一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀的制作方法
【專利摘要】一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀，其特征在于：包括一可視面板和程序控制裝置，可視面板上印刷有膝跳反射的反射弧結(jié)構(gòu)圖，在可視面板上對應(yīng)于反射弧的感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器這5個反射環(huán)節(jié)依次設(shè)置有用于模擬神經(jīng)信號的發(fā)光體，在效應(yīng)器的位置設(shè)有模擬膝跳動作的膝跳裝置，程序控制裝置連接各個發(fā)光體及膝跳裝置，并控制發(fā)光體按序逐個閃亮來模擬反射過程以及膝跳裝置的動作，在可視面板上還設(shè)有與程序控制裝置相連接的按鍵開關(guān)。本實用新型操作方便、可視效果好，能更直觀、準確地演示反射的操作，并可根據(jù)不同生源調(diào)整演示方式或速度，具有反應(yīng)速度快、動態(tài)模擬逼真等優(yōu)點。
【專利說明】一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于科教儀器類文教用品【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種動態(tài)演示儀，具體涉及一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀。

【背景技術(shù)】
[0002]反射是神經(jīng)活動的基本方式，完成反射活動的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是反射弧。反射弧由“感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)、效應(yīng)器”五個部分組成。在中學生物或科學教學中，反射的機理及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是教學中的一個重點，但因其神經(jīng)傳導與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的不可見性，使其成了教學的一個難點。目前關(guān)于神經(jīng)反射的演示模型，很多停留在靜態(tài)表現(xiàn)和外部動作的模擬上。未能準確地將反射過程的機理以動態(tài)的形式呈現(xiàn)，演示過程靜態(tài)化和表面化，不能直觀表達反射過程中的神經(jīng)信息傳導過程，以及反射弧的具體結(jié)構(gòu)。
[0003]為使學生更好地了解反射的機理與結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，目前，也出現(xiàn)了一些動態(tài)的演示模型，如專利號為CN201320013233.6的中國實用新型專利《反射弧演示模型》，由脊髓模型、由光纖束制成的傳入、傳出神經(jīng)纖維模型、感受器、效應(yīng)器組成，其中光纖束的內(nèi)端頭分別代表傳入神經(jīng)元、聯(lián)絡(luò)神經(jīng)元、傳出神經(jīng)原和效應(yīng)器內(nèi)的刺激作用點，其特征在于，效應(yīng)器上置有充氣氣囊，感受器為雙層結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)盤，外層為圓環(huán)，光纖束的一端固定在圓環(huán)上，轉(zhuǎn)盤內(nèi)層為轉(zhuǎn)環(huán)，中間裝有紅色LED小燈一只，轉(zhuǎn)環(huán)設(shè)小開口為透光道，微動開關(guān)設(shè)在轉(zhuǎn)環(huán)頂端。這種演示模型在反射弧模型上加設(shè)了動態(tài)光纖束，使神經(jīng)刺激的反應(yīng)動作效果更加逼真，但是在操作過程中不能進行分解動作操作而分別顯示反射活動的整體過程或每一環(huán)節(jié)的過程，而且沒有發(fā)射弧結(jié)構(gòu)破壞的演示操作，因此在結(jié)構(gòu)上還需要進一步的改進及完善。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供一種結(jié)構(gòu)合理、操作方便的反射過程與機理的動態(tài)演示儀，能更直觀、準確地演示反射的操作，具有反應(yīng)速度快、動態(tài)模擬逼真的效果。
[0005]本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀，其特征在于:包括一可視面板和程序控制裝置，可視面板上印刷有膝跳反射的反射弧結(jié)構(gòu)圖，在可視面板上對應(yīng)于反射弧的感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器這5個反射環(huán)節(jié)依次設(shè)置有用于模擬神經(jīng)信號的發(fā)光體，在效應(yīng)器的位置設(shè)有模擬膝跳動作的膝跳裝置，程序控制裝置連接各個發(fā)光體及膝跳裝置，并控制發(fā)光體按序逐個閃亮來模擬反射過程以及膝跳裝置的動作，在可視面板上還設(shè)有與程序控制裝置相連接的按鍵開關(guān)。
[0006]作為改進，所述發(fā)光體采用LED燈，LED燈分別鑲嵌在可視面板上，其中位于神經(jīng)中樞的發(fā)光體為整個區(qū)域發(fā)光的多個LED燈或LED發(fā)光板，而其他四個反射環(huán)節(jié)的發(fā)光體呈線狀發(fā)光形式分布。
[0007]作為改進，所述膝跳裝置包括一模擬小腿、驅(qū)動機構(gòu)和用于觸發(fā)總電路連通的膝部動作開關(guān)，模擬小腿通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置在可視面板的前部對應(yīng)于效應(yīng)器的位置，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在可視面板的背面與程序控制裝置相連接，驅(qū)動機構(gòu)的輸出端通過連接桿與轉(zhuǎn)軸的一端相連，膝部動作開關(guān)為觸發(fā)開關(guān)，當神經(jīng)信號傳遞至效應(yīng)器，效應(yīng)器的發(fā)光體發(fā)光時，驅(qū)動機構(gòu)開始工作并帶動模擬小腿轉(zhuǎn)動，當模擬小腿轉(zhuǎn)動彈起時，膝部動作開關(guān)觸發(fā)電路自動切斷。
[0008]作為改進，所述驅(qū)動機構(gòu)為電機或電磁鐵。
[0009]再改進，所述程序控制裝置設(shè)置在可視面板的背面，包括電腦編程的電路板，電路板與發(fā)光體、按鍵開關(guān)及膝跳裝置電性連接，按鍵開關(guān)設(shè)置在可視面板的下端角落位置，按鍵開關(guān)包括啟動開關(guān)、分步模式開按鍵、連續(xù)模式開關(guān)以及調(diào)速開關(guān)。
[0010]再改進，所述分步模式開按鍵是由一個分步模式開關(guān)和五個單步控制開關(guān)組成，當按下分步模式開關(guān)時，程序從連續(xù)模式切換至分步模式，按下單步控制開關(guān)時，則運行相應(yīng)環(huán)節(jié)的反射演示。
[0011]再改進，所述調(diào)速開關(guān)為采用無極調(diào)速的旋鈕。
[0012]進一步改進，所述可視面板上還設(shè)有結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志分別以X形紅光的模式設(shè)置在感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器的位置，按鍵開關(guān)還包括用來控制相應(yīng)結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志的發(fā)光體發(fā)光的結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志和結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵均與程序控制裝置相連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于:
[0014]1、更加直觀。不僅將反射的外部現(xiàn)象呈現(xiàn)給觀看者，更是進一步把反射弧內(nèi)部神經(jīng)興奮的產(chǎn)生、傳導與處理過程通過物理手段加以模擬，觀看者不但能直觀地體驗反射的外部動作，而且能了解相應(yīng)的內(nèi)部運行機制。
[0015]2、更加動態(tài)?？梢钥吹饺梭w“感受器接受外部刺激，產(chǎn)生神經(jīng)沖動”、“神經(jīng)沖動通過傳入神經(jīng)傳入神經(jīng)中樞”，“神經(jīng)中樞對信息進行處理”，“神經(jīng)沖動再由傳出神經(jīng)傳出到效應(yīng)器”、“效應(yīng)器接收相關(guān)信號刺激并作出特定的反應(yīng)”等反射過程中各個環(huán)節(jié)依次出現(xiàn)的動態(tài)過程，從而更加清楚地了解每一個過程的先后順序、發(fā)生時機及機理，進一步理解完成反射活動所需要的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(反射弧)，以及相應(yīng)結(jié)構(gòu)破壞所產(chǎn)生的現(xiàn)象的本質(zhì)原因。
[0016]3、觀看效果逼真。以LED發(fā)光二極管作為模擬神經(jīng)興奮或傳導的光源，具有亮度高、反應(yīng)速度快、動態(tài)模擬逼真等優(yōu)點，以電動機或電磁鐵帶動膝部運動，與真實的人體膝跳反射動作具有較高的相似度。
[0017]4、教學演示操作更加簡單可靠。設(shè)有調(diào)速按鍵及分步、連續(xù)模式開關(guān)，在教學演示過程中可根據(jù)教學實際的需要，選擇不同的演示速度，也可以選擇連續(xù)動作或分解動作操作而分別顯示反射活動的整體過程或每一環(huán)節(jié)的過程，有利于教師根據(jù)不同的學生水平差異而選擇不同的演示速度或演示方法，以突出對反射過程及其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的感性認識，從而取得更好的教學效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2.1-2.2為本實用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖和側(cè)視圖。

【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
[0021]如圖1、2.1-2.2所示,本實施例的反射過程與機理的動態(tài)演示儀,該動態(tài)演示儀包括一可視面板9、程序控制裝置10和模擬膝跳動作的膝跳裝置，可視面板9上印刷有膝跳反射的發(fā)射弧結(jié)構(gòu)圖，在可視面板9上對應(yīng)于發(fā)射弧的感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器這5個反射環(huán)節(jié)依次設(shè)置有用于模擬神經(jīng)信號的發(fā)光體，膝跳裝置位于效應(yīng)器的位置，程序控制裝置10連接各個發(fā)光體及膝跳裝置，通過程序控制裝置10控制發(fā)光體按序逐個閃亮來模擬反射過程以及膝跳裝置的動作，在可視面板9上還設(shè)有與程序控制裝置10相連接的按鍵開關(guān)；發(fā)光體采用LED燈，其中位于神經(jīng)中樞的神經(jīng)中樞發(fā)光體8為整個區(qū)域發(fā)光的整體發(fā)光板，而其他四個發(fā)射環(huán)節(jié)的LED燈5呈流線狀發(fā)光形式分布；膝跳裝置包括一模擬小腿、驅(qū)動機構(gòu)和用于觸發(fā)總電路連通的膝部動作開關(guān)，模擬小腿通過轉(zhuǎn)軸11設(shè)置在可視面板9的前部對應(yīng)于效應(yīng)器的位置，驅(qū)動機構(gòu)為一電磁鐵13，電磁鐵13設(shè)置在可視面板9的背面與程序控制裝置10相連接，電磁鐵13的輸出端與連接桿12的一端轉(zhuǎn)動連接，連接桿12的另一端與轉(zhuǎn)軸11的一端相連，當神經(jīng)信號傳遞至效應(yīng)器，效應(yīng)器的發(fā)光體發(fā)光時，電磁鐵13開始工作并帶動模擬小腿轉(zhuǎn)動，當模擬小腿轉(zhuǎn)動彈起時，膝部動作開關(guān)觸發(fā)電路自動切斷，一般可以通過延時開關(guān)電路來實現(xiàn)；程序控制裝置10設(shè)置在可視面板9的背面，包括電腦編程的電路板，電路板與發(fā)光體、按鍵開關(guān)及膝跳裝置電性連接，構(gòu)成控制回路，按鍵開關(guān)設(shè)置在可視面板9的下端角落位置，按鍵開關(guān)包括啟動開關(guān)、分步模式開按鍵2、連續(xù)模式開關(guān)3以及調(diào)速開關(guān)4，其中分步模式開按鍵2是由一個分步模式開關(guān)和五個單步控制開關(guān)組成，當按下分步模式開關(guān)時，程序從連續(xù)模式切換至分步模式，按下單步控制開關(guān)時，則運行相應(yīng)環(huán)節(jié)的反射演示，調(diào)速開關(guān)4采用無極調(diào)速的旋鈕；另外，在可視面板9上還設(shè)有結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志6，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志6分別以X形紅光的模式設(shè)置在感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器的位置，在可視面板9上設(shè)有用來控制相應(yīng)結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志6的發(fā)光體發(fā)光的結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志6和結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵均與程序控制裝置10相連接，構(gòu)成回路，以達到演示反射弧任意一個環(huán)節(jié)損壞后所發(fā)生的現(xiàn)象，有關(guān)程序控制裝置采用傳統(tǒng)的控制技術(shù)手段。
[0022]工作原理是這樣的:
[0023]以觸發(fā)開關(guān)及相連的LED燈按序閃亮來模擬“感受器”接受刺激后產(chǎn)生興奮并傳遞到“傳入神經(jīng)”;LED燈按序逐個閃亮模擬興奮以神經(jīng)沖動的形式通過“傳入神經(jīng)”傳導到“神經(jīng)中樞”;LED燈片狀閃亮模擬由“傳入神經(jīng)”傳入的神經(jīng)沖動在“神經(jīng)中樞”中的分析與綜合；LED燈按序逐個閃亮模擬“神經(jīng)中樞”分析與綜合后的沖動沿“傳出神經(jīng)”傳導給“效應(yīng)器”;LED燈按序閃亮模擬神經(jīng)沖動傳導到與“效應(yīng)器”結(jié)合的神經(jīng)末梢，通過電磁鐵13帶動小腳動作模擬“效應(yīng)器”產(chǎn)生動作。通過這種直觀可見的光或機械動作，使學生對反射過程中的神經(jīng)沖動的傳導、完成反射的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)等有一個直觀的了解，甚至可通過學生對演示儀的直接操作達到深化理解相關(guān)概念與原理的目的。為使演示效果更佳，還設(shè)計了反射五環(huán)節(jié)的“連續(xù)演示”與“分斷演示”的選擇開關(guān)，以提供學生對反射過程的一個連續(xù)整體的認識，以及對每一個環(huán)節(jié)的深入了解。在演示速度方面，通過一個速度控制開關(guān)，實現(xiàn)不同演示速度的演示。
[0024]反射機理連續(xù)模式操作:
[0025]1、叩診錘敲擊膝部動作開關(guān)一2、電路接通一3、感受器處LED發(fā)光體按傳遞方向依次發(fā)光——4、傳入神經(jīng)處(含神經(jīng)節(jié)與進入中樞部分的神經(jīng)末梢)LED發(fā)光體按傳遞方向依次發(fā)光——5、神經(jīng)中樞處LED發(fā)光體(或整體發(fā)光板)發(fā)光——6傳出神經(jīng)處LED發(fā)光體按傳遞方向依次發(fā)光——7效應(yīng)器處LED發(fā)光體按傳遞方向依次發(fā)光——8膝跳裝置動作，模擬小腿彈起——8、電路自動切斷。
[0026]2、反射機理分步模式操作:
[0027]按下分步模式開按鍵2中的分步模式開關(guān)，分步模式指示燈亮起，切換至分步模式，此時按下分步模式開按鍵2區(qū)中I一5任意分步按鍵，就會演示相應(yīng)環(huán)節(jié)的動態(tài)過程，以突出反射過程中每一環(huán)節(jié)的神經(jīng)機理，有利于教學過程中學生的思維跟進。
[0028]3、速度調(diào)節(jié)操作:
[0029]順時針轉(zhuǎn)動調(diào)速開關(guān)4，加快運行速度，逆時針旋轉(zhuǎn)則減慢運行速度。通過速度調(diào)節(jié)，有利于教師根據(jù)學生的具體情況加快或放慢教學演示的速度。
[0030]4、反射弧結(jié)構(gòu)破壞的演示操作:
[0031 ] 在連續(xù)模式下，按下相應(yīng)的“局部切斷開關(guān)”，“X形結(jié)構(gòu)破壞標志發(fā)光體”發(fā)光，在此情況下，若再按下“膝部動作開關(guān)”，程序?qū)⑦\行至相應(yīng)切斷部位便停止運行。旨在模擬反射弧結(jié)構(gòu)破壞的神經(jīng)信號傳導情況。
【權(quán)利要求】
1.一種反射過程與機理的動態(tài)演示儀，其特征在于:包括一可視面板和程序控制裝置，可視面板上印刷有膝跳反射的反射弧結(jié)構(gòu)圖，在可視面板上對應(yīng)于反射弧的感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器這5個反射環(huán)節(jié)依次設(shè)置有用于模擬神經(jīng)信號的發(fā)光體，在效應(yīng)器的位置設(shè)有模擬膝跳動作的膝跳裝置，程序控制裝置連接各個發(fā)光體及膝跳裝置，并控制發(fā)光體按序逐個閃亮來模擬反射過程以及膝跳裝置的動作，在可視面板上還設(shè)有與程序控制裝置相連接的按鍵開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述發(fā)光體采用LED燈，LED燈分別鑲嵌在可視面板上，其中位于神經(jīng)中樞的發(fā)光體為整個區(qū)域發(fā)光的多個LED燈或LED發(fā)光板，而其他四個反射環(huán)節(jié)的發(fā)光體呈線狀發(fā)光形式分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述膝跳裝置包括一模擬小腿、驅(qū)動機構(gòu)和用于觸發(fā)總電路連通的膝部動作開關(guān)，模擬小腿通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置在可視面板的前部對應(yīng)于效應(yīng)器的位置，驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置在可視面板的背面與程序控制裝置相連接，驅(qū)動機構(gòu)的輸出端通過連接桿與轉(zhuǎn)軸的一端相連，膝部動作開關(guān)為觸發(fā)開關(guān)，當神經(jīng)信號傳遞至效應(yīng)器，效應(yīng)器的發(fā)光體發(fā)光時，驅(qū)動機構(gòu)開始工作并帶動模擬小腿轉(zhuǎn)動，當模擬小腿轉(zhuǎn)動彈起時，膝部動作開關(guān)觸發(fā)電路自動切斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述驅(qū)動機構(gòu)為電機或電磁鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述程序控制裝置設(shè)置在可視面板的背面，包括電腦編程的電路板，電路板與發(fā)光體、按鍵開關(guān)及膝跳裝置電性連接，按鍵開關(guān)設(shè)置在可視面板的下端角落位置，按鍵開關(guān)包括啟動開關(guān)、分步模式開按鍵、連續(xù)模式開關(guān)以及調(diào)速開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述分步模式開按鍵是由一個分步模式開關(guān)和五個單步控制開關(guān)組成，當按下分步模式開關(guān)時，程序從連續(xù)模式切換至分步模式，按下單步控制開關(guān)時，則運行相應(yīng)環(huán)節(jié)的反射演示。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述調(diào)速開關(guān)為采用無極調(diào)速的旋鈕。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)演示儀，其特征在于:所述可視面板上還設(shè)有結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志分別以X形紅光的模式設(shè)置在感受器、傳入神經(jīng)、神經(jīng)中樞、傳出神經(jīng)以及效應(yīng)器的位置，按鍵開關(guān)還包括用來控制相應(yīng)結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志的發(fā)光體發(fā)光的結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵，結(jié)構(gòu)破壞發(fā)光標志和結(jié)構(gòu)損壞探究按鍵均與程序控制裝置相連接。
【文檔編號】G09B23/36GK203838941SQ201420213130
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】邵萬亮, 曾海輝 申請人:邵萬亮