單元活動 全球定位系統與交通運輸（教案）
一、教材分析
全球定位系統及其應用是人類活動地域聯系的最新發展，在當今社會日益普及，例如在許多學生的家庭用車中就有定位儀的使用。本節課要讓學生明確全球定位系統的構成與優點；全球定位系統的應用領域；學會使用“GPS手持機”。
二、目標
1、知識目標：
（1）知道全球定位系統的基本構成、定位導航原理、優越性及其應用領域。
（2）了解GPS手持機的使用。
2．能力目標：
學會使用GPS手持機，看懂其顯示的信息
3．情感、態度和價值觀目標：
利用高科技成果激發學科學、用科學和探究科學奧秘的興趣和熱情。
三、重點難點
1、全球定位系統的構成。
2、全球定位系統在軍事、民用兩方面的應用。
3、學會使用GPS手持機。
四、學情分析
對于文科普通班的學生，其知識基礎和文科小班是有相當差距的，但本節課的知識是比較獨立的，所以，在學習本節課的要求上，應該全體文科學生的要求是一樣的。本節課的重點任務就是明確構成、知道應用領域、學會手持機 GPS的使用。
五、教學方法
1、自主探究學習法、討論法。
2．學案導學：見后面的學案。
3、新授課教學基本環節：預習檢查、總結疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結、當堂檢測→發導學案、布置預習
六、課前準備
教師要準備好與本節課相關的所用的圖片、電腦設備；學生做好預習學案，對全球定位系統有一個大概的了解，要達到預習學案的基本要求。
七、課時安排：1課時
八、教學過程
(一)預習檢查、總結疑惑
檢查了學生的預習學案，明確了學生對于全球定位系統的工作原理、全球定位系統的維護、數據注入等疑惑的問題。
（二）情景導入、展示目標。
今天我們來了解全球定位系統（GPS）與交通運輸的關系。1957年10月，世界上第一顆人造地球衛星的發射成功，標志著空間科技的發展跨入了一個嶄新的時代，隨著人造地球衛星的不斷發射，利用衛星定位測量已成為現實。
定位技術的發展經歷了衛星定位技術，衛星多普勒測量到現在的全球定位系統（GPS）全球定位系統是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。
在美國,GPS全球衛星定位技術與“阿波羅”飛船登月,航天飛機升空,共同給列為20世紀“三大航天工程”。
介紹完GPS的由來及時向學生展示教學目標。
（三）合作探究、精講點撥。
［探究活動1］將課本上GPS系統的組成轉換成綱要形式。
教師講解：GPS的全稱是“授時與測距導航系統－全球定位系統”（navigation system timing and ranging-global positioning system）。
它主要由三大子系統構成：空間衛星系統、地面監控系統、用戶設備系統。
（1）我們來逐一介紹：空間衛星系統作為空間部分，由均勻分布在6個軌道平面上的24顆高軌道工作衛星構成，各軌道平面相對于赤道平面的傾角為55，軌道平面間距60。在每一軌道平面內，各衛星升交角距差90，任一軌道上的衛星比西邊相鄰軌道上的相應衛星超前30。事實上，空間衛星系統的衛星數量要超過24顆，以便及時更換老化或損壞的衛星，保障系統正常工作。該衛星系統能夠保證在地球的任一地點向使用者提供4顆以上可視衛星。GPS工作衛星組網保障全球任一時刻、任一地點都可對4顆以上的衛星進行觀測（最多可達11顆），實現連續、實時地導航和定位。
看GPS衛星圖4-4-2，它的兩側有兩塊雙葉太陽能板，能自動雙向定位，以保證衛星正常工作用電。
完成探究學案空間衛星系統部分
觀察下圖并討論，教師提問，讓學生說出地面監控系統，教師補充。
（2）地面監控部分，由均勻分布在美國本土和三大洋的美軍基地上的一個主控站、五個監測站和三個信息注入站構成。
主控站位于美國科羅拉多的斯平士（Colorado Springs）的聯合空間執行中心（CSOC），三個注入站分別設在大西洋、印度洋和太平洋的三個美國軍事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）島、印度洋的狄哥?伽西亞(Diego Garcia)和太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein),五個監測站設在主控站和三個注入站以及夏威夷島。[來源:ks5u]
①主控站是根據各監控站提供的GPS衛星觀測數據、衛星工作狀態數據、各監測站和注入站自身的工作狀態數據。根據這些數據，完成各項工作：如及時編算每顆衛星的導航電文并傳送給注入站；控制和協調監測站間、注入站間的工作，檢驗注入衛星的導航電文是否正確以及衛星是否將導航電文發給了GPS用戶系統；診斷衛星工作狀態，改變偏離軌道的衛星位置及姿態，調整備用衛星取代失效衛星。
②監測站是用GPS接收系統測量每顆衛星的偽距和距離差，采集氣象數據，并將觀測數據傳送給主控點，5個監控站均為無人守值的數據采集中心。
③信息注入站 接受主控站送達的各衛星導航電文并將之注入飛越其上空的每顆衛星。
完成探究學案地面監控系統部分
關于用戶設備系統的學習，學生獨立完成相應的探究學案。[來源:ks5uK]
［探究活動2］學習本課“GPS的應用領域”，完成下列綱要，并思考為何攜帶GPS手持機的人員遇險時能得到及時救援。
教師介紹：GPS現在主要是用來定位、導航和測量。
在軍事上GPS的應用：軍事是GPS技術最早的應用領域,主要是為各種軍事活動提供定位導航.在現代戰爭中，不僅陸、海、空三軍，而且許多高科技武器彈藥等，也都開始采用GPS技術進行定位導航.
還擴展到成為目前精確制導武器復合制導的一種重要技術手段.例如：未配置GPS制導系統之前,美軍的BGM-109C“戰斧”巡航導彈的圓概論誤差約為9米；在其“慣性＋地形匹配”制導系統中加入GPS后，其誤差降至3米，制導精度大大提高。
后來，GPS又開始發展到民用上。民用的GPS主要用于交通車輛導航管理、航空器的定位以及導航，以及大地測量、野外勘測、緊急求援、旅游探險、農業監控、生態研究等方面。
下面同學們完成探究學案的第二部分。（教師當堂檢查完成情況）
承轉：大家完成的學案情況較好，下面我們來共同學習知識窗的內容。看一看GPS在公共交通上的應用。它具體的例證了以上幾個功能，如GPS系統的智能調度功能，使裝有GPS的出租車配備合理，能最大程度的滿足乘客的要求，從而減少了空載率，降低能源消耗，節省運行成本，并使行車、乘車安全系數大大提高等功能。
GPS在旅游探險中的應用，GPS接收機是旅游、探險者的好幫手。利用GPS，旅游者可以在陌生的城市里迅速找到自己所在的位置，確定的前往目的地的最優行進方式和路線。野外探險者則可以快捷的找到合適的道路和宿營地點，并在出現險情時迅速定位、報警，求得快捷的救援行動。
思考：為何攜帶GPS手持機的人員遇險時能得到及時救援。
講述實例引起學生思考：余純順在羅布泊探險遇難時離最近的補給站僅幾百米。風沙淹埋了前人走過的足跡。在茫茫荒漠中又渴又餓的他終于倒下了。如果當時他有一臺中文顯示GPS接收機，這種慘劇又何以發生？。在地廣人稀沒有任何參照物可用以辨別方向的情況下，危險無時無刻不存在,手持GPS接收機沿著機中記錄的安全軌跡小心行進，從而可以安全返航。目前，許多休閑俱樂部圍繞GPS功能相繼推出"穿越"、"尋寶"、"野外拓展"等都市游戲，豐富了人們的周末生活，提高了人們的生活品位，深得戶外運動愛好者的歡迎。
從我國著名科學家余純順在羅布泊探險遇難個事件可見GPS的重要用途。
轉承：GPS將成為時尚的高科技產品，并不斷地改變人們的生活方式。下面我們來了解了一下GPS手持機，了解GPS手持機的使用，即如何利用GPS手持機來定位和導航。
［探究活動3］學習用GPS手持機定位和導航
總體介紹: GPS接收機是用于接受GPS衛星定位信息的用戶設備，其有兩大主要用途：定位和導航。GPS12是美國GARMIN公司于1998年推出的全中文接收機，是目前國內市場上的一款主流機型。如預習學案圖1所示，它的功能鍵：最上的是內置天線，左邊從上到下有導航鍵、開機鍵和退出鍵；右邊則是翻頁鍵、定位鍵和輸入鍵；中間是光標鍵；下面則是顯示屏。GPS的主要用途是定位和導航。(學生同時復習預習學案最后的填圖部分)
首先我們來學習如何用GPS來定位：地球上的任何一個地點，都有特定的經度、緯度和高度。用GPS接收機定位，詳細步驟如下：
1、開機接收衛星信號，顯示〈收星畫面〉如探究學案圖1所示
收星畫面是開機后的第一個畫面，表示衛星的分布與接收狀態。接收到的衛星不能低于3顆，要選屋外無障礙物的地區接收。
衛星方位：上北下南，左西右東
衛星仰角： 中心相當于所處位置正上方，大圓代表地平線，中間圓為45度仰角
衛星編號：圖中數字表示地平線上方的衛星，數字反白表示衛星未收到
黑框條圖：表示接收到的衛星信號的強弱，黑條越高，代表信號越強；如果是白框條，表示該顆衛星正處于跟蹤狀態；如果黑條和白框條都沒有，表示還未收到衛星信號。一般來說，圓圈中衛星越靠近中心，則表示接收到的衛星信號越強。如圖1-2中接收到10顆衛星，而且信號比較強。
下面完成圖1的填圖任務
2、連續按[翻頁]鍵或[退出]鍵,切換至<數據查詢畫面>,如圖1示，其上表示了接收點的信息，有：
航向：運動時的方向，它的角度是以正北為0°，順時針逐漸增加，正東為90°，正西為270°，因此運動時可以據此來判斷北的方向。
航速：為固定顯示數據不能更改，當接收衛星后衛星會自動根據你的運動情況測定該值。
航程：相當于里程表，記錄航行過的實際路程。
高度：顯示你所處點的海拔高度。圖2中高度是17m
坐標：接收點的經緯度。圖2中坐標是N32°36′53.9″E120°54′19.2″。
時間：采用衛星鐘授時。
這就是定位，它不僅可以為你定位，而且可以為你導航，這樣不管你是身處浩瀚的沙漠之中，還是在波浪滔天的大海上，都不會為迷失方向而發愁。
下面完成圖2的填圖任務
通過完成探究學案然保護區戶外探險的探究活動并觀察電腦展示的GPS手持接收機的畫面，學生敘述利用GPS導航的兩種方法（視課堂實際情況教師補充學生的敘述將此方法補充完整）。
導航方法是：
使用GPS接收機導航，首先要建立航路點，然后才能進行導航。
建立航路點
第一種方法：按[定位]鍵記錄各個位置,建立航路點。
第二種方法：直接輸入經緯度建立航路點
A、開機接收衛星信號，顯示〈收星畫面〉如圖1示
B、連續按[翻頁]鍵或[退出]鍵，直到顯示〈功能設定畫面〉
C、移動 [光標]鍵選中[航點],按[輸入]鍵確定，顯示〈航點畫面〉
D、移動[光標]鍵選中航點編號，按[輸入]鍵確定，用[光標]鍵選擇所要的航點編號，按[輸入]鍵確定。
E、移動[光標]鍵選中經緯度，進行經緯度編輯，輸入航路點的經緯度，方法同上，按[輸入]鍵確定
F、最后移動[光標]鍵選中畫面下部的[完成]，按[輸入]鍵確定，錄入完成，回到〈功能設定畫面〉
通過一系列的過程，進行導航。
（四）反思總結，當堂檢測。
由于條件所限，學校沒有GPS手持機和其他相關設備，只有通過在微機上的演示和老師介紹，學生才能學習此方面的知識，所以在本節課的課堂上組織學生反思總結是非常必要的。
（五）發導學案、布置預習。
隨著本節課的結束，我們的關于必修二的課程也隨之結束了，下一節課我們將進入課程的復習，希望大家認真做一做今天下發的總復習的預習學案。
九、板書設計
GPS與交通運輸的關系
一、全球定位系統的構成
GPS的組成：空間衛星系統，地面監控系統，用戶設備系統。
GPS的優點。
二、GPS的應用領域
GPS在軍事上的應用。
GPS在交通中的應用（車輛管理，空中導航）。
GPS在旅游探險中的應用。
三、學用GPS手持機定位
十、教學反思
本節主要介紹了GPS的原理和組成系統，同時也了解了GPS的應用，最主要的就是了解GPS手持機的使用，在沒有手持GPS接收機的情況下，借助了計算機系統的幫助。
學習本節課之前，學生已經完成了課前預習學案，對全球定位系統的構成、應用、GPS手持接收機的功能面板都有了一個大概的了解。在課堂上的主要任務是檢查學生的基本知識的掌握情況，并使學生初步會使用GPS手持接收機。在學習怎樣使用GPS手持接收機時，除了計算機系統的幫助之外，運用形象的語言講解也是非常重要。若使用模型，讓學生在模型上，用鉛筆寫一寫、畫一畫各種界面，可提高學生的學習效率。
由于水平所限，本節課會有許多不足之處，希望大家提出寶貴意見，以便今后更好的提高自己。
十一、學案設計(見下頁)
第三單元 產業活動與地理環境
單元活動 全球定位系統與交通運輸（學案）
課前預習學案
一、預習目標
預習“全球定位系統與交通運輸”，初步明確GPS的系統組成、應用領域，了解GPS接收機面板以及功能鍵。
二、預習內容
（一）、全球定位系統的構成
1、概況
（1）．全球定位系統的全稱是 。
英文縮寫是
（2）.在美國，被列為20世紀“三大航天工程”的有 、 和 。
（3）．全球定位系統主要綜合了 、 和 三大學科的技術。
2、構成
（二）、應用
1．GPS應用最早的領域是 。
2.目前，GPS在導航方面應用最廣的部門是 。
3.GPS接收機在旅游探險中的作用有哪些？
4．此外，GPS還廣泛應用于 、 、 、 和 等方面。
（三）、學用GPS手持機
GPS手持機的兩大用途是 和 。
1。在使用GPS定位時，最好選擇在 位置，原因是 。
2.填寫出GPS接收機各功能鍵地名稱
圖1
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內容
課內探究學案
一、學習目標：
1、全球定位系統的構成。
2、全球定位系統在軍事、民用方面的應用。
學習重難點：
1、全球定位系統在軍事、民用方面的應用。
2、學會使用GPS手持機。
3、GPS系統構成。
二、學習過程
［探究活動1］將課本上GPS系統的組成轉換成綱要形式。
［探究活動2］學習本課“GPS的應用領域”，完成下列綱要，并思考為何攜帶GPS手持機的人員遇險時能得到及時救援。
［探究活動3］學習用GPS手持機定位和導航
（1）分別在圖1、圖2中填寫出地平線、衛星編號、衛星信號和坐標
三、反思總結
1、GPS定位原理是什么？
2、為何攜帶GPS手持機的人員遇險時能得到及時的救援？
四、當堂檢測
(一)、選擇題
我國既有鐵路干線第六次大面積提速后，列車最高運行速度可達200千米以上，并首次實現了旅客列車追蹤間隔5分鐘。這標志著我國既有鐵路干線提速已進入世界先進行列。回答1—2題。
1.該次鐵路大提速主要應用的地理信息技術是（ ）
A．地理信息系統 B.遙感技術
C.遙感技術和全球定位系統 D.全球定位系統和地理信息系統
2.根據下面時刻表，乘坐表中哪一次車的旅客到終點時看到太陽最接近正南方向
動車組車次 始發站 終點站 開車時間 終到時間
D21 北京 長春 07：15 13：31
D201 南昌 長沙 08：00 11：15
D584 寶雞 西安 11：11 12：23
D776 深圳 廣州 11：18 12：28
注:長春（43°53′N，125°20′E） 長沙（28°11′N，113°00′E）
西安（34°15′N，108°55′E） 廣州（23°00′N，113°13′E）
A．D21 B.D201 C.D584 D.D776
讀圖，完成3—4題。
3．巴黎計劃在其北部建一衛星城，其城市規劃布局將采用下圖D區的布局模式，主要考慮的環境要素是 （ ）
A．河流的流向 B．地形的起伏 C．人們的審美觀念 D．主體風向
4．該衛星城建好后，某出租車公司要在中心調度系統中快速查詢本公司出租車的位置信息所采用的技術是 （ ）
A．RS技術 B．GIS技術 C．無線電呼叫技術 D．GIS與GPS技術
(二)、綜合題
5、（2005年上海卷）聯系遙感(RS)、地理信息系統(GIS) 和全球定位系統(GPS)的有關知識，回答下列問題。
（1）上海某出租車公司在中心調度系統中快速查詢本公司各出租車的位置信息，所采用的技術是________(單項選擇)
A．RS B．GIS C．RS和GPS D．GIS和GPS
（2）在分析20世紀90年代以來上海市彩紅外遙感圖像時，發現外環線周邊地區的紅色塊狀區域面積越來越小，而藍灰色區域面積越來越大。據此可以判斷，該地區________用地面積在縮小，而________用地面積在擴大。
（3）根據三顆衛星提供的資料，運用數學原理就可以計算出地面靜止物體的位置。如圖4-4-1所示，有四顆衛星提供資料，除可進一步提高定位的精準度外，還可迅速計算出________物體的空間位置。
（4）下列選項中，可以應用3S技術的有________(多項選擇)
A．導彈發射的精確制導 B．珠穆朗瑪峰高程的精確測量
C．人口出生率、死亡率的統計D．人口密度與商業網點布局的相關分析
課后練習與提高
1．2005年山東夏蝗發生面積達到450萬畝左右，占全國發生面積的一半。針對往年飛機滅蝗時定位不準，有時誤將農藥撤入池塘等問題，2005年山東省在蝗蟲發生的高密度區域采用現代地理技術，精確掌握防治區域，收到很好的滅蝗效果。上述治蝗實例中，主要采用的技術是 （ ）
A．遙感技術和全球定位技術 B．“數字地球”技術
C．地理信息系統與全球定位技術 D．地理信息系統
2．2006年初，國家測繪局開展對明長城的航空遙感綜合調查，在對明代萬里長城的精確長度和準確走向的測量中，GPS的主要功能在于 （ ）
A．可提供衛星遙感影像進行動態監測B．可提供用戶隨時查閱的地理信息
C．可提供飛機遙感影像進行動態監測D．可提供精密的三維坐標和海拔高度
目前，發達國家已開始把GPS技術引入農業生產，即“精準農業耕作”。回答7—8題。
3.GPS在“精準農業耕作”的作用是（ ）
A．農田信息定位獲取 B．管理措施決策 C．分析處理獲取的信息 D．估算農業產量
4.“精準農業”與“石油農業”相比（ ）
A．忽視農田內農作物的差異 B．對同一農田內的作物統一施肥
C．在不減產的情況下，增加生產成本 D．降低因施肥除蟲對環境造成的污
隨著科學技術的發展，人們可以利用先進的手段監測板塊的運動。下圖中T0 、T1、T2表示加利福尼亞海灣兩側的三個監測點，結合觀測資料，回答5-6題。
5.監測加利福尼亞海灣兩側板塊運動的手段最可能是
A．GPS技術 B．RS技術 C．GRS技術 D．GIS技術
6.據顯示信息可知，T0 T1 和T0 T2的距離在加大，加利福尼亞半島的運動方位是
A．東北方向B．東南方向 C．西南方向D．西北方向
二、綜合題
7、我國的塔克拉瑪干沙漠中有許多廢棄的古城遺址。新疆某旅行社準備向游客推出一條新的大漠觀光和古城遺址旅游探險路線。
（1）如果你是該旅行社的決策者，你將會添置些什么新設備，又如何確定這條路線？
（2）導游服務人員在迷路時怎樣使用新設備才能回到先前的路線上來？
2.D 解析：GPS主要為為各類用戶提供服務高精度的三維坐標、速度、時間。
3-4.A D解析:GPS技術的主要功能是定位、導航。“精準農業”有利于精確分析不同地塊在肥力、病蟲害等方面的差異，做到合理施肥和除蟲，從而有利于降低因施肥除蟲對環境造成的污染。
5-6.A D解析: GPS全球定位系統能為各類用戶提供精密的三維坐標、速度和時間，具有全球性、全天候、連續性和實時性的特點，對于監測地殼變化具有獨特的優勢。結合指向標，可以判斷加利福尼亞半島的運動方位。
二、綜合題
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.www.sxccs.com/gaoyi/77175.html
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