1250052生态工程学教学大纲doc.docx
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1250052生态工程学教学大纲doc
《生态工程学》教学大纲
一、基本信息
课程名称
生态工程学
课程编号
1250052
英文名称
EcologicalEngineering
课程类型
专业核心课
总学时
54
理论学时
54
实验学时
0
实践学时
0
学分
3
预修课程
普通生态学
适用对象
生态学专业、辅修
课程简介
本课程系统地介绍生态工程学的基本理论和方法、生态工程技术及其实际应用等方面的专业知识。
课程内容由生态工程学理论和生态工程学应用两部分构成，强调生态工程研究和建设的最新进展，注重生态工程学理论和技术在实际中的应用。
主要包括：
生态工程学概论，生态工程学原理，生态工程模型，能值分析和生态工程的能量系统模型，生态工程设计，农业生态工程、林业生态工程、环保生态工程等。
通过本课程的教学，使学生系统地掌握生态工程学的基本理论和生态工程学的实际应用等方面的专业知识，并能够结合当前生态工程研究和建设加以综合分析、灵活应用，形成生态工程设计和分析的基本思路，拓展专业知识面，提高专业素质和能力。
二、教学目标及任务
《生态工程学》课程是生态学专业的专业核心课。
通过《生态工程学》课程的教学，使学生系统地掌握生态工程学的基本理论（生态工程学概论，生态工程学原理，生态工程模型，能值分析和生态工程的能量系统模型，生态工程设计）和生态工程学的实际应用（农业生态工程、林业生态工程、环保生态工程等）等方面的专业知识，并能够结合当前生态工程研究和建设加以综合分析、灵活应用，形成生态工程设计和分析的基本思路，拓展专业知识面，提高专业素质和能力。
三、学时分配
教学课时分配
章节
章节内容
讲课
实验
实践
合计
第一章
生态工程学概论
2
0
0
2
第二章
生态工程学原理
6
0
0
6
第三章
生态工程模型
5
0
0
5
第四章
能值分析和生态工程的能量系统模型
5
0
0
5
第五章
生态工程设计
5
0
0
5
第六章
农业生态工程
7
0
0
7
第七章
林业生态工程
5
0
0
5
第八章
环保生态工程
5
0
0
5
专题
生态工程专题
14
0
0
14
合计
54
0
0
54
四、教学内容及教学要求
第一章生态工程学概论
第一节生态工程的概念
1.生态工程和生态技术
2.环境工程、生物工程、清洁技术、高新技术
习题要点：
生态工程及生态技术的概念。
第二节生态工程的产生背景
1.生态工程学产生的背景
2.生态工程学的产生
3.中外生态工程特点的比较
习题要点：
中国生态工程与西方生态工程的差异。
第三节生态工程研究进展
1.国外生态工程研究进展
2.我国生态工程研究进展
本章重点难点：
生态工程及生态技术的概念，中国生态工程与西方生态工程的差异。
本章教学要求：
掌握：
生态工程及生态技术的概念。
理解：
中国生态工程与西方生态工程的差异。
了解：
环境工程、生物工程、清洁技术和高新技术，生态工程学的产生和发展。
第二章生态工程学原理
第一节生态工程学的核心原理
1.整体性原理
2.协调与平衡原理
3.自生原理
4.循环再生原理
习题要点：
整体性原理和社会-经济-自然复合生态系统的调控原理，协调原理和平衡原理，自生原理及自组织原理、自我维持原理、自我调节原理，物质循环再生原理和多层次分级利用原理。
第二节生态工程学的生物学原理
1.物种共生原理
2.生态位原理
3.食物链原理
4.物种多样性原理
5.物种耐性原理
6.限制因子原理
7.环境因子的综合性原理
8.耗散结构原理
9.景观生态原理
习题要点：
物种共生原理，生态位原理，食物链原理，物种多样性原理，物种耐性原理，限制因子原理，环境因子的综合性原理，耗散结构原理，景观生态原理。
第三节生态工程学的工程学原理
1.结构的有序性原理
2.系统的整体性原理
3.功能的综合性原理
习题要点：
系统及系统工程的概念，结构的有序性原理，系统的整体性原理，功能的综合性原理。
第四节生态工程学的经济学原理
1.生态效益与社会效益协同原理
2.最小风险原理
3.投入产出原理
4.产品与市场协调原理
习题要点：
生态效益与社会效益协同原理，最小风险原理，投入产出原理，产品与市场协调原理。
本章重点难点：
整体性原理，协调与平衡原理，自生原理，循环再生原理，物种共生原理，生态位原理，食物链原理，物种多样性原理，物种耐性原理，限制因子原理，环境因子的综合性原理，耗散结构原理，景观生态原理，结构的有序性原理，系统的整体性原理，功能的综合性原理。
本章教学要求：
掌握：
生态工程学的核心原理、生物学原理和工程学原理。
理解：
整体性原理，协调与平衡原理，自生原理，循环再生原理，物种共生原理，生态位原理，食物链原理，物种多样性原理，物种耐性原理，限制因子原理，环境因子的综合性原理，结构的有序性原理，系统的整体性原理，功能的综合性原理。
了解：
社会-经济-自然复合生态系统的调控原理，自组织系统，耗散结构原理，耗散结构理论，景观生态原理，系统及系统工程的概念，生态效益与社会效益协同原理，最小风险原理，投入产出原理，产品与市场协调原理。
第三章生态工程模型
第一节生态工程模型的类型
1.概念模型
2.物理模型
3.数学模型
习题要点：
生态工程模型的类型，数学模型的类型，数学模型的结构，数学模型的特征分析，回归预测模型，分室模型，系统动力学模型及系统流图。
第二节生态工程模型的构建
1.建模的基本数学工具
2.建模方法
3.建模步骤
习题要点：
差分方程、微分方程和矩阵代数，黑箱途径及黑箱原理，白箱途径，数学模型构建的基本步骤。
第三节生态工程模型实例
1.苏锡常三地农牧业生态系统分室模型
2.海滨盐土农林牧复合生态系统分室模型
3.生物资源开发的单种群模型
4.系统动力学模型（CHAGAN模型）
习题要点：
物流分室模型的构建概念模型、确定参数、建立状态方程、建立矩阵模型、模型的稳定性、再循环和敏感性分析。
本章重点难点：
数学模型的结构，数学模型的特征分析，黑箱途径及黑箱原理，物流分室模型的构建概念模型、确定参数、建立状态方程、建立矩阵模型、模型的稳定性、再循环和敏感性分析。
本章教学要求：
掌握：
生态工程模型的类型，数学模型的类型，数学模型的结构，数学模型的特征分析，黑箱途径及黑箱原理，白箱途径，数学模型构建的基本步骤。
理解：
物流分室模型的构建概念模型、确定参数、建立状态方程，建立矩阵模型、模型的稳定性、再循环和敏感性分析。
了解：
回归预测模型，系统动力学模型及系统流图，生物资源开发的单种群模型。
第四章能值分析与生态工程的能量系统模型
第一节能值分析的概念和原理
1.能量和能量等级
2.能值和能值转换率
3.能量系统语言
4.能值指标体系
5.环境经济生产能值分析实例
习题要点：
能值、能值转换率和能值功率的概念，能量系统语言、能量系统图和能值综合图，能值/货币比率、能值-货币价值、能值投资率、净能值产出率、能值交换率等基本的能值指标，能值扩大率、环境负载率、能值自给率、能值密度、人均能值用量以及系统可持续发展的能值综合指标。
第二节能值分析的方法及应用
1.能值分析步骤
2.环境资源能值评估
3.国家和地区的能值分析
4.国际交流的能值评估
5.能源开发利用评价
6.信息和劳务的能值评估
习题要点：
能值分析的基本步骤，能量系统图和能值综合图的绘制方法，能值分析表的基本项目。
第三节我国的研究实践
1.海南环境经济系统能值分析
2.广州城市生态系统能值分析
3.盐城自然保护区能值分析
4.三水市农业生态系统能值分析
本章重点难点：
能值和能值转换率的概念，能量系统语言、能量系统图和能值综合图，能值/货币比率、能值-货币价值、能值投资率、净能值产出率、能值交换率等基本的能值指标，能值分析的基本步骤，能量系统图和能值综合图的绘制方法，能值分析表的基本项目。
本章教学要求：
掌握：
能值和能值转换率的概念，能量系统语言，能量系统图和能值综合图，能值分析表，能值/货币比率、能值-货币价值、能值投资率、净能值产出率、能值交换率等基本的能值指标，环境负载率、能值自给率以及系统可持续发展的能值综合指标。
理解：
能值及能值转换率的含义，能量系统图和能值综合图分析，能值/货币比率、能值-货币价值、能值投资率、净能值产出率、能值交换率、环境负载率、能值自给率以及系统可持续发展的能值综合指标等常用能值指标的计算和分析。
了解：
能值理论和能值分析方法的产生和发展，能值分析在环境资源评估、国家及地区生态经济系统分析、国际交流评估、能源开发利用评价、信息和劳务的评估等方面的实际应用，我国的能值研究实践。
第五章生态工程设计
第一节生态工程设计原则
1.因地制宜原则
2.生态学原则
习题要点：
生态工程设计的因地制宜原则，适当输入辅助能原则、再生循环及商品生产原则、经济效益原则、环境的时间节律与生物的机能节律原则、生物种群选择原则、种群匹配原则、生物多样性原则、物种置换原则、人工压缩演替周期原则等生态工程设计的生态学原则。
第二节生态工程设计路线
1.生态工程设计的程序
2.生态工程设计的技术路线
习题要点：
建立互利共生网络、延长食物链等生态工程设计的基本路线，加环的种类。
第三节生态工程设计示范
1.洪泽湖环境管理生态工程设计
2.苏州葑门塘河污水资源化生态工程设计
3.太行山生态重建生态工程
本章重点难点：
生态工程设计的因地制宜原则和各个生态学原则，建立互利共生网络、延长食物链等生态工程设计的基本路线。
本章教学要求：
掌握：
生态工程设计的因地制宜原则和各个生态学原则，建立互利共生网络、延长食物链等生态工程设计的基本路线，加环的种类。
理解：
生态工程设计的因地制宜原则和各个生态学原则的含义及应用，建立互利共生网络、延长食物链等生态工程设计的基本路线的含义及应用。
了解：
洪泽湖环境管理生态工程、苏州葑门塘河污水资源化生态工程、太行山生态重建生态工程设计的基本思路、主要措施和系统机制。
第六章农业生态工程
第一节农业生态工程概述
1.国际可持续农业运动
2.中国生态农业
习题要点：
典型的可持续农业模式，有机农业和有机食品，西方生态农业概念和特征，中国生态农业概念和理念，中国生态农业和西方生态农业的区别。
第二节农业生态工程的类型
1.不同层次的农业生态工程
2.不同类型地区的农业生态工程
3.农业生态工程的基本模式
4.不同区域的农业生态工程
习题要点：
农户、农场、村镇、县市区层次的农业生态工程，南方红黄壤丘陵区立体农业开发模式，千烟洲模式，北方山区小流域综合治理型生态农业模式，沼气农业生态工程及北方农村能源生态模式和南方“猪-沼-果”能源生态模式，坡地等高植物篱模式，中国生态农业基本分区及各区域的典型模式。
第三节农林牧渔复合生态工程
1.农林复合生态工程
2.农牧复合生态工程
3.林牧复合生态工程
4.农林牧复合生态工程
5.农林牧加复合生态工程
6.复合养鱼生态工程
习题要点：
农林复合生态工程及北方桐粮间作模式和南方茶粮间作模式，农牧复合生态工程及多层次循环模式，林牧复合生态工程及胶-茶-鸡模式，农林牧复合生态工程及拜泉建设模式，复合养鱼生态工程及混养模式、三网养鱼模式、基塘模式和稻田养殖模式。
第四节农业可持续发展指标体系
1.农业可持续发展指标体系建立的原则
2.农业可持续发展指标体系的构成
3.农业生态工程评价实例
习题要点：
层次分析法及其基本构成，农业可持续发展指标体系建立的原则，农业可持续发展指标体系的基本构成。
本章重点难点：
中国生态农业概念和理念，中国生态农业和西方生态农业的区别，南方红黄壤丘陵区立体开发模式，千烟洲模式，北方山区小流域综合治理模式，沼气农业生态工程及北方模式和南方模式，坡地等高植物篱模式，北方桐粮间作模式和南方茶粮间作模式，多层次循环模式，胶-茶-鸡模式，拜泉建设模式，稻田养殖模式，层次分析法，农业可持续发展指标体系的基本构成。
本章教学要求：
掌握：
典型的可持续农业模式，有机农业和有机食品，南方红黄壤丘陵区立体开发模式，千烟洲模式，北方山区小流域综合治理模式，沼气农业生态工程及北方模式和南方模式，坡地等高植物篱模式，中国生态农业基本分区及各区域的典型模式，北方桐粮间作模式和南方茶粮间作模式，多层次循环模式，胶-茶-鸡模式，拜泉建设模式，稻田养殖模式。
理解：
西方生态农业概念和特征，中国生态农业概念和理念，中国生态农业和西方生态农业的区别，中国生态农业建设典型模式的基本设计、系统构成及运行机制，层次分析法，农业可持续发展指标体系的基本构成。
了解：
国际可持续农业运动和中国生态农业的产生和发展，自然农业，生物农业，生物动力学农业，农业生态工程的基本模式，农业发展可持续性评价的步骤，江苏大丰农业发展的可持续性评价，海南文昌胶-茶-鸡复合农业生态工程评价，南京傅家边农业科技园生态农业综合评价。
第七章林业生态工程
第一节中国林业生态建设区划
习题要点：
中国林业重点建设工程，中国林业生态建设基本区划。
第二节中国林业生态建设模式
1.黄河上中游区域
2.长江上游区域
3.三北区域
4.东北区域
5.北方区域
6.南方区域
7.东南沿海及热带区域
8.青藏高原区域
习题要点：
黄土丘陵沟壑区整地集流抗旱造林模式，宁夏中卫沙坡头五带一体铁路防沙治理模式，科尔沁沙地草牧场防护林及灌木饲料林建设模式，塔里木干旱风沙区沙漠公路防风固沙模式，松嫩平原农林复合生态系统建设模式，鲁西南沙性土地桐粮间作模式。
本章重点难点：
中国林业重点建设工程，林业生态建设基本区划，黄土丘陵沟壑区整地集流抗旱造林模式，宁夏中卫沙坡头五带一体铁路防沙治理模式，科尔沁沙地草牧场防护林及灌木饲料林建设模式，塔里木干旱风沙区沙漠公路防风固沙模式，松嫩平原农林复合生态系统建设模式，鲁西南沙性土地桐粮间作模式。
本章教学要求：
掌握：
中国林业重点建设工程，林业生态建设基本区划，黄土丘陵沟壑区整地集流抗旱造林模式，宁夏中卫沙坡头五带一体铁路防沙治理模式，科尔沁沙地草牧场防护林及灌木饲料林建设模式，塔里木干旱风沙区沙漠公路防风固沙模式，松嫩平原农林复合生态系统建设模式，鲁西南沙性土地桐粮间作模式。
理解：
林业生态建设典型模式的基本设计、系统构成及运行机制。
了解：
四川盆中丘陵江岸防冲林建设模式，金沙江中游滑坡和泥石流多发区林业生态建设与治理模式，东北平原农区道路及村屯绿化美化模式，冀北坝上高原坡耕地退耕还林还草模式，珠江三角洲中部平原农田防护林建设模式，粤西沿海滩涂红树林保护与建设模式。
第八章环保生态工程
第一节环境保护与可持续发展
1.世界范围的环境问题
2.可持续发展战略
3.我国的可持续发展
习题要点：
世界范围的主要环境问题，布伦特兰的可持续发展概念及内涵。
第二节清洁生产和生命周期评价
1.清洁生产
2.生命周期评价
3.生态效益
4.生态工业园
习题要点：
清洁生产的概念和内容，清洁生产和末端治理的区别，产品的生命周期和生命周期评价的概念，生命周期评价的应用，环境标志，生态效益的概念和指标体系，生态效益与清洁生产的区别和共同点，生态工业园的概念。
第三节废弃物处理及资源化生态工程
1.固体废弃物的处理和利用
2.气态污染物的治理
3.污水处理和资源化利用
习题要点：
固体废弃物的处理方法，粉煤灰资源化工艺，城市生活垃圾处理和利用，气态污染物的治理方法，污水处理和资源化利用。
第四节生态建筑
习题要点：
生态建筑的概念和内涵。
本章重点难点：
布伦特兰的可持续发展概念及内涵，清洁生产的概念和内容，清洁生产和末端治理的区别，产品的生命周期和生命周期评价的概念，生命周期评价的应用，环境标志，生态效益的概念和指标体系，生态效益与清洁生产的区别和共同点，生态工业园的概念，固体废弃物的处理方法，城市生活垃圾处理和利用，气态污染物的治理方法，污水处理和资源化利用。
本章教学要求：
掌握：
布伦特兰的可持续发展概念及内涵，清洁生产的概念和内容，产品的生命周期和生命周期评价的概念，生态效益的概念和指标体系，生态工业园的概念，固体废弃物的处理方法，城市生活垃圾处理和利用，气态污染物的治理方法，污水处理和资源化利用。
理解：
清洁生产和末端治理的区别，生命周期评价的应用，生态效益与清洁生产的区别和共同点。
了解：
世界范围的主要环境问题，人类关注地球环境、倡导可持续发展的历程，中国的可持续发展，清洁生产的产生和实例，生命周期评价的产生和总体框架，环境标志，丹麦卡伦堡工业共生体，中国的生态工业示范园区，粉煤灰资源化工艺，脱硫工艺及LIFAC工艺。
专题生态工程专题
本章教学要求：
教师指定专题方向或学生自由选题，针对某一方面或某一项具体的生态工程研究和建设，由学生查阅相关文献材料，完成课程论文，并制作电子演示幻灯片进行专题讲述、讨论和答辩。
五、考核方式及要求
《生态工程学》课程的考核方式主要包括平时课堂考核、专题讲述评价和期终闭卷考试。
平时课堂考核针对学生的学习过程和基本知识的掌握进行考核，占总评成绩的20%。
专题讲述评价针对学生的课程论文、专题讲述和答辩进行评价，占总评成绩的30%。
期终闭卷考试针对学生基础理论的掌握、理解及综合分析应用能力进行考核，占总评成绩的50%。
六、推荐教材及教学参考书
教材：
《生态工程学》，钦佩等编著，南京大学出版社，2002年，ISBN：
7-305-03163-1
参考书：
《生态农业—中国可持续农业的理论与实践》，李文华等编著，化学工业出版社，2003年，
ISBN：
7-5025-4397-X
《全国林业生态建设与治理模式》，国家林业局编著，中国林业出版社，2003年，
ISBN：
7-5038-3366-1
《生态经济系统能值分析》，蓝盛芳等编著，化学工业出版社，2002年，
ISBN：
7-5025-3835-6
《工业生态学—理论与应用》，邓南胜等编著，化学工业出版社，2002年，
ISBN：
7-5025-3745-7
《生态工程》，云正明等编著，气象出版社，1998年，ISBN：
7-5029-2534-1
七、说明
任课教师应基本遵循本教学大纲进行《生态工程学》的课程教学，但可以根据学科发展、教材调整、教学改革和教学进度的需要作适当调整。
大纲修订人：
樊多琦
大纲审定人：
高学文
修订日期：
2011年7月1日
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