李康 劉澤田 肖芳卿 吳宇航 程才映

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)踐存在的不足，文中設(shè)計(jì)了一種能讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)現(xiàn)多體多種相貫形式空間相貫線繪制、紙質(zhì)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(xué)設(shè)備可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其動(dòng)手實(shí)操能力，讓學(xué)生結(jié)合理論知識(shí)自主學(xué)習(xí)相貫線內(nèi)容，使課堂變得鮮活而有趣。

關(guān)鍵詞：相貫線生成儀;水漩渦原理演示儀;教具

1 作品簡(jiǎn)介

（1）相貫線生成儀

該教具為機(jī)械裝置，手動(dòng)操作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需“圓柱、圓錐、球體”3個(gè)基本體木模即能快速、平穩(wěn)地畫出柱、錐、球等常見(jiàn)回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)體的尺寸可調(diào)節(jié)，繪制的相貫線精確度較高。工作臺(tái)可由螺桿螺母驅(qū)動(dòng)讓木模發(fā)生縱、橫向運(yùn)動(dòng)。裝置上方有固定畫筆，內(nèi)有彈簧可實(shí)現(xiàn)畫筆上下自由伸縮，工作臺(tái)安裝于底部轉(zhuǎn)盤，通過(guò)手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤可實(shí)現(xiàn)上部畫筆相對(duì)回轉(zhuǎn)所形成的回轉(zhuǎn)面與木模之間發(fā)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(tái)上，可用頂尖及螺紋結(jié)構(gòu)件確保其穩(wěn)固安裝。木模在工作臺(tái)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(jié)構(gòu)示意如圖1所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)示意圖中的皮帶Ⅰ、皮帶Ⅱ、皮帶Ⅲ通過(guò)變速箱可實(shí)現(xiàn)不同速度。通過(guò)開(kāi)合電機(jī)和手動(dòng)切換從動(dòng)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)皮帶同速、不同速和靜止三種運(yùn)動(dòng)模式的切換。運(yùn)動(dòng)模式切換完成后，待裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)時(shí)釋放小球，即可在皮帶上觀察到相應(yīng)運(yùn)動(dòng)模式的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

2 創(chuàng)新點(diǎn)

2.1 相貫線生成儀

（1） 利用裝置的多運(yùn)動(dòng)自由度、可調(diào)整設(shè)計(jì)思想，能夠繪制出不同尺寸圓柱、圓錐、球體等常見(jiàn)回轉(zhuǎn)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(xué)課程中的教學(xué)需求。

（2）用紙殼代替木材原料，制作一個(gè)模型可節(jié)約木材99.5%，不僅能夠極大地節(jié)約木材資源，還可免去加工運(yùn)輸能耗及噴漆等操作對(duì)環(huán)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(zhuǎn)速的皮帶模擬不同線速度的地球緯度帶，實(shí)踐證明，其可快速、有效地解釋地球不同區(qū)域水漩渦這一自然現(xiàn)象的科學(xué)原理，具有良好的科普效果。

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

3 市場(chǎng)前景

我國(guó)教具設(shè)備每年約有20億人民幣的市場(chǎng)需求，而我們團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的兩項(xiàng)新產(chǎn)品是教學(xué)必備，目前市面上尚無(wú)同類產(chǎn)品，相信通過(guò)后續(xù)努力，研發(fā)的教具將快速填補(bǔ)市場(chǎng)空缺，解決各學(xué)校相關(guān)課程的教學(xué)難題。