“生态工程的基本原理”教学再设计

周小建

[摘 要]结合生态系统的基本知识，构建“创设情境导入→引导自主探究→指导生态实践”的案例探究教学模式，引导学生归纳总结出“生态工程的基本原理”，并应用于解决实际的问题。

[关键词]生态工程 基本原理 教学过程 教学反思

[中图分类号] G633.91[文献标识码] A[文章编号] 16746058（2016）140114

一、 教学过程

1. 巧用道歉视频，创设情境导入

播放冯小刚导演，葛优、李小璐、郑恺、白百何主演的2014年贺岁片《私人订制》最后一段“向大自然道歉”视频。学生观看视频，教师依次提出下列问题，引发学生思考分析：（1）四位主角为什么要向大自然道歉？（学生：雾霾天气频发、森林乱砍滥伐、煤炭过度开采、生态环境污染等问题都与人类的不当活动有关）（2）这些问题的背后又折射出怎样的问题？（学生：人口快速增长的压力、生产生活及经济发展所需等导致人类对资源的不合理开发与利用，由此引起的生态恶化和环境污染，充分暴露出传统经济发展模式的弊端，难以可持续发展。）（3）解决上述问题的有效途径是什么？（教师：建设生态工程，就是指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，达到经济效益和生态效益的同步发展，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展，进而实现可持续发展。与一般的传统工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、可持续的特点。）

2.运用模型构建，引导学生自主探究

[案例1]出示“石油农业”模式图。教师：“石油农业”模式是以美国为代表的西方经济发达国家的高投入、高产出的农业现代化模式，由于需要大量使用石油作为原料或动力而得名。该农业模式对解决粮食需求和提高粮食产量起到重要作用，但同时由于其高能耗、高污染，使粮食品质和安全不断下降，难以可持续发展。解决这一问题的有效途径之一就是要发展生态农业。

介绍“传统生态农业”模式。教师：“无废弃物农业”模式是我国古代最早、最生动的一种生态工程模式。请同学们利用所给的项目绘制“无废弃物农业”的物质和能量流动图，可分组讨论、交流与合作。在学生讨论出现疑惑的地方时，教师应协助学生解答，以完成概念图的模型构建。

根据上述模型构建活动，教师提出以下思考问题：上述“无废弃物农业”模式的突出优势是什么？（回答：充分利用废弃物中的能量，通过物质的循环利用和能量的多级利用，实现废弃物的资源化，达到无废弃物生产，减少环境污染。）进而引导学生归纳总结出“物质循环再生原理”。

引出“现代生态农业”模式。教师：上述“无废弃物农业”模式是我国传统农业的辉煌成就之一，但已无法满足人们对现代农业发展的需要。在上述传统农业的基础上，可增设沼气池、蘑菇等环节更好地利用物质能量。请同学们自主构建，完成下列“现代生态农业”的物质和能量流动图。

[案例2]出示“纯樟子松林、珊瑚礁区”图片。教师：我国“三北防护林”取得了巨大的生态效益和经济效益，但最初进行林带建设时，单一种植的樟子松林遇松毛虫害大量毁坏死亡；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？这是为什么呢？

学生：纯樟子松林的生物多样性低，食物链短而简单，缺少松毛虫的天敌，而成片单一的林木又为其提供了丰富的食物来源，因而导致树林的大量毁坏死亡。珊瑚礁区的生物多样性高，食物链复杂，不同的生物占据不同的生态位，通过食物链关系互相依存，充分利用了珊瑚礁生态系统的环境，实现了很好的物质循环和能量流动。

教师：从上述正面和反面的实例，你能得出怎样的结论？

学生：进行植树造林等生态工程建设时，必须要考虑生物的多样性，只有保持生态系统较高的生物多样性，才能维持生态系统结构和功能的稳定和平衡。（归纳总结出“物种多样性原理”）

[案例3]出示“灰色长城、水葫芦疯长、草原过度放牧”图片。教师：“三北防护林”的西北防护林早期栽种不适应当地环境的杨树林，导致“绿色”长城变成“灰色”长城。江苏、上海和浙江三省市交界孕育吴越的美丽太湖。近年来，由于富营养化促使太湖水体中水葫芦和藻类疯长，并导致鱼虾等水生生物大量死亡，给水生生态系统造成极大危害。如果在西北草原地区发展畜牧养殖业，你认为应该注意什么问题？

学生：西北畜牧养殖应该注意牲畜数量不能超过草地的承载量（环境容纳量）；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。

教师：从上述3个实例，你能得出怎样的结论？

学生：进行生态工程建设时，要处理好生物与环境的协调与平衡问题，要栽种适宜树种，要考虑生物数量不能超出环境承载量。（归纳总结出“协调与平衡原理”）

教师：进行生态工程建设时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更要整体考虑经济和社会等的影响力。例如，进行林业生态工程建设时，一方面要号召农民种树，另一方面要考虑贫困地区农民的粮食、烧柴以及收入等生活问题。如果农民的生计得不到保证，随时会发生“前面造林，后面砍林”的现象。这体现了什么原理？

学生：整体性原理。

[案例4]出示“四位一体”农业生态工程模式图。教师：“四位一体”生态农业是我国北方典型的生态农业模式，它以沼气为纽带，将沼气池、猪禽舍、厕所、蔬菜栽培与日光温室有机组合在一起，将农业生产、农村经济发展、生态环境保护、资源高效利用融为一体。图3为“四位一体”农业生态工程模式及物质和能量流动图。

教师：上述“四位一体”农业生态工程模式及物质和能量流动图体现了哪些生态工程基本原理？

学生：物质循环再生原理、协调与平衡原理等。

教师：除此以外，该农业生态系统还体现了系统学和工程学原理，如通过增加环节，改变和优化系统内部不同组分之间的结构，达到改善系统功能的目的。这体现了什么原理？

学生：系统结构决定功能原理。

教师：上述“四位一体”农业生态系统中，各组分之间要有适当的比例关系。只有这样，才能顺利完成物质、能量、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”。这又体现了什么原理？

学生：系统整体性原理。

3.利用所学知识，指导生态实践

教师：苏州太湖湖滨湿地生态恢复工程建设是苏州市生态文明建设十大工程中非常重要的一项工程。近年来，由于围湖造田、围湖养殖、过度旅游开发和环太湖大堤建设等不当干扰，以及片面追求湖滨带的经济效应

而忽视其生态功能和美学价值，已造成苏州太湖湖滨带水位变幅增大、环境恶化、局部水域富营养化等较为严重的生态环境问题。为此，以苏州太湖国家旅游度假区湖滨湿地为对象，运用现代生态学及生态工程学的基本理论与基本技术，进行了苏州太湖国家旅游度假区湖滨带湿地生态恢复及生态重建工程。请大家结合生态工程的基本原理，并通过讨论，完成下列表格（表1）。

教师总结：随着生态工程建设的不断推进，但愿我们的生态盛景能像唐代著名诗人张志和的词《渔歌子》中所描述的“西塞山前白鹭飞，桃花流水鳜鱼肥。青箬笠，绿蓑衣，斜风细雨不须归”。

二、教学反思

1.教学主线构建：由传统化走向新颖化

本节课的课堂教学主线设计分为三个基本环节，即“创设情境导入→引导自主探究→指导生态实践”，贯穿设置一系列问题串，将各个教学环节点彼此串连成线，实现交融共生，有效突破重难点，进而形成比较成熟的、完整的、流畅的课堂教学思路，以有序进行和实施课堂教学活动，收到了较好的教学效果。

2.教学活动设计：由单一化走向多元化

在课堂教学中，精心设计了具有情境性、探索性、启发性、互动性、创造性等特征的学生主体活动，如构建模型、讨论交流、分析思考、处理表格等，充分激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性和主动性，充分发挥学生的主观能动性；促使学生在学习中自觉归纳、总结得出生态工程的基本原理，培养学生自主探究、归纳推理的能力。同时将多媒体教具和课堂多元活动有效整合起来，全方位地开展课堂教学，这已成为课堂改革和课程研究深化的必然趋势。

3.理论联系实际：有效渗透三维目标

在实现知识目标和能力目标的同时，有效渗透情感、态度与价值观目标，通过联系实际，及结合贴近生活的一些案例，引导学生进行积极思考与讨论，并应用所学知识解决实际问题，进而增强环境保护意识，树立可持续发展观念。最后提出倡议：积极实施生态文明建设，让物质循环再生，使能量多级利用，进而恢复蓝天白云本来的面貌！

[ 参 考 文 献 ]

[1]刘义友.“生态工程基本原理”一节的教学设计[J].中学生物学，2009（12）：38-39.

[2]冯育青.苏州太湖湖滨湿地生态恢复模式与对策[J].南京林业大学学报（自然科学版），2009（5）：129.

（责任编辑 黄春香）