2.3车载导航指引路线——物联网定位技术 教学设计--2024-2025学年八年级上册《信息科技》（安徽版2024）

2.3车载导航指引路线 教学设计
一、教学内容
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，理解物联网定位技术的基本原理。通过探究如何定位、导航软件如何获取位置，以及定位数据如何帮助规划路线和预测路况，理解定位技术在物联网中的重要性。
二、教学基础
本节课的教学对象是八年级学生，他们具备一定的观察、分析和自主探究能力，对生活中的实际问题感兴趣，乐于通过实践学习。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，深入理解导航的工作原理。
三、问题梳理
1．素养问题
（1）定位在导航中具体是怎么应用的？
（2）如何利用物联网定位技术解决日常生活中的其他问题？
2．项目问题
（1）车载导航软件最基本的能力是什么？
（2）导航的工作原理是什么？
四、教学目标与重难点
1．教学目标
（1）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。
（2）素养目标
了解物联网定位技术；
通过实验，探究定位在导航中的应用。
2．教学重点和难点
（1）教学重点
了解定位技术在导航中的作用；
掌握使用导航系统获取位置信息。
（2）教学难点
设计并完成路线规划和路况预测实验。
五、教学策略
以问题情境、设计方案、实验探究、得出结论为主线，设计实验流程。最后引导学生拓展定位技术在生活中的其他应用，知识升华。具体的规划流程如下图所示：
六、环境与资源
本实验需要准备如下表所示的环境和资源，以便学生进行实验探究。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。
准备 分类 器材/工具 作用/功能
环境 硬件 能定位和上网的智能设备 用于运行导航软件和接收定位数据
软件 导航软件 用于实际获取位置、规划路线、预测路况
网络 WiFi或热点 确保网络稳定，以实时获取定位数据和地图信息
资源 学习支架 学习课件 指导整个学习流程
导学案 包含物联网定位技术的基础知识，辅助理论教学
实验任务单 用于学生记录实验过程、数据和结果
七、教学评价
教师采用多元化的评价方式对学生的学习情况进行评价，并结合过程性评价和总结性评价，具体设计如下：
学生根据小组实验任务单上的实验评价量表填写进行自我评价。
教师可以从多环节、多维度、多指标等多方面对学生进行评价，以口头评价为主。
附：实验评价量表
评价维度 评价指标 评价结果
实验操作 用导航软件确定位置 ☆☆☆☆☆
用导航软件合理规划路线和出行方式 ☆☆☆☆☆
用导航软件预测路况 ☆☆☆☆☆
交流合作 小组成员合理分工 ☆☆☆☆☆
协助同伴解决实验中的问题 ☆☆☆☆☆
成果汇报 实验任务单填写完善 ☆☆☆☆☆
实验成果逻辑合理、条理清晰 ☆☆☆☆☆
八、教学过程
（一）项目情境，明确目标
1．体验导航软件
情境：周末自驾去“合肥科技馆”，不认识路，如果是你，你会怎么解决这个问题？
动手体验：打开智能终端上的导航软件，将“当前位置”设置为起点，“合肥科技馆”设置为终点，体验导航使用，完成下表内容。
手机导航 填一填
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
功能 选一选：□确定定位 □路线规划 □路况提醒 其他_______________________________
学生体验操作，总结操作的步骤以及软件的功能。
2．聚焦问题
播放：一段车载导航指引路线的视频。
讨论：车载导航软件是怎么知道车子现在在哪的？如果把车载导航软件比作一个向导，这个向导最基本的能力是什么？
学生讨论，提出自己的猜想。
3．明确目标
利用物联网定位技术，通过实验探究定位在导航中具体是怎么应用的，深入理解导航的工作原理。
设计意图：通过创设情境，选择了生活中自驾游的应用场景，激发学生运用信息科技知识解决问题的意识。再通过问题讨论，引出本课的主题。
（二）项目准备，设计方案
1．了解导航的工作过程
播放：“导航系统怎么导航的”视频
想一想：车载导航系统中的三大主要部分：“设备”、“云平台”和“卫星”，它们三者之间是如何实现互联的？
画一画：在实验任务单上根据提示绘制导航的工作过程图。
说一说：根据提示词，尝试用自然语句来简单描述整个过程。
2．确定导航原理探究方案
根据导航工作过程，来规划今天的实验方案，明确实验步骤。
3．准备实验器材
硬件：手机。
软件：导航软件，如高德地图、百度地图。
设计意图：通过视频直观展示导航的工作过程，引导学生了解导航的工作流程，从而深化他们对导航系统工作原理的理解，并明确实验探究内容，选择实验器材，为接下来的实验探究做好准备。
（三）项目实施，实验探究
实验探究一：一个定位点——确定位置
使用导航时，定位会受诸多因素的影响。针对以下给出的影响因素，记录实验现象，猜测问题原因。如还能提出其他影响因素，请补充并验证。
影响因素 实验条件 实验现象 猜测原因
定位服务 关闭定位服务
打开定位服务
猜测原因提示：①无法接收卫星信号；②接收信号被阻挡；③定位精度不够；④可以接收卫星信号；⑤其他：____________
学生归纳实验现象，得出实验小结。教师总结点评。
实验1小结：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。除了这些，你还有哪些收获：__________________________。
实验探究二：两个定位点——规划路线
导航确定位置后，设定终点（合肥科技馆），规划路线。选择出行方式，推荐一条路线，记录该路线偏好下的路程、通行时间、红绿灯数等，并给出推荐理由。
地点 起点：________ 终点： 合肥科技馆
出行方式
路线
路程（公里）
时间（分钟）
红绿灯（个）
过路费（元）
你推荐这条路线的理由：□省时 □距离短 □省钱 其他___________
学生归纳实验现象，得出实验小结。教师总结点评。
实验2小结：通过_____位置和 ________ 位置，就可以确定行程的_________ ，也可以预计_________的时间。除了这些，你还有哪些收获：_____________________。
实验探究三：多个定位点——预测路况
当收集到足够多的交通数据，导航系统就可以利用各种算法来检测和预测交通拥堵状况，还会重新规划路线，以避开拥堵区域，节省时间。
利用不同导航软件的“未来出行”或“未来用时”功能，探究出行时间跟路况之间的关系，分析数据背后的原理。
条件 填一填
地点 起点：当前位置 终点： 合肥科技馆
导航 ______导航 _____导航
已选出发时间 预计到达时间 总时长 预计到达时间 总时长
学生归纳实验现象，得出实验小结。教师总结点评。
实验3小结：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_______。除了这些，你还有哪些收获：________________。
各小组成员分工合作进行实验探究，将实验结果及结论填到“实验任务单”里。
设计意图：学生通过几个实验活动进行自主探究，学习如何综合运用信息科技解决实际问题。这种分工合作的方式也加强了学生的团队协作技能。
（四）素养提升，汇报总结
1．展示汇报
小组展示本组的实验任务单，汇报本组实验成果。教师评价。
总结：行驶过程中，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 当前与目的地的_______、估算到达________还可以预判道路的________，提供导航服务。
2．思维导图课堂总结
设计意图：得出实验结论，展示实验成果，教师引导学生对一节课做回顾性总结，提升学生素养。
（五）拓展评价，知识迁移
1.多元评价：学生填写自评表，教师点评。
2.思考：定位技术在生活中还有哪些应用？请列举说明。
使用场景 功能
设计意图：学生根据评价量表自评，教师点评，多元化的评价。知识的迁移应用，通过提供现实生活中的实例，启发学生思考如何运用技术来解决实际问题，并激发他们深入探索的兴趣。
九、学习反思
通过《车载导航指引路线》课程的学习，学生们不仅将物联网定位技术与日常生活紧密结合，理解了其在实际场景中的应用，还深入掌握了导航软件的操作原理。课程中的实验探究活动有效提升了学生的实践操作能力和创新思维，增强了他们对信息技术的敏感度和社会责任感。学生们展现出了使用导航软件进行路线规划和数据分析的能力，部分学生甚至提出了创新的解决方案，如优化路线规划和改善导航体验，同时，他们对信息科技的社会影响有了更深刻的认识。