說(shuō)北斗，看北斗，問(wèn)北斗，用北斗

王英

活動(dòng)背景

中國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國(guó)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(shí)現(xiàn)全球覆蓋。為了更好地宣傳和普及北斗衛(wèi)星知識(shí)與技術(shù)，讓青少年認(rèn)識(shí)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(shí)，了解北斗建設(shè)對(duì)我國(guó)的國(guó)際地位及國(guó)防安全的重要意義，特開(kāi)展此次活動(dòng)。

本次活動(dòng)設(shè)計(jì)緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，選擇具有時(shí)代氣息、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展、體現(xiàn)未來(lái)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(gè)性發(fā)展需要。同時(shí)，立足學(xué)生的直接經(jīng)驗(yàn)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(yàn)、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

活動(dòng)國(guó)標(biāo)

知識(shí)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(guò)程;能夠使用北斗多模接收機(jī)進(jìn)行北斗衛(wèi)星觀測(cè);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(guò)程與方法：學(xué)生能夠通過(guò)學(xué)習(xí)任務(wù)單鞏固所學(xué)知識(shí);能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法掌握影響衛(wèi)星定位精度的因素;能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)法掌握衛(wèi)星串口通信過(guò)程;能夠通過(guò)小組合作法完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

情感態(tài)度目標(biāo)與價(jià)值觀：學(xué)生能夠體驗(yàn)到探索的樂(lè)趣;能夠了解我國(guó)北斗導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展及北斗對(duì)于國(guó)家安全的重要意義。

活動(dòng)內(nèi)容

活動(dòng)一：“說(shuō)”北斗——初識(shí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)

設(shè)計(jì)思路：本環(huán)節(jié)是在教師的引導(dǎo)下通過(guò)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(shí)建立初步認(rèn)知，讓學(xué)生上課“有備而來(lái)”，有助于更好地理解和掌握。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)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(guò)程：首先，學(xué)生通過(guò)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(duì)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(dòng)所學(xué)習(xí)內(nèi)容;最后，開(kāi)展互動(dòng)活動(dòng)“北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航演示教具”演示實(shí)驗(yàn)。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(shí)驗(yàn)，以此加深學(xué)生對(duì)北斗系統(tǒng)的全面認(rèn)知。

活動(dòng)二：“看”北斗——北斗衛(wèi)星觀測(cè)活動(dòng)

設(shè)計(jì)思路：本活動(dòng)環(huán)節(jié)通過(guò)軟件呈現(xiàn)北斗衛(wèi)星的星空?qǐng)D和衛(wèi)星分布情況，讓學(xué)生感受到衛(wèi)星的真實(shí)存在。同時(shí)，學(xué)生通過(guò)衛(wèi)星觀測(cè)實(shí)驗(yàn)探究影響衛(wèi)星定位精度的因素，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位全天候、全天時(shí)的特點(diǎn)，并對(duì)科學(xué)探究的基本過(guò)程有初步了解。

教學(xué)過(guò)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(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息、信號(hào)強(qiáng)度、星空?qǐng)D、監(jiān)控窗口4個(gè)窗口的內(nèi)容，說(shuō)明每個(gè)參數(shù)的含義;其次，選擇周圍無(wú)遮擋的開(kāi)闊地帶，接通北斗接收機(jī)及筆記本電腦，啟動(dòng)軟件，采集北斗的定位信息、信號(hào)強(qiáng)度、星空?qǐng)D及端口監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并向?qū)W生說(shuō)明“端口監(jiān)控”視圖中導(dǎo)航電文的GNGGA語(yǔ)句字符所代表的含義;最后，開(kāi)展互動(dòng)活動(dòng)“探究影響北斗衛(wèi)星定位精度的因素”。

活動(dòng)三：?jiǎn)枴氨倍贰薄倍沸l(wèi)星串口通信實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)思路：通過(guò)串口通信實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)北斗衛(wèi)星串口通信的基本過(guò)程，了解衛(wèi)星可以為我們做什么、如何讓它去做，從而揭開(kāi)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(dòng)打下基礎(chǔ)。

教學(xué)過(guò)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(guò)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(yǔ)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(guò)程;最后，由學(xué)生分組進(jìn)行北斗衛(wèi)星串口通信實(shí)驗(yàn)，教師總結(jié)。

活動(dòng)四：“用”北斗——北斗應(yīng)用開(kāi)發(fā)活動(dòng)

設(shè)計(jì)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(dòng)環(huán)節(jié)也是此次教學(xué)活動(dòng)的終極目的。引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)與技術(shù)應(yīng)用到我們的生活和學(xué)習(xí)中，以此開(kāi)啟學(xué)生的北斗創(chuàng)新項(xiàng)目研究之路。

教學(xué)過(guò)程：首先，進(jìn)行北斗應(yīng)用調(diào)查及交流，即在活動(dòng)開(kāi)始前，學(xué)生通過(guò)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(kāi)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(kāi)展北斗應(yīng)用創(chuàng)意征集，由教師引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)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(jì)。

預(yù)期效果

拓展學(xué)生的知識(shí)，開(kāi)闊視野。學(xué)生學(xué)習(xí)北斗相關(guān)知識(shí)和技術(shù)，這些是他們?cè)跁竞驼n堂上學(xué)習(xí)不到的。同時(shí)，通過(guò)親身參與活動(dòng)，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(shí)和技術(shù)進(jìn)行北斗創(chuàng)新活動(dòng)，并使之為人類造福。活動(dòng)過(guò)程注重鍛煉和發(fā)展學(xué)生獨(dú)立思考、實(shí)驗(yàn)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(jià)值觀。本方案通過(guò)一系列富有教育意義的活動(dòng)，突出活動(dòng)育人、實(shí)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(shí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，了解北斗的發(fā)展及國(guó)際地位，激發(fā)其民族自豪感和自信心，并樹(shù)立國(guó)防安全意識(shí)。

學(xué)生搜集和整理的資料裝訂成冊(cè)，學(xué)生活動(dòng)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(kāi)發(fā)成果以作品的形式展示。

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

該項(xiàng)目獲得第34屆全國(guó)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(jiǎng)。

專家評(píng)語(yǔ)

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