科学筑盾·良田护粮-高中地理（湘教版选必3）数智赋能教学设计：耕地资源与国家粮食安全

科学筑盾·良田护粮——高中地理（湘教版选必3）数智赋能教学设计：耕地资源与国家粮食安全

一、教学设计基本框架（一）课题名称科学筑盾·良田护粮——高中地理（湘教版选择性必修三）数智赋能教学设计：耕地资源与国家粮食安全（二）课时安排2课时（每课时45分钟，共90分钟）（三）【基础】教材分析本节课选自湘教版高中地理选择性必修三《资源、环境与国家安全》第二章“自然资源与国家安全”第一节“耕地资源与国家粮食安全”。该章节是连接自然地理与人文地理的关键桥梁，具有承上启下的重要作用。从自然地理角度看，本节内容承接了农业区位因素、中国自然地理概况等已有知识；从人文地理与国家战略角度看，本节为后续学习土地资源开发、生态保护、可持续发展等内容奠定了坚实基础。教材依次呈现了以下核心内容：首先，从耕地资源的概念界定入手，说明中国耕地资源的分布特征与开发利用现状；其次，分析我国粮食安全面临的现实问题与挑战；最后，提出保护耕地资源、保障国家粮食安全的具体措施与实现路径。整节内容逻辑上遵循“是什么—怎么样—怎么办”的认知规律，符合学生的思维发展特点。教材中提供了丰富的图表素材，包括中国耕地资源分布图、粮食产量变化图、耕地面积变化趋势图等，是培养学生读图析图和综合分析能力的重要载体-34。（四）【基础】学情分析从知识基础来看，高二年级学生已经学习了农业区位因素、区域地理等基础知识，对中国的自然环境与农业生产有了初步了解。但学生对耕地资源在国家战略层面的重要性和系统性认识可能不够深入，对耕地保护与粮食安全之间复杂的内在关联理解尚浅-34。从能力水平来看，学生具备一定的读图分析能力和信息提取能力，能够从图表中获取基本信息。但在数据综合分析、因果链条构建和多因素关联推理方面仍需进一步培养和提升。学生具备较强的信息素养，对新媒介、新技术、真实情境有较强的接受能力和学习兴趣。从情感态度来看，学生对粮食安全这一重大国情国策普遍具有较高的关注度和认同度，易于激发家国情怀和国家安全意识。但学生对耕地退化的严峻性以及耕地保护的紧迫感可能认识不足，需要通过真实的案例和数据加以引导。从个体差异来看，部分学生对中国农业地理和粮食生产已有较多了解，而部分学生对这些内容相对陌生。教学设计中应充分考虑学生的差异化需求，设置分层任务，使不同层次的学生都能在原有基础上获得发展。（五）【核心素养】教学目标1.【区域认知】运用图表和地理信息技术，准确描述中国耕地资源的空间分布特征，分析不同区域耕地资源禀赋差异及其成因，能够识别并解释典型区域的耕地问题。2.【综合思维】运用系统观和动态观，综合分析耕地数量、质量、生态变化对国家粮食安全的多维影响机制，能够从自然因素和人文因素两个层面系统分析保障粮食安全的复杂性和多元路径。3.【人地协调观】深刻认识耕地资源是人类生存和社会发展的根基，树立“藏粮于地”的战略意识和“耕地红线就是生命线”的国家安全观，形成尊重自然、保护耕地、节约粮食的价值取向和行为习惯。4.【地理实践力】能够运用所学知识和方法，结合家乡或区域的实际案例，分析当地耕地资源现状及主要问题，并提出具有可行性的保护与治理建议；能够借助数字化工具收集、处理和分析相关地理信息。5.【家国情怀】了解我国粮食安全取得的巨大成就和面临的风险挑战，增强维护国家粮食安全的使命感和责任感，坚定对国家发展战略的信心。（六）【重要】教学重难点教学重点：中国耕地资源的分布特征及开发利用现状；耕地保护与国家粮食安全的辩证关系；保障国家粮食安全的主要路径与关键举措。教学难点：综合运用多因素分析框架，系统理解耕地数量、质量、生态变化对粮食安全的多维传导机制；从国家安全的高度和全球视野审视我国耕地保护与粮食安全的战略意义；能够运用所学知识对真实问题进行诊断分析并提出解决对策。（七）教学方法与手段教学方法：问题驱动教学法、案例探究教学法、小组合作学习法、信息技术融合教学法、项目式学习法。遵循“以学生为主体、以问题为导向、以素养为指向”的教学理念。教学手段：多媒体课件辅助教学、地理信息系统可视化展示、互动式电子白板、数字地图平台、手机投屏互动、智慧课堂平台。教学资源准备：中国耕地资源分布电子地图（动态展示）、第三次全国国土调查数据和图表、黑土地保护纪录片片段、高标准农田建设数字化模型、全球粮食安全形势新闻素材、政策文件解读资料、学生课前预习任务单。（八）【基础】教学过程第一课时环节一：情境导入——从“一碗米饭”看“大国粮仓”（约5分钟）教师活动：播放一段剪辑视频——从一袋大米的产地追溯到东北黑土地的生产全过程，展示从育秧、插秧、田间管理到机械化收割、加工运输的完整产业链条。视频中穿插引出关键问题：这碗米饭来自哪里？中国用多少耕地养活了世界多少人？18亿亩耕地红线是什么？2025年中国粮食产量达到了多少？学生活动：观看视频，结合自己的生活经验进行思考和初步交流。在学生回答的基础上，教师逐步引导追问：每一碗米饭的背后，到底是怎样的耕地资源在支撑？设计意图：以学生最熟悉的日常生活情境为切入点，化宏大叙事为具体感知，引发认知冲突和探究欲望。同时初步渗透“节约粮食就是保护耕地”的价值导向。过渡语：刚才我们看到了东北粮仓的机械化大生产场景，也初步了解了中国粮食生产取得的巨大成就。要真正理解中国粮食安全的底气从何而来，我们首先需要认识支撑这一切的根基——耕地资源。这节课，我们就一起走进“科学筑盾·良田护粮”的探究学习。环节二：新知建构（一）——中国耕地资源的时空画像（约20分钟）【重要】【核心素养·区域认知】教师活动：运用动态电子地图和三维可视化技术，分层次呈现以下内容：第一层次：耕地资源概念界定与分类。教师引导学生回顾已学知识，明确耕地是由自然土壤发育而成的、能够种植农作物的土地。耕地分为水田和旱地两类，旱地又分为水浇地和无水浇条件的旱地。第二层次：中国耕地资源的数量特征。呈现第三次全国国土调查主要数据：我国耕地面积为19.18亿亩，其中水田4.71亿亩占24.55%，水浇地4.81亿亩占25.12%，旱地9.65亿亩占50.33%-17。引导学生计算水田、旱地占比并思考其农业生产意义。补充说明：“十四五”期间耕地保护成效显著，截至2024年底全国耕地面积达到19.4亿亩，较2020年增加2800万亩，牢牢守住了18亿亩耕地保护红线-63。当前耕地保护任务目标为18.65亿亩，保持到2035年不变-。第三层次：中国耕地资源的空间分布特征。借助分层设色地图，引导学生观察并归纳：64%的耕地分布在秦岭—淮河以北；黑龙江、内蒙古、河南、吉林、新疆五省区耕地面积较大，占全国耕地的40%-17。引导追问：这种分布格局与哪些自然地理要素有关？（气温、降水、地形、河流等）这与中国的自然地理分区有何内在联系？第四层次：耕地资源质量状况。呈现《全国耕地质量等级情况公报》数据：我国基础地力较高的一等至三等耕地面积仅为6.32亿亩，不足耕地总面积的1/3。耕地平均等级为4.76等，中低产田占比超过三分之二--19。引导学生理解“质量偏低”的具体含义及其对农业生产的制约作用。第五层次：耕地资源的熟制与降水条件分析。呈现第三次全国国土调查中关于熟制的数据：位于一年三熟制地区的耕地2.82亿亩占14.73%，位于一年两熟制地区的耕地7.17亿亩占37.40%，位于一年一熟制地区的耕地9.18亿亩占47.87%-17。同时分析降水分布：位于年降水量400-800mm地区的耕地最多，占49.24%。引导学生思考：这些数据反映了我国耕地资源的哪些先天优势和劣势？学生活动：以两人小组为单位，借助平板电脑或学习任务单上的电子地图，自主完成“中国耕地分布特征描述”简表。标注关键数据，归纳空间分布规律，进行小组内交流后推选代表向全班分享。教师从数据运用的规范性、表达的逻辑性等方面进行点评和补充。设计意图：通过多维度、分层级的数据呈现和图表分析，帮助学生构建系统的耕地资源认知框架。强调数据支撑下的科学分析，培养学生基于事实和证据开展地理研究的能力，落实区域认知和综合思维素养。环节三：新知建构（二）——我国粮食产能的成就与隐忧（约15分钟）【重要】【核心素养·综合思维】教师活动：从“量”和“质”两个维度，运用统计图表和新闻素材系统展示我国粮食安全态势。量维度——辉煌成就。呈现国家统计局最新数据：2025年全国粮食总产量14297.5亿斤，比上年增加167.5亿斤，增长1.2%，连续第二年稳定在1.4万亿斤以上，实现连续22年丰收-。这一成绩是在克服春季干旱、高温伏旱、秋季连阴雨等自然灾害影响下夺取的，殊为不易-27。引导学生体会“高位增产”的深层含义：产量的提升背后是耕地生产力、农业科技、政策保障等多方面因素的合力作用。量维度——潜在风险。引导学生思考追问：粮食产量高位增长是否意味着可以高枕无忧？呈现下面的分析框架：供需紧平衡压力：我国粮食消费需求呈刚性增长趋势，人口结构变化、消费升级、工业用粮增加等因素叠加，使粮食供需长期处于紧平衡状态。种植比较收益偏低：种粮效益相对较低，影响农民种粮积极性和耕地利用效率。进口来源单一风险：大豆等部分粮食品种对外依存度较高，进口来源渠道相对单一，易受国际市场波动和地缘政治影响-。区域与品种结构性矛盾突出：产销区供需失衡、品种结构性矛盾加剧等问题不容忽视。质维度——耕地质量隐忧。呈现关键数据：我国耕地平均等级为4.76等，中低产田占比超过三分之二，基础地力对粮食产量的贡献率仅占约50%-21。引导学生理解这些数据的含义：这意味着当前我国粮食产能的相当一部分依赖于化肥等外部投入，而非土壤本身的自然肥力。过度依赖外部投入不仅推高生产成本，还带来面源污染、土壤退化等环境问题。全球对比视角。呈现2026年《全球粮食危机报告》内容：2025年全球47个国家和地区的2.66亿人处于严重粮食不安全状态，全球面临“严重饥饿”的人数仍处于过去二十年来的高位区间。冲突、气候波动及全球经济不确定性使严重粮食不安全形势可能进一步恶化--46。引导学生思考：在这一全球背景下，中国保障自身粮食安全的战略意义何在？学生活动：在教师引导下，以思维导图的形式绘制“我国粮食安全影响因素分析图”，将自然因素、社会因素、经济因素、政策因素分别填入，梳理各因素之间的关联强度和传导路径。小组内交流完善，教师巡视指导。设计意图：从成就与隐忧两个维度构建辩证认知，避免片面性的乐观或悲观。通过全球视野的引入，增强对粮食安全问题的国际理解，深化对国家粮食安全战略的政治认同。同时为第二课时的对策探究做好铺垫。课间小结：第一课时结束前，教师对本课核心内容进行简要回顾：我们从耕地资源的数量、质量、分布入手，建立了对“耕地家底”的系统认知；在此基础上分析了我国粮食安全的成就与挑战。耕地是粮食生产的“命根子”，保护耕地就是守护国家安全。第二课时我们将继续探究：面对耕地资源的严峻形势，中国有哪些“硬核”措施在守护粮仓？第二课时环节一：温故引新——守护耕地的中国方案（约5分钟）教师活动：通过快速问答回顾第一课时核心知识（我国耕地总面积？分布特征？粮食产量？面临的主要问题？），然后播放一段约2分钟的精短视频合集，呈现近年来我国在黑土地保护、盐碱地改造、高标准农田建设等方面取得的显著成效，引出本课时核心问题：这些看似零散的举措背后，隐藏着怎样的系统思维和战略逻辑？学生活动：回顾旧知，观看视频，初步感受我国在耕地保护和粮食安全方面取得的进展，带着思考进入本课时的深度学习。环节二：深度探究——耕地保护的三大战略路径（约25分钟）【高频考点】【热点】【跨学科链接】路径一：坚守数量红线——构建最严格的耕地保护制度体系教师活动：系统讲解我国耕地数量保护的四梁八柱。（1）确立制度底线。18亿亩耕地红线是国家战略底线，是不可逾越的底线，更是端稳端牢“中国饭碗”的安全线-。《全国国土空间规划纲要（2021—2035年）》明确全国耕地保护任务目标为18.65亿亩。各级党委和政府实行耕地保护党政同责，每年对落实耕地保护和粮食安全责任制情况进行考核，对突破红线等重大问题实行“一票否决”-63。（2）完善占补平衡。严格耕地占用审批，坚决遏制耕地“非农化”、防止“非粮化”。建立以省域耕地总量动态平衡为核心的占补平衡新机制，将非农建设、造林种树等耕地占用统一纳入管理。严格实行“以补定占”，坚决防止“占优补劣”，优先恢复优质耕地，创新实施耕地质量验收制度-63-。2026年中央一号文件进一步强调“严格耕地占补平衡管理，规范补充耕地质量验收，制定耕地保护专项规划”-1。（3）分级分类管控。划定永久基本农田，实行特殊保护。健全永久基本农田优进劣出管理机制。扎实推进农村乱占耕地建房整治工作，严防“大棚房”等问题反弹回潮-1。学生活动：以角色扮演的方式——假如你是一名县级自然资源局局长，面对经济发展用地需求和耕地保护任务之间的现实矛盾，你将如何决策和平衡？分小组讨论3分钟后，各小组代表发言交流。教师引导总结：国家制定“长牙齿”的硬措施正是为了在地方发展冲动面前守住底线、保障长远安全。路径二：提升耕地质量——分区分类推进高标准农田建设与土壤健康工程【高频考点】【热点】教师活动：系统讲解耕地质量提升的多元路径。呈现高分辨率图片和案例数据。（1）高标准农田建设。说明高标准农田的内涵：通过田、土、水、路、林、电、技、管等综合整治，使耕地实现田块平整、集中连片、设施完善、节水高效、宜机作业、土壤肥沃、生态友好、抗灾能力强-19。截至2024年底，我国累计建成高标准农田面积超过10亿亩-。“十四五”期间中央累计投入超过7000亿元，2026年中央一号文件继续要求分区分类高质量推进高标准农田建设，完善立项、建设、验收和管护机制，强化资金监管-1-63。引导学生理解：高标准农田不仅是粮食生产的“高产田”，更是绿色技术应用的“示范田”。（2）黑土地保护工程。呈现真实案例——黑龙江巴彦县的黑土地保护实践。介绍巴彦县通过综合运用工程、农艺、农机、生物等多种措施，统筹推进高标准农田建设与黑土地保护，截至2024年耕地质量提升0.75个等级，有机质含量提高3.9g/kg，耕层厚度增加3.1厘米，黑土地项目区玉米平均亩产1800斤以上，比非项目区高出200斤，化肥农药亩均投入减少50元-54。同时，呈现“三江模式”和“梨树模式”等典型案例。“三江模式”针对三江平原水田种植区，建立以水稻秸秆翻埋还田、旋耕、原茬搅浆为核心技术，合理配施有机肥的黑土地保护模式，增加土壤有机质，改善土壤结构，持续培肥地力-52-。梨树县黑土地保护示范基地利用互联网设备实时监测土壤墒情，无人机巡田系统自动识别病虫害，采用该模式的田块在极端气候下较传统耕作方式亩均增产8%，节水30%，减少化肥使用量20%-。引导学生分析：这些案例体现了哪些共同的技术思路？（秸秆还田、轮作休耕、减少机械碾压、科技赋能等）（3）盐碱地综合利用与酸化耕地治理。呈现相关背景知识：我国盐碱地分布广、类型多，是重要的后备耕地资源。2026年中央一号文件统筹部署黑土地保护、盐碱地综合利用、酸化耕地治理三项重点任务，聚焦影响农业生态区域核心产能的关键障碍因素，构建系统化治理模式-21。引导学生思考盐碱地改造的难点及技术路径（工程排盐、生物改良、耐盐作物选育等）。学生活动：各小组认领一项提升技术的“身份牌”（如“高标准农田建设组”“黑土地保护组”“盐碱地改造组”），通过对教师提供的案例材料和数字资源进行梳理，提炼该领域的主要技术手段、实施效果和推广价值，制作5分钟以内的汇报海报或思维导图。完成后进行组间交流，教师进行关键点点评和升华。路径三：完善政策保障——健全粮食生产支持保护体系教师活动：系统梳理政策保障体系。（1）价格与补贴政策。落实稻谷、小麦最低收购价政策，完善玉米大豆生产者补贴、稻谷补贴政策，稳定耕地地力保护补贴政策，多措并举提高农民种粮积极性-。2025年中央一号文件明确提出推动实施中央统筹下的粮食产销区省际横向利益补偿，降低产粮大县农业保险县级保费补贴承担比例，推动扩大稻谷、小麦、玉米、大豆完全成本保险和种植收入保险投保面积，鼓励开展粮油种植专项贷款贴息试点-。（2）健全种粮农民收益保障机制。引导理解：保障国家粮食安全，核心是稳定和调动农民的种粮积极性。如果种粮不能获得合理收益，农民就会“用脚投票”，耕地就会出现撂荒或“非粮化”。因此，上述价格支持、保险保障、金融支持等政策构成了一个完整的收益保障体系。（3）深入实施国家粮食安全战略。引导学生系统理解“以我为主、立足国内、确保产能、适度进口、科技支撑”的粮食安全战略方针，以及“藏粮于地、藏粮于技”两大战略的有机统一。学生活动：完成“政策连连看”匹配任务——将左侧的政策名称（如“最低收购价”“完全成本保险”“生产者补贴”“省际横向利益补偿”）与右侧的政策目标（如“降低农民种粮风险”“保障农民基本收益”“激励粮食主产区积极性”“提高农民种粮收入”）进行连线匹配，并简要说明匹配理由。教师巡视点评。环节三：【拓展延伸】数智赋能——科技如何重塑耕地保护与粮食安全（约10分钟）【拓展延伸】【思维方法】【跨学科链接】教师活动：从新技术赋能的角度，展现耕地保护与粮食安全的“智慧范式”。（1）智能监测——“天眼”守护每一寸耕地。介绍“空天地网钻”一体化监测体系的构成和运作方式：利用卫星遥感实现全国尺度宏观监测，利用无人机开展重点区域高频巡查，利用地面物联网传感器进行土壤墒情、作物长势实时监控。以浙江杭州“耕地智保”系统、重庆“巴渝良田”系统等为例，展示数字技术如何实现耕地变化的实时监测和违法行为秒级预警-63。（2）精准农业——数据驱动的高效生产。呈现智慧农业场景：测土配方施肥系统根据土壤养分数据生成定制化施肥方案，北斗导航支持下的大型农机实现厘米级精准作业，物联网监测系统对作物生长全过程进行智能化管控。以黑龙江建三江为例，农技人员对土壤样品进行化验、系统分析养分构成后，为每一块耕地“量身定制”施肥方案，指导种植户科学“配餐”、合理“进食”-52。引导学生思考：精准农业如何实现“增产”与“减投”的双赢？（3）生物技术——种业创新的核心引擎。说明种业振兴在保障粮食安全中的战略地位：一粒良种可以改变一个产业的命运。深入实施种业振兴行动，加快选育和推广突破性品种，推进生物育种产业化-1。（4）人工智能与农业深度融合。介绍人工智能在作物病虫害识别、产量预测、种植结构优化、农业气候风险评估等方面的应用进展。2026年中央一号文件提出“因地制宜发展农业新质生产力，促进人工智能与农业发展相结合，拓展无人机、物联网、机器人等应用场景”-1。学生活动：以小组为单位，围绕“智慧农业如何改变传统农业生产方式”这一议题进行开放式讨论。可以结合自己家乡或了解的实际情况，分享智慧农业应用的见闻或设想。各组选派代表进行3分钟发言，教师进行总结提升。设计意图：通过引入前沿科技视角，将课程内容与时代发展同频共振，激发学生对科技兴农的兴趣和使命感，体现学科育人价值。环节四：巩固练习——学以致用，建言献策（约5分钟）教师活动：呈现一组具有综合性和开放性的分层练习题。基础层（全体学生必做）：给出一道选择题和一道填空题。选择题例如：下列省区中，耕地面积占比最大的是（）；填空题例如：我国耕地保护的红线是（）亿亩。提升层（多数学生选做）：材料分析题。提供某粮食主产区面临耕地退化的真实情境描述（如“某县近年来耕地有机质下降、化肥施用量上升、地下水超采加剧”），要求学生分析问题成因并提出两条以上的综合治理建议。拓展层（学有余力学生选做）：模拟“我为家乡耕地保护献一策”方案设计。要求学生结合家乡实际，撰写一份300字左右的耕地保护建议方案（可包含现状诊断、问题分析、对策建议、预期效果等内容），作为课后作业或展示交流素材。学生活动：独立完成本层次的指定任务，教师巡视并提供个别指导。对提升层和拓展层的优秀方案，课后进行展示和分享。环节五：课堂小结与情感升华（约5分钟）教师活动：以思维导图的形式系统回顾本节课的知识结构和逻辑脉络——从中国耕地资源的时空画像，到粮食安全面临的成就与挑战，再到耕地保护的三大战略路径和科技赋能的新范式。在此基础上，引导学生进行情感和价值层面的升华。提出一个引发深度思考的问题：在当今世界，仍有数亿人遭受饥饿的困扰。中国用不到世界9%的耕地、6%的淡水资源，养活了世界近20%的人口，这本身就是人类文明史上的伟大奇迹。奇迹的背后，是亿万农民的辛勤耕耘，是党中央的高瞻远瞩，是我国农业科技工作者的砥砺创新。作为新时代青年，我们该如何珍惜这来之不易的粮食？该如何为守护大国粮仓贡献自己的一份力量？学生活动：全体起立，齐读“耕地保护宣言”或集体静思一分钟。通过情感仪式强化价值认同和行为自觉。设计意图：以情感升华收束全课，将知识学习升华为价值认同和行动自觉，落实立德树人根本任务。（九）作业布置1.【基础巩固】完成配套学案中“知识梳理”和“基础训练”部分，梳理本节课核心概念和关键数据。2.【实践探究】以个人或小组为单位选择下面任务之一完成：（1）开展“餐桌上的地理”微调研：调查自家一周的粮食消费情况（包括大米、面粉、玉米等主粮及豆制品、食用油等），估算家庭年均粮食消费量，对照我国人均粮食占有量数据进行分析，撰写一份200字左右的简短报告。（2）“云端探地”：利用卫星地图软件（如百度地图卫星图、谷歌地球等），观察所选区域（如家乡所在地或一个粮食主产区）的耕地分布和土地利用状况，截图并标注主要特点，以图文结合的形式提交一份观察报告。（3）“我为耕地献一策”：结合课堂上分析的某类耕地问题（如黑土退化、耕地细碎化、撂荒等），查阅相关资料，撰写一份300字左右的耕地保护建议方案。3.【拓展阅读】（选做）阅读2026年中央一号文件相关解读文章或《习近平关于国家粮食安全论述摘编》节选，撰写读书笔记或心得体会（300字左右），在班级内部分享交流。（十）板书设计板书如下：┌─────────────────────────────────────────────────────┐│科学筑盾·良田护粮│├─────────────────────────────────────────────────────┤│一、耕地家底：时空画像││数量：19.4亿亩（2024年）——守住红线││质量：中低产田>2/3，4.76等——提质增效││分布：64%在北方，5省区占40%——水土错配│├─────────────────────────────────────────────────────┤│二、粮食安全：成就与隐忧││成就：2025年14297.5亿斤，22连丰——高位增产││隐忧：紧平衡、比较收益低、结构性矛盾——任重道远│├─────────────────────────────────────────────────────┤│三、耕地保护：三大路径││数量红线：党政同责+占补平衡+永久基本农田││质量提升：高标准农田+黑土地保护+盐碱地改造+酸化治理││政策保障：价格支持+保险覆盖+省际补偿+科技兴农│├─────────────────────────────────────────────────────┤│四、科技赋能：数智护航││天眼监测+精准农业+生物技术+人工智能│└───────────────────────────────────