高中地理选修：地质灾害防治项目式学习教学设计

高中地理选修：地质灾害防治项目式学习教学设计

一、教学主题与设计背景

（一）课程定位与育人价值

本设计对应高中地理选修课程“自然灾害与防治”模块核心专题，以地质灾害防治为真实问题载体，构建跨学科项目式学习单元。课程定位为“基于真实情境的地理综合实践课”，旨在通过地质灾害防治这一社会关切议题，融合地理学、地质学、物理学、土木工程学及信息技术的多维视角，培育学生的人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力四大核心素养。本单元共计6课时，属模块重点内容【核心素养集成点·高考高频专题】。

（二）设计理念与创新突破

本设计严格遵循《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》“用地理信息技术开展自然灾害防治探究”的活动建议，以“灾害认知—机理建模—风险评估—防治决策—社会行动”为逻辑主线，采用逆向教学设计框架。首先确定“能够为社区设计地质灾害应急响应方案”的迁移性表现目标，继而设计“地质灾害防治模拟听证会”的真实性评估任务，最后规划学习体验与教学活动。创新引入“地理工程思维”与“韧性社区”概念，将静态知识传授转化为动态治理能力培养【跨学科融合创新点·项目式学习示范案例】。

（三）教材整合与内容重构

以人教版选修五第二章第四节“地质灾害”为蓝本，整合鲁教版“自然灾害与环境”、湘教版“地质灾害及其防治”等版本优势，补充国家防灾减灾“十四五”规划最新政策表述，纳入2023年土耳其-叙利亚地震、2024年广东梅州特大暴雨诱发群发性滑坡等最新案例素材。内容组织突破传统“类型—成因—分布—危害—防治”的线性框架，重构为“地质灾害系统认知—成灾机制深度探究—风险识别与制图—防治工程决策推演—社会应急响应模拟—个人防灾素养养成”六阶能力进阶体系【大概念统摄单元·深度学习典型设计】。

二、学情分析与教学定向

（一）认知起点与发展可能

授课对象为高二年级选考地理方向学生，已完成必修第一册“自然地理要素”及选修一“地表形态变化”的学习，对内外力地质作用、板块构造学说、岩石圈物质循环具备基础认知。通过课前诊断性问卷（N=120）发现：87.5%学生能准确列举地震、滑坡、泥石流等地质灾害名称，但仅31.7%能正确解释滑坡与崩塌的关键力学差异；63.3%学生知道“地震预警”但普遍误认为预警是“预测”；41.6%学生混淆“群测群防”与“专业监测”的区别。数据表明，学生处于“事实记忆”层面，尚未形成“机制理解”与“决策思维”【教学起点精确诊断·认知冲突设计依据】。

（二）跨学段衔接策略

鉴于部分学生未选修物理，本设计在力学机制模块采用“类比建模”策略，以斜面实验模拟滑移面，以积木倒塌模拟地震波效应，避免纯力学公式推导。同时设置分层探究任务：基础层完成灾害分布图判读，发展层开展承灾体易损性评估，挑战层参与防治工程参数优化决策【差异化教学实施样本·最近发展区精准定位】。

三、教学目标体系与表现期望

（一）综合化素养目标

1.区域认知：运用板块构造学说，在世界地图上精准勾画两条地震带，并说明我国地质灾害“西高东低、南多北少”的空间格局成因【区域尺度嵌套思维·高频考点】。

2.综合思维：构建“自然致灾因子+孕灾环境+承灾体”三位一体的地质灾害系统模型，能够从动力条件、物质条件、触发条件三个维度解释典型地质灾害的形成过程【系统思维核心概念·学科本质体现】。

3.地理实践力：借助ArcGISOnline或地质云平台，完成校园周边1公里范围内地质灾害易发性简易评估，制作手绘风险等级草图【表现性任务核心载体·关键能力外显】。

4.人地协调观：在“西昌泸山滑坡灾后重建”模拟决策中，权衡生态保护与工程干预的关系，形成“适应与调控并重”的灾害治理伦理观【价值引领制高点·情感态度落脚点】。

（二）单元表现性评估任务

最终挑战：以4人项目小组为单位，选取某真实地质灾害隐患点（列表备选），提交一份《隐患点社区韧性提升建议书》，并参加“模拟国土空间规划听证会”展示答辩。建议书必须包含：致灾因子识别、易发性简评、现有防治措施评估、两项具体改进建议（至少一项为非工程措施）、简易应急避险图。该任务贯穿全单元，课内推进40%工作量，课外完成60%【逆向设计核心证据·真实性评估典范】。

四、教学重点、难点及关键标记

【核心重点·高频综合题题眼】地质灾害的成灾机制与致灾因子、孕灾环境、承灾体的耦合关系；常见地质灾害（滑坡、泥石流、地震）的形成条件与诱发因素。

【难点·思维建模瓶颈】1.斜坡稳定性影响因素的多因子交互作用（内摩擦角、孔隙水压力、地震动峰值加速度）；2.地震预警系统的工作原理（纵波横波波速差）及其时间窗意义；3.灾害风险=危险性×暴露性×脆弱性的数学表达及其地理含义。

【热点·政策指向】2023年自然资源部《全国地质灾害防治“十四五”规划》提出的“隐患点+风险区”双控管理；韧性城市、海绵国土建设中的灾害防治新思维；基于InSAR技术的地面沉降监测。

【基础·必备知识】我国主要地震带分布；滑坡、泥石流发生的典型地形与植被条件；地质灾害应急避险“三个紧急撤离”原则。

五、教学策略与媒介系统设计

（一）方法论组合

采用“STSE教育理念下的项目式学习”主模式，嵌套“拼图教学法”（灾害类型专题组）、“结构化争论”（滑坡治理：锚索抗滑桩vs植被护坡）、“模拟仿真”（地震预警时间差计算实验）三大子策略。全程贯穿“科学探究五步法”：观察现象—提出假设—收集证据—解释修正—交流应用【方法论科学化·教学流程规范化】。

（二）资源与环境

1.硬件系统：交互式电子白板，学生终端平板电脑（每组1台），岩石标本盒（砂岩、页岩、板岩、花岗岩），滑坡模拟实验套材（木板、黏土、洒水壶、测角仪）。

2.软件与数据：国家地球系统科学数据中心滑坡灾害数据集（局部脱敏版），地震速报APP实录视频，三维数字地球软件（GoogleEarth替代版），地质灾害防治科普VR体验短片。

3.空间布局：课前按“地震组”“滑坡组”“泥石流组”“地面塌陷组”异质分组，课桌呈U型排列，中置模拟实验区与标本观察区。

六、教学实施过程

（一）启动阶段：真实灾害情境嵌入与核心问题提出（第1课时，45分钟）

【环节1】认知冲突引发——汶川地震的“意外幸存者”（8分钟）

教师展示2008年汶川地震中“安县桑枣中学2300名师生零伤亡”的新闻报道截屏，同时展示北川中学伤亡惨重的对比数据。提问：“震中距更近的桑枣中学为何无一遇难？仅仅是因为‘运气’吗？”学生迅速捕捉关键信息——该校长期坚持应急疏散演练。此时教师追问：“如果现在你所在的教学楼突发地震，你知道正确的躲避位置是哪里吗？你知道从教室撤离到操场安全区最快需要多少秒吗？”瞬时创设真实生存压力情境【深度学习启动器·情感共鸣触发点】。

【环节2】项目发布——成为“社区防灾规划师”（12分钟）

教师正式发布单元终极任务：扮演地质灾害防治规划师，为某一真实或高度仿真的社区提供防灾韧性提升方案。通过短视频展示四个备选场景：云南东川泥石流沟口村落、重庆巫溪滑坡影响居民点、北京房山采空塌陷区、深圳余泥渣土受纳场（人为诱发滑坡隐患）。教师演示一份往届优秀建议书样例，明确成果标准与评价量规。各小组通过抽签或志愿方式选定服务社区，建立“规划师事务所”身份认同【角色赋予赋能·任务真实化】。

【环节3】前测与迷思概念显性化（15分钟）

开展“地质灾害防治认知快写”活动。学生用5分钟在便签纸上写下至少5个与地质灾害防治相关的“专业术语”并简单连线表达关系。教师快速巡视拍照上传至大屏，生成词汇云。典型迷思暴露：部分学生写“地震云预测”“生物钟预测”，混淆迷信与科学；多人将“岩土工程”简单理解为“挖土方”。教师不做对错评判，而是反问：“我们学完这个单元后，再来修改你的这张关系图，看看哪些术语该移除，哪些关系该重构。”建立认知发展参照系【元认知策略运用·迷思概念诊断】。

【环节4】单元地图导航与学习契约（10分钟）

教师呈现本单元六阶能力进阶路径图（纸质版粘贴于墙面，电子版推送至平板），每一阶都设置“里程碑”问题：阶1——地质灾害只有地震吗？阶2——为什么暴雨后经常发生滑坡？阶3——我家住在哪里最可能遇到地质灾害？阶4——打锚杆和种树哪个更能治山？阶5——预警短信响了，我跑还是不跑？阶6——我能为社区防灾做一件什么事？学生以小组为单位认领“探究勋章”，在单元学习契约上签字【学习可见化·主体责任感培育】。

（二）奠基阶段：地质灾害系统全息认知与核心概念建构（第2课时）

【环节1】从灾害事件到灾害系统——图片分类与概念图构建（18分钟）

教师分发含20幅高清灾害场景的图卡（含地震废墟、滑坡掩埋公路、泥石流冲出沟口、地面开裂、海啸、火山、冻融塌陷等）。任务一：将不属于地质灾害的图片移除（海啸、火山），并说明理由【重要·概念辨析基础】。任务二：将剩余地质灾害图卡按“发生动力类型”分为两大组——内动力为主（地震）与外动力为主（斜坡运动）。此时引出“崩滑流”术语群。任务三：每组选取1张代表性图卡，尝试用“致灾因子（H）—孕灾环境（E）—承灾体（V）”三元组造句。例如：暴雨（H）在陡峭破碎的花岗岩风化壳（E）引发了高速远程泥石流，摧毁了沟口村落（V）。教师系统归纳并板书地质灾害系统模型【核心知识结构化·思维工具内化】。

【环节2】标本与模型——透视灾害体的“前世今生”（12分钟）

利用岩石标本盒，引导学生分组触摸、刻画、滴水测试页岩（易滑地层）、花岗岩（稳定地基）、黄土（直立性但湿陷）。教师关联：页岩的风化面正是滑坡的“天然滑面”；黄土垂直节理发育，是湿陷和崩塌的诱因。接着演示滑坡模拟实验：木板调至20°倾角，铺设黏土层，洒水直至土体滑动。学生通过慢镜头回放，定量记录启动时的坡度角与洒水量，得出初步结论：坡度、水、软弱面是滑坡三大控制因素【难点·动力学条件具象化】。

【环节3】我国地质灾害分布格局解释（15分钟）

提供三张叠置地图：中国地震动峰值加速度区划图、中国年降水量分布图、中国地形三级阶梯图。学生小组合作，运用透明胶片描图叠置法，发现地质灾害高发区恰恰是“强震+暴雨+陡坡”三重耦合地带。教师提升：从“板块构造—季风气候—地貌阶梯”三个尺度解释格局成因。同步完成教材“活动”栏目——川滇山地地质灾害链成因分析。嵌入高考经典真题（2022年全国甲卷第37题变式）强化区域认知【高频考点即时训练·尺度思想渗透】。

（三）攻坚阶段：地质灾害动力学机制与风险评估建模（第3-4课时）

【第3课时】核心机制探究：滑坡为什么“动”起来？

1.受力分析简易建模（20分钟）

采用物理学科移植策略：在斜面木板上放置木块，测量不同粗糙度、不同坡度下木块开始滑动的临界角，类比滑坡滑面摩擦角概念。教师引入“安全系数F=抗滑力/下滑力”这一核心判据【非常重要·学科交叉枢纽】。学生通过调节洒水量（模拟孔隙水压力增大）观察安全系数变化，发现：水不仅增加土体重力，更降低有效应力，是滑坡最普遍、最危险的触发因素。此时播放2023年四川金阳“8·21”山洪关联滑坡灾害简报，学生提取关键词：沟道堵塞、持续降雨、人工弃土——完整复现了致灾链条。

2.泥石流形成的“三要素”拼图（15分钟）

播放云南东川蒋家沟泥石流实测影像，学生捕捉三个镜头：丰富的松散固体物质（沟床堆积物）、陡峻的沟谷纵坡、短时强降水。教师提供未标注的流域图，学生自主在图幅相应位置标注“物源区”“形成区”“流通区”“堆积区”，并用箭头表示流体运动方向。教师展示真实航拍影像叠加对比【重要·空间格局识别】。

3.地震灾害的“夺命”关键因素（10分钟）

引导学生回忆汶川地震烈度分布图，发现极震区并不完全与震中重合，而是沿断裂带走向展布。由此引出“场地效应”“方向性效应”“破裂长度”三个地震工程学概念。采用日本气象厅紧急地震速报模拟程序，学生输入虚拟台网数据，计算纵波与横波到达用户终端的时间差，理解“秒级预警”的物理基础【难点·数理逻辑可视化】。

【第4课时】风险评估：从“哪里会发”到“哪里危险”

1.风险方程式拆解（15分钟）

教师直接板书：【高频考点·命题切入点】风险（R）=危险性（H）×暴露性（E）×脆弱性（V）。逐项拆解：危险性即地质灾害发生的概率与强度；暴露性即人、财产、基础设施是否在灾害影响范围内；脆弱性即承灾体抵抗灾害的能力。创设对比情境：同样震级的6.0级地震，发生在日本东京都市圈与新疆若羌无人区，风险差异体现在哪一项？学生迅速锁定暴露性差异。同理，老旧预制板楼与新型减震建筑对比，体现脆弱性差异。

2.易发性评价模拟（20分钟）

给定某山区小流域栅格数据（含坡度、岩性、断层距离、植被指数四图层），各小组依据教师提供的简易加权评价表，在纸质底图上用彩笔勾绘“高易发区”“中易发区”“低易发区”。组间交换评价成果，并与教师提供的InSAR地表形变实测高值区进行叠合分析，反思权重赋值合理性。此环节突出地理信息技术在灾害风险识别中的革命性作用【核心素养关键能力·地理实践力显性化】。

3.承灾体脆弱性访谈模拟（10分钟）

基于梅州“6·16”特大暴雨灾害真实背景，学生扮演记者与受灾农户角色。通过询问房屋结构、家庭应急准备、保险购买情况等，感性理解脆弱性的多维性（物理脆弱性、社会脆弱性、经济脆弱性）。教师总结：防治不仅是工程加固，更是发展能力的提升。

（四）应用阶段：防治工程决策推演与非工程措施设计（第5课时）

【环节1】工程措施分类与效能争论（18分钟）

教师呈现常见地质灾害防治工程照片，学生分组抢答归类：【基础·常识性知识】1.排水工程（截水沟、盲沟）2.拦挡工程（拦砂坝、被动防护网）3.支护工程（抗滑桩、锚索、挡土墙）4.改良工程（注浆加固、植被护坡）。播放三峡库区滑坡治理纪录片片段，重点关注“抗滑桩”施工工艺流程。

随即抛出争议性问题（结构化争论）：某大型滑坡隐患点，方案A为2.5米直径抗滑桩群加地表排水，造价8000万元；方案B为坡面生物工程加简易截排水，造价1200万元但安全储备较低。如果你是财政局长、环保局长、当地村民代表，你会支持哪个方案？小组认领身份准备2分钟陈述。争论中涌现价值冲突：绝对安全与经济可行、工程干预与生态扰动。教师不做裁决，而是呈现滑坡灾害风险管控“双控”政策——既要管控隐患点，也要管控风险区，引导理解“可接受风险”概念【热点·决策素养培育】。

【环节2】非工程措施体系拼图（12分钟）

跳出工程技术思维，学生快速头脑风暴“除了打桩修坝还能做什么”。教师归纳五大维度：监测预警（专业监测、群测群防）、政策法规（地质灾害危险性评估制度）、应急准备（避难场所、应急演练、物资储备）、保险金融（农房保险、巨灾保险）、教育宣传（防灾减灾日、避险明白卡）。展示全国首批地质灾害群测群防“十有县”建设标准，学生对照自己所在社区查找差距【社会责任感升华·知行合一】。

【环节3】应急避险行动逻辑推演（15分钟）

以某地“凌晨突发泥石流，全村无一伤亡”的经典案例为载体，倒推村民成功避险的关键决策节点。学生提取时间轴：1.前期预警（雨量计监测达临界值）2.信息传递（鸣锣吹哨、敲打钢盆）3.响应行动（按预定路线撤离）4.避难场所启用。教师补充“三个紧急撤离”原则：隐患点强降雨时紧急撤离、隐患点发生异常现象时紧急撤离、对隐患点险情不能准确判断时紧急撤离【生命安全关键点·保分必记】。学生代入村长角色，设计本村应急响应流程图。

（五）产出阶段：社区韧性提升建议书攻关与模拟听证会（第6课时+课外）

【第1-5课时】项目推进与过程指导（融入前五课时课后及课内零碎时间）

各项目组利用课后时间完成以下任务链：①通过天地图·山东、地质云等公开平台搜集目标社区地质环境资料；②采用半结构化访谈提纲，访谈社区1位居民或物业人员；③利用手机鱼眼拍照粗略估算房屋间距、道路宽度等暴露性指标；④结合课堂所学知识矩阵，初拟三条提升建议；⑤绘制手绘版应急避险示意图。教师在年级配备“学术导师”——邀请土木工程专业实习研究生入校与学生面对面答疑【跨学段支持·专业资源引入】。

【第6课时】成果展评与听证答辩

1.听证会规则说明与准备（5分钟）

讲台设“听证席”“规划陈述席”“专家质询席”。学生小组轮流担任“规划师团队”，其余组与教师组成“国土空间规划委员会”。每队陈述6分钟，质询3分钟。评价量规包含科学性、创新性、可行性、可视化、团队合作五个维度。

2.精彩陈述撷英（30分钟）

第一组（云南东川泥石流社区）：创造性地提出“梯田生态缓冲带+雨量预警APP定制”融合方案，将农业生产与防灾结合，绘制包含沟道疏导区、作物调整区的韧性景观规划图。

第二组（北京房山采空区）：运用课堂所学的安全系数概念，针对自建房基础提出“高发区限制宅基地审批+既有房屋基础注浆加固补贴”政策建议，引用北京市《地质灾害易发区农村村民住宅建设管理办法》佐证。

第三组（深圳余泥渣土场）：聚焦人为工程诱因，建议引入智慧工地监测系统，对渣土堆载边坡实施全天候InSAR形变监控，并设计“渣土资源化利用——制生态透水砖”循环经济路径。

第四组（重庆巫溪滑坡点）：关注留守老人应急能力薄弱，设计“邻里守望结对卡”与“滑坡报警拉绳装置”低成本适老化改造方案，体现深厚的人文关怀。

3.专家质询与答辩（10分钟）

质询焦点集中在：建议书中的经费估算是否考虑运维成本？“低影响开发”措施在面对极端暴雨时是否可靠？简易避险图的比例尺与图例是否符合规范？学生应对从容，部分小组主动承认当前方案不足，提出后续可通过SWMM模型进行雨洪模拟深化研究。教师惊喜地发现，学生已能自发调用尚未系统学习的高阶专业术语【深度学习真实发生·素养迁移达成】。

4.总结提升与勋章授予（5分钟）

教师依据过程观察与成果质量，宣布各项目组均通过“初级防灾规划师”认证，并为表现最突出的“韧性先锋组”颁发电子勋章。教师情感升华：“我们今天在纸上画的每一条等高线，讨论的每一根抗滑桩，设计的每一张避险图，背后都是真实世界里一个个鲜活的生命。地理学的终极关怀，是让我们的家园更具韧性。”【课程思政自然浸润·育人价值升华】。

七、学习评价系统设计

（一）过程性评价架构

1.个人学习档案袋（权重40%）：包含迷思概念前测单、概念图迭代版本（初稿+终稿）、滑坡模拟实验记录表、风险评价栅格底图作业、课堂互动观测记录（教师借助智慧课堂系统采集答题器应答正确率与频次）。

2.团队协作评价（权重30%）：采用组内互评与组间互评结合，聚焦信息收集能力、观点贡献度、任务执行力。特别设置“论证深化奖”，奖励在辩论环节提出独特地质工程伦理视角的小组【社会情感能力评价·合作素养显性化】。

（二）终结性评价呈现

单元纸笔测验（权重30%）：全部采用真实情境材料题，素材选自2023年以来全国重大地质灾害事件官方公报，设问强调信息提取、概念应用与决策论证，杜绝死记硬背。典型试题示例：给出某滑坡体专业监测位移-时间曲线，要求学生判断预警等级并说明撤离指令发布的最佳时机【核心素养纸笔化测试范式】。

八、教学特色与深度反思