高中生物同步备课系列【备教案】4.3 生态工程-人教2019版选择性必修2

4.3生态工程教案课题4.3生态工程学习目标学习目标：1.归纳生态工程的概念，关注生态工程建设。2.概述生态工程建设应遵循自生、循环、协调和整体四个基本原理。3.通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理。

4.通过评述生态工程的发展前景，增强生态文明意识。核心素养：1.生命观念——简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容；通过相关生物学概念的学习建立生命观念。2.科学思维——概述生态工程建设应遵循自生、循环、协调和整体四个基本原理；举例说出生态工程的实例，通过分析和评价生态工程的实例，说出这些实例所运用的生态工程基本原理；并尝试用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。3.社会责任——评析生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点，增强生态文明意识。重点学习掌握生态工程的原理，了解生态工程的实际运用。难点学习掌握生态工程的原理，了解生态工程的实际运用。教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课展示奥林匹克公园的图片，展示问题探讨中的资料，创设情境。教师活动：展示相关图片，讲解奥林匹克森林公园的建设过程，并引导学生思考课本中的三个问题。问题探讨：在2008年北京奥运会的筹办过程中，奥林匹克森林公园是一个重要建设项目。公园所在地原来主要是普通村落和农田。2002年招标设计，2005年开工建设，2008年建成。公园建设坚持“绿色奥运”的理念，充分利用了原有地貌和植被，采用了营造近自然林系统、废物资源循环利用等多项生态技术。例如，公园的水系建设采用了雨水收集、污水利用、中水净化、智能化灌溉和生态防渗等环保技术。讨论：1.农田弃耕后，在自然状态下也可以演替为森林，为什么还要人工造林呢？2.为什么要先做森林公园的整体设计再开工呢？3.公园建设为什么要充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统呢？教师活动：讲解以上问题，讲解要点为：1.人类活动可以改变群落演替的速度，通过人工造林，可以加快弃耕农田演替到森林阶段的速度。

2.对森林公园先进行整体设计利用了生态工程的基本原理，以生态系统的自组织、自我调节功能为基础，遵循生态系统自生、循环、协调和整体的基本原理，充分发挥资源的生产潜力，既防止了环境的污染，又达到了经济效益和生态效益的同步发展。3.公园建设充分利用原有的地貌和植被，营造近自然林系统是利用了生态工程自生的原理和协调的原理，充分考虑原有生物组分布局和它们生长、发育、繁殖及形成共存互利关系等条件，通过系统的自组织、自我优化、自我调节、自我更新维持系统的稳定。同时，利用了生物与生物、生物与环境长期作用形成的协调原理。这个例子是生态工程的生动缩影。下面就让我们系统的来学习一下生态系统的有关知识。观看思考讨论倾听创设情景，展示奥林匹克森林公园图片，引发学生的兴趣，提出问题引发学生思考，引入课题讲授新课首先教师聚焦本节课的要点，总体把握本节学习任务一、生态工程的基本原理教师活动：展示当今的环境问题的图片，讲解建设生态工程的重要性。1.实施生态工程的原因20世纪60年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，人们生活水平提高、人口迅速增长，人类也随之更多地从自然中索取。毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在大量消耗自然资源。这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律。改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生并迅速发展。教师活动：通过以上的引导，讲解生态工程的概念。通过引言的讲解，教师给出生态工程的概念2.生态工程的概念生态工程是指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。教师活动：带领学生阅读课本99页内容，总结生态工程建设的目的、特点、原因和目标。根据生态工程概念教师提出问题：实施生态工程的原因，目的和优点分别是什么？师生一起总结确定答案归纳总结：3.生态工程建设的目的遵循生态学规律，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。4.生态工程的特点：少消耗、多效益、可持续。5.生态工程建设的原因毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在毁坏水、大气、土壤和生物资源，消耗大量的自然资源，为实现可持续发展，要建设生态工程。6.生态工程的目标应在经济、社会、生态环境等方面取得最佳效果。生态工程是针对传统经济模式而言的，可以减少环境污染，实现社会与自然的和谐发展。学习观看图片，分析实施生态工程的原因。概括并归纳生态工程的概念。思考回答整体展示本节学习任务，层次清晰讲授新课二、生态工程所遵循的基本原理教师以问答的形式，指出生态工程遵循自生、循环、协调和整体等生态学原理。接下来从原理的内容、理论基础，应用实例和特点等方面分别阐述1.2.3.4个原理1.自生教师活动：首先引导学生阅读旁栏内容，了解自组织的概念和实例。教师活动：通过展示净化污水的实例，讲解自生的概念。（1）概念：在生态系统中由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持。（2）基础：生态系统的结构与功能（生态系统的自我调节能力）①个体水平：生物能够进行新陈代谢、再生更新等②系统水平：生物之间通过各种相互作用（特别是种间关系）进行自组织，实现系统结构与功能的协调，形成有序的整体（3）遵循该原理的具体做法①有效选择生物组分并合理布设②要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件（4）实例：以太阳能为动力，驱动水质循环，进行生态恢复，改善水质2.循环教师活动：展示古代施肥的实例以及“无废弃物农业”物质循环再生示意图，讲解循环的概念和目的。（1）概念：指在生态工程中促进物质的迁移与转化，既保证各环节物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率高。（2）基础：生态系统的物质循环功能。（3）遵循该原理的具体做法：通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。（4）优点：实现物质多级循环利用，废弃物资源化，减少污染（5）实例：3.协调教师活动：结合西北防护林案例，帮助学生对协调原理的理解。（1）概念：是指在进行生态工程建设时，生物与环境、生物与生物的协调与适应也是需要考虑的问题；（2）遵循该原理的具体做法：①生物与环境、生物与生物之间要协调与适应②考虑环境容纳量：生物数量不能超过环境承载力的限度，否则会引起系统的失衡和破坏。（3）实例：①只适宜种植灌木和草本的西北建造防护林被硬性规定种植杨树，导致一些地区种植的防护林成了“灰色长城”；②过度放牧导致草场退化；③水体富营养化。问题：从协调原理出发，想一想，在我国西北地区进行防护林建设，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？提示：我国西部地区缺雨干旱，土壤较为贫瘠，应该选择适合当地自然环境条件的树种，如沙棘、山杏、刺槐、小叶锦鸡儿等；在西北地区发展畜牧业，应注意考虑环境容纳量，牲畜数量不超过草地的承载力，避免过度放牧，并适当种植牧草。4.整体教师活动：展示林业工程种树的实例，结合生活经验，理解整体性原理，总结整体原理的意义。（1）概念：系统建设以整体观为指导，不仅考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。（2）遵循该原理的具体做法：①遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的；②进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力（3）实例：在进行林业建设时，一方面要号召农民种树，另一方面一定要考虑贫困地区农民的生活问题。（4）意义：只有应用整体性原理，才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系，保障生态系统的平衡和稳定生态工程的基本原理对比分析教师活动：展示102页思考讨论的资料，讲解设计桑基鱼塘需要考虑的因素。思考·讨论分析生态工程所遵循的基本原理和应用明清时期，我国南方长江三角洲、珠江三角洲低洼内涝积水地或河网发达地区的先民们，就探索出一种桑基鱼塘的农业生产模式：路基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑。这样可以将陆地种植与鱼塘养殖结合起来把原本割裂的生产系统通过优化组合，有机地整合在一起。根据同样的原理，甘蔗种植也可以与养猪、养鱼结合（下图）。在设计桑基鱼塘时，要考虑合适的陆地与水面的配比，需要考虑栽种作物与养殖动物的关系。例如，地基和鱼塘的面积比例是“三比七”或“四比六”，即大部分采取“三基七水”或“四基六水”的比例。池塘养鱼，也应综合考虑不同鱼种的关系，根据淡水鱼在自然环境中的混合生长状态，实行以四大家鱼为主的多鱼种混养模式，让鳙鱼、鲢鱼、草鱼、鲮鱼、鲤鱼、鲫鱼等各种鱼类都有生存的机会和空间。运转良好的桑基鱼塘，可以做到物质的循环再生利用。种桑养蚕，蚕沙（蚕粪便）本是废弃物，如果不经处理直接堆放在室外，不但会腐烂变质污染环境，而且可能通过鸟、昆虫的携带造成交叉感染，导致家蚕疫病大爆发。桑基鱼塘将蚕沙由废弃物变成了渔业生产的饲料。讨论：讨论1.尝试画出桑基鱼塘中的食物链。讨论2.桑基鱼塘应用了生态工程的哪些基本原理？讨论3.当桑叶价格高，卖桑叶比卖鱼更合算时，当地农民会将蚕沙用作桑树的肥料，而不是喂鱼。由此可以看出，生态工程建设除了要考虑生态学、工程学原理，还需要关注什么？教师活动：引导学生思考资料中的三个问题，并进行讲解，讲解要点为：1.提示：桑树→蚕；甘蓝→人；甘蔗→猪→人；虽然用蚕沙喂鱼，但池塘中还可能存在如下食物链：浮游植物→鱼；浮游植物一浮游动物→鱼。

2.提示：自生：桑基鱼塘中的生物组分通过合理布设，互利共存，实现了系统结构与功能的协调，形成了可以自我维持的有序的整体。

循环：“陆基种桑、桑叶饲蚕、蚕沙喂鱼、塘泥培桑”这样的农业生产模式维持着高效的物质循环。

协调：所选择的生物与生物，生物与环境达到了协调和平衡，例如，桑和甘蔗适应我国南方温暖湿润的气候；四大家鱼混养充分利用了群落的空间结构；桑叶饲蚕，利用了种间关系，但养殖的蚕的数量没有多到危及桑的存活；等等。整体：桑基鱼塘在设计时，陆地与水面配比合理，各组分的搭配与比例适当，结构有序，形成了一个不可分割的整体；桑基鱼塘将原本割裂的生产系统优化组合，能够发展多种经营，为农民创造收入，是结构优化的“社会—经济—自然复合系统”。3.提示：还需要关注经济学原理，要达到经济效益和生态效益的同步发展。教师活动：通过以上资料，讲解生态工程建设需要考虑的因素。生态工程需要根据工程的目的，以及当地自然、社会和经济的情况，从系统的不同角度综合考虑问题。因次，不但要考虑生态学原理，而且要考虑经济和社会的实际状况，通过系统学、工程学的设计，在充分利用自然的基础上，考虑节省投资和维护成本，提供务实、可持续的解决方案。学生积极回答问题阅读，并从课本中找出生态工程基本原理的相关内容。阅读、分析并归纳总结。阅读、分析并归纳总结。阅读、分析并归纳总结。阅读、分析并归纳总结。对比分析，完成表格，小组合作。思考讨论，小组合作完成并展示。讲授新课三、生态工程的实例和发展前景（一）生态工程建设的宗旨生态工程建设的宗旨是在进行生态工程建设时，应当根据当地的实际条件，因地制宜地进行。（二）生态工程的发展前景教师活动：提出问题：我们可以因为有了生态工程就可以为所欲为，对大自然进行破坏吗？。教师活动：讲解我们对生态工程治理环境应持有的态度。教师活动：展示我国生态工程所存在的问题。讲解我国面临的生态危机及对策。教师活动：展示资料，讲解我国生态工程的前景。1.我国目前面临的生态危机及对策（1）危机：环境污染、人口激增、环境资源破坏、能源短缺的“并发症”（2）对策：发挥生态工程建设的作用，重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。2.我国生态工程的前景：中华民族传承古老的天人合一理念，在发展中尊重自然、顺应自然、保护自然。今天，古老的智慧融合了现代科学成就，生态工程的发展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。（三）生态工程的实例1.农村综合发展型生态工程教师活动：讲解农村综合发展性生态工程的问题和对策。（1）问题：我国有近7亿人生活在农村，人多地少是突出的矛盾。怎样才能实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高呢？（2）对策：建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高，是实现这一目标的有效途径。（3）案例：北京郊区的某村以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。（4）核心：以沼气工程为中心。（5）优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染。教师活动：展示课本104页的思考讨论中的实例，讲解该部分采取了循环和整体的原理。教师活动：引导学生思考该部分的问题，并进行讲解。讨论1.在这一案例中，主要运用了生态工程的哪些基本原理？讨论2.这一生态系统的结构和功能有什么特点?讨论3.该生态系统有值得借鉴的做法？学生活动：思考问题并进行小组讨论。教师活动：讲解要点为：1.自生循环原理、整体原理等。2.这一生态系统的结构齐全，包括生产（植物），消费者（禽、畜、鱼），分解者（微生物）以及非生物的物质和能量，各种成分互相联系，形成了一个统一整体。功能上实现了物质的循环利用和能量的多级利用，提高了能量利用率。

3.这个案例以沼气工程为核心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展；同时又降低了环境污染，促进了农村的可持续发展。2.湿地生态恢复工程教师活动：讲解湿地生态恢复工程的问题以及对策，以及破坏湿地的影响。湿地的作用：湿地被誉为地球的“肾”，具有蓄洪防旱，调节地域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。归纳总结：（1）问题：湿地的缩小会导致局部气候恶化、地下水位下降、生物多样性降低、迁飞鸟类绝迹等。此外，湿地的环境污染、生物资源的过度利用等，会导致湿地生态系统严重退化。（2）对策：采用工程学和生态学措施相结合的方法。如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复。在湿地的周围，还应建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。案例：厦门筼筜湖生态恢复。教师活动：讲解厦门筼筜湖生态恢复的案例，以及湿地生态恢复工程所采用的方法。（3）主要措施：退耕还湖。（4）原理：3.矿区废弃地的生态恢复工程教师活动：展示采矿业对环境影响的图片，展示矿区采矿对生态环境的影响讲解矿区废弃的问题以及对策以及矿区废弃第恢复工程采取的措施。归纳总结：（1）问题：矿藏开采后往往会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。矿区极端恶劣的土地条件，又会阻碍