科技慧眼护家园-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（2026年新课标人教版）

科技慧眼护家园——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（2026年新课标人教版）

一、指导思想与理论依据本教学设计以《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》及2025年日常修订版的核心素养导向为根本遵循，落实立德树人根本任务。依据“通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用”这一课标要求，本课旨在引导学生认识遥感技术（RS）、全球导航卫星系统（GNSS）和地理信息系统（GIS）的基本原理，理解三大地理信息技术在灾害监测、预警预报、应急救援和灾后评估等环节中的协同作用，培养学生运用现代科技手段分析和解决地理问题的能力。本设计充分体现“教学评一致性”理念，融入大单元教学和跨学科主题学习思路，注重信息技术与地理教学的深度融合，践行“做中学、用中学、创中学”的课程改革方向。二、教学内容分析（一）教材地位与作用本课选自人教版高中地理必修第一册第六章第四节《地理信息技术在防灾减灾中的应用》，是自然灾害专题学习的收官之课，也是必修课程中最为集中体现现代地理科学技术应用的章节。作为必修模块的核心内容之一，本课肩负着三重使命：其一，承接前三节对自然灾害基本概念、成因和防治措施的学习，为防灾减灾提供技术手段层面的解决方案；其二，呼应新课标对“地理实践力”素养的要求，让学生真正体会地理学“经世致用”的学科价值；其三，为选择性必修课程中更深入的地理信息技术学习奠定认知基础，搭建从感性认知到理性分析的桥梁。（二）核心内容整合本节内容涵盖三大地理信息技术的基本概念、工作原理及其在防灾减灾四个维度（监测、预警、救援、评估）的具体应用。三者之间存在清晰的逻辑链条：RS负责“看”——远距离获取地表信息，解决“看到了什么”的问题；GNSS负责“找”——提供高精度的位置、速度和时间信息，解决“在哪里”的问题；GIS负责“算”——对多源空间数据进行存储、管理、分析和可视化，解决“意味着什么”及“该怎么办”的问题。三者各有所长又相互配合，共同构成防灾减灾的技术支撑体系。（三）2025—2026年最新素材整合要点2025年我国各种自然灾害造成6703.37万人次不同程度受灾，死亡失踪763人，直接经济损失达2416.17亿元；2026年一季度全国自然灾害造成75.08万人次受灾，直接经济损失10.41亿元。这一组触目惊心的数据，既是开展本课教学的现实背景，也是检验地理信息技术应用成效的真实标尺。近年来，遥感技术精准识别洪涝淹没范围、“5G+北斗”智能监测地质灾害隐患、GIS平台实现灾害损失快速评估等前沿应用不断涌现，为课堂教学提供了鲜活的素材。三、学情分析（一）已有基础学生经过必修一前几节的学习，已掌握自然灾害的基本概念、分类、成因和主要防治措施，对防灾减灾的必要性有较为深刻的感性认识。在日常生活中，学生普遍使用手机地图导航、查看天气预报等应用，对定位服务、卫星云图等已有初步感知，这为本课学习奠定了良好的认知基础和生活经验的支撑。（二）学习障碍三大地理信息技术的概念相对抽象，其工作原理涉及电磁波传播、信号解算、空间分析等跨学科知识，对高一学生的理解能力构成挑战。学生容易混淆三者的功能定位，常常分不清RS和GNSS谁负责“拍照”、谁负责“定位”，也难以理解GIS如何“化数据为决策”。此外，如何将三种技术有机整合到防灾减灾的全链条之中，需要具备较强的综合分析能力。（三）差异化需求本班学生学习基础存在一定差异。理科思维较强的学生对技术原理的兴趣较高，可适当补充工作原理的简要说明；文科倾向的学生更需要形象化的案例和比喻来理解抽象概念。在活动中应设置不同梯度的任务，让每个学生都能参与其中并有所收获。四、教学目标（核心素养导向）（一）【基础】区域认知目标能够结合我国不同区域（如西南山区地质灾害频发区、沿海台风影响区、华北平原洪涝区）的灾害特征，认识地理信息技术应用的地域差异性，理解“因灾施策、因地制宜”的技术配置原则。（二）【重要】综合思维目标通过具体案例分析，能够从“天—空—地”立体监测的视角，综合分析三种地理信息技术在防灾减灾全链条（监测→预警→救援→评估）中的协同作用，形成系统思维和整体观念。（三）【核心素养】地理实践力目标能够运用网络资源或简易软件，获取某种自然灾害的遥感影像、GNSS定位数据和GIS分析结果，初步尝试设计一个针对当地常见灾害的简易监测预警方案。（四）人地协调观目标通过认识地理信息技术在减轻灾害损失、保护人民生命财产安全中的重要作用，树立科技减灾、科学防灾的意识，感悟人类运用智慧协调人地关系和应对自然挑战的能力，增强社会责任感。五、教学重难点（一）【重要】教学重点遥感（RS）、全球导航卫星系统（GNSS）、地理信息系统（GIS）的基本概念与核心功能；三大地理信息技术在防灾减灾各个环节的具体应用和协同配合。（二）【难点】教学难点区分三种技术的主要功能与相互关系，理解从“数据获取”到“信息提取”再到“决策支持”的技术转化链条；结合真实灾害案例，分析GIS空间分析的逻辑过程。六、教学策略与资源（一）【思维方法】教法学法设计本课采用“情境驱动—问题链引领—任务探究—总结提升”的教学模式。具体方法包括：情境创设法（以2026年最新灾害案例创设学习情境）、对比分析法（通过表格对比三种技术的异同）、案例探究法（以真实灾害案例贯穿课堂主线）、小组合作学习法（分组研讨不同灾害类型中的技术组合方案）、思维导图法（用可视化方式构建知识体系）。（二）教学媒体与资源多媒体课件（含遥感影像、GIS图层动画、GNSS原理演示）、视频资料（灾害纪录片片段、技术应用新闻短视频）、电子白板互动软件、学生平板终端（可用于实时检索和分享案例信息）、地理信息系统在线体验平台（可选）。七、教学过程设计（一）导入新课：来自2026年的警示（约3分钟）【设计意图】以近期真实灾害数据创设问题情境，激发学习动机，引出本课学习的必要性和紧迫性。教师首先展示2026年4月20日四川资中县4.5级地震的新闻报道，以及2026年4月24日云南嵩明强冰雹灾害中农作物受灾约3.6万亩、两人受伤的图片资料，再呈现2026年一季度全国自然灾害统计数据：75.08万人次受灾、直接经济损失10.41亿元。让学生快速阅读以上材料，思考两个问题：这些灾害信息是如何在最短时间内被获取和分析的？假如没有现代科技手段，防灾减灾工作会面临怎样的困境？在短暂的思考和讨论之后，教师引出核心问题：在自然灾害频发的今天，人类如何借助科技的力量“看得到、找得准、算得清、防得住”？进而揭示课题：掌握地理信息技术，就是掌握了防灾减灾的“火眼金睛”与“智慧大脑”。（二）新知探究一：遥感（RS）——灾害监测的“千里眼”（约10分钟）【设计意图】围绕“看”的主线，让学生理解遥感技术的核心功能和重要性，初步建立“从远距离感知”的基本认识。教师展示一幅台风卫星云图，引导学生观察图中云系的形态和移动趋势，提问学生“如果没有卫星，我们如何知道台风的移动方向？”。通过对比说明遥感技术的不可替代性，引出遥感的定义：通过搭载在卫星、飞机等平台上的传感器，远距离获取地表物体电磁波信息的地理信息技术。教师进一步解释遥感的简单工作原理：太阳光照射到地面，不同的物体（水、植被、土壤、建筑物等）反射不同的电磁波；卫星上的传感器捕捉到这些反射信号并记录下来，就可以生成遥感影像。为了帮助学生理解，教师用“照相机拍全景照片”作为类比，同时说明遥感不只是“拍照”，还能获取肉眼看不到的红外、微波等信息。接着，教师呈现我国“高分”系列卫星、“环境”系列卫星等遥感资源，并通过2025年四川筠连山体滑坡的典型案例展示遥感监测能力。2025年2月8日，四川省宜宾市筠连县沐爱镇金坪村发生山体滑坡，灾害发生后不久，应急管理部门就通过遥感影像对滑坡碎屑流范围、房屋掩埋情况和二次滑坡风险进行了快速评估。教师展示滑坡前后的遥感对比图像，让学生直观感受技术带来的信息优势。在此基础上，组织小组活动：每组获得一张真实灾害遥感影像（包含台风、洪水、山火、地震等不同类型），请各小组讨论从这幅遥感影像中可以获取哪些灾害信息，以及这些信息对防灾减灾有什么作用。各组派代表发言，教师及时点评和归纳。RS在防灾减灾中的主要应用：第一，灾害监测与预警。气象卫星实时追踪台风路径和发展强度，地球静止轨道卫星可提供分钟级的高频观测数据。2025年三个台风“桦加沙”“博罗依”“麦德姆”连续登陆华南地区，气象部门正是借助遥感手段实现了对中国南海和西北太平洋台风动态的全天候监控，为沿海地区争取了宝贵的防灾准备时间。第二，灾情快速评估。灾害发生后，通过对比灾前灾后遥感影像，可以快速估算受灾面积、被掩埋道路长度、水体范围变化等信息。2025年四川筠连山体滑坡事件中，遥感影像在灾害发生几小时内就确定了滑坡碎屑流的分布和主要受灾区域，为应急救援力量部署提供了方向依据。第三，重点隐患区域排查。利用高分辨率遥感影像，可以在大范围内识别地质灾害隐患点、洪水风险区的分布，实现“灾害找上门”向“主动找灾害”的转变。2025年至2026年，全国在遥感普查的基础上持续推进地质灾害隐患点更新工作，有效提升了早期识别能力。【跨学科链接】物理电磁波理论用于解释遥感波段选择，强调多学科交叉对技术创新的推动。（三）新知探究二：全球导航卫星系统（GNSS）——灾害定位的“指南针”（约8分钟）【设计意图】通过生活化类比和探究活动，帮助学生理解定位功能在防灾减灾中的具体应用场景和不可替代的价值。教师以生活场景切入：周末你和朋友去郊区爬山，手机信号全无，你如何告诉救援人员你的准确位置？引导学生回顾导航App的使用体验，引出GNSS的核心功能——高精度定位、测速和授时。教师解释我国自主建设的北斗卫星导航系统的概况，介绍了全球导航卫星系统的基本构成：空间段（卫星星座）、地面段（地面监控站）和用户段（各类接收终端）。在民用领域，北斗系统的定位精度可达米级甚至更高；通过差分技术，形变监测精度可以达到毫米级。2024年我国正式实施北斗三号全球卫星导航系统稳定运行以来，服务覆盖面和可靠性不断提升。为让学生更加直观地感受定位技术的力量，教师将学生分为导航定位体验组和信息记录组，模拟“迷失山区求救”的情境：信息记录组扮演应急救援指挥中心，指导导航体验组用手机或平板上的简易定位工具报告自己的“模拟位置”；之后由指挥中心根据各组报告的位置分析如何调度最近的救援力量。教师接着呈现GNSS在防灾减灾中的具体应用。第一，地质灾害毫米级形变监测。在滑坡、崩塌隐患点设置GNSS监测设备，可以实时捕捉地表的微小位移变化，为预警提供精确数据。2025年11月，湖北省英山县建成了覆盖地质灾害隐患点的“5G+北斗”一体化监测体系，结合高精度定位网络和AI形变识别模型，将地质灾害形变监测精度从传统方法的5毫米提升至1毫米，解算时长由2分钟缩短至30秒。系统上线以来，已累计捕捉有效形变信号7次，成功预警2起潜在滑坡事件，为提前转移受威胁群众争取了宝贵的时间。第二，人员与装备精准定位。灾害发生时，搜救人员和被困群众可以通过GNSS终端提供精准位置，大幅提升救援效率。在2025年四川筠连山体滑坡的救援行动中，无人机应急监测飞行队第一时间奔赴现场，正是借助定位技术实现了高效协同。第三，应急通信中的短报文通信功能。北斗系统是全球为数不多同时具备导航定位和短报文通信功能的卫星导航系统。当常规通信中断时，用户可以通过北斗终端发送短报文，报告位置和灾情。2026年，北斗系统与建设中的低轨通信星座有望实现联动，构建更加可靠的天基应急通信体系。大唐四川发电有限公司在古瓦水电站开展的北斗短报文应用研究，成功解决了传统通信中断条件下水电站应急控制的难题，这项成果获得了国家能源局的高度肯定。【易混点提醒】GNSS提供的定位数据来自卫星，不需要移动通信基站支持；但发送短报文时仍需卫星通信信道覆盖，普通手机未配备北斗短报文模块则无法使用这一功能。（四）新知探究三：地理信息系统（GIS）——灾害决策的“智慧脑”（约12分钟）【设计意图】作为本课思维含量最高的环节，旨在帮助学生在GIS分析中形成系统思维，将“空间分析”这一抽象概念转化为可视化的决策过程。教师提出一个核心问题：“有了RS的图像和GNSS的位置，就足够做好防灾工作了吗？还缺少什么？”引导学生思考：我们还需要分析灾害风险在哪里最高、哪些道路最适合疏散、安置点应该选在什么地方——这些判断需要加工处理各种信息才能得出。GIS正是承担这一工作的技术平台。教师给出GIS的定义：一种在计算机硬件和软件支持下，对地理空间数据进行采集、存储、管理、分析和可视化的信息系统。为降低学生的理解难度，教师可以采用“三层蛋糕”的比喻：最底层是硬件和操作系统，中间层是GIS软件平台（如ArcGIS、QGIS、超图等），最上层是用户的交互界面。教学的重心应放在GIS能做什么上，而不是其内部技术细节。随后呈现GIS在防灾减灾中的多项应用。第一，灾害风险评估与区划。将地质构造、地形坡度、降雨分布、人口密度等不同专题图层叠加分析，绘制出灾害风险区划图，为防灾规划和用地管理提供依据。以地质灾害为例，GIS可以利用数字高程模型，结合地质条件、人类工程活动等信息量模型开展危险性评价，输出不同重现期下的风险预测成果，使“哪里最危险”得到定量化的答案。第二，应急救援辅助决策。在灾害发生后，GIS可以快速计算出最短救援路径、物资调配方案和安置点选址，支撑应急指挥调度。例如在洪涝发生时，可以通过GIS结合实时水位数据和水文地形信息快速划分出洪水可能淹没的范围，进而决定哪些区域需要优先转移。第三，灾后损失评估与重建规划。GIS支持对灾害损失的空间分布进行统计与可视化，帮助制定灾后恢复重建方案。四川省三维地理信息应急服务平台在这方面进行了卓有成效的探索，该平台针对“灾情看不全、看不清、看不准”的瓶颈，构建了应急测绘大数据库，利用遥感、地理信息、三维可视化等技术，已成功应用于2022年泸定地震、2024年雅江森林火灾和汉源县山洪泥石流、2025年宜宾筠连县山体滑坡等70多起重大灾害，为灾情研判、辅助决策提供了有力的技术支撑。教师基于上述讲解设计一个模拟GIS决策活动，让学生分组扮演灾害应急指挥中心人员，在模拟地图上标出某个灾害场景中的风险区、救援资源点、医院和避难场所，由其他组阐述其选址理由并接受全体学生的评议。【思维方法】GIS空间分析的核心是“图层叠加+空间查询”。学生应认识到GIS的价值不在于绘图本身，而在于通过多源数据的整合分析得出新的、无法从单一图层读出的决策信息。（五）整合提升：三大技术的“协同交响”（约8分钟）【设计意图】通过综合案例将三种技术串联，帮助学生构建防灾减灾的技术体系认知。教师展示一个综合案例：假设某山区普降暴雨，可能引起山洪和滑坡。RS卫星短期内生成高频次的暴雨云图演变图，估算降雨强度并监视河道水体变化；分布在隐患点的GNSS监测桩实时上传毫米级的位移读数；所有数据全部汇集到GIS平台上，叠加地形、土壤类型、人口分布等多类信息，结合预测气象数据开展灾害链的动态模拟。分析结果指向某村庄风险最高，系统即时发出预警；各级指挥中心依据GIS做出的最佳疏散路线图组织群众转移；灾害发生后，救援队伍利用GNSS定位指导搜救；灾后通过遥感与GIS数据完成损失评估和恢复重建规划。教师引导学生将这一链条写在黑板上，按“监测—预警—救援—评估”四个环节标注哪些技术环节负责什么工作，并总结三种技术的关系：RS解决了数据来源问题，GNSS解决了位置基准问题，GIS解决了分析决策问题；三者相辅相成，共同构成防灾减灾的完整技术闭环。【高频考点】区分三种技术在防灾减灾中的不同分工是最常见的考查方式。RS侧重“感知”，GNSS侧重“定位”，GIS侧重“分析”。考试中若出现资源普查、环境监测等体现大范围“看”的任务，应优先考虑RS；出现位置坐标、导航追踪等问题，应优先选择GNSS；出现多图层叠加、风险区划、路径规划等问题，则应首选GIS。（六）【核心素养】跨学科视角：技术前沿与思政引领（约5分钟）教师简要介绍人工智能和物联网对地理信息技术迭代升级的推动作用。2025年底，青海省应急管理厅建成的“空天地一体化”森林草原防火监测体系，融合了卫星遥感、北斗通信、无人机巡航、AI识别等多元技术，已在79个国有林场部署了105套火险因子综合监测站，2024年累计发布预警368次，避免火灾30余起。“5G+北斗”监测让形变监测精度从5毫米提升到1毫米，并实现30秒快速解算；AI算法正加速应用于遥感影像自动识别和灾害模型预测。让学生认识到地理信息技术的飞速发展将不断提高防灾减灾能力。结合我国拥有完全自主知识产权的北斗卫星导航系统和高分辨率对地观测系统的建设成就，引导学生感悟科技进步对国家安全和人民福祉的保障作用，增强民族自豪感和科技自信。同时强调：“防灾减灾是人人都应参与、人人皆可参与的科学活动”，引导学生在日常生活中多关注灾害科普、熟悉所在社区的防灾设施和疏散路线，为安全家园贡献自己的力量。（七）巩固练习与课堂小结（约5分钟）1.【基础】概念辨析题请判断下列活动分别应用了哪种地理信息技术：查看明天是否下雨的手机天气预报、在异国他乡打开手机地图App找到回酒店的路、想知道自己家所在的社区在整个城市洪涝风险分布图上的颜色。2.【高频考点】情境分析题2025年2月8日，四川省宜宾市发生山体滑坡。请从RS、GNSS、GIS三个角度说明地理信息技术在本次灾害处置中可能发挥的作用。3.【拓展延伸】开放性问题假如你是某县应急管理局的工作人员，当地雨季地质灾害风险极高，请运用本课所学的三个技术要素，提出一个简易可行的防灾减灾智能方案。应涵盖：利用什么手段监测地质形变、用什么技术引导群众安全转移、通过什么平台制作灾害评估图件。开放式问题鼓励学生在课后利用网络资源继续深入查询我国防灾减灾前沿进展，并在下一节课进行小组分享和交流。教师带领学生回顾三种技术各自的定位与相互关系，用三句总结语加深记忆：RS是广角侦察兵，GNSS是定位专家，GIS是智慧大管家。三者联动，撑起防灾减灾的科技屏障。最后引导学生再次思考课堂开头的问题：如果没有地理信息技术，我们将如何面对灾害？答案已经在学习中清晰呈现——正是科技让人类在面对自然挑战时更从容、更有底气。八、【核心素养】教学评价设计（一）过程性评价本课采用多元化的评价方式贯穿教学始终。课堂提问检测学生对基础知识、核心概念的即时掌握程度；小组合作探究环节从参与度、分析深度及团队协作表现进行综合评价；模拟GIS决策和课后开放性问题侧重观察学生的高阶思维水平和创新意识。教师在评价反馈中避免简单判断“对与错”，而是指出学生在哪些环节展现了地理实践力或哪一个分析步骤最接近大数据链的逻辑，使评价成为促进学生发展的重要手段。（二）终端性评价课后设计分层作业以满足不同层次学生的学习需求，同时检验教学目标的达成度。基础作业为答题式短篇分析报告，要求学生结合本课案例或自主查找的真实灾害事件，运用RS、GNSS、GIS概念进行简要