一种数学模型教学优化方法

摘要

本发明属于教学方法技术领域，具体的说是一种数学模型教学优化方法，该方法中的演示教具包括一号滚轮、齿条、限位块、移动支架、二号滚轮、支撑板、吸盘、固定模块，所述二号滚轮转动连接在移动支架的下端，二号滚轮沿齿条一侧的台阶面滚动；所述一号滚轮上设有固定模块；本发明通过在齿条的下方设置一组支撑板，在支撑板上固定连接一组吸盘，将一号滚轮转动连接在移动支架的上端，在移动支架的下端左右对称设置两个二号滚轮，实现在黑板上画出摆线的轨迹，且该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量。

说明书

技术领域

本发明属于教学方法技术领域，具体的说是一种数学模型教学优化方法。

背景技术

摆线是数学中众多的迷人曲线之一，它是这样定义的：一个圆沿一直线缓慢地滚动，则圆上一固定点所经过的轨迹称为摆线。高等数学教学中包括摆线等特殊曲线，在传统的数学教学模拟中，老师通过用工具在黑板上画出多个圆形，在通过找点的形式来体现摆线的规律，这样无形中影响授课效率，学生理解也不是很透彻，有的老师通过课下做好的图片在授课过程中展示，虽然在一定程度上解决了无需上课画圆的情况，但是同学学习并不是很直观，不能直观的观测到摆线的行程，进而影响课堂教学的质量。因此，需要设计一种应用于数学摆线形成演示教具来辅助教学。

现有技术中也出现了一些摆线演示教具的技术方案，如申请号为2017101128186的一项中国专利公开了一种高等数学教学用摆线演示教具，包括黑板，所述黑板的正面第一齿轮和第二齿轮上套有环形链条，第一齿轮和第二齿轮之间还设有驱动电机，驱动电机的输出轴上装设有主动齿轮，主动齿轮和第二齿轮啮合连接，环形链条的下方设有齿条，齿条的两端均设有限位块，环形链条与齿条之间连有分别与其相啮合的工作齿轮，黑板的底部中间设有支撑杆，支撑杆的下端设有底板座，底板座的底部外圈设有多个滚轮，支撑杆上还套接有套筒，套筒的外侧周向设有多个支撑腿。

该技术方案中的演示教具能够实现演示摆线的生成过程，便于对摆线的理解，但是该教具体积较大，不便于教师流动模式的上课，虽然安装脚轮，但对于教学楼的高楼层，不便于携带；齿轮与齿条啮合实现的滚动，不能较为准确的模拟处真实的摆线轨迹，进而影响学生对摆线的理解，从而影响教师的教学质量。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种数学模型教学优化方法，该方法中的演示教具通过在齿条的下方设置一组支撑板，在支撑板上固定连接一组吸盘，将一号滚轮转动连接在移动支架的上端，在移动支架的下端左右对称设置两个二号滚轮，实现在黑板上画出摆线的轨迹，且该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量；在一号滚轮上设置一号台阶面，在齿条的上端表面上二号台阶面，设置一号滚轮上的一号台阶面与齿条上的二号台阶面接触，保证了一号滚轮是沿平面上滚动，避免了通过一号滚轮与齿条啮合导致的一号滚轮的中心上下抖动，进而导致摆线轨迹的误差，给学生产生理解上的偏差，进而影响教学质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明所述的一种数学模型教学优化方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将演示教具安装在黑板上；

步骤二：通过步骤一的演示教具将数学模型的原理图样绘画在黑板上，方便学生对数学模型的理解；

步骤三：采集模块将步骤二中展现在黑板上的原理的图样进行采集，防止因学生下课后擦黑板，导致需要教师重新绘画，以致于耽误大量的教学时间；

步骤四：将步骤三中采集的图样数据储存在控制中心的存储模块中，对教学数据进行存档，用于教师制作教案和学生课后学习；

步骤五：步骤四中的控制中心将图样同步传输到自习教室的投影仪上或供教师听课的投影仪上，方便了学生在自习的时候也能进行复习，进而给学生提供了舒适的学习环境；专门为教师之间相互听课准备独立的环境，防止因为教师听课影响了学生的听课质量，同时老师也不会担心影响学生而不能相互讨论，进而提高了教师之间相互交流学习的品质；

步骤六：教师和学生将步骤四中储存的图样下载到各自的终端设备上，方便教师对教学的方式、方法进行完善，进一步提高教学质量，学生能够在课后进行数学模型进行复习，进一步加深印象；

其中，所述的演示教具包括一号滚轮、齿条、限位块，所述一号滚轮通过轮齿啮合在齿条上滚动；所述齿条的两端分别固定连接限位块；还包括移动支架、二号滚轮、支撑板、吸盘、固定模块，所述齿条的下方设有一组支撑板；所述支撑板上端固定连接在齿条的下端表面上，支撑板上固定连接一组吸盘；所述一号滚轮转动连接在移动支架的上端；所述移动支架的下端左右对称设置两个二号滚轮；所述二号滚轮转动连接在移动支架的下端，二号滚轮沿齿条一侧的台阶面滚动；所述一号滚轮上设有固定模块；所述固定模块用于固定粉笔；使用时，将支撑板上的吸盘贴在黑板上用力按压，齿条通过下方的吸盘固定连接在黑板表面，将移动支架移动到齿条一端，再通过一号滚轮上的固定模块将粉笔固定在一号滚轮上，用手推动移动支架，一号滚轮沿齿条上端表面滚动，同时一号滚轮上的粉笔在黑板上画出摆线的轨迹，该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量。

优选的，所述一号滚轮上设置一号台阶面，一号滚轮上的一号台阶面为圆柱面；所述齿条的上端表面上二号台阶面，齿条上的二号台阶面为平面；所述一号滚轮上的一号台阶面与齿条上的二号台阶面接触；使用时，通过一号滚轮上的一号台阶面沿齿条上的二号台阶面上滚动，保证了一号滚轮是沿平面上滚动，避免了通过一号滚轮与齿条啮合导致的一号滚轮的中心上下抖动，进而导致摆线轨迹的误差，给学生产生理解上的偏差，进而影响教学质量。

优选的，所述固定模块通过滑动块滑动安装在一号滚轮上；所述滑动块滑动安装在一号滚轮上的滑槽内，滑动块的一侧设置一组V型凹槽，一号滚轮上的滑槽沿径向设置，一号滚轮上的滑槽一侧设置挤压板；所述挤压板的一侧设置一组V型凸起，挤压板上的V型凸起与滑动块上的V型凹槽贴合，挤压板的另一侧通过弹簧与滑槽的一侧连接；使用时，通过压缩挤压板后能够实现对滑动块进行调节，进而实现在黑板上画出不同大小的摆线，进而能够用于观察不同大小摆线之间的变化规律，便于进一步研究摆线的特性，辅助教师完成教学。

优选的，所述固定模块包括旋转刀头、传动空心轴、固定套、磁铁、盖板、弹簧、同步带、固定齿轮、张紧轮，所述滑动块上的圆柱通孔内壁上均匀镶嵌一组磁铁，滑动块的圆柱通孔内转动连接传动空心轴；所述传动空心轴为不导磁材料，传动空心轴的一端固定连接旋转刀头，传动空心轴的另一端通过圆柱面上的啮合齿与同步带实现传动；所述同步带的下端通过固定齿轮上的轮齿实现相互啮合，同步带上设有张紧轮；所述张紧轮通过弹簧固定连接在一号滚轮上；所述固定齿轮固定连接在移动支架的上端；所述传动空心轴内转动连接固定套；所述固定套的圆柱面上均匀镶嵌一组磁铁，固定套上的磁铁与滑动块上的磁铁数量相同，固定套的一端通过一组弹簧连接盖板；使用时，当一号滚轮沿齿条上端面滚动时，一号滚轮上的传动空心轴绕一号滚轮的旋转轴转动，又通过同步带带动传动空心轴实现自转，进而传动空心轴带动端部的旋转刀头转动；粉笔一端抵在旋转刀头上，粉笔的另一端抵在盖板上，又因为固定套上的磁铁与滑动块上的磁铁的吸引力，实现固定套不转动，进而通过弹簧和盖板实现粉笔的固定，进而实现旋转刀头对粉笔的端部进行削除，保证粉笔以较细的端部进而画出更加清晰准确的摆线轨迹，进一步提高了演示的准确性，进而提高了教师的教学质量。

优选的，所述盖板的一侧固定连接卡套的一端；所述卡套套在粉笔的一端，卡套圆柱面上的锥形卡扣与固定套的内孔边沿接触；使用时，粉笔的一端通过卡套压紧在固定套内，一方面保证旋转刀头切削粉笔时粉笔不会相对于固定套转动，进而保证旋转刀头对粉笔进行有效的切削，另一方面保证粉笔在画摆线轨迹时不会摆动，进而保证了摆线轨迹的准确性，进一步提高了演示的准确性。

优选的，所述卡套的锥形卡扣与卡套的圆柱面之间设有环形气囊；使用时，卡套的锥形卡扣与卡套的圆柱面之间设有环形气囊，一方面保证了卡套上的锥形卡扣的变形量，进而方便卡套进入固定套的内孔里，另一方面保证了卡套上的锥形卡扣在长期不断被压缩后依然能够回弹，进而提高了卡套的使用寿命。

本发明的有益效果如下：

1.本发明所述的一种数学模型教学优化方法，该方法中的演示教具通过在齿条的下方设置一组支撑板，在支撑板上固定连接一组吸盘，将一号滚轮转动连接在移动支架的上端，在移动支架的下端左右对称设置两个二号滚轮，实现在黑板上画出摆线的轨迹，且该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量。

2.本发明所述的一种数学模型教学优化方法，该方法中的演示教具通过在一号滚轮上设置一号台阶面，在齿条的上端表面上二号台阶面，设置一号滚轮上的一号台阶面与齿条上的二号台阶面接触，保证了一号滚轮是沿平面上滚动，避免了通过一号滚轮与齿条啮合导致的一号滚轮的中心上下抖动，进而导致摆线轨迹的误差，给学生产生理解上的偏差，进而影响教学质量。

3.本发明所述的一种数学模型教学优化方法，该方法中的演示教具通过在滑动块上的圆柱通孔内壁上均匀镶嵌一组磁铁，滑动块的圆柱通孔内转动连接传动空心轴，在传动空心轴的一端固定连接旋转刀头，传动空心轴的另一端通过圆柱面上的啮合齿与同步带实现传动，同步带的下端通过固定齿轮上的轮齿实现相互啮合，固定齿轮固定连接在移动支架的上端，传动空心轴内转动连接固定套，在固定套的圆柱面上均匀镶嵌一组磁铁，进而实现旋转刀头对粉笔的端部进行削除，保证粉笔以较细的端部进而画出更加清晰准确的摆线轨迹，进一步提高了演示的准确性，进而提高了教师的教学质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的方法的流程图；

图2是本发明中演示教具的主视图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是图2中B处的放大图；

图5是图3中C处的放大图；

图中：一号滚轮1、一号台阶面11、齿条2、限位块21、支撑板22、吸盘23、二号台阶面24、滑动块25、挤压板26、移动支架3、二号滚轮31、固定模块4、旋转刀头41、传动空心轴42、固定套43、磁铁44、盖板45、同步带46、固定齿轮47、张紧轮48、卡套51、锥形卡扣511、环形气囊52。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图5所示，本发明所述的一种数学模型教学优化方法，该方法包括如下步骤：

步骤一：将演示教具安装在黑板上；

步骤二：通过步骤一的演示教具将数学模型的原理图样绘画在黑板上，方便学生对数学模型的理解；

步骤三：采集模块将步骤二中展现在黑板上的原理的图样进行采集，防止因学生下课后擦黑板，导致需要教师重新绘画，以致于耽误大量的教学时间；

步骤四：将步骤三中采集的图样数据储存在控制中心的存储模块中，对教学数据进行存档，用于教师制作教案和学生课后学习；

步骤五：步骤四中的控制中心将图样同步传输到自习教室的投影仪上或供教师听课的投影仪上，方便了学生在自习的时候也能进行复习，进而给学生提供了舒适的学习环境；专门为教师之间相互听课准备独立的环境，防止因为教师听课影响了学生的听课质量，同时老师也不会担心影响学生而不能相互讨论，进而提高了教师之间相互交流学习的品质；

步骤六：教师和学生将步骤四中储存的图样下载到各自的终端设备上，方便教师对教学的方式、方法进行完善，进一步提高教学质量，学生能够在课后进行数学模型进行复习，进一步加深印象；

其中，所述的演示教具包括一号滚轮1、齿条2、限位块21，所述一号滚轮1通过轮齿啮合在齿条2上滚动；所述齿条2的两端分别固定连接限位块21；还包括移动支架3、二号滚轮31、支撑板22、吸盘23、固定模块4，所述齿条2的下方设有一组支撑板22；所述支撑板22上端固定连接在齿条2的下端表面上，支撑板22上固定连接一组吸盘23；所述一号滚轮1转动连接在移动支架3的上端；所述移动支架3的下端左右对称设置两个二号滚轮31；所述二号滚轮31转动连接在移动支架3的下端，二号滚轮31沿齿条2一侧的台阶面滚动；所述一号滚轮1上设有固定模块4；所述固定模块4用于固定粉笔；使用时，将支撑板22上的吸盘23贴在黑板上用力按压，齿条2通过下方的吸盘23固定连接在黑板表面，将移动支架3移动到齿条2一端，再通过一号滚轮1上的固定模块4将粉笔固定在一号滚轮1上，用手推动移动支架3，一号滚轮1沿齿条2上端表面滚动，同时一号滚轮1上的粉笔在黑板上画出摆线的轨迹，该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量。

作为本发明的一种实施方案，所述一号滚轮1上设置一号台阶面11，一号滚轮1上的一号台阶面11为圆柱面；所述齿条2的上端表面上二号台阶面24，齿条2上的二号台阶面24为平面；所述一号滚轮1上的一号台阶面11与齿条2上的二号台阶面24接触；使用时，通过一号滚轮1上的一号台阶面11沿齿条2上的二号台阶面24上滚动，保证了一号滚轮1是沿平面上滚动，避免了通过一号滚轮1与齿条2啮合导致的一号滚轮1的中心上下抖动，进而导致摆线轨迹的误差，给学生产生理解上的偏差，进而影响教学质量。

作为本发明的一种实施方案，所述固定模块4通过滑动块25滑动安装在一号滚轮1上；所述滑动块25滑动安装在一号滚轮1上的滑槽内，滑动块25的一侧设置一组V型凹槽，一号滚轮1上的滑槽沿径向设置，一号滚轮1上的滑槽一侧设置挤压板26；所述挤压板26的一侧设置一组V型凸起，挤压板26上的V型凸起与滑动块25上的V型凹槽贴合，挤压板26的另一侧通过弹簧与滑槽的一侧连接；使用时，通过压缩挤压板26后能够实现对滑动块25进行调节，进而实现在黑板上画出不同大小的摆线，进而能够用于观察不同大小摆线之间的变化规律，便于进一步研究摆线的特性，辅助教师完成教学。

作为本发明的一种实施方案，所述固定模块4包括旋转刀头41、传动空心轴42、固定套43、磁铁44、盖板45、弹簧、同步带46、固定齿轮47、张紧轮48，所述滑动块25上的圆柱通孔内壁上均匀镶嵌一组磁铁44，滑动块25的圆柱通孔内转动连接传动空心轴42；所述传动空心轴42为不导磁材料，传动空心轴42的一端固定连接旋转刀头41，传动空心轴42的另一端通过圆柱面上的啮合齿与同步带46实现传动；所述同步带46的下端通过固定齿轮47上的轮齿实现相互啮合，同步带46上设有张紧轮48；所述张紧轮48通过弹簧固定连接在一号滚轮1上；所述固定齿轮47固定连接在移动支架3的上端；所述传动空心轴42内转动连接固定套43；所述固定套43的圆柱面上均匀镶嵌一组磁铁44，固定套43上的磁铁44与滑动块25上的磁铁44数量相同，固定套43的一端通过一组弹簧连接盖板45；使用时，当一号滚轮1沿齿条2上端面滚动时，一号滚轮1上的传动空心轴42绕一号滚轮1的旋转轴转动，又通过同步带46带动传动空心轴42实现自转，进而传动空心轴42带动端部的旋转刀头41转动；粉笔一端抵在旋转刀头41上，粉笔的另一端抵在盖板45上，又因为固定套43上的磁铁44与滑动块25上的磁铁44的吸引力，实现固定套43不转动，进而通过弹簧和盖板45实现粉笔的固定，进而实现旋转刀头41对粉笔的端部进行削除，保证粉笔以较细的端部进而画出更加清晰准确的摆线轨迹，进一步提高了演示的准确性，进而提高了教师的教学质量。

作为本发明的一种实施方案，所述盖板45的一侧固定连接卡套51的一端；所述卡套51套在粉笔的一端，卡套51圆柱面上的锥形卡扣511与固定套43的内孔边沿接触；使用时，粉笔的一端通过卡套51压紧在固定套43内，一方面保证旋转刀头41切削粉笔时粉笔不会相对于固定套43转动，进而保证旋转刀头41对粉笔进行有效的切削，另一方面保证粉笔在画摆线轨迹时不会摆动，进而保证了摆线轨迹的准确性，进一步提高了演示的准确性。

作为本发明的一种实施方案，所述卡套51的锥形卡扣511与卡套51的圆柱面之间设有环形气囊52；使用时，卡套51的锥形卡扣511与卡套51的圆柱面之间设有环形气囊52，一方面保证了卡套51上的锥形卡扣511的变形量，进而方便卡套51进入固定套43的内孔里，另一方面保证了卡套51上的锥形卡扣511在长期不断被压缩后依然能够回弹，进而提高了卡套51的使用寿命。

使用时，将支撑板22上的吸盘23贴在黑板上用力按压，齿条2通过下方的吸盘23固定连接在黑板表面，将移动支架3移动到齿条2一端，再通过一号滚轮1上的固定模块4将粉笔固定在一号滚轮1上，用手推动移动支架3，一号滚轮1沿齿条2上端表面滚动，同时一号滚轮1上的粉笔在黑板上画出摆线的轨迹，该教具便于移动和安装，灵活性大，方便教师在上课时携带，通过直观地对摆线轨迹的形成进行观察，更能使学生对摆线的特性进行理解，进而提高了教师的教学质量；当一号滚轮1沿齿条2上端面滚动时，一号滚轮1上的传动空心轴42绕一号滚轮1的旋转轴转动，又通过同步带46带动传动空心轴42实现自转，进而传动空心轴42带动端部的旋转刀头41转动；粉笔一端抵在旋转刀头41上，粉笔的另一端抵在盖板45上，又因为固定套43上的磁铁44与滑动块25上的磁铁44的吸引力，实现固定套43不转动，进而通过弹簧和盖板45上的卡套51实现对粉笔的固定，进而实现旋转刀头41对粉笔的端部进行削除，保证粉笔以较细的端部进而画出更加清晰准确的摆线轨迹，进一步提高了演示的准确性，进而提高了教师的教学质量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。