说北斗，看北斗，问北斗，用北斗

王英

活动背景

中国北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统。2020年，北斗卫星导航系统将实现全球覆盖。为了更好地宣传和普及北斗卫星知识与技术，让青少年认识北斗、学习北斗并能够使用北斗，为人民的生产生活服务，同时，了解北斗建设对我国的国际地位及国防安全的重要意义，特开展此次活动。

本次活动设计紧密联系学生的生活实际，选择具有时代气息、适应社会发展、体现未来科技走向、具有可迁移特征的内容，既有挑战意义，又能满足学生个性发展需要。同时，立足学生的直接经验和亲身参与，充分利用现代信息技术，采取自主、合作、探究等学习方式进行体验、设计、实验等实践活动，促进学生核心素养的形成与发展。

活动国标

知识与技能：学生能够了解北斗卫星导航系统的星座、组成、功能及发展;能够阐述北斗一代和北斗二代的定位过程;能够使用北斗多模接收机进行北斗卫星观测;能够使用北斗通信模块进行北斗卫星串口通信;能够掌握Arduino与北斗通信模块的连接方法。

过程与方法：学生能够通过学习任务单巩固所学知识;能够通过实验探究的方法掌握影响卫星定位精度的因素;能够通过实验法掌握卫星串口通信过程;能够通过小组合作法完成学习任务。

情感态度目标与价值观：学生能够体验到探索的乐趣;能够了解我国北斗导航技术的发展及北斗对于国家安全的重要意义。

活动内容

活动一：“说”北斗——初识北斗卫星导航系统

设计思路：本环节是在教师的引导下通过学生自主学习完成任务。课前资料收集与整理、课上成果展示与交流使学生能够对北斗的相关知识建立初步认知，让学生上课“有备而来”，有助于更好地理解和掌握。同时，培养学生学会学习、信息处理及科学交流的专业素养。

教学过程：首先，学生通过网络等多种方式搜集北斗卫星导航系统相关资料，用PPT分组展示学习成果，并在教师的引导下分主题进行讨论与交流;其次，教师针对学生学习的困惑与想法进行解答，并总结本次活动所学习内容;最后，开展互动活动“北斗卫星定位导航演示教具”演示实验。此教具系教师自主研发，可以向学生展示北斗卫星导航系统的星座模型，以及北斗二代RNSS空间定位演示实验，以此加深学生对北斗系统的全面认知。

活动二：“看”北斗——北斗卫星观测活动

设计思路：本活动环节通过软件呈现北斗卫星的星空图和卫星分布情况，让学生感受到卫星的真实存在。同时，学生通过卫星观测实验探究影响卫星定位精度的因素，让学生深刻认识卫星导航定位全天候、全天时的特点，并对科学探究的基本过程有初步了解。

教学过程：首先，教师向学生介绍北斗多模接收机的功能及Satrack软件的使用方法，教授学生认识卫星导航定位信息、信号强度、星空图、监控窗口4个窗口的内容，说明每个参数的含义;其次，选择周围无遮挡的开阔地带，接通北斗接收机及笔记本电脑，启动软件，采集北斗的定位信息、信号强度、星空图及端口监控数据，并向学生说明“端口监控”视图中导航电文的GNGGA语句字符所代表的含义;最后，开展互动活动“探究影响北斗卫星定位精度的因素”。

活动三：问“北斗”——北斗卫星串口通信实验

设计思路：通过串口通信实验，让学生学会北斗卫星串口通信的基本过程，了解卫星可以为我们做什么、如何让它去做，从而揭开北斗卫星通信的神秘面纱，激发学生的兴趣与信心，也为后续活动打下基础。

教学过程：首先，教师向学生讲授ASCII码和串口通信，让学生了解ASCII码和串口通信的過程;其次，教师引导学生解读北斗卫星通信协议中常用的语句，让学生了解各字段的含义;再次，教师向学生介绍串口助手的用法并演示串口通信过程;最后，由学生分组进行北斗卫星串口通信实验，教师总结。

活动四：“用”北斗——北斗应用开发活动

设计思路：北斗卫星导航系统最终是要为民服务的，本活动环节也是此次教学活动的终极目的。引导学生将所学的知识与技术应用到我们的生活和学习中，以此开启学生的北斗创新项目研究之路。

教学过程：首先，进行北斗应用调查及交流，即在活动开始前，学生通过多种方式调查北斗卫星导航系统在生产生活中的应用情况，随后师生根据调查结果进行讨论与交流;其次，进行北斗应用开发入门学习——用Arduino获取北斗卫星原始数据;最后，开展北斗应用创意征集，由教师引导学生通过文献检索和头脑风暴的方式进行北斗应用创意设计。

预期效果

拓展学生的知识，开阔视野。学生学习北斗相关知识和技术，这些是他们在书本和课堂上学习不到的。同时，通过亲身参与活动，学生进行科学探索和研究的思维方式内化形成，其效果也是课堂教育所不能达到的。

锻炼和发展学生的科学探究和创新能力。学生在教师的引导下应用所学的北斗知识和技术进行北斗创新活动，并使之为人类造福。活动过程注重锻炼和发展学生独立思考、实验探究、发散思维、文献检索等科学探究和创新能力。

帮助学生建立正确的情感态度和价值观。本方案通过一系列富有教育意义的活动，突出活动育人、实践育人，关注学生核心素养培养，使学生能够较为全面地认识北斗卫星导航系统，了解北斗的发展及国际地位，激发其民族自豪感和自信心，并树立国防安全意识。

学生搜集和整理的资料装订成册，学生活动照片、学生完成的作品照片等以展板的形式展示。

学生的北斗应用开发成果以作品的形式展示。

学生的活动学习记录以学习任务单、论文或研究报告的形式展示。

该项目获得第34届全国青少年科技创新大赛科技辅导员创新成果科技教育方案类一等奖。

专家评语

项目方案以北斗卫星导航系统相关知识为载体，立足学生的直观经验与亲身参与，充分利用现代信息技术，通过学术的自主、合作及探究活动设计了具有特色的系列教育活动，使学生了解了与北斗卫星相关的前沿科技知识，提升了学生的创新意识及实践能力。