讓幾何圖形動(dòng)起來

楊沛凡

幾何基礎(chǔ)涉及的點(diǎn)動(dòng)成線、線動(dòng)成面，以及面動(dòng)成體理論，只通過平面幾何圖形展示和老師口頭描述，不好理解。于是，我想設(shè)計(jì)制作一種趣味性和知識點(diǎn)相結(jié)合的教具，能夠直觀展示幾何中的點(diǎn)、線和面的關(guān)系，讓嚴(yán)肅的幾何課變得直觀易懂、充滿樂趣。

經(jīng)過一年多時(shí)間的構(gòu)思設(shè)計(jì)、改進(jìn)和調(diào)試，我完成了教具的電路設(shè)計(jì)和模型制作。

起初，幾何板采用的是半透明材質(zhì)，但展示效果不理想，于是，我更換為薄木板，視覺清晰，在外緣加上反光條，更加醒目。最終實(shí)施方案中，我利用點(diǎn)動(dòng)控制開關(guān)代替絕緣片，操作更加簡便。

這項(xiàng)綜合光電原理進(jìn)行三維空間趣味演示的裝置最終獲得成功，并取得了國家實(shí)用新型專利。

本發(fā)明包括框架和展示單元，展示單元包括幕板、安裝座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、連接件、展示件、條形LED燈，以及點(diǎn)狀LED燈。

展示時(shí)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)與其旋轉(zhuǎn)端固定連接的水平連接板旋轉(zhuǎn)，此時(shí)由于人的視覺延遲特點(diǎn)，透過幕板可以觀察到點(diǎn)狀LED燈形成圓圈，條形LED燈形成了帶有一定寬度的圓環(huán)面，多種幾何板自轉(zhuǎn)形成三維立體圖形，從而完成點(diǎn)-線、線-面、面-體的幾何圖形展示，操作簡單。

這項(xiàng)作品的發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)是結(jié)合圖形演示及光電元件于一體，利用光電顯示和人的視覺延遲特點(diǎn)，真實(shí)呈現(xiàn)點(diǎn)動(dòng)成線、線動(dòng)成面、面動(dòng)成體的三維空間圖形的動(dòng)態(tài)效果，把抽象理解轉(zhuǎn)化為形象記憶，便于老師演示和同學(xué)們觀摩。

（本作品榮獲天津市第三十四屆青少年科技創(chuàng)新大賽創(chuàng)新項(xiàng)目一等獎(jiǎng)、2019年中國“上?！眹H發(fā)明創(chuàng)新展覽會金獎(jiǎng)、2020中國澳門第八屆國際發(fā)明展金獎(jiǎng)。作者：天津市南開大學(xué)附屬中學(xué)學(xué)生;指導(dǎo)教師：張文義、王家元）