《第四節(jié) 生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用》講義

《第四節(jié)生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用》講義一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)目標(biāo)讓學(xué)生理解生態(tài)工程的概念，明確其是以環(huán)境保護(hù)與資源多層次、循環(huán)利用為目的，應(yīng)用生態(tài)學(xué)原理、采用系統(tǒng)工程的方法和技術(shù)，對(duì)環(huán)境和資源進(jìn)行保護(hù)、改造、治理、調(diào)控、建設(shè)的綜合工藝。使學(xué)生掌握生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)資源多層次、循環(huán)利用的原理，例如通過(guò)具體實(shí)例分析能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)等在生態(tài)工程中的體現(xiàn)。讓學(xué)生了解生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的各種應(yīng)用實(shí)例，如“四位一體”生態(tài)工程、海灣魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻兼養(yǎng)生態(tài)工程、中華鱉養(yǎng)殖廢水蔬菜栽培生態(tài)工程、成都活水公園生態(tài)工程等。2、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用生態(tài)工程原理分析生態(tài)環(huán)境問(wèn)題并提出解決對(duì)策的能力。例如，給出一個(gè)局部地區(qū)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如水體污染或者土壤肥力下降等情況，讓學(xué)生能夠根據(jù)所學(xué)的生態(tài)工程原理設(shè)計(jì)解決方案。提高學(xué)生對(duì)生態(tài)工程相關(guān)資料的收集、整理和分析能力。比如布置學(xué)生收集當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)生態(tài)工程案例，然后進(jìn)行分析。3、情感目標(biāo)增強(qiáng)學(xué)生的生態(tài)文明意識(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類(lèi)與環(huán)境和諧發(fā)展的重要性，從而在日常生活中積極踐行環(huán)保理念。激發(fā)學(xué)生對(duì)生物學(xué)科以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生未來(lái)投身于相關(guān)的科研或者環(huán)保事業(yè)。二、教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)生態(tài)工程的基本原理，包括整體、協(xié)調(diào)、循環(huán)、自生等原理，并且能夠解釋這些原理在具體生態(tài)工程實(shí)例中的體現(xiàn)。生態(tài)工程實(shí)現(xiàn)資源多層次、循環(huán)利用的方式和過(guò)程，例如在“四位一體”生態(tài)工程中，太陽(yáng)能、沼氣、種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)之間是如何實(shí)現(xiàn)能量和物質(zhì)的循環(huán)利用的。2、教學(xué)難點(diǎn)如何引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用生態(tài)工程原理去分析和解決實(shí)際的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題往往比較復(fù)雜，涉及到多個(gè)生態(tài)因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素的相互作用。讓學(xué)生理解生態(tài)工程中不同生物之間的相互關(guān)系以及這些關(guān)系對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)功能的影響，例如在海灣魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻兼養(yǎng)生態(tài)工程中，各種水生生物之間的捕食、競(jìng)爭(zhēng)、共生等關(guān)系是如何維持生態(tài)系統(tǒng)平衡的。三、教學(xué)方法1、講授法講解生態(tài)工程的基本概念、原理等基礎(chǔ)知識(shí)，例如詳細(xì)闡述生態(tài)工程的概念中所涉及的生態(tài)學(xué)原理、系統(tǒng)工程方法等要素。介紹生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例時(shí)，通過(guò)講授法可以系統(tǒng)地呈現(xiàn)每個(gè)實(shí)例的特點(diǎn)、原理和效果。2、案例分析法以課本中的“四位一體”生態(tài)工程為例，分析其中的各個(gè)組成部分，如沼氣池、牲畜棚舍、廁所和日光溫室之間的物質(zhì)和能量聯(lián)系。分析成都活水公園生態(tài)工程時(shí)，探討污水凈化過(guò)程中人工濕地的吸附、過(guò)濾以及微生物分解的具體作用機(jī)制。3、小組討論法提出一些問(wèn)題讓學(xué)生分組討論，如“在當(dāng)?shù)亟⒁粋€(gè)生態(tài)農(nóng)業(yè)工程，你會(huì)如何設(shè)計(jì)？需要考慮哪些因素？”讓學(xué)生在討論中運(yùn)用所學(xué)的生態(tài)工程原理，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)合作和解決問(wèn)題的能力。針對(duì)生態(tài)工程中的一些爭(zhēng)議性問(wèn)題，如某些生態(tài)工程可能對(duì)當(dāng)?shù)卦械纳鷳B(tài)系統(tǒng)造成一定的干擾，讓學(xué)生討論如何權(quán)衡利弊。四、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入（5分鐘）1、展示一些當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題的圖片或者視頻，如水體污染導(dǎo)致的河流變色、土壤沙化使農(nóng)田荒蕪等景象。然后提問(wèn)學(xué)生：“面對(duì)這些嚴(yán)峻的環(huán)境問(wèn)題，我們應(yīng)該如何去解決呢？”引導(dǎo)學(xué)生思考傳統(tǒng)的解決方法的局限性，從而引出生態(tài)工程這一概念。2、可以提及一些時(shí)事新聞中的環(huán)保事件，比如某個(gè)城市通過(guò)建設(shè)生態(tài)公園改善了當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量和居民的生活環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（二）新課講授（30分鐘）1、生態(tài)工程的概念（5分鐘）首先明確生態(tài)工程的定義：生態(tài)工程是人類(lèi)應(yīng)用生態(tài)學(xué)和系統(tǒng)學(xué)等學(xué)科的基本原理和方法，對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)和調(diào)控，或?qū)σ驯黄茐牡纳鷳B(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)、重建，從而提高生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力或改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)與自然環(huán)境和諧發(fā)展的系統(tǒng)工程技術(shù)或綜合工藝過(guò)程。舉例說(shuō)明生態(tài)工程與傳統(tǒng)工程的區(qū)別，比如傳統(tǒng)建筑工程主要關(guān)注的是建筑物的結(jié)構(gòu)和功能，而生態(tài)工程則要考慮生物與環(huán)境的相互關(guān)系、資源的循環(huán)利用等多方面因素。2、生態(tài)工程的基本原理（10分鐘）整體原理：講解生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)整體，各個(gè)組成部分之間相互聯(lián)系、相互影響。例如在一個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)中，樹(shù)木、動(dòng)物、微生物等共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，任何一個(gè)部分的變化都會(huì)影響到整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。協(xié)調(diào)原理：強(qiáng)調(diào)生態(tài)工程要協(xié)調(diào)生物與環(huán)境、生物與生物之間的關(guān)系。以農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為例，要協(xié)調(diào)農(nóng)作物與害蟲(chóng)、害蟲(chóng)天敵之間的關(guān)系，不能過(guò)度使用農(nóng)藥破壞這種平衡。循環(huán)原理：說(shuō)明生態(tài)工程要實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用。如在生態(tài)農(nóng)業(yè)中，動(dòng)物糞便可以作為肥料返回農(nóng)田，促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)，而農(nóng)作物又可以為動(dòng)物提供食物。自生原理：指出生態(tài)系統(tǒng)具有自我調(diào)節(jié)能力，在生態(tài)工程中要充分利用這種能力。比如在一個(gè)湖泊生態(tài)系統(tǒng)中，當(dāng)魚(yú)類(lèi)數(shù)量過(guò)多時(shí)，會(huì)有一些調(diào)節(jié)機(jī)制使魚(yú)類(lèi)數(shù)量保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的水平。3、生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例（15分鐘）“四位一體”生態(tài)工程：介紹其模式是以土地資源為基礎(chǔ)、太陽(yáng)能為動(dòng)力、沼氣為紐帶、種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)相結(jié)合。詳細(xì)分析其中的物質(zhì)和能量流動(dòng)過(guò)程，例如太陽(yáng)能被植物通過(guò)光合作用轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，植物作為生產(chǎn)者為養(yǎng)殖業(yè)提供飼料，養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便進(jìn)入沼氣池發(fā)酵產(chǎn)生沼氣，沼氣可用于生活能源，沼氣池的廢渣又可以作為肥料返回農(nóng)田。海灣魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻兼養(yǎng)生態(tài)工程：解釋該生態(tài)工程充分利用水生生物的食性、棲息地不同和生物相互利用、依賴、競(jìng)爭(zhēng)等生態(tài)特點(diǎn)，在同一海灣中同時(shí)進(jìn)行魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)、蟹類(lèi)、貝類(lèi)、藻類(lèi)養(yǎng)殖。舉例說(shuō)明其中的生物關(guān)系，如藻類(lèi)為貝類(lèi)提供食物，貝類(lèi)的排泄物又為藻類(lèi)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；魚(yú)類(lèi)捕食蝦類(lèi)、蟹類(lèi)等，維持了生物數(shù)量的平衡。中華鱉養(yǎng)殖廢水蔬菜栽培生態(tài)工程：闡述該生態(tài)工程的關(guān)鍵是廢水凈化，起主要作用的是初級(jí)沉淀池、次級(jí)沉淀池、凈化池、生物濾池。說(shuō)明廢水經(jīng)過(guò)這些處理環(huán)節(jié)后，其中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以被回收利用，用于蔬菜栽培，既解決了養(yǎng)殖廢水的污染問(wèn)題，又實(shí)現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。成都活水公園生態(tài)工程：指出其目的是實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化和水體的循環(huán)利用。分析污水經(jīng)人工濕地的吸附、過(guò)濾及微生物分解，多數(shù)污染物分解成無(wú)害的或可被植物吸收的物質(zhì)的原理。（三）課堂練習(xí)（15分鐘）1、選擇題生態(tài)工程的目的不包括（）A.充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力B.防止環(huán)境污染C.只追求經(jīng)濟(jì)效益最大化D.達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展在“四位一體”生態(tài)工程中，沼氣的作用是（）A.只是一種能源B.連接種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的紐帶C.沒(méi)有任何實(shí)際作用D.對(duì)環(huán)境有污染作用2、簡(jiǎn)答題簡(jiǎn)述生態(tài)工程的循環(huán)原理在中華鱉養(yǎng)殖廢水蔬菜栽培生態(tài)工程中的體現(xiàn)。請(qǐng)分析海灣魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻兼養(yǎng)生態(tài)工程中如何體現(xiàn)生物之間的相互關(guān)系來(lái)維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。答案：1、選擇題答案：C。生態(tài)工程的目的是遵循生態(tài)學(xué)規(guī)律，充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防止環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的同步發(fā)展，而不是只追求經(jīng)濟(jì)效益最大化。答案：B。在“四位一體”生態(tài)工程中，沼氣是連接種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的紐帶，它由養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的糞便發(fā)酵而成，產(chǎn)生的沼氣可用于生活能源，廢渣可作為肥料返回農(nóng)田。2、簡(jiǎn)答題答案：在中華鱉養(yǎng)殖廢水蔬菜栽培生態(tài)工程中，循環(huán)原理體現(xiàn)在廢水的循環(huán)利用上。中華鱉養(yǎng)殖產(chǎn)生的廢水含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)初級(jí)沉淀池、次級(jí)沉淀池、凈化池、生物濾池等處理環(huán)節(jié)后，廢水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被回收利用，用于蔬菜栽培。蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程中吸收這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，同時(shí)蔬菜栽培過(guò)程中的一些廢棄物可能又會(huì)以某種方式回歸到養(yǎng)殖環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)在養(yǎng)殖和種植系統(tǒng)之間的循環(huán)利用。答案：在海灣魚(yú)、蝦、蟹、貝、藻兼養(yǎng)生態(tài)工程中，生物之間存在多種相互關(guān)系來(lái)維持生態(tài)系統(tǒng)平衡。藻類(lèi)作為生產(chǎn)者，通過(guò)光合作用為整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)提供能量和氧氣，同時(shí)是貝類(lèi)的食物來(lái)源；貝類(lèi)的排泄物為藻類(lèi)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)藻類(lèi)生長(zhǎng)。魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)、蟹類(lèi)之間存在捕食關(guān)系，例如魚(yú)類(lèi)捕食蝦類(lèi)和蟹類(lèi)，這種捕食關(guān)系可以控制蝦類(lèi)和蟹類(lèi)的數(shù)量，防止其過(guò)度繁殖對(duì)其他生物造成壓力。同時(shí)，不同生物的棲息地和食性不同，充分利用了海灣的空間和資源，使得整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。（四）課堂小結(jié)（5分鐘）1、帶領(lǐng)學(xué)生回顧生態(tài)工程的概念、基本原理以及本節(jié)課所介紹的幾個(gè)生態(tài)工程在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用實(shí)例。2、強(qiáng)調(diào)生態(tài)工程在解決當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與環(huán)境和諧發(fā)