張永清 馮小東 程繼杰 安廣林 吉?dú)g琳 孫 昕

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，北京 100000；3.長(zhǎng)城汽車股份有限公司，河北 保定 071000；4.西安市鐵一中，陜西 西安 710055;5.河北衡水一中，河北 衡水 053000)

多功能教學(xué)圓規(guī)的應(yīng)用

張永清1馮小東1程繼杰2安廣林3吉?dú)g琳4孫 昕5

(1.河北建筑工程學(xué)院，河北 張家口 075000；2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，北京 100000；3.長(zhǎng)城汽車股份有限公司，河北 保定 071000；4.西安市鐵一中，陜西 西安 710055;5.河北衡水一中，河北 衡水 053000)

目前在教學(xué)中圓規(guī)畫圓時(shí)易出現(xiàn)圓心滑動(dòng)、半徑需借助其他工具測(cè)量確定、功能單一、操作不便的問題，在一定程度上影響了課堂教學(xué)的質(zhì)量.提出了一種新型多功能教學(xué)圓規(guī)可以有效的解決這些問題，實(shí)踐證明效果良好.

畫圓;測(cè)量角度;繪制平行線

1 問題的提出

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，科學(xué)教育事業(yè)扮演著越來越重要的角色，所以日益需要方便快捷的教學(xué)用具.然而傳統(tǒng)教具存在畫圓時(shí)圓心易滑動(dòng)、半徑需借助其他工具測(cè)量、種類繁多、功能單一、較為笨拙和操作不便等諸多問題，為了解決上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款多功能教學(xué)圓規(guī).它能實(shí)現(xiàn)在黑板上快速畫圓、角、射線，快速繪制平行線與表格等多種功能.

近年來，隨著教育事業(yè)的發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)教學(xué)圓規(guī)的需求量日益增加，所以新型圓規(guī)的研究很有價(jià)值，發(fā)展前景非常廣闊.

2 傳統(tǒng)圓規(guī)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析：

伴隨著科學(xué)教育事業(yè)的不斷發(fā)展壯大，方便、高效、快捷教學(xué)工具的更新?lián)Q代迫在眉睫.目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的教學(xué)圓規(guī)有很多種，但其基本原理都是一樣的：均采用兩只腳，一只腳裝有定位用的鋼針或吸盤，另一只腳裝有粉筆，兩腳之間由轉(zhuǎn)軸連接，并且兩腳間的距離可以在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié).

目前傳統(tǒng)圓規(guī)只有畫圓這單一功能，并且在畫圓時(shí)需要先借助直尺等來確定圓的半徑，畫圓過程中還容易出現(xiàn)圓心不穩(wěn)、圓心側(cè)滑等現(xiàn)象，在一定程度上影響了教學(xué)質(zhì)量，還可能影響到正常教學(xué)進(jìn)度的按時(shí)完成；畫圓的過程需要教師用兩只手配合，一只手掌握平衡，另一只手用力畫圓，操作不太方便.

由于功能的單一，當(dāng)教師需要畫直線、角度線時(shí)還需要借助多個(gè)教具配合使用，操作繁瑣.甚至到目前為止還沒有一款既簡(jiǎn)單又高效的畫平行線、畫表格的教具用于教學(xué)黑板繪圖.由于受這些教具的種種限制，對(duì)課堂教學(xué)質(zhì)量的提高有一定的影響.

3 新型多功能教學(xué)圓規(guī)的特點(diǎn)：

本款多功能圓規(guī)(見圖1)集多種功能于一體，一尺多用，方便快捷，更具人性化；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；加工成本低；材料可用廉價(jià)的亞克力材料等；節(jié)能環(huán)保；性價(jià)比高；質(zhì)量輕；便于教師授課，減輕教師的授課強(qiáng)度，具有很好的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景.其優(yōu)點(diǎn)主要有：

(1)三角尺的外形卻有著繪圓、繪角、繪線等多種功能，一尺多用.

(2)繪圓區(qū)：打破傳統(tǒng)繪圓方式，利用強(qiáng)力吸盤使其固定于黑板上，可自由繪制直徑從5 cm至80 cm任意大小的圓，畫大圓輕松自如.還可實(shí)現(xiàn)繪制橢圓，同心圓等多種功能.

(3)繪角區(qū)：實(shí)現(xiàn)了集繪制任意角、射線一體化操作，即能實(shí)現(xiàn)測(cè)量角度、畫任意角度、繪制射線同步進(jìn)行.可在0到360度范圍內(nèi)輕松繪制和測(cè)量.也可繪制任意角度的三角形、正方形、長(zhǎng)方形、五邊形、六邊形以及任意多邊形.

(4)平行線繪制區(qū)：彌補(bǔ)了以往的教學(xué)用具繪制不便的缺陷，可實(shí)現(xiàn)輕松快速繪制平行線，快速繪制表格等多種功能.

(5)用滑動(dòng)摩擦取代靜摩擦，利用同軸小圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)繪制平行線，方便快捷，也減少了對(duì)教學(xué)用具的磨損，延長(zhǎng)使用壽命，保證課堂教學(xué)的質(zhì)量.

(6)質(zhì)量輕，大小適中，易于攜帶.

4 國(guó)內(nèi)多功能教學(xué)圓規(guī)的發(fā)展概況

教學(xué)圓規(guī)是教師上課必不可少的教學(xué)工具，也是使用頻率較高的教學(xué)工具之一.目前，市場(chǎng)上的教學(xué)圓規(guī)種類雖多，但其基本原理都是一樣的，都是兩個(gè)腳，一個(gè)腳上安裝定位用的鋼針或吸盤組成框架，另外一個(gè)腳上安裝有粉筆，兩腳之間由轉(zhuǎn)軸連接，兩腳間的距離在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié)，但存在諸多不足：

1-主尺；2-圓心槽；3-吸盤組件；4-粉筆插孔區(qū)；5-三角形模塊；6-樣條曲線；7-繪角組件；8-輪軸組件；1a-缺口槽；1b-開口槽

(1)傳統(tǒng)圓規(guī)功能單一，且畫圓時(shí)需要先借助其它工具如用直尺等來確定圓的半徑;

(2)畫圓時(shí)還容易出現(xiàn)圓心不穩(wěn)的現(xiàn)象，例如在畫圓時(shí)發(fā)生的圓心側(cè)滑現(xiàn)象，一定程度上影響了教學(xué)的質(zhì)量與進(jìn)度；

(3)畫圓的過程還要教師用兩只手配合，一只手掌握平衡，另一只手用力畫圓，操作也有一定的不便性.

(4)當(dāng)教師需要畫直線、畫角度線時(shí)還需要多個(gè)教具配合使用，操作繁瑣.

(5)另外普通圓規(guī)畫圓時(shí)粉筆經(jīng)常斷裂，且只能用一定長(zhǎng)度的粉筆才可以使用，粉筆過長(zhǎng)極易斷裂，粉筆過短則畫圓不便，而且粉筆的更換也非常不便.

(6)甚至到目前為止還沒有簡(jiǎn)單有效的教學(xué)用具用于在教學(xué)黑板上畫平行線、繪制表格等.

5 多功能教學(xué)圓規(guī)與傳統(tǒng)圓規(guī)相比具有的優(yōu)勢(shì)(見表1)

表1 多功能教學(xué)圓規(guī)與傳統(tǒng)圓規(guī)比較

6 新型多功能教學(xué)圓規(guī)相對(duì)于傳統(tǒng)圓規(guī)具有的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)教具存在畫圓時(shí)圓心易滑動(dòng)、功能單一、較為笨拙和操作不便等諸多問題，因此設(shè)計(jì)了一種多功能教學(xué)圓規(guī).新型多功能教學(xué)圓規(guī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)總體結(jié)構(gòu)尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，攜帶方便等

(2)采用整體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)剛度大，不易折斷.

(3)自身帶有吸盤，繪圖時(shí)可直接吸于黑板之上，繪制方便快捷.

(4)采用粉筆，圓規(guī)分開式組合，可較大程度的降低粉筆折斷率，提高粉筆的利用率.

(5)尺身帶有輔助繪圖區(qū)，可繪制平行線、角度線、樣條曲線以及繪制表格等多種功能.

7 結(jié) 語

通過使用新型多能圓規(guī)可以達(dá)到以下效果：

(1)在一定程度上提高課堂教學(xué)效率與質(zhì)量；

(2)大幅度提高粉筆的利用率，減少資源的不必要浪費(fèi)，節(jié)能環(huán)保；

(3)便于教師上課時(shí)準(zhǔn)確、方便、快捷地繪制不同大小的圓；

(4)本身帶有輔助繪圖區(qū)，幫助教師省時(shí)省力的繪制出角度線、平行線、表格等.

[1]天津，李毓佩，圓規(guī).三角板.算盤，天津科技翻譯出版公司，1999～09

[2]吉林，王聯(lián)芳，圓規(guī)作圖，科學(xué)普及出版社，2010～06

[3]邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì)(第四版)，高等教育出版社，1995

[4]西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編，濮良貴，紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)，第八版[M].高等教育出版社,2006

[5]大連理工大學(xué)工程圖學(xué)教研室.機(jī)械制圖，第六版[M].高等教育出版社，2007

On the Application of Multi-function Teaching Compass

ZHANGYong-qing1,FENGXiao-dong1,CHENGJi-jie2,
ANGuang-lin3,JIHuan-lin4,SUNXin5

(1.Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering,Zhangjiakou,Hebei 075000;
2.China university of mining,Beijing 100000;3.Changcheng Motor Co.,LTD.,Baoding,Hebei 071000;
4.Xi’an No.1 Railway School,Xi’an,710055;5.Hengshui No.1 Middle School,Hengshui 053000)

At present,in the teaching when compasses are used to draw circles,such problems as the sliding circle,radius measurement by using other tools,single function,and inconvenient operation may appear,which,to a certain extent,affected the teaching quality.Is In this paper,a new type of multifunctional teaching compass is proposed,which can effectively solve the inconvenience and significantly improve the teaching quality.

circle;measurement perspective;drawing parallel lines

2014-08-01

張永清(1964-)，女，教授，從事機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工等方面研究.

T B

A