(57)【要約】【課題】小学校低学年はもとより未就学児であっても負数の概念を視覚的に理解したり、手で触れて体感することができる上、負数を含む加減算を視覚的に理解することなどが可能な学習教材を提供することを目的とする。【解決手段】長尺部材表面の長手方向に溝部が形成された本体部材と、上記溝部に嵌合する複数の立体部材と、上記立体部材に着脱自在な把持部と、を備え、上記把持部を用いて上記溝部に嵌合した上記立体部材それぞれを脱離することにより負数の概念を学習することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材表面の長手方向に溝部が形成された本体部材と、前記溝部に嵌合する複数の立体部材と、前記立体部材に着脱自在な把持部と、を備え、前記把持部を用いて前記溝部に嵌合した前記立体部材それぞれを脱離することにより負数の概念を学習することを特徴とする学習教材。
【請求項２】
前記立体部材の高さは、前記溝部の深さと同じであって、該溝部に該立体部材それぞれが嵌合したとき、該立体部材それぞれの天面と前記本体部材の天面とが面一になることを特徴とする請求項１記載の学習教材。
【請求項３】
前記立体部材は、鉄族部材が内蔵されたものであり、
前記把持部は、前記立体部材が着脱自在に吸着する磁石を内蔵することを特徴とする請求項２記載の学習教材。
【請求項４】
前記本体部材は、少なくとも１０個の前記立体部材が自在に嵌合する前記溝部よりも長尺であって、該溝部から前記立体部材それぞれを脱離した数に見合う負数が前記溝部底面に記載されたものであることを特徴とする請求項２記載の学習教材。
【請求項５】
前記本体部材は、前記溝部直下に前記立体部材それぞれを吸着するマグネットシートが配置されたものであって、
前記マグネットシートが前記立体部材それぞれを吸着する磁力は、前記磁石が該立体部材それぞれを吸着する磁力よりも弱いことを特徴とする請求項３記載の学習教材。
【請求項６】
前記溝部は、広幅部分と狭幅部分とを有することにより断面が階段状に形成されたものであって、
前記立体部材は、前記狭幅部分にも嵌合する切欠部が形成されたものであることを特徴とする請求項４記載の学習教材。
【請求項７】
前記溝部は、同一形状の窪みが連続的に形成されたものであり、
前記立体部材は、前記窪みに嵌合する形状を有することを特徴とする請求項４記載の学習教材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負数の概念や負数を含む加減算を視覚的に理解することや、手で触れて体感することが可能な学習教材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
文部科学省の学習指導要領によれば、正の数と負の数の必要性と意味、及びそれらの四則演算は中学１年生で学ぶこととされ、小学生は、自然数やゼロ、正の小数や分数、及びそれらの四則演算を学ぶ旨が記載されている。しかしながら、日常生活において負（あるいはマイナス）の概念は、気温や水温を表す際や電池の電極、磁石の磁極を示すためにしばしば使われている。また、日常生活において、マイナス思考、負の遺産、マイナス金利など負の概念を用いた表現が頻繁に使われており、子供から尋ねられて説明に窮する場合がある。また、小学校低学年で学ぶ加減算に合わせ、負の数も教えた方が効率的ではないかとの意見もあり、負の数を視覚的に理解すると共に、負の数を含む加減算を目で見て確認し、手で触れて体感する学習教材が提案されている。
例えば、両端をコルク等で栓をした透明なチューブ内に色彩が施され、移動自在な１９個の球体（ガラス玉等）を入れ、四則演算、合計の算数記号を表面に表示した押さえバサミで、チューブの上から球体（ガラス玉等）の動きを止めて、それらの数を順次特定した後、そのハサミを外すことによって加算された球体数となり、ハサミで挟むと減算された球数となるように構成された算数学習チューブが提案されている（特許文献１参照）。
また、立方体形状の複数個のブロックと、平面視において帯状の基板と、この基板の片側表面の長手方向に設けられたブロック載置領域と、このブロック載置領域の一方の端部から略中央部まで形成され、そのブロックが着脱可能な溝部とを備え、ブロック載置領域の略中央部に位置する溝部の側端位置をゼロとし、ブロックの一辺の長さを目盛間隔として、側端位置を基準に長手方向の溝部側に負の整数目盛、溝部でない側に正の整数目盛を付け、ブロック載置領域にブロックを載置又は除去することにより負の数を含む加減計算が行えるようにした学習教材が提案されている（特許文献２参照）。
さらに、正数負数の計算をゲームとして楽しみながら反復学習できるように計算の楽しさや先を読む難しさ等も取り入れ、１から９までの正数（＋）と負数（−）の数字を表した積木用サイコロをゲーム進行用サイコロの出目に合わせて計算しながら積み重ね、小さな子供から高齢者まで同じルールで、かつハンデも付ける事ができて参加人数を限定せずに楽しめる数合わせ積み木ゲームが提案されている（特許文献３参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−９１２３２号公報
【特許文献２】特許第３７５１２９９号公報
【特許文献３】特開２００７−２５６８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１で提案されたものは、数直線における点を球体にし、体感できるようにしたもので、自然数の範囲を出ていない。また特許文献２又は特許文献３で提案されている教材又はゲームは、負の数を含む加減算の学習には好適ではあっても、未就学児や小学校低学年の児童がおしなべて負の概念そのものを手で触れて体感することや視覚的に理解することは困難であると思われる。
本発明は、上記の事情に鑑み、小学校低学年はもとより未就学児であっても負数の概念を視覚的に理解したり、手で触れて体感することができる上、本発明に係る学習教材を複数用いることにより、負数を含む加減算を視覚的に理解することや、手で触れて体感することが可能な学習教材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の学習教材は、長尺部材表面の長手方向に溝部が形成された本体部材と、上記溝部に嵌合する複数の立体部材と、上記立体部材に着脱自在な把持部と、を備え、上記把持部を用いて上記溝部に嵌合した上記立体部材それぞれを脱離することにより負数の概念を学習することを特徴とする。
このように、本体部材に形成された溝に、立体部材をいっぱいになるまで埋め込み、そこから、把持部を使って負の数に見合う数の立体部材を取り出せば、溝には負の数に見合う窪みが生じるので、負の数の概念を目で見て確認し、手で触れて体感することができる。さらに、本学習教材を複数用いれば、負数を含む加減算を視覚的に理解することや手で触れることにより容易に学習することができる。
その場合、上記立体部材の高さは、上記溝部の深さと同じであって、該溝部に該立体部材それぞれが嵌合したとき、該立体部材それぞれの天面と上記本体部材の天面とが面一になることが好ましい。
このように立体部材それぞれの天面と本体部材の天面とが平らになっていれば、溝に生じた窪みとの対比で、負の数の概念とゼロの概念とを理解させることが容易である。
ここで、上記立体部材は、鉄族部材が内蔵されたものであり、上記把持部は、上記立体部材が着脱自在に吸着する磁石を内蔵することができる。
このように磁石を用いれば、把持部の着脱が容易にできるうえ、把持部を手でつかみ立体部材を溝部から取り出すことができる。
なお、磁石に替えて、把持部に吸盤を取り付けることにより立体部材に着脱自在にしてもよいが、その場合は、立体部材の天面を鏡面にする必要がある。
また、上記本体部材は、少なくとも１０個の上記立体部材が自在に嵌合する上記溝部よりも長尺であって、該溝部から上記立体部材それぞれを脱離した数に見合う負数が上記溝部底面に記載されたものであることが好ましい。
このようにすれば、溝部には立体部材が少なくとも１０個収容可能になるので、少なくとも−１０から−１までの負の数を目で見て確認し、手で触れて体感することができる。
【０００６】
ここで、上記本体部材は、上記溝部直下に上記立体部材それぞれを吸着するマグネットシートが配置されたものであって、上記マグネットシートが上記立体部材それぞれを吸着する磁力は、上記磁石が該立体部材それぞれを吸着する磁力よりも弱いことが好ましい。
このように、溝部直下にマグネットシートを配置しておけば、本体部材を逆さにしても溝部から立体部材が落下しないので安全である。ただし、立体部材に把持部を吸着させ、把持部を手でつまんで持ち上げ、立体部材を溝部から取り出すには、磁石の磁力の方がマグネットシートの磁力よりも強くなければならないので、磁石やマグネットシートの材質や大きさを調整する必要がある。
また、上記溝部は、広幅部分と狭幅部分とを有することにより断面が階段状に形成されたものであって、上記立体部材は、上記狭幅部分にも嵌合する切欠部が形成されたものであっても、さらに上記溝部は、同一形状の窪みが連続的に形成されたものであり、上記立体部材は、上記窪みに嵌合する形状を有するものであってもよい。
このように、溝部は、断面がコの字形であっても、凸形であっても、立体部材がその窪みにぴったり嵌合するような形状であればよく、さらに溝部を複数の窪みが連続するように形成し、その窪みそれぞれに立体部材が嵌合するように構成してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の学習教材を用いれば、本体部材の溝部から負の数に見合う数の立体部材を取り外すことにより、負数の概念や負数を含む加減算を目で見て確認したり、手で触れて体感することができるので理解が容易である。また、立体部材それぞれの天面と本体部材の天面とが平らになるように溝の深さと立体部材の高さを設定すれば、溝に生じた窪みとの対比により負の数の概念とゼロの概念とを理解させることが容易である。また、例えば磁石が内蔵された把持部により立体部材を吸着するように構成すれば着脱が容易である上、立体部材を溝部から脱離するのも容易である。さらに、溝部直下にマグネットシートを設置し学習教材を逆さまにしても立体部材が落下しないようにすればより安全である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態の学習教材（立体部材で溝部を埋めた状態）の斜視図である。
【図２】図２は、本実施形態の学習教材（立体部材を溝部から離脱した状態）の斜視図である。
【図３】図３は、立体部材を嵌合させた状態の本体部材の平面図である。
【図４】図４は、立体部材を脱離した状態の本体部材の平面図である。
【図５】図５は、本体部材の側面図である。
【図６】図６は、立体部材が嵌合された本体部材の断面を示す図である。
【図７】図７は、本実施形態の立体部材に内蔵される鉄材を例示したものである。
【図８】図８は、立体部材を吸着して溝部から離脱させるための把持部の一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態の学習教材の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、本実施形態の学習教材の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の学習教材の実施形態について図に基づいて説明する。
図１〜図３は、本実施形態の学習教材の一例を示す図であり、図１及び図２は、本実施形態の学習教材の斜視図、図３は、立体部材を嵌合させた状態の本体部材の平面図、図４は、立体部材を脱離した状態の本体部材の平面図、図５は、本体部材の側面図である。
図１に示す本実施形態の学習教材１０は、矩形の断面を有する長尺部材表面の長手方向に溝部５が形成された本体部材１と、その溝部５に嵌合する１０個の立体部材２と、立体部材２に着脱自在で、手でつかみ、立体部材２を溝部５に嵌合させたり、溝部５から脱離させる（取り外す）のに用いる把持部３とを備えており、本図においては、１０個の立体部材２を溝部５に全て嵌合させた状態を示している。すなわち、本体部材１の長さは、１０個の立体部材２を嵌合することができる溝部５の長さよりも長くなっており、溝部５の長手方向における両端には壁面が形成されている。
ここで、本実施形態の学習教材１０は、立体部材２を１０個備えているが、必ずしも１０個である必要はない。ただし、立体部材２が１０個以上で、溝部５には１０個以上の立体部材２が嵌合できる場合であっても、その溝部５の両端に壁面が形成できる程度に本体部材１が長ければよい。
【００１０】
図２に示す本実施形態の学習教材１０は、図１に示した本体部材１から１０個の立体部材２を全て取り出し、それらを本体部材１の脇に一列に並べた状態を示している。図２に示すように、立体部材１は、立方体をなし、天面２a寄りと、底面２ｂ寄りに鉄棒が内蔵されているので、把持部３の底面３ｂ側に磁石が内蔵されていれば、把持部３を立体部材２の天面２aに吸着させるとともに、把持部３を手でつかんで、溝部５に嵌め込むことや、溝部５から離脱させる（取り外す）ことができる。
ここで示した立体部材２は、立方体であるが、立体部材２は必ずしも立方体である必要はない。また、本実施形態における把持部３が立体部材２に着脱できるようにするための手段として、立体部材２に鉄棒を内蔵させ、把持部３に磁石を内蔵させているが、必ずしもこの構成による必要は無く、例えば把持部３に吸盤を設け、その吸盤で立体部材２に吸着できるように構成してもよい。       
【００１１】
図３に示すように、立体部材２は、平面が正四角形をなしており、本体部材１の長手方向、直線状に形成された溝部５に１０個の立体部材２を嵌合させ、溝部５に隙間のないように配列することができる。その場合、溝部５の高さと立体部材２の高さとが等しくなっているので、立体部材２を溝部５に嵌合させると、立体部材２それぞれの天面２aと本体部材1の天面１aとは面一になっている。
ここで、本実施形態の立体部材２は、平面が正四角形をなしているが、必ずしも正四角形である必要は無く、長方形であっても、多角形であっても、円形であってもよい。
【００１２】
図４に示すように、本体部材１は、長手方向に直線状に形成された溝部５があり、溝部５の底面５ｂには、左側から右側に向けて、−１０から−１までの負数が記載されている。従って、溝部５に１０個の立体部材２を嵌合した状態の本体部材２において、負の数に見合う個数の立体部材２を溝部５から脱離させれば、ゼロレベルを表わす本体部材１の表面上に窪み（陥没状空間）が出来るので、その窪みの大きさに応じて、脱離した立体部材２の個数見合いの負数が表示される。したがって、負の概念と、負の数を目で確認し、手で触れることで体感することができる。
【００１３】
図５に示すように、立体部材２それぞれの天面２aと本体部材1の天面１aとは面一になっており、本体部材１の側面１ｃには、立体部材２を嵌合させた状態と取り外した状態とが同一形態で現れる。
【００１４】
次ぎに、本実施形態の学習教材１０を用いて学習する場合の一例について説明する。
まず、本体部材１の溝部５を立体部材２で隙間なく埋め尽くして、本体部材１の表面を平らにする。それによりゼロの概念を学習することができる。そして、そのゼロの状態から立体部材２に把持部３を吸着させて溝部５から立体部材２を取り出すと、本体部材１には取り出した立体部材２の個数に見合う窪み９ができる。その窪み９により、ゼロの状態から立体部材２の個数だけ少ない負の数を表すことができる。また、立体部材２を１つ取り出せば、窪み９の底に−１が表示されているので、それによって−１の概念を学習することができる。さらに、立体部材２を２つ取り出せば、窪み９の底に−１のほかに−２が表示され、−２の概念を学習することができる。以下、同様に、−１から−１０までの概念を学習することができる。
次ぎに、学習教材１０を複数台用意し、立体部材２を１個取り出したものと立体部材２を２個取り出したものとにより、（−１）と（−２）の足し算の意義、を、また立体部材２を３個取り出したものと立体部材２を５個取り出したものとにより、や（−３）と（−５）の足し算の意義を、立体部材２を２個取り出したもの３台により、（−２）と（３）との掛け算の意義を、それぞれ学習することができる。
さらに、立体部材２を２個取り出した本体部材１と、すでに取り出されている５個の立体部材２とを用意し、２個取り出された本体部材１の窪み９を２個の立体部材２で埋めることにより（−２）に（５）を加える足し算の意義を、２個取り出された本体部材１からさらに５個の立体部材２を取り出すことにより（−２）から（５）を引く引き算の意義を学習することもできる。 
【００１５】
図６は、立体部材が嵌合された本体部材の断面を示す図である。
図６に示すように、本体部材１は、矩形断面をなし、表面中央には、幅と高さとが等しい溝部５が形成され、その溝部５には、立方体をなした立体部材２がぴったりと嵌合している。そして、本体部材１の溝部５直下には、マグネットシート６が配設されている。また、立体部材２には、マグネットシート６と対向する底面２ｂ寄りと、天面２a寄りに鉄材（例えば鉄製の棒体）7が内蔵されている。従って、本体部材1を逆さまにしても、立体部材２が落下しないようになっている。
ここで、本実施形態の立体部材１は、鉄材７が内蔵されているが、内蔵するものは必ずしも鉄材７である必要は無く、鉄、ニッケル、コバルトなどの鉄族元素を含有する部材（本発明の「鉄族部材」に相当する。）であればよい。
また、本実施形態の本体部材１の溝部５直下には、マグネットシート６が配設されているが、マグネットシート６は、必ずしも配設する必要は無い。
【００１６】
図７は、本実施形態の立体部材に内蔵される鉄材を例示したものである。
図７（ア）は、立体部材２の天面２a寄りの位置と底面２ｂ寄りの位置それぞれに、細径の鉄棒７を打ち込んだもの、図７（イ）は、天面２aの中央から底面２ｂに向けて太径の鉄棒７ａを設置したもの、図７（ウ）は、断面が凹形状の部材を貼り合わせ中空の立体部材２を形成し、中空部の天面側及び底面側に鉄板７ｂを設置したものである。図７（エ）は、立体部材２の天面２aの中央から底面２ｂに向けて鉄釘７ｃを打ち込んだものである。何れの場合とも、六面体のうち、対向する二面寄りに鉄材７が設置されているので、天面２ａ側を把持部３の磁石で吸着し、底面２ｂ側を本体部材１のマグネットシート６で吸着することができる。
その場合、マグネットシート６は、本体部材１を逆さまにしたとき、立体部材２が落下しない程度の磁力を有するものを選定する。また、磁石は、把持部３で立体部材２を吸着して溝部５に嵌合させたり、溝部５から取り外すために必要な磁力を有するものを選定する。
なお、立体部材２は、立方体をなしているので、鉄材７が内蔵された位置が天面２ａ又は底面２ｂとなるようにして溝部５に嵌合させる必要がある。そのため、本体部材１の天面１ａと、立体部材２の天面２ａとを塗料で同一の色に着色して判別できるようにしてもよい。
【００１７】
図８は、立体部材を吸着して溝部から離脱させるための把持部の一例を示す図である。
図８において、左側には、本体部材１に嵌合した立体部材２を把持部３で吸着した状態を示す図であり、右側には、立体部材１を把持部３で吸着し、本体部材１から脱離させた状態を示す図である。
図８に示すように、把持部３は、手でつかむ把持部本体３aの底面に磁石４が固定されている。図の左側に示す立体部材２は、本体部材１のマグネットシート６の磁力で吸着される一方、把持部３の磁石４の磁力により吸着されている。また、右側に示す立体部材２は、把持部３の磁石４により吸着されている。したがって、把持部３により、立体部材２を溝部５に嵌合させることや、溝部５から離脱させるため、溝部５直下のマグネットシート６に吸着された立体部材２を把持部３の磁石で吸着して持ち上げる必要があり、マグネットシート６が立体部材２を吸着する磁力よりも、磁石４が立体部材２を吸着する磁力の方が強くなるように、それぞれの磁力を調整する必要がある。
本実施形態の学習教材１０は、本体部材１の溝部５直下にマグネットシート６を配置しているので、本体部材１を逆さまにしても落下の恐れがないので、より安全である。
【００１８】
図９及び図１０は、本実施形態の学習教材の他の例を示す図である。
すなわち、ここで示す例は、図１から図８までに示したものと較べて、本体部材１の溝部５及び溝部５に嵌合する立体部材２の形状が異なるが、他は同じなので、相違点のみを説明する。
【００１９】
図９は、他の一例を示す本体部材及び立体部材の断面を示す図である。
図９に示す本体部材１は、溝部５の断面が階段状に形成され、溝部の広幅部分８aと溝部の狭幅部分８ｂとを有する。そしてその溝部５に嵌合する立体部材２は、立方体の下部側に溝部の狭幅部分８ｂに嵌合する切欠部２ｃが形成され、断面が凸形状をなしている。
【００２０】
図１０は、他の別の一例を示す本体部材及び立体部材の断面を示す図である。
図１０に示す本体部材１は、溝部５が、本体部材１の長手方向表面を逆四角錐形若しくは逆四角錐台形にえぐった同一形状の窪み９が連続的に複数形成されている。そして、そのそれぞれの窪み９に嵌合する立体部材２は、四角錐形若しくは四角錐台形をなしている。
ここで、本例で示す窪み９は、本体部材１表面を逆四角錐形若しくは逆四角錐台形にえぐって形成されているが、窪み９は必ずしもこの形に限定する必要はなく、球面をなすものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
負数の概念を学ぶことや負数を含む足し算や引き算の意義を理解する教材としての利用のほか、玩具としても利用することができる。
【符号の説明】
【００２２】
１    本体部材
１ａ  本体部材の天面
２    立体部材  
２a    立体部材の天面
２ｂ  立体部材の底面
２ｃ  切欠部
３    把持部材
３ｂ  把持部材の底面
４    磁石
５    溝部
５ｂ  溝部底面
６    マグネットシート
７    鉄材
７ａ  鉄棒
７ｂ  鉄板
７ｃ  鉄釘
８ａ  溝部の広幅部分
８ｂ  溝部の狭幅部分
９    窪み
１０  学習教材
【図１】
2017187527.tif 000003
【図２】
2017187527.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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