劉義友

1教學(xué)目標(biāo)

1.1知識(shí)目標(biāo)

說出生態(tài)工程的概念；列舉生態(tài)工程的意義；列舉生態(tài)工程的基本原理，舉例說出各原理的主要內(nèi)容；嘗試運(yùn)用生態(tài)工程原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及解決對(duì)策。

1.2能力目標(biāo)

通過搜集本地區(qū)生態(tài)工程建設(shè)的資料，提高資料收集與信息處理能力；通過運(yùn)用生態(tài)工程原理分析生態(tài)環(huán)境問題，提高分析問題、解決問題的能力；參與調(diào)查沼氣工程的實(shí)施情況的實(shí)踐活動(dòng)，形成科學(xué)探究能力。

1.3情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)

關(guān)注本地區(qū)生態(tài)工程建設(shè)情況，認(rèn)同生態(tài)工程建設(shè)對(duì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義；能夠運(yùn)用生態(tài)工程原理和相關(guān)生物學(xué)知識(shí)，參與節(jié)能減排、建設(shè)和諧社會(huì)等問題的討論，體驗(yàn)勞動(dòng)人民在實(shí)踐中的創(chuàng)造性，領(lǐng)會(huì)“實(shí)踐出真知”的道理。

2教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1教學(xué)重點(diǎn)

舉例說出生態(tài)工程基本原理的主要內(nèi)容。

2.2教學(xué)難點(diǎn)

理解系統(tǒng)學(xué)、工程學(xué)原理。

3學(xué)情分析

在必修三模塊中已經(jīng)學(xué)習(xí)過生態(tài)學(xué)的基本概念和原理，其中生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)的基本規(guī)律和應(yīng)用，與本專題的內(nèi)容有密切的聯(lián)系，生態(tài)工程原理及實(shí)例是在此基礎(chǔ)上的拓展和應(yīng)用。隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，水體富營養(yǎng)化、空氣污染、酸雨、耕地逐漸減少、廢棄地與日劇增等，學(xué)生感到環(huán)境受損問題的嚴(yán)重，對(duì)于理解受損的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和重建的重要意義。同時(shí)對(duì)南通地區(qū)“生態(tài)農(nóng)業(yè)縣建設(shè)”、“農(nóng)林牧副漁一體生態(tài)工程”、“廢棄地的植被恢復(fù)工程”等事實(shí)，學(xué)生耳濡目染，是教學(xué)的生動(dòng)素材。但系統(tǒng)學(xué)、工程學(xué)原理比較抽象，對(duì)于學(xué)生的理解存在一定的困難。

4教學(xué)過程設(shè)計(jì)

4.1創(chuàng)設(shè)生動(dòng)情境，激活學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

教師：隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，環(huán)境問題也日漸突出。請(qǐng)大家結(jié)合生活實(shí)際，說說南通地區(qū)主要環(huán)境問題有哪些?請(qǐng)簡要分析其形成原因。

學(xué)生：水體污染，主要是由于生活污水、工業(yè)污水的大量排放；秸稈燃燒(狼煙)問題……

教師：剛才大家發(fā)言很踴躍，體會(huì)很真切。不僅說明大家對(duì)家鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境問題的關(guān)注，更能說明治理環(huán)境問題迫在眉睫。生態(tài)工程建設(shè)就是是指人類應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)控和技術(shù)組裝，對(duì)已破壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，對(duì)造成環(huán)境污染和破壞的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式進(jìn)行改善，并提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力，從而促進(jìn)人類自然環(huán)境的和諧發(fā)展。生態(tài)工程在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到有利于人類和自然兩方面，它不同于一般的傳統(tǒng)工程，具有低消耗、多效益、可持續(xù)的特征。

4.2引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)建構(gòu)，做到“活學(xué)”

4.2.1結(jié)合具體案例，懂得生態(tài)工程基本原理的內(nèi)涵

案例1：“石油農(nóng)業(yè)”是以美國為代表的高投入、高產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化模式。這一模式之所以被稱為“石油農(nóng)業(yè)”：是因?yàn)樗罅康厥褂靡允彤a(chǎn)品為動(dòng)力的農(nóng)業(yè)機(jī)械，大量使用以石油制品為原料的化肥、農(nóng)藥等農(nóng)用化學(xué)品，大量化肥農(nóng)藥的使用，在糧食產(chǎn)量大幅度提高的同時(shí)，食品的質(zhì)量安全持續(xù)下降。于是生態(tài)農(nóng)業(yè)成了世界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。

教師：請(qǐng)結(jié)合分析教材109頁的“無廢棄物農(nóng)業(yè)物質(zhì)和能量的流動(dòng)”圖解，思考“無廢棄物農(nóng)業(yè)”的突出優(yōu)勢(shì)是什么?

學(xué)生：充分利用廢棄物中的能量，通過物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化，形成無廢棄物生產(chǎn)方式(總結(jié)得出物質(zhì)循環(huán)再生原理)。

案例2：教材110頁的“資料分析”。

教師：為什么樟子松林的松毛蟲會(huì)肆虐，幾十億株楊樹會(huì)毀于一旦?而珊瑚礁區(qū)卻能夠在養(yǎng)分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性?

學(xué)生：純樟子松林、楊樹林的生物多樣性低，食物鏈短而單調(diào)，缺少松毛蟲、天牛的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而會(huì)導(dǎo)致了樹林的毀壞。珊瑚礁區(qū)的生物多樣性高，食物鏈復(fù)雜，不同的生物占據(jù)了不同的時(shí)間位、空間位和資源位，因而充分利用了珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境。例如，氮、磷等養(yǎng)分就能夠在該區(qū)生物體間充分地循環(huán)利用而很少流出系統(tǒng)外。

教師：從上面正面和反面的實(shí)例，你能得出怎樣的結(jié)論?你認(rèn)為生物多樣性的破壞有人為因素嗎?

學(xué)生：只有保持生態(tài)系統(tǒng)較高的生物多樣性，才能保證生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和平衡。生物多樣性的破壞有人為因素，而且往往作用巨大(總結(jié)物種多樣性原理)。

案例3：結(jié)合教材111頁“資料分析”。

教師：從協(xié)調(diào)與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進(jìn)行防護(hù)林建設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇哪些樹種?如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認(rèn)為應(yīng)該注意什么問題?

學(xué)生：西北畜牧養(yǎng)殖應(yīng)該注意牲畜數(shù)量不能超過草地的承載量。針對(duì)公共草地的過度放牧問題，應(yīng)該實(shí)行草地承包，調(diào)動(dòng)個(gè)人的管理積極性，減少過度放牧現(xiàn)象；另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產(chǎn)量(總結(jié)得出平衡與協(xié)調(diào)原理)。

教師：在生態(tài)工程建設(shè)過程中，需要整體考慮生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、法律制度、社會(huì)習(xí)慣，統(tǒng)一協(xié)調(diào)局部與整體、當(dāng)前與長遠(yuǎn)、開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，保障生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。這體現(xiàn)了什么原理?學(xué)生：整體性原理。

案例4：?；~塘分布在我國長江三角洲、珠江三角洲一帶的水鄉(xiāng)，是一種典型的水陸物質(zhì)和能量交換型生態(tài)工程。圖1表示了桑基魚塘的物質(zhì)和能量流動(dòng)途徑，桑基魚塘體現(xiàn)了哪些生態(tài)工程基本原理?

學(xué)生：物質(zhì)循環(huán)再生原理(廢棄物的充分利用)、物種多樣性原理等。

教師：除此以外，該生態(tài)系統(tǒng)還體現(xiàn)了系統(tǒng)學(xué)和工程學(xué)原理，如通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的。這體現(xiàn)了什么原理?

學(xué)生：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能原理。

教師：系統(tǒng)各組分之間要有適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系，只有這樣才能順利完成能量、物質(zhì)、信息等轉(zhuǎn)換和流通，并且實(shí)現(xiàn)總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。這又體現(xiàn)了什么原理?

學(xué)生：系統(tǒng)整體性原理。

4.2.2聯(lián)系生活實(shí)際，“活化”生態(tài)工程的基本原理

教師：在我們南通市區(qū)最大的生態(tài)工程建設(shè)莫過于濠河改造工程，素有“中國近代第一城”的南通是目前國內(nèi)完好保存護(hù)城河——濠河的四城市之一，蜿蜒10km，有千年歷史，被譽(yù)為“少女脖子上項(xiàng)鏈”。但是在上世紀(jì)八十年代，由于濠河周邊企業(yè)林立，污水直排，導(dǎo)致濠河污染十分嚴(yán)重。20世紀(jì)90年代至今，南通為保護(hù)濠河做了大量工作，使“少女脖子上項(xiàng)鏈”重放耀眼光彩(展示現(xiàn)在的南通濠河與20世紀(jì)80年代末的圖片)。請(qǐng)列舉保護(hù)濠河的具體措施及其意義，分析其依據(jù)的基本原理。

學(xué)生：結(jié)合生態(tài)工程的基本原理，通過討論，并完成下列表格(表2)。

教師：江蘇成為經(jīng)濟(jì)大省、經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是江蘇的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，既強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也必須保護(hù)好環(huán)境，絕不能走“先污染、后治理”的老路。為此江蘇省開展了“生態(tài)農(nóng)業(yè)縣”的建設(shè)，到2006年，南通六縣(市)全部被國家環(huán)?？偩置?/p>

名為國家級(jí)生態(tài)示范區(qū)。以下江蘇“生態(tài)農(nóng)業(yè)縣”建設(shè)驗(yàn)收的評(píng)價(jià)項(xiàng)目(部分)(表3)，請(qǐng)簡要說明達(dá)標(biāo)意義及其依據(jù)的基本原理。

學(xué)生：閱讀評(píng)價(jià)項(xiàng)目，通過討論，完成表格。

4.3設(shè)計(jì)鞏固訓(xùn)練，做到“活用”

鞏固訓(xùn)練1：稻田養(yǎng)魚模式是江蘇某地區(qū)在生態(tài)農(nóng)業(yè)縣建設(shè)中的一種農(nóng)業(yè)生態(tài)模式，其具體做法是在水稻插秧返青后，稻田灌水，放入一定量的食草魚苗，在曬田或施肥、病蟲害防治等管理時(shí)，使魚苗隨水進(jìn)入事先挖好的魚溝內(nèi)，收稻時(shí)先把長大的魚撈出，再轉(zhuǎn)入精養(yǎng)魚塘。稻田養(yǎng)魚模式的有哪些好處?依據(jù)了哪些生態(tài)工程的基本原理?

學(xué)生回答：在養(yǎng)魚的稻田中，水稻為魚提供遮蔭、適宜水溫和充足餌料，而魚為稻田除草、滅蟲、充氧和施肥，使稻田的大量雜草、浮游生物和光合細(xì)菌轉(zhuǎn)化為魚產(chǎn)品；稻、魚共生互利，相互促進(jìn)，形成良好的共生生態(tài)系統(tǒng)，體現(xiàn)了食物鏈原理、物種共生原理、生物多樣性原理等。該生態(tài)模式通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，改善功能，體現(xiàn)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定功能的原理；在提高了水稻產(chǎn)量同時(shí)，還促進(jìn)了養(yǎng)魚業(yè)的發(fā)展，還減少了化肥、農(nóng)藥、除草劑的施用量，提高了土壤肥力，體現(xiàn)了系統(tǒng)整體性原理。

教師總結(jié)歸納：稻田養(yǎng)魚模式、稻一鴨一萍共作模式、?；~塘生態(tài)模式等都是江蘇省新農(nóng)業(yè)建設(shè)過程中常見的生態(tài)模式，都屬于多目標(biāo)生產(chǎn)模式。這些生態(tài)模式力圖通過改變和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，達(dá)到改善系統(tǒng)功能的目的，使種植、養(yǎng)殖等各行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

鞏固訓(xùn)練2：20世紀(jì)以來石油農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，大量化肥農(nóng)藥的使用，在糧食產(chǎn)量大幅度提高的同時(shí)，也使食品的質(zhì)量安全持續(xù)下降。于是生態(tài)農(nóng)業(yè)成了世界共同關(guān)注的焦點(diǎn)。圖2表示一種“甘薯+奶牛+沼氣+花木+龍蝦+食用菌”生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，試據(jù)圖回答有關(guān)問題。

甘薯藤青貯的主要操作是：甘薯藤切段一填壓進(jìn)入青貯窖中一密封一段時(shí)間，其目的是什么?該生態(tài)模式體現(xiàn)哪些生態(tài)工程基本原理?(小組討論)

學(xué)生回答：甘薯藤青貯的目的是通過微生物厭氧發(fā)酵，初步分解甘薯藤中的有機(jī)物，有利于奶牛的消化吸收。該生態(tài)模式中，甘薯、花木、奶牛、龍蝦、食用菌相互作用，生態(tài)系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)，抵抗力的穩(wěn)定性越高，避免生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的失衡，體現(xiàn)了生物多樣性原理；食用菌、沼氣等能充分利用廢棄物中的能量，通過物質(zhì)和能量的多級(jí)利用，實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化，形成無廢棄物生產(chǎn)方式體現(xiàn)了物質(zhì)循環(huán)再生原理等。

教師總結(jié)歸納：以沼氣為紐帶的農(nóng)業(yè)生態(tài)工程。把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)、資源高效利用融為一體。如“四位一體”模式、“豬-沼-果”模式、“豬-沼-竹”模式等。

5教學(xué)反思

本節(jié)課分為三個(gè)基本環(huán)節(jié)，即創(chuàng)設(shè)生動(dòng)情境一引導(dǎo)體驗(yàn)構(gòu)建一設(shè)計(jì)訓(xùn)練鞏固，是“活學(xué)應(yīng)用”教學(xué)模式的一個(gè)案例。首先創(chuàng)設(shè)貼近生活的生動(dòng)情境激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)和興趣，導(dǎo)課情境從熟知的環(huán)境問題人手，由于情境新穎、貼近生活，緊扣教學(xué)主題，所以課堂氣氛活躍，學(xué)生有興趣、有激情，無論在小組討論、集體研討、匯報(bào)、辯論等教學(xué)環(huán)節(jié)中，表現(xiàn)出較高的參與意識(shí)、合作意識(shí)，發(fā)言膽大心細(xì)、條理清晰。引導(dǎo)學(xué)生體驗(yàn)構(gòu)建，突出結(jié)合現(xiàn)實(shí)案例、生活案例，理解和應(yīng)用生態(tài)工程建設(shè)的基本原理，如江蘇生態(tài)農(nóng)業(yè)縣建設(shè)、南通濠河治理生態(tài)工程等。最后通過設(shè)計(jì)鞏固訓(xùn)練，進(jìn)行反饋和小結(jié)，訓(xùn)練體現(xiàn)學(xué)科特點(diǎn)，體現(xiàn)提高生物科學(xué)素養(yǎng)，同時(shí)關(guān)注情感目標(biāo)的評(píng)價(jià)。