【每日教学设计】21 高中地理必修一《地理信息技术在防灾减灾中的应用》教学设计

教材：人教版高中地理必修第一册（2019版）第六章第四节课时安排：1课时 / 40分钟课标要求：通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用

一、教材分析

【大概念定位】本节隶属于第六章"自然灾害"，核心大概念为**"人地关系与防灾减灾"。如果说6.1-6.3节回答了"人类如何认识灾害、如何自救互救"，那么本节则聚焦"人类如何借助科技力量'看见'灾害、精准应对灾害"**——地理信息技术是现代防灾减灾体系的"慧眼"与"大脑"，体现了人地关系中"科技赋能、主动减灾"的维度，也是大概念从"认知灾害"向"科技减灾"的延伸。

【内容结构】本节以三种地理信息技术（遥感RS、全球导航卫星系统GNSS、地理信息系统GIS）为主线，分别阐述其技术原理与在防灾减灾中的应用，最终落脚于三者的协同配合。教材逻辑为"分述技术→综合应用"，需要帮助学生建立"天—空—地"一体化监测思维。

【学情分析】高一学生已具备初中地理基础，对自然灾害有感性认知，且在前面三节学习了气象灾害、地质灾害和防灾减灾措施。生活中接触过导航定位、卫星地图等应用，但对RS、GNSS、GIS的技术原理和灾时应用缺乏系统认知。学生容易混淆三种技术的功能边界（如认为"卫星都能拍照"），需要通过对比分析厘清差异。

（教师批注：这一节学生最容易把三种技术混为一谈，尤其是GNSS和GIS的字母缩写容易混淆。我通常在课堂上先不急着讲定义，而是先放一个救灾视频，让学生自己发现"是谁在帮我们救灾"，效果比直接灌输好很多。）

二、核心素养目标

三、教学重难点

【教学重点】

1. RS、GNSS、GIS三种地理信息技术的核心功能及其在防灾减灾中的具体应用
2. 三种技术在防灾减灾全链条（灾前监测→灾时救援→灾后评估）中的协同配合

【教学难点】

1. 区分三种技术的功能边界，理解"RS获取数据、GNSS定位数据、GIS分析数据"的技术分工逻辑
2. 从"技术原理"到"灾害应用"的迁移推理

四、教学方法

情境创设法、案例探究法、对比分析法、小组合作学习法、问题链驱动法

五、教学过程

🔰 情境导入（约5分钟）

【素材呈现】 播放一段剪辑视频：2008年汶川地震后，灾区通信中断、道路损毁，外界一度成为"信息孤岛"；约8小时后，救援部队携带北斗用户机进入重灾区，传回第一条灾情信息；随后，遥感卫星影像迅速覆盖灾区，GIS系统绘制出受灾范围图，精准指导救援力量投放。

【问题链1·认知冲突】

• 主问题：地震发生后，在通信中断、道路不通的情况下，外界是如何迅速"看见"灾情的？
• 深度追问①：如果只靠人力徒步进入灾区勘察，会面临哪些困难？
• 深度追问②：视频中提到了"北斗用户机""卫星影像""GIS系统"——它们各自发挥了什么作用？为什么不能只用其中一种？

【设计意图】 以真实灾害案例创设认知冲突，让学生意识到"科技手段在极端条件下的不可替代性"，激发学习兴趣，同时自然引出三种技术的初步区分。

📖 新课讲授：问题链递进探究（约20分钟）

本节以**"一篇应急救援队的日志"**为情境主线，通过三个日志片段分别探究三种技术。

【探究一】遥感技术（RS）——"天眼"看灾情（约7分钟）

情境片段："5月13日凌晨，我们收到了第一幅灾区遥感影像。原本青翠的山谷变成了灰褐色，道路被滑坡体掩埋，河流被堰塞湖阻断——这一切，在影像上清晰可见。"

问题链2·是什么→为什么：

• 主问题：遥感影像为什么能够"看见"灾区的变化？
• 深度追问①：遥感与普通的航空摄影有什么本质区别？（引导学生理解"电磁波感知"原理，跨学科衔接物理中的电磁波谱知识）
• 深度追问②：为什么遥感能在灾情发生后短时间内获取影像？这体现了RS的什么技术优势？

知识梳理：

【分析性问题】 表格后追问：RS能够实时监测台风的形成过程，但它能直接"预测"台风将在哪里登陆吗？为什么？（引导学生理解RS是"观测"而非"分析预测"，为GIS的引入埋下伏笔。）

【探究二】全球导航卫星系统（GNSS）——"北斗"定生死（约6分钟）

情境片段："深入灾区的救援小队发出了求救信号——他们的北斗终端机不仅报告了精确坐标（北纬31.0°，东经103.4°），还附带了短报文：'这里发现幸存者，道路阻断，需要直升机支援！'"

问题链3·是什么→为什么：

• 主问题：北斗用户机为什么能在通信中断的情况下传递灾情信息？
• 深度追问①：GNSS的核心功能是什么？是"监测灾害"还是"定位导航"？（澄清功能边界）
• 深度追问②：北斗的"短报文通信"功能与其他卫星导航系统（如GPS）有何不同？这对防灾减灾意味着什么？（渗透家国情怀与科技自信）

知识梳理：

【跨学科衔接】 GNSS定位涉及物理中的电磁波传播与三角测量原理，体现数学在空间计算中的应用。

【探究三】地理信息系统（GIS）——"智慧大脑"做决策（约7分钟）

情境片段："指挥中心的大屏幕上，GIS系统将遥感影像、地形数据、人口分布图、道路网图层层叠加，自动计算出：A区域受灾面积12km²，涉及3个村庄约800人；通往A区域的最优救援路线因滑坡中断，建议从B路线迂回。"

问题链4·是什么→为什么→怎么办：

• 主问题：GIS与RS、GNSS的本质区别是什么？为什么叫它"系统"而不是"技术"？
• 深度追问①：GIS的"图层叠加分析"为什么能支持救援决策？（引导学生理解空间分析逻辑：不同主题图层叠加→产生新的空间信息→支持决策）
• 深度追问②：如果把GIS用来监测森林火灾，可以叠加哪些图层？能得出什么分析结果？

知识梳理：

【分析性问题】 表格后追问：GIS本身能够直接"获取"灾区影像吗？如果不能，它的数据从哪里来？这说明三种技术之间是什么关系？

🎯 合作探究：技术协同与方案设计（约8分钟）

【小组任务】 角色扮演："防灾减灾技术方案设计组"

假设佛山市第二中学地理小组接到了一项任务——为广东省台风灾害防御设计一套"天—空—地"一体化监测预警方案。各小组需要完成：

1. 任务一（必做）：填写下表，明确三种技术在"灾前监测预警→灾中应急指挥→灾后评估重建"三个阶段的分工

1. 任务二（选做）：分析广东沿海台风防御中，三种技术各自面临什么限制？如何互补？

【过程性评价】 小组讨论期间，教师巡视观察并记录；讨论结束后，各组代表用1分钟汇报，其他组用以下量规进行互评：

📝 迁移应用：逆向思维训练（约5分钟）

【逆向情境】 某次洪涝灾害中，救援指挥部收到了以下信息：

• 信息A：某区域水深2.5米，受灾面积约5km²
• 信息B：受灾区域中心坐标为（23.1°N，113.3°E）
• 信息C：一张该区域灾前与灾后的对比卫星图

【问题】 以上三条信息，分别最可能来自哪种地理信息技术？如果指挥部要决定"从哪里调运冲锋舟、走哪条路线进入灾区"，还需要GIS进行什么分析？

【设计意图】 逆向判断信息来源，强化三种技术的功能区分；进一步追问GIS分析，检验学生是否理解"技术协同"的逻辑。

✏️ 课堂总结与评价（约2分钟）

【结构化梳理】 师生共同构建本节知识框架：

地理信息技术在防灾减灾中的应用├── RS（遥感）——"天眼"：获取地表信息│     原理：电磁波感知 → 功能：观测、监测、识别├── GNSS（全球导航卫星系统）——"指南针"：定位与导航│     原理：卫星三角定位 → 功能：定位、导航、短报文通信├── GIS（地理信息系统）——"大脑"：空间分析与决策│     原理：多源数据叠加分析 → 功能：查询、分析、模拟、决策└── 三者关系：RS获取数据 → GNSS定位数据 → GIS分析数据 → 支持决策              （数据获取）  （空间参照）   （信息提取）   （决策输出）

【学生自评】 用一句话总结："今天我明白了______，但我还想知道______。"

六、板书设计

         ┌─────────────────────────────────────┐         │   6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用   │         │        （人地关系·科技减灾）           │         └─────────────────────────────────────┘                          │          ┌───────────────┼───────────────┐          ▼               ▼               ▼      ┌───────┐      ┌───────┐      ┌───────┐      │  RS   │      │ GNSS  │      │  GIS  │      │ "天眼" │      │"指南针"│      │ "大脑" │      └───┬───┘      └───┬───┘      └───┬───┘          │              │              │      获取信息       定位导航       分析决策      观测灾情       精确坐标       叠加分析      动态监测       短报文通信     灾害评估          │              │              │          └──────────────┼──────────────┘                         ▼              ┌─────────────────┐              │  技术协同链条    │              │ RS→GNSS→GIS→决策 │              │ 数据→参照→信息→行动│              └─────────────────┘

七、教学反思

【设计亮点】

1. 大概念统摄有效：以"应急救援队日志"为情境主线，将三种技术串联于"科技减灾"这一大概念之下，避免了碎片化知识罗列，学生能够形成"天—空—地"一体化思维。
2. 教学评一致性落实：核心素养目标表中每个维度都配有明确的评价方式，小组任务中嵌入互评量规，课堂总结有学生自评，形成了"目标—活动—评价"的闭环。
3. 问题链递进清晰：从"是什么（技术原理）→为什么（功能差异）→怎么办（方案设计）→还有什么（逆向应用）"层层深入，符合学生认知规律。
4. 乡土案例与家国情怀融合：以广东台风防御为小组任务情境，贴近学生生活；北斗短报文案例渗透科技自信与国家安全意识。

【改进方向】

1. 受课时限制，GIS的空间分析原理（如图层叠加）讲解较为抽象，若能配合GIS在线平台让学生动手操作一次图层叠加，理解会更深刻。后续可考虑安排一节机房实践课。
2. 部分学生对电磁波感知原理理解仍有困难，可在课前布置预习任务，提供一段3分钟的科普视频链接。

八、拓展阅读推荐

1. 学术论文：袁孝亭.《地理课程与教学论》中关于"地理信息技术教学"的论述——帮助理解GIS教育的课程定位。
2. 实践资源："天地图"（国家地理信息公共服务平台）——鼓励学生课后登录，查找家乡附近的灾害隐患点，体验GIS图层叠加功能。
3. 前沿追踪：关注中国"高分"系列遥感卫星、北斗三号全球组网的最新应用报道，了解地理信息技术的国产化进展。

九、课后作业

基础作业

1. 绘制本节知识结构图，标注RS、GNSS、GIS的功能边界与协同关系。
2. 列举生活中接触过的三种地理信息技术的应用实例各一个。

拓展作业

访问"天地图"网站，查找你所在社区（或学校周边）的卫星影像，尝试识别是否存在滑坡、洪涝等潜在灾害隐患区域，撰写200字左右的观察报告。

高考题型训练

选择题 第一组

（2026·广东模拟） 2025年9月，台风"摩羯"登陆海南岛。灾情发生后，国家减灾中心迅速启动应急机制，利用多种地理信息技术开展灾情监测与评估。据此完成第1～2题。

1. 下列关于三种地理信息技术在台风灾害中应用的说法，正确的是（　）

A. RS可以实时监测台风中心的精确坐标并预测其移动路径B. GNSS能够获取台风云系的卫星影像，用于判断台风强度C. GIS可以叠加台风路径、人口分布、地形坡度等图层，评估不同区域的风险等级D. 三种技术在防灾减灾中可以完全替代人工现场勘察

参考答案：C

解析：GIS的核心功能是空间叠加分析与决策支持，将台风路径、人口分布、地形等多图层叠加，可综合评估风险等级，C正确。RS可以监测台风云系但无法"精确坐标定位"（这是GNSS的功能），也无法独立"预测路径"（需结合GIS分析），A错误；GNSS功能是定位导航，不能获取卫星影像，B错误；三种技术各有局限（如RS受云雨影响、GNSS需终端设备），无法完全替代人工勘察，D错误。

1. 台风登陆后，某救援队携带北斗终端机深入灾区，向指挥中心发送了"某某村（19.5°N，110.1°E）发现被困群众，请求空投救援物资"的信息。该信息主要利用了北斗系统的（　）

A. 遥感成像功能　　　B. 精确定位与短报文通信功能C. 空间分析功能　　　D. 气象预报功能

参考答案：B

解析：信息中包含精确坐标（19.5°N，110.1°E），体现了北斗的精确定位功能；在通信中断的灾区发送文字信息，体现了北斗独有的短报文通信功能。遥感成像、空间分析、气象预报均非GNSS的功能。

选择题 第二组

（2026·佛山质检） 某山区县城地处滑坡高发区，县政府建设了"地质灾害监测预警系统"。该系统通过在隐患点布设GNSS位移监测站，实时采集地表位移数据；同时利用RS定期获取区域影像，识别新增滑坡迹象；GIS平台则整合两类数据，自动发布预警信息。据此完成第3～4题。

1. 在该系统中，GNSS位移监测站的主要作用是（　）

A. 拍摄隐患点的实时影像B. 监测地表毫米级微小位移并预警C. 分析滑坡发生的概率D. 绘制区域地质灾害风险区划图

参考答案：B

解析：GNSS具有高精度定位能力，通过连续监测隐患点坐标变化，可发现地表毫米级微小位移，从而在滑坡发生前预警，B正确。拍摄影像是RS的功能，分析概率和绘制区划图是GIS的功能。

1. 从地理信息技术协同的角度分析，该系统的数据流转逻辑应为（　）

A. GIS→RS→GNSS→预警发布B. RS→GNSS→GIS→预警发布C. GNSS→RS→GIS→预警发布D. RS与GNSS并行采集数据→GIS整合分析→预警发布

参考答案：D

解析：在该系统中，RS（定期影像）和GNSS（实时位移）是两类独立的数据来源，各自采集后汇入GIS平台进行整合分析与预警发布，二者是并行输入关系而非先后递进关系，D正确。A、B、C均错误地理解了三种技术的数据流转逻辑。

综合题

（2026·广东高考模拟） 阅读图文材料，完成下列要求。（14分）

材料一：2025年8月，四川甘孜州泸定县突发山洪泥石流灾害，造成道路中断、通信基站损毁。灾情发生后，国家迅速启动应急救灾机制，多颗遥感卫星紧急变轨获取灾区影像，北斗终端机传回受灾村落坐标，GIS平台整合数据后绘制了受灾范围图和救援路线规划图。

材料二：三种地理信息技术在灾害不同阶段的应用示意图（略）。

问题：

1. 结合材料，分别说明RS、GNSS、GIS在本次泥石流救灾中发挥的具体作用。（6分）

2. 有观点认为："有了地理信息技术，人类就可以完全避免自然灾害的损失。"你是否赞同这一观点？请从人地关系角度说明理由。（4分）

3. 从"天—空—地"一体化监测的角度，为山区县城泥石流灾害防御提出一套技术组合方案，并说明各技术的分工。（4分）

参考答案要点：

1. 

• RS：快速获取灾区遥感影像，识别泥石流影响范围、道路中断情况和潜在次生灾害隐患（如堰塞湖），为灾情评估提供直观的影像依据。（2分）
• GNSS：通过北斗终端机精确定位受灾村落坐标，传回短报文信息，在通信中断条件下实现灾情上报和人员定位，缩短搜救时间。（2分）
• GIS：整合遥感影像、地形数据、人口分布等多源数据，进行空间叠加分析，绘制受灾范围图和最优救援路线规划图，为救援指挥决策提供支持。（2分）

2. 

• 不赞同。（1分）地理信息技术能够提升灾害监测预警能力和救援效率，减轻灾害损失，但自然灾害的发生根源在于自然地理环境本身的演变（如地形、气候、地质条件），技术手段只能"减灾"不能"消灾"。（2分）人类应当树立科学的人地协调观，在利用科技手段防灾的同时，尊重自然规律，合理规划生产生活空间。（1分）

3. 

• 灾前监测预警：RS定期获取山区影像，识别滑坡体、松散堆积物等隐患；GNSS布设位移监测站，监测山体微小形变；GIS整合隐患数据与降雨预报，进行风险区划和预警发布。（2分）
• 灾中应急指挥：RS实时获取灾情影像，识别道路中断和受灾范围；GNSS定位被困人员与救援队伍位置，导航至目标点；GIS分析最优救援路线和物资投放方案。（1分）
• 灾后评估重建：RS评估灾害损失和生态环境破坏；GNSS监测灾后地质灾害隐患点稳定性；GIS规划灾后重建选址和防灾工程布局。（1分）

本文为人教版高中地理必修一教学设计系列内容，欢迎地理教师同行交流探讨。