2022年“生态工程的基本原理”教学设计.pdf

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1、生态工程的基本原理教学设计许昌高级中学朱巧云【教材分析】教材地位生态工程是必修模块“稳态与环境”知识的延伸和应用, “生态工程的基本原理”是本节的核心知识。建设生态文明是国家未来发展的总趋势,高中生担负着祖国未来建设的重任,掌握“生态工程的基本原理”等学科基础知识,及早形成生态文明的观念,对祖国未来建设有重要意义。重点、 难点分析生态工程的基本原理及在具体情境中综合运用生态工程原理、分析生态环境问题及提出解决对策是教学的重点;系统学和工程学原理比较抽象,是本节的一个教学难点。【教学目标】知识目标简述生态工程的原理,举例说出各原理的内容能力目标1)尝试运用生态工程的原理,分析生态环境问题及提出解

2、决对策。情感目标1)初步形成物质循环利用、物种多样性、协调与平衡、局部与整体相统一的观点,树立可持续发展的观念。 2)关注我国人民在生态工程建设方面的成就,增强学生的民族自豪感。【教学策略】生态工程的基本原理,包括生态学、系统学和工程学的原理。前四个原理的理论基础与必修3 模块中生态系统的结构、生态系统的物质循环、能量流动和信息传递、生态系统的稳定性、种间关系、环境容纳量等内容关系密切,学生已具备一定的认知基础,在此基础上充分利用教材提供的图文信息课外收集整合的有关资料,采用案例教学模式,让学生在案例分析中体会和理解基本原理,然后再用基本原理尝试分析讨论对案例问题的解决。在突破“系统学和工程学

3、原理”这个教学难点时,设法找到学生已有的知识与新知识的联精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 系,通过类比,完成由具体事例向抽象理论的转化,实现感性认识向理性认识的飞跃。【教学流程】第一阶段:导入新课同学们,我们许昌位于河南省中部,属于淮河流域沙颍河水系,近几十年来淮河流域的水质不断恶化,有一首民谣是这样说的: “五十年代淘米洗菜,六十年代洗衣灌溉,七十年代水质败坏,八十年代鱼虾绝代,九十年代身心受害。”这首民谣可以说真实地反映了淮河

4、水质遭受污染的情况。不仅如此,全球范围内也出现了严重的生态环境问题:温室效应导致的冰川融化、海平面上升;土地荒漠化带来的沙尘天气;各种环境污染导致生物多样性锐减,许多物种正濒临灭绝;同时我们人类的生存也面临着巨大的威胁,对生态环境进行修复和重建已经到了刻不容缓的地步!在这种背景下,一种新的生物工程技术诞生了,这就是生态工程。第二阶段:学习新课一、生态工程概念理论基础:生态学和系统学等学科的基本原理技术手段:系统设计、调控和技术组装操作流程:对已被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。最终目的:促进人类社会和自然环境的和谐发展。过渡 生

5、态工程是一项前景非常广阔的生物技术,那么在设计生态工程时,应该注意哪些问题呢本节课我们重点学习生态系统的基本原理。二、生态工程的基本原理基基本原理理论基础教学程序分析案例揭示原理尝试利用原理解决实际问题教师活动学生活动教师活动学生活动出谋划策物 过渡 生态工1. 回 忆 生案例:展示焚思考讨论,精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 物质循环再生原理物质循环程尽管是一项新兴的科学技术,但在我国古代就已经有了生态工程最鲜活的例子。1)案例

6、:我国古代“无废弃物农业” 的图示。2)无废弃物农业的优势是实现物质循环再生,避免资源浪费和环境污染,有利于系统的稳定和发展。态 系 统 的结 构 及 功能 的 有 关知识。2. 分 析 讨论,解决下列问题。1) : 这个农业 生 态 系统 中 废 弃的 物 质 有哪些2) :我 们 的 祖先 是 怎 样处 理 这 些废 弃 物 的3) : 废弃物还 田 有 何重要意义烧秸秆图片,每年夏收、秋收季节,农民焚 烧 农 作 物的秸秆,不仅浪 费 了 秸 秆中的能源,同时 对 周 边 环境 带 来 严 重的空气污染,出 现 局 部 能见度低、车祸发 生 率 高 等现象,给人民的生产、生活甚 者 生

7、命 带来 了 严 重 的影响。问题 : 请你 利 用 所 学的知识“为秸秆 找 一 个 合适的出路”。总 结 整 理得 秸 秆 的“ 出 路 ”有:秸秆粉 碎 还 田作有机肥, 秸 秆 加工 作 动 物饲料,秸秆 收 集 后利 用 微 生物 发 酵 生产 沼 气 作为 生 活 能源,秸秆燃烧发电, 秸 秆 加工 编 织 成工艺品等。物种多样性原理态系统的稳定性过渡 图片展示在世界上被誉为“中国的绿色长城”的我国“三北防护林系统”。介绍三十年来已经取得的重大成就,但由于没有完全按照讨 论 问 题1:为什么樟 子 松 林的 松 毛 虫会肆虐,几十 亿 株 杨树 会 毁 于一旦问题 2:为什 么 珊

8、 瑚问题:针对三北 防 护 林 生态 建 设 中 局部 出 现 松 毛虫、 天牛毁坏林木的问题,利 用 所 学 的知 识 , 想 一想, 如何利用生 物 学 的 方思考讨论,总结整理,防 治 方 法有:1)营造不同 形 式 的混交林; 2)招 引 啄 木鸟、灰喜鹊等,保护和精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 自然生态规律办事,也出现了不少问题。案例 1: 樟子松林的松毛虫肆虐和杨树林天牛灾害。案例 2: 海洋深处的珊瑚礁生态系统海洋

9、中的“热带雨林”视频。2)总结:生物多样性高,食物链复杂,系统的抵抗力稳定性高,系统生产力高。生态工程要遵循生物多样性原理。礁 生 态 系统 在 深 海有 限 的 资源条件下,维 持 着 较高 的 生 产力法 对 害 虫 进行防治2)总结:一般而言,物种繁 多 而 复 杂的 生 态 系 统具 有 较 高 的抵 抗 力 稳 定性。利用天敌,3)应用害虫 的 寄 生菌 等 生 物手 段 进 行防治。协调与平衡原理物与环境的协调与平衡过渡 生物多样性原理是不是意味着生物数量越多越好呢2)案例 1:青岛海面上如同草原一样的浒苔。案例 2: 西北地区的东倒西歪的杨树林。1)讨论:浒 苔 爆 发对水体、水

10、生 生 物 及当 地 经 济带 来 哪 些危害2)讨论:西 北 有 些地方的“绿色 长 城 ”为 什 么 变问题 1:从协调 与 平 衡 原理出发,结合西 北 地 区 的气候条件,想一想,在我国西 北 地 区 进行 防 护 林 建设时,应选择哪些树种讨论总结:应 种 植 耐寒、抗旱,适 应 能 力强的树种。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 3)揭示生态工程建设时要考虑生物与环境的 协 调 与 平衡,生物的数量不超过环境的承载力,才

11、能保证系统的稳定和平衡。成了“灰色长城”整体性原理会、经济、自然复合系统 过 渡 生 态 工程是造福于国家和人民的好工程,但实施起来却是困难重重。1) 案例:“前面造林,后面砍林”现象。为什么会这样是管理不够严格还是农民法律意识淡薄,或者还有更深层次的原因呢2)展示“自然社会经济复合系统”图。从该图看,实施好生态工程都需要协调好哪些关系1) 讨论得:出 现 这 种现 象 是 由于 生 态 工程 建 设 中没 有 综 合考 虑 生 态建 设 和 农民 生 计 之间的关系。2)讨论分析得:生态工 程 建 设时 不 但 要考 虑 到 自然 生 态 系统的规律,更 重 要 的是,还要考虑 到 经 济和

12、 社 会 等的影响力。思考 1:如果你 是 当 地 的农民,你会遇到 哪 些 现 实问题思考 2:如 果 你 是 生态 工 程 的 总设计者,请为当 地 农 民 设计 一 条 合 适的出路。讨论总结: 粮 食 问题对策:建立基 本 口 粮田、科学种田 提 高 单位 面 积 产量等。 能 源 问题对策:沼气代柴、发展生态水电、以 电 代 柴等。 经 济 问题对策:调整农 村 产 业结构、发展经济林、 发展养殖业、发 展 生 态精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 11 页 - - -

13、- - - - - - - 3)揭示生态工程要遵循“ 整 体 性 原理” ,要协调好各种关系,以保证系统的平衡与稳定。旅游等。系统学和工程学原理教师活动学生活动系统的结构决定功能的原理布式优于集中式和环式1、展示三个计算机网络结构示意图。问题:哪种结构更加可靠,不会因为局部故障引起整个系统瘫痪案例:“桑基鱼塘”模式,找一找,该模式中有几种可以带来经济收入的产品总结:在系统的组分相同的情况下,可以通过改变和优化系统的结构, 从而达到改善系统功能的目的。揭示“系统的结构决定功能原理” 。1)分析“三种计算机网络结构示意图”类比,知道导致整个系统的瘫痪。分析得:“桑基鱼塘模式”把很多个单个生态系统通

14、过优化组合,有机整合在一起,成为一个新的高效生态系统,大大提高了生态系统的生产力。系统的整体性原理体功能大于部分之和1)展示:珊瑚与藻类的共生,豆科植物与固氮菌的共生。2)系统各组分之间维持适当的比例对于系统整体功能的体现有非常重要的意义,如果系统组分中比例失调,将造成生态系统的崩溃。揭示系统整体性原理。体会整体功能大于部分之和的含义,加深对系统整体性原理的理解。教总结本节课学习的五回 顾 本 节 课 主 要 内精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共 11 页 - - - - - -

15、- - - - 学总结个生态工程的基本原理,及其理论基础。容,构建知识结构。第三阶段:巩固新课随堂练习结束语: 生态工程在我国及其他国家都已经广泛开展,请同学们课下搜集相关资料,如沼气工程、城市环境生态工程等实例,以了解生态工程的最新进展情况。【教学反思】本节课运用了案例教学法,新课程倡导教育要回归生活,因而案例的选择要有生活性。每年夏收、秋收季节,学校周围农民焚烧秸秆,学生深受其害,在物质循环再生原理的学习中选择 “秸秆的出路” 这个案例, 来源于学生的生活。同时教学案例,应当能反映生物学的基本原理和规律,具有鲜明的生物学特征,或者与生物学教学要求相符合,具有针对性,为完成教学目标而服务,应

16、具有典型性。发展学生的民族精神,对国家的兴盛、社会的进步、个人的终身发展都具有重要意义。本节教学中,强调“无废弃物农业”是我国古代传统农业的辉煌成就之一,也是生态工程最早和最生动的一种模式;突出“三北防护林”建设工程是当代我国人民在生态工程建设方面的重要成就;在“桑基鱼塘模式”分析结束时,设计了这样一段结束语:“自古有上有天堂,下有苏杭之说,苏杭为什么成为人们生活中向往的天堂,是因为当地农民在几百年前就利用自己的聪明才智,建立了高生产力的生态系统,在有限的土地上创造了巨大的财富。 ”以此让学生体会我国人民的聪明才智,增强学生的民族自豪感。附:生态工程的基本原理导学案【学习目标】简述生态工程的概

17、念,关注生态工程的建设。简述生态工程的原理,举例说出各原理的内容。尝试运用生态工程原理,分析生态环境问题及解决对策。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 【学习重点】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。【学习过程】第一步:自主预习、梳理基础知识知识点 1 生态工程概念: 生态工程是指人类应用_等学科的基本原理和方法,通过系统设计、调控和技术组装,对已被破坏的生态环境进行_,对造成_的传统生产方式进行改善,并提

18、高生态系统的生产力,从而促进_的和谐发展。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_的同步发展。特点: _、 _ 、_的工程体系。知识点 2 生态工程所遵循的基本原理项 目理论基础意 义实 例物质循环再生原理物质循环可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响物种多样性原理生态系统的_生物多样性程度可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力1“三北” 防护林建设中的问题2珊瑚礁生态系统的生物多样性问题协调与平衡原理生物与环境的_生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏 1 太湖富营养化问题 2 西北一些地区的防护林问

19、题 3 过度放牧问题整体性原理_复合系统统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定林业建设中自然系统与社会、经济系统关系问题系统学和工程学原理系统的结构决定功能原理:_结构优于 _和环式结构。改善和优化系统的结构,以改善功能系统整体性原理:保持系统很高的生产力珊瑚礁、藻类和珊瑚虫精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 整体 _部分。的关系第二步课内探究,突破重点难点探究 1: 分析讨论我国“无废弃物农业”,解决下列问题。1:这个农业生态系统

20、废弃的物质有哪些2:我们的祖先是怎样处理这些废弃物的3:废弃物还田有何重要意义问题:每年夏收、秋收季节,农民焚烧农作物的秸秆, 不仅浪费了秸秆中的能源,同时对周边环境带来严重的空气污染, 出现局部能见度低、车祸发生率高等现象,更有甚者会出现 “引火烧身”,给人民的生产、 生活甚者生命带来了严重的影响。出谋划策 :请你利用所学的知识“为秸秆找一个合适的出路”。探究 2 比较三北防护林的单纯林与珊瑚礁区生态系统,解决以下问题:1: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2:为什么珊瑚礁生态系统在深海有限的资源条件下,能长期保持稳定,维持着较高的生产力出谋划策 :从珊瑚礁生态系统的启示

21、,想一想,对松毛虫、天牛毁坏林木的问题,如何用生物学的方法来防治林业害虫探究 3 分析案例 :青岛浒苔爆发和西北杨树林.出谋划策 : 结合西北地区气候条件,想一想,在我国西北地区进行防护林建设时,应选择哪些特征的树种探究 4:分析案例林区建设中的问题为什么会出现前面造林,后面砍林的现象出谋划策: 为林区农民谋一条合适的出路.探究 5:分析三种计算机网络结构示意图,和桑基鱼塘模式1.三种结构中哪种结构可靠性高,局部故障不会造成整个网络的瘫痪精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 11 页

22、 - - - - - - - - - - 2.找一找 :桑基鱼塘模式中有几种可带来经济收入的产品【巩固练习】一、随堂巩固分析下列事件用哪种生态工程原理来解释1、畜牧养殖应注意牲畜量不超过草地承载量2、使用堆肥和沤肥法实现生态农业3、广东大量引种木麻黄作为行道树,一年一种叫吹绵介壳虫的害虫使木麻黄遭受严重破坏,后来从国外引进澳洲瓢虫,已持续发挥了控制害虫的作用。4、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农民的生活问题,如粮食、烧柴以及收入等问题。5、互利共生的生物二、课后巩固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

23、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

24、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()精品资料 - -

25、- 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 11 页 - - - - - - - - - - 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

26、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() 酸雨 臭氧空洞 “白色污染 ”温室效应 赤潮 光化学污染 噪声A. B. C. D. 12、在我国西部大

27、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采用堆肥和沤肥等多种方法,把有机物转变为有机肥料15、 (多选)进行生态工程建设时要考虑到以下哪些问题()A宗教信仰B经济和社会的影响力C社会习惯和法律制度D自然生态系统规律参考答案:2. D 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 11 页 - - - - - - - - - -

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