(共36张PPT)
生态工程的基本原理
人教版 高二级下
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教学目标
导入新课
地
球
需
要
我
们
细
心
呵
护
理论基础
生态学和系统学等学科
技术手段
通过系统设计、调控和技术组装
操作过程
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
一、生态工程
概念点拨
生态工程不是一下了就产生的。请大家翻开课本P106，看《科技探索之路》有关内容，了解生态工程兴起，谈谈经济发展和环境的关系。
教学目标
新课讲解
结合课本Ｐ107-108资料1-2，讨论以下问题：
（1）导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
（2）洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
（3）你对“石油农业”是如何理解的？
（4）“石油农业”的生产模式应当怎样改进？
教学目标
新课讲解
1998年长江洪水泛滥
（1）导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？
根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。
直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。
（2）洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？
[提示]传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
（3）.你对“石油农业”是如何理解的？
“石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。
（4） “石油农业”的生产模式应当怎样改进？
[提示]在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。
有没有一种既能快速发展经济，又能保护环境的战略方针？
二、生态经济：
生态经济主要是通过实行“循环经济”的原则， 使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。
三、生态工程所遵循的基本原理
[探究1]物质循环再生原理
请大家阅读Ｐ109文字表述和图示，思考以下问题。
1.物质循环再生原理的含义是什么？
2.从中我们可以总结出什么规律？
1.物质循环再生原理
实现能量、物质的多级利用，提高能量、物质的利用率,减少对环境的污染；但并不能提高能量的传递效率。
[探究2]物种多样性原理
请大家阅读Ｐ110资料分析文字介绍和图示，思考以下问题。
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？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？
2.从中我们可以总结出什么规律？
三北防护林的辽宁西部建设中，种植纯樟子松林
生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫的天敌，使得偶然滋生的松毛虫肆虐一时，造成樟子松林奄奄一息，成为鸟兽了无踪影的不毛之地。
生物多样性很高的珊瑚礁维持的很好
物种的丰富度越高生态系统的稳定性越高。生物多样性程度高，可以为各类生物的生存提供多种机会和条件。众多的生物通过食物链关系互相依存，就可以在有限的资源条件下，产生或容纳更多的生物量，提高系统生产力。
2.物种多样性原理（生态系统的稳定性）
[探究3]协调与平衡原理
请大家阅读Ｐ111资料分析文字介绍和图示，思考以下问题。
1.西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。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？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？
2.水葫芦和藻类疯长、西北地区杨树的衰败，说明什么问题？从中我们可以总结出什么规律？
资料分析讨论：
水葫芦泛滥对生态系统造成影响
西北地区年降雨量450nm，只适宜种植灌木和草的地区，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，“杨家将”因为不适应长成了“小老头”，防护林变成了残败的“灰色长城”。
摩洛哥会爬树的山羊
牲畜数量不能超过环境的承载量才能维持平衡
3、协调与平衡原理
理论基础：生物与环境的协调与平衡
[探究4]整体性原理
师：在进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。请大家阅读Ｐ112介绍和图示，思考以下问题。
1.在进行林业工程建设时，如何处理农民种树、农民生活问题的关系？
2.从中我们可以总结出什么规律？
老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。
4、整体性原理
生产 成本
消费效益
经济系统
植物
动物
微生物
非生物的因素
自然系统
政策
管理
科学文化
社会系统
例：林业工程建设
中的问题
一方面号召农民种树，另一方面要考虑农民的生活问题
整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统
[探究5]系统学和工程学原理
请大家阅读Ｐ112-113介绍和图示，思考以下问题。
1一个系统的结构与功能有什么关系呢，你能否用生活中的例子加以说明？
2.一个系统中各组分的功能和总体功能有什么关系？
3.你能举例说明系统整体功能大于部分之和的例子吗？
5、系统学和工程学原理
（1）系统的结构决定功自作主张能原理
运用：改善和优化生态系统的结构
理论基础：分布式优于集中式和环式
例：桑基鱼塘模式
⑴系统结构决定功能原理
（2）系统整体性原理
系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”.
理论基础：整体功能大于部分之和
你能举出系统整体功能大于部分之和的例子吗
——系统整体性原理
教学目标
巩固提升
1.列表比较生态工程遵循的原理
理论基础 内 容 意 义 举例
物质循环再生原理 物质循环 物质能够在各类生态系统中进行区域小循环和全球物质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽，用之不竭的效果 避免环境污染及对其他系统稳定性和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的抵抗力稳定性 物种多，营养关系复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性，生物多样性程度高，可以为各类生物提供多种机会和条件。营养关系越复杂，有限资源下就可以容纳更多的生物量 避免生态系统结构和功能失衡 单纯林引起的“绿色荒漠”问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物与环境平衡，需要考虑环境承载力，即指某种环境所能养活的生物种群的最大数量 避免生态系统的失衡和破坏 赤潮和水华等水体富营养化问题
整体性原理 社会－自然－经济复合系统 生态工程的建设，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑社会和经济等系统的影响力 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 生态工程需要考虑系统内部不同组分之间的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
系统整体性原理：整体大于部分之和 系统各组分之间要有适当的比例关系,只有这样才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果 保持较高的系统生产力 藻类和珊瑚虫的关系
2.整体性原理和系统整体性原理有何不同？
（1）整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡。如林业建设中自然系统、社会与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。
（2）系统整体性原理指整体大于部分之和，目的是保持系统有很高的生产力，具体的说指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中藻类和真菌等。
教学目标
课堂小结
通过本了课的学习我们要重点关注生态工程建设和生态工程的基本原理，即：物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、两个系统学和工程学原理（系统的结构决定功能原理、系统整体性原理），在生产实践中要通过生态工程实现循环经济，促进我国经济的可持续增长。
谢 谢！
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人教版生物选修3
5.1《 生态工程的基本原理 》教学设计
课题 生态工程的基本原理 单元 5.1 学科 生物 年级 高二级
学习目标 1．简述生态工程的概念，关注生态工程的建设；2．简述生态工程的原理，举例说出各原理的内容；3．尝试运用生态工程原理，分析生态环境问题及解决对策。
重点 生态工程的基本原理。
难点 生态工程的系统学和工程学原理。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 师：通过多媒体向学生展示Ｐ105题图，请大家讨论、思考电脑合成作品的寓意，分析“地球需要我们细心呵护”的含义。[寓意参考]干裂的土地，赤红的荒山；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。通过师生共同分析以引起同学的思考，引导学生进入本专题的学习。 师：如何更好地保护地球，这就需要生态工程了。请大家其概念，重点注意涉及的学科有什么，运用到的技术手段或方法有哪些？最终目的是什么？生态工程的概念：人类应用生态学和系统学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，从而促进人类社会和自然环境和谐发展。[点拨]（1）涉及的学科包括生态学和系统学；（2）运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；（3）最终目的是促进人类社会和自然环境和谐发展。 学生思考、分析、回答问题，带着问题进入本课学习的内容。 情景导入，让学生意识到生态工程建设的必要性。了解生态工程的概念。
讲授新课 师：生态工程不是一下了就产生的。请大家翻开课本P106，看《科技探索之路》有关内容，了解生态工程兴起，谈谈经济发展和环境的关系。师：从中我们可以总结出：（1）经济的不当发展对环境的破坏；（2）解决经济发展与环境问题的根本原则是循环经济；（3）实现循环经济的重要手段之一是生态工程。师：为什么要进行生态工程建设？主我们首先来分析传统经济模式带来的一些问题。师：结合课本Ｐ107-108资料1-2，讨论以下问题：（1）导致1998年长江洪水泛滥的主要原因是什么？（2）洪灾的发生反映出经济发展模式存在什么问题？（3）你对“石油农业”是如何理解的？（4）“石油农业”的生产模式应当怎样改进？参考答案：资料1[讨论]（1）[提示]根本原因：长江上游乱砍滥伐森林，水源涵养和水土保持功能急剧降低，造成大量泥沙淤积河道；中游围湖造田、乱占河道，造成具有蓄洪作用的湖泊面积急剧减少。
直接原因：1998年度的罕见降雨。但这也与全球温室气体排放量增加而导致的温度升高、气候异常有关。 解决长江洪水泛滥的措施有：我国政府提出的“积极营造长江中上游水源涵养林和水土保持林”计划，即以生物措施为主，结合工程措施，提高森林覆盖率；“退耕还湖”和改革不合理耕作方式等。 在进行生态工程建设时，要考虑到怎样解决农村（尤其是湖区或山区的迁出人员）的能源来源问题以及如何提高农民的经济收入。（2）[提示]传统的经济发展模式不注重生态环境的保护，没有考虑生态成本，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。资料2（3）你对“石油农业”是如何理解的？[提示] “石油农业”大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。（4） “石油农业”的生产模式应当怎样改进？[提示]在不同的国家有不同的改进措施。例如，在我国，人多地少，应该大力发展生态农业。实施的具体措施包括：可以根据田间作物的需要适量施用高效、低毒、低残留的农药，多施有机肥，提高作物对水、肥等资源的利用效率，对作物秸秆和畜禽粪便进行再利用，实现物质的多级利用，等等。一方面要不断提高土地的产出水平；另一方面要减少农业活动对环境的污染，促进社会的可持续发展。师：传统经济模式正在毁坏资源，消耗地球赠给我们的自然资本，为了实验可持续性发展，经济发展必须符合生态学规律，走生态经济之路。[问题]什么是生态经济？[生答]主要是通过实行“循环经济”原则，使一个系统产生出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一是生态工程。师：生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶，是生态学、工程学、经济学等学科交叉而产生的新学科。它遵循的基本原理的哪些呢？[探究1]物质循环再生原理师：请大家阅读Ｐ109文字表述和图示，思考以下问题。1.物质循环再生原理的含义是什么？2.从中我们可以总结出什么规律？老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。参考答案：1.生态系统中, 生物借助能量的不停流动, 一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质, 另一方面又随时分解为原来的简单物质, 即所谓“再生”, 重新被系统中的生产者植物所吸收利用, 进行着不停顿的物质循环。2.物质能够在各类生态系统中，进行区域小循环和全球地质大循环，循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。这就是物质循环再生原理。[探究2]物种多样性原理师：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。农业和林业辞不达意为追求最大产量，常常忽略生物多样性而连年种植单一品种，这往往千百万病虫害增多，环境恶化。请大家阅读Ｐ110资料分析文字介绍和图示，思考以下问题。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？而珊瑚礁区却能够在养分稀少的深海中，保持着很高的生物多样性？2.从中我们可以总结出什么规律？老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。参考答案：1.纯樟子松林、杨树林的生物多样性低，食物链短而单调，缺少松毛虫、天牛的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而会导致了树林的毁坏。 珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据了不同的时间位、空间位和资源位，因而充分利用了珊瑚礁生态系统的环境。例如，氮、磷等养分就能够在该区生物体间充分地循环利用而很少流出系统外。2.生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力就越低；反之，抵抗力就越高。物种多，复杂生态系统抵抗力稳定性高。（这就是物种多样性原理）。[探究3]协调与平衡原理师：在进行生态工程建设时，生物与环境的协调与平衡也是需要考虑的问题之一。请大家阅读Ｐ111资料分析文字介绍和图示，思考以下问题。1.西部大开发”是国家为振兴西部而提出的宏观决策，其中很重要的一项内容就是生态工程建设。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？如果在该地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？2.水葫芦和藻类疯长、西北地区杨树的衰败，说明什么问题？从中我们可以总结出什么规律？老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。参考答案：1.提示：几种西北地区特别适宜树种如：沙棘、山杏、刺槐、杜梨等灌木或耐干旱小乔木。西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量。针对公共草地的过度放牧问题，应该实行草地承包，调动个人的管理积极性，减少过度放牧现象；另外，可以在有条件的地方，人工种植牧草，增加牧草产量。2.处理好生物与的协调与平衡（比如种什么植物、种多少），需考虑环境好承载力。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏（这就是协调与平衡原理）。[探究4]整体性原理师：在进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是，还要考虑到经济和社会等系统的影响力。请大家阅读Ｐ112介绍和图示，思考以下问题。1.在进行林业工程建设时，如何处理农民种树、农民生活问题的关系？2.从中我们可以总结出什么规律？老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。参考答案：1.提示：号召农民种树，同时要考虑贫困地区农民的生活问题，适当加以经济补贴。2.整体指社会-经济-自然复合而成的巨大系统。是指我们在生态工程设计和建设时要考虑自然生态系统的规律还需要考虑经济和社会系统的影响．只有把生态与经济和社会有机地结合起来，才能从根本上达到建设生态工程的目的。。（这就是整体性原理）。[探究5]系统学和工程学原理师：最后我们来学习系统学和工程学原理。可以分为系统的结构决定功能原理、系统整体性原理。请大家阅读Ｐ112-113介绍和图示，思考以下问题。1一个系统的结构与功能有什么关系呢，你能否用生活中的例子加以说明？2.一个系统中各组分的功能和总体功能有什么关系？3.你能举例说明系统整体功能大于部分之和的例子吗？老师指导同学们相互交流，并点评、补充，纠正。参考答案：1.提示：结构决定功能，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的，例如：计算机网络中的系统的结构模型、我国南方水网地区的桑基鱼塘。2.系统各组分之间有适当的比例关系，才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，并且实现总体功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。3.提示：能保持高系统生产力的珊瑚，豆科作物和固氮菌的共生就是一例。固氮菌为豆科作物提供氮素，而豆科作物为其提供能量和其他营养，两者的共生使豆科作物能够在氮素缺乏的土地上生长；当把它们分开时，两者的生长都要受到损害。 看《科技探索之路》中的新闻图片及内容。思考并讨论经济和环境的关系。学生阅读教材资料1-2，思考问题并讨论后发表各自见解。由代表上讲台总结，老师指导同学们相互交流，并点评、补充。了解并说出生态经济的概念。学生阅读、思考、讨论有关内容，并积极与其它同学分享其学习成果，由学生代表简述有关问题的观点。学生阅读、思考、讨论有关内容，并积极与其它同学分享其学习成果，由学生代表简述有关问题的观点。学生阅读、思考、讨论有关内容，并积极与其它同学分享其学习成果，由学生代表简述有关问题的观点。学生阅读、思考、讨论有关内容，并积极与其它同学分享其学习成果，由学生代表简述有关问题的观点。学生阅读、思考、讨论有关内容，并积极与其它同学分享其学习成果，由学生代表简述有关问题的观点。 通过问题探讨知道环境与经济和谐发展才是我们的选择。训练学生的语言表达能力和分析能力，锻炼其理性思维。突出对传统经济发展模式存在的问题。进一步认同生态经济。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。通过问题的集中，激发学生解决问题的欲望，激励学生的深入学习。
课堂小结 通过本了课的学习我们要重点关注生态工程建设和生态工程的基本原理，即：物质循环再生原理、物种多样性原理、整体性原理、两个系统学和工程学原理（系统的结构决定功能原理、系统整体性原理），在生产实践中要通过生态工程实现循环经济，促进我国经济的可持续增长。 同学们进行课堂小结。 重视生态工程建设，提高学生的社会责任感。
板书
资料分析1：长江洪水泛滥的原因
科技探索之路——生态工程的兴起
资料分析2：“石油农业”生产模式造成的污染问题
关注生态工程建设
理论基础：
实例：
物质循环再生原理
理论基础：
物种多样性原理
资料分析：
理论基础：
协调与平衡原理
生态工程的基本原理
实例：
理论基础：
理论基础：
实例：
系统整体性原理
系统结构决定功能原理
系统学和工程学的原理
实例：
理论基础：
资料分析：
整体性原理
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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