CN109559622A - 教具以及车辆教具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及素质教育领域，特别涉及一种教具和车辆教具。其中教具包括：主体模块和功能模块；主体模块包括多种由骨架和连接件组成的拼接单元；功能模块搭载于主体模块上，以实现不同的功能。本发明提供的教具由主体模块的部件拼接形成不同结构，通过功能模块实现模拟的功能，能够更好地对学员的学习进行引导，并在整个过程中对学员的各项能力进行培养。此外，主体模块能够拆成独立的骨架和连接件，功能模块能够选择性地安装在不同的骨架上从而实现不同的功能，有利于提高采用教具教学的多样性，并且能够降低教学成本。

Description

教具以及车辆教具

技术领域

本发明涉及素质教育领域，特别涉及一种教具以及车辆教具。

背景技术

教育一直以来都是社会关注的焦点，我国教育在几十年来取得了巨大成果。但近些年来，在信息化时代的背景下，社会上“培养学生全面发展”以及“改变应试教育模式”的呼声愈加强烈。传统的应试教育遇到了瓶颈，素质教育改革迫在眉睫，以STEAM教育为主的素质教育在此背景下进入中国。STEAM指科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Arts)、数学(Mathematics)五大学科综合教育。

简单来说，STEAM教育提倡的是一种新的素质教育的教学方式：让学生们自己动手完成他们感兴趣的、并且和他们生活相关的项目，从过程中学习各种学科以及跨学科的知识。

其中，教具是STEAM教育中不可缺少的重要载体，良好的教具应能形象生动地展示多个交叉学科知识，使学生能够在实践的同时学会相应的知识，学以致用，用以致学，在实践中锻炼自己的综合能力。STEAM教育需要因材施教，教具需要充分满足学生的个性化发展需求。

但是，现有教具的外观结构件并不是太完美，并且教具的搭建性能较差、结构复杂、零件种类繁多且用途单一，使得装配后的产品成本较高，大大限制了STEAM教育在中国的普及和发展。例如，现有的可拆装教具多基于积木结构，一种教具零件只能拼出一个或者一类教具，且只能作为模型，难以真正实现功能。

因此，现有技术尚有待改进和发展。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种教具，能够仅通过简单的骨架与不同的连接件实现多种不同、形式可拆卸的拼接单元，从而达到教具的反复利用的目的。

根据本发明，教具包括：主体模块和功能模块；主体模块包括多种由骨架和连接件组成的拼接单元；功能模块搭载于主体模块上，以实现不同的功能。

相较于现有技术而言，本发明提供的教具通过主体模块的部件拼接形成具体结构，通过功能模块实现模拟的功能。并且主体模块能够拆成独立的骨架和连接件，功能模块能够选择性地安装在不同的骨架上从而实现不同的功能，有利于提高采用教具教学的多样性，并且能够降低教学成本。

作为优选，拼接单元的骨架包括，第一骨架和第二骨架，并且第一骨架和第二骨架均呈柱状。

由于拼接单元仅由第一骨架和第二骨架组成，因此整体结构简单清晰，有利于学员在教学过程中清晰地对拼装步骤以及拼装方法进行观察，了解如何组装拼接单元。

进一步地，作为优选，拼接单元包括锐角拼接单元；

其中，连接件为锐角部件，锐角部件包括形成为锐角的两个固定面；

第一骨架和第二骨架均通过侧壁固定在锐角部件的固定面上，第二骨架形成有倾斜的端面，并且该端面与第一骨架的侧壁完全抵接。

锐角部件能够使第一骨架和第二骨架之间形成锐角，并且能够使得第一骨架和第二骨架至少有两个自由的端部，使得锐角拼接单元能够和其他的拼接单元或骨架拼接，从而使锐角拼接单元能够实现拼接的功能。

另外，作为优选，拼接单元包括直角拼接单元；

其中，连接件为直角部件，直角部件包括形成为直角的两个固定面；

第一骨架和第二骨架均通过侧壁固定在直角部件的固定面上，第二骨架形成有与侧壁垂直的端面，并且该端面与第一骨架的侧壁完全抵接。

直角部件能够使第一骨架和第二骨架之间形成直角连接，并且能够使得第一骨架和第二骨架至少有两个自由的端部，使得直角拼接单元能够和其他的拼接单元或骨架拼接，从而使直角拼接单元能够实现拼接的功能。

另外，作为优选，拼接单元包括钝角拼接单元；

其中，连接件为钝角部件，钝角部件包括形成为钝角部件的两个固定面；

第一骨架和第二骨架均通过侧壁固定在钝角部件上；

第二骨架形成有倾斜的端面，并且该端面与第一骨架的侧壁完全抵接。

钝角部件能够使第一骨架和第二骨架之间形成钝角连接，并且能够使得第一骨架和第二骨架至少有两个自由的端部，使得钝角拼接单元能够通过自由的端部和其他的拼接单元或骨架拼接，从而使钝角拼接单元能够实现拼接的功能。

另外，作为优选，拼接单元包括可转动拼接单元；

其中，连接件为转向部件，转向部件包括两个可相对转动的固定面；

转向部件的底座分别连接于第一骨架的端面和第二骨架的端面。

转向部件能够使第一骨架和第二骨架相对转动并形成任意角度，使得可转动拼接单元能够用过第一骨架和第二骨架的端部和其他的拼接单元或骨架拼接，从而使可转动拼接单元能够实现拼接的功能。

另外，作为优选，拼接单元还包括层叠拼接单元；

连接件的不同固定面分别连接于第一骨架的侧壁和第二骨架的侧壁上。

连接件能够使第一骨架侧壁和第二骨架的侧壁安装在一起，使得第一骨架的两端和第二骨架两端部都形成为自由的端部，并能够与其他的拼接单元或骨架拼接，从而使可转动拼接单元能够实现拼接的功能。

进一步地，作为优选，拼接单元的骨架以及连接件的材料至少包括铝型材、PVC材料或木材中的一种。

铝型材、PVC材料或木材均为较常见的材料，成本低廉且加工简单。并且，铝型材具有较高的强度以及更好的拼接灵活度，因此能够提高拼装结构的稳定性，在使得拼接结构更加牢固的同时，更好地展示出车辆拼装的细节，与实际的车辆拼装过程更加贴近。而PVC材料或木材与铝型材相比成本更加低廉，且PVC材料或木材更容易加工。此外，采用上述材料制成教具不需要焊接，更加较环保，并且安装和拆卸十分轻松，便于携带和搬移。

本发明还提供了一种车辆教具，由上述的教具拼接而成，其中功能模块包括：

机械模块，安装于主体模块内，控制车辆教具的运动、转向及停止；

电气电子模块，安装于主体模块内，控制车辆教具的机械模块的状态；

外观及附属模块，覆盖主体模块搭载于主体模块上。

与现有技术相比，本发明提供的车辆教具通过在主体模块搭载机械模块、电气电子模块和外观及附属模块，从而能够通过不同的模块实现不同的功能，达到从多个方面模拟实际车辆的目的。其中，主体模块主要为框架结构，因此，拆装不同模块的操作十分简便，能够满足不同受众的需求。

进一步地，作为优选，机械模块至少包括设置于主体模块内的驱动装置、传动装置、行驶装置、转向装置以及制动装置，驱动装置和转向装置通过传动装置与行驶装置连接，制动装置直接与行驶装置连接。

驱动装置能够提供动力，并且通过传动装置将动力传递至行驶装置，从而使得车辆教具能够在平面上运动。并且，转向装置以及制动装置能够对行驶装置进行调节，从而控制车辆教具的行驶状态，实现车辆的转向或制动等动作。由于主体模块以及机械模块等均需要手动安装，因此能够有效地锻炼使用者的动手能力以及计算能力，培养使用者的工程素养。

另外，作为优选，电气电子模块与机械模块的电机连接，电气电子模块内至少包括可编程序控制器。

电气电子模块的可编程序控制器内存储程序，从而能够通过控制机械模块能够控制车辆教具的运动。此外，可编程序控制器中存储的程序还能与外接设备进行数据交互，从而根据需要调整可编程序控制器内的程序，有利于培养使用者的编程能力以及逻辑思维能力。

另外，作为优选，外观及附属模块至少包括设置在主体模块上的仪表、座椅、包覆主体模块的骨架之间的车壳以及设置于车壳的照明及附属装置。

外观及附属模块能够包覆主体模块的框架结构以及其他的功能模块，在提高整体美观程度的同时对各模块加以保护。此外，外观及附属模块能够由学员自由创作，增从而加了外观及附属模块的多样性，有利于开发使用者的想象力、艺术鉴赏能力以及动手能力。

附图说明

图1是本发明的锐角拼接单元的立体示意图；

图2是本发明的直角拼接单元的立体示意图；

图3是本发明的钝角拼接单元的立体示意图；

图4是本发明的可转动拼接单元的立体示意图；

图5是本发明的层叠拼接单元的立体示意图；

图6是本发明的车辆教具的立体示意图；

图7是本发明的车辆教具的俯视示意图；

图8是本发明的车辆教具的车壳的示意图；

图9是本发明的生态墙教具的立体示意图。

附图标记说明

1-骨架；1a-第一骨架；1b-第二骨架；1c-安装槽；1d-安装孔；2-连接件；2a1-45度部件；2a2-直角部件；2a3-135度部件；2a4-转向部件；2b-螺钉；2c-T型螺母；3a-锐角拼接单元；3b-直角拼接单元；3c-钝角拼接单元；3d-可转动拼接单元；3e-层叠拼接单元；4-电池；5-电机；6-链条；7-差速器；8-半轴；9-转向器；10-转向盘；11-悬架；12-车轮；13-制动踏板；14-座椅；15-车壳；16-油门；17-花盆；18-水箱；19-水泵；20-水管。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进一步的详细说明。附图中示意性地示出了教具以及车辆教具等的结构。

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种教具，参见图1-图5所示，包括：主体模块和功能模块；其中，主体模块包括多种由骨架1和连接件2组成的拼接单元；功能模块搭载于主体模块上，以实现不同的功能。

简单来说，本实施方式中的拼接单元，拼接单元的骨架1包括，第一骨架1a和第二骨架1b，并且第一骨架1a和第二骨架1b均呈柱状。

具体地，在本发明的优选实施例中，骨架1形成为正四棱柱状，并且正四棱柱的侧壁的四个面上均设置有安装槽1c，每个安装槽1c都沿着骨架1的长度方向设置。并且，安装槽1c内能够容纳T型螺母2c，在未安装螺钉2b时，T型螺母2c能够沿着安装槽1c的长度方向滑动；安装螺钉2b后，T型螺母2c能够固定在骨架1的预设位置上。

此外，在本发明的优选实施例中，在骨架1的两个端面上均设置有安装孔1d，安装孔1d的内壁上设置有螺纹，通过在两个相邻的骨架1之间设置螺纹件，可以使两个骨架1连接在一起。

进一步地，在本实施例中，安装孔1d贯穿骨架1设置。当骨架1的长度不合适时，在切断骨架1后，无需在重新开设安装孔1d，即可直接使用，从而能够提高教具的使用便捷性。

另外，出于提高教具的使用安全性的角度考虑，在本实施例中，正四棱柱状的骨架1的侧壁相邻的面之间均形成为倒角，并且在骨架1的端部均设置有可拆装的保护套(未图示)，从而防止骨架1的尖锐部分与使用者直接接触，提高了教具的使用安全性。

由于拼接单元仅由第一骨架1a和第二骨架1b组成，因此整体结构简单清晰，有利于在教学过程中使学员清晰地对拼装步骤以及拼装方法进行观察，了解如何组装拼接单元，并且通过简单结构的不同组合能够更好地激发学员的想象力。

值得一提的是，在本实施例中的由拼接单元组成的模型内，一根骨架可以同时一个或一个以上的拼接单元。

在本发明的优选实施例中，拼接单元至少包括锐角拼接单元3a、直角拼接单元3b、钝角拼接单元3c、可转动拼接单元3d或层叠拼接单元3e中的一种。

具体地，本实施例的拼接单元可以为锐角拼接单元3a。其中，连接件2为锐角部件(图1中示出的是锐角部件为45度部件2a1时的情况)，锐角部件包括形成为锐角的两个固定面。第一骨架1a和第二骨架1b均通过侧壁固定在锐角部件的固定面上，第二骨架1b形成有倾斜的端面，并且该端面与第一骨架1a的侧壁完全抵接。

锐角部件能够使第一骨架1a和第二骨架1b之间形成锐角，并且能够使得第一骨架1a和第二骨架1b至少各有一个自由的端部，使得锐角拼接单元3a能够和其他的拼接单元或骨架1拼接，从而使锐角拼接单元3a能够实现拼接的功能。

更加具体地，在本发明的优选实施例中，以锐角部件为45度部件2a1为例进行说明。参见图1所示，将第一骨架1a或第二骨架1b中任意一根骨架的其中一端的端面形成为与其侧壁的一个面呈45度倾斜的斜面，并紧紧抵靠在另一根骨架的侧壁上，将45度部件2a1放置于两根骨架之间且形成的夹角为45度锐角的一侧，并采用螺钉2b和T型螺母2c连接固定，其中T型螺母2c设置于第一骨架1a的安装槽1c内，从而使两根骨架以45度角的形式连接。当然，在本发明的其他实施例中，锐角部件可以为30度部件或60度部件等其他形式，并且第一骨架1a或第二骨架1b的端部也形成为对应的角度，能够实现第一骨架1a和第二骨架1b的连接并形成拼接单元即可。

另外，本实施方式的拼接单元还包括直角拼接单元3b。其中，连接件2为直角部件2a2，直角部件2a2包括形成为直角的两个固定面。第一骨架1a和第二骨架1b均通过侧壁固定在直角部件2a2的固定面上，第二骨架1b形成有与侧壁垂直的端面，并且该端面与第一骨架1a的侧壁完全抵接。

直角部件2a2能够使第一骨架1a和第二骨架1b之间形成直角，并且能够使得第一骨架1a和第二骨架1b至少各有一个自由的端部，使得直角拼接单元3b能够和其他的拼接单元或骨架1拼接，从而使直角拼接单元3b能够实现拼接的功能。

具体来说，直角部件2a2与第一骨架1a和第二骨架1b之间通过螺钉2b和螺母进行固定，在本实施例中，采用的螺母为T型螺母2c。其中，第一骨架1a或第二骨架1b中任意一根骨架的其中一端的端面与其侧壁垂直，从而可拼接成90度直角的形状。参见图2所示，将T型螺母2c放置于其中一根骨架1的安装槽1c内，螺钉2b穿过直角部件2a2的开孔与T型螺母2c连接。通过相同的安装步骤，即采用螺钉2b和T型螺母2c将直角部件2a2的另一边固定于另一根骨架上，从而将第一骨架1a和第二骨架1b固定连接在一起。

另外，本实施例中的拼接单元还包括钝角拼接单元3c。其中，连接件2为钝角部件(图3中示出的是钝角部件为135度部件2a3时的情况)，钝角部件包括形成为钝角部件的两个固定面。第一骨架1a和第二骨架1b均通过侧壁固定在钝角部件的固定面上；第二骨架1b形成有倾斜的端面，并且该端面与第一骨架1a的侧壁完全抵接。

钝角部件能够使第一骨架1a和第二骨架1b之间形成钝角，并且能够使得第一骨架1a和第二骨架1b至少有两个自由的端部，使得钝角拼接单元3c能够通过自由的端部和其他的拼接单元或骨架拼接，从而使钝角拼接单元3c能够实现拼接的功能。

具体来说，在本发明的优选实施例中，以钝角部件为135度部件2a3为例进行说明。135度部件2a3与第一骨架1a和第二骨架1b之间通过螺钉2b和螺母进行固定，在本实施例中，采用的螺母为T型螺母2c。其中，第一骨架1a和第二骨架1b均至少形成一根骨架的端面与其侧壁的一个面之间的面面角为135度，并且其端部紧紧抵靠在另一根骨架的侧壁上。参见图3所示，将T型螺母2c放置于其中一根骨架的安装槽1c内，螺钉2b穿过135度部件2a3的开孔与T型螺母2c连接。通过相同的安装步骤，即采用螺钉2b和T型螺母2c将135度部件2a3的另一边固定于另一根骨架上，从而将第一骨架1a和第二骨架1b固定连接在一起。当然，在本发明的其他实施例中，钝角部件可以为120度部件或150度部件等其他形式

值得一提的是，在本实施例中，锐角部件、直角部件2a2或钝角部件既可以分别连接第一骨架1a的端部第二骨架1b的端部，从而形成角部；也可以设置在一根骨架的中部并连接另一跟骨架的靠近端部的侧壁。其中，在拼接单元上可以设置包覆第一骨架1a的端部和第二骨架1b的端部的保护层，防止学员或教学者直接与教具尖锐的部位接触。通常，保护层可以采用塑料或橡胶等材料。

此外，在本实施例中，拼接单元还包括可转动拼接单元3d。其中，连接件2为转向部件2a4，转向部件2a4包括两个可相对转动的固定面。转向部件2a4的底座分别连接于第一骨架1a的端面和第二骨架1b的端面。

转向部件2a4能够使第一骨架1a和第二骨架1b相对转动并形成任意角度，使得可转动拼接单元3d能够通过第一骨架1a和第二骨架1b的端部和其他的拼接单元或骨架进行拼接，从而使可转动拼接单元3d实现拼接的功能。

具体来说，参见图4所示，转向部件2a4包括2个底座和分别设置在2个底座上的耳部(未图示)，底座用于固定将转向部件2a4固定在骨架1的端部，两个耳部通过转轴铰接在一起，从而能够实现第一骨架1a和第二骨架1b之间的相对转动。当然，可转动部件还可以采用活动铰链等代替，只要能够实现第一骨架1a和第二骨架1b之间的相对转动即可。

另外，在本实施例中，拼接单元还包括层叠拼接单元3e，连接件2的不同固定面分别连接于第一骨架1a的侧壁和第二骨架1b的侧壁上。

连接件2能够使第一骨架1a的侧壁和第二骨架1b的侧壁安装在一起，使得第一骨架1a的两端和第二骨架1b两端部都形成为自由的端部，并能够与其他的拼接单元或骨架1拼接，从而使层叠拼接单元3e能够实现拼接的功能。

具体来说，参见图5所示，以连接件2为直角部件2a2为例，在第一骨架1a和第二骨架1b的安装槽1c内均设置有T型螺母2c，并且容纳有T型螺母2c的两个侧面相互垂直，并在直角内通过螺钉2b安装直角部件2a2，从而使得两个骨架层叠连接。

并且，在本实施例中，由教具拼装而成的模型可以同时包括锐角拼接单元3a、直角拼接单元3b、钝角拼接单元3c、可转动拼接单元3d或层叠拼接单元3e中的一种或几种。

通过骨架之间的不同组合可以灵活地拼接成各种形状，并且每个骨架1的长度可以根据实际需求进行调整，从而满足学员的个性化需求。更进一步地，为了加固拼装的模型，螺钉2b可以配合垫圈和垫片使用，螺钉2b依次穿过垫圈、垫片、部件或骨架1的孔洞与螺母连接，垫圈可以采用平垫圈、弹簧垫圈、带齿锁紧垫圈，具体的安装方法在此不再赘述。

并且，拼接单元的骨架1以及连接件2的材料至少包括铝型材、PVC材料或木材中的一种。同时，考虑到零件的回收利用，连接件2还可以采用热熔胶等粘合剂。

其中，铝型材、PVC材料或木材均为比较常见的材料，成本低廉且加工简单。其中，铝型材具有较高的强度和较好的拼接灵活度，因此能够提高拼装结构的稳定性，从而更好地展示出车辆拼装的细节，更贴近实际的车辆拼装过程。而PVC材料或木材与铝型材相比成本更加低廉，且PVC材料或木材更容易加工。采用上述材料制成教具不需要焊接，更加较环保，并且安装、拆卸十分轻松，便于携带、搬移。

为了更贴近实际的车辆拼装过程，在本发明的优选实施例中，骨架1采用铝型材，连接件2为部件和螺纹件。

相较于现有技术而言，在本发明提供的教具中，主体模块通过拼接单元拼接形成具体结构，功能模块实现特定的功能。并且主体模块能够拆成独立的骨架1和连接件2，功能模块能够选择性地安装在不同的骨架1上从而实现不同的功能，有利于提高采用教具教学的多样性，并且能够降低教学成本。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种车辆教具，参见图6-图8所示，由上述的教具拼接而成，其中功能模块包括：

机械模块，安装于主体模块内，控制车辆教具的运动、转向及停止；

电气电子模块，安装于主体模块内，控制车辆教具的机械模块的状态；

外观及附属模块，覆盖主体模块或搭载于主体模块上。

与现有技术相比，本发明提供的车辆教具通过在主体模块搭载机械模块、电气电子模块、外观及附属模块，能够通过不同的模块实现不同的功能，从而达到从多个方面模拟实际车辆的目的。其中，由于主体模块主要为框架结构，因此拆装不同模块的操作十分便捷，能够满足不同受众的需求。

其中，主体模块为车辆教具的框架结构。学员基于车辆基础知识的学习，自主设计车辆教具中各部位框架，切割铝型材形成骨架1，并通过连接件2进行拼装。并且，车辆教具可以拆成独立的骨架1、连接件2和功能模块，实现重复使用。

值得一提的是，学员在设计底盘框架时，需考虑骨架1的承载能力、材料成本和各功能模块所需空间等因素。因此，在制作过程中，学员需学习车辆工程知识和机械加工技术，进行数学计算和力学分析，方能合理选择各功能模块的型号、尺寸并合理布置，设计合适的框架结构，在此过程中实现了STEAM教育中的科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Math)部分。

具体来说，在本实施例中，参见图6和图7所示，机械模块至少包括设置于主体模块内的驱动装置、传动装置、行驶装置、转向装置以及制动装置，驱动装置和转向装置通过传动装置与行驶装置连接，制动装置直接与行驶装置连接。其中，动力装置至少包括：电机5、油门16；传动装置至少包括：链轮、链条6、差速器7、半轴8、变速器、减速器、万向传动装置；行驶装置至少包括：车桥、车轮12、轮胎、悬架11；转向装置至少包括：转向盘10、转向柱管、转向轴、转向器9、转向横拉杆、球铰链、转向节臂、转向节、转向助力装置；制动装置至少包括：制动踏板13、助力器、主缸、油管、制动器、驻车制动操纵杆。

车轮12能够与平面接触，并在驱动装置的控制下转动，车轮12在摩擦力的作用下能够转动，从而带动车辆教具在平面上运动。由于主体模块以及机械模块均需要手动安装，因此能够有效地锻炼使用者的动手能力以及计算能力，培养使用者的工程素养。

其中，电动机5通过链条6与差速器7连接，差速器7通过半轴8与车轮12连接，能够使后部两个车轮12实现以不同转速转动，同时，后部两个车轮12还设置有制动踏板13，从而更好地模拟现实中车辆的功能，提高教学效果。

并且，机械模块中的驱动装置包括电池4、电动机控制器以及电动机5。其中，电池4能够为车辆教具提供电能，电动机5控制器控制电动机运行，包括前进、后退、加速、减速。学员通过安装电气电子模块的过程，能够将学习到的电磁感应原理应用到实际工程中，形象生动地感受了电能和动能的能量转化，学习了控制技术。在此过程中，主要实现了STEAM教育中的科学(Science)和技术(Technology)部分。

此外，车辆教具的前部安装有转向器9和转向盘10以控制车辆教具转向，车辆教具四个车轮12均设有独立悬架11。通过上述的安装过程，学员可以形象生动地学习机械传动技术，并进一步深入学习车辆工程知识，包括但不局限于转向、差速、避震功能的实现，从而对汽车各部分机械结构有更加具体的认知，并在此过程中实现了STEAM教育中的工程(Engineering)和技术(Technology)部分。

另外，在本发明的优选实施例中，电气电子模块与机械模块电路连接，电气电子模块内至少包括可编程序控制器。

电气电子模块的可编程序控制器内存储程序，从而能够通过控制机械模块来控制车辆教具的运动。此外，可编程序控制器中存储的程序还能与外接设备进行数据交互，从而根据需要调整可编程序控制器内的程序，从而培养学员的编程能力以及逻辑思维。

具体来说，电气电子模块还包括能够与可编程序控制器通信连接的传感器以及存储于可编程序控制器中的Arduino电子控制子模块。Arduino是一种开源电子原型平台，能通过各种各样的传感器来感知环境，通过功能模块中的其他装置来反馈、影响环境，学员可以自主选择Arduino的相应套件进行个性化功能定制，增强车辆教具的智能控制功能。

此外，在本发明的优选实施例中，参见图6-图8所示，外观及附属模块至少包括设置在主体模块上的仪表、座椅14、包覆主体模块的骨架1之间的车壳15以及设置于车壳的照明及附属装置。

车壳15能够包覆主体模块的框架结构以及其他的功能模块，在提高整体美观程度的同时对各模块加以保护。此外，外观及附属模块可以由学员自由创作，增加了外观及附属模块的多样性，同时，有利于开发使用者的想象力、艺术鉴赏能力以及动手能力。

具体来说，车壳15的材料包括但不局限于木板、塑料、纸板，加工方式包括但不局限于激光切割和钻床钻孔，连接方式包括但不局限于螺钉2b连接、扎带或绳子捆绑、热熔胶粘贴。学员可以利用软件建立模型，并用激光切割制作车身外壳，通过打孔等方式，采用装配件将车壳15固定到铝型材上。并且，学员还可以采用颜料在安装好后的车身外壳上进行涂画或喷绘，进一步增强STEAM教育中的艺术(Art)学习。

当然，车辆教具只是本发明的一种教具的组装形式，根据不同的教学需求本发明提供的教具还能够拼装成船、机器人等不同的教学用具。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种生态墙教具，参见图9所示，本实施方式是由第一实施方式中的教具的拼接而成，其中生态墙教具中的功能模块包括：

生态模块，安装于主体模块内，提供动植物生存空间；

水循环模块，安装于主体模块内，提供水循环的动力；

感应控制模块，安装于主体模块内，控制水循环模块的状态。

与现有技术相比，本发明提供的生态墙教具通过在主体模块搭载水循环模块、感应控制模块以及生态模块，不同的模块实现不同的功能，从而达到从多方面模拟实际生态***的目的。其中，由于主体模块主要为框架结构，因此拆装不同模块的操作十分简便，能够满足不同受众的需求。

其中，主体模块为生态墙教具的框架结构。学员自主设计生态墙教具主要为框架结构，由铝型材形成骨架1结合连接件2进行拼装而成。并且，生态墙教具可以拆成独立的骨架1和教具，实现重复使用。

值得一提的是，学员在设计生态墙教具的框架时，需考虑骨架1的承载能力、材料成本和各功能模块所需空间等因素，还需考虑生态模块内植物需水量与水循环模块之间的耦合。因此，在制作过程中，学员需要学习生物知识、流体力学知识和机械加工技术，进行数学计算和力学分析，方能合理选择各功能模块的型号、尺寸并合理布置，设计合适的框架结构，同时，整个生态墙教具的设计还需要考虑美观上的要求，在此过程中实现了STEAM教育中的科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、艺术(Art)和数学(Math)部分。

具体来说，在本实施例中，生态模块包括设置于主体模块内的花盆17和设置于主体模块底部的水箱18。花盆17内养殖绿色植物，花盆17的底部设有漏水孔，边缘向外伸出，能够通过边缘放置于由骨架1和连接件2拼接而成的支撑架上。花盆17数量至少为一个，能够垂直分布于生态墙教具的不同层支撑架上。水箱18内养殖水生植物和水生动物，水箱18与花盆17位于同一个垂直面上，利于浇灌花盆17内植物的水可以流回水箱18。

水循环模块包括设置于主体模块底部的水泵19和设置于主体模块内的水管20。水泵19由外部供电***供电，用于提供水循环的动力，将水箱内的水通过水管20输送至各花盆17内。

值得一提的是，学员在对水泵19进行选型以及设计水管20的分布时，需考虑植物需水量和供水量之间的耦合。需水量与各花盆17内选种的植物有关，学员需对植物生长期间所需需水量进行研究或是进行调研得到数据；供水量与水泵19的型号，水管20的管径和分布，以及各花盆的水渗透量有关，学员需借助流体力学知识进行计算，并做相关实验或尝试，方能得到合适的水泵19型号以及水管20的分布方式。

另外，在本发明的优选实施例中，感应控制模块与水循环模块电路连接，感应控制模块内至少包括可编程序控制器。

感应控制模块的可编程序控制器内存储程序，从而能够通过控制水循环模块来控制生态墙教具的供水量。此外，可编程序控制器中存储的程序还能与外接设备进行数据交互，从而根据需要调整可编程序控制器内的程序，从而培养使用者的编程能力以及逻辑思维。

具体来说，感应控制模块还包括能够与可编程序控制器通信连接的传感器以及存储于可编程序控制器中的Arduino电子控制子模块。Arduino是一种开源电子原型平台，能通过各种各样的传感器来感知环境，通过功能模块中的其他装置来反馈、影响环境，学员可以自主选择Arduino的相应套件进行个性化功能定制，例如检测土壤湿度、水箱温度等，增强生态墙教具的智能控制功能。

当然，生态墙教具只是本发明的一种组装形式，根据不同的教学需求本发明提供的教具还能够拼装成生态屋等不同的教学用具。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种教具，其特征在于，所述教具包括：主体模块和功能模块；

所述主体模块包括多种由骨架和连接件组成的拼接单元；

所述功能模块搭载于所述主体模块上，以实现不同的功能。

2.根据权利要求1所述的教具，其特征在于，所述拼接单元的骨架包括，第一骨架和第二骨架，并且所述第一骨架和第二骨架均呈柱状。

3.根据权利要求2所述的教具，其特征在于，所述拼接单元包括锐角拼接单元；

其中，所述连接件为锐角部件，所述锐角部件包括形成为锐角的两个固定面；

所述第一骨架和所述第二骨架均通过侧壁固定在所述锐角部件的所述固定面上，所述第二骨架形成有倾斜的端面，并且该端面与所述第一骨架的侧壁完全抵接。

4.根据权利要求2所述的教具，其特征在于，所述拼接单元包括直角拼接单元；

其中，所述连接件为直角部件，所述直角部件包括形成为直角的两个固定面；

所述第一骨架和所述第二骨架均通过侧壁固定在所述直角部件的所述固定面上，所述第二骨架形成有与侧壁垂直的端面，并且该端面与所述第一骨架的侧壁完全抵接。

5.根据权利要求2所述的教具，其特征在于，所述拼接单元包括钝角拼接单元；

其中，所述连接件为钝角部件，所述钝角部件包括形成为钝角部件的两个固定面；

所述第一骨架和所述第二骨架均通过侧壁固定在所述钝角部件的所述固定面上，所述第二骨架形成有倾斜的端面，并且该端面与所述第一骨架的侧壁完全抵接。

6.根据权利要求2所述的教具，其特征在于，所述拼接单元包括可转动拼接单元；

其中，所述连接件为转向部件，所述转向部件包括2个可相对转动的固定面；

所述转向部件的底座分别连接于所述第一骨架的端面和所述第二骨架的端面。

7.根据权利要求2所述的教具，其特征在于，所述拼接单元还包括层叠拼接单元；

所述连接件的不同固定面分别连接于所述第一骨架的侧壁和所述第二骨架的侧壁上。

8.根据权利要求1-7所述的教具，其特征在于，所述拼接单元的所述骨架以及所述连接件的材料至少包括铝型材、PVC材料或木材中的一种。

9.一种车辆教具，由如权利要求1-8中任意一项所述的教具拼接而成，其中所述功能模块包括：

机械模块，安装于所述主体模块内，控制所述车辆教具的运动、转向及停止；

电气电子模块，安装于所述主体模块内，控制所述车辆教具的所述机械模块的状态；

外观及附属模块，覆盖所述主体模块或搭载于所述主体模块上。

10.根据权利要求9所述的车辆教具，其特征在于，所述机械模块至少包括设置于所述主体模块内的驱动装置、传动装置、行驶装置、转向装置以及制动装置，所述驱动装置和所述转向装置通过所述传动装置与所述行驶装置连接，所述制动装置直接与所述行驶装置连接。

11.根据权利要求9所述的车辆教具，其特征在于，所述电气电子模块与所述机械模块的电机连接，所述电气电子模块至少包括可编程序控制器。

12.根据权利要求9所述的车辆教具，其特征在于，所述外观及附属模块至少包括设置在所述主体模块上的仪表、座椅、包覆所述主体模块的所述骨架之间的车壳以及设置于所述车壳的照明及附属装置。