1、宜賓學(xué)院教師教育技能類通識拓展課宜賓學(xué)院教師教育技能類通識拓展課教師教育學(xué)院教師教育學(xué)院 牟潔牟潔實(shí)訓(xùn)目的實(shí)訓(xùn)目的自制教具設(shè)計(jì)的基本方法與技巧自制教具設(shè)計(jì)的基本方法與技巧欹器設(shè)計(jì)與制作欹器設(shè)計(jì)與制作一、觀點(diǎn)來源一、觀點(diǎn)來源 世界上最早的教具是地球儀。世界最早的地球儀世界上最早的教具是地球儀。世界最早的地球儀是由德國航海家、地理學(xué)家貝海姆（是由德國航海家、地理學(xué)家貝海姆（1459145915071507）于）于14921492年發(fā)明制作的，保存于紐倫堡博物館里。（劉強(qiáng)年發(fā)明制作的，保存于紐倫堡博物館里。（劉強(qiáng). .數(shù)字星球系統(tǒng)及其在教育教學(xué)中的應(yīng)用數(shù)字星球系統(tǒng)及其在教育教學(xué)中的應(yīng)用. .教育技術(shù)

2、資教育技術(shù)資訊訊J.2009J.2009年第年第1010期：第期：第4848頁）頁） 光明日報(bào)光明日報(bào)19981998年年5 5月月2525日第二版日第二版王湔潛心王湔潛心復(fù)原中華古機(jī)械復(fù)原中華古機(jī)械 古代瑰寶復(fù)活展示無窮魅力古代瑰寶復(fù)活展示無窮魅力一文一文中指出，中指出，“中國最早的教具中國最早的教具欹器欹器”。 世界上最早的教具，是宋代天圣四年世界上最早的教具，是宋代天圣四年(1026(1026年年) )由由醫(yī)學(xué)家王帷一（醫(yī)學(xué)家王帷一（98798710671067）主持鑄造的銅人模型）主持鑄造的銅人模型“針灸銅人針灸銅人”。（劉濟(jì)昌。（劉濟(jì)昌. .教具理論研究導(dǎo)論教具理論研究導(dǎo)論M.M.北

3、北京：教育科學(xué)出版社，京：教育科學(xué)出版社，20112011年年4 4月：第月：第4 4頁）頁） 戰(zhàn)國戰(zhàn)國荀子荀子宥坐宥坐篇：孔子觀篇：孔子觀於魯桓公之廟，有欹器焉?？鬃訂栰鹅遏敾腹畯R，有欹器焉?？鬃訂栰妒貜R者曰：守廟者曰：“此為何器？此為何器？”守廟者曰：守廟者曰：“此蓋為宥坐之器。此蓋為宥坐之器?！笨鬃釉唬嚎鬃釉唬骸拔嵛崧勫蹲髡撸搫t欹，中則正，滿聞宥坐之器者，虛則欹，中則正，滿則覆。則覆?！笨鬃宇欀^弟子曰：孔子顧謂弟子曰：“注水注水焉！焉！”弟子挹水而注之，中而正，滿弟子挹水而注之，中而正，滿而覆，虛而欹?？鬃余叭欢鴩@曰：而覆，虛而欹?？鬃余叭欢鴩@曰：“吁！惡有滿而不覆者哉！吁！惡有

4、滿而不覆者哉！”子路曰：子路曰：“敢問持滿有道乎？敢問持滿有道乎？”孔子曰：孔子曰：“聰聰明圣知，守之以愚；功被天下，守之明圣知，守之以愚；功被天下，守之以讓；勇力撫世，守之以怯；富有四以讓；勇力撫世，守之以怯；富有四海，守之以謙。此所謂挹而損之之道海，守之以謙。此所謂挹而損之之道也。也?！?一、觀點(diǎn)來源一、觀點(diǎn)來源一、觀點(diǎn)來源一、觀點(diǎn)來源 目前巳知最早的目前巳知最早的專用教具專用教具欹器。欹器。 按按荀子荀子宥坐宥坐篇記錄的時(shí)間來算，孔子觀欹器大約篇記錄的時(shí)間來算，孔子觀欹器大約是公元前是公元前711711年前年前694694年。因此，欹器應(yīng)當(dāng)是世界上最早的年。因此，欹器應(yīng)當(dāng)是世界上最早的專

5、用教具。專用教具。二、溯源演變二、溯源演變懸浮式懸浮式觸地式觸地式支架式支架式三、主要特點(diǎn)三、主要特點(diǎn)滿則覆滿則覆 注水太滿太注水太滿太多，則自動向側(cè)多，則自動向側(cè)面傾覆，自動把面傾覆，自動把水倒出后復(fù)原。水倒出后復(fù)原。虛則欹虛則欹 中空無水時(shí)只中空無水時(shí)只能傾斜放置，把它能傾斜放置，把它扶正后，一放手則扶正后，一放手則重新向側(cè)面歪斜。重新向側(cè)面歪斜。中則正中則正 注入近于中注入近于中等數(shù)量的水后，等數(shù)量的水后，就可以端正地豎就可以端正地豎直立放。直立放。四、基本原理四、基本原理 欹器是利用內(nèi)部空間、質(zhì)量不對稱物體的重心變欹器是利用內(nèi)部空間、質(zhì)量不對稱物體的重心變化原理制成。關(guān)鍵是：化原理制成

6、。關(guān)鍵是：容器的支點(diǎn)，略低于無水時(shí)的容器的支點(diǎn)，略低于無水時(shí)的重心位置，稍高于半滿時(shí)的重心位置，低于全滿時(shí)的重心位置，稍高于半滿時(shí)的重心位置，低于全滿時(shí)的重心位置。重心位置。 水至滿，重心水至滿，重心高于支點(diǎn)，容器上高于支點(diǎn)，容器上重下輕而傾覆，水重下輕而傾覆，水倒出，之后重心復(fù)倒出，之后重心復(fù)原，重回初始狀態(tài)。原，重回初始狀態(tài)。支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)重心重心 向容器內(nèi)注水向容器內(nèi)注水至半滿，重心近于至半滿，重心近于支點(diǎn)而略偏低，容支點(diǎn)而略偏低，容器上輕下重而呈直器上輕下重而呈直立狀態(tài)。立狀態(tài)。支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)重心重心 無水時(shí)容器重?zé)o水時(shí)容器重心處于比支點(diǎn)略高心處于比支點(diǎn)略高的位置，容器上略的位置，

7、容器上略重而下略輕，形成重而下略輕，形成略有傾斜的狀態(tài)。略有傾斜的狀態(tài)。支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)支點(diǎn)重心重心五、實(shí)際用途五、實(shí)際用途 欹器這種翻斗式的容器結(jié)構(gòu)，有著非常廣泛的實(shí)際欹器這種翻斗式的容器結(jié)構(gòu)，有著非常廣泛的實(shí)際用途，例如礦山的礦車，某些廁所里一種定時(shí)沖洗的翻用途，例如礦山的礦車，某些廁所里一種定時(shí)沖洗的翻斗，以及氣象觀測雨量計(jì)內(nèi)的計(jì)量容器等等，都是根據(jù)斗，以及氣象觀測雨量計(jì)內(nèi)的計(jì)量容器等等，都是根據(jù)這種構(gòu)思設(shè)計(jì)的。這種構(gòu)思設(shè)計(jì)的。 五、實(shí)際用途五、實(shí)際用途 欹器作為教具，可用于中小學(xué)多個(gè)學(xué)科中相關(guān)內(nèi)容欹器作為教具，可用于中小學(xué)多個(gè)學(xué)科中相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。如小學(xué)語文、科學(xué)、思想品德、美術(shù)以及綜合的

8、教學(xué)。如小學(xué)語文、科學(xué)、思想品德、美術(shù)以及綜合實(shí)踐活動等，中學(xué)物理實(shí)踐活動等，中學(xué)物理“重心重心”、“力的平衡力的平衡”等內(nèi)容。等內(nèi)容。 六、自制范例六、自制范例 如果是你，立足于現(xiàn)有條件，應(yīng)該如果是你，立足于現(xiàn)有條件，應(yīng)該如何來設(shè)計(jì)、制作出欹器？如何來設(shè)計(jì)、制作出欹器？七、設(shè)計(jì)參考七、設(shè)計(jì)參考 功能設(shè)計(jì)：設(shè)疑激趣，再現(xiàn)功能設(shè)計(jì)：設(shè)疑激趣，再現(xiàn)“虛則欹，中則正，滿虛則欹，中則正，滿則覆則覆”現(xiàn)象，引導(dǎo)思維、發(fā)展能力?，F(xiàn)象，引導(dǎo)思維、發(fā)展能力。 結(jié)構(gòu)形態(tài)：單體觸地式？水中懸浮式？支架懸吊或結(jié)構(gòu)形態(tài)：單體觸地式？水中懸浮式？支架懸吊或掛架式？掛架式？設(shè)計(jì)思路：原樣仿制？改進(jìn)創(chuàng)新？原理模擬？設(shè)計(jì)思路

9、：原樣仿制？改進(jìn)創(chuàng)新？原理模擬？色彩裝飾：材料原色？仿照古制？突出顯示？色彩裝飾：材料原色？仿照古制？突出顯示？制作步驟：從何處入手？分為幾步完成？制作步驟：從何處入手？分為幾步完成？七、設(shè)計(jì)參考七、設(shè)計(jì)參考支架式支架式帶有轉(zhuǎn)動軸的盛水器帶有轉(zhuǎn)動軸的盛水器支撐轉(zhuǎn)動軸的兩支架支撐轉(zhuǎn)動軸的兩支架固定支架的集水容器固定支架的集水容器七、設(shè)計(jì)參考七、設(shè)計(jì)參考懸掛盛水器的支撐架懸掛盛水器的支撐架左右?guī)鞐U的盛水器左右?guī)鞐U的盛水器固定支撐架的集水器固定支撐架的集水器懸掛式懸掛式七、設(shè)計(jì)參考七、設(shè)計(jì)參考這樣做是不是更漂亮？這樣做是不是更漂亮？八、制作參考八、制作參考所需原材料所需原材料集水器：紙盒、大號方

10、形飲料瓶等。集水器：紙盒、大號方形飲料瓶等。支撐架：竹筷、支撐架：竹筷、14號鐵絲、銅芯電線等。號鐵絲、銅芯電線等。轉(zhuǎn)動軸：竹筷、簽字筆芯等。轉(zhuǎn)動軸：竹筷、簽字筆芯等。盛水器：礦泉水瓶、大號果凍盒等。盛水器：礦泉水瓶、大號果凍盒等。另需塑料口袋、另需塑料口袋、AB膠、雙面膠、線繩等。膠、雙面膠、線繩等。 3 3、紙盒內(nèi)貼塑料口袋后用透明、紙盒內(nèi)貼塑料口袋后用透明膠密封，制成集水器。膠密封，制成集水器。八、制作參考八、制作參考制作步驟制作步驟 4 4、組裝完成。、組裝完成。 1 1、紙杯側(cè)面重心偏下處粘接固、紙杯側(cè)面重心偏下處粘接固定轉(zhuǎn)動軸（掛桿），制成盛水器。定轉(zhuǎn)動軸（掛桿），制成盛水器。 2

11、 2、竹筷兩兩交叉，綁扎制成支、竹筷兩兩交叉，綁扎制成支撐架，用膠固定于集水器內(nèi)壁。撐架，用膠固定于集水器內(nèi)壁。八、制作參考八、制作參考制作關(guān)鍵點(diǎn)一制作關(guān)鍵點(diǎn)一盛水器支點(diǎn)必須在稍低于重心的位置盛水器支點(diǎn)必須在稍低于重心的位置八、制作參考八、制作參考P PQ QG Gh hr rR RR R2 2+2Rr+3r+2Rr+3r2 2R R2 2+Rr+r+Rr+r2 2GQGQ = =h h4 4圓臺重心位置圓臺重心位置G G推算方法推算方法八、制作參考八、制作參考制作關(guān)鍵點(diǎn)二制作關(guān)鍵點(diǎn)二盛水器轉(zhuǎn)動軸（掛桿）的制作方法與技術(shù)盛水器轉(zhuǎn)動軸（掛桿）的制作方法與技術(shù)準(zhǔn)確標(biāo)定支點(diǎn)準(zhǔn)確標(biāo)定支點(diǎn)A、B的位置的位置八、制作參考八、制作參考制作關(guān)鍵點(diǎn)二制作關(guān)鍵點(diǎn)二盛水器轉(zhuǎn)動軸（掛桿）的制作方法與技術(shù)盛水器轉(zhuǎn)動軸（掛桿）的制作方法與技術(shù)打孔橫穿，打孔橫穿，AB膠密封粘牢、固定。膠密封粘牢、固定。 你還能找出其他的設(shè)計(jì)你還能找出其他的設(shè)計(jì)制作方法嗎？制作方法嗎？準(zhǔn)備材料與工具準(zhǔn)備材料與工具 1