专题5 生态工程

专题5 生态工程修课中已经学习过生态学的基本概念和原理，本专题介绍的内容是在此基础上的拓展和应用。

学生通过学习生态工程兴起的原因、基本原理、应用现状和前景展望，可以开阔视野，进一步树立可持续发展的观念，增强保护环境和资源的意识。

本专题教材分析一、教学目的要求知识方面1.简述生态工程兴起的原因。

2.简述生态工程的基本原理。

3.举例说出生态工程建设的实例。

情感态度与价值观方面1.关注生态工程建设。

2.初步形成物质循环利用、协调与平衡、多样性、局部与整体相统一的观点，树立可持续发展的观念。

3.重视理论联系实际。

能力方面1.利用多种媒体搜集信息，运用所学的生态工程原理，结合当地的社会发展状况研究当地生态工程的建设方向和途径。

2.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。

生态工程是多学科交叉形成的新兴学科。

进行生态工程建设时，会遇到各种错综复杂的问题，因此，既要遵循生态学原理，又要考虑社会、经济等各种因素，分析生态工程案例时只从生态学角度分析是片面的。

教材中生态工程的原理和生态工程的实例内容比较丰富，给教师和学生很大的空间。

教师应根据学生的实际情况，选择与学生生活经验较为贴近的内容。

教材的内容选择和呈现方式力求鼓励学生进行探究性学习：如实践活动、资料分析、讨论、设计和进展追踪等，教师应充分调动学生的积极性，鼓励他们进行自主、探究、合作式的学习活动。

二、教学内容的结构和特点（一）教学内容的特点本专题内容包括《科技探索之路──生态工程的兴起》及两节正文：《生态工程的基本原理》和《生态工程的实例和发展前景》。

第一节《生态工程的基本原理》可用2课时教学，第二节《生态工程的实例和发展前景》可用3课时教学。

本专题还安排一个实践活动《调查沼气工程的实施情况》。

本专题的题图寓意深刻：干裂的土地，赤红的荒山（例如江西赣中、赣南一带植被破坏后的山丘都呈现赤红色）；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。

题图设计的目的是引起同学的思考，引导学生进入本专题的学习。

引言部分紧扣题图，从太空遥望地球的壮丽，到近看地球环境被破坏，提出“地球需要我们细心的呵护”，并用简洁的语言解释生态工程的概念和生态工程的深刻内涵。

《科技探索之路──生态工程的兴起》以提出问题—不同观点的争论—解决问题的思路来呈现生态工程的兴起过程。

配图以学生容易理解的漫画的形式，呈现当前国际上对发展的不同理解。

这种以漫画图呈现复杂内涵的形式，不仅学生容易理解，还会使学生联想周围的类似行为，留下较大的思考空间。

书中可持续发展的定义是引用国际上经典的说法，来自于联合国环境与发展委员会的著名报告《我们共同的未来》。

文中配有一段英文原文，既便于学生对原文的理解，又使学生很自然地体会到这一问题的全球性。

第一节《生态工程的基本原理》，包括关注生态工程的建设和生态工程的基本原理两部分内容。

第一部分“关注生态工程建设”，指出经济的不当发展对环境的破坏，引导学生关注环境问题。

提出解决经济发展与环境问题的根本原则是循环经济，而实现循环经济的重要手段之一是生态工程。

呈现方式是通过资料分析对问题进行思考。

资料分析1是以长江洪水为例来分析。

1998年的长江洪水是近些年来我国发生的较大的环境事件，选择它作为材料能较好地达到“关注环境问题”的目的。

资料分析2是以国际上普遍存在的“石油农业”为例来分析现代农业的弊病。

我国是农业大国，用农业生产上存在的破坏环境的问题，如大量使用化肥等问题来分析具有代表性。

通过对这一实例的分析，可以使学生较深入地理解生态工程的必要性和生态工程建设的重要意义。

最后，通过著名生态经济学家L.R.布朗的中英文对照的一段话，对本段的学习内容作了深刻而富于哲理的总结。

第二部分是“生态工程的基本原理”。

生态工程是生态学、系统学和工程学等学科的交叉学科，所以生态工程的基本原理包含内容较多。

按照必修课学生学习的生态学基础，编者选择了物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理及两个系统学和工程学原理。

本部分的呈现方式是先介绍原理的理论基础，后有相应的实例帮助理解。

实例主要选择我国生态工程建设中遇到的实际问题，其中，一些问题已得到了解决，也有一些是失败的教训，这样从正反两个方面进行总结，有助于培养学生全面分析问题的能力。

在上述实例选择中，既有最早和生动的生态工程──我国古代“无废弃物农业”，也选择了目前生态工程遇到的问题。

例如，我国三北防护林建设中某地区只种植单一树种，结果出现营养结构单一，稳定性差。

又如，太湖的环境污染造成水体的富营养化，打破了生物与环境的平衡，造成了极大的环境和生物破坏等。

课文中，还列举了多数学生可能关注的一些问题，如农村的烧柴问题，以帮助学生从整体性角度综合考虑生态工程建设中遇到的社会、经济等实际问题，培养学生综合分析问题的能力。

关于系统的结构决定功能原理和系统整体性原理，旨在使学生了解生态工程建设需要系统学和工程学的知识，教会学生综合分析思考问题的重要性。

考虑这部分内容比较抽象，前一个原理，以学生熟悉的计算机网络结构做比喻，通俗地将原理加以理解；后一个原理，则利用必修课中学习的“整体大于部分之和”的基础，再通过分析有关生态系统的营养循环关系来理解。

本节内容后安排了一个实践活动《调查沼气工程的实施情况》。

安排此活动的原因之一是沼气工程意义重大，目前我国政府大力提倡沼气工程，把它作为我国农村生态工程综合发展的一个重要环节。

另一个原因是让学生通过联系实际，来学习有关的知识。

在取得一定的经验后，再通过讨论和交流，加深对实际问题的认识。

第二节《生态工程的实例和发展前景》包括生态工程的实例和生态工程的发展前景两部分内容。

在“生态工程的实例”中共分析了六个实例：农村综合发展型生态工程、小流域综合治理生态工程、大区域生态系统恢复工程、湿地生态恢复工程、矿区废弃地的生态恢复工程和城市环境生态工程。

选择这些实例的原因，一方面是这些实例包含着我国科学工作者已探索出来的成功经验（每种实例都是从当地的实际情况出发，因地制宜地进行生态工程的建设）；另一个方面是我国幅员辽阔，不同地域的环境问题不尽相同，选择这些有代表性的生态工程，为学生和教师的选择性学习提供了背景和资料。

教师可根据当地的实际情况有重点地选择其中一些实例进行学习。

例如，农村学校特别是生态农业试点地区的学校，可以重点学习农村综合发展型生态工程的内容，并通过参观沼气工程的实践活动，理解以沼气工程为中心，促进农村全面发展的对策。

又如，我国有些地区土地的沙漠化和水土流失问题极为严重，这些地区的学生可以重点学习大区域生态系统恢复工程。

再如，我国的很多矿区生态环境破坏严重，土壤变得贫瘠，环境污染十分严重，课本以赤峰市元宝山矿区恢复工程为例进行了有关内容的讲述，这一内容对矿区的学生具有实际意义。

第二节内容呈现的方式是首先指出面临的问题，然后，提出解决的对策，最后通过案例介绍了生态工程的实际应用。

这种呈现方式不仅层次清楚，更重要的是将生态工程融入实际应用之中，生动、形象地体现了生态工程的巨大作用，便于学生对生态工程基本原理的理解，并对于学生树立生态学的观点，培养理论联系实际的学风，具有较好的作用。

课文通过实例的学习，最后回扣主题，肯定生态工程的重要作用；同时也指出，生态工程也有局限性，只有预防生态破坏，发挥生态系统的自然修复能力才是根本的出路。

让学生懂得为什么要强调树立保护自然环境，呵护地球母亲的思想。

“生态工程的发展前景”主要包括两部分内容：“生物圈2号”生态工程的实验及启示；对我国生态工程发展前景的分析与展望。

选择以生物圈2号作为对生态工程未来发展启示的原因是：作为世界上唯一的完全人工建立的生态系统，从它投资的规模、设计思路的奇妙，以及实验过程的长久来看，都是其他人工生态系统无法比拟的，因此引起人们极大的兴趣和关注。

但是这一实验的结局带给人们更多的是深刻反思，以此作为生态工程发展的全方位思考是再恰当不过了。

这部分内容的呈现方式是：首先讲述了人类做这一探索的美好愿望；然后，从生态工程设计者的角度分析该工程设计的特点；最后，客观地讲述了这一实验的结果，分析了实验失败的原因，并以凝重的语气讲述了它带给人们的经验教训和对未来的思考。

对我国生态工程发展前景的分析与展望部分的呈现方式，是通过对中西方生态工程建设进行比较，说明应根据中国国情，走自己的生态工程之路。

同时用一些数据及我国安徽省颍上县小张庄的实例讲述了生态工程在中国的广阔发展前景。

（二）教学内容的结构三、与学生经验的联系本章内容所涉及的生态环境问题是学生关注的热点问题。

在必修模块中学生学习了生态系统的结构；生态系统的物质循环和能量流动的基本规律和应用，本专题的内容都与其有密切的联系。

例如，物质循环再生原理的理论基础是必修课中学习过的生态系统的物质循环；物种多样性原理的理论基础是必修课中学习过的生态系统的稳定性；协调与平衡原理的理论基础──生物与环境的协调与平衡，与必修课中的种间关系、环境容纳量等内容有联系；整体性原理的理论基础是人类所处的社会、经济、自然复合系统，特别是社会和经济对生态系统的影响力（如农民的生计问题与林业工程建设的矛盾等），这点在农村生活的学生会有切身的感受和体会。

学生能够从身边生活和媒体的介绍中感到环境受损问题的严重，如空气的污染、水的污染等，他们能够理解对于受损的生态系统进行修复和重建的重要意义。

由于学生在初中生物课中学习过“生物圈2号”生态工程，通过媒体的介绍了解了一些有影响的生态工程，如对全国有重要影响的三北防护林、国家重视的小流域治理、大力提倡的沼气工程，等等，因此，对于这部分内容，学生理解起来并不难。

生活在不同地域的学生生活经验不同，如城市的学生十分关注城市绿化工程，一些学生参观过生态农场和污水处理厂，而农村的学生比较了解农村经济建设和环境保护的情况，关心沼气工程的建设，很多学生的家乡都开展了生态工程建设。

这些都是学生学习本专题内容时很好的切入点。

生四、与其他专题的联系随着现代生物技术的发展，人们已经将更多的成果应用于生态工程建设中，例如，基因工程中，抗虫、抗病转基因植物的种植减少了农药的使用，保护了生态环境等。

细胞工程中组织培养技术的应用，对城市环境的综合治理也起到重要作用。

酶工程的原理可以帮助学生理解沼气工程中对菌群的控制。

生态建设中同样存在着伦理问题，即生态伦理问题，因此可以说，本专题与专题4《生物技术的安全性和伦理问题》的内容有相通之处，同样需要学生学会站在不同的角度，全面分析问题。

5.1 生态工程的基本原理一、教学目标1.简述生态工程的概念，关注生态工程的建设。