“生态工程项目地基本原理”教学设计

1、H生态工程的基本原理教学设计许昌咼级中学朱巧云【教材分析】生态工程是必修模块“稳态与环“生态工程的基本原理”是本节的1.1 教材地位 境”知识的延伸和应用， 核心知识。建设生态文明是国家未来发展的总趋势，高中生担负着祖国未来建设的重任，掌握“生态工程的基本原理” 等学科基础知识，及早形成生态文明的观念，对祖国未来建 设有重要意义。1.2 重点、难点分析生态工程的基本原理及在具体情境中综合运用生态工程原理、分析生态环境问题及提出解 决对策是教学的重点；系统学和工程学原理比较抽象，是本 节的一个教学难点。【教学目标】1.1 知识目标 简述生态工程的原理，举例说出各原 理的内容1.2 能力目标1 ）

2、尝试运用生态工程的原理，分析生 态环境问题及提出解决对策。1.3 情感目标1 ）初步形成物质循环利用、物种多样 性、协调与平衡、局部与整体相统一的观点，树立可持续发 展的观念。2）关注我国人民在生态工程建设方面的成就， 增强学生的民族自豪感。【教学策略】生态工程的基本原理，包括生态学、系统学和工程学的 原理。前四个原理的理论基础与必修3模块中生态系统的结构、生态系统的物质循环、能量流动和信息传递、生态系统 的稳定性、种间关系、环境容纳量等内容关系密切，学生已 具备一定的认知基础，在此基础上充分利用教材提供的图文 信息课外收集整合的有关资料，采用案例教学模式，让学生 在案例分析中体会和理解基本原

3、理，然后再用基本原理尝试 分析讨论对案例问题的解决。在突破“系统学和工程学原理” 这个教学难点时，设法找到学生已有的知识与新知识的联系，通过类比，完成由具体事例向抽象理论的转化，实现感 性认识向理性认识的飞跃。年代洗衣灌溉，七【教学流程】 第一阶段：导入新课 同学们，我们许昌位于河南省中部，属于淮河流域沙颍 河水系，近几十年来淮河流域的水质不断恶化，有一首民谣 是这样说的：“五十年代淘米洗菜，六 十年代水质败坏，八十年代鱼虾绝代，九十年代身心受害。 这首民谣可以说真实地反映了淮河水质遭受污染的情况。不仅如此，全球范围内也出现了严重的生态环境问题： 温室效应导致的冰川融化、海平面上升；土地荒漠化

4、带来的 沙尘天气；各种环境污染导致生物多样性锐减，许多物种正 濒临灭绝；同时我们人类的生存也面临着巨大的威胁，对生 态环境进行修复和重建已经到了刻不容缓的地步！在这种背 景下，一种新的生物工程技术诞生了，这就是生态工程。第二阶段：学习新课一、生态工程概念 理论基础：生态学和系统学等学科的基本原理 技术手段：系统设计、调控和技术组装 操作流程：对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善，并提高生态 系统的生产力。最终目的：促进人类社会和自然环境的和谐发展。过渡生态工程是一项前景非常广阔的生物技术，那么在设计生态工程时，应该注意哪些问题呢 ？本节课我们重点 学习

5、生态系统的基本原理。二、生态工程的基本原理基 本 原 理理 论 基 础S教学程序分析案例揭示原理尝试利用原理解决实际问题教师活动学生活动教师活动学生活动 出谋划策物切过渡生态1.回忆生案例：展示焚思考讨论，物物工程尽管是一态系统的烧秸秆图片，总结整理质质项新兴的科学结构及功每年夏收、秋得秸秆的循循技术，但在我能的有关收季节，农民“出路”环环国古代就已经知识。焚烧农作物有：秸秆再有了生态工程2.分析讨的秸秆，不仅粉碎还田生最鲜活的例论，解决下浪费了秸秆作有机肥，原子。列问题。中的能源，同秸秆加理1)案例：我国1):这个农时对周边环工作动物古代无废弃业生态系境带来严重饲料，秸物农业”的图统中废弃的

6、空气污染，秆收集后示。的物质有出现局部能利用微生2)无废弃物农哪些？ 2):见度低、车祸物发酵生业的优势是实我们的祖发生率高等产沼气作现物质循环再先是怎样现象，给人民为生活能生，避免资源处理这些的生产、生活源，秸秆浪费和环境污废弃物甚者生命带燃烧发电，染，有利于系的？ 3):废来了严重的秸秆加统的稳定和发弃物还田影响。工编织成展。有何重要问题:请工艺品等。意义？你利用所学的知识“为秸秆找一个合适的出路”。过渡图片讨论问题问题：针对三思考讨论，Z物展示在世界上1 :为什么北防护林生总结整理，禾if态物被誉为“中国樟子松林态建设中局防治方法4'种 夕系的绿色长城”的松毛虫部出现松毛有:多统

7、的我国“三北会肆虐，几虫、天牛毁坏1)营造不样 丿注的防护林系统”。十亿株杨林木的问题，同形式的稳介绍三十年来树会毁于利用所学的混交林；2)原X田定已经取得的重一日？*. 知识，想一招引啄木理性大成就，但由问题2:为想，如何利用鸟、灰喜鹊于没有完全按什么珊瑚生物学的方等，保护和协 调 与 平 衡 原 理物与环境的协调与平衡照自然生态规 律办事，也出 现了不少问 题。案例1:樟子松 林的松毛虫肆 虐和杨树林天 牛灾害。案例2:海洋深 处的珊瑚礁生 态系统海 洋中的“热带 雨林”视频。2）总结：生物 多样性高，食 物链复杂，系 统的抵抗力稳 定性咼，系统 生产力高。生 态工程要遵循 生物多样性原

8、理。过渡生物 多样性原理是 不是意味着生 物数量越多越 好呢？2）案例1青 岛海面上如同 草原一样的浒 苔。案例2:西北地 区的东倒西歪礁生态系 统在深海 有限的资 源条件下，维持着较 高的生产 力？1）讨论： 浒苔爆发 对水体、水 生生物及 当地经济 带来哪些 危害？2）讨论： 西北有些 地方的“绿 色长城”法对害虫进 行防治？2）总结：一 般而言，物种 繁多而复杂 的生态系统 具有较高的 抵抗力稳定 性。利用天敌，3）应用害 虫的寄生 菌等生物 手段进行 防治。问题1：从协调与平衡原理出发，结合讨论总结：西北地区的应种植耐气候条件，想寒、抗旱，一想，在我国适应能力西北地区进强的树种。行防护

9、林建设时，应选择哪些树种？体 性 原 理的杨树林。3）揭示生态工 程建设时要考 虑生物与环境 的协调与平 衡，生物的数 量不超过环境 的承载力，才 能保证系统的 稳定和平衡。过渡生态工 程是造福于国 家和人民的好 工程，但实施 起来却是困难 重重。为什么变 成了 “灰色 长城”？1）案例：“前 面造林，后面经砍林”现象。经整为什么会这济样？是管理不 够严格还是农 民法律意识淡 薄，或者还有 更深层次的原 因呢？2）展示“自 然一社会一经 济复合系统” 图。从该图 看，实施好生 态工程都需要自然复合系统1）讨论得： 出现这种 现象是由 于生态工 程建设中 没有综合 考虑生态 建设和农 民生计之

10、间的关系。2）讨论分 析得：生态 工程建设 时不但要 考虑到自 然生态系 统的规律， 更重要的 是，还要考 虑到经济 和社会等 的影响力。思考1：如果 你是当地的 农民，你会遇 到哪些现实 问题？思考2： 如果你是生 态工程的总 设计者，请为 当地农民设 、 计讨论总结： 粮食问 题对策：建立 基本口粮 田、科学种 田提高单 位面JI量等O 能 题 对策： 代柴、条合适的出路。沼气 发展 生态水电、 以电代柴 等。经济问 题 对策： 农村 结构、调整产业发展经济林、发 展养殖业、协调好哪些关 系？发展生态 旅游等。3）揭示生 态工程要遵循“整体性原 理”，要协调好 各种关系，以 保证系统的平

11、衡与稳定。教师活动统学和工程学原理学生活动统 的 结 构 决 定 功 能 的 原 理1、展示三个计算机网络结系勾示意图。布问题：哪种结构更加可靠， 式不会因为局部故障引起整 式个系统瘫痪？于案例：“桑基鱼塘”模式， 于找一找，该模式中有几种可 中以带来经济收入的产品？ 式总结：在系统的组分相同的 和情况下，可以通过改变和优 和化系统的结构，从而达到改 环 式善系统功能的目的。揭示 式“系统的结构决定功能原理”。1）分析“三种计算机网络 结构示意图”类比，知道 导致整个系统的瘫痪。分析得：“桑基鱼塘模式” 把很多个单个生态系统通 过优化组合，有机整合在 一起，成为一个新的高效 生态系统，大大提高

12、了生 态系统的生产力。统 的 整 体 性 原 理系）展示：珊瑚与藻类的共 体生，豆科植物与固氮菌的共 功生。能2）系统各组分之间维持适 大当的比例对于系统整体功 于能的体现有非常重要的意 部义，如果系统组分中比例失 分调，将造成生态系统的崩体会整体功能大于部 分之和的含义，加深对系 统整体性原理的理解。之 和溃。揭示系统整体性原理。教 学 总 结总结本节课学习的五 个生态工程的基本原理，及 其理论基础。回顾本节课主要内 容，构建知识结构。第三阶段：巩固新课随堂练习结束语：生态工程在我国及其他国家都已经广泛开展， 请同学们课下搜集相关资料，如沼气工程、城市环境生态工 程等实例，以了解生态工程的最

13、新进展情况。【教学反思】本节课运用了案例教学法，新课程倡导教育要回归生 活，因而案例的选择要有生活性。每年夏收、秋收季节，学 校周围农民焚烧秸秆，学生深受其害，在物质循环再生原理 的学习中选择“秸秆的出路”这个案例，来源于学生的生活。 同时教学案例，应当能反映生物学的基本原理和规律，具有 鲜明的生物学特征，或者与生物学教学要求相符合，具有针 对性，为完成教学目标而服务，应具有典型性。发展学生的民族精神，对国家的兴盛、社会的进步、个 人的终身发展都具有重要意义。本节教学中，强调“无废弃 物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一，也是生态工 程最早和最生动的一种模式；突出“三北防护林”建设工程 是

14、当代我国人民在生态工程建设方面的重要成就；在“桑基 鱼塘模式”分析结束时，设计了这样一段结束语：“自古有上有天堂，下有苏杭之说，苏杭为什么成为人们生活中向往的天堂，是因为当地农民在几百年前就利用自己的聪 明才智，建立了高生产力的生态系统，在有限的土地上创造 了巨大的财富。”以此让学生体会我国人民的聪明才智，增 强学生的民族自豪感。附:5.1生态工程的基本原理导学案【学习目标】简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容。尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。【学习重点】生态工程的基本原理。【教学难点】生态工程的系统学和工程学原理。【学习过程】知识

15、点1生态工程概念：生态工程是指人类应用第一步：自主预习、梳理基础知识等学科的基本原理和方法，通过系统 设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行，对造成的传统生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力，从而促进目的：遵循自然界的和谐发展。.的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止,达到的工程体系。的同步发展。项目理论基础意义实例物质循 环再生 原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳 定和发展的影响物种多 样性原 理生态系统的生物多样性程度可提高系统的 抵抗力稳定性，提高系统的生产 力 “三北”防护林建设中的问题 珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与 平衡原 理生物与环境的生物数量不超过环境承载力

16、，可 避免系统的失衡和破坏CD太湖富营养化冋题 西北一些地区的防 护林问题 过度放牧问题整体性 原理复合系统统一协调各种关系，保障系统的 平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理：结构优于改善和优化系统的结构，以改善 功能特点：、知识点2生态工程所遵循的基本原理和环式结构。系统整体性原理：整体部分。保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫的关系第步 课内探究，突破重点难点探究1：分析讨论我国“无废弃物农业”，解决下列问题。1:这个农业生态系统废弃的物质有哪些？ 2:我们的祖先是怎样处理这些废弃物的?3:废弃物还田有何重要意义?问题：每年夏收、

17、秋收季节，农民焚烧农作物的秸秆，不仅浪费了秸秆中的能源, 同时对周边环境带来严重的空气污染，出现局部能见度低、车祸发生率高等现象, 更有甚者会出现“引火烧身”，给人民的生产、生活甚者生命带来了严重的影响。出谋划策：请你利用所学的知识“为秸秆找一个合适的出路”探究2比较三北防护林的单纯林与珊瑚礁区生态系统，解决以下问1:为什么樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦?2:为什么珊瑚礁生态系统在深海有限的资源条件下，能长期保持稳定，维持着 较高的生产力？ 出谋划策：从珊瑚礁生态系统的启示，想一想，对松毛虫、天牛毁坏林木的问题, 如何用生物学的方法来防治林业害虫？探究3分析案例：青岛浒苔爆发和

18、西北杨树林.出谋划策：结合西北地区气候条件，想一想，在我国西北地区进行防护林建设 时，应选择哪些特征的树种？探究4:分析案例林区建设中的问题为什么会出现前面造林，后面砍林的现象?出谋划策：为林区农民谋一条合适的出路.探究5:分析三种计算机网络结构示意图，和桑基鱼塘模式1. 三种结构中哪种结构可靠性高,局部故障不会造成整个网络的瘫痪?2. 找一找：桑基鱼塘模式中有几种可带来经济收入的产品?【巩固练习】一、随堂巩固分析下列事件用哪种生态工程原理来解释1、畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量2、使用堆肥和沤肥法实现生态农业3、广东大量引种木麻黄作为行道树，一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破

19、坏，后来从国外引进澳洲瓢虫，已持续发挥了控制害虫的作用。4、在进行林业工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的生活问题，如粮食、烧柴以及收入等问题。5、互利共生的生物二、课后巩固1、我国“三北防护林”，虽然取得了巨大的生态和经济效益，但由于没有完全按照自然生 态规律办事，也产生了不少问题。例如，辽宁西部的章古台地区，由于单一种植樟子松树，使松毛虫因为没有天敌而肆虐一时，使很多地方几乎成了不毛之地。 这个事实说明了 （A. 樟子松树的抗虫能力很差B. 松毛虫的危害性很强，并专一性的侵害樟子松树C. 生物多样性对生态系统的重要性D. 由于植物种类达单一，导致松毛虫只能侵害樟子

20、松树2、人类设计生态工程的根本目标是（）A 促进自然界良性循环的前提下，达到生态效益与经济效益的同步发展B 促进自然界良性循环的前提下，防治环境污染，提高经济效益C 防治环境污染，达到生态效益与经济效益的同步发展D .促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到生态 效益与经济效益的同步发展3、 在“人工湿地”生态系统中，对废水净化起主要作用的是（）A 微生物的分解和转化作用以及相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等B 微生物的分解和转化作用C 相关的物理、化学作用，如沉淀、吸附、过滤等D 微生物的分解和转化作用以及化学作用，如沉淀、吸附、过滤等4、 下列关于生态

21、工程的叙述中，错误的是（）A.生态工程是生态学和工程学的结合B.生态工程追求经济和生态的双赢C. 应用物种多样性原理和物质循环再生原理D. 生态工程是无消耗、多效益的工程5、生态工程的调控机制是（）A .人为调控B .自我调控 C .人为辅助下的自我调节D .不需要调控6、下列关于“人工湿地”的说法中，错误的是（）A 浮水植物、挺水植物可为根际提供氧化的微环境，促进好氧细菌对废水中有机物的分 解B 沉水植物的根际保持厌氧状态，利于厌氧细菌的活动C. “人工湿地”对污水的净化作用是通过不同类型的水生植物和微生物的共同作用实现 的D 水生植物能吸收、7、在植被的恢复初期，.引进的新树种.先锋树种转化污水中的氮、磷、铜等物质 不应选择的植物是（）.固氮树种.适应性强的树种 其中原因之一是（）.长江上游森林植被破坏严重 .北方风沙使河床变浅1998年长江下游发