“生態(tài)工程的根本原理〞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)工程的根本原理〞這個核心知識為聯(lián)結點，采納案例教學模式，師生同建具有自我生長活力的知識網絡系統(tǒng)，以此為根底借助肯定的情境，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)工程的根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)及環(huán)境〞知識的延長和應用，“生態(tài)工程的根本原理〞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“建立生態(tài)文明，根本形成節(jié)約能源資源和愛護生態(tài)環(huán)境的產業(yè)構造、增長方式、消費模式〞。建立生態(tài)文明是國家將來開展的總趨勢，高中生擔負著祖國將來建立的重任，駕馭“生態(tài)工程的根本原理〞等學科根底知識，及早形成生態(tài)文明的觀念，對祖國將來建立有重要意義。目前，生態(tài)工程已在資源管理、環(huán)境愛護、生態(tài)治理和建立、城市開展等方面得到了廣泛的應用，必將在建立生態(tài)文明中發(fā)揮重要作用。1.2重點、難點分析生態(tài)工程的根本原理及在詳細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(tǒng)學和工程學原理比擬抽象，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實力目標1〕嘗試運用生態(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，增加獲得新知識和信息處理的實力。1.3情感目標1〕初步形成物質循環(huán)利用、物種多樣性、協(xié)調及平衡、局部及整體相統(tǒng)一的觀點，樹立可持續(xù)開展的觀念。2〕關注我國人民在生態(tài)工程建立方面的成就，增加學生的民族驕傲感。3〕在探討溝通、成果展示、角色扮演等活動中，體驗合作學習的歡樂。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)工程的根本原理，包括生態(tài)學、系統(tǒng)學和工程學的原理。前四個原理的理論根底及必修3模塊中生態(tài)系統(tǒng)的構造、生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)、能量流淌和信息傳遞、生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、種間關系、環(huán)境容納量等內容關系親密，學生已具備肯定的認知根底，在此根底上充分利用教材供應的圖文信息以及師生課外收集整合的有關資料，采納案例教學模式，讓學生在案例分析中體會和理解根本原理，然后再用根本原理嘗試分析探討對案例問題的解決。根本過程如以下圖。在突破“系統(tǒng)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及新知識的聯(lián)系，通過類比，完成由詳細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4教學設計思路4.1資料的收集及整理布置學生預習教材內容，呈現(xiàn)教學目標，依據(jù)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：收集特殊相宜西北地區(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。老師為學生供應可選擇媒體的建議：包括互聯(lián)網、電視、報紙、有關雜志等，并提示留意媒體的權威性、數(shù)據(jù)的有效性等。老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教學流程根本原理理論根底教學程序分析案例提示原理嘗試利用原理解決實際問題老師活動學生活動老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(tǒng)“才智〞的結晶，自然生態(tài)系統(tǒng)的構造及功能是我們進展生態(tài)工程建立的理論依據(jù)。2〕案例：我國古代“無廢棄物農業(yè)〞的圖示。3〕假如阻斷廢棄物還田也就阻擋了生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)過程，就會造成環(huán)境污染，并最終影響生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和開展。1〕回憶生態(tài)系統(tǒng)的構造及功能的有關知識。2〕分析探討，解決以下問題。1：人類直接從這個農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中獲得了什么？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〕探討提示誕生態(tài)工程建立要遵循“物質循環(huán)再生原理〞。案例：每年夏收、秋收季節(jié)，農民燃燒農作物的秸稈，不僅奢侈了秸稈中的能源，同時對周邊環(huán)境帶來嚴峻的空氣污染，出現(xiàn)局部能見度低、車禍發(fā)生率高等現(xiàn)象，更有甚者會出現(xiàn)“引火燒身〞，給人民的生產、生活甚者生命帶來了嚴峻的影響。問題：請你利用所學的知識“為秸稈找一個相宜的出路〞。利用課前收集的資料，總結整理得秸稈的“出路〞有：⑴秸稈粉碎還田作有機肥，⑵秸稈加工作動物飼料，⑶秸稈收集后利用微生物發(fā)酵生產沼氣作為生活能源，⑷秸稈燃燒發(fā)電，⑸秸稈加工編織成工藝品等。其中⑴⑵⑶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(tǒng)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(tǒng)〞。介紹三十年來已經取得的重大成就，但由于沒有完全根據(jù)自然生態(tài)規(guī)律辦事，也出現(xiàn)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)工程建立所遵循的原理。探討問題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)建立中局部出現(xiàn)松毛蟲、天牛毀壞林木的問題，利用所學的知識，提出整改的意見。〞〔營造不同形式的混交林；招引啄木鳥、灰喜鵲等，愛護和利用天敵，應用害蟲的寄生菌等生物手段進展防治?！?〕案例：海洋深處的珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)——海洋中的“熱帶雨林〞錄像。問題：為什么珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)在深海有限的資源條件下，維持著較高的生產力？2〕老師總結：一般而言，物種繁多而困難的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的反抗力穩(wěn)定性。分析得出：生物多樣性高，食物鏈困難，不同的生物占據(jù)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(tǒng)的生產力。協(xié)調及平衡原理生物及環(huán)境的協(xié)調及平衡1〕案例1：漂亮的太湖風光伴隨著優(yōu)美的太湖美旋律，漸漸被太湖瘋長的藍藻和水葫蘆的畫面所取代。2〕案例2：西北地區(qū)的本地樹種及楊樹的比照圖。3〕提示生態(tài)工程建立時要考慮生物及環(huán)境的協(xié)調及平衡，即“協(xié)調及平衡原理〞。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(tǒng)帶來了極大的危害，有時會危及人民的生命。請分析緣由。2〕探討：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)工程建立。問題1：從協(xié)調及平衡原理動身，想一想，在我國西北地區(qū)進展防護林建立時，應選擇哪些樹種？假如在該地區(qū)開展畜牧養(yǎng)殖業(yè)，你認為應當留意什么問題？2〕怎樣還太湖風景如畫的漂亮風光？1)展示制作的PPT，并對幾種西北地區(qū)特殊相宜樹種作介紹。并探討答復相關問題。2〕課前收集的資料總結得：限制污染的源頭、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(tǒng)1〕案例：“前面造林，后面砍林〞現(xiàn)象。2〕展示課本P112“自然—社會—經濟復合系統(tǒng)〞圖。3〕提示“整體性原理〞。1〕探討得：出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于生態(tài)工程建立中沒有綜合考慮生態(tài)建立和農民生計之間的關系。2〕探討分析得：生態(tài)工程建立時不但要考慮到自然生態(tài)系統(tǒng)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，長江上游開展了大規(guī)模的封山育林、退耕還林、退耕還草生態(tài)愛護工程建立；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實力有了大幅度的提高。思索1：假如你是當?shù)氐霓r民，你會遇到哪些現(xiàn)實問題？思索2：假如你是政府決策者，你將實行怎樣的措施為農民解決實際問題？2〕總結：通過農民摯友和政府決策者的對話，既重視生態(tài)的愛護，也解決了民生問題，做到社會—經濟—自然共同開展，遵循了生態(tài)工程建立的整體性原理。兩組同學分別模擬農民、政府決策者角色進展對話，協(xié)調解決相關問題。①糧食問題對策：建立根本口糧田、國家適當補貼、科學種田提高單位面積產量等。②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)及林區(qū)分開等。③能源問題對策：沼氣代柴、開展生態(tài)水電、以電代柴等。④經濟問題對策：調整農村產業(yè)構造、開展經濟林、開展養(yǎng)殖業(yè)、開展生態(tài)旅游等。系統(tǒng)學和工程學原理教學程序老師活動學生活動系統(tǒng)的構造確定功能的原理分布式優(yōu)于集中式和環(huán)式苔原植物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演示：甲、乙、丙三圖變換呈現(xiàn)形式〔相互之間的關系不變〕以后的圖〔如以下圖，其中丙1只畫出丙圖中的局部關系〕。苔原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(tǒng)的組分一樣的狀況下，可以通過改變和優(yōu)化系統(tǒng)的構造，從而到達改善系統(tǒng)功能的目的。提示“系統(tǒng)的構造確定功能原理〞。3〕展示課本“水陸交換系統(tǒng)——?！舱帷⒔丁郴~塘模式〞圖。1〕分析甲、乙、丙三個構造圖，得出丙圖實現(xiàn)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1三圖及“三種計算機網絡構造示意圖〞類比，知道甲1、乙1、丙1三個構造圖分別類似于系統(tǒng)工程中的集中式、環(huán)式、分布式三種類型，其中分布式構造一般不會由于局部的故障而導致整個系統(tǒng)的癱瘓。3〕分析得：“?！舱?、蕉〕基魚塘模式〞把很多個單個生態(tài)系統(tǒng)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(tǒng)，大大提高了生態(tài)系統(tǒng)的生產力。系統(tǒng)的整體性原理整體功能大于局部之和1〕展示問題：以下屬于個體特征的是〔〕，以下屬于種群特征的是〔〕。A:大小B:誕生率和死亡率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個體種群組成局部整體組成3〕提示：整體功能大于局部之和。4〕系統(tǒng)各組分之間維持適當?shù)谋壤龑τ谙到y(tǒng)整體功能的表達有特別重要的意義，假如系統(tǒng)組分中比例失調，將造成生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。展示珊瑚礁的“白化〞錄像。1〕選擇，分析探討得：種群具備個體所不具備的特征2〕類比、探討得：整體不是局部簡單的疊加，而是會出現(xiàn)新的屬性。3〕閱讀課本P113第5—8行。4〕分析緣由加深對系統(tǒng)整體性原理的理解。教學總結展示：甘肅隴南縣山區(qū)小流域綜合治理及開發(fā)的生態(tài)工程——“九子登科〞模式?？偨Y：生態(tài)工程是在環(huán)境及經濟協(xié)調和可持續(xù)開展的思想指導下，遵循自然界物質循環(huán)的規(guī)律，結合系統(tǒng)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，到達經濟效益和生態(tài)效益的同步開展。學生分析探討其中應用的生態(tài)工程的根本原理，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提倡一種課程共建的文化，老師角色也轉變?yōu)榧皩＜壹皩W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開展同構共生。在本節(jié)教學中，學生是學習的主體，案例中用到的很多資料都是學生主動收集到的，老師只是對學生收集整理的資料再進展重組、篩選或者拓展，在案例探討過程中老師是“引導者〞，并且是探討結果的評價者，真正表達了教學的民主。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歡樂。在選擇“相宜西北地區(qū)栽種的植物〞時，小組同學在收集資料以后，由一位電腦技術比擬好的同學設計制作了精致的PPT幻燈片，另一位語言表達實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(xiàn)整體的優(yōu)化；在角色扮演中，同角色的同學在前期的打算和課堂對話過程中，主動協(xié)作，相互補充，培育了學生的合作意識，集體意識，同時在對話中扶植學生相識行為之間的因果關系，促進學生身心的開展。學生在高度參及教學的活動中，展示了自己的才華，獲得了勝利的體驗，真正成為學習的主人。5.2細心選擇教學案例新課程提倡教化要回來生活，因而案例的選擇要有生活性。每年夏收、秋收季節(jié)，學校四周農民燃燒秸稈，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根本原理和規(guī)律，具有顯明的生物學特征，或者及生物學教學要求相符合，具有針對性，為完成教學目標而效勞，應具有典型性。1998年的大洪水，直到現(xiàn)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(tǒng)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，及教學內容相符合，具有較強的典型性。5.3淋漓彰顯民族精神開展學生的民族精神，對國家的興盛、社會的進步、個人的終身開