(57)【要約】【課題】球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質の理解を深めることを容易にする教具の提供。【解決手段】教具１０は、透明である中空の球をなす球殻１１を備える。また、教具１０は、球殻１１の中に嵌め入れられた嵌め入れ状態で、球殻１１がなす球の中心に対して回動することが可能とされた回動体１２を備える。また、教具１０は、回動体１２上に視認可能な線分をなすように設けられて、上記嵌め入れ状態では球殻１１がなす球の直径に対応した状態に位置される線分部１２Ａを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球における直径の概念をとらえるための教具において、
透明である中空の球をなす球殻と、
前記球殻の中に嵌め入れられた嵌め入れ状態で、当該球殻がなす球の中心に対して回動することが可能とされた回動体と、
前記回動体上に視認可能な線分をなすように設けられて、前記嵌め入れ状態では前記球殻がなす球の直径に対応した状態に位置される線分部と、
を備えている、
教具。
【請求項２】
請求項１に記載された教具であって、
前記回動体は、当該回動体において前記球殻がなす球の中心から離れた部分に、前記球殻の外部から作用する磁力により引き付けることが可能な磁力引き付け手段を備えている、
教具。
【請求項３】
請求項２に記載された教具であって、
前記線分部の一端側に位置される部分に設けられて、前記嵌め入れ状態においては前記球殻の外部に磁力による引力を作用させることが可能とされた磁極を備え、
前記磁力引き付け手段は、前記線分部において前記一端側とは反対側となる他端側に位置される部分に設けられている、
教具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球における直径の概念をとらえるための教具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小学校の算数教育においては、児童が「まる」と「円」と「球」の各概念を弁別し、円または球の直径から他の図形の大きさを求めることができるように指導が行われる。この際、「球」の定義である「３次元空間における定点からの距離が等しい点の集合」という概念が児童にとっては理解困難なものであるため、「球」は「どこから見ても円に見える、ボールのような形」を指す概念とされる。このため、小学校の算数教育においては、「球」の概念を説明した後に改めて「球の中心」および「球の直径」の各概念を説明する必要があり、これらの概念を視覚的にとらえられるようにする教具に対するニーズがあった。
【０００３】
球における直径の概念を視覚的にとらえられる教具に関しては、例えば以下の特許文献１に開示された球の説明器が知られている。この球の説明器は、球にこの球の大円を半分にした半円をなす平面板を出し入れ可能に嵌め入れた構成を有して、この平面板がなす半円の弦に沿って設けられた軸を球の直径として認識させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第８８９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記球の説明器は、球に対してこの球の直径をなす軸の向きを変更することができない。このため、上記球の説明器には、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質である、「球の直径は、球の内部における向きが変わっても、その長さが変わらない」という性質の説明に使うことが難しいという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解消するものであって、球に対してこの球の直径とされる部分の向きを変更できるようにして、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質の理解を深めることを容易にする教具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における１つの特徴によると、球における直径の概念をとらえるための教具が提供される。この教具は、透明である中空の球をなす球殻を備えている。また、上記教具は、上記球殻の中に嵌め入れられた嵌め入れ状態で、この球殻がなす球の中心に対して回動することが可能とされた回動体を備えている。また、上記教具は、回動体上に視認可能な線分をなすように設けられて、上記嵌め入れ状態では球殻がなす球の直径に対応した状態に位置される線分部を備えている。
【０００８】
本発明の教具は、透明な球殻の中において、この球殻がなす球の直径として視認される線分部が設けられた回動体を回動させることで、球の内部においてこの球の直径の向きが種々に変化する状態を視覚的にイメージさせることができる。これにより、「球の直径は、球の内部における向きが変わっても、その長さが変わらない」という性質の説明を容易にすることができる。
【０００９】
上記教具における好ましい実施形態の１つにおいては、上記回動体は、この回動体において球殻がなす球の中心から離れた部分に、球殻の外部から作用する磁力により引き付けることが可能な磁力引き付け手段を備えている。
【００１０】
上記構成によれば、球殻の外部から磁力を作用させて磁力引き付け手段を引き付けることで回動体を回動させることができる。これにより、球の直径として視認される線分部の向きの変更を容易に行うことが可能となる。
【００１１】
上記実施形態の１つにおいては、線分部の一端側に位置される部分に設けられて、上記嵌め入れ状態においては球殻の外部に磁力による引力を作用させることが可能とされた磁極を備えることが好ましい。この場合において、磁力引き付け手段は、線分部において上記一端側とは反対側となる他端側に位置される部分に設けられている。
【００１２】
上記構成によれば、この構成を有する教具を複数用意して、その一方の教具の磁力引き付け手段を他方の教具の磁極に引き付けさせることで、各教具を、これらの教具の各線分部が一直線状となるように並べることができる。これにより、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要となる、「球の直径●●本分」という概念を視覚的にイメージさせることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、球殻がなす球に対してこの球の直径とされる線分部の向きを変更できるようにして、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質の理解を深めることを容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる教具１０を表した斜視図である。
【図２】図１の教具１０を２個隣接させた状態を表した平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明の一実施形態にかかる教具１０について、図１および図２を用いて説明する。この教具１０は、算数の授業において、球における直径の概念を視覚的にとらえられるようにするために使用される教具である。
【００１６】
教具１０は、所定の大きさをなす無色透明な球殻１１に、この球殻１１の中に嵌め入れられるサイズの棒状に形成された回動体１２を嵌め入れた構成を有している。ここで、球殻１１は、それぞれが中空の半球をなすキャップ１１Ａとボディー１１Ｂとを組み合わせ、このキャップ１１Ａとボディー１１Ｂとを透明粘着テープ１０Ａの巻き付けにより貼り合わせた構成とされている。また、回動体１２は、球殻１１の中にすきまばめのはめあいで嵌め入れられることで、この球殻１１がなす球の中心に対して回動する（図１の仮想線を参照）ことが可能とされている。
【００１７】
回動体１２は、全体が視認可能な線分（厳密には高さに比して直径が小さい直円柱）をなすように形成された線分部１２Ａの両端に、それぞれ磁石１３、１４を接着させた構成となっている。ここで、線分部１２Ａは、回動体１２が球殻１１の中に嵌め入れられた嵌め入れ状態において、球殻１１がなす球の直径に対応した状態に位置される。また、線分部１２Ａは、上記嵌め入れ状態において球殻１１がなす球の中心にあたる位置に、この中心の位置を示す表示であるマーカー１２Ｂを備えている。本実施形態においては、マーカー１２Ｂは、線分部１２Ａにおいてこの線分部１２Ａがなす線分の中点となる位置に表されている。
【００１８】
磁石１３は、線分部１２Ａの一端側に位置される部分（図２では線分部１２Ａの右端）に設けられている。この磁石１３は、球殻１１がなす球の中心から離れた部分に位置されることで、図１に示すように、球殻１１の外部から作用する磁力（例えば図１に示す球殻１１外の磁石９０の磁力）により引き付けることが可能とされている。すなわち、磁石１３は、本発明における「磁力引き付け手段」に相当する。
【００１９】
また、磁石１４は、線分部１２Ａにおいて上記一端側とは反対側となる他端側に位置される部分（図２では線分部１２Ａの左端）に設けられている。この磁石１４は、球殻１１がなす球の中心から離れた部分に位置されることで、球殻１１の外部から作用する磁力により引き付けることが可能とされている。すなわち、磁石１４は、本発明における「磁力引き付け手段」に相当する。
【００２０】
ここで、磁石１３は、Ｓ極１３Ｂを球殻１１側、Ｎ極１３Ａを線分部１２Ａ側に向けた状態に設けられている。また、磁石１４は、Ｎ極１４Ａを球殻１１側、Ｓ極１４Ｂを線分部１２Ａ側に向けた状態に設けられている。このため、磁石１３のＳ極１３Ｂおよび磁石１４のＮ極１４Ａは、それぞれ、球殻１１の外部に磁力による引力を作用させることが可能な磁極となっている。
【００２１】
続いて、上述した構成を有する教具１０の使用方法の一例について説明する。この使用方法にて教具１０を使用する場合、算数の授業を行う教師は、まず、手元に磁石９０および教具１０を準備し、このうち教具１０のみを、授業を受ける児童に見せる。このとき、児童は、無色透明な球殻１１と、この球殻１１の中に嵌め入れられた回動体１２の線分部１２Ａとを視認する。
【００２２】
ついで、教師は、教具１０の球殻１１を球として児童に説明し、球殻１１の中に嵌め入れられた回動体１２の線分部１２Ａを球の直径として児童に説明する。この際、教師は、線分部１２Ａのマーカー１２Ｂを球の中心として児童に説明してもよい。
【００２３】
続いて、教師は、磁石９０を手に持ってこの磁石９０を教具１０の１つに近づけ、その球殻１１内の磁石１３あるいは磁石１４（図１では磁石１３）を磁石９０に引きつけさせる。そして、教師は、磁石１３あるいは磁石１４が磁石９０に引き付けられた状態を維持しながらこの磁石９０を動かすことで、回動体１２を種々の方向に回動させる。
【００２４】
このとき、児童は、球殻１１の中で種々の方向に回動される回動体１２の線分部１２Ａを見て、球の内部においてこの球の直径の向きが種々に変化する状態を視覚的にイメージする。これにより、教師は、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質である、「球の直径は、球の内部における向きが変わっても、その長さが変わらない」という性質を、児童に容易に理解させることができる。
【００２５】
続いて、上記教具１０の使用方法とは別の、教具１０の使用方法の例について説明する。この使用方法にて教具１０を使用する場合、算数の授業を行う教師は、まず、Ａ個（Ａは２以上の自然数）の教具１０と、この教具１０の球殻１１がなす球の直径（例えば８［ｃｍ］）のＢ倍（ＢはＡ以下の自然数）の長さを有する長尺物品（図示せず）とを準備する。
【００２６】
ついで、教師は、準備したＡ個の教具１０を隙間なく一直線状に並べる。このとき、教師は、並べられる教具１０における磁石１３または磁石１４を、この教具１０に隣接される教具１０における磁石１４のＮ極１４Ａまたは磁石１３のＳ極１３Ｂに引き付けさせることで、各教具１０の各線分部１２Ａが一直線状となる（図２参照）ようにする。
【００２７】
そして、教師は、一直線状に並べられたＡ個の教具１０と準備しておいた長尺物品とを授業を受ける児童に見せ、この児童に長尺物品の長さについて問いかけを行う。このとき、児童は、一直線状に並べられたＡ個の教具１０の中に、Ａ本の線分部１２Ａを一直線状に並んだ状態に視認するため、比較的容易に「長尺物品の長さは、線分部１２ＡがＢ本並んだ長さである」という発想に至る。これに対し、教師は、並べられた教具１０の１つを指して、この教具１０の球殻１１を球として児童に説明し、球殻１１の中に嵌め入れられた回動体１２の線分部１２Ａを球の直径として児童に説明する。これにより、児童は、「球の直径●●本分」という概念を視覚的にイメージして把握し、球の直径から他の図形の大きさを求めることができることを理解する。
【００２８】
上述した教具１０によれば、透明な球殻１１の中において、この球殻１１がなす球の直径として視認される線分部１２Ａが設けられた回動体１２を回動させることで、球の内部においてこの球の直径の向きが種々に変化する状態を視覚的にイメージさせることができる。これにより、「球の直径は、球の内部における向きが変わっても、その長さが変わらない」という性質の説明を容易にすることができる。
【００２９】
ここで、上述した教具１０においては、球殻１１の外部から磁石９０の磁力を作用させて磁石１３あるいは磁石１４を引き付けることで回動体１２を回動させることができる。これにより、球の直径として視認される線分部１２Ａの向きの変更を容易に行うことが可能となる。
【００３０】
また、上述した教具１０は、複数個用意した場合に、その一方の教具１０の磁石１３あるいは磁石１４を他方の教具１０のＮ極１４ＡまたはＳ極１３Ｂに引き付けさせることで、各教具１０を、これらの教具１０の各線分部１２Ａが一直線状となるように並べることができる。これにより、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要となる、「球の直径●●本分」という概念を視覚的にイメージさせることができる。
【００３１】
したがって、上述した教具１０によれば、球殻１１がなす球に対してこの球の直径とされる線分部１２Ａの向きを変更できるようにして、球の直径から他の図形の大きさを求めるために必要な性質の理解を深めることを容易にすることができる。
【００３２】
本発明は、上述した一実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、以下のような各種の形態を実施することができる。
【００３３】
（１）回動体に備えられる磁力引き付け手段および磁極は、上述した構成のものに限定されない。すなわち、上記実施形態において線分部の両端に接着される２個の磁石の一方を鉄またはアルニコ合金などの強磁性体に置きかえて、この強磁性体に磁力引き付け手段としての機能を持たせた変形例を採用することができる。また、回動体の線分部の全体を、その両端が磁極となる磁石とすることで、回動体を磁力引き付け手段および磁極を備えたものにする変形例を採用することができる。また、回動体の磁力引き付け手段および磁極の位置を、回動体の球殻への嵌め入れ状態においてこの球殻がなす球の中心にあたる位置から離間された任意の位置に変更することができる。
【００３４】
（２）回動体において、全体が視認可能な線分をなすように形成された線分部の両端にそれぞれ磁石を接着させた構成は必須ではない。すなわち、回動体を、例えば球殻がなす球の大円に対応するサイズの円板またはこの円板を半分にした半円板など、球殻の中に嵌め入れられる任意形状の物体にし、この物体において球殻がなす球の直径に対応する位置に線分部を設けた変形例を採用することができる。この変形例において、線分部は、上記物体に表された直線状の表示であっても、直線状の部材を上記物体に取り付けたものであってもよい。ここで、上記物体に直線状の部材を取り付けて線分部とする構成によれば、上記物体において球殻がなす球の直径に対応する部分が空洞となる場合（例えば上記物体がトーラス体である場合）であっても、回動体に線分部を備えさせることができる。なお、上記各変形例においては、上記物体を透明にし、線分部を有色にすることで、線分部の視認性を高めることが好ましい。
【００３５】
（３）回動体から、線分部のマーカーならびに磁力引き付け手段および磁極のそれぞれを省略することができる。なお、回動体から磁力引き付け手段が省略されている場合、回動体の重心をこの回動体が嵌め入れられる球殻がなす球の中心から離れた位置に位置させることが好ましい。この構成によれば、教具の球殻を回すように振とうさせることで、この球殻内の回動体を回動させることができる。
【００３６】
（４）図１に示す教具１０の球殻１１は、無色透明であり、かつ、その内面に回動体１２の回動範囲を制限する凹凸を有さないものである。しかしながら、教具の球殻は、その内面に回動体の回動範囲を制限する凹凸を有するものであってもよい。また、教具の球殻は、有色透明であってもよい。また、教具の球殻は、キャップとボディーとを、互いのはめあいによって組み合わせて結合させたものであってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１０    教具
１０Ａ  透明粘着テープ
１１    球殻
１１Ａ  キャップ
１１Ｂ  ボディー
１２    回動体
１２Ａ  線分部
１２Ｂ  マーカー
１３    磁石（磁力引き付け手段）
１３Ａ  Ｎ極
１３Ｂ  Ｓ極（磁極）
１４    磁石（磁力引き付け手段）
１４Ａ  Ｎ極（磁極）
１４Ｂ  Ｓ極
９０    磁石
【図１】
2019124895.tif 000003
【図２】
2019124895.tif 000004