生态工程的基本原理的教学设计表格式

1、“生态工程的基本原理”的教学设计杨 佩 娟（江苏省通州高级中学 江苏通州 226300）摘要 本教学案例以“生态工程的基本原理”这个核心知识为联结点，采用案例教学模式，师生同建具有自我生长活力的知识网络系统，以此为基础借助一定的情境，促进学习的迁移、知识的理解和问题的解决；并通过教学反思，形成“实践理论”。关键词 案例教学模式 生态工程的基本原理 教学反思中国图书分类号：G633.91 文献标识码：A1 教材分析1.1 教学地位 生态工程是必修模块“稳态与环境”知识的延伸和应用，“生态工程的基本原理”是本节的一个核心知识。胡锦涛总书记在党的十七大报告中提出，要“建设生态文明，基本形成节约能源资

2、源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式”。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。目前，生态工程已在资源管理、环境保护、生态治理和建设、城市发展等方面得到了广泛的应用，必将在建设生态文明中发挥重要作用。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。2 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）尝试运

3、用生态工程的原理，分析生态环境问题及提出解决对策。2）运用各种媒体收集有关的资料，增强获取新知识和信息处理的能力。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。3）在讨论交流、成果展示、角色扮演等活动中，体验合作学习的快乐。3 教学策略分析案例提出解决方案分析其中的生态工程原理尝试运用原理分析实际问题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

4、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以及师生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理，然后再用基本原理尝试分析讨论对案例问题的解决。基本过程如下图。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。4 教学设计思路4.1 资料的收集与整理 布置学生预习教材内容，呈现教学目标，依据教学目标确定资料收集的内容，并把任务分解到每一学习小组。A组：秸秆的利用途径。B组：太湖污染的治理。C组：收集特别适宜西

5、北地区栽种的树木。D组：退耕还林、还湖工作中会遇到的问题及解决的对策。教师为学生提供可选择媒体的建议：包括互联网、电视、报纸、有关杂志等，并提醒注意媒体的权威性、数据的有效性等。教师检查学生收集的资料，提出建议，学生进一步筛选、整合，形成课程资源。4.2 教学流程基本原理理论基础教学程序分析案例 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物质循环再生原理物质循环1）生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，自然生态系统的结构及功能是我们进行生态工程建设的理论依据。2）案例：我国古代“无废弃物农业”的图示。3）如果阻断废弃物还田也就阻止了生态系统的物质循环过程，就会造成

6、环境污染，并最终影响生态系统的稳定和发展。1）回忆生态系统的结构及功能的有关知识。2）分析讨论，解决下列问题。1：人类直接从这个农业生态系统中获取了什么？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？3）讨论揭示出生态工程建设要遵循“物质循环再生原理”。案例：每年夏收、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。问题：请你利用所学的知识“为秸秆找一个合适的出路”。利用课前收集的资料，总结整理得秸秆的“出

7、路”有：秸秆粉碎还田作有机肥，秸秆加工作动物饲料，秸秆收集后利用微生物发酵生产沼气作为生活能源，秸秆燃烧发电，秸秆加工编织成工艺品等。其中充分利用了物质循环再生的原理。物种多样性原理生态系统的稳定性1）案例：图片展示在世界上被誉为“中国的绿色长城”的我国“三北防护林系统”。介绍三十年来已经取得的重大成就，但由于没有完全按照自然生态规律办事，也出现了不少问题（阅读课本P110资料分析）。2）总结：整改方案中利用了“物种多样性原理”，也是生态工程建设所遵循的原理。 讨论问题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？问题2：“针对三北防护林生态建设中局部出现松毛虫、天牛毁坏林木的问题

8、，利用所学的知识，提出整改的意见。”（营造不同形式的混交林；招引啄木鸟、灰喜鹊等，保护和利用天敌，应用害虫的寄生菌等生物手段进行防治。）1）案例：海洋深处的珊瑚礁生态系统海洋中的“热带雨林”录像。问题：为什么珊瑚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？2）教师总结：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。分析得出：生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，产生或容纳更多的生物量，提高生态系统的生产力。协调与平衡原理生物与环境的协调与平衡1）案例1：美丽的太湖风光伴随着优美的太湖美旋律，逐渐被太湖疯长的蓝藻和水葫芦的画面所取代。2）案

9、例2：西北地区的本地树种与杨树的对照图。3）揭示生态工程建设时要考虑生物与环境的协调与平衡，即“协调与平衡原理”。1）千百年来太湖中水下红菱、 水边芦苇、水底鱼虾等相互作用形成了一种动态的平衡，但这种平衡被疯长的蓝藻和水葫芦破坏了，对水生生态系统带来了极大的危害，有时会危及人民的生命。请分析原因。2）讨论：西北有些地方的“绿色长城” 为什么变成了“灰色长城”？1） “西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。问题1：从协调与平衡原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设时，应选择哪些树种？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题

10、？2）怎样还太湖风景如画的美丽景色？1)展示制作的PPT，并对几种西北地区特别适宜树种作介绍。并讨论回答相关问题。2）课前收集的资料总结得：控制污染的源头、调水引流、疏浚清淤、打捞蓝藻和水葫芦（作动物的饲料、发酵产沼气）等。整体性原理社会、经济、自然复合系统1）案例：“前面造林，后面砍林”现象。2）展示课本P112“自然社会经济复合系统”图。3）揭示“整体性原理”。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。1）案例：1998年特大洪水后，长江上游

11、开展了大规模的封山育林、退耕还林、退耕还草生态保护工程建设；下游两湖地区也开展了大规模的退耕还湖等工作，使得长江的整体防洪能力有了大幅度的提高。 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：如果你是政府决策者，你将采取怎样的措施为农民解决实际问题？2）总结：通过农民朋友和政府决策者的对话，既重视生态的保护，也解决了民生问题，做到社会经济自然共同发展，遵循了生态工程建设的整体性原理。两组同学分别模拟农民、政府决策者角色进行对话，协调解决相关问题。粮食问题对策：建立基本口粮田、国家适当补贴、科学种田提高单位面积产量等。居住问题对策：推动生态移民、规划居住区、把居住区与林区分开等。能源

12、问题对策：沼气代柴、发展生态水电、以电代柴等。经济问题对策：调整农村产业结构、发展经济林、发展养殖业、发展生态旅游等。系统学和工程学原理教学程序教师活动学生活动系统的结构决定功能的原理分布式优于集中式和环式苔原植物北极兔旅鼠麝牛驯鹿沼气池（含微生物）食用菌农作物家禽、家畜饲料粪肥沼渣沼液作肥料秸杆燃料人菌渣等粪便粪便沼渣吃虫的鸟鼠猫头鹰草食草昆虫甲乙丙1） 展示下列三个结构图。2） 演示：甲、乙、丙三图变换呈现形式（相互之间的关系不变）以后的图（如下图，其中丙1只画出丙图中的部分关系）。苔原植物北极兔旅鼠驯鹿麝牛吃虫的鸟鼠猫头鹰草食草昆虫猪沼气池蘑菇人农作物甲1乙1丙1总结：在系统的组分相同的

13、情况下，可以通过改变和优化系统的结构，从而达到改善系统功能的目的。揭示“系统的结构决定功能原理”。3）展示课本“水陆交换系统桑（蔗、蕉）基鱼塘模式”图。1）分析甲、乙、丙三个结构图，得出丙图实现了物质和能量的多级利用，提高了能量的利用率。2）把甲1、乙1、丙1三图与 “三种计算机网络结构示意图”类比，知道甲1、乙1、丙1三个结构图分别类似于系统工程中的集中式、环式、分布式三种类型，其中分布式结构一般不会由于局部的故障而导致整个系统的瘫痪。3）分析得：“桑（蔗、蕉）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，大大提高了生态系统的生产力。系统的整体性原理

14、整体功能大于部分之和1）展示问题：下列属于个体特征的是（ ），下列属于种群特征的是（ ）。A:大小 B:出生率和死亡率 C:迁入率和迁出率D:年龄 E:年龄组成 F:性别 G:性别比例个体种群组成部分整体组成2）展示：3）揭示：整体功能大于部分之和。4）系统各组分之间维持适当的比例对于系统整体功能的体现有非常重要的意义，如果系统组分中比例失调，将造成生态系统的崩溃。展示珊瑚礁的“白化”录像。1）选择，分析讨论得：种群具备个体所不具备的特征2）类比、讨论得：整体不是部分简单的叠加，而是会出现新的属性。3）阅读课本P113第58行。4）分析原因加深对系统整体性原理的理解。教学总结展示：甘肃陇南县山

15、区小流域综合治理与开发的生态工程“九子登科”模式。总结：生态工程是在环境与经济协调和可持续发展的思想指导下，遵循自然界物质循环的规律，结合系统工程的最优化方法，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。学生分析讨论其中应用的生态工程的基本原理，加深学生对原理的理解。5 教学反思5.1 合理定位师生角色 新课程倡导一种课程共建的文化，教师角色也转变为与专家及学生等共同建构新课程的合作者，在合作过程中促进师生自能发展同构共生。在本节教学中，学生是学习的主体，案例中用到的许多资料都是学生主动收集到的，教师只是对学生收集整理的资料再进行重组、筛选或者拓展，在案例讨论过程中

16、教师是“引导者”，并且是讨论结果的评价者，真正体现了教学的民主。在师生共建课程文化的同时，学生也充分体会到生生合作学习的快乐。在选择“适宜西北地区栽种的植物”时，小组同学在收集资料以后，由一位电脑技术比较好的同学设计制作了精美的PPT幻灯片，另一位语言表达能力较强的同学上课作精彩的讲解，展示成果，这样充分利用各自的优势领域，做到取长补短，实现整体的优化；在角色扮演中，同角色的同学在前期的准备和课堂对话过程中，积极配合，互相补充，培养了学生的合作意识，集体意识，同时在对话中帮助学生认识行为之间的因果关系，促进学生身心的发展。学生在高度参与教学的活动中，展示了自己的才华，获得了成功的体验，真正成为

17、学习的主人。5.2 精心选择教学案例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。1998年的大洪水，直到现在人们还是记忆犹新，洪水退后，国家宏观政策的调整，是在遵循生态系统自身的规律前提下，综合考虑社会经济自然三者之间的关系，与教学内容相符合，具有较强的典型性。5.3 淋漓彰显民族精神 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