6.4地理信息技术在防灾减灾中的应用教学设计2025-2026学年高中地理人教版必修一

该高中地理教学设计聚焦地理信息技术（遥感、GNSS、GIS）在防灾减灾中的应用，以汶川地震“信息孤岛”情境导入，通过北斗用户机案例引出技术价值，构建“技术原理—案例应用—协同机制”的学习脉络。 以“科技守护生命”为主线，采用情境驱动与任务导向教学，如舟曲泥石流影像分析任务培养地理实践力，温州预警系统案例渗透综合思维，汶川地震情境强化人地协调观。帮助学生建立技术协同认知，教师借助可视化素材降低抽象概念难度，提升教学实效。

《地理信息技术在防灾减灾中的应用》教学设计 基本信息 课题 地理信息技术在防灾减灾中的应用 学科 高中地理 年级 高一（必修一） 教材与教学内容 版本：人教版普通高中地理必修一《自然地理基础》第六章第四节 页码： 【课时教材分析】 本节课是高中地理必修一第六章“自然灾害”中的核心实践性内容，聚焦于现代科技手段——遥感技术、全球卫星导航系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）在防灾减灾全过程中的具体应用。教材以“5·12”汶川地震为真实案例切入，引出北斗用户机的应急通信功能，激发学生对地理信息技术现实价值的认知。随后分别介绍三种技术的基本原理、组成结构和典型应用场景：遥感用于灾害动态监测与影响识别；全球卫星导航系统实现精准定位与紧急求救；地理信息系统则通过空间叠加分析支持灾情评估与决策制定。最后以温州灾害预警系统和舟曲泥石流活动为案例，强化技术整合应用意识。本节内容兼具科学性、实用性和时代性，是落实地理实践力培养的重要载体。 【课时学情分析】 高一年级学生已具备一定的区域认知和综合思维能力，对自然灾害如地震、台风等有生活经验和初步了解，但对灾害应对的技术支撑体系较为陌生。尽管日常生活中频繁接触手机导航、天气预报等基于地理信息技术的服务，却缺乏对其背后原理和系统运作机制的理解。学生的抽象思维正在发展，对于“遥感图像解译”“空间数据叠加”等概念可能存在理解障碍。此外，高中生已具备较强的探究欲望和合作学习能力，适合采用情境驱动、任务导向的教学方式引导其主动建构知识。通过真实灾害事件的情境代入，能够有效激发学习兴趣，并借助可视化素材降低认知难度，帮助学生建立“技术—问题—解决方案”的逻辑链条。 【课时设计思想】 本课以“科技守护生命”为主线，构建“灾难发生—信息中断—技术介入—救援展开—灾后评估”的完整故事线，将遥感、全球卫星导航系统、地理信息系统三大技术有机串联。采用议题式教学法，围绕“如何在‘信息孤岛’中打通生命通道？”这一核心议题展开探究。结合情境探究法呈现汶川地震、舟曲泥石流等真实案例，增强情感共鸣；运用合作探究法组织小组完成泥石流范围勾勒与救灾物资选址讨论；辅以讲授法厘清技术原理。强调“做中学”，设置模拟定位、图层叠加等互动任务，提升地理实践力。注重跨学科融合，渗透信息技术、工程思维，体现新课标倡导的核心素养导向。 【教学目标】 人地协调观： 1. 理解人类面对自然灾害时可通过科技手段主动适应环境、减少损失，树立积极应对自然挑战的观念。 2. 认识地理信息技术作为人地关系协调的重要工具，在防灾减灾中发挥桥梁作用，促进可持续发展意识。 综合思维： 1. 能够从空间、时间、要素等多个维度分析遥感、全球卫星导航系统、地理信息系统在灾害不同阶段的功能差异与协同机制。 2. 运用系统思维解释三种技术如何整合形成完整的灾害监测—预警—响应—评估链条。 区域认知： 1. 结合中国重大自然灾害点位分布图，识别地震、滑坡、洪涝等灾害的空间集聚特征。 2. 分析特定区域（如西南山区、东南沿海）因自然地理条件而面临的灾害风险类型及其技术应对策略。 地理实践力： 1. 能够解读遥感影像，识别灾害前后地表变化，初步掌握空间信息提取技能。 2. 模拟使用全球卫星导航系统进行定位求救，并尝试利用地理信息系统图层叠加方法解决实际问题（如估算受灾范围）。 【教学重难点】 【教学重点】 遥感技术、全球卫星导航系统、地理信息系统在防灾减灾中的主要功能及应用实例；三种技术的协同工作机制。 【教学难点】 地理信息系统中空间叠加分析的原理与过程理解；如何根据灾害类型选择合适的技术组合进行应对。 【教学课时】 1课时（45分钟） 【教学策略】 采用“情境—问题—探究—应用”教学模式，融合议题式教学法、情境探究法、合作探究法与讲授法。通过创设真实灾害情境引发认知冲突，提出驱动性问题，组织学生开展小组协作探究活动，教师适时引导、示范与总结，实现知识建构与能力提升的统一。 【教学准备】 多媒体课件（含教材图片6.20–6.29）、遥感影像对比图（舟曲泥石流前后）、温州灾害预警系统界面截图、北斗用户机实物模型或高清图片、地理信息系统图层叠加动画演示视频、学案（含活动任务单）。 【教学过程】 教学环节 教学活动 设计意图 教师活动 学生活动 导入新课 （5分钟） 一、情境对话导入：汶川地震后的“信息孤岛” （1）、讲述真实事件，制造认知冲突。 教师讲述：“同学们，请大家闭上眼睛想象这样一个场景：2008年5月12日14时28分，四川汶川发生里氏8.0级特大地震。顷刻间，山崩地裂，道路断裂，通信基站倒塌，电力中断。整个震中区域仿佛被从地图上抹去，成了一个与世隔绝的‘信息孤岛’。数万群众生死未卜，救援队伍无法进入，指挥部焦急万分——我们该怎么办？这个时候，一支武警先遣队历经艰险抵达北川县城，在一片废墟之上，他们打开了一台绿色的小盒子——这就是教材图6.20展示的北斗用户机。约8小时后，这台设备发出了震区第一条灾情信息，被称为‘生命急救电波’。那么，这个小盒子到底是什么？它是怎样穿越断山阻路传递消息的？今天我们就来揭开它的神秘面纱。” （2）、提出核心议题，明确学习方向。 教师继续引导：“在这场与时间赛跑的生命救援中，除了北斗，还有哪些高科技手段参与其中？它们是如何协同作战，共同构筑起一道道生命的防线？这就是我们今天要深入探讨的主题——《地理信息技术在防灾减灾中的应用》。我们将一起化身‘灾害应急技术官’，破解这场科技救援背后的密码。” 1. 安静聆听教师讲述，沉浸于汶川地震的真实情境中，感受灾难带来的紧迫感与无助感。 2. 思考并回答教师提问：“北斗用户机可能通过什么方式发送信号？” 3. 明确本节课的学习主题与角色定位，产生强烈的好奇心与探究欲。 利用真实历史事件创设强烈的情感与认知冲突，迅速吸引学生注意力；通过“信息孤岛”与“生命电波”的强烈对比，凸显地理信息技术的关键作用，激发学习动机。 讲授新知 （25分钟） 一、遥感技术：天空之眼，实时监测 （1）、解析遥感原理，建立技术认知。 教师展示教材图6.21“卫星遥感技术原理示意”， 逐层讲解：“遥感，即遥远地感知。它不直接接触地面物体，而是依靠安装在飞机或卫星上的传感器，接收地物反射或辐射的电磁波信息。比如太阳光照射到地面，不同地物（水体、植被、建筑）反射的光谱特征不同，传感器捕捉这些差异，经过处理就形成了我们看到的遥感影像。与传统人工调查相比，遥感具有探测范围广、速度快、周期短、信息量大、不受地形限制的优势。” （2）、结合案例分析，理解灾害监测。 教师切换至图6.22“风云二号气象卫星对台风‘菲特’进行监测”， 指出：“这是2013年台风‘菲特’登陆前后的两幅卫星云图。左侧图a显示10月5日5时20分，台风中心逼近东南沿海；右侧图b显示两天后，台风已深入内陆，影响浙闽大片区域。通过连续观测，我们可以清晰追踪其路径、强度变化，从而提前发布预警，组织人员转移。”接着展示图6.23“2008年5月14日四川北川县遥感影像”，引导观察：“红色方框标注的是重灾区。你们看，原本密集的城市区域变成了灰白色调，说明大量建筑物倒塌；山体出现大面积滑坡痕迹，河道被堵塞。这些信息为后续救援力量调配提供了第一手资料。” 二、全球卫星导航系统：精准定位，生命坐标 （1）、剖析系统构成，理解工作原理。 教师播放一段简短视频，动态演示全球卫星导航系统的运行机制。然后结合教材内容讲解：“全球卫星导航系统由三部分组成：太空中的卫星星座（如美国GPS、中国北斗）、地面监控站和用户手中的接收设备（如手机、车载导航）。当你的手机接收到至少4颗卫星的信号，就能计算出你所在的经度、纬度、海拔高度和精确时间。我国的北斗系统不仅支持定位导航，还具备独特的‘短报文’通信功能，即使没有移动网络也能发送文字信息，这正是汶川救援中发挥关键作用的原因。”展示图6.24“北斗卫星导航系统模型”，强调其35颗卫星组成的混合星座优势。 （2）、联系生活实际，强化应用感知。 教师提问：“大家平时用手机导航去学校、查公交，其实就是在使用全球卫星导航系统。如果在野外 hiking 遇到危险，你会怎么做？”引导学生回答“打开定位，发送位置给家人或报警”。进一步延伸：“在灾害发生时，被困人员可以通过智能手表或应急信标自动上传位置，极大缩短搜救时间。” 三、地理信息系统：数据大脑，智慧决策 （1）、揭示系统功能，掌握核心逻辑。 教师展示图6.25“地理信息系统基本功能”环形图， 系统讲解：“GIS不是一个简单的电子地图，而是一个强大的计算机信息系统。它能将各种地理数据（如地形、人口、道路、雨量）输入、存储、管理，并进行空间查询与分析。最核心的能力是‘图层叠加’——就像透明胶片一层层叠在一起，每层代表一种信息。”随即展示图6.26“空间叠加分析示意图”，举例说明：“比如我们要知道某个行政区有多少个雨量站，只需把‘行政区划图’和‘雨量站点图’叠加，系统自动统计每个区域内站点数量，结果如右侧表格所示。” （2）、引入典型案例，展现集成应用。 教师展示图6.27“温州市灾害监测预警信息系统”， 详细解读：“这是一个真实的防灾系统。图a中蓝色圆点是实时降雨量监测站，颜色深浅反映雨强大小；图b中紫色三角是水位站，当某站点水位超过警戒线（如21时），系统立即发出红色预警。后台正是GIS在运作——它将气象、水文、地形、交通等多源数据融合分析，一旦达到阈值，自动触发预警机制，通知相关部门采取行动。” 1. 观察遥感原理图，理解“信息获取—接收处理—应用分析”的流程。 2. 对比台风前后云图，描述台风移动趋势；观察北川遥感影像，指出房屋倒塌、滑坡等地表变化迹象。 3. 听取全球卫星导航系统讲解，认识四大导航系统，理解北斗短报文的独特价值。 4. 回忆日常使用导航的经历，思考极端情况下的自救方式。 5. 理解GIS的图层概念，观看叠加动画，体会“1+1>2”的信息增值效应。 6. 分析温州预警系统界面，识别不同符号含义，理解多部门数据联动的重要性。 通过图文结合、案例驱动的方式系统传授三大技术原理与应用，化抽象为具体；利用真实影像增强直观感受，培养学生图像判读能力；强调技术之间的互补性，初步建立系统思维。 合作探究 （10分钟） 一、任务发布：判断舟曲泥石流影响范围 （1）、分发任务单，明确探究要求。 教师投影展示教材图6.28“舟曲泥石流灾害前后遥感影像对比图”，发放纸质任务单，宣布探究任务：“现在，你们是国家减灾中心的技术分析小组。接到指令：2010年8月7日，甘肃舟曲发生特大泥石流。请根据提供的灾害前后影像，完成以下任务： ① 在灾害后影像上，用红笔勾勒出泥石流的主要覆盖范围； ② 小组讨论：若要估算被冲毁的住宅数量，还需哪些辅助信息？ ③ 第2题需要用到GIS的哪些功能？请说明理由。” （2）、巡视指导，启发思维。 教师在各小组间巡视，观察学生勾勒范围是否合理，提醒注意泥石流路径沿山谷延伸的特征。对于第二问，提示可考虑“住宅分布图”“建筑物密度”“房屋面积”等数据来源。对于第三问，引导回忆图6.26的叠加分析案例，提示“空间查询”“缓冲区分析”“属性统计”等功能的应用场景。 1. 小组合作（4–5人一组），观察影像差异，识别泥石流造成的深色堆积体，集体商议后在图上勾画范围。 2. 展开讨论，列举所需额外信息，如高分辨率住宅分布图、人口普查数据、三维建筑模型等。 3. 分析GIS功能需求，认为需使用“图层叠加”比对住宅区与受灾区，“空间查询”筛选受影响房屋，“属性统计”计算总数。 通过真实任务驱动，提升学生地理实践力；小组合作促进交流与思维碰撞；问题层层递进，引导学生从现象识别走向深度分析，深化对GIS功能的理解。 总结升华 （5分钟） 一、归纳总结：三大技术协同作战图谱 （1）、构建知识网络，强化系统认知。 教师在黑板上绘制简图，总结：“今天我们学习了三大利器：遥感是‘眼睛’，负责远距离感知灾情；全球卫星导航系统是‘尺子’，提供精准位置坐标；地理信息系统是‘大脑’，整合分析各类数据，辅助科学决策。它们不是孤立存在的，而是协同工作的有机整体。例如，在一次山体滑坡中，遥感发现异常，全球卫星导航系统定位滑坡点，GIS叠加地质、降雨、居民点图层评估风险等级并规划疏散路线。” （2）、回归初心，升华价值认同。 教师深情总结：“从汶川到舟曲，从台风到洪水，每一次灾难面前，科技都在默默守护着我们的安全。地理信息技术不仅是课本上的知识，更是拯救生命的利器。希望同学们今后能持续关注科技发展，未来或许你们中就有人会参与到更先进的灾害预警系统研发中，用智慧照亮生命的通道。” 1. 跟随教师回顾三大技术的功能定位与协作关系，完善笔记。 2. 思考地理信息技术的社会价值，树立科技报国的理想信念。 构建结构化知识体系，帮助学生形成整体认知；情感升华，将知识学习上升至社会责任与人生价值层面，落实立德树人根本任务。 【作业设计】 一、基础巩固题 1. 填空题： （1）能够远距离感知地表物体信息的技术是__________。 （2）我国自主研发的全球卫星导航系统名称是__________，其特有的__________功能可在无通信信号时发送求救信息。 （3）地理信息系统的核心功能之一是__________分析，即将多个信息图层进行叠加生成新信息。 2. 连线题：将下列技术与其主要功能正确连接。 A. 遥感技术 ① 提供三维坐标与时间信息 B. 全球卫星导航系统 ② 实时监测台风路径与洪涝范围 C. 地理信息系统 ③ 叠加分析雨量站与行政区划数据 二、拓展探究题 根据教材“问题研究”栏目提示，查阅资料，思考： 我国已建有多个中央救灾物资储备库。结合图6.29“近百年中国重大自然灾害点位分布”，分析现有储备库布局是否合理？若要在西南地区新建一座储备库，你建议选址在哪个城市？请说明你的理由（可从灾害频次、交通可达性、人口密度等方面考虑）。 【板书设计】 地理信息技术在防灾减灾中的应用 ┌──────────────┬───────────────┬──────────────┐ │ 遥感技术（RS） │ 全球卫星导航系统（GNSS） │ 地理信息系统（GIS） │ ├──────────────┼───────────────┼──────────────┤ │ 天空之眼 · 实时监测 │ 生命坐标 · 精准定位 │ 数据大脑 · 智慧决策 │ │ 功能：灾害动态追踪 │ 功能：位置服务、紧急求救 │ 功能：空间查询、叠加分析 │ │ 案例：台风“菲特”监测 │ 案例：北斗短报文传灾情 │ 案例：温州预警系统 │ └──────────────┴───────────────┴──────────────┘ 协同机制：RS发现 → GNSS定位 → GIS分析 → 决策响应 【教学反思】 本节课以“汶川地震”为切入点，成功营造了紧张而真实的教学氛围，学生参与度高，尤其在舟曲泥石流探究活动中表现出强烈的探究热情。三大技术的讲解层次分明，配合高清影像与动态演示，有效突破了“遥感成像原理”“GIS图层叠加”等抽象概念的理解障碍。但在合作探究环节，部分小组对“估算住宅数量所需信息”的讨论仍停留在表面，未能深入想到利用遥感影像解译建筑物损毁程度或结合人口统计数据，说明学生跨数据整合思维尚待加强。此外，由于时间限制，未能充分展开“救灾物资储备库选址”的深度讨论，这部分可作为课后延伸作业进一步深化。未来可考虑引入简易GIS软件操作体验，让学生亲手进行图层叠加，真正实现“做中学”。 学科网（北京）股份有限公司 $