王英

活動背景

中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2020年，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將實現(xiàn)全球覆蓋。為了更好地宣傳和普及北斗衛(wèi)星知識與技術(shù)，讓青少年認(rèn)識北斗、學(xué)習(xí)北斗并能夠使用北斗，為人民的生產(chǎn)生活服務(wù)，同時，了解北斗建設(shè)對我國的國際地位及國防安全的重要意義，特開展此次活動。

本次活動設(shè)計緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實際，選擇具有時代氣息、適應(yīng)社會發(fā)展、體現(xiàn)未來科技走向、具有可遷移特征的內(nèi)容，既有挑戰(zhàn)意義，又能滿足學(xué)生個性發(fā)展需要。同時，立足學(xué)生的直接經(jīng)驗和親身參與，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，采取自主、合作、探究等學(xué)習(xí)方式進(jìn)行體驗、設(shè)計、實驗等實踐活動，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

活動國標(biāo)

知識與技能：學(xué)生能夠了解北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座、組成、功能及發(fā)展;能夠闡述北斗一代和北斗二代的定位過程;能夠使用北斗多模接收機(jī)進(jìn)行北斗衛(wèi)星觀測;能夠使用北斗通信模塊進(jìn)行北斗衛(wèi)星串口通信;能夠掌握Arduino與北斗通信模塊的連接方法。

過程與方法：學(xué)生能夠通過學(xué)習(xí)任務(wù)單鞏固所學(xué)知識;能夠通過實驗探究的方法掌握影響衛(wèi)星定位精度的因素;能夠通過實驗法掌握衛(wèi)星串口通信過程;能夠通過小組合作法完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

情感態(tài)度目標(biāo)與價值觀：學(xué)生能夠體驗到探索的樂趣;能夠了解我國北斗導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及北斗對于國家安全的重要意義。

活動內(nèi)容

活動一：“說”北斗——初識北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

設(shè)計思路：本環(huán)節(jié)是在教師的引導(dǎo)下通過學(xué)生自主學(xué)習(xí)完成任務(wù)。課前資料收集與整理、課上成果展示與交流使學(xué)生能夠?qū)Ρ倍返南嚓P(guān)知識建立初步認(rèn)知，讓學(xué)生上課“有備而來”，有助于更好地理解和掌握。同時，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)、信息處理及科學(xué)交流的專業(yè)素養(yǎng)。

教學(xué)過程：首先，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)等多種方式搜集北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)資料，用PPT分組展示學(xué)習(xí)成果，并在教師的引導(dǎo)下分主題進(jìn)行討論與交流;其次，教師針對學(xué)生學(xué)習(xí)的困惑與想法進(jìn)行解答，并總結(jié)本次活動所學(xué)習(xí)內(nèi)容;最后，開展互動活動“北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航演示教具”演示實驗。此教具系教師自主研發(fā)，可以向?qū)W生展示北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的星座模型，以及北斗二代RNSS空間定位演示實驗，以此加深學(xué)生對北斗系統(tǒng)的全面認(rèn)知。

活動二：“看”北斗——北斗衛(wèi)星觀測活動

設(shè)計思路：本活動環(huán)節(jié)通過軟件呈現(xiàn)北斗衛(wèi)星的星空圖和衛(wèi)星分布情況，讓學(xué)生感受到衛(wèi)星的真實存在。同時，學(xué)生通過衛(wèi)星觀測實驗探究影響衛(wèi)星定位精度的因素，讓學(xué)生深刻認(rèn)識衛(wèi)星導(dǎo)航定位全天候、全天時的特點，并對科學(xué)探究的基本過程有初步了解。

教學(xué)過程：首先，教師向?qū)W生介紹北斗多模接收機(jī)的功能及Satrack軟件的使用方法，教授學(xué)生認(rèn)識衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息、信號強(qiáng)度、星空圖、監(jiān)控窗口4個窗口的內(nèi)容，說明每個參數(shù)的含義;其次，選擇周圍無遮擋的開闊地帶，接通北斗接收機(jī)及筆記本電腦，啟動軟件，采集北斗的定位信息、信號強(qiáng)度、星空圖及端口監(jiān)控數(shù)據(jù)，并向?qū)W生說明“端口監(jiān)控”視圖中導(dǎo)航電文的GNGGA語句字符所代表的含義;最后，開展互動活動“探究影響北斗衛(wèi)星定位精度的因素”。

活動三：問“北斗”——北斗衛(wèi)星串口通信實驗

設(shè)計思路：通過串口通信實驗，讓學(xué)生學(xué)會北斗衛(wèi)星串口通信的基本過程，了解衛(wèi)星可以為我們做什么、如何讓它去做，從而揭開北斗衛(wèi)星通信的神秘面紗，激發(fā)學(xué)生的興趣與信心，也為后續(xù)活動打下基礎(chǔ)。

教學(xué)過程：首先，教師向?qū)W生講授ASCII碼和串口通信，讓學(xué)生了解ASCII碼和串口通信的過程;其次，教師引導(dǎo)學(xué)生解讀北斗衛(wèi)星通信協(xié)議中常用的語句，讓學(xué)生了解各字段的含義;再次，教師向?qū)W生介紹串口助手的用法并演示串口通信過程;最后，由學(xué)生分組進(jìn)行北斗衛(wèi)星串口通信實驗，教師總結(jié)。

活動四：“用”北斗——北斗應(yīng)用開發(fā)活動

設(shè)計思路：北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最終是要為民服務(wù)的，本活動環(huán)節(jié)也是此次教學(xué)活動的終極目的。引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識與技術(shù)應(yīng)用到我們的生活和學(xué)習(xí)中，以此開啟學(xué)生的北斗創(chuàng)新項目研究之路。

教學(xué)過程：首先，進(jìn)行北斗應(yīng)用調(diào)查及交流，即在活動開始前，學(xué)生通過多種方式調(diào)查北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用情況，隨后師生根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行討論與交流;其次，進(jìn)行北斗應(yīng)用開發(fā)入門學(xué)習(xí)——用Arduino獲取北斗衛(wèi)星原始數(shù)據(jù);最后，開展北斗應(yīng)用創(chuàng)意征集，由教師引導(dǎo)學(xué)生通過文獻(xiàn)檢索和頭腦風(fēng)暴的方式進(jìn)行北斗應(yīng)用創(chuàng)意設(shè)計。

預(yù)期效果

拓展學(xué)生的知識，開闊視野。學(xué)生學(xué)習(xí)北斗相關(guān)知識和技術(shù)，這些是他們在書本和課堂上學(xué)習(xí)不到的。同時，通過親身參與活動，學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索和研究的思維方式內(nèi)化形成，其效果也是課堂教育所不能達(dá)到的。

鍛煉和發(fā)展學(xué)生的科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。學(xué)生在教師的引導(dǎo)下應(yīng)用所學(xué)的北斗知識和技術(shù)進(jìn)行北斗創(chuàng)新活動，并使之為人類造福?；顒舆^程注重鍛煉和發(fā)展學(xué)生獨立思考、實驗探究、發(fā)散思維、文獻(xiàn)檢索等科學(xué)探究和創(chuàng)新能力。

幫助學(xué)生建立正確的情感態(tài)度和價值觀。本方案通過一系列富有教育意義的活動，突出活動育人、實踐育人，關(guān)注學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)，使學(xué)生能夠較為全面地認(rèn)識北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，了解北斗的發(fā)展及國際地位，激發(fā)其民族自豪感和自信心，并樹立國防安全意識。

學(xué)生搜集和整理的資料裝訂成冊，學(xué)生活動照片、學(xué)生完成的作品照片等以展板的形式展示。

學(xué)生的北斗應(yīng)用開發(fā)成果以作品的形式展示。

學(xué)生的活動學(xué)習(xí)記錄以學(xué)習(xí)任務(wù)單、論文或研究報告的形式展示。

該項目獲得第34屆全國青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員創(chuàng)新成果科技教育方案類一等獎。

專家評語

項目方案以北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)相關(guān)知識為載體，立足學(xué)生的直觀經(jīng)驗與親身參與，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，通過學(xué)術(shù)的自主、合作及探究活動設(shè)計了具有特色的系列教育活動，使學(xué)生了解了與北斗衛(wèi)星相關(guān)的前沿科技知識，提升了學(xué)生的創(chuàng)新意識及實踐能力。