高中地理 地理信息技术教案 鲁教版必修3

地理信息技术【课程标准要求】标 准活 动 建 议结合实例，了解遥感（RS）在资源普查、环境和灾害监测中的应用。举例说出全球定位系统（GPS）在定位导航中的应用。运用有关资料，了解地理信息系统（GIS）在城市管理中的功能。了解数字地球的含义。收集一些遥感图像，以加深学生对遥感技术的感性认识。结合具体实例，重点介绍贴近学生生活实际的GPS应用领域。如给学生展示GPS接收机，参观装有GPS导航系统的交通工具，以加强学生对GPS特点及应用的了解。指导学生浏览和操作电子地图，查询城镇、交通、旅游等信息。指导学生调查学校校园网建设的基本情况，尝试在校园网建立自己的地理网页。搜集与人们日常生活相关的有关数字地球的材料，加强学生对数字地球的认识。【设计思路】“3S”技术是新教材增加的内容之一，时代性强，学生对此也许用过，但对于系统地认识什么是“3S”技术，它们有哪些功能，哪些用途等，还是一头雾水。基于学生的英语水平，要解释“3S”技术，最好把英文全称展示给学生，不用多解释，学生即可明白。另外，还要让学生直观地明白“3S”技术之间的内部联系，即RS和GPS是GIS的信息源，这对于降低学生的理解难度很重要。对于“3S”技术的“应用”，可以通过案例辨析的方式，展示多个案例让学生选择，学生会自己悟出“3S”技术的应用领域。对于“3S”技术的组成、工作原理等内容，可以采用读图分析的方法，培养学生的读图能力。【知识构建】“3S”技术为科学研究、政府管理、社会生产提供了新一代的观测手段、描述语言和思维工具。“3S”的结合应用，取长补短，是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用形成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即RS（遥感技术）和GPS向GIS提供或更新区域信息以及空间定位，GIS进行相应的空间分析，以从RS和GPS提供的浩如烟海的数据中提取有用信息，并进行综合集成，使之成为决策的科学依据。结合课程标准、教材、学生认知特点，本课的知识框架可以设计为图1所示。工作原理图1含义组成数字地球含义3S技术应用RSGPSGIS信息源信息源基础 其实，地理信息技术的核心是“3S”技术，但是并不局限于“3S”技术，还包括虚拟环境，网络GIS等其他技术，如：“GIS多媒体技术”“GIS数据库技术”“GIS办公自动化技术”“GIS移动通信技术”“GISInternet技术”等。【教学目标】 1.通过英文全名，理解“3S”技术的含义。2.通过读图，分别说出RS、GPS、GIS的组成、工作原理，培养读图能力。3.结合实例，分析RS、GPS、GIS的应用领域。4.说出数字地球的含义。【重难点分析】1教学重点课标对RS、GIS、GPS的要求没有涉及含义、组成等，但对其应用的要求写得很具体，数字地球只要求了解其含义即可。因此，本课的重点应放在“3S”技术的应用方面，特别是给出实际案例，学生能正确选择需要使用的地理信息技术。2教学难点虽然课标没有对RS、GIS、GPS的含义、组成等提出明确要求，但这些内容是分析其应用的基础。这些内容对学生来说很抽象，很陌生，只能通过阅读课本示意图来认知。通过阅读图像，分别说出“3S”技术的组成等成为了本课的难点。【课前准备】课前做好学习小组的组建与分工工作。建议每个小组以46人为宜，每个小组成员在教室中的座位邻近，可以随时集中起来围坐在一起。每个小组确定1名小组长，1名记录员，1名发言人，1名纪检员。提前为每个小组打印好“小组合作学习研讨过程记录表”（如表1所示），以便在讨论过程中及时记录学习情况。表1小组合作学习研讨过程记录姓名在小组中的职责发言次数个人观点【课堂活动设计】第一部分：新课导入设计教学内容教师活动学生活动设计意图学情诊断展示地震后的灾情照片。展示政府利用“3S”技术为救灾服务的事例。观看介绍材料、图片，思考、总结。让学生对“3S”技术有初步直观的认识。学习目标展示投影学习目标，要求说出关键词。朗读学习目标；迅速说出关键词明确目标，提高学生的有意注意。第二部分：新授内容设计探究活动1：读本课知识框架（图1），分析RS、GIS、GPS的含义及三者的联系。教学内容教师活动学生活动设计意图“3S”技术、数字地球的含义展示RS、GIS、GPS的英文全称。展示本课的知识框架（图1）。展示导学问题：RS、GIS、GPS的含义分别是什么？三者之间有何联系（简单概述）？什么是数字地球？倾听学生回答，引导同学们对回答者的观点作出正确评判。引导学生对“区位条件”分析方法进行建模。读材料、图像。查阅英文词典。作出回答。使学生总体把握RS、GIS、GPS的含义及联系。内容解析遥感的英文全称是Remote Sensing，地理信息系统的英文全称是Geographic Information System，全球定位系统的英文全称是Globle Positioning System。从字面可以说出，遥感即遥远地感知，也就是在距离地球一定距离的飞机、飞船、卫星上，使用光学仪器和电子仪器，接收地面物体发射或反射的电磁波信号，并传送给地面接收站的过程；地理信息系统即处理、分析地理信息（带有空间特征的信息）的系统，它是在计算机硬、软件系统支持下，对地理信息进行采集、管理、分析、决策的技术系统；全球定位系统即在全球进行测时、测距的系统，其含义是利用卫星群，获得地面经纬度坐标及其高程，用于定位、导航的系统。三者之间应该是一个有机整合体，才能发挥其最大效益。但对高中学生的理解要求，应着重强调RS和GPS获得数据提供给GIS分析、处理、决策，RS和GPS是GIS的信息源。探究活动2：读课本相关内容，分析RS、GIS、GPS的组成、工作原理。教学内容教师活动学生活动设计意图RS、GIS、GPS的组成、工作原理给学生时间，阅读课本“遥感的工作过程示意图”（必修一第四单元活动），“地理信息系统工作流程示意图”（必修二第二单元活动）、“GIS图层示意图”（图2）、“GPS系统的组成示意图”“空间GPS系统示意图”“GPS地面监控站的分布示意图”“多种类型的GPS接收机”“GPS定位原理示意图”（必修二第四单元活动）等图像。展示导学问题：RS的关键装置是什么？工作原理是什么？主要工作环节有哪些？GIS的核心装置是什么？工作流程是什么？GIS数据组织和管理的基本单位是什么？GPS的组成部分有哪些？定位原理是什么？“3S”技术可以分析处理的数据都带有什么特征？对学生的学习进程进行及时指导。对交流的成果组织评议，最后给予准确评价。读课本图像及文字，并作出回答。使学生通过读课本图像，思考难点问题，并培养读图能力和语言表达能力。内容解析RS的关键装置是传感器，其工作原理是，依据不同物体都会辐射或反射不同的电磁波这一原理，利用传感器来探测电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。主要工作环节有目标物辐射和反射电磁波传感器收集、并传输遥感地面系统接收、处理出遥感图像。GIS的核心装置是计算机、软件及数据库，其工作流程是：信息源数据处理数据库管理数据分析决策应用等。图层是GIS数据组织和管理的基本单位，图2将某地区水系图、土地利用分布图、居民点分布图、土壤类型分布图、地形图等图层叠加后，可以研究和评价该地区不同地块的耕地质量。GPS的组成部分有空间卫星系统、地面监控系统和用户设备系统，定位原理是：工作卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户设备受到信息后，计算出自身所在地点的三维位置、三维方向、运动速度和时间信息等。“3S”技术可以分析处理的数据都带有空间特征，不带有空间特征的数据不能使用该技术。图2探究活动3：开展小组合作学习，案例辨析RS、GIS、GPS的应用领域。教学内容教师活动学生活动设计意图RS、GIS、GPS的应用案例展示案例。展示导学问题：分别说出下列案例所需要用到的地理信息技术。对学生的学习进程进行及时指导。对交流的成果组织评议，最后给予准确评价。小组内每一成员先自主学习，思考教师提出的导学问题。小组内交流，讨论，提出新的疑问。讨论过程中记录员及时填写“小组合作学习研讨过程记录表”，如表1所示。小组组长整合各成员的观点，写出问题答案。23个小组分别投影已经完成的答案，并让发言人交流小组成果，其他组可提出补充意见，发言人回答其他组成员的质疑。通过小组合作学习，突破重点内容，并培养学生的协作能力。案例：扑灭森林大火时，用卫星实时监控火情。全天候为在无人区进行科学考察的科技工作者提供本人具体地理位置。110指挥中心查询各巡警车的位置。某巡警车向110指挥中心提供自己的位置。动物专家给金丝猴装上信号追踪器，掌握它们的活动范围，为设立保护范围提供参考。测量珠峰的高度。城市规划部门获得 10年前城市规划的落实状况。寻求两点之间最短 、景点最多的路径。利用气象卫星对台风进行实时监测。内容解析RS是地图的延伸，凡是应用地图或需要处理空间数据的领域，都可用。目前，该技术广泛应用于资源清查、城乡规划、灾害监测、环境管理等。GPS的应用领域主要是定位、导航，可以测时，也可以测高度。GIS的应用领域很广，城市管理是应用GIS最早、最有成效的领域之一。这些应用对学生来说，比较抽象，可以在学生研讨有了感性认识之后，教给他们一些简便方法。形象地说，RS的功能主要是“拍照片”，具有获取图片信息功能，出现“获取”“监控”等词，一般选用RS；GIS的功能主要是“电脑处理”，具有查询、分析处理、模拟、决策等功能，出现“查询”“分析处理”等词，一般选用GIS；GPS的功能主要是“定位”“导航”，具有提供经纬度位置及高度的功能，出现“提供位置”“高度”等词，可以考虑选GPS，但还有一个条件，就是必须使用车载导航仪、手持机、信号追踪器等用户设备。上述案例的关键词及选用的地理信息技术如下：扑灭森林大火时，用卫星实时监控火情。（监控RS）全天候为在无人区进行科学考察的科技工作者提供本人具体地理位置。（提供位置GPS）110指挥中心查询各巡警车的位置。（查询位置GIS）某巡警车向110指挥中心提供自己的位置。（提供位置GPS）动物专家给金丝猴装上信号追踪器，掌握它们的活动范围，为设立保护范围提供参考。（信号追踪器GPS）测量珠峰的高度。（高度GPS）城市规划部门获得 10年前城市规划的落实状况。（获得RS）寻求两点之间最短 、景点最多的路径。（寻求GIS） 利用气象卫星对台风进行实时监测。（监测RS）第三部分：课堂总结设计教学内容教师活动学生活动设计意图课堂总结展示学习目标，设问：“依据学习目标，同学们是否能回顾今天所学的内容？”两位学生依据学习目标总结所学知识，师生点评了解学习目标的达成情况，系统地梳理知识体系。【典型例题】1图3为“3S”技术的相互关系示意图，读图回答。图3（1）如图表示反馈影像信息的处理结果，表示提供影像的功能，表示提供定位信息功能。关于甲、乙、丙的说法正确的是甲是GIS乙是RS丙是GIS甲是GPSA. B. C. D.（2）下列有关3S技术运用的叙述，正确的是 运用RS可以确定110巡逻车的位置运用RS可以获取水灾淹没区域的动态信息运用GPS可以确定运钞车位置运用GIS可以获取森林火场遥感信息A. B. C. D.解题指导：甲能反馈影像信息的处理结果，说明甲为GIS；乙能提供影像，说明乙为RS；丙提供定位信息，说明丙为GPS。运用GPS可确定运钞车的位置；运用RS可以获取森林火场遥感信息。答案：17.A18.B2作为上海市重点发展的朝阳产业之一，多媒体产业得到政府的大力支持。图4为“上海市多媒体产业布局图”，图中企业密度等级是对专题地图进行叠加分析而生成，所用的信息技术是图4A.遥感(RS) B.全球定位系统(GPS)C.地理信息系统(GIS) D.虚拟现实(VR)解题指导： GIS技术就是对不同的事物以专业图层的方式进行处理保存，并根据需要生成多图层的叠加，选C。基础数字地球3S技术RSGPSGIS信息源信息源【重点图像】RS、GPS是GIS的信息源，但只能给GIS提供带有空间特征的信息，不带有空间的信息，如市民的消费喜好等就不能采用3S技术获得信息。RS和GPS都需要借助卫星。RS和GPS都能“获取”“监测”位置信息，如果题目出现“获取”“监测”“位置”等关键词，就考虑选RS或GPS，但两者获取信息的方式、信息的精准度要求、使用的设备不同。信息获取方式信息精准度要求使用的设备举例RS卫拍、航拍精确的一定范围卫星监测台风位置、监测火灾范围、监测城市用地规模、监测农作物长势GPS定位、导航精确到一个或多个点，包括经度、纬度、高度等信息卫星、地面接收站、用户设备（手持机、导航仪等）测量高度、精准施肥、监测交通流量、监测野生动物的活动范围GIS主要是“电脑处理”，具有“查询”“分析”“处理”“规划”“划定”“模拟”“决策”“管理”等功能。【拓展知识】北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是中国自主研发、独立运行的全球卫星导航系统，与美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯、欧盟的伽利略系统兼容共用的全球卫星导航系统，并称全球四大卫星导航系统。北斗卫星导航系统2012年12月27日起提供连续导航定位与授时服务。北斗卫星导航系统由空间端、地面端和用户端三部分组成。空间端包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星。地面端包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站。用户端由北斗用户终端以及与美国GPS、俄罗斯“格洛纳斯”（GLONASS）、欧盟“伽利略”（GALILEO）等其他卫星导航系统兼容的终端组成。中国此前已成功发射四颗北斗导航试验卫星和十六颗北斗导航卫星（其中，北斗-1A已经结束任务），将在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统建设目标是建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠覆盖全球的导航系统。北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。该系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务并兼具短报文通信能力。中国以后生产定位服务设备的生产商，都将会提供对GPS和北斗系统的支持，会提高定位的精确度。而北斗系统特有的短报文服务功能将收费，这个功能的实用性还有待观察。科技部印发导航与位置服务科技发展“十二五”专项规划提出，“十二五”末，导航与位置服务产业要形成1000亿元以上的规模，初步建立5个高新技术产业化基地，培育30家创新型企业。这意味着国家对导航与位置服务产业相关扶持政策的进一步落实。我国导航与位置服务的核心技术尚不完备，制约了产业的健康快速发展。智研咨询数据统计，“十二五”期间，导航与位置服务产业要重点解决技术瓶颈，主要是突破三大核心技术：泛在精确定位、全息导航地图、智能位置服务；开展三类应用示范：研制导航与位置服务应用系统，开展公众、行业及区域应用示范，为政府、企业、公众用户随时提供所需内容丰富的位置信息服务；构建一个体系框架：面向未来导航与位置服务需求，构建国家定位导航授时体系框架。科技部等部委将以企业为主体，加大国家科技引导投入，统筹多渠道资源，多种资助模式相结合，以产业需求为导向，加强部门联合、军民结合、科技计划与北斗系统建设的协同攻关，持续推动以北斗应用为核心的导航与位置服务技术研究和产品开发。作为科技含量极高、人力资本密集的战略性新兴产业，北斗导航卫星产业化的市场空间极富想象力。2011年12月27日起，开始向中国及周边地区提供连续的导航定位和授时服务。2012年12月27日起，北斗系统在继续保留北斗卫星导航试验系统有源定位、双向授时和短报文通信服务基础上，向亚太大部分地区正式提供连续无源定位、导航、授时等服务；民用服务与GPS一样免费。北斗卫星系统已经对东南亚实现全覆盖。中国科技部2013年4月份表示，老挝和文莱将通过研究与合作协议初步采用该导航系统。3月底，泰国和中国签署了类似协议，泰国成为中国国产导航系统的首个海外顾客。【教学反思】略