资源简介

项目3 车载导航指引路线——物联网定位技术
教学设计
一、内容分析
本课以“车载导航指引路线”为主题，重点介绍物联网中的定位技术。通过体验导航功能，了解导航的工作过程，理解定位技术在导航中的应用。本项目涉及的核心概念有“定位技术”、 “数据采集”和“数据应用”，以生活中广泛应用的车载导航作为情境，探究车载导航是如何获得车辆位置，又是如何准确指引车辆到达目的地的，目的是帮助学生理解导航系统中定位技术的关键作用。
二、学情分析
本项目的教学对象是八年级学生，他们好奇心强，具备一定的观察能力、分析能力和自主探究学习能力，他们对生活中的真实情境充满兴趣，愿意从实际问题出发进行学习和探究。他们对于动手实践有一定的热情，对物联网定位技术的学习内容可能会表现出较高的参与度。同时，他们也希望通过实验验证，提高自己的创新思维能力。通过前两个课时的学习，他们对物联网数据采集已经有了初步的认识，但对于物联网数据采集的定位技术及其原理还没有具体认识。因此，可在教师的指导帮助下进行实验探究，了解影响定位的因素、导航时定位的作用，理解导航的工作原理。
三、教学目标
1．素养目标
（1）了解物联网定位技术。
（2）通过实验，探究定位在导航中的应用。
2．项目目标
探究定位与距离、时间、速度的关系，理解导航的工作原理。
四、教学重难点
1 ．重点
（1）了解定位技术在导航中的作用。
（2）掌握使用导航系统获取位置信息。
2．难点
设计并完成路线规划和路况预测实验。
五、教学设计思路
本项目针对车载导航如何指引路线这一真实问题，引导学生在认识定位技术和导航系统的基础上，利用智能终端（如平板）开展实验探究，可引导学生设计不同的实验方案，鼓励学生通过实际操作和实验来解决生活中的实际问题。
该实验的核心问题是“位置、路线、路况”，围绕“我在哪→ 离目的地多远→ 路上堵不堵”构思设计实验方案，具体实验步骤如下。
● 明确实验目的： 了解导航是如何利用定位技术获取位置，合理规划路线和预测路况的。
● 设计实验方案：根据真实情境，设计导航定位、路线规划和路况预测实验。
● 搭建实验设备：准备实验所需智能终端和导航软件。
● 实验操作记录：分组测试，探索不同情况下实验的数据变化，观察并记录数据。
● 得出实验结果：整理数据并统计分析，归纳出定位技术在导航中的作用。
六、实验教学准备
本实验需要准备如下表所示的设备， 以便学生进行实验探究，提供实验相关微课、视频等学习支架。可在室内或校内环境中进行实验操作，不得在公共道路上进行实地测试，以避免潜在的交通事故风险。
类型 器材/工具 作用/功能
硬件 智能终端（平板） 安装导航软件，提供定位服务
软件 导航软件 确定位置、搜索导航路线、预测路况
网络 Wi-Fi 或热点 提供网络服务，以获取实时数据
学习支架 实验手册 实验操作要点、实验过程记录、实验结论撰写
微课资源 “ 导航的工作过程”“定位技术”
七、评价建议
1．过程性评价
（1）个人：考查学生课堂表现，贯穿教学过程始终，以激励性口头表扬为主。
（2）小组：考查学生合作学习能力，以实验项目、展示汇报等方式开展。
2．总结性评价
（1）个人：考查学生实验成果，实验数据清晰，实验报告完整，实验结论准确。
（2）小组：考查小组成果展示汇报，汇报时思路清晰、声音洪亮。
评价维度 评价指标 评价结果
实验设计 根据给定的目标和条件，设计合理的实验方案（导航定位、规划路线、路况预测） ☆☆☆☆☆
实验操作 会使用导航确定位置 ☆☆☆☆☆
能合理规划路线和出行方式 ☆☆☆☆☆
会使用“未来出行”功能预测路况 ☆☆☆☆☆
交流合作 小组合理分工，交流讨论，合作完成“导航定位、规划路线、预测路况”实验探究 ☆☆☆☆☆
能够逻辑清晰地展示小组实验成果，总结实验结果，完善定位技术的认知 ☆☆☆☆☆
八、实验教学过程
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
创设情境明确目标 (
:
)1．体验导航软件 打开智能终端上的导航软件，将“学校”设置为起点，“家”设置为终点，体验导航使用，完成下表内容。 导航软件 操作步骤填写正确的步骤顺序 : ( ) 打开导航软件 ( ) 选择路线 ( ) 设置 目 的地 ( ) 开始导航 (
选
选
)导航软件 功能口确定定位 口路线规则 口路况提醒 其他
学习过程：体验、了解导航软件的使用方法及主要功能。 2． 明确实验目标 学习过程：思考并明确本活动的学习目标，即利用物联网定位技术通过实验探究“车载导航指引路线”。 引导学生体验导 航使用，以生活 实际问题体验软 件的功能，引导 学生了解导航软 件的使用方法及 主要功能。 引入课题“车载 导航指引路线”， 让学生明确实验 目标。 引入情境问题，激发学生的学习兴趣，从而引出本课的实验探究主题。
规划设计确定方案 1． 了解导航的工作过程 观看微课“导航的工作过程”，了解导航系统包括设备、通信网络和应用服务等三个部分。其中定位设备获取位置信息，通过通信网络传给云平台，云平台对收集到的数据进行处理，再通过软件提供导航服务。 播放微课，引导学生阅读实验手册，结合物联网系统对导航系统 引导学生自主学习，结合物联网系统，思考导航系统的组成
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
规划设计确定方案 对数据进行处理 举 进 行 初步 的 介 绍。 引导学生思考， 合理猜想。 以问题 链 的方 式，引导学生思 考，小组合作设 计实验方案。 在学生完成任务 的过程中，巡视 辅导，完成任务 后，请学生上台 演示实验方案。 组织学生小组合 作，根据实验方 案 准备实验 设 备，提供 Wi-Fi 或热点连接互联 网，指导学生在 安全的环境下正 确操作。 及导航的工作 过程。 小组讨论，思考 教师提出的问 题，梳理导航的 关键问题，培养 学生的自主学 习能力。 围绕“我在哪？ → 离目的地多 远？ → 路上堵 不堵”设计实验 方案，培养学生 的自主探究学 习和小组合作 的能力。 准备实验设备 和实验环境，可 在室内或校内 环境中进行操 作，不得在公共 道路上进行实 地测试，以避免 潜在的交通事 故风险。
了解导航的工作过程，并思考以下两个问题。 问题 1：设备是如何获取数据的？ 问题 2：数据对导航有什么作用？ 学习过程：观看微课，思考、讨论，并聚焦情境问题。 2．设计导航定位、规划路线、预测路况的实验方案 导航软件通过定位技术确定自己的具体位置，然后通过搜索目的地确定路线，在行驶过程中还要及时关注路况。根据导航常见的使用情境，设计一系列实验。
我在哪 确定位置 离目的地多远 规划路线 路上堵不堵 预测路况
学习过程：思考教师提出的问题，小组合作设计“导航定位、规划路线、预测路况”的实验方案。 3．准备实验设备和环境 查阅实验手册，检查智能终端是否安装所需的导航软件，确保网络连接，以便获取地图的实时数据。 学习过程：根据实验手册，检查实验设备和环境。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
搭建设备测试验证 实验 1：我在哪？——确定位置 使用导航时，定位会受到诸多因素的影响，针对下表中的影响因素进行对比实验，记录实验现象，并猜测原因。 影响因素实验条件实验现象猜测原因定位服务开启服务关闭服务 使用环境电梯/地下室等封闭空间操场/广场等室外开阔地带商场楼层定位不同楼层 (如 楼 、2楼 、3楼)
学习过程：尝试在不同实验条件下测试，归纳实验现象，并猜测原因。 结论 1： 智能终端上安装了位置传感器，通过接收卫星信号，可以获取 信息，使用导航时必须要开启智能终端中的 服务。
引导学生思考使用导航时，定位会受到哪些因素影响？ 组织学生小组合作，针对影响因素进 行对比 实验，猜测原因。 引导学生得出实 验 1 的结论：导 航时定位技术起 到关键作用。 组织学生小组合 作，根据出发地 和目的地规划路 线，比较不同出 行方式的 优缺 点，并说明理由。 引导学生得出实 验 2 的结论，理 解导航过程中定 位与时间、距离 的关系。 通过实验检测 生活中的现象， 尝试用物联网 技术解释并归 纳：定位技术在 导航时起到了 关键作用，通过 卫星信号获取 了位置等信息， 使用导航时必 须要开启定位 服务。 通过比较不同 出行方式的预 计时间和路程 等信息，培养学 生观察分析的 能力以及解决 真实问题的能 力。
学习过程：归纳总结，提炼实验 1 结论。 实验 2：离目的地多远？——规划路线 导航确定位置后，可以根据出发地和目的地规划路线。假设从当前定位位置（如“学校”）出发，设置目的地为“家”。使用导航软件规划路线，记录不同出行方式的预计时间和路程等信息，推荐某种出行方式，并说明理由。 出行方式时间/分钟路程/公里红绿灯/个步行骑行 ( 自行车)公共交通驾车
你推荐哪种出行方式 请说明理由 :
学生活动：尝试不同出行方式，比较优缺点，讨论、交流，说明理由。
结论 2： 通过 位置和 位置，就可以确定行程的 ，也可以预计 的时间。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
搭建设备测试验证 学习过程：归纳总结，提炼实验 2 的结论。 实验 3：路上堵不堵？——预测路况 利用导航软件的“未来出行”功能设计如下实验，选择同一条驾车路线，确定实验时间，包括高峰时段和非高峰时段。记录间隔 10 分钟的路况预测。 时间导航软件 导航软件选择出发 时间预计到达 时间选择出发 时间预计到达 时间高峰时段非高峰时段
学生活动：尝试不同时段使用导航预测路况，连续记录多组数据，分析数据背后的原理。 当导航系统收集 到足够的交通数 据时，它可以利 用各种算法来检 测和预测交通拥 堵，并重新规划 路线， 以避开拥 堵区域，节省时 间和燃料。 组织学生小组合 作，使用导航软 件的“未来出行” 功能，记录不同 时 段 的路 况 预 测，猜测并分析 数 据 背 后 的原 理。 引导学生得出实 验 3 的结论，判 断定位数据与路 况的关系。 通过比较不同 时段的路况预 测，培养学生的 观察分析能力 以及解决真实 问题的能力。
结论 3： 行驶过程中，每一辆使用 的车，都会实时更新 信息，并发送给服务器，所有车辆构成了一个交通网络。 当某个路段收集用户数据的速度突然变慢，地图上该路线显示颜色为 ，说明路况 ，预计到达时间 。 当某个路段收集用户数据的速度逐渐正常，地图上该路线显示颜色为 ，说明路况 ，预计到达时间 。
学习过程：归纳总结，提炼实验 3 的结论。
记录数据实验结论 1．展示汇报 小组汇报实验成果，展示本组路线规划和路况预测，并说明理由，得出实验结论。 实验完成后，请学生展示成果，并简要说明本组路线规划和路况预测的过程。 通过展示交流， 培养学生的语 言表达能力。 帮助学生总结 梳理知识结构、 强化重难点。
在导航系统中，感知层通过 技术获取车辆的 信息，通过网络传给云平台。 云平台对数据进行处理，不仅可以计算出当前位置与目的地的 、估算预计到达的 ，还可以预判道路的 ，提供导航服务。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
记录数据实验结论 学习过程：完成实验手册中实验结论的填写。 2．作业设计 （1）基础性作业。 定位技术除了在手机导航中应用外，在生活中还有哪些应用，请查阅资料，举例说明定位技术在生活中的应用。 （2）综合性作业。 选择生活中的一些物品，基于日常生活中存在的问题，为这些物品赋予定位功能，可以产生什么功能？能解决生活中的哪些难题？ 名称问题功能防丢钥匙经常找不到 、容易丢失丢失以后 , 手机查找 , 显示位置并 自动发出声音或光线
学习过程：课中或课后查阅资料，完成分层作业。 对课堂所学知识 点进 行 归纳 总 结。 组织不同层次的 学生完成作业， 让所有学生完成 基础性作业，让 学有余力的学生 完成 综 合 性 作 业。 通过布置分层 作业，帮助学生 巩固所学知识， 拓展提升，让不 同层次的学生 都能有所提高。
九、板书设计
十、教学反思
1．教学目标达成情况
本次教学活动以“车载导航指引路线”为主题，围绕物联网中的定位技术展开。通过本次教学，学生对物联网定位技术有了更深入的了解，能够通过实验探究定位技术在导航中的应用。
教学目标基本达成，学生在知识掌握和技能应用上均有所提升。
2 ．学生参与度
学生在本次教学活动中表现出较高的参与热情。在实验探究环节，学生能够积极思考，主动参与到小组合作中，展现出良好的团队协作精神。但也有部分学生在实验设计和操作过程中显得较为被动，需要教师更多的引导和激励。
3．教学内容的深度和广度
本次教学内容涵盖了物联网定位技术的基本原理和应用，但在深度上还有待加强。例如，可以进一步探讨定位技术在物联网系统中的作用，定位技术在其他领域的应用，以及未来技术发展趋势等，以拓宽学生的视野。
4．教学难点的突破
本课程的难点在于设计并完成路线规划和路况预测实验。通过分步骤引导和实际操作，大部分学生能够掌握实验流程。然而，对于实验中出现的问题，如数据记录的准确性和分析的深度，仍需在后续教学中给予更多关注。

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