[发明专利]建筑数学思维能力训练教具及其使用方法

权利要求书

1.一种建筑数学思维能力训练教具，其特征在于，包括图形和空间能力训练单元(A)、数及数的计算能力训练单元(B)、概率和统计能力训练单元(C)、逻辑推理思维能力训练单元(D)、量与测量能力训练单元(E)、建筑积木单元和情景导入绘本；

所述建筑积木单元包括多个以原木为材料的积木元件，积木元件是以古典建筑基本元素作为积木基础进行设计的，各个所述积木元件通过组合搭建，搭建得到各个类型的古典建筑三维模型；

所述情景导入绘本是以生活为原型，以各种人物动物为主体的故事情境内容；

所述图形和空间能力训练单元(A)、所述数及数的计算能力训练单元(B)、所述概率和统计能力训练单元(C)、所述逻辑推理思维能力训练单元(D)和所述量与测量能力训练单元(E)，分别用于结合所述情景导入绘本，对学生的图形和空间能力、数及数的计算能力、概率和统计能力、逻辑推理思维能力和量与测量能力进行训练；

其中，所述图形和空间能力训练单元(A)包括工作板(A-1)、基础元件(A-2)、基础轨道(A-3)、提升装置(A-4)、下落装置(A-5)和测试球(A-6)；在所述工作板(A-1)上方，根据任务需求对基础元件(A-2)、基础轨道(A-3)、提升装置(A-4)和/或下落装置(A-5)进行搭建组成，从而对学生的图形和空间能力进行训练；

其中，所述基础元件(A-2)包括各种基础形状的积木块；所述基础轨道(A-3)包括各种截面尺寸相同、具有凹槽或孔的可供所述测试球(A-6)通过的积木块；

所述提升装置(A-4)包括支撑座体(A-4.1)、提升外壳(A-4.2)、提升操作手柄(A-4.3)和限位臂(A-4.4)；

所述支撑座体(A-4.1)具有垂直设置的第1提升轨道(A-4.1.1)；所述提升操作手柄(A-4.3)和所述限位臂(A-4.4)分别位于所述第1提升轨道(A-4.1.1)的左右两侧；并且，所述提升操作手柄(A-4.3)的一端与所述支撑座体(A-4.1)的左侧铰接，所述提升操作手柄(A-4.3)的另一端位于所述第1提升轨道(A-4.1.1)的前方，用于将所述测试球(A-6)向上弹出；所述限位臂(A-4.4)的一端与所述支撑座体(A-4.1)的右侧铰接，所述限位臂(A-4.4)的另一端位于所述第1提升轨道(A-4.1.1)的前方，且位于所述提升操作手柄(A-4.3)的上方，用于防止被所述提升操作手柄(A-4.3)弹出的所述测试球(A-6)回落；

在所述支撑座体(A-4.1)的上面搭建所述提升外壳(A-4.2)，所述提升外壳(A-4.2)的内部具有垂直设置的第2提升轨道(A-4.2.1)，所述第2提升轨道(A-4.2.1)的入口端与所述第1提升轨道(A-4.1.1)的出口端连通；

所述下落装置(A-5)包括基座(A-5.1)、固定凹槽(A-5.2)和下落手柄(A-5.3)；

所述基座(A-5.1)为圆筒形状，所述基座(A-5.1)的内部形成倾斜向下的下落轨道(A-5.1.1)；所述基座(A-5.1)的上方固定安装所述固定凹槽(A-5.2)，所述固定凹槽(A-5.2)的底部具有与所述基座(A-5.1)的内部连通的球体出口；在所述固定凹槽(A-5.2)和所述基座(A-5.1)之间安装所述下落手柄(A-5.3)，所述下落手柄(A-5.3)的一端通过轴(A-5.4)与所述基座(A-5.1)铰接，所述下落手柄(A-5.3)位于所述球体出口的下方，所述下落手柄(A-5.3)的另一端与所述固定凹槽(A-5.2)之间固定安装复位弹簧；当所述下落手柄(A-5.3)被下压时，所述下落手柄(A-5.3)绕所述轴(A-5.4)向下转动，进而释放所述球体出口，所述测试球(A-6)从所述球体出口下落后，落到所述下落轨道(A-5.1.1)下，并沿所述下落轨道(A-5.1.1)向下滚动；

其中，所述数及数的计算能力训练单元(B)包括支架(B-1)，所述支架(B-1)上安装可在垂直面转动的提升齿轮(B-2)，所述提升齿轮(B-2)的齿盘上等间距开设若干个相同孔径的容置通孔(B-3)，各个所述容置通孔(B-3)呈圆形排列，所述容置通孔(B-3)的孔径大于被采用的球体直径；齿盘上位于最低位置的容置通孔(B-3)所对应的位置为入口位置；齿盘上位于最高位置的容置通孔(B-3)所对应的位置为出口位置；

在所述提升齿轮(B-2)的正面和反面各布置第1挡板(B-4)和第2挡板(B-5)；当所述提升齿轮(B-2)转动时，所述第1挡板(B-4)和所述第2挡板(B-5)固定不动；其中，所述第1挡板(B-4)在齿盘的正面挡住所述入口位置到所述出口位置之间呈弧形排列的各个容置通孔(B-3)，同时，所述第1挡板(B-4)未挡住所述入口位置对应的容置通孔(B-3)，但所述第1挡板(B-4)挡住所述出口位置对应的容置通孔(B-3)；所述第2挡板(B-5)在齿盘的背面挡住所述入口位置到所述出口位置之间呈弧形排列的各个容置通孔(B-3)，同时，所述第2挡板(B-5)挡住所述入口位置对应的容置通孔(B-3)，但未挡住所述出口位置对应的容置通孔(B-3)；

还包括入口轨道(B-6)、出口轨道(B-7)和齿轮转动驱动机构；所述入口轨道(B-6)的出口端与齿盘正面的入口位置对应的容置通孔(B-3)连通；并且，所述入口轨道(B-6)为倾斜轨道，所述入口轨道(B-6)的入口端高于所述入口轨道(B-6)的出口端；所述出口轨道(B-7)的入口端与齿盘背面的出口位置对应的容置通孔(B-3)连通；并且，所述出口轨道(B-7)为倾斜轨道，所述出口轨道(B-7)的入口端高于所述出口轨道(B-7)的出口端；

所述齿轮转动驱动机构与所述提升齿轮(B-2)联动，用于驱动所述提升齿轮(B-2)转动；

所述概率和统计能力训练单元(C)包括旋转装置(C-1)和统计装置(C-2)；

所述旋转装置(C-1)包括旋转盘(C-1.1)、色板(C-1.6)和旋转轴(C-1.9)；所述旋转盘(C-1.1)的底部中心位置固定安装底盘(C-1.2)，所述旋转盘(C-1.1)的顶部中心位置固定安装轴承(C-1.3)，所述轴承(C-1.3)的下部嵌入到所述底盘(C-1.2)的内部，且使所述轴承(C-1.3)的外套与所述底盘(C-1.2)的内壁固定连接；所述轴承(C-1.3)的上部延伸到所述旋转盘(C-1.1)的盘面上方形成突出部；所述旋转轴(C-1.9)竖直设置，所述旋转轴(C-1.9)的底部嵌入到所述轴承(C-1.3)的内套；

在所述轴承(C-1.3)的外套等间距开设若干个第1水平插槽(C-1.4)；所述旋转盘(C-1.1)的外边缘对应开设若干个第2水平插槽(C-1.5)；每个色板(C-1.6)的一侧具有第1插件(C-1.7)，另一侧具有第2插件(C-1.8)，使所述色板(C-1.6)的第1插件(C-1.7)插入到所述第1水平插槽(C-1.4)，使所述色板(C-1.6)的第2插件(C-1.8)插入到所述第2水平插槽(C-1.5)，多个色板(C-1.6)插接完成后形成完整的圆形结果展示面板；

所述统计装置(C-2)包括统计盘(C-2.1)和若干张颜色卡片(C-2.2)；

所述量与测量能力训练单元(E)包括基座(E-1)、水平旋转机构、俯仰调节机构以及发射机构；

所述水平旋转机构包括固定座(E-2)和活动座(E-3)；所述固定座(E-2)的底部固定安装于所述基座(E-1)的上面；所述固定座(E-2)的水平截面为圆环形，所述固定座(E-2)靠近顶部的外圆表面设置有水平旋转指示刻度带(E-4)；所述活动座(E-3)的底部套于所述固定座(E-2)的顶部外缘，所述活动座(E-3)可沿所述固定座(E-2)进行水平旋转，并且，所述活动座(E-3)的下面固定安装第1指示标记(E-5)；所述第1指示标记(E-5)位于所述水平旋转指示刻度带(E-4)的外面；

所述俯仰调节机构包括固定支撑座(E-6)、套箍(E-7)和俯仰轴(E-8)；所述固定支撑座(E-6)的底部固定安装于所述活动座(E-3)的顶部；所述固定支撑座(E-6)的靠近顶部的外圆表面设置有俯仰指示刻度带(E-9)，所述俯仰指示刻度带(E-9)上面的刻度线呈半圆形布置；在半圆形的圆心位置开设有通孔(E-16)；所述套箍(E-7)包括套箍本体(E-7.1)以及固定于所述套箍本体(E-7.1)下面的插销(E-7.2)，所述插销(E-7.2)的外面固定有圆环状凸起(E-7.3)；所述插销(E-7.2)插入到所述通孔(E-16)中，并使所述圆环状凸起(E-7.3)穿过所述通孔(E-16)而延伸到通孔外面，在所述圆环状凸起(E-7.3)上面固定安装第2指示标记(E-10)；所述俯仰轴(E-8)水平穿过所述通孔(E-16)、所述插销(E-7.2)的底部以及所述圆环状凸起(E-7.3)的环心，进而将所述套箍(E-7)和所述固定支撑座(E-6)装配到一起，使所述套箍(E-7)可相对于所述固定支撑座(E-6)进行俯仰调节；

所述发射机构包括外筒(E-11)、内筒(E-12)以及动力装置(E-13)；所述内筒(E-12)装配于所述外筒(E-11)的内部，所述内筒(E-12)在所述动力装置(E-13)的驱动作用下，进行发射动作；所述外筒(E-11)的外周套接所述套箍(E-7)的套箍本体(E-7.1)，进而实现所述外筒(E-11)和所述套箍(E-7)的连接固定。