生態(tài)工程的基本原理教學設計

1、生態(tài)工程的基本原理教學設計許昌高級中學朱巧云【教材分析】教材地位生態(tài)工程是必修模塊“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”知識的延伸和應用，“生態(tài)工程的基本原理”是本節(jié)的核心知識。建設生態(tài)文明是國家未來發(fā)展的總趨 勢，高中生擔負著祖國未來建設的重任，掌握“生態(tài)工程的基本原理”等學科基礎 知識，及早形成生態(tài)文明的觀念，對祖國未來建設有重要意義。重點、難點分析生態(tài)工程的基本原理及在具體情境中綜合運用生態(tài)工程 原理、分析生態(tài)環(huán)境問題及提出解決對策是教學的重點；系統(tǒng)學和工程學原理比較 抽象，是本節(jié)的一個教學難點?！窘虒W目標】知識目標 簡述生態(tài)工程的原理，舉例說出各原理的內(nèi)容能力目標1 ）嘗試運用生態(tài)工程的原理，分析生態(tài)環(huán)境問題

2、及提出解決 對策。情感目標1 ）初步形成物質(zhì)循環(huán)利用、物種多樣性、協(xié)調(diào)與平衡、局部與整體相統(tǒng)一的觀點，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。2）關注我國人民在生態(tài)工程建設方面的成就，增強學生的民族自豪感?！窘虒W策略】生態(tài)工程的基本原理，包括生態(tài)學、系統(tǒng)學和工程學的原理。前四個原理的理論基礎與必修3模塊中生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、種間關系、環(huán)境容納量等內(nèi)容關系密切，學生已具備一定的認知基礎，在此基礎上充分利用教材提供的圖文信息課外收集整合的有關資料，采用案例教學模式，讓學生在案例分析中體會和理解基本原理，然后再用基本原理嘗試分析討論對案例問題的解決。在突破“系統(tǒng)學

3、和工程學原理”這個教學難點時， 設法找到學生已有的知識與新知識的聯(lián)系，通過類比，完成由具體事例向抽象理論 的轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)感性認識向理性認識的飛躍?！窘虒W流程】第一階段：導入新課同學們，我們許昌位于河南省中部，屬于淮河流域沙潁河水系，近幾十年來淮河流域的水質(zhì)不斷惡化，有一首民謠是這樣說的：“五十年代淘米洗菜，六十年代洗衣灌溉，七十年代水質(zhì)敗壞，八十年代魚蝦絕代，九十年代身心受害?！边@首民謠可以說真實地反映了淮河水質(zhì)遭受污染的情況。不僅如此，全球范圍內(nèi)也出現(xiàn)了嚴重的生態(tài)環(huán)境問題：溫室效應導致的冰川融化、海平面上升；土地荒漠化帶來的沙塵天氣；各種環(huán)境污染導致生物多樣性銳減， 許多物種正瀕臨滅絕；同時我

4、們?nèi)祟惖纳嬉裁媾R著巨大的威脅，對生態(tài)環(huán)境進行 修復和重建已經(jīng)到了刻不容緩的地步！在這種背景下，一種新的生物工程技術誕生 了，這就是生態(tài)工程。第二階段：學習新課一、生態(tài)工程概念理論基礎：生態(tài)學和系統(tǒng)學等學科的基本原理技術手段：系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝操作流程：對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行修復、重建，對造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。最終目的：促進人類社會和自然環(huán)境的和諧發(fā)展。過渡生態(tài)工程是一項前景非常廣闊的生物技術，那么在設計生態(tài)工程時，應該注意哪些問題呢？本節(jié)課我們重點學習生態(tài)系統(tǒng)的基本原理。二、生態(tài)工程的基本原理基本原理基 理 論 基 礎教學程序分析案例揭示原

5、理嘗試利用原理解決實際問題教師活動學生活動教師活動學生活動出謀劃策案例：展小焚燒1.回憶生態(tài)秸稈圖片，每年過渡生態(tài)工程系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)夏收、秋收季思考討論，總盡管是一項新興及功能的有節(jié)，農(nóng)民焚燒農(nóng)結(jié)整理得秸的科學技術，但在關知識。作物的秸稈，不稈的“出路”我國古代就已經(jīng)僅浪費了秸稈有：秸稈粉物有了生態(tài)工程最2.分析討論，中的能源，同時碎還田作有物鮮活的例子。解決下列問對周邊環(huán)境帶機肥，秸稈質(zhì)題。來嚴重的空氣加工作動物循物1)案例：我國古1):這個農(nóng)業(yè)污染,出現(xiàn)局部飼料，秸稈環(huán)質(zhì)代“無廢棄物農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)中能見度低、車禍收集后利用再循業(yè)”的圖示。廢棄的物質(zhì)發(fā)生率高等現(xiàn)微生物發(fā)酵生環(huán)2)無廢弁物農(nóng)業(yè)有哪些？

6、 2):象，給人民的生生產(chǎn)沼氣作原的優(yōu)勢是實現(xiàn)物我們的祖先產(chǎn)、生活甚者生為生活能源，理質(zhì)循環(huán)再生，避免是怎樣處理命帶來了嚴重秸稈燃燒資源浪費和環(huán)境這些廢棄物的影響。發(fā)電，秸稈污染，有利于系統(tǒng)的？ 3):廢弁問題：請你加工編織成的穩(wěn)定和發(fā)展。物還田有何利用所學的知工藝品等。重要意義？識”為秸稈找一個合適的出路”。過渡圖片展示在世界上被譽為問題：針對三北“中國的綠色長討論問題1:防護林生態(tài)建思考討論，總城”的我國“三北為什么樟子設中局部出現(xiàn)結(jié)整理，防治防護林系統(tǒng)”。介松林的松毛松毛蟲、天牛毀方法有：紹三十年來已經(jīng)蟲會肆虐，幾壞林木的1可題，物態(tài)取得的重大成就，十億株楊樹利用所學的知1）營造不同種系

7、但由于沒有完全會毀于一識，想一想，如形式的混交多統(tǒng)按照自然生態(tài)規(guī)旦？何利用生物學林；2）招引樣性的律辦事，也出現(xiàn)了問題2:為什的方法對害蟲啄木鳥、灰喜穩(wěn)不少問題。么珊瑚礁生進行防治？鵲等，保護和原定利用天敵，3）理案例1:樟子松林態(tài)系統(tǒng)在深2）總結(jié)：一應用害蟲的性的松毛蟲肆虐和海有限的資血百，物種繁多寄生菌等生楊樹林天牛災害。源條件下，維而復雜的生態(tài)物手段進行持著較高的系統(tǒng)具有較高案例2:海洋深處生產(chǎn)力？的抵抗力穩(wěn)定防治。的珊瑚礁生態(tài)系性。統(tǒng)海洋中的“熱帶雨林”視頻。2）總結(jié)：生物多 樣性高，食物鏈復 雜，系統(tǒng)的抵抗力 穩(wěn)定性高，系統(tǒng)生 產(chǎn)力高。生態(tài)工程 要遵循生物多樣 性原理。過渡生物多樣1

8、）討論：滸物性原理是不是意苔爆發(fā)對水問題1:從協(xié)調(diào)與味著生物數(shù)量越體、水生生物與平衡原理出協(xié)環(huán)多越好呢？及當?shù)亟?jīng)濟發(fā)，結(jié)合西北地調(diào)境帶來哪些危區(qū)的氣候條件，討論總結(jié)：應與的2）案例1 :青島海害？想一想，在我國種植耐寒、抗平協(xié)面上如同草原一西北地區(qū)進行旱，適應能力衡調(diào)樣的滸苔。2）討論：西防護林建設時，強的樹種。原與案例2:西北地區(qū)北有些地方應選擇哪些樹理平的東倒西歪的楊的“綠色長種？城”為什么衡樹林。變成了 “灰色3）揭示生態(tài)工程長城”？建設時要考慮生物與環(huán)境的協(xié)調(diào)與平衡，生物的數(shù)量不超過環(huán)境的承載力，才能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。過渡生態(tài)工程1）討論得：思考1:如果你討論總結(jié)：會是造福于國家和

9、出現(xiàn)這種現(xiàn)是當?shù)氐霓r(nóng)民，糧食問題、人民的好工程，但象是由于生你會遇到哪些-實施起來卻是困態(tài)工程建設對策：建立基經(jīng)現(xiàn)實問題？體濟難重重。中沒有綜合本口糧田、科性考慮生態(tài)建思考2:如學種田提高原理、自然1）案例：“前面造林，后面砍林”現(xiàn)象。為什么會這設和農(nóng)民生計之間的關果你是生態(tài)工程的總設請為當?shù)剞r(nóng)民單位面積產(chǎn)量等。復樣？是管理不夠系。設計一條合適能源問題合嚴格還是農(nóng)民法2）討論分析的出路。對策：沼氣代系律意識淡薄，或者得：生態(tài)工程柴、發(fā)展生態(tài)統(tǒng)還有更深層次的原因呢？2）展示“自然一 社會一經(jīng)濟復合 系統(tǒng)”圖。從該圖看，實 施好生態(tài)工程都 需要協(xié)調(diào)好哪些 關系？3）揭示生態(tài) 工程要遵循“整體 性原

10、理”，要協(xié)調(diào) 好各種關系，以保 證系統(tǒng)的平衡與 穩(wěn)定。建設時不但 要考慮到自 然生態(tài)系統(tǒng) 的規(guī)律，更重 要的是，還要 考慮到經(jīng)濟 和社會等的 影響力。水電、以電代柴等。經(jīng)濟問題對策：調(diào)整農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展經(jīng)濟林、發(fā)展赤殖業(yè)、發(fā)展生態(tài)旅游等。系統(tǒng)學和工程學原理教師活動學生活動系1、展示三個計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖。統(tǒng)布,問題：哪種結(jié)構(gòu)更加可靠，不會的1）分析“三種計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)結(jié)式.因為局部故障引起整個系統(tǒng)癱示意圖”類比，知道導致整個系傷:瘓？構(gòu)統(tǒng)的癱瘓。決案例：“?；~塘”模式，找一集分析得：“?；~塘模式”把很定一找，該模式中有幾種可以帶來經(jīng)多個單個生態(tài)系統(tǒng)通過優(yōu)化組功濟收入的產(chǎn)品？式合，有機整

11、合在 ,起，成為 T能和總結(jié)：在系統(tǒng)的組分相同的情況新的高效生態(tài)系統(tǒng)，大大提局J的叫，下，可以通過改變和優(yōu)化系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力。原，結(jié)構(gòu)，從而達到改善系統(tǒng)功能的式理目的。揭示“系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理”。系1）展示：珊瑚與藻類的共生，豆仰體會整體功能大于部分之科植物與固氮菌的共生。的坡和的含義，加深對系統(tǒng)整體性原整徒.2）系統(tǒng)各組分之間維持適當?shù)谋壤淼睦斫狻ｓw女例對于系統(tǒng)整體功能的體現(xiàn)有非性原理音夕之和,常重要的意義，如果系統(tǒng)組分中 ;比例失調(diào)，將造成生態(tài)系統(tǒng)的崩 一潰。揭示系統(tǒng)整體性原理。教學總結(jié)總結(jié)本節(jié)課學習的五個生態(tài)工程的基本原理，及其理論基礎?；仡櫛竟?jié)課主要內(nèi)容，構(gòu)建知識結(jié)構(gòu)。第三階

12、段：鞏固新課隨堂練習結(jié)束語：生態(tài)工程在我國及其他國家都已經(jīng)廣泛開展，請同學們課下搜集相關 資料，如沼氣工程、城市環(huán)境生態(tài)工程等實例，以了解生態(tài)工程的最新進展情況。【教學反思】本節(jié)課運用了案例教學法，新課程倡導教育要回歸生活，因而案例的選擇要有 生活性。每年夏收、秋收季節(jié)，學校周圍農(nóng)民焚燒秸稈，學生深受其害，在物質(zhì)循 環(huán)再生原理的學習中選擇 “秸稈的出路”這個案例，來源于學生的生活。同時教學案例，應當能反映生物學的基本原理和規(guī)律，具有鮮明的生物學特征，或者與生物 學教學要求相符合，具有針對性，為完成教學目標而服務，應具有典型性。發(fā)展學生的民族精神，對國家的興盛、社會的進步、個人的終身發(fā)展都具有重

13、 要意義。本節(jié)教學中，強調(diào)“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是我國古代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工程最早和最生動的一種模式；突出“三北防護林”建設工程是當代我國人民在生態(tài)工程建設方面的重要成就；在“桑基魚塘模式”分析結(jié)束時，設計了這樣一段結(jié)束語：“自古有上有天堂，下有蘇杭之說，蘇杭為什么成為人們生活中向往的天堂，是因為當?shù)剞r(nóng)民在幾百年前就利用自己的聰明才智，建立了高生產(chǎn)力的生態(tài)系統(tǒng)，在有限的土地上創(chuàng)造了巨大的財富。”以此讓學生體會我國人民的聰 明才智，增強學生的民族自豪感。附：5.1生態(tài)工程的基本原理導學案【學習目標】簡述生態(tài)工程的概念，關注生態(tài)工程的建設。簡述生態(tài)工程的原理，舉例說出各原理的內(nèi)容。嘗試運

14、用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對策?！緦W習重點】生態(tài)工程的基本原理。生態(tài)工程的系統(tǒng)學和工程學原理【教學難點】【學習過程】第一步：自主預習、梳理基礎知識 知識點1生態(tài)工程概念：生態(tài)工程是指人類應用 等學科的基本原理和方法， 通過系統(tǒng)設計、調(diào)控和技術組裝，對已被破壞的生態(tài)環(huán)境進行,對造成 的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進 的和諧發(fā)展。目的：遵循自然界 的規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止,達到的同步發(fā)展。特點： 、的工 程體系。知識點2生態(tài)工程所遵循的基本原理項目理論基礎意義實例物質(zhì)循環(huán)再生原理物質(zhì)循環(huán)可避免環(huán)境污染及其對系統(tǒng)穩(wěn)定和發(fā)展的影響物種多樣性原生態(tài)系統(tǒng)的生

15、物多樣性程度可提高系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的生“三北”防護林建設中的問題理產(chǎn)力珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性問題協(xié)調(diào)與平衡原理生物與環(huán)境的生物數(shù)量不超過環(huán)境承載力,可避免系統(tǒng)的失衡和破壞太湖富營養(yǎng)化問題西北一些地區(qū)的防護林問題過度放牧問題整體性原理統(tǒng)一協(xié)調(diào)各種關系，保障系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定林業(yè)建設中自然系統(tǒng)復合系統(tǒng)與社會、經(jīng)濟系統(tǒng)關系問題系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定功能原理：結(jié)改善和優(yōu)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，以改系統(tǒng)學和工程構(gòu)優(yōu)于和環(huán)式結(jié)構(gòu)。善功能學原理系統(tǒng)整體性原理：整體部分。保持系統(tǒng)很高的生產(chǎn)力珊瑚礁、藻類和珊瑚蟲的關系第二步 課內(nèi)探究，突破重點難點 探究1:分析討論我國“無廢棄物農(nóng)業(yè)”，解決下列問題。1:這個農(nóng)業(yè)生

16、態(tài)系統(tǒng)廢棄的物質(zhì)有哪些？2:我們的祖先是怎樣處理這些廢棄物的？3:廢棄物還田有何重要意義？問題：每年夏收、秋收季節(jié)，農(nóng)民焚燒農(nóng)作物的秸稈，不僅浪費了秸稈中的能源， 同時對周邊環(huán)境帶來嚴重的空氣污染，出現(xiàn)局部能見度低、車禍發(fā)生率高等現(xiàn)象， 更有甚者會出現(xiàn)“引火燒身”，給人民的生產(chǎn)、生活甚者生命帶來了嚴重的影響。出謀劃策：請你利用所學的知識“為秸稈找一個合適的出路”。探究2比較三北防護林的單純林與珊瑚礁區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，解決以下問題：1:為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？2:為什么珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在深海有限的資源條件下，能長期保持穩(wěn)定，維持著較高 的生產(chǎn)力？出謀劃策：從珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的

17、啟示，想一想，對松毛蟲、天牛毀壞林木的問題，如 何用生物學的方法來防治林業(yè)害蟲？探究3分析案例：青島滸苔爆發(fā)和西北楊樹林.出謀劃策：結(jié)合西北地區(qū)氣候條件，想一想，在我國西北地區(qū)進行防護林建設時,應選擇哪些特征的樹種?探究4:分析案例林區(qū)建設中的問題為什么會出現(xiàn)前面造林，后面砍林的現(xiàn)象？出謀劃策：為林區(qū)農(nóng)民謀一條合適的出路.探究5:分析三種計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖，和?；~塘模式.三種結(jié)構(gòu)中哪種結(jié)構(gòu)可靠性高，局部故障不會造成整個網(wǎng)絡的癱瘓 ？.找一找：桑基魚塘模式中有幾種可帶來經(jīng)濟收入的產(chǎn)品？【鞏固練習】一、隨堂鞏固分析下列事件用哪種生態(tài)工程原理來解釋1、畜牧養(yǎng)殖應注意牲畜量不超過草地承載量2、使用

18、堆肥和混肥法實現(xiàn)生態(tài)農(nóng)業(yè)3、廣東大量引種木麻黃作為行道樹，一年一種叫吹綿介殼蟲的害蟲使木麻黃遭受嚴重破壞，后來從國外引進澳洲瓢蟲，已持續(xù)發(fā)揮了控制害蟲的作用。4、在進行林業(yè)工程建設時，一方面要號召農(nóng)民種樹，另一方面要考慮貧困地區(qū)農(nóng)民的生活問題，如糧食、燒柴以及收入等問題。5、互利共生的生物二、課后鞏固1、我國“三北防護林”，雖然取得了巨大的生態(tài)和經(jīng)濟效益，但由于沒有完全按照 自然生態(tài)規(guī)律辦事，也產(chǎn)生了不少問題。例如，遼寧西部的章古臺地區(qū)，由于單一種植樟子松樹，使松毛蟲因為沒有天敵而肆虐一時，使很多地方幾乎成了不毛之地。這個事實說明了（）A.樟子松樹的抗蟲能力很差B.松毛蟲的危害性很強，并專一性

19、的侵害樟子松樹C.生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的重要性D.由于植物種類達單一，導致松毛蟲只能侵害樟子松樹2、人類設計生態(tài)工程的根本目標是（）A .促進自然界良性循環(huán)的前提下，達到生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步發(fā)展B .促進自然界良性循環(huán)的前提下，防治環(huán)境污染，提高經(jīng)濟效益C .防治環(huán)境污染，達到生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步發(fā)展D .促進自然界良性循環(huán)的前提下，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達到生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的同步發(fā)展 3、在“人工濕地”生態(tài)系統(tǒng)中，對廢水凈化起主要作用的是（A .微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用以及相關的物理、化學作用，如沉淀、吸附、過濾等B .微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用C .相關的物理、化學作用

20、，如沉淀、吸附、過濾等D .微生物的分解和轉(zhuǎn)化作用以及化學作用，如沉淀、吸附、過濾等4、下列關于生態(tài)工程的敘述中，錯誤的是（）A.生態(tài)工程是生態(tài)學和工程學的結(jié)合B.生態(tài)工程追求經(jīng)濟和生態(tài)的雙贏C.應用物種多樣性原理和物質(zhì)循環(huán)再生原理D.生態(tài)工程是無消耗、多效益的工程5、生態(tài)工程的調(diào)控機制是（）A .人為調(diào)控 B .自我調(diào)控 C .人為輔助下的自我調(diào)節(jié)D .不需要調(diào)控6、下列關于“人工濕地”的說法中，錯誤的是（）A .浮水植物、挺水植物可為根際提供氧化的微環(huán)境，促進好氧細菌對廢水中有機 物的分解B .沉水植物的根際保持厭氧狀態(tài)，利于厭氧細菌的活動C. “人工濕地”對污水的凈化作用是通過不同類型的水生植物和微生物的共同作 用實現(xiàn)的D .水生植物能吸收、轉(zhuǎn)化污水中的氮、磷、銅等物質(zhì) TOC o 1-5 h z 7、在植被的恢復初期，不應選擇的植物是（）A .引進的新樹種B .固氮樹種C .先鋒樹種D.適應性強的樹種8、1998年長江下游發(fā)生特大洪災，其中原因之一是（）A .長江口熱帶風暴B .長江上游森林植被破壞嚴重C .水庫瀉洪過快D.北方風沙使河床變淺9、黃河是我國的母親河，但如今黃