生态工程的基本原理-教学设计

专题五生态工程

5.1 生态工程的基本原理

【教材分析】

《生态工程的基本原理》为人教版高中生物教材选修3专题5第一节，是在必修三生态系统

的基本概念和原理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。

【学情分析】

学生已经学过了有关生态系统结构和功能的知识，这为新知识的学习奠定了认知基础。随着社会经济的发展，环境问题日益严重，学生对此已有所了解。教师应充分利用这一点，引导学生积极思考，进行讨论分析，让学生自主地解决问题，获得知识，提升能力。

【教学目标】

知识目标：举例说出生态工程基本原理的内容。

能力目标：尝试运用生态工程原理分析生态环境问题及提出解决对策。

情感和态度价值观目标：关注生态工程的建设，认同生态工程建设对可持续发展具有重要意义。

【教学重点】举例说出生态工程基本原理的内容。

【教学难点】生态工程的系统学和工程学原理。

【教学过程】

学习

内容

教师活动学生活动

视频导入，激发兴趣播放视频：保护地球之守护我们共同的家园

地球需要我们细心呵护，需要我们用生态工程的原理和方法，对已破坏的生态环境进

行保护，发展环境友好的技术，重建人类和地球母亲的良好关系，促进人类和自然的

和谐发展。

学生思考、回答。

地球上的自然资源

遭到了严重地破

坏，能源的短缺日

益地明显，环境正

遭受严重地污染。

概念什么是生态工程？

学科：生态学、系统学

技术：系统设计、调控与技术组装

目的：人与自然和谐发展阅读教材，结合学案，把握概念要点。

关注生态工程建设【案例分析1】1998年长江特大洪灾

问题：洪灾发生的最主要原因是什么？

问题：洪灾发生反应出传统经济发展模式存在什么问题？

【案例分析2】农业现代化模式——“石油农业”。

问题：你怎么理解“石油农业”？相比它的消耗，你认同高产出吗？假使有一天煤炭

石油用光了，我们的农业如何发展？

用概念图总结

小组讨论

概念图

阅读资料，进行分

析。找出症结所在：

现代农业多消耗，

引导学生思考应该改变传统经济模式，发展新的经济模式——“生态经济”。“生态经济”遵循循环经济原则，实现废弃物资源化。

要实现这样一种生态经济模式，一个重要的手段就是建立生态工程。低产出，不可持续发展。

获得新知：生态工程建设的目的是经济效益和生态效益同步发展。其特点少消耗，多效益，可持续发展。

生态工程的基本原理一）物质循环再生原理

【请你设计】“石油农业”的模式如何改进？（提示：结合必修三生态系统的结构和功

能来分析，废弃物农作物秸秆、人禽畜的粪便如何处理？）

【资料分析1】我国古代根本没有化肥，土壤肥力是如何维持了上千年？

我国古代“无废弃物农业”模式示意图

【小组讨论】回答下列问题：

请找出其中的废弃物？这些废弃物哪里去了？

引导学生总结：实际上这其中就贯彻了生态工程的一条基本原理——物质的循环再生

原理。

【资料分析2】以沼气为中心的生态工程模式。

我国大力推广以沼气工程为中心的生态农业，充分利用物质循环再生的潜力，不仅可

以生产有机肥，还能将沼气池产生的沼气用作燃料，实现能量多级利用，真正的少消

耗，多效益。

二）物种多样性原理

【资料分析3】防护林建设中的问题

【小组活动，两两讨论】：樟子松林的松毛虫为什么肆虐一时，甚至毁掉树林？为什么

杨树天牛让几十亿株杨树毁于一旦？

针对此问题，同学们能提出整改的意见吗？

其实大家不自觉地已经利用了物种多样性原理。

【资料分析4】出示美丽的珊瑚礁图片。

在这个养分稀少的深海中，珊瑚礁区的系统生产力是惊人的。同学们想想为什么这个

区域可以生活着如此多的生物，保持着如此高的生物多样性？

通过正反两个案例，你能得出什么结论？教师引导学生说出生态工程建设时应遵循的

第二个基本原理：物种多样性原理。

自主探究

小组合作

表达交流

思考、回答。古代

农民采用堆肥沤肥

的方式，再度利用

废弃物，维持土壤

肥力。并且种植豆

科植物，补充土壤

N肥。

思考、讨论：添加

沼气池就可以实现

废弃物的循环利

用。

分析、讨论：樟子

松林和杨树林物种

多样性低。可以营

造不同形式的混交

林，招引啄木鸟和

灰喜鹊等天敌。

思考、回答：珊瑚

礁区物种繁多且营

养结构复杂，各种

三） 协调与平衡原理

【资料分析5】结合教材111页

为什么精心栽培的杨树林全军覆没，反而没有当地的树种长的好？ 太湖水葫芦的泛滥给原有生态系统造成了什么危害？ 协调强调生物要适应环境，平衡强调环境的承载力。

【迁移应用】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？ 四） 整体性原理

【资料分析6】为了控制荒漠化的发展和水土流失，全国25省区陆续开展实施了退耕还林还草的工程。可是有些地方出现了“前面造林，后面毁林”的现象。大家认为可能这些地方存在什么问题？ 得出结论：人类处在自然-社会-经济复合而成的巨大系统之中。必须充分考虑这个整体，遵循整体性原理。

遵循整体性原理，我们了解一下各地有些什么措施？ 【视野拓展】

出示课前搜集的资料：河南濮阳市发展林下经济，提供信贷支持，送科技下乡等措施。 五） 系统学和工程学原理

生态工程是生态学与工程学的综合应用，所以建设生态工程还应该遵循系统学和工程学原理。

（一）系统结构决定功能原理

结合教材图5-4，计算机网络结构示意图，认识到系统的内部结构决定了系统具有的功能。

同学们学过的生态系统有没有类似的现象？出示三个生态系统结构图，进一步理解这一原理。

【迁移应用】南方水乡桑基鱼塘模式。

谁能说说这个生态系统中能量沿着什么途径流动？如果做个变式。

鱼

桑

蚕

糖厂

猪

甘蔗

塘泥

蚕沙

塘泥

糖渣

人

糖丝

肉

这样一来，单个的生产系统，通过优化组合有机地整合在一起，成为一个新的高效的生态系统，大大提高了系统的生产力。 （二）系统整体性原理

这里的整体又指什么？

【资料分析7】在阴暗冰冷的海底世界中，珊瑚礁毫无疑问更像一片仙境：五颜六色的海洋动物游弋于奇形怪状的珊瑚丛中，这里是海洋中最复杂的生态系统之一。 然

而到了上世纪70年代，在世界不同的地方都发现了白化珊瑚。白化珊瑚是怎么回事？ 从这个现象中，同学们注意到整体指的是谁和谁组成的整体？ 【讲授式】明确系统整体性原理的含义。

【深化理解】你能举出整体功能大于部分之和的例子吗?

生物占据了不同的生态位，充分利用了自然提供各种资源。

思考、讨论

这些地方存在的问题是生态效益发展了，但是没有经济效益。仅考虑造林，

而不顾及农民的粮食、烧柴和收入等问题，建好的这片林子也不可能持久

和稳定。 学生关注生产实际，充分理解整体性原理，并且认同生物学的价值。

思考，得出结论：在建设生态工程时，我们需要利用这个原理来改善和

优化系统的结构，从而达到改善系统功能的目的。 挖塘养鱼，塘基面上种桑，塘泥肥桑，桑叶养蚕，再用蚕沙喂鱼。……

获得新知：各组分组成整体，才能发挥出整体才有的功能。

豆科作物和根瘤菌的共生；