生態(tài)工程的基本原理的教學設計表格式

1、“生態(tài)工程的基本原理”的教學設計楊 佩 娟（江蘇省通州高級中學 江蘇通州 226300）摘要 本教學案例以“生態(tài)工程的基本原理”這個核心知識為聯結點，采用案例教學模式，師生同建具有自我生長活力的知識網絡系統，以此為基礎借助一定的情境，促進學習的遷移、知識的理解和問題的解決；并通過教學反思，形成“實踐理論”。關鍵詞 案例教學模式 生態(tài)工程的基本原理 教學反思中國圖書分類號：G633.91 文獻標識碼：A1 教材分析1.1 教學地位 生態(tài)工程是必修模塊“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”知識的延伸和應用，“生態(tài)工程的基本原理”是本節(jié)的一個核心知識。胡錦濤總書記在黨的十七大報告中提出，要“建設生態(tài)文明，基本形成節(jié)約能源資

2、源和保護生態(tài)環(huán)境的產業(yè)結構、增長方式、消費模式”。建設生態(tài)文明是國家未來發(fā)展的總趨勢，高中生擔負著祖國未來建設的重任，掌握“生態(tài)工程的基本原理”等學科基礎知識，及早形成生態(tài)文明的觀念，對祖國未來建設有重要意義。目前，生態(tài)工程已在資源管理、環(huán)境保護、生態(tài)治理和建設、城市發(fā)展等方面得到了廣泛的應用，必將在建設生態(tài)文明中發(fā)揮重要作用。1.2 重點、難點分析 生態(tài)工程的基本原理及在具體情境中綜合運用生態(tài)工程原理、分析生態(tài)環(huán)境問題及提出解決對策是教學的重點；系統學和工程學原理比較抽象，是本節(jié)的一個教學難點。2 教學目標1.1 知識目標 簡述生態(tài)工程的原理，舉例說出各原理的內容1.2 能力目標 1）嘗試運

3、用生態(tài)工程的原理，分析生態(tài)環(huán)境問題及提出解決對策。2）運用各種媒體收集有關的資料，增強獲取新知識和信息處理的能力。1.3 情感目標 1）初步形成物質循環(huán)利用、物種多樣性、協調與平衡、局部與整體相統一的觀點，樹立可持續(xù)發(fā)展的觀念。2）關注我國人民在生態(tài)工程建設方面的成就，增強學生的民族自豪感。3）在討論交流、成果展示、角色扮演等活動中，體驗合作學習的快樂。3 教學策略分析案例提出解決方案分析其中的生態(tài)工程原理嘗試運用原理分析實際問題生態(tài)工程的基本原理，包括生態(tài)學、系統學和工程學的原理。前四個原理的理論基礎與必修3模塊中生態(tài)系統的結構、生態(tài)系統的物質循環(huán)、能量流動和信息傳遞、生態(tài)系統的穩(wěn)定性、種間

4、關系、環(huán)境容納量等內容關系密切，學生已具備一定的認知基礎，在此基礎上充分利用教材提供的圖文信息以及師生課外收集整合的有關資料，采用案例教學模式，讓學生在案例分析中體會和理解基本原理，然后再用基本原理嘗試分析討論對案例問題的解決?；具^程如下圖。在突破“系統學和工程學原理”這個教學難點時，設法找到學生已有的知識與新知識的聯系，通過類比，完成由具體事例向抽象理論的轉化，實現感性認識向理性認識的飛躍。4 教學設計思路4.1 資料的收集與整理 布置學生預習教材內容，呈現教學目標，依據教學目標確定資料收集的內容，并把任務分解到每一學習小組。A組：秸稈的利用途徑。B組：太湖污染的治理。C組：收集特別適宜西

5、北地區(qū)栽種的樹木。D組：退耕還林、還湖工作中會遇到的問題及解決的對策。教師為學生提供可選擇媒體的建議：包括互聯網、電視、報紙、有關雜志等，并提醒注意媒體的權威性、數據的有效性等。教師檢查學生收集的資料，提出建議，學生進一步篩選、整合，形成課程資源。4.2 教學流程基本原理理論基礎教學程序分析案例 揭示原理嘗試利用原理解決實際問題教師活動學生活動教師活動學生活動物質循環(huán)再生原理物質循環(huán)1）生態(tài)工程是人類學習自然生態(tài)系統“智慧”的結晶，自然生態(tài)系統的結構及功能是我們進行生態(tài)工程建設的理論依據。2）案例：我國古代“無廢棄物農業(yè)”的圖示。3）如果阻斷廢棄物還田也就阻止了生態(tài)系統的物質循環(huán)過程，就會造成

6、環(huán)境污染，并最終影響生態(tài)系統的穩(wěn)定和發(fā)展。1）回憶生態(tài)系統的結構及功能的有關知識。2）分析討論，解決下列問題。1：人類直接從這個農業(yè)生態(tài)系統中獲取了什么？廢棄的物質有哪些？2：我們的祖先是怎樣處理這些廢棄物的？3：廢棄物還田有何重要意義？3）討論揭示出生態(tài)工程建設要遵循“物質循環(huán)再生原理”。案例：每年夏收、秋收季節(jié)，農民焚燒農作物的秸稈，不僅浪費了秸稈中的能源，同時對周邊環(huán)境帶來嚴重的空氣污染，出現局部能見度低、車禍發(fā)生率高等現象，更有甚者會出現“引火燒身”，給人民的生產、生活甚者生命帶來了嚴重的影響。問題：請你利用所學的知識“為秸稈找一個合適的出路”。利用課前收集的資料，總結整理得秸稈的“出

7、路”有：秸稈粉碎還田作有機肥，秸稈加工作動物飼料，秸稈收集后利用微生物發(fā)酵生產沼氣作為生活能源，秸稈燃燒發(fā)電，秸稈加工編織成工藝品等。其中充分利用了物質循環(huán)再生的原理。物種多樣性原理生態(tài)系統的穩(wěn)定性1）案例：圖片展示在世界上被譽為“中國的綠色長城”的我國“三北防護林系統”。介紹三十年來已經取得的重大成就，但由于沒有完全按照自然生態(tài)規(guī)律辦事，也出現了不少問題（閱讀課本P110資料分析）。2）總結：整改方案中利用了“物種多樣性原理”，也是生態(tài)工程建設所遵循的原理。 討論問題1：為什么樟子松林的松毛蟲會肆虐，幾十億株楊樹會毀于一旦？問題2：“針對三北防護林生態(tài)建設中局部出現松毛蟲、天牛毀壞林木的問題

8、，利用所學的知識，提出整改的意見?！保I造不同形式的混交林；招引啄木鳥、灰喜鵲等，保護和利用天敵，應用害蟲的寄生菌等生物手段進行防治。）1）案例：海洋深處的珊瑚礁生態(tài)系統海洋中的“熱帶雨林”錄像。問題：為什么珊瑚礁生態(tài)系統在深海有限的資源條件下，維持著較高的生產力？2）教師總結：一般而言，物種繁多而復雜的生態(tài)系統具有較高的抵抗力穩(wěn)定性。分析得出：生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據了不同的時間位、空間位和資源位，產生或容納更多的生物量，提高生態(tài)系統的生產力。協調與平衡原理生物與環(huán)境的協調與平衡1）案例1：美麗的太湖風光伴隨著優(yōu)美的太湖美旋律，逐漸被太湖瘋長的藍藻和水葫蘆的畫面所取代。2）案

9、例2：西北地區(qū)的本地樹種與楊樹的對照圖。3）揭示生態(tài)工程建設時要考慮生物與環(huán)境的協調與平衡，即“協調與平衡原理”。1）千百年來太湖中水下紅菱、 水邊蘆葦、水底魚蝦等相互作用形成了一種動態(tài)的平衡，但這種平衡被瘋長的藍藻和水葫蘆破壞了，對水生生態(tài)系統帶來了極大的危害，有時會危及人民的生命。請分析原因。2）討論：西北有些地方的“綠色長城” 為什么變成了“灰色長城”？1） “西部大開發(fā)”是國家為振興西部而提出的宏觀決策，其中很重要的一項內容就是生態(tài)工程建設。問題1：從協調與平衡原理出發(fā)，想一想，在我國西北地區(qū)進行防護林建設時，應選擇哪些樹種？如果在該地區(qū)發(fā)展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認為應該注意什么問題

10、？2）怎樣還太湖風景如畫的美麗景色？1)展示制作的PPT，并對幾種西北地區(qū)特別適宜樹種作介紹。并討論回答相關問題。2）課前收集的資料總結得：控制污染的源頭、調水引流、疏浚清淤、打撈藍藻和水葫蘆（作動物的飼料、發(fā)酵產沼氣）等。整體性原理社會、經濟、自然復合系統1）案例：“前面造林，后面砍林”現象。2）展示課本P112“自然社會經濟復合系統”圖。3）揭示“整體性原理”。1）討論得：出現這種現象是由于生態(tài)工程建設中沒有綜合考慮生態(tài)建設和農民生計之間的關系。2）討論分析得：生態(tài)工程建設時不但要考慮到自然生態(tài)系統的規(guī)律，更重要的是，還要考慮到經濟和社會等的影響力。1）案例：1998年特大洪水后，長江上游

11、開展了大規(guī)模的封山育林、退耕還林、退耕還草生態(tài)保護工程建設；下游兩湖地區(qū)也開展了大規(guī)模的退耕還湖等工作，使得長江的整體防洪能力有了大幅度的提高。 思考1：如果你是當地的農民，你會遇到哪些現實問題？思考2：如果你是政府決策者，你將采取怎樣的措施為農民解決實際問題？2）總結：通過農民朋友和政府決策者的對話，既重視生態(tài)的保護，也解決了民生問題，做到社會經濟自然共同發(fā)展，遵循了生態(tài)工程建設的整體性原理。兩組同學分別模擬農民、政府決策者角色進行對話，協調解決相關問題。糧食問題對策：建立基本口糧田、國家適當補貼、科學種田提高單位面積產量等。居住問題對策：推動生態(tài)移民、規(guī)劃居住區(qū)、把居住區(qū)與林區(qū)分開等。能源

12、問題對策：沼氣代柴、發(fā)展生態(tài)水電、以電代柴等。經濟問題對策：調整農村產業(yè)結構、發(fā)展經濟林、發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)、發(fā)展生態(tài)旅游等。系統學和工程學原理教學程序教師活動學生活動系統的結構決定功能的原理分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式苔原植物北極兔旅鼠麝牛馴鹿沼氣池（含微生物）食用菌農作物家禽、家畜飼料糞肥沼渣沼液作肥料秸桿燃料人菌渣等糞便糞便沼渣吃蟲的鳥鼠貓頭鷹草食草昆蟲甲乙丙1） 展示下列三個結構圖。2） 演示：甲、乙、丙三圖變換呈現形式（相互之間的關系不變）以后的圖（如下圖，其中丙1只畫出丙圖中的部分關系）。苔原植物北極兔旅鼠馴鹿麝牛吃蟲的鳥鼠貓頭鷹草食草昆蟲豬沼氣池蘑菇人農作物甲1乙1丙1總結：在系統的組分相同的

13、情況下，可以通過改變和優(yōu)化系統的結構，從而達到改善系統功能的目的。揭示“系統的結構決定功能原理”。3）展示課本“水陸交換系統桑（蔗、蕉）基魚塘模式”圖。1）分析甲、乙、丙三個結構圖，得出丙圖實現了物質和能量的多級利用，提高了能量的利用率。2）把甲1、乙1、丙1三圖與 “三種計算機網絡結構示意圖”類比，知道甲1、乙1、丙1三個結構圖分別類似于系統工程中的集中式、環(huán)式、分布式三種類型，其中分布式結構一般不會由于局部的故障而導致整個系統的癱瘓。3）分析得：“桑（蔗、蕉）基魚塘模式”把很多個單個生態(tài)系統通過優(yōu)化組合，有機整合在一起，成為一個新的高效生態(tài)系統，大大提高了生態(tài)系統的生產力。系統的整體性原理

14、整體功能大于部分之和1）展示問題：下列屬于個體特征的是（ ），下列屬于種群特征的是（ ）。A:大小 B:出生率和死亡率 C:遷入率和遷出率D:年齡 E:年齡組成 F:性別 G:性別比例個體種群組成部分整體組成2）展示：3）揭示：整體功能大于部分之和。4）系統各組分之間維持適當的比例對于系統整體功能的體現有非常重要的意義，如果系統組分中比例失調，將造成生態(tài)系統的崩潰。展示珊瑚礁的“白化”錄像。1）選擇，分析討論得：種群具備個體所不具備的特征2）類比、討論得：整體不是部分簡單的疊加，而是會出現新的屬性。3）閱讀課本P113第58行。4）分析原因加深對系統整體性原理的理解。教學總結展示：甘肅隴南縣山

15、區(qū)小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程“九子登科”模式。總結：生態(tài)工程是在環(huán)境與經濟協調和可持續(xù)發(fā)展的思想指導下，遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，結合系統工程的最優(yōu)化方法，充分發(fā)揮資源的生產潛力，防止環(huán)境污染，達到經濟效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展。學生分析討論其中應用的生態(tài)工程的基本原理，加深學生對原理的理解。5 教學反思5.1 合理定位師生角色 新課程倡導一種課程共建的文化，教師角色也轉變?yōu)榕c專家及學生等共同建構新課程的合作者，在合作過程中促進師生自能發(fā)展同構共生。在本節(jié)教學中，學生是學習的主體，案例中用到的許多資料都是學生主動收集到的，教師只是對學生收集整理的資料再進行重組、篩選或者拓展，在案例討論過程中

16、教師是“引導者”，并且是討論結果的評價者，真正體現了教學的民主。在師生共建課程文化的同時，學生也充分體會到生生合作學習的快樂。在選擇“適宜西北地區(qū)栽種的植物”時，小組同學在收集資料以后，由一位電腦技術比較好的同學設計制作了精美的PPT幻燈片，另一位語言表達能力較強的同學上課作精彩的講解，展示成果，這樣充分利用各自的優(yōu)勢領域，做到取長補短，實現整體的優(yōu)化；在角色扮演中，同角色的同學在前期的準備和課堂對話過程中，積極配合，互相補充，培養(yǎng)了學生的合作意識，集體意識，同時在對話中幫助學生認識行為之間的因果關系，促進學生身心的發(fā)展。學生在高度參與教學的活動中，展示了自己的才華，獲得了成功的體驗，真正成為

17、學習的主人。5.2 精心選擇教學案例新課程倡導教育要回歸生活，因而案例的選擇要有生活性。每年夏收、秋收季節(jié)，學校周圍農民焚燒秸稈，學生深受其害，在物質循環(huán)再生原理的學習中選擇“秸稈的出路”這個案例，來源于學生的生活。同時教學案例，應當能反映生物學的基本原理和規(guī)律，具有鮮明的生物學特征，或者與生物學教學要求相符合，具有針對性，為完成教學目標而服務，應具有典型性。1998年的大洪水，直到現在人們還是記憶猶新，洪水退后，國家宏觀政策的調整，是在遵循生態(tài)系統自身的規(guī)律前提下，綜合考慮社會經濟自然三者之間的關系，與教學內容相符合，具有較強的典型性。5.3 淋漓彰顯民族精神 發(fā)展學生的民族精神，對國家的興盛、社會的進步、個人的終身發(fā)展都具有重要意義。本節(jié)教學中，強調“無廢棄物農業(yè)”是我國古代傳統農業(yè)的輝煌成就之一，也是生態(tài)工