6.4 地理信息技術在防災減災中的應用教師教學用書
第六章 自然災害
6.4 地理信息技術在防災減災中的應用
【教學目標和要求】
1.了解遙感、全球衛星導航系統和地理信息系統的技術特點和相互關系。
2.舉例說明遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統在防災減災中的具體作用。
3.結合實例,提出綜合運用遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統進行防災、減災的具體程序和方法。
【教材設計思路】
教材介紹遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統三種地理信息技術,并對這三種技術在防災減災中的應用進行講解,落實的課程標準“內容要求”為“運用地理信息技術與方法,探究有關自然地理的問題”,落實的核心素養主要有綜合思維和地理實踐力。
三種地理信息技術分三個標題進行講解,每個標題均涵蓋該種地理信息技術的定義、功能和在防災減災中的應用。此外,在介紹遙感技術和地理信息系統時,分別選用了臺風“菲特”和溫州災害監測預警信息系統作為案例,直觀展示了兩種技術在防災減災中的應用。
教材設計“利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響”的活動,讓學生通過動手操作,了解地理信息技術在確定災害影響范圍與評估受災情況方面是如何具體實施的,以培養學生的綜合思維和地理實踐力。
教材在介紹地理信息技術及其在防災減災中的應用的同時,通過圖的注釋、“案例”和“活動”的設計完成遙感影像的基本信息判讀、全球衛星導航系統數據的空間落實,解釋地理信息系統的空間分析功能(包括空間查詢、空間疊加等),讓學生理解這些地理信息技術在防災減災中是如何實現的。
本節內容結構如圖6-5所示。
【內容要點說明】
情境設計
汶川地震發生后,由于交通、通信設施受到破壞,外界難以獲知災區災情。這時候北斗衛星導航系統及北斗用戶機在地震救援中發揮了重要作用。情境設計提出兩個問題啟發學生通過思考北斗用戶機的操作原理認識北斗衛星導航系統。
遙感技術
1.遙感技術的定義包含了航空遙感和航天遙感兩類。教材中圖6.21主要展示航天衛星遙感技術的工作原理。遙感概念中的關鍵詞是“遠距離”與“感知”。遙感“感知”的是地物反射或輻射的電磁波信號,“光學或電子設備”即傳感器可以記錄目標物的電磁波強度和特征。
2.遙感技術在防災減災中的應用越來越普遍。近年來,我國發射的衛星在災害監測與防災減災中的應用越來越廣泛。其中,“風云”號衛星覆蓋范圍廣、重訪周期短,一直應用于天氣預報、臺風監測等方面。教材中圖6.22選取2013年10月第23號強臺風“菲特”作為案例,展示“菲特”在福建沿海登陸前后的“風云二號”衛星影像。“高分”系列衛星等因能提供高空間分辨率遙感影像,多應用于災情評估、災后救援救助等。教材中圖6.23展示的2008年5月14日北川縣城影像可清晰地顯示多處滑坡和泥石流及其致災情況。
全球衛星導航系統
1.全球衛星導航系統主要由衛星星座、地面監控系統和信號接收系統三部分組成。目前全球共有四個全球衛星導航系統在工作。一般所說的GPS系統是指美國的全球定位系統,它的應用范圍最廣。自2000年以來,我國自主研制了北斗衛星導航系統,成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。北斗衛星導航系統在汶川、舟曲等地質災害救援過程中發揮了重要作用。目前,北斗衛星導航系統正在建設中。圖6.24展示了北斗衛星導航系統的衛星星座。
2.全球衛星導航系統在防災減災中的應用主要借助安裝在手機、汽車、飛機、輪船等中的信號接收設備來完成。汶川地震救援中北斗用戶機的應用就是很好的實例。
地理信息系統
1.地理信息系統及其與遙感技術、全球衛星導航系統的相互關系是本節的難點內容之一。地理信息系統以其強大的空間分析功能而著稱,這一功能在防災減災中具有重要的應用價值。在防災減災中應用地理信息系統須與遙感技術、全球衛星導航系統等相結合。由后兩者提供基礎的地理信息數據,前者則發揮其強大的數據處理功能,最終實現自然災害的動態監測與預報預警。教材中圖6.26選擇了極為簡單但也極具代表性的案例,展示了地理信息系統的空間疊加分析過程。通過不同專題圖的空間疊加,可以進行受災情況評估等。
2.地理信息系統主要是憑借其強大的空間查詢和分析功能在防災減災中發揮重大作用。為防治自然災害,我國很多地區建立起災害監測與防御系統。通過區域內已經布設的氣象、水文監測站點,結合衛星云圖等,實時監測氣象、水文要素及臺風的動態,可進行災害的預報預警。一旦災害發生,這些信息也可與地形圖、交通圖、遙感影像等進行空間疊加分析,為災情評估與災害救援提供指導。教材以溫州市災害監測預警信息系統為案例,幫助學生認識地理信息系統在災害預警預報中的應用。
【教學建議】
教學思路及方法建議
本節課教學總體上可以遵循“情境導入-案例分析-歸納總結-拓展應用”的思路展開。首先可以從“汶川地震”情境引出核心問題:在防災減災中可以采用哪些地理信息技術?它們各自具有怎樣的工作原理?它們在防災減災中是如何發揮作用的?在教學中教師可以充分利用教材中的案例,幫助學生理解地理信息技術在防災減災中的應用。同時要結合地理信息技術的示意圖和相關資料幫助學生理解遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的基本功能和一般工作原理。
此外,還需要提供資料引導學生認識地理信息技術在防災減災中的具體應用。在具體的教學過程中,需要注意以下幾點。
1.要充分認識地理信息技術在防災減災方面的價值。
教師要引導學生認識如何應用地理信息技術進行防災減災。面對自然災害,人類不斷發展科學技術,目的是增進對災害的了解,更好地調整人類行為,協調人地關系。從這個意義上來說,本節教學不能僅僅局限在地理信息技術的原理層面,而是要引導學生關注如何更好地應用地理信息技術進行防災減災。在教學中可以適度拓展,讓學生了解地理信息技術的發展狀況和應用前景,但重點還應放在地理信息技術在防災減災中的作用。
2.地理信息技術的應用要落實到具體區域、具體地理問題中。
教學中教師首先要充分調動學生日常生活中應用地理信息技術的體驗(如收看過的臺風或寒潮警報、手機導航等),并結合教材中的案例(汶川地震、臺風“菲特”、溫州災害監測預警系統、舟曲泥石流)進行分析,幫助學生了解現代地理信息技術在防災減災中的工作原理和應用方法。例如,利用遙感技術大范圍、短周期、及時的特點準確識別、判斷災害的范圍、強度、發展過程等;利用全球導航衛星系統確定災害發生地點、報告求救信息;利用地理信息系統在災前評估災害風險,災中劃定災害范圍、評估災害損失,災后跟蹤救援和指導重建等。
3.引導學生進行實踐操作,提高學生的地理實踐力。
本節內容側重于技術層面,因此教師不僅要從知識上幫助學生掌握有關地理信息技術的概念和原理,更要幫助學生學習地理信息技術的應用技能。有條件的學校還可以提供地理信息系統軟件,引導學生結合具體案例上機操作,提高學生的實際操作能力和技術應用能力。
重點和難點
本節內容的教學重點是“通過探究有關自然災害的預防及救援,了解地理信息技術的應用”。“三類地理信息技術在防災減災中的應用”是教學過程中的難點。
課時建議 1課時。
實施建議
【導入】
教材以汶川地震中地理信息技術的作用設計情境,展示遙感技術在災害救援中的重要作用,引發學生的學習興趣。情境中創設了兩個問題:北斗用戶機是一種什么設備?它通過什么渠道傳送災情?這兩個問題引出了本節課的重要內容:一是三種地理信息技術的工作原理和應用特點,二是地理信息技術的作用。地理信息技術在防災減災中的應用實例很多,如森林火災實時監測、洪區救援被困人員、臺風預警預報等。在實際教學中教師也可以教材提供的情境設計為基礎,結合本地區學生比較熟悉的救災案例,創設新情境引發學生對地理信息技術應用的探究。
【遙感技術】
在教學中,教師可以首先通過教材中圖6.21向學生介紹衛星遙感技術的原理,然后引入教材中的遙感圖(圖6.22、圖6.23),探究利用遙感技術如何對臺風“菲特”和北川地震災情進行監測�？梢哉垖W生分析以下問題。第一,這兩張遙感圖片為什么能夠展示較大的空間范圍?這兩張遙感圖片是如何拍攝的?目的是引發學生對遙感技術的興趣,加強對遙感技術基本特點和功能的了解。第二,從這兩張遙感圖中我們可以讀出哪些信息?通過讀出的信息我們可以知道遙感具有哪些優勢?這組問題將遙感技術的具體應用功能納入真實的情境,可以加深學生對遙感技術在防災減災中工作原理和作用的理解,提升學生的地理實踐力。教材中圖6.22呈現不同時間點的遙感照片,重在反映遙感監測功能。遙感技術可以準確獲取受臺風影響的區域范圍信息,為防災及災后重建提供決策依據。教材中圖6.23的信息更為豐富,通過北川的遙感影像,可以獲得地震后不同地質災害(滑坡、泥石流)的發生范圍,對河流等造成的影響以及對當地生產、生活設施的破壞等多方面的信息。學生可以從空間角度對這些信息進行關聯,進而理解遙感技術能為災害成因分析、搶險救災提供重要的地理信息支撐。
【全球衛星導航系統】
在本部分內容的教學中,教師需要多介紹我國的北斗衛星導航系統,特別是其功能和原理,培養學生對我國技術發展的自豪感和自信心,強化國家認同。全球衛星導航系統在日常生活中的定位和導航功能與學生的生活聯系較為緊密,教師需要強調全球衛星導航系統,特別是我國北斗衛星導航系統在防災減災中的具體作用。教師可以結合教科書的情境設計,與學生具體分析(或模擬)北斗衛星導航系統在幫助被困人員發出求救信號、向救援人員報告位置和受災情況等方面的功能與作用。
【地理信息系統】
“地理信息系統”是在“遙感技術”“全球衛星導航系統”之后呈現的內容,重點突出與前兩者的關系。遙感主要是獲取地理信息,全球衛星導航系統主要是空間定位與導航,而地理信息系統是集成平臺,主要是存儲、分析和處理信息。在本內容的教學中,教師要引導學生關注兩類關系:一是地理信息系統與遙感技術和全球衛星導航系統的關系,二是地理信息系統圖層疊加分析與防災減災信息需求的關系。地理信息系統側重信息的分析、處理和表達,是一種計算機系統,有別于前兩種技術,它將不同地理要素的圖層疊加,構成新的圖層,從而分析得出結論。地理信息系統的應用是多方面的,但本節側重于地理信息技術在防災減災中的應用。因此教科書選擇的內容主要在于介紹利用地理信息系統的空間查詢與分析功能,包括劃定災區范圍、制定減災預案、評估災害損失、指導災后重建等方面。
這部分教學可以依托教材提供的圖像展開。教材中圖6.25是地理信息系統的基本功能,重點介紹了地理信息系統的空間查詢與分析功能。教材中圖6.26是地理信息系統的空間疊加分析,以雨量站圖層與行政區圖層的疊加為例,介紹了不同的數據圖層疊加組合的工作原理。教材中圖6.27是溫州市災害監測預警信息系統展示,應用雨量站、水文站、氣象云圖等提供的信息進行氣象要素、河湖水位、臺風及其行進過程的動態監測。通過對氣象、水文、地形等遙感影像的疊加分析,進行災害的預報預警。教師引導學生對這三幅圖進行信息提取和解讀,在體驗中理解地理信息系統,感悟地理信息系統在防災減災中的應用。
【活動:利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響】
在學完三種地理信息技術后,教科書引入真實案例-甘肅舟曲泥石流。學生通過探究問題,樹立科學的災害觀和減災意識,在活動中感受地理信息技術的功能與作用,學會地理信息技術的初步應用。“活動”設計了三個問題。
在分析問題1時,教師指導學生在兩幅圖中找不同、析源頭。對比兩幅遙感圖片,可發現泥石流主要沿著“三眼峪”和“羅家峪”下泄,圖中增加的淺灰色部分即為泥石流覆蓋的范圍。在學生勾勒泥石流的范圍時,既獲得了對遙感圖的判讀方法,培養了學生的地理實踐力,也能感悟自然環境對人類活動影響的方式、強度和后果。
在分析問題2時,需要使用地理信息系統圖層疊加的功能,即需要在所勾勒出的泥石流范圍上疊加住宅分布的圖層。問題3強化了學生對地理信息系統功能的認識。學生通過回憶所學知識可知,問題2利用了地理信息系統的空間查詢與分析功能。教師在學生完成該活動的同時,一方面強調地理信息技術在舟曲泥石流救災工作中的重要作用,另一方面也可以引導學生回顧泥石流災害的特點和成因,特別是人類活動對泥石流的影響與應對措施,強化人地協調觀。
評價建議
一、評價目標
根據教學目標,參照學業質量標準,可制定本節評價目標(表6-11)。
表6-11 第六章第四節教學與評價目標
1.本節內容在知識層面上要求學生掌握三類地理信息技術的概念、原理及其在防災減災中的應用,評價要在具體情境和案例分析中進行。教師可以提供相關資料,引導學生進行分析,進而評價學生是否較好地理解相關知識。例如,在全球衛星導航系統的教學中,教師可以創設真實情境,引導學生對我國北斗衛星導航系統在自然災害救援中具體發揮的作用進行探究,在探究中評價學生對全球衛星導航系統的應用等知識的理解程度。
2.善于通過問題引導,評價學生的地理思維能力。例如,在“遙感技術”內容的學習中,教師可以引導學生對比教科書提供的幾幅遙感圖,思考問題:在遙感圖中我們可以獲得哪些與自然災害相關的信息?對于自然災害,還有哪些重要信息是遙感圖中不能提供的?這兩個問題比較開放,根據學生對這些問題的回答,教師可以評價學生對遙感圖像的判讀能力、災害信息的分析能力(綜合思維能力)、區域認知水平,同時也能夠評價學生對遙感技術功能和應用的理解程度。
3.注重對學生地理核心素養的評價。在教學中,教師可以充分利用教科書中的素材創設情境或提供真實體驗的機會,在學生的問題解決和體驗中評價學生的地理核心素養。例如,在“地理信息系統”教學中,教師在引導學生分析教材中圖6.26時,關注學生能否通過不同要素圖層疊加實現“要素綜合”(如“雨量站”和“行政區”圖層疊加為預測暴雨災害受災地區人口數等提供了基礎);學生能否通過不同時段(期)圖層疊加,實現“時空綜合”(如溫州不同時段水文站警戒水位可以反映潛在洪澇地區范圍的變化),進而評價學生的綜合思維能力。再如,教師可以提供地理信息系統實際操作的案例,引導學生操作應用軟件,在此過程中評價學生的地理實踐力。
三、評價示例(以教材中活動為例)
活動:利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響
1.對比災害發生前后的衛星遙感影像(圖6.23),在災后圖中勾勒出泥石流的范圍。
對本活動中學生的表現評價可參考表6-12。
表6-12 活動表現評價及樣例
對本活動中學生的表現評價可參考表6-13。
表6-13 活動表現評價及樣例
對本活動中學生的表現評價可參考表6-14。
表6-14 活動表現評價及樣例
6.4 地理信息技術在防災減災中的應用
【教學目標和要求】
1.了解遙感、全球衛星導航系統和地理信息系統的技術特點和相互關系。
2.舉例說明遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統在防災減災中的具體作用。
3.結合實例,提出綜合運用遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統進行防災、減災的具體程序和方法。
【教材設計思路】
教材介紹遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統三種地理信息技術,并對這三種技術在防災減災中的應用進行講解,落實的課程標準“內容要求”為“運用地理信息技術與方法,探究有關自然地理的問題”,落實的核心素養主要有綜合思維和地理實踐力。
三種地理信息技術分三個標題進行講解,每個標題均涵蓋該種地理信息技術的定義、功能和在防災減災中的應用。此外,在介紹遙感技術和地理信息系統時,分別選用了臺風“菲特”和溫州災害監測預警信息系統作為案例,直觀展示了兩種技術在防災減災中的應用。
教材設計“利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響”的活動,讓學生通過動手操作,了解地理信息技術在確定災害影響范圍與評估受災情況方面是如何具體實施的,以培養學生的綜合思維和地理實踐力。
教材在介紹地理信息技術及其在防災減災中的應用的同時,通過圖的注釋、“案例”和“活動”的設計完成遙感影像的基本信息判讀、全球衛星導航系統數據的空間落實,解釋地理信息系統的空間分析功能(包括空間查詢、空間疊加等),讓學生理解這些地理信息技術在防災減災中是如何實現的。
本節內容結構如圖6-5所示。
【內容要點說明】
情境設計
汶川地震發生后,由于交通、通信設施受到破壞,外界難以獲知災區災情。這時候北斗衛星導航系統及北斗用戶機在地震救援中發揮了重要作用。情境設計提出兩個問題啟發學生通過思考北斗用戶機的操作原理認識北斗衛星導航系統。
遙感技術
1.遙感技術的定義包含了航空遙感和航天遙感兩類。教材中圖6.21主要展示航天衛星遙感技術的工作原理。遙感概念中的關鍵詞是“遠距離”與“感知”。遙感“感知”的是地物反射或輻射的電磁波信號,“光學或電子設備”即傳感器可以記錄目標物的電磁波強度和特征。
2.遙感技術在防災減災中的應用越來越普遍。近年來,我國發射的衛星在災害監測與防災減災中的應用越來越廣泛。其中,“風云”號衛星覆蓋范圍廣、重訪周期短,一直應用于天氣預報、臺風監測等方面。教材中圖6.22選取2013年10月第23號強臺風“菲特”作為案例,展示“菲特”在福建沿海登陸前后的“風云二號”衛星影像。“高分”系列衛星等因能提供高空間分辨率遙感影像,多應用于災情評估、災后救援救助等。教材中圖6.23展示的2008年5月14日北川縣城影像可清晰地顯示多處滑坡和泥石流及其致災情況。
全球衛星導航系統
1.全球衛星導航系統主要由衛星星座、地面監控系統和信號接收系統三部分組成。目前全球共有四個全球衛星導航系統在工作。一般所說的GPS系統是指美國的全球定位系統,它的應用范圍最廣。自2000年以來,我國自主研制了北斗衛星導航系統,成為繼美國、俄羅斯之后世界上第三個擁有自主衛星導航系統的國家。北斗衛星導航系統在汶川、舟曲等地質災害救援過程中發揮了重要作用。目前,北斗衛星導航系統正在建設中。圖6.24展示了北斗衛星導航系統的衛星星座。
2.全球衛星導航系統在防災減災中的應用主要借助安裝在手機、汽車、飛機、輪船等中的信號接收設備來完成。汶川地震救援中北斗用戶機的應用就是很好的實例。
地理信息系統
1.地理信息系統及其與遙感技術、全球衛星導航系統的相互關系是本節的難點內容之一。地理信息系統以其強大的空間分析功能而著稱,這一功能在防災減災中具有重要的應用價值。在防災減災中應用地理信息系統須與遙感技術、全球衛星導航系統等相結合。由后兩者提供基礎的地理信息數據,前者則發揮其強大的數據處理功能,最終實現自然災害的動態監測與預報預警。教材中圖6.26選擇了極為簡單但也極具代表性的案例,展示了地理信息系統的空間疊加分析過程。通過不同專題圖的空間疊加,可以進行受災情況評估等。
2.地理信息系統主要是憑借其強大的空間查詢和分析功能在防災減災中發揮重大作用。為防治自然災害,我國很多地區建立起災害監測與防御系統。通過區域內已經布設的氣象、水文監測站點,結合衛星云圖等,實時監測氣象、水文要素及臺風的動態,可進行災害的預報預警。一旦災害發生,這些信息也可與地形圖、交通圖、遙感影像等進行空間疊加分析,為災情評估與災害救援提供指導。教材以溫州市災害監測預警信息系統為案例,幫助學生認識地理信息系統在災害預警預報中的應用。
【教學建議】
教學思路及方法建議
本節課教學總體上可以遵循“情境導入-案例分析-歸納總結-拓展應用”的思路展開。首先可以從“汶川地震”情境引出核心問題:在防災減災中可以采用哪些地理信息技術?它們各自具有怎樣的工作原理?它們在防災減災中是如何發揮作用的?在教學中教師可以充分利用教材中的案例,幫助學生理解地理信息技術在防災減災中的應用。同時要結合地理信息技術的示意圖和相關資料幫助學生理解遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的基本功能和一般工作原理。
此外,還需要提供資料引導學生認識地理信息技術在防災減災中的具體應用。在具體的教學過程中,需要注意以下幾點。
1.要充分認識地理信息技術在防災減災方面的價值。
教師要引導學生認識如何應用地理信息技術進行防災減災。面對自然災害,人類不斷發展科學技術,目的是增進對災害的了解,更好地調整人類行為,協調人地關系。從這個意義上來說,本節教學不能僅僅局限在地理信息技術的原理層面,而是要引導學生關注如何更好地應用地理信息技術進行防災減災。在教學中可以適度拓展,讓學生了解地理信息技術的發展狀況和應用前景,但重點還應放在地理信息技術在防災減災中的作用。
2.地理信息技術的應用要落實到具體區域、具體地理問題中。
教學中教師首先要充分調動學生日常生活中應用地理信息技術的體驗(如收看過的臺風或寒潮警報、手機導航等),并結合教材中的案例(汶川地震、臺風“菲特”、溫州災害監測預警系統、舟曲泥石流)進行分析,幫助學生了解現代地理信息技術在防災減災中的工作原理和應用方法。例如,利用遙感技術大范圍、短周期、及時的特點準確識別、判斷災害的范圍、強度、發展過程等;利用全球導航衛星系統確定災害發生地點、報告求救信息;利用地理信息系統在災前評估災害風險,災中劃定災害范圍、評估災害損失,災后跟蹤救援和指導重建等。
3.引導學生進行實踐操作,提高學生的地理實踐力。
本節內容側重于技術層面,因此教師不僅要從知識上幫助學生掌握有關地理信息技術的概念和原理,更要幫助學生學習地理信息技術的應用技能。有條件的學校還可以提供地理信息系統軟件,引導學生結合具體案例上機操作,提高學生的實際操作能力和技術應用能力。
重點和難點
本節內容的教學重點是“通過探究有關自然災害的預防及救援,了解地理信息技術的應用”。“三類地理信息技術在防災減災中的應用”是教學過程中的難點。
課時建議 1課時。
實施建議
【導入】
教材以汶川地震中地理信息技術的作用設計情境,展示遙感技術在災害救援中的重要作用,引發學生的學習興趣。情境中創設了兩個問題:北斗用戶機是一種什么設備?它通過什么渠道傳送災情?這兩個問題引出了本節課的重要內容:一是三種地理信息技術的工作原理和應用特點,二是地理信息技術的作用。地理信息技術在防災減災中的應用實例很多,如森林火災實時監測、洪區救援被困人員、臺風預警預報等。在實際教學中教師也可以教材提供的情境設計為基礎,結合本地區學生比較熟悉的救災案例,創設新情境引發學生對地理信息技術應用的探究。
【遙感技術】
在教學中,教師可以首先通過教材中圖6.21向學生介紹衛星遙感技術的原理,然后引入教材中的遙感圖(圖6.22、圖6.23),探究利用遙感技術如何對臺風“菲特”和北川地震災情進行監測�？梢哉垖W生分析以下問題。第一,這兩張遙感圖片為什么能夠展示較大的空間范圍?這兩張遙感圖片是如何拍攝的?目的是引發學生對遙感技術的興趣,加強對遙感技術基本特點和功能的了解。第二,從這兩張遙感圖中我們可以讀出哪些信息?通過讀出的信息我們可以知道遙感具有哪些優勢?這組問題將遙感技術的具體應用功能納入真實的情境,可以加深學生對遙感技術在防災減災中工作原理和作用的理解,提升學生的地理實踐力。教材中圖6.22呈現不同時間點的遙感照片,重在反映遙感監測功能。遙感技術可以準確獲取受臺風影響的區域范圍信息,為防災及災后重建提供決策依據。教材中圖6.23的信息更為豐富,通過北川的遙感影像,可以獲得地震后不同地質災害(滑坡、泥石流)的發生范圍,對河流等造成的影響以及對當地生產、生活設施的破壞等多方面的信息。學生可以從空間角度對這些信息進行關聯,進而理解遙感技術能為災害成因分析、搶險救災提供重要的地理信息支撐。
【全球衛星導航系統】
在本部分內容的教學中,教師需要多介紹我國的北斗衛星導航系統,特別是其功能和原理,培養學生對我國技術發展的自豪感和自信心,強化國家認同。全球衛星導航系統在日常生活中的定位和導航功能與學生的生活聯系較為緊密,教師需要強調全球衛星導航系統,特別是我國北斗衛星導航系統在防災減災中的具體作用。教師可以結合教科書的情境設計,與學生具體分析(或模擬)北斗衛星導航系統在幫助被困人員發出求救信號、向救援人員報告位置和受災情況等方面的功能與作用。
【地理信息系統】
“地理信息系統”是在“遙感技術”“全球衛星導航系統”之后呈現的內容,重點突出與前兩者的關系。遙感主要是獲取地理信息,全球衛星導航系統主要是空間定位與導航,而地理信息系統是集成平臺,主要是存儲、分析和處理信息。在本內容的教學中,教師要引導學生關注兩類關系:一是地理信息系統與遙感技術和全球衛星導航系統的關系,二是地理信息系統圖層疊加分析與防災減災信息需求的關系。地理信息系統側重信息的分析、處理和表達,是一種計算機系統,有別于前兩種技術,它將不同地理要素的圖層疊加,構成新的圖層,從而分析得出結論。地理信息系統的應用是多方面的,但本節側重于地理信息技術在防災減災中的應用。因此教科書選擇的內容主要在于介紹利用地理信息系統的空間查詢與分析功能,包括劃定災區范圍、制定減災預案、評估災害損失、指導災后重建等方面。
這部分教學可以依托教材提供的圖像展開。教材中圖6.25是地理信息系統的基本功能,重點介紹了地理信息系統的空間查詢與分析功能。教材中圖6.26是地理信息系統的空間疊加分析,以雨量站圖層與行政區圖層的疊加為例,介紹了不同的數據圖層疊加組合的工作原理。教材中圖6.27是溫州市災害監測預警信息系統展示,應用雨量站、水文站、氣象云圖等提供的信息進行氣象要素、河湖水位、臺風及其行進過程的動態監測。通過對氣象、水文、地形等遙感影像的疊加分析,進行災害的預報預警。教師引導學生對這三幅圖進行信息提取和解讀,在體驗中理解地理信息系統,感悟地理信息系統在防災減災中的應用。
【活動:利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響】
在學完三種地理信息技術后,教科書引入真實案例-甘肅舟曲泥石流。學生通過探究問題,樹立科學的災害觀和減災意識,在活動中感受地理信息技術的功能與作用,學會地理信息技術的初步應用。“活動”設計了三個問題。
在分析問題1時,教師指導學生在兩幅圖中找不同、析源頭。對比兩幅遙感圖片,可發現泥石流主要沿著“三眼峪”和“羅家峪”下泄,圖中增加的淺灰色部分即為泥石流覆蓋的范圍。在學生勾勒泥石流的范圍時,既獲得了對遙感圖的判讀方法,培養了學生的地理實踐力,也能感悟自然環境對人類活動影響的方式、強度和后果。
在分析問題2時,需要使用地理信息系統圖層疊加的功能,即需要在所勾勒出的泥石流范圍上疊加住宅分布的圖層。問題3強化了學生對地理信息系統功能的認識。學生通過回憶所學知識可知,問題2利用了地理信息系統的空間查詢與分析功能。教師在學生完成該活動的同時,一方面強調地理信息技術在舟曲泥石流救災工作中的重要作用,另一方面也可以引導學生回顧泥石流災害的特點和成因,特別是人類活動對泥石流的影響與應對措施,強化人地協調觀。
評價建議
一、評價目標
根據教學目標,參照學業質量標準,可制定本節評價目標(表6-11)。
表6-11 第六章第四節教學與評價目標
| 評價目標 | 水平1 | 水平2 | 水平3 |
| 了解地理信息技術的概念 | 能夠說出遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的定義 | 能夠說出遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的定義,并能說明其特點 | 能夠說出遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的定義、特點,并能區分三者的不同 |
| 了解地理信息技術的工作原理 | 能根據資料,簡單說出遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的基本原理 | 能夠根據材料,較全面地說明遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統的基本原理 | 能夠結合材料,在具體情境和案例中說明遙感、全球衛星導航系統及地理信息系統的工作原理 |
| 了解地理信息技術在防災減災中的應用 | 能夠根據資料,說出遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統在防災減災中的重要作用 | 能夠運用資料,說明遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統在防災減災中的應用領域 | 能夠充分運用資料,說明遙感、全球衛星導航系統以及地理信息系統在防災減災中應用的領域及具體的應用過程 |
二、評價建議
1.本節內容在知識層面上要求學生掌握三類地理信息技術的概念、原理及其在防災減災中的應用,評價要在具體情境和案例分析中進行。教師可以提供相關資料,引導學生進行分析,進而評價學生是否較好地理解相關知識。例如,在全球衛星導航系統的教學中,教師可以創設真實情境,引導學生對我國北斗衛星導航系統在自然災害救援中具體發揮的作用進行探究,在探究中評價學生對全球衛星導航系統的應用等知識的理解程度。
2.善于通過問題引導,評價學生的地理思維能力。例如,在“遙感技術”內容的學習中,教師可以引導學生對比教科書提供的幾幅遙感圖,思考問題:在遙感圖中我們可以獲得哪些與自然災害相關的信息?對于自然災害,還有哪些重要信息是遙感圖中不能提供的?這兩個問題比較開放,根據學生對這些問題的回答,教師可以評價學生對遙感圖像的判讀能力、災害信息的分析能力(綜合思維能力)、區域認知水平,同時也能夠評價學生對遙感技術功能和應用的理解程度。
3.注重對學生地理核心素養的評價。在教學中,教師可以充分利用教科書中的素材創設情境或提供真實體驗的機會,在學生的問題解決和體驗中評價學生的地理核心素養。例如,在“地理信息系統”教學中,教師在引導學生分析教材中圖6.26時,關注學生能否通過不同要素圖層疊加實現“要素綜合”(如“雨量站”和“行政區”圖層疊加為預測暴雨災害受災地區人口數等提供了基礎);學生能否通過不同時段(期)圖層疊加,實現“時空綜合”(如溫州不同時段水文站警戒水位可以反映潛在洪澇地區范圍的變化),進而評價學生的綜合思維能力。再如,教師可以提供地理信息系統實際操作的案例,引導學生操作應用軟件,在此過程中評價學生的地理實踐力。
三、評價示例(以教材中活動為例)
活動:利用地理信息技術判斷舟曲泥石流災害的影響
1.對比災害發生前后的衛星遙感影像(圖6.23),在災后圖中勾勒出泥石流的范圍。
對本活動中學生的表現評價可參考表6-12。
表6-12 活動表現評價及樣例
| 水平 | 表現 | 樣例 |
| 水平1 | 不能正確判讀衛星遙感影像,對遙感圖不同顏色表示的地物難于區分。不了解泥石流的特征,不能正確找到泥石流的位置 | 畫在白龍江上 |
| 水平2 | 能初步判讀衛星遙感影像的信息,同時了解泥石流的發生地在山谷,能夠在災后圖中大致勾勒出泥石流的范圍 | 圈在三眼峪及部分城區 |
| 水平3 | 能熟練判讀衛星遙感影像的信息,同時明確泥石流易發生的地形部位,能夠在災后圖中比較精確勾勒出泥石流的范圍 | 由三眼峪延伸經過城區至白龍江,另外也包括羅家峪至白龍江部分 |
2.如果估算泥石流沖毀的住宅數量,還需要哪些信息?
對本活動中學生的表現評價可參考表6-13。
表6-13 活動表現評價及樣例
| 水平 | 表現 | 樣例 |
| 水平1 | 不能理解題意,綜合思維能力弱,沒有將泥石流分布范圍與住宅分布建立聯系 | 需要知道被泥石流沖毀的住宅的數量 |
| 水平2 | 知道泥石流分布范圍與住宅分布相結合是估算泥石流沖毀住宅數量的關鍵 | 需要知道當地各區域住宅的數量 |
| 水平3 | 理解泥石流分布范圍與住宅分布相結合是估算泥石流沖毀住宅數量的關鍵,并能夠說出估算辦法 | 需要知道受災區域住宅分布的具體數據,如受災村鎮的居民戶數和人數等 |
3.完成第2題,需要用到地理信息系統的哪些功能?
對本活動中學生的表現評價可參考表6-14。
表6-14 活動表現評價及樣例
| 水平 | 表現 | 樣例 |
| 水平1 | 不理解地理信息系統的具體功能 | 查詢功能 |
| 水平2 | 知道地理信息系統的基本功能,但不確定在估算泥石流沖毀的住宅數量時如何估算 | 利用地理信息系統的空間查詢與分析功能 |
| 水平3 | 理解地理信息系統的基本功能,有實際應用的經驗和意識。能夠結合“估算泥石流沖毀的住宅數量”這一問題情境具體分析地理信息系統的應用 | 利用地理信息系統的空間查詢與分析功能。在通過遙感、全球衛星導航系統或通過當地城建局獲得該地區住宅圖的空間分布數據的基礎上,利用圖層疊加的原理,疊加遙感圖中泥石流影響的空間范圍,利用計算機進行分析處理,從而估算泥石流沖毀的住宅數量 |
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