让几何图形动起来

杨沛凡

几何基础涉及的点动成线、线动成面，以及面动成体理论，只通过平面几何图形展示和老师口头描述，不好理解。于是，我想设计制作一种趣味性和知识点相结合的教具，能够直观展示几何中的点、线和面的关系，让严肃的几何课变得直观易懂、充满乐趣。

经过一年多时间的构思设计、改进和调试，我完成了教具的電路设计和模型制作。

起初，几何板采用的是半透明材质，但展示效果不理想，于是，我更换为薄木板，视觉清晰，在外缘加上反光条，更加醒目。最终实施方案中，我利用点动控制开关代替绝缘片，操作更加简便。

这项综合光电原理进行三维空间趣味演示的装置最终获得成功，并取得了国家实用新型专利。

本发明包括框架和展示单元，展示单元包括幕板、安装座、旋转电机、连接件、展示件、条形LED灯，以及点状LED灯。

展示时，启动旋转电机，旋转电机带动与其旋转端固定连接的水平连接板旋转，此时由于人的视觉延迟特点，透过幕板可以观察到点状LED灯形成圆圈，条形LED灯形成了带有一定宽度的圆环面，多种几何板自转形成三维立体图形，从而完成点-线、线-面、面-体的几何图形展示，操作简单。

这项作品的发明创新点是结合图形演示及光电元件于一体，利用光电显示和人的视觉延迟特点，真实呈现点动成线、线动成面、面动成体的三维空间图形的动态效果，把抽象理解转化为形象记忆，便于老师演示和同学们观摩。

（本作品荣获天津市第三十四届青少年科技创新大赛创新项目一等奖、2019年中国“上海”国际发明创新展览会金奖、2020中国澳门第八届国际发明展金奖。作者：天津市南开大学附属中学学生;指导教师：张文义、王家元）