慧眼识天地·智治护家园-高中地理必修“地理信息技术应用”教学设计（中图版·含2026课标修订版）

慧眼识天地·智治护家园——高中地理必修“地理信息技术应用”教学设计（中图版·含2026课标修订版）

【教学设计】一、指导思想与理论依据（一）指导思想本教学设计严格遵循新时代党的教育方针，全面贯彻《普通高中地理课程标准日常修订版（2017年版2025年修订）》的核心精神，落实立德树人根本任务，以“人地协调观”“综合思维”“区域认知”“地理实践力”四大地理学科核心素养为主线，在信息技术与地理学科深度融合的背景下，系统构建“地理信息技术应用”教学体系。该教学设计着眼于培养学生运用现代科技手段解决真实地理问题的关键能力，引导学生深刻理解国家科技自立自强的战略意义，培育科技报国的家国情怀与时代担当。（二）理论依据本设计以建构主义学习理论为认识论基础，强调学生在原有认知结构基础上通过与真实情境、真实数据、真实工具的主动互动来建构新知；以项目式学习为教学组织主线，借鉴“做中学”“用中学”“创中学”的课程改革理念，将地理信息技术的原理学习融入情境化、探究性的任务链之中；以“教学评一致性”为质量保障机制，在教学目标设定、教学过程推进与教学评价实施三个层面实现深度协同，确保地理核心素养的有效落地。同时，本设计充分体现2026年课标日常修订版所突出的“跨学科主题学习”“地理信息技术应用强化”“学业质量标准优化”等新方向。二、教学内容分析（一）教材地位与作用《地理信息技术应用》是中图版高中地理必修第一册第四章第二节的核心内容。地理信息技术包括遥感、全球卫星导航系统和地理信息系统三大技术体系，是当代地理学实现从定性描述向定量分析转型、从静态认知向动态监测跨越的关键驱动力。在课程体系中，本节内容上承自然地理要素与地理现象的系统学习，下启人文地理与区域发展的综合分析，既是对前面章节所学地理规律原理的工具性升华与实战性检验，也是为学生后续学习选择性必修课程乃至大学地理、遥感、测绘相关专业奠定必要的方法论基础和技能储备。课标日常修订版明确将“地理信息技术应用”列为新增重点内容，足见其在新时代地理教育中的战略地位。（二）知识结构体系本节教学内容涵盖三大核心板块：其一为遥感，重点讲授遥感的基本概念、工作过程、类型划分及在资源调查、环境监测、灾害评估等领域的主要应用；其二为全球卫星导航系统，重点讲授以北斗卫星导航系统为代表的GNSS的定位、导航、授时原理及其在交通、测绘、农业、减灾等方面的广泛应用；其三为地理信息系统，重点讲授GIS的基本构成、空间数据管理与分析功能，以及在城市规划、应急管理、商业选址等领域的决策支持作用；最后，通过综合案例分析三大技术之间的协同融合，探讨地理信息技术与人工智能、5G/6G、物联网等新兴技术的交叉发展前景。三、学情分析（一）认知起点授课对象为高中一年级学生。通过必修第一册前序章节的学习，学生已系统掌握了地球的宇宙环境、自然地理环境的整体性与差异性、常见自然灾害的类型与成因等地理基础知识，建立起对地表自然现象与过程的初步认知框架。然而，学生对“如何获取地理空间数据”“如何对海量地理信息进行分析处理”“如何利用科技手段辅助地理决策”等问题仍缺乏系统了解，对地理信息技术的具体内涵、工作原理与应用场景大多停留在智能手机导航、卫星地图浏览等浅层生活经验层面。（二）学习需求与困难高中一年级学生对社会热点话题和科技前沿动态具有强烈的好奇心，对真实情境下的问题探究表现出较高的参与积极性。同时，该学段学生正处于从具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键时期，具备一定的数据分析意识和初步的信息技术素养。教学中需要充分激发学生的好奇心和探究欲，将抽象的技术原理转化为可感知、可操作、可探究的学习活动。需要注意的是，地理信息技术涉及电磁波谱、信号传输、坐标系统、数据库等跨学科知识，学生理解难度较大，在教学过程中应降低技术细节的深度要求，转而突出各项技术的核心理念与典型应用。本设计充分预估了上述学习困难，在教学策略上有针对性地安排了可视化演示、实操模拟、案例分析等多样化活动进行突破。四、教学目标【核心素养】（一）人地协调观：通过遥感监测生态环境变化、北斗助力防灾减灾、GIS辅助灾害评估等真实案例的学习，引导学生树立科技支撑人与自然和谐共生的观念，理解地理信息技术在协调人地关系、促进可持续发展中的关键作用。（二）综合思维：能够从空间信息获取（RS）、空间定位与导航（GNSS）、空间数据分析（GIS）三个维度整体把握地理信息技术的协同关系，初步具备运用多源地理信息综合分析地理问题的思维框架。（三）区域认知：能够运用遥感影像和GIS空间分析功能识别典型区域的自然与人文地理特征，理解不同区域在地理信息采集和利用方面的差异性需求，形成从数据到区域、从区域到决策的认知路径。（四）地理实践力：通过课堂软件实操、校园实地数据采集与GIS制图等适度融入的实践活动，初步掌握地理信息软件的基本操作方法，积累利用信息技术进行地理探究的实践经验。（五）【重要】价值引领：深刻认识我国在北斗卫星导航系统、高分遥感卫星等领域的自主创新成就，增强民族自豪感和科技强国的责任意识，自觉将个人发展融入国家科技自立自强的伟大征程。五、教学重难点（一）【基础】教学重点1.遥感的概念、类型及其在资源环境监测中的应用。2.北斗卫星导航系统的构成、特点及其广泛的应用场景。3.地理信息系统的核心功能及其在地理决策中的支撑作用。4.三大地理信息技术的区别与联系，以及协同应用的典型案例。（二）【难点】教学难点1.遥感成像的基本原理及不同波段数据的地学应用差异。2.GIS的空间叠加分析、缓冲区分析等核心分析技术的原理与逻辑。3.将地理信息技术的原理性知识与生活中的真实应用场景进行有效对接，实现知识迁移与能力转化。4.理解RS（数据采集）、GNSS（精确定位）、GIS（分析决策）三者协同构建完整地理信息工作流的机制。六、教学策略与资源（一）教学策略矩阵教学整体以“情境-探究-应用”为主线，综合运用讲授式、探究式、体验式等多种教学策略。具体采用问题驱动教学法，借助地理实时案例和项目式任务链，激发学生主动探究的兴趣；采用可视化教学法，借助高清卫星影像、三维动态演示和GIS软件实操，将抽象原理转化为直观认知；采用案例教学法，引入2026年前后国内外地理信息技术应用的最新真实案例，增强知识的时代感与说服力；采用小组合作探究学习，通过分组任务形式培养学生的协作能力与批判性思维。（二）教学资源准备1.【重要】硬件资源：多媒体教室（配备联网电脑及高清投影设备）、教师端与若干学生端计算机（预装简易版GIS软件或WebGIS平台）、移动智能终端（手机或平板，用于体验北斗定位、GPS实时轨迹记录等功能）。2.软件资源：某国产通用WebGIS在线平台、国产遥感影像浏览器（如中图版配套资源或天地图·国家地理信息公共服务平台）、北斗卫星实时监测展示系统（网络开放版）、课堂互动反馈系统。3.【基础】数字资源：中图版教师用书配套多媒体课件（含高清遥感影像、动态对比图、GIS演示动画等）、国家航天局最新发布的遥感影像数据集精选、中国卫星导航系统管理办公室官方发布的北斗宣传视频和科普资料、教师自建本地地理信息数据库（包括学校所在区域高清遥感影像、多时期对比图等乡土素材）、精选改编的课堂探究任务单与在线答题系统。4.实物资源：地理信息技术科普展板或模型套件（如有条件）、学生课前预习记录本与课后拓展阅读材料。七、教学过程设计（一）【热点】新课导入（5分钟）——“天眼”看家园，北斗定乾坤活动设计：教师通过大屏幕播放一段经过剪辑的2026年最新地学科普短视频（约2分钟），内容涵盖我国高分系列遥感卫星传回的青藏高原冰川变迁影像、北斗卫星导航系统在全球实时定位服务的动态展示、以及利用地理信息系统制作的某大城市交通拥堵热力图等。视频播放结束后，教师顺势抛出两个导引性问题：1.视频中出现了哪些现代科技在帮我们“看”地球、“定”位置、“算”数据？2.为什么说地理信息技术是当代地理学的“千里眼”“顺风耳”和“智慧大脑”？设计意图：用最新视觉素材快速抓住学生的注意力，在震撼的视听体验中建立地理信息技术的直观印象，为后续系统学习奠定感知基础。教师将学生的零散发言进行分类板书，引出本节三大核心内容——遥感、全球卫星导航系统、地理信息系统，并揭示三者之间的内在逻辑关系。（二）【基础】新授环节一：遥感——地球的“千里眼”（约15分钟）1.概念建立与原理认知教师结合课件动态图示，讲授遥感的基本定义：在不直接接触目标物体的情况下，利用传感器（如卫星、飞机搭载的相机与扫描仪等）接收和记录目标物体反射或发射的电磁波信息，经过处理分析识别地物特征的技术。着重阐释“不同地物具有不同电磁波谱特征”这一基本原理，通过展示同一区域在可见光、近红外、短波红外等波段下呈现截然不同的影像效果，帮助学生理解遥感为什么能够识别植被覆盖变化、水体分布、地质构造等信息。2.遥感类型划分结合空间数据与图示，讲解遥感按平台高度可分为航天遥感（卫星遥感）和航空遥感（飞机、无人机等）；按电磁波波段可分为可见光遥感、红外遥感、微波遥感等。强调不同波段的遥感各有适用场景，例如红外遥感特别适合监测热污染和水体温度分布，微波遥感（如合成孔径雷达SAR）具有穿透云雨的全天候观测能力。3.核心应用探究【高频考点】教师出示真实案例素材：2026年4月，全球首个“地质星座”由清华大学深圳国际研究生院牵头多家单位签约共建，该星座由部署于太阳同步轨道、中低倾角轨道及极地低轨的高光谱、合成孔径雷达、地球物理三个星座系统组成，形成多轨道、多高度、多模式的协同观测网络，为地质资源勘探、地质灾害预警提供全要素、全天候的遥感数据支撑。教师引导学生围绕“遥感在地质勘探和防灾预警中能做什么”展开两分钟小组讨论。随机抽取两个小组陈述观点，教师加以提炼和升华，得出遥感技术在自然资源调查、生态环境监测、农作物估产、城市规划及灾害评估中的四大核心应用领域。（三）新授环节二：北斗卫星导航系统——大国的“精准坐标”（约18分钟）【重要】1.从GPS到GNSS：定位技术的时代跨越教师首先简要介绍全球定位系统的概念，指出目前世界上已建成的主要全球卫星导航系统包括美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧洲的伽利略以及我国的北斗卫星导航系统。强调GNSS的代际跨越体现在从少数国家垄断的军用技术发展到多系统兼容、服务全球的民用共享基础设施。2.北斗系统的建设成就与体系构成播放北斗官方宣传短片，重点突出我国北斗系统的三大特色：一是全球首创的混合星座设计（GEO、IGSO、MEO三种轨道卫星协同组网），在亚太地区具备更优异的服务性能；二是系统集成了短报文通信功能，在偏远地区和应急通信中展现了独特优势；三是北斗三号全球系统已于2020年正式开通，面向全球提供定位、导航、授时服务，定位精度达到米级，部分地区可达厘米级。3.【高频考点】北斗的广泛应用场景教师分组发放情境化学习任务卡：第一组：交通出行——共享单车、网约车、自动驾驶汽车如何借助北斗实现厘米级定位与智能路径规划？第二组：防灾减灾——在2025年某山区突发山体滑坡事件中，北斗设备如何配合应急通信开展人员和物资定位与调度？第三组：精准农业——黑龙江农垦区利用北斗终端实现无人驾驶的大型农机在夜色中按田间规划路线自动完成播种作业，效率和精度远远超过人工作业。第四组：海洋与极地科考——在远离大陆的南印度洋海区和南极内陆考察站，北斗如何保障科考队员的导航安全与数据回传？每组阅读案例材料并推举代表进行成果分享。教师在总结时进一步补充最新数据：截至2025年上半年我国各种类型的北斗终端设备（不含消费类电子）应用数量超过3300万台/套；国内智能手机出货量超过98%支持北斗定位；首套“天通+北斗”国产星基高精度定位服务系统也已正式进入试商用阶段，重点解决偏远山区、广阔海洋和低空无人机等无网弱网场景的高精度定位难题。设计意图：通过小组分层探究和多角度信息碰撞，将北斗从抽象的概念符号转化为学生可理解、可联系社会生活和国家重大工程的具体认知。过程中注重培养学生提取信息、归纳观点、口头表达与批判性分析的综合能力。（四）新授环节三：地理信息系统——地理学的“智慧大脑”（约20分钟）【基础】【重要】1.GIS的核心构成教师通过类比人类的“大脑”结构，逐一解读GIS的五大组成部分：硬件系统（计算机和外围设备）、软件系统（核心是GIS平台软件）、空间数据与管理规则、专业操作人员、应用模型与方法。引导学生理解GIS绝不仅仅是绘图软件，而是一套集空间数据采集、存储、管理、分析、可视化和输出于一体的综合技术系统。2.空间数据结构与图层思想的建立利用动态演示将城市信息拆解成不同专题图层（如行政区划图层、交通路网图层、土地使用图层、人口密度图层），分别展示每个图层如何携带几何信息和属性信息。强调GIS的核心方法就是将真实世界按要素分层抽象建表，这为学生理解后续的空间叠加分析奠定基础。3.【热点】核心分析功能与典型案例（1）缓冲区分析：以某小学新校区选址为例，要求从图纸上划出距离主干道50米噪音回避区、距离公交站点500米步行可达区、距离高压线300米安全区，三个条件叠加后找到候选区域并形成最终选址推荐方案。教师在线演示GIS软件的缓冲区分析与叠加分析步骤，并展示最终的可视化图件成果。（2）叠置分析：以某区域洪涝灾害风险评价为例，将高程数据图层、河流缓冲区图层、历史淹没区图层、人口和基础设施图层进行叠置叠加，生成综合风险区划图。【跨学科链接】教师在此处引出中南大学于2026年新开设的“时空智能工程”微专业，指出时空智能是在测绘遥感、地理信息与人工智能深度交叉融合背景下形成的新兴方向，旨在综合运用时空大数据、智能感知、分析挖掘与决策支持等技术，对自然过程与人类活动进行多维感知、认知与预测。这一前沿领域的出现，标志着地理信息系统已经从“被动显示”走向了“主动智能”。4.动手体验环节如机房条件允许，教师简要在15分钟内带领学生完成一次微型GIS操作：在WebGIS平台上加载某城市POI（兴趣点）数据，利用缓冲区工具找出“距离地铁口600米内的餐饮店”并导出简单统计图表。条件受限时可播放屏幕演示录像并配以互动问答，确保每位学生都能体验GIS空间分析的工作流程。设计意图：GIS是三大技术中学生最为陌生但未来应用空间最大的一项。在足够时长内分层推进，从结构原理到分析方法再到真实案例，最后落脚到动手参与，让学生在一系列认知冲突与成就感中获得知识的深层内化和技能的基本掌握。（五）【跨学科链接】新授环节四：融合与前沿——地理信息技术的集成交互与未来图景（约12分钟）教师总结RS、GNSS、GIS三者的职能与协同关系：RS充当“天眼”，为系统源源不断提供数据燃料；GNSS充当“定位罗盘”，为所有地理信息赋予精确的空间坐标；GIS充当“智慧大脑”，实现数据的管理存储、综合分析与决策输出。三者构成从数据源采集—目标精确定位—空间分析建模的完整闭环，共同服务于智慧城市、资源管理、防灾减灾、生态保护等国家重大战略需求。结合2026年最新热点激发学生的前瞻思考：中国测绘科学研究院已印发《贯彻落实〈国务院关于深入实施“人工智能+”行动的意见>工作方案》，系统规划人工智能技术在测绘地理信息领域融合与应用路径，提出到2030年力争引领实现“AI+测绘”的技术与应用水平达到国内引领、国际一流。AI大模型、5G/6G通信、物联网传感器将进一步与地理信息技术交织融合，为数字中国、美丽中国、平安中国建设提供强大技术引擎。设计意图：在系统性学完了三大技术各自的内涵与应用之后，将三者的逻辑关系重新统合，并将视角拉向未来，不仅帮助学生建立了完整的知识体系，更在价值观层面激发了学生对国家科技重大战略布局的认同感和使命感。（六）巩固与课堂小结（约8分钟）【易错点】【高频考点】1.师生互动辨析真题：教师出示精选的2道近年高中学业水平测试或模拟试题中的选择题和简答题，让学生独立完成并在举手回答后进行全班交流。典型错题集中点在于：混淆RS和GNSS的功能差异（误认为GNSS可以代替卫星拍摄照片）、将GIS的叠置分析与图片叠层处理简单画等号等。教师借此强化核心概念的精准掌握。2.绘制思维导图：全班学生在笔记本上或小组白板上自主构建本节三大知识板块的关系图，要求包含遥感类型与应用关键词、北斗核心功能与应用领域关键词、GIS核心功能与分析类型关键词，并可自由添加三者的交集部分。教师巡回指导，挑选优秀作品拍照展示。3.课堂小结：教师利用板书结构图再次提炼本节的核心词——“感知·定位·分析”是地理信息技术的三角引擎，每一项技术都来自科学的精准设计和长期的自主创新，学生应意识到地理信息技术对于国家治理现代化、生态文明建设和科技强国目标的不可替代的支撑作用。（七）作业布置与课后拓展（约2分钟）作业分层设计如下：1.基础巩固题：完成配套练习册中本节“基础达标”全部选择题和填空题，时间控制在15分钟内。2.【进阶】能力提升题：请你用手机上的导航软件做一个家庭地址到学校的通勤轨迹记录，并用简单文字（200字左右）说明本次导航过程中综合应用了RS、GNSS、GIS中的哪些技术功能。3.【拓展延伸】探究任务（选做，三选一）：（1）登录天地图·国家地理信息公共服务平台，找到你所在的学校或居住区附近的高清遥感影像（建议比较不同年份影像），写一篇300字左右的短文，分析你所观察到的土地利用或环境变化趋势。（2）查阅中国北斗卫星导航系统官网最新新闻，选择一个北斗在交通、农业或减灾领域的应用实例制作一张信息的A4手抄报，下周教室文化墙择优展示。（3）下载并使用某国产简易GIS手机App（如奥维互动地图等教师课前统一推荐）标记本周末的一次出行轨迹，截屏保存并简要标注沿途3—5个感兴趣的地理信息点。课后拓展阅读建议：推荐阅读《中国北斗：从区域走向全球》科普长文、《北斗与我们的生活》系列短纪录片和《遥感漫谈》系列科普公众号推文，鼓励学生将地理信息技术的视野从课堂延伸至广阔的民族科技自立自强的大背景中。八、板书设计《慧眼识天地·智治护家园——地理信息技术的应用》一、遥感——千里眼1.概念与原理（电磁波谱、不同地物不同特征）2.类型：航天遥感（卫星）、航空遥感（飞机/无人机）；各波段差异3.应用：资源调查、环境监测、农业估产灾害评估二、北斗卫星导航系统（BDS）——精准坐标1.组成：空间段（GEO/IGSO/MEO）+地面段+用户段2.功能与应用：定位、导航、授时、短报文、高精度3.北斗自主创新成就与战略意义三、地理信息系统（GIS）——智慧大脑1.构成：五大子系统2.核心数据与思想：空间数据、属性数据、可视化分层3.主要分析技术：缓冲区分析、叠置分析4.典型应用：选址、路径规划、应急决策、城市管理四、融合与未来RS（数据获取）+GNSS（精准定位）+GIS（分析决策）+AI/5G/IoT→时空智能与新质生产力九、教学评价设计（一）过程性评价本设计采用多元化的过程性评价策略。教师课堂观察重点记录学生在案例讨论环节的参与程度、逻辑表达与证据意识；小组学习采用同伴互评与教师点评相结合的方式，关注合作探究的质量和团队贡献率；每一次课堂提问与随堂小练习的结果即时反馈，作为诊断学生学习进度和调整下阶段教学策略的重要参考依据。（二）表现性评价在动手操作环节（GIS缓冲区分析体验、