多功能教学圆规的应用

张永清 冯小东 程继杰 安广林 吉欢琳 孙 昕

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.中国矿业大学，北京 100000；3.长城汽车股份有限公司，河北 保定 071000；4.西安市铁一中，陕西 西安 710055;5.河北衡水一中，河北 衡水 053000)

多功能教学圆规的应用

张永清1冯小东1程继杰2安广林3吉欢琳4孙 昕5

(1.河北建筑工程学院，河北 张家口 075000；2.中国矿业大学，北京 100000；3.长城汽车股份有限公司，河北 保定 071000；4.西安市铁一中，陕西 西安 710055;5.河北衡水一中，河北 衡水 053000)

目前在教学中圆规画圆时易出现圆心滑动、半径需借助其他工具测量确定、功能单一、操作不便的问题，在一定程度上影响了课堂教学的质量.提出了一种新型多功能教学圆规可以有效的解决这些问题，实践证明效果良好.

画圆;测量角度;绘制平行线

1 问题的提出

随着中国国民经济的持续快速发展，科学教育事业扮演着越来越重要的角色，所以日益需要方便快捷的教学用具.然而传统教具存在画圆时圆心易滑动、半径需借助其他工具测量、种类繁多、功能单一、较为笨拙和操作不便等诸多问题，为了解决上述问题，我们设计了一款多功能教学圆规.它能实现在黑板上快速画圆、角、射线，快速绘制平行线与表格等多种功能.

近年来，随着教育事业的发展，市场对教学圆规的需求量日益增加，所以新型圆规的研究很有价值，发展前景非常广阔.

2 传统圆规的应用现状分析：

伴随着科学教育事业的不断发展壮大，方便、高效、快捷教学工具的更新换代迫在眉睫.目前，国内外市场上的教学圆规有很多种，但其基本原理都是一样的：均采用两只脚，一只脚装有定位用的钢针或吸盘，另一只脚装有粉笔，两脚之间由转轴连接，并且两脚间的距离可以在一定的范围内调节.

目前传统圆规只有画圆这单一功能，并且在画圆时需要先借助直尺等来确定圆的半径，画圆过程中还容易出现圆心不稳、圆心侧滑等现象，在一定程度上影响了教学质量，还可能影响到正常教学进度的按时完成；画圆的过程需要教师用两只手配合，一只手掌握平衡，另一只手用力画圆，操作不太方便.

由于功能的单一，当教师需要画直线、角度线时还需要借助多个教具配合使用，操作繁琐.甚至到目前为止还没有一款既简单又高效的画平行线、画表格的教具用于教学黑板绘图.由于受这些教具的种种限制，对课堂教学质量的提高有一定的影响.

3 新型多功能教学圆规的特点：

本款多功能圆规(见图1)集多种功能于一体，一尺多用，方便快捷，更具人性化；结构简单；加工成本低；材料可用廉价的亚克力材料等；节能环保；性价比高；质量轻；便于教师授课，减轻教师的授课强度，具有很好的应用价值和广阔的市场前景.其优点主要有：

(1)三角尺的外形却有着绘圆、绘角、绘线等多种功能，一尺多用.

(2)绘圆区：打破传统绘圆方式，利用强力吸盘使其固定于黑板上，可自由绘制直径从5 cm至80 cm任意大小的圆，画大圆轻松自如.还可实现绘制椭圆，同心圆等多种功能.

(3)绘角区：实现了集绘制任意角、射线一体化操作，即能实现测量角度、画任意角度、绘制射线同步进行.可在0到360度范围内轻松绘制和测量.也可绘制任意角度的三角形、正方形、长方形、五边形、六边形以及任意多边形.

(4)平行线绘制区：弥补了以往的教学用具绘制不便的缺陷，可实现轻松快速绘制平行线，快速绘制表格等多种功能.

(5)用滑动摩擦取代静摩擦，利用同轴小圆盘的转动绘制平行线，方便快捷，也减少了对教学用具的磨损，延长使用寿命，保证课堂教学的质量.

(6)质量轻，大小适中，易于携带.

4 国内多功能教学圆规的发展概况

教学圆规是教师上课必不可少的教学工具，也是使用频率较高的教学工具之一.目前，市场上的教学圆规种类虽多，但其基本原理都是一样的，都是两个脚，一个脚上安装定位用的钢针或吸盘组成框架，另外一个脚上安装有粉笔，两脚之间由转轴连接，两脚间的距离在一定的范围内可以调节，但存在诸多不足：

1-主尺；2-圆心槽；3-吸盘组件；4-粉笔插孔区；5-三角形模块；6-样条曲线；7-绘角组件；8-轮轴组件；1a-缺口槽；1b-开口槽

(1)传统圆规功能单一，且画圆时需要先借助其它工具如用直尺等来确定圆的半径;

(2)画圆时还容易出现圆心不稳的现象，例如在画圆时发生的圆心侧滑现象，一定程度上影响了教学的质量与进度；

(3)画圆的过程还要教师用两只手配合，一只手掌握平衡，另一只手用力画圆，操作也有一定的不便性.

(4)当教师需要画直线、画角度线时还需要多个教具配合使用，操作繁琐.

(5)另外普通圆规画圆时粉笔经常断裂，且只能用一定长度的粉笔才可以使用，粉笔过长极易断裂，粉笔过短则画圆不便，而且粉笔的更换也非常不便.

(6)甚至到目前为止还没有简单有效的教学用具用于在教学黑板上画平行线、绘制表格等.

5 多功能教学圆规与传统圆规相比具有的优势(见表1)

表1 多功能教学圆规与传统圆规比较

6 新型多功能教学圆规相对于传统圆规具有的优点

传统教具存在画圆时圆心易滑动、功能单一、较为笨拙和操作不便等诸多问题，因此设计了一种多功能教学圆规.新型多功能教学圆规具有以下优点：

(1)总体结构尺寸小、结构紧凑，体积小，质量轻，携带方便等

(2)采用整体结构，结构刚度大，不易折断.

(3)自身带有吸盘，绘图时可直接吸于黑板之上，绘制方便快捷.

(4)采用粉笔，圆规分开式组合，可较大程度的降低粉笔折断率，提高粉笔的利用率.

(5)尺身带有辅助绘图区，可绘制平行线、角度线、样条曲线以及绘制表格等多种功能.

7 结 语

通过使用新型多能圆规可以达到以下效果：

(1)在一定程度上提高课堂教学效率与质量；

(2)大幅度提高粉笔的利用率，减少资源的不必要浪费，节能环保；

(3)便于教师上课时准确、方便、快捷地绘制不同大小的圆；

(4)本身带有辅助绘图区，帮助教师省时省力的绘制出角度线、平行线、表格等.

[1]天津，李毓佩，圆规.三角板.算盘，天津科技翻译出版公司，1999～09

[2]吉林，王联芳，圆规作图，科学普及出版社，2010～06

[3]邱宣怀，机械设计(第四版)，高等教育出版社，1995

[4]西北工业大学机械原理及机械零件教研室编，濮良贵，纪名刚主编.机械设计，第八版[M].高等教育出版社,2006

[5]大连理工大学工程图学教研室.机械制图，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

张永清(1964-)，女，教授，从事机械设计、机械加工等方面研究.

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