6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用教师教学用书
第六章 自然灾害
6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用
【教学目标和要求】
1.了解遥感、全球卫星导航系统和地理信息系统的技术特点和相互关系。
2.举例说明遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统在防灾减灾中的具体作用。
3.结合实例,提出综合运用遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统进行防灾、减灾的具体程序和方法。
【教材设计思路】
教材介绍遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统三种地理信息技术,并对这三种技术在防灾减灾中的应用进行讲解,落实的课程标准“内容要求”为“运用地理信息技术与方法,探究有关自然地理的问题”,落实的核心素养主要有综合思维和地理实践力。
三种地理信息技术分三个标题进行讲解,每个标题均涵盖该种地理信息技术的定义、功能和在防灾减灾中的应用。此外,在介绍遥感技术和地理信息系统时,分别选用了台风“菲特”和温州灾害监测预警信息系统作为案例,直观展示了两种技术在防灾减灾中的应用。
教材设计“利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响”的活动,让学生通过动手操作,了解地理信息技术在确定灾害影响范围与评估受灾情况方面是如何具体实施的,以培养学生的综合思维和地理实践力。
教材在介绍地理信息技术及其在防灾减灾中的应用的同时,通过图的注释、“案例”和“活动”的设计完成遥感影像的基本信息判读、全球卫星导航系统数据的空间落实,解释地理信息系统的空间分析功能(包括空间查询、空间叠加等),让学生理解这些地理信息技术在防灾减灾中是如何实现的。
本节内容结构如图6-5所示。
【内容要点说明】
情境设计
汶川地震发生后,由于交通、通信设施受到破坏,外界难以获知灾区灾情。这时候北斗卫星导航系统及北斗用户机在地震救援中发挥了重要作用。情境设计提出两个问题启发学生通过思考北斗用户机的操作原理认识北斗卫星导航系统。
遥感技术
1.遥感技术的定义包含了航空遥感和航天遥感两类。教材中图6.21主要展示航天卫星遥感技术的工作原理。遥感概念中的关键词是“远距离”与“感知”。遥感“感知”的是地物反射或辐射的电磁波信号,“光学或电子设备”即传感器可以记录目标物的电磁波强度和特征。
2.遥感技术在防灾减灾中的应用越来越普遍。近年来,我国发射的卫星在灾害监测与防灾减灾中的应用越来越广泛。其中,“风云”号卫星覆盖范围广、重访周期短,一直应用于天气预报、台风监测等方面。教材中图6.22选取2013年10月第23号强台风“菲特”作为案例,展示“菲特”在福建沿海登陆前后的“风云二号”卫星影像。“高分”系列卫星等因能提供高空间分辨率遥感影像,多应用于灾情评估、灾后救援救助等。教材中图6.23展示的2008年5月14日北川县城影像可清晰地显示多处滑坡和泥石流及其致灾情况。
全球卫星导航系统
1.全球卫星导航系统主要由卫星星座、地面监控系统和信号接收系统三部分组成。目前全球共有四个全球卫星导航系统在工作。一般所说的GPS系统是指美国的全球定位系统,它的应用范围最广。自2000年以来,我国自主研制了北斗卫星导航系统,成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统在汶川、舟曲等地质灾害救援过程中发挥了重要作用。目前,北斗卫星导航系统正在建设中。图6.24展示了北斗卫星导航系统的卫星星座。
2.全球卫星导航系统在防灾减灾中的应用主要借助安装在手机、汽车、飞机、轮船等中的信号接收设备来完成。汶川地震救援中北斗用户机的应用就是很好的实例。
地理信息系统
1.地理信息系统及其与遥感技术、全球卫星导航系统的相互关系是本节的难点内容之一。地理信息系统以其强大的空间分析功能而著称,这一功能在防灾减灾中具有重要的应用价值。在防灾减灾中应用地理信息系统须与遥感技术、全球卫星导航系统等相结合。由后两者提供基础的地理信息数据,前者则发挥其强大的数据处理功能,最终实现自然灾害的动态监测与预报预警。教材中图6.26选择了极为简单但也极具代表性的案例,展示了地理信息系统的空间叠加分析过程。通过不同专题图的空间叠加,可以进行受灾情况评估等。
2.地理信息系统主要是凭借其强大的空间查询和分析功能在防灾减灾中发挥重大作用。为防治自然灾害,我国很多地区建立起灾害监测与防御系统。通过区域内已经布设的气象、水文监测站点,结合卫星云图等,实时监测气象、水文要素及台风的动态,可进行灾害的预报预警。一旦灾害发生,这些信息也可与地形图、交通图、遥感影像等进行空间叠加分析,为灾情评估与灾害救援提供指导。教材以温州市灾害监测预警信息系统为案例,帮助学生认识地理信息系统在灾害预警预报中的应用。
【教学建议】
教学思路及方法建议
本节课教学总体上可以遵循“情境导入-案例分析-归纳总结-拓展应用”的思路展开。首先可以从“汶川地震”情境引出核心问题:在防灾减灾中可以采用哪些地理信息技术?它们各自具有怎样的工作原理?它们在防灾减灾中是如何发挥作用的?在教学中教师可以充分利用教材中的案例,帮助学生理解地理信息技术在防灾减灾中的应用。同时要结合地理信息技术的示意图和相关资料帮助学生理解遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的基本功能和一般工作原理。
此外,还需要提供资料引导学生认识地理信息技术在防灾减灾中的具体应用。在具体的教学过程中,需要注意以下几点。
1.要充分认识地理信息技术在防灾减灾方面的价值。
教师要引导学生认识如何应用地理信息技术进行防灾减灾。面对自然灾害,人类不断发展科学技术,目的是增进对灾害的了解,更好地调整人类行为,协调人地关系。从这个意义上来说,本节教学不能仅仅局限在地理信息技术的原理层面,而是要引导学生关注如何更好地应用地理信息技术进行防灾减灾。在教学中可以适度拓展,让学生了解地理信息技术的发展状况和应用前景,但重点还应放在地理信息技术在防灾减灾中的作用。
2.地理信息技术的应用要落实到具体区域、具体地理问题中。
教学中教师首先要充分调动学生日常生活中应用地理信息技术的体验(如收看过的台风或寒潮警报、手机导航等),并结合教材中的案例(汶川地震、台风“菲特”、温州灾害监测预警系统、舟曲泥石流)进行分析,帮助学生了解现代地理信息技术在防灾减灾中的工作原理和应用方法。例如,利用遥感技术大范围、短周期、及时的特点准确识别、判断灾害的范围、强度、发展过程等;利用全球导航卫星系统确定灾害发生地点、报告求救信息;利用地理信息系统在灾前评估灾害风险,灾中划定灾害范围、评估灾害损失,灾后跟踪救援和指导重建等。
3.引导学生进行实践操作,提高学生的地理实践力。
本节内容侧重于技术层面,因此教师不仅要从知识上帮助学生掌握有关地理信息技术的概念和原理,更要帮助学生学习地理信息技术的应用技能。有条件的学校还可以提供地理信息系统软件,引导学生结合具体案例上机操作,提高学生的实际操作能力和技术应用能力。
重点和难点
本节内容的教学重点是“通过探究有关自然灾害的预防及救援,了解地理信息技术的应用”。“三类地理信息技术在防灾减灾中的应用”是教学过程中的难点。
课时建议 1课时。
实施建议
【导入】
教材以汶川地震中地理信息技术的作用设计情境,展示遥感技术在灾害救援中的重要作用,引发学生的学习兴趣。情境中创设了两个问题:北斗用户机是一种什么设备?它通过什么渠道传送灾情?这两个问题引出了本节课的重要内容:一是三种地理信息技术的工作原理和应用特点,二是地理信息技术的作用。地理信息技术在防灾减灾中的应用实例很多,如森林火灾实时监测、洪区救援被困人员、台风预警预报等。在实际教学中教师也可以教材提供的情境设计为基础,结合本地区学生比较熟悉的救灾案例,创设新情境引发学生对地理信息技术应用的探究。
【遥感技术】
在教学中,教师可以首先通过教材中图6.21向学生介绍卫星遥感技术的原理,然后引入教材中的遥感图(图6.22、图6.23),探究利用遥感技术如何对台风“菲特”和北川地震灾情进行监测。可以请学生分析以下问题。第一,这两张遥感图片为什么能够展示较大的空间范围?这两张遥感图片是如何拍摄的?目的是引发学生对遥感技术的兴趣,加强对遥感技术基本特点和功能的了解。第二,从这两张遥感图中我们可以读出哪些信息?通过读出的信息我们可以知道遥感具有哪些优势?这组问题将遥感技术的具体应用功能纳入真实的情境,可以加深学生对遥感技术在防灾减灾中工作原理和作用的理解,提升学生的地理实践力。教材中图6.22呈现不同时间点的遥感照片,重在反映遥感监测功能。遥感技术可以准确获取受台风影响的区域范围信息,为防灾及灾后重建提供决策依据。教材中图6.23的信息更为丰富,通过北川的遥感影像,可以获得地震后不同地质灾害(滑坡、泥石流)的发生范围,对河流等造成的影响以及对当地生产、生活设施的破坏等多方面的信息。学生可以从空间角度对这些信息进行关联,进而理解遥感技术能为灾害成因分析、抢险救灾提供重要的地理信息支撑。
【全球卫星导航系统】
在本部分内容的教学中,教师需要多介绍我国的北斗卫星导航系统,特别是其功能和原理,培养学生对我国技术发展的自豪感和自信心,强化国家认同。全球卫星导航系统在日常生活中的定位和导航功能与学生的生活联系较为紧密,教师需要强调全球卫星导航系统,特别是我国北斗卫星导航系统在防灾减灾中的具体作用。教师可以结合教科书的情境设计,与学生具体分析(或模拟)北斗卫星导航系统在帮助被困人员发出求救信号、向救援人员报告位置和受灾情况等方面的功能与作用。
【地理信息系统】
“地理信息系统”是在“遥感技术”“全球卫星导航系统”之后呈现的内容,重点突出与前两者的关系。遥感主要是获取地理信息,全球卫星导航系统主要是空间定位与导航,而地理信息系统是集成平台,主要是存储、分析和处理信息。在本内容的教学中,教师要引导学生关注两类关系:一是地理信息系统与遥感技术和全球卫星导航系统的关系,二是地理信息系统图层叠加分析与防灾减灾信息需求的关系。地理信息系统侧重信息的分析、处理和表达,是一种计算机系统,有别于前两种技术,它将不同地理要素的图层叠加,构成新的图层,从而分析得出结论。地理信息系统的应用是多方面的,但本节侧重于地理信息技术在防灾减灾中的应用。因此教科书选择的内容主要在于介绍利用地理信息系统的空间查询与分析功能,包括划定灾区范围、制定减灾预案、评估灾害损失、指导灾后重建等方面。
这部分教学可以依托教材提供的图像展开。教材中图6.25是地理信息系统的基本功能,重点介绍了地理信息系统的空间查询与分析功能。教材中图6.26是地理信息系统的空间叠加分析,以雨量站图层与行政区图层的叠加为例,介绍了不同的数据图层叠加组合的工作原理。教材中图6.27是温州市灾害监测预警信息系统展示,应用雨量站、水文站、气象云图等提供的信息进行气象要素、河湖水位、台风及其行进过程的动态监测。通过对气象、水文、地形等遥感影像的叠加分析,进行灾害的预报预警。教师引导学生对这三幅图进行信息提取和解读,在体验中理解地理信息系统,感悟地理信息系统在防灾减灾中的应用。
【活动:利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响】
在学完三种地理信息技术后,教科书引入真实案例-甘肃舟曲泥石流。学生通过探究问题,树立科学的灾害观和减灾意识,在活动中感受地理信息技术的功能与作用,学会地理信息技术的初步应用。“活动”设计了三个问题。
在分析问题1时,教师指导学生在两幅图中找不同、析源头。对比两幅遥感图片,可发现泥石流主要沿着“三眼峪”和“罗家峪”下泄,图中增加的浅灰色部分即为泥石流覆盖的范围。在学生勾勒泥石流的范围时,既获得了对遥感图的判读方法,培养了学生的地理实践力,也能感悟自然环境对人类活动影响的方式、强度和后果。
在分析问题2时,需要使用地理信息系统图层叠加的功能,即需要在所勾勒出的泥石流范围上叠加住宅分布的图层。问题3强化了学生对地理信息系统功能的认识。学生通过回忆所学知识可知,问题2利用了地理信息系统的空间查询与分析功能。教师在学生完成该活动的同时,一方面强调地理信息技术在舟曲泥石流救灾工作中的重要作用,另一方面也可以引导学生回顾泥石流灾害的特点和成因,特别是人类活动对泥石流的影响与应对措施,强化人地协调观。
评价建议
一、评价目标
根据教学目标,参照学业质量标准,可制定本节评价目标(表6-11)。
表6-11 第六章第四节教学与评价目标
1.本节内容在知识层面上要求学生掌握三类地理信息技术的概念、原理及其在防灾减灾中的应用,评价要在具体情境和案例分析中进行。教师可以提供相关资料,引导学生进行分析,进而评价学生是否较好地理解相关知识。例如,在全球卫星导航系统的教学中,教师可以创设真实情境,引导学生对我国北斗卫星导航系统在自然灾害救援中具体发挥的作用进行探究,在探究中评价学生对全球卫星导航系统的应用等知识的理解程度。
2.善于通过问题引导,评价学生的地理思维能力。例如,在“遥感技术”内容的学习中,教师可以引导学生对比教科书提供的几幅遥感图,思考问题:在遥感图中我们可以获得哪些与自然灾害相关的信息?对于自然灾害,还有哪些重要信息是遥感图中不能提供的?这两个问题比较开放,根据学生对这些问题的回答,教师可以评价学生对遥感图像的判读能力、灾害信息的分析能力(综合思维能力)、区域认知水平,同时也能够评价学生对遥感技术功能和应用的理解程度。
3.注重对学生地理核心素养的评价。在教学中,教师可以充分利用教科书中的素材创设情境或提供真实体验的机会,在学生的问题解决和体验中评价学生的地理核心素养。例如,在“地理信息系统”教学中,教师在引导学生分析教材中图6.26时,关注学生能否通过不同要素图层叠加实现“要素综合”(如“雨量站”和“行政区”图层叠加为预测暴雨灾害受灾地区人口数等提供了基础);学生能否通过不同时段(期)图层叠加,实现“时空综合”(如温州不同时段水文站警戒水位可以反映潜在洪涝地区范围的变化),进而评价学生的综合思维能力。再如,教师可以提供地理信息系统实际操作的案例,引导学生操作应用软件,在此过程中评价学生的地理实践力。
三、评价示例(以教材中活动为例)
活动:利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响
1.对比灾害发生前后的卫星遥感影像(图6.23),在灾后图中勾勒出泥石流的范围。
对本活动中学生的表现评价可参考表6-12。
表6-12 活动表现评价及样例
对本活动中学生的表现评价可参考表6-13。
表6-13 活动表现评价及样例
对本活动中学生的表现评价可参考表6-14。
表6-14 活动表现评价及样例
6.4 地理信息技术在防灾减灾中的应用
【教学目标和要求】
1.了解遥感、全球卫星导航系统和地理信息系统的技术特点和相互关系。
2.举例说明遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统在防灾减灾中的具体作用。
3.结合实例,提出综合运用遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统进行防灾、减灾的具体程序和方法。
【教材设计思路】
教材介绍遥感技术、全球卫星导航系统和地理信息系统三种地理信息技术,并对这三种技术在防灾减灾中的应用进行讲解,落实的课程标准“内容要求”为“运用地理信息技术与方法,探究有关自然地理的问题”,落实的核心素养主要有综合思维和地理实践力。
三种地理信息技术分三个标题进行讲解,每个标题均涵盖该种地理信息技术的定义、功能和在防灾减灾中的应用。此外,在介绍遥感技术和地理信息系统时,分别选用了台风“菲特”和温州灾害监测预警信息系统作为案例,直观展示了两种技术在防灾减灾中的应用。
教材设计“利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响”的活动,让学生通过动手操作,了解地理信息技术在确定灾害影响范围与评估受灾情况方面是如何具体实施的,以培养学生的综合思维和地理实践力。
教材在介绍地理信息技术及其在防灾减灾中的应用的同时,通过图的注释、“案例”和“活动”的设计完成遥感影像的基本信息判读、全球卫星导航系统数据的空间落实,解释地理信息系统的空间分析功能(包括空间查询、空间叠加等),让学生理解这些地理信息技术在防灾减灾中是如何实现的。
本节内容结构如图6-5所示。
【内容要点说明】
情境设计
汶川地震发生后,由于交通、通信设施受到破坏,外界难以获知灾区灾情。这时候北斗卫星导航系统及北斗用户机在地震救援中发挥了重要作用。情境设计提出两个问题启发学生通过思考北斗用户机的操作原理认识北斗卫星导航系统。
遥感技术
1.遥感技术的定义包含了航空遥感和航天遥感两类。教材中图6.21主要展示航天卫星遥感技术的工作原理。遥感概念中的关键词是“远距离”与“感知”。遥感“感知”的是地物反射或辐射的电磁波信号,“光学或电子设备”即传感器可以记录目标物的电磁波强度和特征。
2.遥感技术在防灾减灾中的应用越来越普遍。近年来,我国发射的卫星在灾害监测与防灾减灾中的应用越来越广泛。其中,“风云”号卫星覆盖范围广、重访周期短,一直应用于天气预报、台风监测等方面。教材中图6.22选取2013年10月第23号强台风“菲特”作为案例,展示“菲特”在福建沿海登陆前后的“风云二号”卫星影像。“高分”系列卫星等因能提供高空间分辨率遥感影像,多应用于灾情评估、灾后救援救助等。教材中图6.23展示的2008年5月14日北川县城影像可清晰地显示多处滑坡和泥石流及其致灾情况。
全球卫星导航系统
1.全球卫星导航系统主要由卫星星座、地面监控系统和信号接收系统三部分组成。目前全球共有四个全球卫星导航系统在工作。一般所说的GPS系统是指美国的全球定位系统,它的应用范围最广。自2000年以来,我国自主研制了北斗卫星导航系统,成为继美国、俄罗斯之后世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。北斗卫星导航系统在汶川、舟曲等地质灾害救援过程中发挥了重要作用。目前,北斗卫星导航系统正在建设中。图6.24展示了北斗卫星导航系统的卫星星座。
2.全球卫星导航系统在防灾减灾中的应用主要借助安装在手机、汽车、飞机、轮船等中的信号接收设备来完成。汶川地震救援中北斗用户机的应用就是很好的实例。
地理信息系统
1.地理信息系统及其与遥感技术、全球卫星导航系统的相互关系是本节的难点内容之一。地理信息系统以其强大的空间分析功能而著称,这一功能在防灾减灾中具有重要的应用价值。在防灾减灾中应用地理信息系统须与遥感技术、全球卫星导航系统等相结合。由后两者提供基础的地理信息数据,前者则发挥其强大的数据处理功能,最终实现自然灾害的动态监测与预报预警。教材中图6.26选择了极为简单但也极具代表性的案例,展示了地理信息系统的空间叠加分析过程。通过不同专题图的空间叠加,可以进行受灾情况评估等。
2.地理信息系统主要是凭借其强大的空间查询和分析功能在防灾减灾中发挥重大作用。为防治自然灾害,我国很多地区建立起灾害监测与防御系统。通过区域内已经布设的气象、水文监测站点,结合卫星云图等,实时监测气象、水文要素及台风的动态,可进行灾害的预报预警。一旦灾害发生,这些信息也可与地形图、交通图、遥感影像等进行空间叠加分析,为灾情评估与灾害救援提供指导。教材以温州市灾害监测预警信息系统为案例,帮助学生认识地理信息系统在灾害预警预报中的应用。
【教学建议】
教学思路及方法建议
本节课教学总体上可以遵循“情境导入-案例分析-归纳总结-拓展应用”的思路展开。首先可以从“汶川地震”情境引出核心问题:在防灾减灾中可以采用哪些地理信息技术?它们各自具有怎样的工作原理?它们在防灾减灾中是如何发挥作用的?在教学中教师可以充分利用教材中的案例,帮助学生理解地理信息技术在防灾减灾中的应用。同时要结合地理信息技术的示意图和相关资料帮助学生理解遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的基本功能和一般工作原理。
此外,还需要提供资料引导学生认识地理信息技术在防灾减灾中的具体应用。在具体的教学过程中,需要注意以下几点。
1.要充分认识地理信息技术在防灾减灾方面的价值。
教师要引导学生认识如何应用地理信息技术进行防灾减灾。面对自然灾害,人类不断发展科学技术,目的是增进对灾害的了解,更好地调整人类行为,协调人地关系。从这个意义上来说,本节教学不能仅仅局限在地理信息技术的原理层面,而是要引导学生关注如何更好地应用地理信息技术进行防灾减灾。在教学中可以适度拓展,让学生了解地理信息技术的发展状况和应用前景,但重点还应放在地理信息技术在防灾减灾中的作用。
2.地理信息技术的应用要落实到具体区域、具体地理问题中。
教学中教师首先要充分调动学生日常生活中应用地理信息技术的体验(如收看过的台风或寒潮警报、手机导航等),并结合教材中的案例(汶川地震、台风“菲特”、温州灾害监测预警系统、舟曲泥石流)进行分析,帮助学生了解现代地理信息技术在防灾减灾中的工作原理和应用方法。例如,利用遥感技术大范围、短周期、及时的特点准确识别、判断灾害的范围、强度、发展过程等;利用全球导航卫星系统确定灾害发生地点、报告求救信息;利用地理信息系统在灾前评估灾害风险,灾中划定灾害范围、评估灾害损失,灾后跟踪救援和指导重建等。
3.引导学生进行实践操作,提高学生的地理实践力。
本节内容侧重于技术层面,因此教师不仅要从知识上帮助学生掌握有关地理信息技术的概念和原理,更要帮助学生学习地理信息技术的应用技能。有条件的学校还可以提供地理信息系统软件,引导学生结合具体案例上机操作,提高学生的实际操作能力和技术应用能力。
重点和难点
本节内容的教学重点是“通过探究有关自然灾害的预防及救援,了解地理信息技术的应用”。“三类地理信息技术在防灾减灾中的应用”是教学过程中的难点。
课时建议 1课时。
实施建议
【导入】
教材以汶川地震中地理信息技术的作用设计情境,展示遥感技术在灾害救援中的重要作用,引发学生的学习兴趣。情境中创设了两个问题:北斗用户机是一种什么设备?它通过什么渠道传送灾情?这两个问题引出了本节课的重要内容:一是三种地理信息技术的工作原理和应用特点,二是地理信息技术的作用。地理信息技术在防灾减灾中的应用实例很多,如森林火灾实时监测、洪区救援被困人员、台风预警预报等。在实际教学中教师也可以教材提供的情境设计为基础,结合本地区学生比较熟悉的救灾案例,创设新情境引发学生对地理信息技术应用的探究。
【遥感技术】
在教学中,教师可以首先通过教材中图6.21向学生介绍卫星遥感技术的原理,然后引入教材中的遥感图(图6.22、图6.23),探究利用遥感技术如何对台风“菲特”和北川地震灾情进行监测。可以请学生分析以下问题。第一,这两张遥感图片为什么能够展示较大的空间范围?这两张遥感图片是如何拍摄的?目的是引发学生对遥感技术的兴趣,加强对遥感技术基本特点和功能的了解。第二,从这两张遥感图中我们可以读出哪些信息?通过读出的信息我们可以知道遥感具有哪些优势?这组问题将遥感技术的具体应用功能纳入真实的情境,可以加深学生对遥感技术在防灾减灾中工作原理和作用的理解,提升学生的地理实践力。教材中图6.22呈现不同时间点的遥感照片,重在反映遥感监测功能。遥感技术可以准确获取受台风影响的区域范围信息,为防灾及灾后重建提供决策依据。教材中图6.23的信息更为丰富,通过北川的遥感影像,可以获得地震后不同地质灾害(滑坡、泥石流)的发生范围,对河流等造成的影响以及对当地生产、生活设施的破坏等多方面的信息。学生可以从空间角度对这些信息进行关联,进而理解遥感技术能为灾害成因分析、抢险救灾提供重要的地理信息支撑。
【全球卫星导航系统】
在本部分内容的教学中,教师需要多介绍我国的北斗卫星导航系统,特别是其功能和原理,培养学生对我国技术发展的自豪感和自信心,强化国家认同。全球卫星导航系统在日常生活中的定位和导航功能与学生的生活联系较为紧密,教师需要强调全球卫星导航系统,特别是我国北斗卫星导航系统在防灾减灾中的具体作用。教师可以结合教科书的情境设计,与学生具体分析(或模拟)北斗卫星导航系统在帮助被困人员发出求救信号、向救援人员报告位置和受灾情况等方面的功能与作用。
【地理信息系统】
“地理信息系统”是在“遥感技术”“全球卫星导航系统”之后呈现的内容,重点突出与前两者的关系。遥感主要是获取地理信息,全球卫星导航系统主要是空间定位与导航,而地理信息系统是集成平台,主要是存储、分析和处理信息。在本内容的教学中,教师要引导学生关注两类关系:一是地理信息系统与遥感技术和全球卫星导航系统的关系,二是地理信息系统图层叠加分析与防灾减灾信息需求的关系。地理信息系统侧重信息的分析、处理和表达,是一种计算机系统,有别于前两种技术,它将不同地理要素的图层叠加,构成新的图层,从而分析得出结论。地理信息系统的应用是多方面的,但本节侧重于地理信息技术在防灾减灾中的应用。因此教科书选择的内容主要在于介绍利用地理信息系统的空间查询与分析功能,包括划定灾区范围、制定减灾预案、评估灾害损失、指导灾后重建等方面。
这部分教学可以依托教材提供的图像展开。教材中图6.25是地理信息系统的基本功能,重点介绍了地理信息系统的空间查询与分析功能。教材中图6.26是地理信息系统的空间叠加分析,以雨量站图层与行政区图层的叠加为例,介绍了不同的数据图层叠加组合的工作原理。教材中图6.27是温州市灾害监测预警信息系统展示,应用雨量站、水文站、气象云图等提供的信息进行气象要素、河湖水位、台风及其行进过程的动态监测。通过对气象、水文、地形等遥感影像的叠加分析,进行灾害的预报预警。教师引导学生对这三幅图进行信息提取和解读,在体验中理解地理信息系统,感悟地理信息系统在防灾减灾中的应用。
【活动:利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响】
在学完三种地理信息技术后,教科书引入真实案例-甘肃舟曲泥石流。学生通过探究问题,树立科学的灾害观和减灾意识,在活动中感受地理信息技术的功能与作用,学会地理信息技术的初步应用。“活动”设计了三个问题。
在分析问题1时,教师指导学生在两幅图中找不同、析源头。对比两幅遥感图片,可发现泥石流主要沿着“三眼峪”和“罗家峪”下泄,图中增加的浅灰色部分即为泥石流覆盖的范围。在学生勾勒泥石流的范围时,既获得了对遥感图的判读方法,培养了学生的地理实践力,也能感悟自然环境对人类活动影响的方式、强度和后果。
在分析问题2时,需要使用地理信息系统图层叠加的功能,即需要在所勾勒出的泥石流范围上叠加住宅分布的图层。问题3强化了学生对地理信息系统功能的认识。学生通过回忆所学知识可知,问题2利用了地理信息系统的空间查询与分析功能。教师在学生完成该活动的同时,一方面强调地理信息技术在舟曲泥石流救灾工作中的重要作用,另一方面也可以引导学生回顾泥石流灾害的特点和成因,特别是人类活动对泥石流的影响与应对措施,强化人地协调观。
评价建议
一、评价目标
根据教学目标,参照学业质量标准,可制定本节评价目标(表6-11)。
表6-11 第六章第四节教学与评价目标
| 评价目标 | 水平1 | 水平2 | 水平3 |
| 了解地理信息技术的概念 | 能够说出遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的定义 | 能够说出遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的定义,并能说明其特点 | 能够说出遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的定义、特点,并能区分三者的不同 |
| 了解地理信息技术的工作原理 | 能根据资料,简单说出遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的基本原理 | 能够根据材料,较全面地说明遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统的基本原理 | 能够结合材料,在具体情境和案例中说明遥感、全球卫星导航系统及地理信息系统的工作原理 |
| 了解地理信息技术在防灾减灾中的应用 | 能够根据资料,说出遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统在防灾减灾中的重要作用 | 能够运用资料,说明遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统在防灾减灾中的应用领域 | 能够充分运用资料,说明遥感、全球卫星导航系统以及地理信息系统在防灾减灾中应用的领域及具体的应用过程 |
二、评价建议
1.本节内容在知识层面上要求学生掌握三类地理信息技术的概念、原理及其在防灾减灾中的应用,评价要在具体情境和案例分析中进行。教师可以提供相关资料,引导学生进行分析,进而评价学生是否较好地理解相关知识。例如,在全球卫星导航系统的教学中,教师可以创设真实情境,引导学生对我国北斗卫星导航系统在自然灾害救援中具体发挥的作用进行探究,在探究中评价学生对全球卫星导航系统的应用等知识的理解程度。
2.善于通过问题引导,评价学生的地理思维能力。例如,在“遥感技术”内容的学习中,教师可以引导学生对比教科书提供的几幅遥感图,思考问题:在遥感图中我们可以获得哪些与自然灾害相关的信息?对于自然灾害,还有哪些重要信息是遥感图中不能提供的?这两个问题比较开放,根据学生对这些问题的回答,教师可以评价学生对遥感图像的判读能力、灾害信息的分析能力(综合思维能力)、区域认知水平,同时也能够评价学生对遥感技术功能和应用的理解程度。
3.注重对学生地理核心素养的评价。在教学中,教师可以充分利用教科书中的素材创设情境或提供真实体验的机会,在学生的问题解决和体验中评价学生的地理核心素养。例如,在“地理信息系统”教学中,教师在引导学生分析教材中图6.26时,关注学生能否通过不同要素图层叠加实现“要素综合”(如“雨量站”和“行政区”图层叠加为预测暴雨灾害受灾地区人口数等提供了基础);学生能否通过不同时段(期)图层叠加,实现“时空综合”(如温州不同时段水文站警戒水位可以反映潜在洪涝地区范围的变化),进而评价学生的综合思维能力。再如,教师可以提供地理信息系统实际操作的案例,引导学生操作应用软件,在此过程中评价学生的地理实践力。
三、评价示例(以教材中活动为例)
活动:利用地理信息技术判断舟曲泥石流灾害的影响
1.对比灾害发生前后的卫星遥感影像(图6.23),在灾后图中勾勒出泥石流的范围。
对本活动中学生的表现评价可参考表6-12。
表6-12 活动表现评价及样例
| 水平 | 表现 | 样例 |
| 水平1 | 不能正确判读卫星遥感影像,对遥感图不同颜色表示的地物难于区分。不了解泥石流的特征,不能正确找到泥石流的位置 | 画在白龙江上 |
| 水平2 | 能初步判读卫星遥感影像的信息,同时了解泥石流的发生地在山谷,能够在灾后图中大致勾勒出泥石流的范围 | 圈在三眼峪及部分城区 |
| 水平3 | 能熟练判读卫星遥感影像的信息,同时明确泥石流易发生的地形部位,能够在灾后图中比较精确勾勒出泥石流的范围 | 由三眼峪延伸经过城区至白龙江,另外也包括罗家峪至白龙江部分 |
2.如果估算泥石流冲毁的住宅数量,还需要哪些信息?
对本活动中学生的表现评价可参考表6-13。
表6-13 活动表现评价及样例
| 水平 | 表现 | 样例 |
| 水平1 | 不能理解题意,综合思维能力弱,没有将泥石流分布范围与住宅分布建立联系 | 需要知道被泥石流冲毁的住宅的数量 |
| 水平2 | 知道泥石流分布范围与住宅分布相结合是估算泥石流冲毁住宅数量的关键 | 需要知道当地各区域住宅的数量 |
| 水平3 | 理解泥石流分布范围与住宅分布相结合是估算泥石流冲毁住宅数量的关键,并能够说出估算办法 | 需要知道受灾区域住宅分布的具体数据,如受灾村镇的居民户数和人数等 |
3.完成第2题,需要用到地理信息系统的哪些功能?
对本活动中学生的表现评价可参考表6-14。
表6-14 活动表现评价及样例
| 水平 | 表现 | 样例 |
| 水平1 | 不理解地理信息系统的具体功能 | 查询功能 |
| 水平2 | 知道地理信息系统的基本功能,但不确定在估算泥石流冲毁的住宅数量时如何估算 | 利用地理信息系统的空间查询与分析功能 |
| 水平3 | 理解地理信息系统的基本功能,有实际应用的经验和意识。能够结合“估算泥石流冲毁的住宅数量”这一问题情境具体分析地理信息系统的应用 | 利用地理信息系统的空间查询与分析功能。在通过遥感、全球卫星导航系统或通过当地城建局获得该地区住宅图的空间分布数据的基础上,利用图层叠加的原理,叠加遥感图中泥石流影响的空间范围,利用计算机进行分析处理,从而估算泥石流冲毁的住宅数量 |
