Brevet FR2410319A1 — publié le 19790622

La presente invention concerne un jeu d'enseignement du calcul cons titué d'éléments de construction emboîtables dont la disposition concrétise les premières opérations de calcul simples faites par les enfants. La difficulté d'abstraction des enfants rend difficile l'enseiqne- ment de l'addition, de la soustraction, de la multiplication et, avec les mathématiques modernes, le calcul numérique dans les dif férentes bases. La pédagogie traditionnelle utilise, pour concrétiser ces notions, les cubes que l'enfant superpose ou emboîte. Mais l'intervention de l'enseignant est obligatoire et doit être constante. La présente invention a pour but de faciliter la tâche de l'enseignant par la limitation de son intervention en permettant à l'enfant d'acquérir au maximum, seul, ces premières notions abstraites qui sont, grâce à l'invention, rendues tangibles et évidentes. En effet, lorsque l'enfant dispose les éléments de construction selon l'invention, il voit apparaître des chiffres qui sont les résultats de l'opération qu'il effectue. I1 peut ainsi se contrôler au maximum tout seul. La présente invention se caractérise en ce qu'elle comprend un jeu d'enseignement du calcul dans le système métrique comportant des éléments de construction mobiles de forme parallélépipédique de dimensions égales ou multiples du centimètre, lesdits éléments mobiles pouvant être fixés par des moyens de liaison entre eux et sur une plaque de base, laquelle comporte des numérotations qui apparaissent suivant la disposition desdits éléments mobiles sur la plaque en visualisant ainsi le résultat d'opérations de calcul. En particulier, selon l'invention, ledit plateau est de forme gené- rale parallélépipédique et comporte d'une part, sur deux parois latérales, à partir d'un angle d'origine dudit plateau, une numérotation continue dont l'espacement entre deux numéros successifs est d'un centimètre , d'autre part, sur sa face supérieure plane une numérotation dont chaque chiffre apparaît à l'extérieur et au voisinage de l'angle formé par les éléments mobiles placés côte à côte sur ledit plateau à partir dudit angle d'origine pour former des carrés ou des. rectangles, ledit angle étant opposé audit angle d'origine, et ledit chiffre étant égal au nombre d'éléments mobiles de base ainsi disposés. Suivant une caractéristique de l'invention lorsque l'enfant fixe linéairement à partir dudit angle d'origine un certain nombre d'éléments mobiles, par exemple numérotés 1,3,2, il lira sur la plaque de base à l'aplomb de l'extrémité du dernier élément fixé le chiffre 6. il peut ainsi voir, donc comprendre aisément que I + 3 + 2 = 6. Ainsi, l'opération d'addition,et de la même façon celle de la soustraction sont-elles visualisées et évidentes pour l'enfant. Suivant une autre caractéristique de l'invention lorsque l'enfant place côte à côte plusieurs éléments pour former,soit des rectangles, soit des carrés à partir dudit angle d'origine, il pourra lire sur la plaque, à l'extérieur, et au voisinage de l'angle formé par les éléments, et situé à l'opposé de l'angle d'origine, un chiffre qui correspondra au nombre d'éléments de base ainsi disposés. Si l'enfant réalise par exemple un rectangle et lit à l'aplomb des extrémités au droit des faces latérales de la plaque les chiffres 8 et 3, il pourra lire à l'extérieur et au voisinage de l'angle opposé de l'angle d'origine le chiffre 24 qui correspond en fait au nombre d'éléments de base ainsi disposés. il a ainsi la démonstration expérimentale de la multiplication et peut vérifier d'une façon concrète que 8x3 = 6x4, etc..., ce qui amène à lui faire comprendre , également de façon concrète, la notion de surface, qui dérive directement de la multiplication. Suivant une autre caractéristique de l'invention, ladite plaque comporte une multiplicité de parois verticales amovibles par rapport à ladite plaque et formant en position une équerre avec-ladite plaque, chaque paroi verticale possédant sur sa face interne un tableau correspondant à une base numérique définie, chaque case du tableau indiquant le nombre d'éléments regroupés et le chiffre apparaissant au-dessus des éléments disposés sur la plaque indiquant la lecture numérique dans la base choisie. Ainsi, l'enfant pourra empiler des éléments mobiles,en se limitant en hauteur aux indications portées sur la paroi en fonction de la base choisie. Par exemple, si l'enfant possède n éléments dont il veut trouver la numérotation dans une base donnée,- il prend la paroi verticale correspondant à ladite base. il cherche dans les cases de cette paroi le chiffre indiqué maximum qui soit inférieur ou égal n, soit x. il empile des cubes jusqu'à couvrir la case x . Il lui reste n-x cubes . il cherche alors dans la colonne de regroupement immédiatement inférieure, le chiffre indiqué dans les cases, qui soit inférieur ou égal à n-x, et ainsi de suite. Lorsqu'il a placé tous ces cubes, l'enfant peut lire à la suite supérieure des cubes ainsi disposés, la numérotation de n.dans la base choisie.Les colonnes Go , Gl, G2 etc... de regroupement des éléments pourront être visualisée sur ladite paroi avec des couleurs différentes. D'autres caractéristiques ressortiront davantage de la description détaillée qui va suivre d'une forme de réalisation préférée de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif en se réfé rant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'une réalisation de l'ensemble suivant l'invention , et comportant à titre d'exemple plusieurs éléments mobiles fixés sur la plaque de base. la figure 2 est une vue de dessus de la plaque de base représentée figure l, ses éléments mobiles ayant été enlevés. la figure 3 est une vue en perspective d'un élément mobile de base selon l'invention. les figures 4 et 5 sont des vues en perspective d'éléments mobiles multiples de l'élément de base, deux éléments étant montés emboîtés sur la figure 4. la figure 6 est une vue en coupe de- l'élément de la figure 4. la figure 7 est une vue en perspective de la paroi verticale de la de la figure 1 correspondant à la base numérique 3 la figure 8 est une vue en perspective d'une paroi verticale.cor- respondant à la base numérique 4. Sur la figure 1 est représentée une plaque 1 sur laquelle sont disposés à titre d'exemple des éléments mobiles 2 à 7. La plaque est de forme générale rectangulaire et comporte des faces latérales telles que 12,13,14 et 15, et une face horizontale supérieure 16. Sur chacune des faces latérales 12 et 13, est inscrite une numérotation continue dont l'intervalle entre les chiffres est de lem. La face supérieure comporte, au droit de l'intersection de lignes orthogonales joignant chacun des chiffres d'une face latérale au même chiffre de l'autre face latérale, un tenon circulaire tel que 8 et 9. Ces tenons sont destinés à s'emboîter sans jeu dans une cavité ménagée dans la partie inférieure de tout élément mobile,et permettent l'assemblage plaque-élément.Sur la face latérale 14 de la plaque se trouvent des tenons semblables 17 et 18 aptes à venir s'emboîter de la même façon dans une cavité ménagée au bas d'une paroi verticale 19, placée en équerre par rapport à la plaque 1. La paroi 19 est ainsi amovible et peut être remplacée par d'autres parois identiques telle que 20 représentée figure 8, seule la représentation de la base numérique variant d'une paroi à l'autre. La figure 2 représente un élément mobile-21,appele élément de base et ayant des dimensions en longueur, hauteur et largeur de lcm. I1 comprend 4 faces latérales sur chacune desquelles est inscrit le chiffre 1, et une face supérieure comportant un tenon 22. Les figures 4 et 5 représentant chacune un élément mobile multiple en longueur et en largeur de l'élément de base. Ces Ces-éléments portent sur leurs faces latérales des chiffres correspondant à celui de la multiplicité. Sur la figure 6 représentant en coupe deux éléments mobiles emboîtés, on comprend comment les tenons tels que 22, 10 et il sont aptes à venir s'emboîter sans jeu dans une cavité telle que 23 d'un élément immédiatement supérieur. Ces tenons sont circulaires et positionnés en leur centre à l'intersection des diagonales reliant les angles de la face supérieure d'un élément de base et de diamètre tels qu'il sont tangents à la cavité constituée par les faces internes des parois latérales d'un autre élément de base. La figure 2 représente une vue de dessus de la plaque 1 ; on voit représentés les chiffres entre les tenons qui caractérisent le nombre d'éléments de base que peut contenir la plaque à l'intérieur de la surface carrée ou rectangulaire, formée par les éléments disposés sur la plaque et dont l'angle opposé à l'angle d'origine aboutit au voisinage de ce chiffre La plaque comporte sur sa face latérale 14 des tenons 17 et 18 aptes à recevoir la paroi verticale 19, représentée que la figure 7 ou une autre paroi verticale telle que 20. Sur la figure 7, la paroi verticale 19 comporte une ouverture rectangulaire 24 ou s' engagent sans jeu les tenons 17 et 18. La plaque représentée ici est celle représentative de la base 3, les chiffres entourés dans les cases représentent le nombre d'éléments regroupés. Les chiffres situés au-dessus de chaque case représentent la lecture numérique dans les différentes bases. Pour apprendre à l'enfant les premières opérations de calcul, on lui fait disposer les éléments côte à côte à partir de l'angle d'origine O. Pour l'addition, il voit ainsi (figure 1) que 2 éléments 2 et 3 portant respectivement. sur leurs faces les chiffres 3 et 2 viennent à l'extrémité du dernier élêment,à l'aplomb du chiffre 5 sur la paroi latérale de la plaque. I1 voit et comprend que 2+3=5. De même, ici le chiffre qui apparaît à l'extérieur de l'angle opposé à l'angle d'origine est le chiffre 10, ce qui montre à l'enfant que 5x2=10 ou encore que la surface est de 10cl2. Pour lui apprendre également la numérotation dans les différentes bases, on voit sur la figure 1, que l'enfant devait avoir 54 éléments pour disposer les éléments 4 et 5 et cacher la case 54(repré- sentée sur la figure 7). S'il en avait par exemple 64 au départ, il peut encore cacher la case 9, puis la case 1, donc disposer les éléments 2 et 3. Les 64 éléments se lisent 2 1 0 1 en base 3, ce sont les chiffres qui apparaissent immédiatement au-dessus des éléments mobiles disposés sur la plaque. En changeant la paroi verticale et en plaçant la paroi correspondant-à la base 4, grâce à l'invention, il pourra voir que ses 64 éléments se lisent 1 0 0 0. Naturellement, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation donné ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, elle en englobe au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 - Jeu d'enseignement du calcul dans le système métrique, caractérisé en ce qu'il comporte des éléments de construction mobiles, de forme parallélépipédique, de dimensions égales, ou multiples du centimètre, lesdits éléments mobiles pouvant être fixés par des moyens de liaison entre eux et sur une plaque de base,laquelle comporte des numérotations qui apparaissent suivant la disposition desdits éléments sur la plaque en visualisant ainsi le résultat d'opération de calcul. 2 - Jeu d'enseignement du calcul suivant la revendication 1, carac térisé en ce que l'élément de construction mobile de base est un cube de lcm de côte portant sur ses faces latérales le chiffre 1. 3 - Jeu d'enseignement du calcul suivant l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisé en ce qu'un élément de construction de forme parallélépipédique est un multiple en longueur et en largeur de l'élément de base et porte sur ses faces longitudinale et transversale un chiffre qui est le chiffre dudit multiple. 4 - Jeu d'enseignement du calcul suivant l'une quelconaue des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit plateau est de forme générale parallélépipédique et comporte d'une part, sur deux parois latérales, à partir d'un angle d'origine dudit plateau, une numérotation continue dont l'espacement entre deux numéros successifs est d'un centimètre, d'autre part, sur sa face supérieure plane une numérotation dont chaque chiffre apparait à l'extérieur et au voisinage de l'angle formé par les éléments mobiles placés côte à côte sur ledit plateau à partir dudit angle d'origine pour former des carrés ou des rectangles, ledit angle étant opposé audit angle d'origine et ledit chiffre étant égal au nombre d'éléments mobiles de base ainsi disposés. 5 - Jeu d'enseignement du calcul suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un élément mobile de base est fixé à un élément identique par des moyens de liaison constitués d'un tenon circulaire situé sur la face supérieure dudit élément de base venant s'engager sans jeu dans l'ouverture carrée,située sur la face inférieure de tout autre élément de base. 6 - Jeu d'enseignement du calcul selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un élément mobile multiple de l'elemént de base comporte des tenons identiques au tenon de l'élément de base, régulièrement répartis, en nombre correspondant à la multilicité de l'élément de base, et venant s'engager sans jeu dans l'ouverture rectangulaire située sur la face inférieure de tout élément mobile de longueur égale ou supérieure. 7 - Jeu d'enseignement du calcul selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite plaque comporte un réseau de tenons équidistants, identiques au tenon de l'élément de base, répartis en rangées horizontales et verticales, et venant s'engager sans jeu dans lesdites ouvertures carrées ou rectangulaires des éléments mobiles. 8 - Jeu d'enseignement du calcul selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite plaque comporte une multiplicité de parois verticales amovibles par rapport à la plaque, et formant en position une équerre avec ladite plaque, ladite paroi verticale possedant sur sa face interne une représentation schématique colorée et chiffrée pour l'apprentissage du calcul en bases variables. 9 - Jeu d'enseignement du calcul selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'une paroi verticale possède sur sa face interne un tableau correspondant à une base numérique définie, chaque case du tableau indiquant le nombre d'éléments regroupés, et le chiffre apparaissant au-dessus des éléments disposés sur la plaque indiquant la lecture numérique dans la base choisie.