“生態工程的基本原理”教學再設計

周小建

[摘 要]結合生態系統的基本知識，構建“創設情境導入→引導自主探究→指導生態實踐”的案例探究教學模式，引導學生歸納總結出“生態工程的基本原理”，并應用于解決實際的問題。

[關鍵詞]生態工程 基本原理 教學過程 教學反思

[中圖分類號] G633.91[文獻標識碼] A[文章編號] 16746058（2016）140114

一、 教學過程

1. 巧用道歉視頻，創設情境導入

播放馮小剛導演，葛優、李小璐、鄭愷、白百何主演的2014年賀歲片《私人訂制》最后一段“向大自然道歉”視頻。學生觀看視頻，教師依次提出下列問題，引發學生思考分析：（1）四位主角為什么要向大自然道歉？（學生：霧霾天氣頻發、森林亂砍濫伐、煤炭過度開采、生態環境污染等問題都與人類的不當活動有關）（2）這些問題的背后又折射出怎樣的問題？（學生：人口快速增長的壓力、生產生活及經濟發展所需等導致人類對資源的不合理開發與利用，由此引起的生態惡化和環境污染，充分暴露出傳統經濟發展模式的弊端，難以可持續發展。）（3）解決上述問題的有效途徑是什么？（教師：建設生態工程，就是指人類應用生態學和系統學等學科的基本原理和方法，通過系統設計、調控和技術組裝，對已破壞的生態環境進行修復、重建，對造成環境污染和破壞的傳統生產方式進行改善，并提高生態系統的生產力，達到經濟效益和生態效益的同步發展，從而促進人類社會和自然環境的和諧發展，進而實現可持續發展。與一般的傳統工程相比，生態工程具有少消耗、多效益、可持續的特點。）

2.運用模型構建，引導學生自主探究

[案例1]出示“石油農業”模式圖。教師：“石油農業”模式是以美國為代表的西方經濟發達國家的高投入、高產出的農業現代化模式，由于需要大量使用石油作為原料或動力而得名。該農業模式對解決糧食需求和提高糧食產量起到重要作用，但同時由于其高能耗、高污染，使糧食品質和安全不斷下降，難以可持續發展。解決這一問題的有效途徑之一就是要發展生態農業。

介紹“傳統生態農業”模式。教師：“無廢棄物農業”模式是我國古代最早、最生動的一種生態工程模式。請同學們利用所給的項目繪制“無廢棄物農業”的物質和能量流動圖，可分組討論、交流與合作。在學生討論出現疑惑的地方時，教師應協助學生解答，以完成概念圖的模型構建。

根據上述模型構建活動，教師提出以下思考問題：上述“無廢棄物農業”模式的突出優勢是什么？（回答：充分利用廢棄物中的能量，通過物質的循環利用和能量的多級利用，實現廢棄物的資源化，達到無廢棄物生產，減少環境污染。）進而引導學生歸納總結出“物質循環再生原理”。

引出“現代生態農業”模式。教師：上述“無廢棄物農業”模式是我國傳統農業的輝煌成就之一，但已無法滿足人們對現代農業發展的需要。在上述傳統農業的基礎上，可增設沼氣池、蘑菇等環節更好地利用物質能量。請同學們自主構建，完成下列“現代生態農業”的物質和能量流動圖。

[案例2]出示“純樟子松林、珊瑚礁區”圖片。教師：我國“三北防護林”取得了巨大的生態效益和經濟效益，但最初進行林帶建設時，單一種植的樟子松林遇松毛蟲害大量毀壞死亡；而珊瑚礁區卻能夠在養分稀少的深海中，保持著很高的生物多樣性？這是為什么呢？

學生：純樟子松林的生物多樣性低，食物鏈短而簡單，缺少松毛蟲的天敵，而成片單一的林木又為其提供了豐富的食物來源，因而導致樹林的大量毀壞死亡。珊瑚礁區的生物多樣性高，食物鏈復雜，不同的生物占據不同的生態位，通過食物鏈關系互相依存，充分利用了珊瑚礁生態系統的環境，實現了很好的物質循環和能量流動。

教師：從上述正面和反面的實例，你能得出怎樣的結論？

學生：進行植樹造林等生態工程建設時，必須要考慮生物的多樣性，只有保持生態系統較高的生物多樣性，才能維持生態系統結構和功能的穩定和平衡。（歸納總結出“物種多樣性原理”）

[案例3]出示“灰色長城、水葫蘆瘋長、草原過度放牧”圖片。教師：“三北防護林”的西北防護林早期栽種不適應當地環境的楊樹林，導致“綠色”長城變成“灰色”長城。江蘇、上海和浙江三省市交界孕育吳越的美麗太湖。近年來，由于富營養化促使太湖水體中水葫蘆和藻類瘋長，并導致魚蝦等水生生物大量死亡，給水生生態系統造成極大危害。如果在西北草原地區發展畜牧養殖業，你認為應該注意什么問題？

學生：西北畜牧養殖應該注意牲畜數量不能超過草地的承載量（環境容納量）；針對公共草地的過度放牧問題，應該實行草地承包，調動個人的管理積極性，減少過度放牧現象。另外，可以在有條件的地方，人工種植牧草，增加牧草產量。

教師：從上述3個實例，你能得出怎樣的結論？

學生：進行生態工程建設時，要處理好生物與環境的協調與平衡問題，要栽種適宜樹種，要考慮生物數量不能超出環境承載量。（歸納總結出“協調與平衡原理”）

教師：進行生態工程建設時，不但要考慮到自然生態系統的規律，更要整體考慮經濟和社會等的影響力。例如，進行林業生態工程建設時，一方面要號召農民種樹，另一方面要考慮貧困地區農民的糧食、燒柴以及收入等生活問題。如果農民的生計得不到保證，隨時會發生“前面造林，后面砍林”的現象。這體現了什么原理？

學生：整體性原理。

[案例4]出示“四位一體”農業生態工程模式圖。教師：“四位一體”生態農業是我國北方典型的生態農業模式，它以沼氣為紐帶，將沼氣池、豬禽舍、廁所、蔬菜栽培與日光溫室有機組合在一起，將農業生產、農村經濟發展、生態環境保護、資源高效利用融為一體。圖3為“四位一體”農業生態工程模式及物質和能量流動圖。

教師：上述“四位一體”農業生態工程模式及物質和能量流動圖體現了哪些生態工程基本原理？

學生：物質循環再生原理、協調與平衡原理等。

教師：除此以外，該農業生態系統還體現了系統學和工程學原理，如通過增加環節，改變和優化系統內部不同組分之間的結構，達到改善系統功能的目的。這體現了什么原理？

學生：系統結構決定功能原理。

教師：上述“四位一體”農業生態系統中，各組分之間要有適當的比例關系。只有這樣，才能順利完成物質、能量、信息等的轉換和流通，并且實現總體功能大于各部分之和的效果，即“1+1>2”。這又體現了什么原理？

學生：系統整體性原理。

3.利用所學知識，指導生態實踐

教師：蘇州太湖湖濱濕地生態恢復工程建設是蘇州市生態文明建設十大工程中非常重要的一項工程。近年來，由于圍湖造田、圍湖養殖、過度旅游開發和環太湖大堤建設等不當干擾，以及片面追求湖濱帶的經濟效應

而忽視其生態功能和美學價值，已造成蘇州太湖湖濱帶水位變幅增大、環境惡化、局部水域富營養化等較為嚴重的生態環境問題。為此，以蘇州太湖國家旅游度假區湖濱濕地為對象，運用現代生態學及生態工程學的基本理論與基本技術，進行了蘇州太湖國家旅游度假區湖濱帶濕地生態恢復及生態重建工程。請大家結合生態工程的基本原理，并通過討論，完成下列表格（表1）。

教師總結：隨著生態工程建設的不斷推進，但愿我們的生態盛景能像唐代著名詩人張志和的詞《漁歌子》中所描述的“西塞山前白鷺飛，桃花流水鱖魚肥。青箬笠，綠蓑衣，斜風細雨不須歸”。

二、教學反思

1.教學主線構建：由傳統化走向新穎化

本節課的課堂教學主線設計分為三個基本環節，即“創設情境導入→引導自主探究→指導生態實踐”，貫穿設置一系列問題串，將各個教學環節點彼此串連成線，實現交融共生，有效突破重難點，進而形成比較成熟的、完整的、流暢的課堂教學思路，以有序進行和實施課堂教學活動，收到了較好的教學效果。

2.教學活動設計：由單一化走向多元化

在課堂教學中，精心設計了具有情境性、探索性、啟發性、互動性、創造性等特征的學生主體活動，如構建模型、討論交流、分析思考、處理表格等，充分激發學生的學習興趣，調動學生的積極性和主動性，充分發揮學生的主觀能動性；促使學生在學習中自覺歸納、總結得出生態工程的基本原理，培養學生自主探究、歸納推理的能力。同時將多媒體教具和課堂多元活動有效整合起來，全方位地開展課堂教學，這已成為課堂改革和課程研究深化的必然趨勢。

3.理論聯系實際：有效滲透三維目標

在實現知識目標和能力目標的同時，有效滲透情感、態度與價值觀目標，通過聯系實際，及結合貼近生活的一些案例，引導學生進行積極思考與討論，并應用所學知識解決實際問題，進而增強環境保護意識，樹立可持續發展觀念。最后提出倡議：積極實施生態文明建設，讓物質循環再生，使能量多級利用，進而恢復藍天白云本來的面貌！

[ 參 考 文 獻 ]

[1]劉義友.“生態工程基本原理”一節的教學設計[J].中學生物學，2009（12）：38-39.

[2]馮育青.蘇州太湖湖濱濕地生態恢復模式與對策[J].南京林業大學學報（自然科學版），2009（5）：129.

（責任編輯 黃春香）