察到相应运动模式的偏转现象。

2 创新点

2.1 相贯线生成仪

（1） 利用装置的多运动自由度、可调整设计思想，能够绘制出不同尺寸圆柱、圆锥、球体等常见回转面在其轴线正交、斜交、偏置、平行等相贯位置下的相贯线，并以此制作各类纸壳模型，可完全满足图学课程中的教学需求。

（2）用纸壳代替木材原料，制作一个模型可节约木材99.5%，不仅能够极大地节约木材资源，还可免去加工运输能耗及喷漆等操作对环境的污染。

2.2 地球上的水漩涡原理演示仪

（1）本作品采用不同转速的皮带模拟不同线速度的地球纬度带，实践证明，其可快速、有效地解释地球不同区域水漩涡这一自然现象的科学原理，具有良好的科普效果。

（2）本产品实用可靠、操作方便、易于加工制造、成本低廉、适合批量化生产，通过演示能够直观理解水漩涡的形成原理，可在大众科普教学场所大面积推广应用。

3 市场前景

我国教具设备每年约有20亿人民币的市场需求，而我们团队开发的两项新产品是教学必备，目前市面上尚无同类产品，相信通过后续努力，研发的教具将快速填补市场空缺，解决各学校相关课程的教学难题。