資源簡介

《無線電測向運動》教學設計
項目介紹
無線電測向就是依據(jù)電磁波(光也是)傳播特性,使用儀器設備測定無線電波來波方向的過程,其實質就是測量到達電磁波的波陣面的法線方向之間的夾角。前期無線電通信中，為了接收電臺的功率和確保通訊質量，人們致力于研究電磁波的定向發(fā)射和接收，其中關鍵部分便是定向天線的研究。定向天線的研究和應用，為無線電測向奠定了基礎。無線電波在空氣中具有沿直線傳播的特點。如果能確定出電波傳播方向，就可確定出發(fā)射臺所在方向。無線電測向運動是競技體育項目之一，也是無線電活動的主要內容。它類似于眾所周知的捉迷藏游戲，但它是尋找能發(fā)射無線電波的小型信號源（即發(fā)射機），是無線電捉迷藏無線電測向是現(xiàn)代無線電通訊技術與傳統(tǒng)捉迷藏游戲的結合。
大致過程是：在曠野、山丘的叢林或近郊、公園等優(yōu)美的自然環(huán)境中，事先隱藏好數(shù)部信號源，定時發(fā)出規(guī)定的電報信號。參加者手持無線電測向機，測出隱蔽電臺的所在方向，采用徒步方式，奔跑一定距離，迅速、準確地逐個尋找出這些信號源。以在規(guī)定時間內，找滿指定臺數(shù)、使用時間少者為優(yōu)勝。
通常，我們把實現(xiàn)巧妙隱藏起來的信號源比喻成狡猾的狐貍，故此項運動又稱無線電“獵狐”或“抓狐貍”。無線電測向競賽十分有趣，像玩捉迷藏游戲似的，運動員忙碌地測聽、奔跑，漫山遍野地去搜尋一個個隱蔽電臺。無線電測向競賽又十分神秘，競賽區(qū)域保密，電臺位置保密，運動員在競賽過程中獨立思考和運動，得不到教練員的指導，也不許接受任何人的任何幫助和提示。只有測向機是運動員的忠實伙伴，向“主人”指示那一只只“狐貍”的藏身之處，引導“主人”去一一抓獲。在整個活動之中，你的團隊將更加團結，你處理問題的方式方法也會從中得到更多的啟示，讓我們暫時放下手中的工作，投入自然的懷抱，開始一段心靈的歷練，你會發(fā)現(xiàn)你的生活、你的工作、你的人生態(tài)度都會因此改變。
1864年，英國科學家麥克斯韋總結了前人的工作，第一次提出了“電磁理論”。這位無線電通信的報春人用數(shù)學證明，在導體中來回振蕩的交流電可以朝空間輻射出電磁波，而這些波會以光的速度向外傳播。當然，在未被實踐證明之前，這還僅僅是一種預言。但這是一個劃時代的科學論斷。
20世紀初無線電事業(yè)的飛速發(fā)展,給商家?guī)砹司薮蟮纳虣C,給人們的生活提供了極大的便利,但同時,電磁環(huán)境也就變的更加復雜,無線電干擾的情況也時有發(fā)生。無線電測向的主要設備——無線電測向儀投入使用。限于當時設備的體積和重量，僅用于航海。
二次世界大戰(zhàn)中，德國研制成功小型測向儀裝上飛機，利用倫敦廣播電臺的廣播導航，實現(xiàn)了對倫敦的轟炸。戰(zhàn)爭中，交戰(zhàn)雙方競相研制和改進機載測向設備，大大推進了測向技術的發(fā)展。近些年來，較為先進的助航儀器，如羅蘭、奧米伽、雷達大量使用，它們同測向儀相比，具有操作簡便、定向精度高的優(yōu)點，逐漸在許多方面替代了測向設備。但是無線電測向儀以其獨特的優(yōu)點，直至今日仍在發(fā)揮著作用。
20世紀后美國的無線電愛好者利用接收到的無線電波來尋找發(fā)信電臺，開始了業(yè)余無線電測向活動。
40年代，挪威、丹麥、英國等地陸續(xù)開展游戲性的無線電測向活動。這項活動逐漸流行于歐洲，并增加了一些競賽性的內容。為了統(tǒng)一無線電測向運動的方法，國際業(yè)余無線電聯(lián)盟（IARU）一區(qū)批準了南斯拉夫關于制定國際比賽規(guī)則的建議，并委托當時測向活動開展最好的瑞典負責起草。
此規(guī)則于 1960年經 IARU一區(qū)執(zhí)委會通過，并于 1961年 8月在瑞典首都斯德哥爾摩舉行了第一屆歐洲無線電測向錦標賽。到 1997年為止，歐洲錦標賽共舉辦了 8次。
1977年．在南斯拉夫斯科普里舉行的國際業(yè)余無線電聯(lián)盟第一區(qū)無線電測向工作會議上，決定將歐洲錦標賽擴大為世界錦標賽，并于 1979年通過了新的競賽規(guī)則。
第一屆世界錦標賽于 1980年 9月在波蘭格旦斯克附近舉行。參加這次比賽的有聯(lián)邦德國、瑞典、羅馬尼亞、挪威、瑞士、南斯拉夫、蘇聯(lián)、保加利亞、捷克、匈牙利、波蘭等 11個國家。
說起無線電，今天人們對它的理解和上輩人的認識并不是同一概念，爸爸媽媽爺爺奶奶小時候圍坐在一個“小木盒”旁邊聽故事、聽音樂，樂此不疲。有人叫它“話匣子”，有人叫它收音機，還有人叫它無線電。而那時的無線電都是電子管的，體積很大。我們每天上下學的時候坐在私家車中聽到的廣播，手中使用的移動電話，都是無線電波幫助我們實現(xiàn)的遠距離通信，無需電線連接，方便快捷。所以當它一出現(xiàn)立即引起軍事界的關注。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，無線電通信的創(chuàng)始人馬可尼便帶著他發(fā)明的無線電報機應召到意大利軍隊中服役。從此，無線電通信成為戰(zhàn)爭中重要的指揮手段。無線電是指在自由空間傳播的電磁波，它看不見，摸不到。我們一起來回顧一下無線電的發(fā)展歷程。
早在 1861年至 1865年之間英國物理麥克斯韋最早在他遞交給英國皇家學會的論文《電磁場的動力理論》中闡明了電磁波傳播的理論基礎。海因里希·魯?shù)婪颉ず掌澰?1886年至 1888年間首先通過試驗驗證了麥克斯韋爾的理論。他證明了無線電輻射具有波的所有特性。1906年圣誕前夜，雷吉納德·菲森登在美國麻薩諸塞州采用外差法實現(xiàn)了歷史上首次無線電廣播。菲森登廣播了他自己用小提琴演奏“平安夜”和朗誦《圣經》片段。位于英格蘭切爾姆斯福德的馬可尼研究中心在 1922年開播世界上第一個定期播出的無線電廣播娛樂節(jié)目。1947年，美國貝爾實驗室來了三名頗有造詣的物理學家，他們是約翰·巴丁、威廉·肖克萊和沃爾特·布拉頓，他們有著同樣的興趣，為了一個共同的目標走到一起來了，他們發(fā)明了世界上第一代半導體管，這一創(chuàng)舉征服了整個世界，成為 20世紀最重要的發(fā)明之一。
1956年他們被授予諾貝爾獎。我這里有一個關于無線電科學家的故事一起聽一聽。1859年 3月，波波夫出生在俄國烏拉爾一個礦區(qū)的小鎮(zhèn)，12歲時就表現(xiàn)出對電工技術的愛好，自己做了個電池，還用電鈴把家里的鐘改裝成鬧鐘。
1877年，18歲的波波夫考入彼得堡大學數(shù)學物理系，后又轉學到森林學院。在那里，他研究出了用電線遙控炸藥爆炸。研究成功以后，同學們都叫他“炸藥專家”。
波波夫 29歲那年，赫茲發(fā)現(xiàn)電磁波的消息傳到俄國，他被強烈地吸引住了。他興奮地說：“用我一生的精力去裝設電燈，對廣闊的俄羅斯來說，只不過照亮了很小的一角；要是我能指揮電磁波，就可以飛越整個世界！”
第二年，波波夫就成功地重復了赫茲的實驗。在一次公開的講演中，他提出了可以用電磁波進行無線電通信的設想。
1894年，波波夫制成了一臺無線電接收機，他第一次在接收機上使用了天線。這也是世界上的第一根天線。
1895年 5月 7日，在彼得堡俄國物理化學會的物理分會上，波波夫宣讀了論文《金屬屑同電振蕩的關系》，并且表演了他發(fā)明的無線電接收機。表演結束后，波波夫充滿信心地說：“最后，我敢于表示這樣一個希望，我的儀器在進一步改良以后，就能夠憑借迅速的電振蕩進行長距離通信”。幾十年以后，這一天被定為“無線電發(fā)明日”。波波夫的論文和表演被有關刊物發(fā)表后，立刻引起了全球學術界的關注。后來，波波夫用電報機代替電鈴，當做接受機的終端，這種裝置就成了一臺無線電發(fā)報機。
1896年 3月 24日，波波夫和助手雷布金在俄國物理化學協(xié)會的年會上，正式進行了用無線電傳遞莫爾斯電報碼的表演，在場的觀眾有一千多人。表演的時候，接收機裝設在物理學會會議大廳里，發(fā)射機放在附近森林學院的化學館里。雷布金拍發(fā)信號，波波夫接收信號，通信距離是 250米。物理學會分會會長佩特羅司赫夫基教授把接收到的電報字母逐一寫在黑板上，最后得到的報文是：“海因里希·赫茲”。它表示波波夫對這位電磁波的發(fā)明者的崇敬。這份電報雖然很短，只有幾個字，它卻是世界上第一份有明確內容的無線電報。
學情分析
學生在初二階段接觸的是物理的入門課程，聲、光、物態(tài)變化、簡單機械等等簡單的經典物理學知識，并沒有涉及無線電這一塊，但在如今的諜戰(zhàn)影視作品以及日常生活中，都伴隨著無線電理論知識在里邊，學生或多或少都有一些前概念
活動目標
1.了解無線電測向工具的工作原理，能夠正確使用無線電測向工具
2.進一步錘煉學生的小組合作意識，提高學生的團隊配合能力，增強小組內每位成員的集體榮譽感
3．通過這次的“獵狐”行動，改變一些同學處理問題的方式方法，讓同學們投入自然的懷抱，開始一段心靈的歷練。
活動重點、難點
重點：如何正確的使用無線電測向工具
難點：無線電測向工具的原理活動方式、方法遵循“講演導練”原則、學生自主探究以及學生合作交流課前準備3-9臺無線電發(fā)射器，10-20臺無線電測向機
活動過程組織設計
1.創(chuàng)設情境帶入新課師：同學們看沒看過“諜戰(zhàn)劇” 師：在諜戰(zhàn)劇里經常會有這樣的情節(jié)，一個間諜正在發(fā)著電報，他的門外出現(xiàn)了非常多的警察，把他的住所團團圍住，為什么那些警察早不來、晚不來，偏偏在他正在發(fā)電報或剛剛發(fā)完電報時出現(xiàn)呢？生：因為有“無線電波”、檢測到了無線信號、劇情需要等
2.介紹歷史、理論演示
師：對，就是因為檢測到了無線電信號，那些警察利用無線電測向設備可以比較準確的測量出來間諜所在的位置，利用這個有效信息，警察就可以迅速的圍捕間諜了。
師：20世紀初，無線電測向儀被使用，因為體積較大，只用于航海；
30年代，德軍研制了體積較小的無線電測向儀，裝在一輛貨車上，用于捕捉間諜的無線電信號，一旦發(fā)現(xiàn)信號源頭，就會有幾十名蓋世太保包圍房屋，間諜就會被拉出來；
40年代，德國研制成功小型測向儀,裝在飛機上，利用倫敦廣播電臺的電磁波導航，對倫敦進行了轟炸。二次大戰(zhàn)末期，美國曾組織了一個大范圍的無線電測向網，監(jiān)視德國的潛艇，指引反潛飛機對其進行轟炸。在反間諜斗爭中，利用測向技術可以破獲敵臺。
在戰(zhàn)爭中，無線電測向技術是一種重要的偵察手段，了解敵方指揮中心、部隊的配置和調動等。有的國家在軍隊中，專門設有無線電測向部隊。交戰(zhàn)雙方研究和改進測向設備特別是機載設備，有力的推動了無線電測向技術的發(fā)展。由于軍事上的需求，使測向設備、技術等得到了長足的發(fā)展。當今軍事裝備相當先進的美國空軍飛行員，還在救生設備中裝備著用于空難墜地后，為營救人員精確定位用的小型測向發(fā)射電臺。
師：無線電測向技術在和平建設時期應用也就更廣泛了。它被用于交通、天文、氣象、環(huán)保、救災中，可以用于檢查高壓配電系統(tǒng)中瓷瓶漏電；用于監(jiān)測陸上和海上動物的行蹤，以便對珍稀動物進行保護。如：對國寶大熊貓、對鯨魚的監(jiān)護等。在我國發(fā)射的"神州號"無人太空倉墜地后，它不斷的發(fā)射著無線電信號，航天科研人員利用測向定位技術將它找到。
師：無線電測向作為競技運動漸漸從實際應用及軍事中分離出來，形成了無線電測向運動。無線電測向到底是一項什么運動呢？它類似于捉迷藏的游戲，但它是用手中的測向機運用測向技術尋找自動發(fā)射電臺(也叫狐貍臺，是裁判事先在比賽場地藏好的)的運動，看誰找到的電臺多，用的時間少，誰就取得勝利。
師：要想開展本節(jié)課的內容，同學們需要掌握兩種器材的使用，第一種是無線電發(fā)射器，顧名思義，它可以發(fā)射出用莫爾斯電碼編碼后的無線電信號，這里有不同的檔位，每個檔位會發(fā)射不同頻率的莫爾斯電碼，如果這個時候你的測向器離得足夠近而且它倆在同一頻率上面，同學們會聽到“滴滴”的響聲，就像諜戰(zhàn)劇間諜戴上耳麥發(fā)出的聲音，第二種工具是測向器，它可以測定出來我和“它”之間的距離，怎么測量？我離得它越近，我聽到的聲音就會越響，在它的側面有兩個旋鈕，第一個控制的是頻率，不同的頻率會對應不同的電臺，如果頻率不同，即使測向器和發(fā)射器離得足夠近也不能夠聽到滴滴聲，第二個控制的是聲音，剛才我們也提到離得越近聲音越大，所以一開始我們應該把聲音調大最大，這樣才能使得我們能夠“聽到”更遠的電臺。
3分組練習
（1）教師組織學生分成若干小組，并分發(fā)測向機，學生拿到測向機之后，教師打開無線電發(fā)射器，讓他們以小組為單位，認真研討什么樣的聲音是電臺的聲音，如何找到電臺的頻率，如何判斷電臺的距離和方向，老師在旁邊進行指導。
（2）把這些小組合并成兩個小隊，然后進行分隊對抗，先由一個小組去到我們課程指定課外活動區(qū)域去藏無線電發(fā)射器，時間三分鐘，然后另外一組利用十分鐘時間去找這些電臺，全部找到則可以提前結束。
4競賽評價評價的方式是以忽略個體，突出集體的方式方式進行的：哪個小組用的時間少或者在規(guī)定時間找到的電臺多，則哪個小隊獲勝，本次小組內所有成員評價成績是 A，另外一組成員他們的評價成績是 B。
5課堂總結
由獲勝的找到電臺的那些小組代表發(fā)言，交流無線電測向器的心得體會，是如何找到的，找到后有什么樣的心情，現(xiàn)在心情怎么樣，再由失敗的小組代表總結失敗的原因，最后老師進行總結，強調本次課程是一節(jié)體驗活動，成績和我們的收獲相比并不重要，在本次課程中我們整個團隊體現(xiàn)出來的團隊配合，分工合作，為了整個團隊的勝利作出的犧牲和努力才是最重要的，在今后的生活中，希望孩子們也能記住團隊配合的重要性，一個人在繁重的工作面前是微不足道的，只有融入一個集體，才能實現(xiàn)個人的最大價值
《無線電測向運動》課后反思
為了使每個學生都能更好地掌握無線電測向技術，便于活動的順利進行，在活動中我設計了多種活動方式，設置了不同的側重點。但如何讓本活動真正對更多的學生有所幫助，一直是我反復反思的問題。本活動項目的開發(fā)源于學生熱衷無線電知識，但時間短，容量大，實踐性強是本活動的特點，如何在有限的時間內，引導學生掌握更多知識。如何利用先進的教育理念和教學設備取得更好的活動效果。由于參訓學生來自不同的學校，要尊重學生的個體差異，分層次進行教學，小組合作教學，自主學習等教育理論在本實踐活動項目中特別適用。為了使每個學生都能更好的掌握無線電測向技術，便于活動開展，可以設計多種活動方式與評價方式，真正讓本活動對更多的學生有所幫助。
總之，這節(jié)活動課，學生通過欣賞、交流、探究、體驗等方法，感受到了無線電測向運動的快樂，提升了學生的綜合素質，完成了預期的活動目標。

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