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北京市丰台区东高地青少年科技馆地处航天发源地，多年来坚持开展航天特色科技教育活动，是全国航天科普教育基地。科技馆于2016年开展了“丰台少年1号”科普卫星研制与通信体验活动，包括卫星设计、卫星研制、卫星应用3大板块活动，涉及卫星相关知识与技术讲座，“我心中的‘丰台少年1号’”科普卫星创意设计大赛，走进中国航天一院开展卫星研制与测试实验，文昌火箭发射基地考察，走进东方红卫星中心参观卫星通信地面设备，卫星通信天线制作，卫星通信效果探究，卫星信标信号接收与卫星通信等具体活动。本方案所涉及的活动，主要是“卫星应用”主题活动。
知识与技能目标
学生能够描述卫星通信基本原理和过程。
学生能够理解影响卫星通信效果的4个因素。
学生能够正确使用压线钳、电烙铁等工具完成卫星通信天线的制作。
学生能够掌握追踪卫星的过程与方法。
学生能够熟练应用字母解释法进行实地卫星通联。
活动实施
参加活动的20名学生都是小学五六年级无线电通信科技兴趣小组学员，他们对无线电通信和科学探究充满热情，参加小组活动都在2年以上，具备比较扎实的专业基础。
活动一：卫星通信资料收集与整理，架构认知（3课时）
教师指导学生搜集活动相关资料，了解卫星通信原理和过程，了解卫星通信天线的形式和作用，学会手持天线追踪卫星的过程等。通过阅读相关书籍、去图书馆查阅论文、利用网络搜索引擎、请教专家等方式进行信息搜集。教师带领学生参观东方红卫星中心，参观卫星通信地面设备，聆听专家讲座，让学生对卫星通信有更具体、更形象的认识，建立比较系统的知识体系。学生按主题整理资料，写成文字，并配以图表、图片、图纸等，在交流会上与大家共享和研讨。会后制作主题知识展板。
活动二：天线及手持卫星通信天线制作（3课时）
天线知识学习活动天线是通信系统中的重要部件，教师通过展示各种天线激发学生对天线的兴趣。介绍天线的作用、好天线的标准等知识。学生做笔记，手绘各种天线，加深理解，并对比自己整理的天线资料，重新架构知识体系。通过此内容，让学生对天线有初步的认识，明确天线在通信过程中的重要作用。
手持卫星通信天线制作活动教师以制作完成的天线为教具，讲解制作过程，学生在教师指导下完成J型UV双段卫星通信天线，并用天线分析仪调试、调整。直到做成一副工艺良好、性能优良的天线。
活动三：探究影响卫星通信效果的主要因素（3课时）
教师向学生介绍科学探究方法——变量控制法，然后学生在教师的指导下探究影响卫星通信效果的4个因素。
天线驻波比选用5个不同驻波比的天线，驻波比分别为：1.1、1.5、2、2.5、3，同时接收在轨卫星的信标信号。记录3次通信的信号报告（RST）。
问题：驻波比对小卫星通信效果影响——（明显/不明显）。要想收到59的信号，驻波比不得大于——（1.5/2/2.5/3/3.5）。
天线的角度偏差选用一架驻波比在1.5以下的天线进行测试。接收卫星信标过程中，收到信號后，不转天线，直到信号消失。测试信号消失的最大角度。测试6次，记录测试数据。
问题：6次通信测试中，最大的天线角度偏差是——度。天线的角度偏差对卫星通信效果影响——（大/小）。
手动转动天线时人体与天线之间的距离——使用天线分析仪测量人体与天线之间保持不同距离时（0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、1m以上）驻波比的大小变化。
问题：当人体距离天线0.5m范围之内的时候，驻波比最大变化值是——。天线的角度偏差对卫星通信效果影响——（明显/不明显）。
多普勒频移学生通过实验，回答记录卡上的问题。教师引入多普勒频移的概念，并引导学生思考现实生活中多普勒频移的例子。
问题：火车由远及近又由近及远的过程中，火车鸣笛声会有什么变化？如果电台在固定频率，能否收到卫星信号？多普勒效应对通信效果影响____（大/小）。
此环节是学生进行卫星通信实验的过程。教师引导启发学生探究问题的真相，学生记录实验数据，并分析实验数据，得出结论。此活动让学生初步了解科学探究的思维方法，培养严谨求实的科学态度。
活动四：开展“丰台少年1号”卫星通信活动（3课时）
在正式通信活动开始之前，把学生分为2人1组，明确分工与合作。教师首先通过提问的方式检查学生对字母解释法的记忆情况，要求学生熟记26个字母的解释法。然后教师介绍追踪卫星过程，解读卫星追踪软件的数据含义，并对学生追踪卫星过程进行多遍强化练习。提醒学生注意影响卫星通信效果的4大因素在通信活动中的灵活运用。最后，教师带领学生一起回顾卫星通信程序。
学生负责设置好电台设备及卫星跟踪软件，应用自己制作的天线，完成卫星信标接收和1次卫星通联。通联时的学生调频是本活动的难点，教师要紧密观察学生通信情况，必要时给予及时帮助，让学生感受调频节奏。
卫星通联活动是整个活动的高潮，也是总结。孩子们在通联过程中，把自己所学到的知识和技术应用于实践，当孩子们的声音出现在电波上的那一刻，他们是无比兴奋的。“追”星的科技探索之旅暂告一段落。
活动创新点
内容创新：在教师的指导下，学生参与由我国中小学生研制的“丰台少年1号”科普卫星活动，与书本教学内容不同，本次活动传播的是正在发展中的科学前沿。
形式创新：通过让学生亲自参与卫星研制和应用活动，打破以往说教、参观等被动的航天科技教育形式，让青少年能够像科学家一样亲自参与前沿科学的探索与尝试，开辟了科技教育活动与国家航天科学实验相结合的新形式。
该项目获得第32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
该方案充分体现了“三自”原则，教育目标基本明确，传播的相关科学知识、方法、技能和思想来源可靠，符合科技教育活动的基本规律。所设计的“丰台少年1号”科普卫星研制与通信体验活动内容及形式具有较好的创新性，方案同时体现出完整性和可行性，实施后亦会产生较好的示范效应。希望继续对该方案进行完善，以充分发挥其提升青少年科学素质的作用。
知识与技能目标
学生能够描述卫星通信基本原理和过程。
学生能够理解影响卫星通信效果的4个因素。
学生能够正确使用压线钳、电烙铁等工具完成卫星通信天线的制作。
学生能够掌握追踪卫星的过程与方法。
学生能够熟练应用字母解释法进行实地卫星通联。
活动实施
参加活动的20名学生都是小学五六年级无线电通信科技兴趣小组学员，他们对无线电通信和科学探究充满热情，参加小组活动都在2年以上，具备比较扎实的专业基础。
活动一：卫星通信资料收集与整理，架构认知（3课时）
教师指导学生搜集活动相关资料，了解卫星通信原理和过程，了解卫星通信天线的形式和作用，学会手持天线追踪卫星的过程等。通过阅读相关书籍、去图书馆查阅论文、利用网络搜索引擎、请教专家等方式进行信息搜集。教师带领学生参观东方红卫星中心，参观卫星通信地面设备，聆听专家讲座，让学生对卫星通信有更具体、更形象的认识，建立比较系统的知识体系。学生按主题整理资料，写成文字，并配以图表、图片、图纸等，在交流会上与大家共享和研讨。会后制作主题知识展板。
活动二：天线及手持卫星通信天线制作（3课时）
天线知识学习活动天线是通信系统中的重要部件，教师通过展示各种天线激发学生对天线的兴趣。介绍天线的作用、好天线的标准等知识。学生做笔记，手绘各种天线，加深理解，并对比自己整理的天线资料，重新架构知识体系。通过此内容，让学生对天线有初步的认识，明确天线在通信过程中的重要作用。
手持卫星通信天线制作活动教师以制作完成的天线为教具，讲解制作过程，学生在教师指导下完成J型UV双段卫星通信天线，并用天线分析仪调试、调整。直到做成一副工艺良好、性能优良的天线。
活动三：探究影响卫星通信效果的主要因素（3课时）
教师向学生介绍科学探究方法——变量控制法，然后学生在教师的指导下探究影响卫星通信效果的4个因素。
天线驻波比选用5个不同驻波比的天线，驻波比分别为：1.1、1.5、2、2.5、3，同时接收在轨卫星的信标信号。记录3次通信的信号报告（RST）。
问题：驻波比对小卫星通信效果影响——（明显/不明显）。要想收到59的信号，驻波比不得大于——（1.5/2/2.5/3/3.5）。
天线的角度偏差选用一架驻波比在1.5以下的天线进行测试。接收卫星信标过程中，收到信號后，不转天线，直到信号消失。测试信号消失的最大角度。测试6次，记录测试数据。
问题：6次通信测试中，最大的天线角度偏差是——度。天线的角度偏差对卫星通信效果影响——（大/小）。
手动转动天线时人体与天线之间的距离——使用天线分析仪测量人体与天线之间保持不同距离时（0.1m、0.2m、0.3m、0.4m、0.5m、1m以上）驻波比的大小变化。
问题：当人体距离天线0.5m范围之内的时候，驻波比最大变化值是——。天线的角度偏差对卫星通信效果影响——（明显/不明显）。
多普勒频移学生通过实验，回答记录卡上的问题。教师引入多普勒频移的概念，并引导学生思考现实生活中多普勒频移的例子。
问题：火车由远及近又由近及远的过程中，火车鸣笛声会有什么变化？如果电台在固定频率，能否收到卫星信号？多普勒效应对通信效果影响____（大/小）。
此环节是学生进行卫星通信实验的过程。教师引导启发学生探究问题的真相，学生记录实验数据，并分析实验数据，得出结论。此活动让学生初步了解科学探究的思维方法，培养严谨求实的科学态度。
活动四：开展“丰台少年1号”卫星通信活动（3课时）
在正式通信活动开始之前，把学生分为2人1组，明确分工与合作。教师首先通过提问的方式检查学生对字母解释法的记忆情况，要求学生熟记26个字母的解释法。然后教师介绍追踪卫星过程，解读卫星追踪软件的数据含义，并对学生追踪卫星过程进行多遍强化练习。提醒学生注意影响卫星通信效果的4大因素在通信活动中的灵活运用。最后，教师带领学生一起回顾卫星通信程序。
学生负责设置好电台设备及卫星跟踪软件，应用自己制作的天线，完成卫星信标接收和1次卫星通联。通联时的学生调频是本活动的难点，教师要紧密观察学生通信情况，必要时给予及时帮助，让学生感受调频节奏。
卫星通联活动是整个活动的高潮，也是总结。孩子们在通联过程中，把自己所学到的知识和技术应用于实践，当孩子们的声音出现在电波上的那一刻，他们是无比兴奋的。“追”星的科技探索之旅暂告一段落。
活动创新点
内容创新：在教师的指导下，学生参与由我国中小学生研制的“丰台少年1号”科普卫星活动，与书本教学内容不同，本次活动传播的是正在发展中的科学前沿。
形式创新：通过让学生亲自参与卫星研制和应用活动，打破以往说教、参观等被动的航天科技教育形式，让青少年能够像科学家一样亲自参与前沿科学的探索与尝试，开辟了科技教育活动与国家航天科学实验相结合的新形式。
该项目获得第32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
该方案充分体现了“三自”原则，教育目标基本明确，传播的相关科学知识、方法、技能和思想来源可靠，符合科技教育活动的基本规律。所设计的“丰台少年1号”科普卫星研制与通信体验活动内容及形式具有较好的创新性，方案同时体现出完整性和可行性，实施后亦会产生较好的示范效应。希望继续对该方案进行完善，以充分发挥其提升青少年科学素质的作用。