第二单元 物联网的数据采集 - 探寻智能交通中的感知技术 - 探索 3 物联网的定位技术 教学设计 -2026-2027学年苏科版初中信息科技八年级上册

第二单元 物联网的数据采集 - 探寻智能交通中的感知技术 - 探索 3 物联网的定位技术（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 信息意识：感知定位技术在智能交通的普及应用，树立万物定位的物联认知。 计算思维：区分两类定位技术原理与特点，梳理技术应用逻辑。 数字化学习与创新：通过任务探究，自主归纳定位技术应用场景。 信息社会责任：了解定位技术的便民价值与隐私风险，树立规范用技术、保护位置信息的责任意识。 重点 和难点 教学重点：掌握物联网卫星定位、标志定位技术的基本概念、组成结构与核心应用场景，能结合智能交通实例区分两类技术。 教学难点：理解两类定位技术的工作原理差异，能根据实际场景合理选择适配的定位技术，厘清定位技术与物联网数据采集的内在关联。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 日常出行中，我们可实时查看公交位置、导航规划路况、监测车辆行驶轨迹，智能交通的便捷离不开精准的位置数据支撑。此前我们学习了物联网传感、识别技术，可实现数据采集与物体识别，却无法获取空间位置信息。本节课聚焦智能交通场景，探究物联网如何实现精准定位，解锁智能交通的核心感知技术。 以智能交通真实场景为依托，采用任务式探究模式，由浅入深拆解定位技术知识，落实核心素养。贴合初中生认知规律，实现理论理解与实践应用结合，赋能学生数字化能力提升。 讲授新课 （一）情境回顾，设问激趣，衔接新知 在正式开启本节课探究学习前，教师带领学生系统回顾本单元已学知识，梳理物联网感知层的核心技术体系。此前的学习中，学生已经掌握物联网传感器的数据采集功能，能够通过超声波、地磁等传感器采集交通车流、车距、车速等环境数据，同时了解射频识别技术可以实现车辆身份、交通设备的识别登记。这些技术解决了智能交通中环境数据采集和物体身份识别的问题，但在实际的智能交通系统中，仅依靠数据采集和身份识别无法实现智能化调度与管理。 教师结合生活实例引导学生深度思考：城市智能公交系统可以精准播报车辆到站信息，高德、百度导航可以实时定位车辆位置、规划行驶路线，高速ETC、智慧路况监测可以精准锁定车辆行驶路段。这些智能交通功能，除了需要传感、识别技术支撑，还需要获取哪一项核心数据？学生结合生活经验自主思考后，得出位置信息这一核心答案。 教师顺势总结：位置数据是智能交通运行的核心基础，而获取位置数据的核心技术就是物联网定位技术。在物联网体系中，定位技术属于感知层核心技术，是实现万物位置感知、空间数据采集的关键，也是完善物联网数据采集体系的重要组成部分。基于此，引出本节课核心探究主题，开启分层任务探究学习。 （二）任务一：自主探究，认知物联网定位技术内涵 教师布置基础探究任务，引导学生结合教材文本内容，自主研读梳理核心知识点，完成基础认知学习。任务核心要求：明确物联网定位技术的定义、核心作用，理解定位技术在物联网数据采集中的核心价值。学生自主阅读教材对应板块内容，独立梳理知识要点，完成基础认知积累。 学生自主探究结束后，教师组织班级交流分享，汇总梳理核心知识。物联网定位技术是依托物联网软硬件设备、网络传输技术，对物体、设备、人员进行空间位置感知、坐标获取、位置追踪的技术总称，是物联网数据采集的重要分支。与传感器采集的环境数据、识别技术采集的身份数据不同，定位技术主要采集空间位置数据，弥补了物联网空间感知的技术空白。 教师结合智能交通场景细化解读，在智能交通体系中，每一辆机动车、非机动车、公交车辆、交通监测设备，都可通过定位技术获取精准位置信息，这些位置数据上传至物联网云端平台后，可实现路况监测、交通调度、路径规划、违章定位等各类智能应用，是智能交通智能化运行的核心支撑。 为深化学生认知，教师引导学生小组讨论，对比传感技术、识别技术、定位技术的差异与关联。小组研讨后总结：三类技术同属物联网感知层，共同完成物联网数据采集工作，传感技术采集环境状态数据，识别技术采集物体身份数据，定位技术采集空间位置数据，三者相辅相成，构成完整的物联网感知数据体系。 （三）任务二：分层探究，掌握卫星定位技术 教材将物联网定位技术分为卫星定位技术与标志定位技术两大类，其中卫星定位技术是智能交通中应用最广泛的核心技术。教师布置分层探究任务，引导学生以小组为单位，研读教材卫星定位技术相关内容，探究技术组成、工作原理、典型应用。 小组探究第一维度：梳理卫星定位技术的三大核心组成部分。学生结合教材内容梳理得出，卫星定位系统主要包含空间卫星部分、地面控制部分、用户设备部分。空间卫星部分由多颗在轨卫星组成，负责发射定位信号，是定位数据的来源；地面控制部分负责监测卫星运行状态、校准卫星信号、保障定位精度；用户设备部分是各类接收卫星信号的终端设备，如车载定位终端、手机导航设备、交通监测终端等。 教师针对三部分组成逐一细化解读，结合智能交通实例辅助学生理解。空间卫星持续向地面发射时间、位置相关信号，覆盖全球任意交通场景，不受地域限制；地面控制系统实时调控卫星运行，修正信号误差，保障交通定位的精准度，避免路况定位、车辆追踪出现偏差；用户终端搭载在各类交通载体上，接收卫星信号后，通过算法计算出自身精准经纬度、海拔、行驶速度等位置数据。 小组探究第二维度：归纳卫星定位技术的工作流程与核心特点。学生研讨后总结工作流程，首先由空间卫星发射定位信号，用户终端接收多颗卫星信号，终端设备结合信号传输时间、卫星位置信息，通过定位算法计算出终端精准位置，最终完成位置数据采集与上传。其核心特点为覆盖范围广、全天候工作、定位距离远，适用于大范围、远距离的交通定位场景。 小组探究第三维度：结合智能交通场景，列举卫星定位技术的具体应用。学生结合生活经验与教材案例，汇总多项应用场景。城市公交实时定位，通过车载卫星定位终端，实时采集车辆位置，上传至公交查询平台，实现到站预报、路线监控；车辆导航定位，依托卫星定位实现车辆实时位置锁定，规划最优行驶路线，规避拥堵路段；物流车辆追踪，对货运车辆进行全程定位监测，实现运输轨迹溯源、运输时效管控；高速路况监测，通过车辆定位数据汇总，分析路段车流速度，判断拥堵、畅通路况。 教师补充拓展我国自主北斗卫星定位系统，对比传统定位系统，北斗定位精度更高、信号稳定性更强，目前已全面应用于国内智能交通、车辆监管、智慧出行等领域，让学生感受我国科技发展成果，增强科技自信。 （四）任务三：对比探究，理解标志定位技术 在掌握卫星定位技术的基础上，教师布置对比探究任务，引导学生自主学习标志定位技术，从组成、原理、特点、应用场景四个维度，与卫星定位技术形成对比认知，突破本节课教学难点。 学生自主研读教材标志定位技术相关内容，梳理核心知识点。标志定位技术又称基站定位、地标定位，核心原理是依托固定的已知位置标志设备，通过终端与标志设备的信号连接、距离测算，确定终端设备的精准位置。常见的位置标志包含城市Wi-Fi基站、蓝牙信标、通信基站、道路智能地标设备等。 教师结合智能交通场景拆解标志定位工作原理，在城市道路、商圈、小区等密集区域，分布着大量固定位置的通信基站和Wi-Fi设备，这些设备的地理位置、坐标信息固定且精准。当车辆、行人的终端设备进入设备信号覆盖范围后，终端接收多个标志设备的信号，系统通过测算信号强弱、传输距离，精准计算出终端的具体位置，完成定位数据采集。 学生小组合作，对比分析两类定位技术的核心差异。从覆盖范围来看，卫星定位覆盖全球全域，不受地形、区域限制，标志定位仅适用于信号设备密集的局部区域；从定位精度来看，标志定位在城市密集区域精度更高，卫星定位在空旷区域优势更明显；从适用场景来看，卫星定位适合长途运输、高速行驶、户外全域交通定位，标志定位适合城市街区、地下车库、隧道等卫星信号薄弱区域的精准定位。 教师结合智能交通实例，讲解标志定位的实际应用。城市街巷精准导航，弥补卫星定位在楼宇密集区的信号偏差，实现精准路况指引；地下车库车辆定位，解决隧道、地下空间无卫星信号的定位难题，实现车位导航、车辆溯源；城市非机动车监管，通过基站定位锁定电动车行驶区域，规范非机动车通行秩序；路口智能交通监测，依托道路智能地标设备，精准定位违章车辆、行人位置，辅助交通管理。 （五）任务四：综合辨析，深化技术场景应用 为强化学生知识运用能力，教师布置综合辨析任务，结合多组智能交通真实场景，让学生自主判断适配的定位技术，并说明核心原因，深化对两类定位技术的理解与运用。教师依次出示场景案例，学生独立思考后小组交流，完成场景辨析。 场景一：长途货运车辆跨省运输，需要全程实时追踪车辆行驶轨迹、监控运输状态。学生辨析得出适配卫星定位技术，原因是长途运输跨越区域广，途经空旷路段、高速路段，卫星定位全域覆盖、全天候工作的特点可以满足全程定位需求。 场景二：城市地下隧道、地下停车场，需要实现车辆精准定位与导航。学生辨析得出适配标志定位技术，原因是地下空间无法接收卫星信号，依托周边通信基站、Wi-Fi地标设备，可实现局部精准定位。 场景三：城市主城区公交车辆短距离站点穿梭，需要精准播报站点位置、监测车辆停靠状态。学生辨析得出可结合两类定位技术协同使用，主干道行驶依托卫星定位实现大范围轨迹监测，进站、街区密集路段依托标志定位提升定位精度，保障到站播报精准无误。 所有场景辨析完成后，教师汇总总结核心规律：大范围、户外、全域性交通定位，优先使用卫星定位技术；局部密集区域、信号遮挡区域、高精度短途定位，优先使用标志定位技术；实际智能交通系统中，两类技术协同配合，实现全方位、高精度的位置数据采集，支撑智能交通高效运行。 （六）任务五：拓展延伸，树立信息安全责任 教师结合四维核心素养中的信息社会责任，布置拓展探究任务，引导学生思考定位技术的双面性，探究定位技术应用中的隐私安全问题及规范使用方式。学生结合生活实际自主思考、小组讨论，分享发现的问题与应对方法。 学生交流发现，定位技术在便民的同时，存在位置信息泄露、轨迹追踪、位置信息滥用等安全风险。日常出行的导航轨迹、车辆行驶位置、个人出行路线等位置数据，属于个人重要隐私信息，若被非法获取、滥用，会造成个人信息泄露、隐私受损，甚至引发安全隐患。 教师引导学生总结规范使用定位技术的准则，树立正确的信息社会责任意识。在使用智能交通、定位导航相关设备与软件时，需谨慎授权位置信息权限，不随意泄露个人出行轨迹；了解位置数据的保护意义，明确技术应用需遵守法律法规，杜绝非法获取、盗用他人位置信息；正视物联网技术的价值与风险，学会合理、安全、规范地使用数字化技术。 （七）课堂小结，梳理体系，巩固新知 教师带领学生整体梳理本节课知识体系，构建完整的知识框架。本节课围绕智能交通感知技术，重点探究了物联网定位技术的核心知识，首先明确了定位技术的内涵与数据采集价值，区分了定位技术与传感、识别技术的关联差异；其次系统学习了卫星定位、标志定位两类核心定位技术的组成、原理、特点与应用场景；最后结合真实场景掌握了两类技术的选型方法，同时了解了定位技术的安全风险与规范使用准则。 教师再次强调本节课的单元衔接价值，定位技术完善了物联网感知层数据采集体系，实现环境、身份、位置三类核心数据的全面采集，为后续物联网数据传输、智能处理、综合应用的学习筑牢基础。同时引导学生课后持续观察生活中定位技术的应用场景，深化学以致用的学习理念，提升数字化应用能力。 本节课全程依托教材原有板块结构，以阶梯式任务活动贯穿课堂，遵循学生从感知认知、探究理解、区分辨析到迁移应用的认知规律。导入环节结合生活场景激趣设疑，衔接旧知引出新知，搭建知识桥梁。新知探究环节拆分核心知识点，通过分层任务引导学生自主、合作探究，突破重难点。课堂辨析、拓展实践环节强化知识运用，贴合新教材学以致用的教学理念。整体过程摒弃被动灌输，突出学生主体地位，让学生在任务实践中掌握定位技术知识，培养信息思维与实践能力，落实四维核心素养育人目标。 板书设计 物联网的定位技术——探寻智能交通中的感知技术 一、定位技术内涵 物联网感知层核心技术，采集空间位置数据，支撑智能交通智能化管理 二、两类核心定位技术 1. 卫星定位技术 组成：空间卫星、地面控制、用户设备 特点：全域覆盖、全天候、远距离 应用：长途运输、全域导航、公交轨迹监测 2. 标志定位技术 载体：基站、Wi-Fi、蓝牙地标设备 特点：局部精准、适配信号薄弱区域 应用：地下空间、城市街区精准定位 三、技术应用原则 全域用卫星，局部用标志，双技术协同赋能智能交通 四、信息安全 保护位置隐私，规范使用定位技术 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $