1、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 1253055英文名称 Ecological Engineering 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
2、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
3、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
4、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.
5、 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
6、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
7、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
8、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
9、，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.
10、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
11、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，
12、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
13、、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
14、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
15、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
16、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
17、，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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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
