基于伪全息投影技术的幼儿教具的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及一种基于伪全息投影技术的幼儿教具。

背景技术：
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伪全息投影技术是一种虚拟成像技术，即运用干涉和衍射的原理清晰记录且再现物体真实的三维图像的技术。目前的伪全息投影技术主要分为两种，一种是投影机直接背投在全息投影膜上，多用于大型的舞台表演；另一种是采用投影机或其它方法将光源折射45度经过介质，成像在全息膜中的全息投影。全息投影技术应用还未普及，它更多出现在高端科技领域、大型娱乐演出、科技馆、博物馆的产品展示等，鲜有应用于教具研发的案例，未曾涉及到幼儿园教育领域，并且在现有的幼儿园科学教育的内容中尚未涉及到全息或伪全息投影技术。

实物教学能促进幼儿思维发展和动手操作的习惯，并促进幼儿手脑并用和探索事物的兴趣，但是当实物教学在实物难以获得且不易展示时，教学便无法奏效。

技术实现要素：
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鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于伪全息投影技术的幼儿教具，该基于伪全息投影技术的幼儿教具设计合理，有利于在伪全息投影实物难以获得时顺利使幼儿获得对实物的感知。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具，其特征在于：包括位于下部用于罩住投影设备的罩箱和设在罩箱上部的成像部，所述罩箱包括四周的壁板和连接四周壁板的下圆柱体，所述成像部包括外框体和设在外框体内的倒置四棱锥形体，所述罩箱上设有位于倒置四棱锥形体下方的投影片材，所述罩箱内的投影设备投影在投影片材上，所述倒置四棱锥形体包括四片倾斜设置的透明亚克力板。

进一步的，上述外框体包括矩形上框体和连接在矩形上框体角部的四根上圆柱体，所述上圆柱体的下部插入下圆柱体一截。

进一步的，上述上框体包括四根边条连接形成的矩形状的上框体，四根边条与四根上圆柱体为榫卯连接。

进一步的，上述四根边条的两端部分别设有凸榫，所述上圆柱体上沿其圆周错位90度设有卯槽，所述凸榫插入卯槽内。

进一步的，上述透明亚克力板为附有透明背透膜的灰黑色透明亚克力板，透明亚克力板上底边与边条等长且连接在边条上，两相邻透明亚克力板的侧边无缝连接。

进一步的，上述投影片材为硫酸纸。

进一步的，上述壁板为矩形板，其中两个短边和一个长边具有榫头，另外一个长边具有凹卯槽，在下圆柱体上沿圆周错位90度设有卯接槽，上、下相邻矩形板通过榫头与凹卯槽连接，矩形板与下圆柱体通过榫头与卯接槽连接。

本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具通过将罩箱与成像部进行组装，形成伪全息投影的器具，然后将该器具在投影设备外，该投影设备与手机、电脑等电子设备连接，从而由投影设备投放出影像到投影片材上，投影片材上的影像通过倒置四棱锥形体的干涉和衍射，产生3d影像，本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具结构简单、方便制作，有效解决了幼儿实物教学中在实物难以获得且不易展示时，顺利使幼儿获得对实物的感知，适合应用于幼儿园科学教育领域，其本身可作为幼儿园科学领域学习内容，拓宽现有的内容体系，让幼儿感受到现代科技的发展以及对生活的影响；也可以作为教学手段，补足传统教具的局限性，承载内容突破时空限制，让幼儿感知事物的空间特征，进一步了解化学、物理、天文现象等等，在生动、具体的经验中，更好地培养幼儿的科学素养。

附图说明：

图1是本实用新型的立体构造示意图；

图2是本实用新型的立体构造示意图；

图3是图1的主视剖面图；

图4是图3的a-a剖面图；

图5是图3的b-b剖面图；

图6是图4的局部视图；

图7是图5的局部视图；

图8是壁板的立体示意图。

具体实施方式：

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具包括位于下部用于罩住投影设备的罩箱1和设在罩箱1上部的成像部2，所述罩箱1包括四周的壁板3和连接四周壁板3的下圆柱体4，所述成像部2包括外框体5和设在外框体5内的倒置四棱锥形体6，所述罩箱1上设有位于倒置四棱锥形体6下方的投影片材7，所述罩箱1内的投影设备8投影在投影片材7上，所述倒置四棱锥形体6包括四片倾斜设置的透明亚克力板9。

进一步的，为了设计合理，方便拼装使用，上述外框体5包括矩形上框体10和连接在矩形上框体角部的四根上圆柱体11，所述上圆柱体11的下部插入下圆柱体4一截，上圆柱体11与下圆柱体4上表面的凹槽孔为过渡配合，从而方便幼儿的插接组装，上圆柱体11与下圆柱体4可以是木质或塑料制品。

进一步的为了设计合理，方便拼装使用，上述上框体10包括四根边条12连接形成的矩形状的上框体，四根边条12与四根上圆柱体11为榫卯连接，通过四根边条12与四根上圆柱体11为榫卯连接方便了幼儿的插接组装，四根边条12可以是木质或塑料制品。

进一步的，上述四根边条12的两端部分别设有凸榫13，所述上圆柱体上沿其圆周错位90度设有卯槽14，所述凸榫13插入卯槽14内，卯槽14在上圆柱体上沿圆周错位90度，两个卯槽14可以位于同一高度，也可以是位于不同高度。

进一步的，为了实现较好的投影效果，上述透明亚克力板为附有透明背透膜的灰黑色透明亚克力板，透明亚克力板上底边与边条等长且连接在边条上，两相邻透明亚克力板的侧边无缝连接。附有透明背透膜的灰黑色透明亚克力板呈侧楞与地面成45°的倒置正四棱锥形，榫、卯拼接结构可以让幼儿自己动手探索

进一步的，上述投影片材为硫酸纸，该硫酸纸可以对投影设备投射的影像进行投射，该硫酸纸也可以使用菲林片等，另外也可以在投影片材上开设穿孔，以更好实现微孔成像。

进一步的，上述壁板为矩形板，其中两个短边和一个长边具有榫头15，另外一个长边具有凹卯槽16，在下圆柱体上沿圆周错位90度设有卯接槽17，上、下相邻矩形板通过榫头15与凹卯槽16连接，矩形板与下圆柱体通过榫头15与卯接槽17连接，上、下相邻矩形板通过榫头15与凹卯槽16连接，使上、下相邻矩形板可进行连接固定，矩形板与下圆柱体通过榫头15与卯接槽17连接，使矩形板与下圆柱体进行连接固定。榫头15与凹卯槽16、榫头15与卯接槽17，以及凸榫13与卯槽14还可以是其它的榫、卯结构。

本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具通过将罩箱与成像部进行组装，形成伪全息投影的器具，然后将该器具在投影设备外，该投影设备与手机、电脑等电子设备连接，从而由投影设备投放出影像到投影片材上，投影片材上的影像通过倒置四棱锥形体的干涉和衍射，产生3d影像，本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具结构简单、方便制作，有效解决了幼儿实物教学中在实物难以获得且不易展示时，顺利使幼儿获得对实物的感知，适合应用于幼儿园科学教育领域，其本身可作为幼儿园科学领域学习内容，拓宽现有的内容体系，让幼儿感受到现代科技的发展以及对生活的影响；也可以作为教学手段，补足传统教具的局限性，承载内容突破时空限制，让幼儿感知事物的空间特征，进一步了解化学、物理、天文现象等等，在生动、具体的经验中，更好地培养幼儿的科学素养。

如图1所示，本实用新型基于伪全息投影技术的幼儿教具，包括成像部2投影屏幕和罩箱1三部分构成。所述成像部2固定有沿垂直方向旋转45°倒置的正四棱锥形全息膜，所述的全息膜由灰黑色透明亚克力板制成，且该亚克力板上覆盖一层透明的背投膜能使成像效果更加清晰，同时减少环境因素的干扰使投影屏幕上的二维影像在成像空间中变得立体真实。所述的罩箱放置有微型投影仪且该投影仪可以与手机、电脑等电子设备无限连接，由此可以通过手机、电脑等电子设备操控影像播放。本实施例一种基于伪全息投影技术的幼儿教具整体设计采用榫卯结构拼接的木质材料，幼儿能够自己动手拼接而成。

本实施例中播放影像的制作可以根据课程及教学环境的需要，提前通过设置多个机位直接对所要展示和观察的实物或实景进行拍摄，在采集景物的一个面或四个面后，通过adobepremiere将视频中非主体物去除，并将四段视频合成为所需要的十字状的3d全息投影视频材料。在实物不易进行拍摄的情况下，可以在网络资源中寻找所需要的3d模型，或者通过3dma等建模软件制作实物模型，然后将3d模型导入mikumikudance软件中以制作动画并采集其各个面的图像信息，然后导出各个面的视频，最后通过adobepremiere将视频进行处理以使四段视频合成为所需要的十字状的3d全息投影视频材料。本实施例中播放影像的制作还可以结合《3-6岁儿童学习与发展指南》、《幼儿园教育指导纲要》等相关书籍文献，利用伪全息投影技术的独特优势以制作符合幼儿科学领域学习内容的课程影像。

如上描述了本实用新型的基本原理、组成结构特征和本实用新型能够解决的技术问题。必须指出的是现有的幼儿园科学教育的内容中，“感受科学技术及其对生活的影响”领域尚未涉及到伪全息投影技术。因而，本实用新型可作为幼儿园科学教育领域的学习内容，拓宽现有的内容体系。本实用新型所有的组成部分采用木质可拼接的榫卯结构，能够让幼儿亲自动手拼接合成，拉近幼儿与科学探索的距离，从中感知成像的奥秘，激发幼儿对科学探究的兴趣。在幼儿的实际操作中让其真切感受到现代科技的快速发展以及对日常生活的影响，感知科技的实用性和趣味性。在生动、具体的经验中，更好地培养幼儿的科学素养。本实用新型作为一种教育产品，相比传统直观教具有其独特的优势：

（1）实物教学在实物难以获得且不易展示时，教学便无法奏效。如在认识动物的教学活动中，狮子、海豚等动物不可能搬进教室中，恐龙等已经灭绝的动物也无法通过实物展示。多媒体技术展示的资料具有缩略性的特点，只能以图片、动画辅以声音的形式向学生呈现二维的资料，对于物体的尺寸、三维立体特征，儿童无法获得。如儿童可以在视频中感知狮子的形态、轮廓、声音等单方面的信息，但对于没有见过狮子的儿童来说，无法进行信息统合，形成完整的概念。本实用新型可以补足现有教具的局限性，其承载内容不仅可以突破时空限制，让幼儿感知到事物立体的空间特征。

（2）本实用新型可以让幼儿进一步了解化学、物理、天文现象中的学习内容，不再受制于现实条件。例如，在认识化学现象中，考虑到安全的因素，过去很少在幼儿园中探索，再加上化学现象所反映出的规律也比较隐蔽，较难让幼儿直接探索。通过伪全息投影教具的影像展示，不仅确保了安全性，还可以通过影片的技术处理，将原本隐蔽的化学变化，放大到原子分子层面，以肉眼可见的、真实立体的方式向幼儿展现化学变化的过程；又如幼儿从小就对神秘的天空有着浓厚的探索兴趣，但他们无法直接探索这些遥远的天体，同时限于思维水平，很难理解那些抽象的天文知识，于是就会产生很多离奇的想象。通过伪全息投影教具，就可以化抽象的天文知识、复杂的天体运动为立体直观的影像，帮助幼儿更好地观察、感知和学习。

因此，综上所述，与现有技术相比，本实用新型具有以下效果：（1）本实用新型通过伪全息投影技术设计了一种基于伪全息投影技术的儿童教具，可以作为科学教育的内容，让幼儿在实际操作中探索，拉近幼儿与科学的距离，让幼儿感知最前沿的科学技术；也可以作为教学手段，拥有直观性、形象性、展示内容突破时空限制等特点，补足了传统直观教学的局限性，更加符合幼儿的思维发展水平和学习特点。（2）本实用新型可以突破时空限制，让幼儿感知到事物立体的空间特征，由此可以让幼儿进一步了解化学、物理、天文现象中的学习内容，不再受制于现实条件，由此能够让幼儿亲自动手拼接合成，拉近幼儿与科学探索的距离，在生动、具体的经验中，更好地培养幼儿的科学素养。（3）本实用新型所有的组成部分采用木质可拼接的榫卯结构，能够让幼儿亲自动手拼接合成，拉近幼儿与科学探索的距离，让幼儿真切感受到现代科技的快速发展以及对日常生活的影响，感知科技的实用性和趣味性。在生动具体的经验中，感知成像的奥秘，激发幼儿对科学探究的兴趣，更好地培养幼儿的科学素养。（4）本实用新型与其他全息投影设备相比较，制作材料（如硫酸纸、亚克力板、微型投影仪）都十分常见且成本相对低廉，产品整体结构设计并不复杂，因而易于大量生产和推广。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其它各种形式的基于伪全息投影技术的幼儿教具。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。