專利名稱：數(shù)學(xué)啟蒙機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及到一種計算器。
在數(shù)學(xué)啟蒙學(xué)習(xí)中，經(jīng)常出現(xiàn)兒童不能很好地理解數(shù)、加號、減號、等于號含義的情況，其中，尤其是兒童不易將具體的圖像與數(shù)字聯(lián)系起來、又分離開，在他們的頭腦中，常常圖像是圖像、數(shù)字是數(shù)字。盡管20以內(nèi)的數(shù)僅有20個，可家長們常常為輔導(dǎo)孩子絞盡腦汁，在一定程度上，小孩初學(xué)數(shù)學(xué)的過程，就是家長們再學(xué)習(xí)一次20以內(nèi)數(shù)的加、減運算的過程。目前，一種公知的名稱是計算器的器具(中國CN2085978U，申請?zhí)枮?1203544.7)與本實用新型接近，但該計算器采用錄音機上記數(shù)器結(jié)構(gòu)，僅只是進行加、減運算的普通計算器，不易被兒童接受。
本實用新型的目的是提供一種能進行20以內(nèi)數(shù)的加減運算、用圖像解釋數(shù)、圖像與數(shù)字同步顯示、兒童能自己出題與改題的數(shù)學(xué)啟蒙機，以幫助小孩子從感性與理性兩方面理解數(shù)字、加號、減號、等于號的含義，幫助小孩子順利渡過20以內(nèi)數(shù)的加、減法運算這一數(shù)學(xué)啟蒙難關(guān)。
本實用新型包括一差動輪系、數(shù)顯輪、單向齒輪離合器、園柱齒輪、顯像條板、輸入手動輪、連桿、標(biāo)記有加、減號、等于號、阿拉伯?dāng)?shù)字的正六面體、按教科書中常用的兩種題型形式布置的顯示窗及其相對應(yīng)的顯示窗蓋。差動輪系是差動齒輪裝置，數(shù)顯輪(指輸入、輸出數(shù)顯輪)是標(biāo)記有阿拉伯?dāng)?shù)字的輪盤，單向齒輪離合器是一種與園柱齒輪成為一體的單向爪式離合器，顯像條板是標(biāo)有一定圖樣的、圖樣總數(shù)與輸入數(shù)顯輪上最大數(shù)值相等的條板。
本實用新型的優(yōu)點在于用差動輪系作核心系統(tǒng)，并用數(shù)顯輪相對應(yīng)的顯示窗顯示差動輪系中的兩個由輸入手動輪輸入的轉(zhuǎn)動輸入和兩個輸入轉(zhuǎn)動合成結(jié)果即轉(zhuǎn)動輸出結(jié)果，且顯示窗按教科書中常用的兩種題型形式布置，并配置相應(yīng)的窗蓋，同時用顯像條板同步顯示出(顯像條板升起顯像)與相對應(yīng)的輸入數(shù)顯輪顯示的阿拉伯?dāng)?shù)值相等的圖像個數(shù)。在差動輪系中，對于不同的轉(zhuǎn)動輸入，轉(zhuǎn)動輸出結(jié)果不同，相應(yīng)的顯示結(jié)果也不同。本實用新型就是基于這個理論，實現(xiàn)數(shù)的加、減運算和數(shù)與圖同步顯示。進行完一次運算之后，按下升起的顯像條板，相對應(yīng)的顯示窗中的數(shù)值均回復(fù)到0。本實用新型的優(yōu)點還在于用標(biāo)記有阿拉伯?dāng)?shù)字、加、減號、等于號的正六面體作出題工具，使加、減法題、填空題的出題具有隨機性，并用顯示窗蓋的開、閉配合輸入手動輪轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)題型的變更和改題，易于兒童接受，同時配合教學(xué)。
本實用新型的實施例由以下附圖給出。
以下結(jié)合附圖具體說明本實用新型的工作原理與使用方法。
附


圖1是本實用新型的工作原理圖和裝配關(guān)系圖，圖2是對應(yīng)于數(shù)顯輪的、按教科書中常用的兩種題型形式布置的顯示窗布置圖。
參照附
圖1，1、6、9是壓簧片，2、4、5、19是差動園錐齒輪，它們除軸孔不同外其它幾何尺寸完全相同。7、10、23是帶顯像條板的齒條，其上的凸起部分為顯象條板，顯象條板在長度方向分度20格，格內(nèi)畫上五角星、蘋果等任意圖形，但在圖形選擇上必須使三條附板上的圖形全部一致。8是園柱齒輪，13、14、21是單向齒輪離合器。在未使用本機時，所有的顯示窗均用窗蓋蓋上，其中顯示窗31內(nèi)(見圖2)印有加號“＋”，31的窗蓋26上印有減號“－”。下面說明怎樣進行加法運算。首先，打開窗蓋26，顯出加號。手動輪12、22(見
圖1)是輸入手動輪，20和17是輸入數(shù)顯輪。數(shù)顯輪20分度20格，格內(nèi)標(biāo)記0至19，對應(yīng)的顯示窗為24(見圖2)。打開24的窗蓋，正轉(zhuǎn)手動輪22(見
圖1)，使顯示窗24(見圖2)顯示出已知的被加數(shù)，同時，單向齒輪離合器21帶動與之相連的顯像條板23上升顯示出與被加數(shù)數(shù)值相等的圖像個數(shù)。反轉(zhuǎn)手動輪22時，單向齒輪離合器21打滑，此時顯像條板23不升起，繼續(xù)反轉(zhuǎn)至開始位置，反轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)，這時輸入數(shù)值和輸出數(shù)值回到原位。這樣設(shè)置的目的在于防止小孩初次使用本機時強行反轉(zhuǎn)而損壞齒條或齒輪齒，故正常使用時，手動輪22只能正轉(zhuǎn)。輸入數(shù)顯輪17上分度20格，格內(nèi)標(biāo)有兩排數(shù)值，分別反向標(biāo)記0至19，其左側(cè)數(shù)值對應(yīng)的顯示窗為30(見圖2)，右側(cè)數(shù)值對應(yīng)的顯示窗為29。打開30的窗蓋，正轉(zhuǎn)手動輪12(見
圖1)，使顯示窗30顯示出已知的加數(shù)，同時單向齒輪離合器13帶動與之相連的顯像條板10上升顯示出與加數(shù)數(shù)值相等的圖像個數(shù)，此時單向齒輪離合器14打滑。15和18是兩個輸出數(shù)顯輪，分度均為40格，格內(nèi)均標(biāo)記0至39，數(shù)值標(biāo)記方向也相同，但數(shù)顯輪15格內(nèi)標(biāo)記的0與數(shù)顯輪18格內(nèi)標(biāo)記的35對齊，這樣使得本機在進行加減運算時顯示窗27和28(見圖2)顯示的數(shù)值相同。數(shù)顯輪18對應(yīng)的顯示窗為27，數(shù)顯輪15對應(yīng)的顯示窗為28。15與18由兩條透明材料制作的連桿16剛性連接。等于號及顯示窗27與24，27與30之間的斜線印制在機殼上，它對應(yīng)于教科書上的該種題型。若對應(yīng)題型□＋□＝？，則打開28的窗蓋，其顯示數(shù)值為運算結(jié)果；若對應(yīng)題型為“品”字題型，則打開27的窗蓋，其顯示數(shù)值也為運算結(jié)果。最后可數(shù)出上升的圖像總數(shù)與結(jié)果相符。對于減法運算，用與上述加法運算中輸入被加數(shù)相同的方法輸入被減數(shù)，同時23也顯示出與被減數(shù)數(shù)值相等的圖像個數(shù)。打開29的窗蓋，反轉(zhuǎn)手動輪12，顯示窗29顯示出已知的減數(shù)，同時，單向齒輪離合器14上的齒輪通過園柱齒輪8帶動顯像條板7上升顯示出與減數(shù)數(shù)值相等的圖像個數(shù)，此時單向齒輪離合器13打滑。打開28的窗蓋，其顯示數(shù)值為運算結(jié)果。最后可數(shù)出被減數(shù)高出減數(shù)的圖像個數(shù)即為得數(shù)。無論是做加法，還是做減法，在一次運算結(jié)束后，應(yīng)按下所有升起的顯像條板使圖樣和數(shù)字回零，同時蓋上所有打開的窗蓋，為下次運算作好準(zhǔn)備。對于填空題型，例如□＋？＝□、？－□＝□、“品”字題型等等，首先弄清是做加法、還是做減法，并配上相應(yīng)的“＋”號或“－”號，再分別打開與題型相對應(yīng)的已知數(shù)的顯示窗蓋，正轉(zhuǎn)手動輪22，正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)手動輪12，使題型中的“□”所對應(yīng)的顯示窗顯示的數(shù)值與框中數(shù)值一致，最后打開所求“？”對應(yīng)的顯示窗蓋，即得到運算結(jié)果。
本機附件有1 標(biāo)記符號的正六面體2個，其中一個六面上均標(biāo)記等于號，另外一個六面中三個面標(biāo)記加號、另三個面標(biāo)記減號。這兩個六面體均用白色作底色，符號用紅色寫。
2 標(biāo)記數(shù)字的正六面體16個，其中標(biāo)記0至5三個，6至11三個，12至17三個，18至19(三面標(biāo)18，三面標(biāo)19)三個，這十二個六面體均用綠色作底色，數(shù)字用白色寫，其余標(biāo)記20至25一個，26至31一個，32至37一個，六面均標(biāo)38的一個，這四個六面體均用蘭色作底色，數(shù)字用白色寫。
3 六塊窗蓋，分別用于遮住顯示窗24、31、30、29、28、27，其中，窗蓋26上標(biāo)記減號，用于做減法時扣上以顯示出減號，其它窗蓋上不標(biāo)記符號。窗蓋均用白色作底色，其中26上的減號用紅色寫。
本機附件使用方法如下1 先拿出一個印有等于號的白色六面體，再任選兩個或叁個六面體。
2 用手拋出所拿出的六面體就可隨機得到所有可能的填空題型，例如□－□＝？、□＋□＝？、□－？＝？、？＋□＝？、□？□＝？、？－？＝□、□＋？＝？、？－□＝？、？＋？＝□等等。若是對于減法題型，則必須是被減數(shù)大于或等于減數(shù)。
注蘭色六面體僅在加法填空題型中出現(xiàn)，且只能用作得數(shù)。
為了以顯示窗為對照物，本機在顯示窗前設(shè)計一小平臺與題型相對照，作為引導(dǎo)之用。出題之后隨即自己解題，把你認(rèn)為應(yīng)填的數(shù)或符號放置在相應(yīng)顯示窗前，即為填空結(jié)束。
3 打開已知的數(shù)相對應(yīng)的顯示窗，按所給已知數(shù)和加、減號轉(zhuǎn)動左右手動輪使所給數(shù)與相應(yīng)顯示窗所顯數(shù)相同，然后再打開扣上的相應(yīng)顯示窗，比較顯示窗所顯數(shù)是否與你放置的相應(yīng)數(shù)或符號相同以確定你所解題是否正確，從而起到改題作用。
使用本機說明對于初學(xué)數(shù)學(xué)的兒童，首先應(yīng)學(xué)習(xí)如何使用本機，然后再用顯象條板上的圖像進行形象的加、減運算，待較熟習(xí)后，再配合數(shù)值顯示用圖像和數(shù)值兩種方法來引導(dǎo)兒童從具體形象思維向抽象邏輯思維過渡，并且使兒童對加號、減號、等于號以及基本數(shù)值運算、數(shù)的含義等能真正理解。最后，取掉顯像條板上的圖形，讓兒童進行純數(shù)值運算，當(dāng)兒童能熟練20以內(nèi)數(shù)的加、減運算后，該機也即完成了其使命。
本機除螺釘、螺母、彈簧、簧片、軸11與軸11同一軸線的軸、、墊圈等用鋼制造外，軸3和其它附件及構(gòu)件均用工程塑料制造。
權(quán)利要求1.一種用于20以內(nèi)數(shù)的加減運算的計算器，名稱是數(shù)學(xué)啟蒙機，具有用于輸入轉(zhuǎn)動合成的差動齒輪2、4、5、19、顯示轉(zhuǎn)動輸入的輸入數(shù)顯輪20、17、顯示輸入轉(zhuǎn)動合成結(jié)果的輸出數(shù)顯輪18、15和用圖像來顯示轉(zhuǎn)動輸入的帶齒條的顯像條板23、7、10以及與數(shù)顯輪相對應(yīng)的顯示窗，其特征是顯像條板23上的齒條與只傳遞單向轉(zhuǎn)動輸入的單向齒輪離合器21上的齒輪相嚙合，顯像條板10上的齒條與只傳遞單向轉(zhuǎn)動輸入的單向齒輪離合器13上的齒輪相嚙合，顯像條板7上的齒條與園柱齒輪8相嚙合，園柱齒輪8還與只傳遞單向轉(zhuǎn)動輸入的單向齒輪離合器14上的齒輪相嚙合，輸入數(shù)顯輪20上標(biāo)記的數(shù)值在顯示窗24內(nèi)顯示，輸入數(shù)顯輪17上兩排反向標(biāo)記的數(shù)值分別在顯示窗30和29內(nèi)顯示，輸出數(shù)顯輪18上標(biāo)記的數(shù)值在顯示窗27內(nèi)顯示，輸出數(shù)顯輪15上標(biāo)記的數(shù)值在顯示窗28內(nèi)顯示。
2.按權(quán)利要求1所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是用顯示窗蓋、印有加、減號、等于號、阿拉伯?dāng)?shù)字的正六面體組成本機附件，并作出題工具，同時根據(jù)所選正六面體的不同實現(xiàn)出題的隨機性。
3.按權(quán)利要求1所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是輸出數(shù)顯輪18與15用由透明材料制作的連桿16剛性連接。
4.按權(quán)利要求1所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是輸入數(shù)顯輪20和17均分度20格，其格內(nèi)均分別標(biāo)記數(shù)值0至19。
5.按權(quán)利要求1和4所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是三塊顯像條板23、7、10在長度方向上均分度20格，其格內(nèi)各自標(biāo)記的圖樣總數(shù)與相應(yīng)的輸入數(shù)顯輪20和17上標(biāo)記的最大數(shù)值相等。
6.按權(quán)利要求1所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是輸出數(shù)顯輪18和15均分度40格，其格內(nèi)均分別標(biāo)記數(shù)值0至39。
7.按權(quán)利要求6所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是輸出數(shù)顯輪15上標(biāo)記數(shù)值“0”的格與輸出數(shù)顯輪18上標(biāo)記數(shù)值“35”的格相對。
8.按權(quán)利要求1所述的數(shù)學(xué)啟蒙機，其特征是顯示窗24、31、30、29、28、27按教科書上常用的兩種題型“□＋□＝□”和“品”字題型形式布置。
專利摘要一種計算器，包括差動輪系、數(shù)顯輪、單向齒輪離合器、圓柱齒輪、顯像條板、輸入手動輪、連桿、標(biāo)記有加、減號、等于號、阿拉伯?dāng)?shù)字的正六面體、顯示窗及窗蓋，能進行20以內(nèi)數(shù)的加、減運算，具有圖像與數(shù)值同步顯示、數(shù)值回零功能。使用者可以自己出題與改題，其運算式形式與教科書常用的兩種題型形式相同，尤其適用于初學(xué)數(shù)學(xué)的兒童，也可用作教具。優(yōu)點在于構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，使用簡便，通俗易懂。
文檔編號G09B23/02GK2181720SQ9324391
公開日1994年11月2日 申請日期1993年11月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月4日
發(fā)明者但漢鋼, 許安培 申請人:但漢鋼, 許安培