生态工程的基本原理教学设计

-1-5.1《生态工程的基本原理》教学设计葫芦岛市一高中生物组邢春阳『新课标解读』1、知识方面举例说出生态工程的实例，说出这些实例所运用的主要生态工程原理。评述生态工程发展前景，说出生态工程的局限性，举例说出我国生态工程的特点。2、情感态度与价值观方面重视理论联系实际。关注生态工程的建设。3、能力方面分析并评价生态工程的实例，运用生态工程原理尝试设计简单的生态工程。『教学重点』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。。『教学方法』自学法、讨论法、归纳法。『教学工具』多媒体教学课件『课时安排』2课时『教学过程』（一）引入新课[课件]展示专题题图：[问题]你觉得本专题题图有什么寓意？[学生]干裂的土地，赤红的荒山；幼苗的上方是蔚蓝的地球。地球似乎化作一滴甘露，滋润着幼苗和大地；幼苗又可寓意生态工程，虽然柔弱，但却顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐，象征着希望。通过师生共同分析以引起同学的思考，引导学生进入本专题的学习。[阅读]生态工程的概念：人类应用生态学和系统学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，从而促进人类社会和自然环境和谐发展。1,3,5-2-[点拨]（1）涉及的学科包括生态学和系统学；（2）运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；（3）最终目的是促进人类社会和自然环境和谐发展。[阅读]《科技探索之路──生态工程的兴起》给学生呈现了生态工程的兴起过程。[归纳]（1）经济的不当发展对环境的破坏；（2）解决经济发展与环境问题的根本原则是循环经济；（3）实现循环经济的重要手段之一是生态工程。（二）进行新课[阅读]本节内容。思考并讨论以下问题：（1）阅读课本内容，在必修本生态系统及其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定吗？（2）生态工程建设的目的是什么？（3）解决经济发展与环境问题的根本原则是什么？（4）生态工程遵循的基本原理是什么？1．关注生态工程建设资料1[讨论]导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？[提示]根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。[讨论]洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？[提示]传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。资料2-3-[讨论]你对“石油农业”是如何理解的？[提示]“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。[讨论]“石油农业”的生产模式应当怎样改进？[提示]在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。[师讲]传统经济模式正在毁坏资源，消耗地球赠给我们的自然资本，为了实验可持续性发展，经济发展必须符合生态学规律，走生态经济之路。[问题]什么是生态经济？[生答]主要是通过实行“循环经济”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是生态工程。2．生态工程所遵循的基本原理（1）物质循环再生原理[实例]无废弃物农业[问题]物质循环再生原理的含义是什么？[生答]生态系统中,生物借助能量的不停流动,一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质,另一方面又随时分解为原来的简单物质,即所谓“再生”,重新被系统中的生产者植物所吸收利用,进行着不停顿的物质循环。[总结]物质能够在各类生态系统中，进行区域小循-4-环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。（2）物种多样性原理资料分析：[问题]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？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？[提示]纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。珊瑚礁区的生物多样性高，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，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。[总结]生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高。（3）协调和平衡原理资料分析：[总结]生态系统的生物数量不能超过环境承载力的限度。（4）整体性原理[问题]整体性原理和含义是什么？实例：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的生活问题，如粮食、烧柴及收入等。[总结]整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统。是指我们在生态工程设计和建设时要考-5-虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响．只有把生态与经济和社会有机地结合起来，才能从根本上达到建设生态工程的目的。（5）系统学和工程学原理①系统的结构决定功能原理：生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，即要通过改善和优化系统结构改善功能。实例：我国南方水网地区的桑基鱼塘。②系统整体性原理：系统各组分间要有适当的比例关系，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+12”。实例：能保持高系统生产力的珊瑚礁。[小结]（1）生态工程的基本原理（见右表）[提示]①生态工程的建设应遵循以上五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。②生态工程建设的目的就是遵循自然物质循环的规律，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同步发展。③生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。[类比]整体性原理和系统整体性原理的比较整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保生产成本消费效益经济系统植物动物微生物非生物的因素自然系统政策管理科学文化社会系统-6-障整个系统的稳定与平衡。如林业建设中自然系统、社会与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。（三）课堂总结生态工程建设目的：遵循自然界的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止，达到和的同步发展。（少消耗、多效益、）生态经济：主要是通过实行“”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是。1）原理：物质能在生态系统中循环往复，2）原理：物种繁多复杂的生态系统具有较高的生态工程原理3）原理：生态系统的生物数量不能超过（环境容纳量）的限度4）原理：生态系统建设要考虑自然、、的整体影响5）原理系统的结构决定原理：要通过改善和优化系统结构改善功能系统整体性原理：系统各组分间要有适当的，使得能量、物质、信息等的转换和流通顺利完成，并实现总体功能大于各部分的效果，即“1+12”答案：物质循环环境污染经济效益生态效益可持续循环经济生产原料生态工程物质循环再生分层分级利用物种多样性抵抗力稳定性协调与平衡环境承载力整体性经济社会系统学和工程学功能比例关系之和『限时训练』一、基础训练：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-7-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、转化污水中的氮、磷、铜等物质7、在植被的恢复初期，不应选择的植物是（）A．引进的新树种B．固氮树种C．先锋树种D．适应性强的树种8、1998年长江下游发生特大洪灾，其中原因之一是（）A．长江口热带风暴B．长江上游森林植被破坏严重C．水库泻洪过快D．北方风沙使河床变浅9、黄河是我国的母亲河，但如今黄河已经成为世界罕见的“悬河”。治理黄河最根本的措施是（）A．加强黄河两岸堤坝的修筑B．对黄河河床底部的泥沙清淘C．大力培育水生生物D．解决黄土高原的水土流失问题10、人类对生物圈中绿色植物的严重破坏，也是造成大气表层的臭氧层减少的原因，这是因为在绿色植物的光合作用过程中（）A．吸收C02B．吸收太阳能C．产生化学能D．产生0211、环境污染已成为人类社会面临的重大威胁，下列名词与环境污染有关的是（）①酸雨②臭氧空洞③“白色污染”④温室效应⑤赤潮⑥光化学污染⑦噪声A.①③④⑤B.①②③④⑥⑦C.③④⑤⑥⑦D.①②③④⑤⑥⑦12、在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林（草）”是两项重要内容。采取这两项措施的首要目标是（）A．开展生态旅游B．发展畜牧业C．增加木材产量D．改善生态环境13、（多选）生态工程是（）等学科交叉而产生的新兴学科。A．生态学B．工程学C．系统学D．经济学14、（多选）我们的祖先实施的“无废弃物农业”，使我国的土壤维持了几千年的肥力，其实这种模式就是生态工程最早和最生动的模式，这种模式的诀窍在于()A．积极种植能够固氮的豆科植物B．收集一切可能的有机物C．采集某种特殊植物，将其根茎叶加水一起捣碎榨汁，作为肥料D．采用