小学科学《生物的多样性 》教案设计

小学科学《生物的多样性 》教案设计（精选11篇）

篇1：小学科学《生物的多样性 》教案设计

教科版科学六上《生物的多样性》单元教案课后反思

1、校园生物大搜索 【教学目标】 科学概念 ● 我们周围生活的生物是多种多样的。 过程与方法 ● 分区域调查，认识多种多样的生物。 ● 选用适合的工具对生物进行调查和记录。 情感、态度、价值观 ● 感受校园生物的美丽。 ● 体会到用心观察会有许多新的发现，发展科学学习的乐趣。 【教学重点】会选用适合的工具对校园生物进行调查和记录。 【教学难点】知道我们的校园中大概生活着多少种植物和动物。 理解校园生物是多种多样的。 【教学准备】分组准备：记录本，记录工具，观察工具，调查表 为整个班级准备：校园常见生物的照片。 【教学过程】 一、引入： 1、校园里有很多植物和动物，认识下面这些动物和植物吗？用幻灯片放校园内常见植物和动物，让学生辨认和观察（意图：学生能说出名字的让学生说，如说不出名字，让学生观察动植物样子，告诉名称。引发学生调查兴趣） 2、：校园里还有哪些植物和动物？我们校园里有多少种植物，多少种动物？让我们一起去调查 二、设计调查方案 1、师：如何去调查呢（意图：引导学生制订周密的调查计划） 2、学生分组制定调查计划，汇报，师点拨： A像科学家那样，将校园分为几个区域分别进行调查； B要对校园生物展开全面调查，包括土壤中和曾经来过的动物；调查时不仅要记录地面看的见的动物和植物，还要搜索地下的动物，要根据所发现的动物踪迹推测哪些动物也在这里生活过。将这些发现都及时记录下来。 C用绘画、拍照等适宜的方法记录不知名的动植物； D将调查的校园生物分为动物和植物两类分别记录，既要记录生物的名称、又要记录它们生长和经常活动的地点。 E在调查时可能会出现具有不同特征的同一种生物，比如不同花色的蝴蝶；开黄、白、红不同颜色花的郁金香等，记录时可以都记录成蝴蝶或郁金香，也可分别记录某某样的蝴蝶；某某颜色的郁金香。 F要爱护动植物  三、开展校园动植物调查活动 将校园划分为几个区域，每个小组确定一个区域作为调查的重点，开展调查活动，边调查边记录，尽量不要漏掉校园中的任一种动植物，鼓励学生认真记录，对认真调查的组给予加星评价。（意图：为后面形成生物种类多种多样，同种生物也具有千差万别的不同个体这样一个生物多样性的认识积累感性经验。） 四、课外延伸：对不知名的动物和植物，回家查找资料 板书设计： 教学后记：   为上这一课，我特意跑遍了整个校园的角角落落，因为我知道上这课的难度――肯定会被学生这样那样的问题问倒。于是我查了不少的资料，请教了不少的老师，希望自己能一看到一种生物就能马上指导孩子哪里去查找资料，怎样去熟悉这种生物。   带领孩子们去熟悉校园生物的时候，我在安排教学设计的时候，根据实际对观察范围做了适当的调整，因为我们的校园比较大，把整个校园观察遍，估计安排半天时间都来不及，这课的教学要在一堂课上完成校园生物的记录那是很不现实的，时间上不太允许，于是我缩小了调查的范围。   在调查中，意料中，孩子们对很多生物都是陌生的，只知道蚱蜢、西瓜虫、狗尾草，而对于很多常见的生物他们其实也是叫不出名字的，在教学中，对于有些生物我是给他们直接介绍的，因为我感觉种种画下来，去调查，这是不太现实的`，于是只安排了5种左右容易查找到的生物，让孩子们自己去查阅相关资料，了解名称和特性。安排的时候尽量是“跳一跳能摘到桃子”。不然这样课的教学是很会失去调查的兴趣与欲望的。 整个课下来，前面几个班级因为自己教材的理解上、时间的把握上有这样那样的问题，所以感觉不怎么流畅，但是但第四班上的时候，自己很有感觉了，而且自我感觉效果也还可以。     2、校园生物分布图 【教学目标】 科学概念 ● 不同的环境中生活着不同的生物。 过程与方法 ● 利用分布图整理信息，展示研究成果。 情感、态度、价值观 ● 具有合作意识和成果共享的意识。 【教学重点】了解不同的环境中生活着不同的生物。 【教学难点】会利用分布图整理信息，展示研究成果 【教学准备】为全班学生准备：两张大白纸、记号笔。 为每个学生准备：一张A4纸。 【教学过程】 一、引入： 各小组调查的结果怎样？现在来交流和汇集我们的调查资料 二、整理分析调查信息： 1、各小组整理上节课调查的动植物，（注意：整理时按树木、花草或其他标准将植物和动物分类，最后统计出共发现了多少种动物、多少种植物。） 2、各组汇报交流：学生边汇报，师边记录，把各小组的调查汇集成一个全班的调查表。 3、总结：在校园里搜索到哪些动植物？一共有多少种植物和动物？它们各自生活在什么地方？（意图：在通过数据让学生体会到生物的多样性，了解不同的环境中生活着不同的生物）  4、思考：我们校园里的生物是不是校园生物的全部？为什么？（不同时期生物种类不同） 三、制作校园生物分布图 1、师：校园里的动植物种类很多，生活的环境也各不相同，我们共同来制作一幅校园生物分布图，展现校园生物大家庭。 2、小组研究制定校园分布图方案，在制定中师点拔： 思考：在制作过程中有可能遇到什么困难？可以用什么办法解决？生物分布是立体的，而生物分布图是平面的，如何区分地下、地面、地上分布的生物？（预设：可用不同的颜色表示，生物种类较多，分布图面积有限，如何最大限度的将校园生物种类记录上去可用编号的方法 ；可以将画的生物图剪贴在分布图旁，用箭头指出它的位置；要鼓励学生创造性的制作生物分布图。制作中可借鉴校园平面图） 3、分组制定校园生物分布图 4、各组汇报制定的校园分布图，对制定好的组加星 5、分析与讨论：观察校园生物分布图，我们发现校园哪些地方的生物种类较多？为什么在不同的地方生物种类会有所不同？如果我们调查的范围扩大，生物种类会有多少？ 生物分布会有什么特点？ 四、拓展性活动： 1、认识这些珍稀的动植物吗？他们各自生活在我国的什么地方？并把它们填在相应的图上 2、你还知道我国哪些珍稀的动植物？它们生活在哪？目前数量怎样？（认识我国的珍稀生物了解我国的生物资源，使学生初步感受到生物的多样性面临着危机。） 五、课外延伸： 查阅资料，了解世界珍稀动植物和它们的分布的地方，制作世界珍稀动植物分布图 （意图：一方面可以了解珍贵动植物资源，另一方面进一步体会制作生物分布图的意义。 ）   板书设计： 教学后记：   这一教学内容，得花上两教时了。光让12个小组汇报、交流、补充在这两天里对校园分区域搜索的结果，就花了整整一堂课。虽然时间花费较多，但还是值得的。一则说明学生认真参与了，因为仔细搜索过才会有那么多可说的；二则交流的过程越充分越详细，对“制作校园生物分布图”这项后续活动是有利的。因为我是将全班分四大组分别搜索四分之一校园区域，此堂课作为一个汇总阶段，所以还无法让学生回答：校园里共有多少种动物和植物？在汇总交流时，还应让学生明白，虽然我们仔细搜索了，但并没有发现校园内所有的动植物，因为季节原因，因为观察疏忽的原因，由此体会到生物种类的繁多。     3、多种多样的植物 【教学目标】 科学概念 ● 植物可以分为开花植物和不开花植物。 ● 不开花植物包括蕨类、苔藓和藻类植物等。 过程与方法 ● 知道分类是研究生物的基本方法。 ● 用自己确定的标准给植物分类。 情感、态度、价值观 ● 认识到植物是多种多样的。 ● 能够欣赏并感受大自然因植物的多样而美丽。 【教学重点】 知道分类是研究生物的基本方法。 能用自己确定的标准给植物分类。 【教学难点】 理解植物是多种多样的。 【教学准备】 教学用幻灯片：不同种类的植物图片。   【教学过程】 一、引入： 除了校园里的植物种类，我们还知道哪些常见的植物？生长在哪里？（学生自由发言，在公园，花卉市场等） 二、自主探究：  1、下面这些植物，你们认识吗？说说它们长在哪？有什么特点？幻灯片放映书中11种植物 2、让我们自己确定标准给以上这些植物分一分类 （意图：让学生知道根据不同的标准可以将植物分开花植物和不开花植物，常绿植物和落叶植物，水生植物和陆生植物，木本植物和草本植物等不同的类别，在这一类别中再确定新的标准还可以继续往下分，培养学生的分类能力。） 2、总结：通过共同探究，可把植物分为草本植物和木本植物，开花植物和不开花植物，水生植物和陆生植物，落叶植物和常绿植物等 3、观察开花植物：说说它们的身体是由哪几部分组成的？ （预设：开花植物身体分为：根、茎、叶、花、果、种子） 4、看书P76页，说说不开花植物有哪些 （预设：不开花植物有蕨类、藻类、苔藓类、菌类）   三、拓展活动 比一比哪一组认识的植物多，样式奇特。教师可以以组为单位组织竞赛活动：各组在规定的时间内写出知道的植物名称，比一比，看哪一组写的多？（意在渗透植物的多样性教育）   四、课外延伸： 找一找校园里常见植物中哪些是常绿植物，哪些是草本植物，哪些是开花植物，哪些是水生植物，哪些是不开花植物？ 板书设计： 教学后记：   在教学这一课时，我认为利用校园中学生观察过了解过的植物更有利于教学活动的开展。教师可以事先给校园的植物拍好照片，通过媒体展示给学生。因为学生对这些植物已有一定的观察认知基础，所以感触更深，对分类活动的开展更有利。在分类时，先确定标准。分类的标准，学生除了依据书中介绍的草本和木本，水生和陆生之外，还能提出开花和不开花，有种子和没种子等分类标准，有些可以教师补充，如按常绿和落叶分。确定标准后，依据不同的标准给植物分类这项活动，最好是提供各类植物的照片（名称），然后依据学生的汇报，用磁铁在黑板上排列分组，再换一个标准进行分类、排列，这样，就能很直观地发现：分类标准不同结果也不同，而且有利于交流讨论。我没有按设想的印出那么多植物照片，就改为发卡片让学生写出校园植物名称进行排列，效果也差不多。依据校园植物，使学生了解了分类标准，

 

篇2：小学科学《生物的多样性 》教案设计

学习目标

1、阐明生物多样性的含义。

2、举例说明生物多样性的价值。

重点难点

1、生物多样性的含义，尤其是对物种和遗传多样性的理解。

2、生物多样性的价值。

方法指导：通过阅读、分析、思考，独立完成。

思维导航

在我们的周围，存在着各种各样的生物，动物、植物、微生物……大自然是丰富多采的!

我国有丰富而独特的生物多样性，我国的生物多样性在世界生物多样性中占有重要地位。生物多样性对人类的贡献是难以估量的。地球上每年都有大量的物种灭绝，对此我们不能蓦然处之，保护生物多样性，从某种意义上讲，就是保护我们人类自己。

那么什么是生物多样性呢?它包括哪些方面呢?生物多样性对于我们人类到底有什么价值呢?

同学们，就让我们一起来解决这些问题吧!

教学过程：

一、生物多样性

1.生物多样性的含义

生物多样性，简单地说，解释生物以及生存环境的多样性;确切地说，包括地球上所有的植物、动物和微生物及其所拥有的全部基因和各种各样的生态系统。

生物多样性包括物种多样性(最直观、最基本的认识)、遗传多样性和生态系统多样性。

2.生物多样性的价值

直接价值：医、食、住、美学等;

间接价值：维持生态平衡;

潜在价值：尚未开发。

3.“国际生物多样性日”是每年的.5月22日。

随堂反馈

1.生物多样性，就是 及其 的多样性。

2.生物多样性主要包括 多样性、多样性和 多样性。

3.物种多样性是指生物种类的 ;遗传多样性是指物种内 的多样性;生态系统多样性是指生物所生存的 的多样性。

4.生物多样性是人类赖以生存的 。

篇3：小学科学《生物的多样性 》教案设计

1搭建通识课程网络教学平台的必要性

通识课程的网络教学是随着计算机网络的飞速发展而开始盛行的一种新型的通识课程教学模式。 其具有教学时空的开放性、资源的共享性、教学方式的主体性、教学手段的交互性及教学管理的高度性, 是教育观念、教学方法和教学手段的重大变革[2]。 2003年教育部制订的教育振兴行动计划要求,利用现代化的信息技术手段将精品课程的相关内容上网, 实现优质教学资源的共享,因此实施网络教学势在必行。

自2009年实行学分制后,贵州大学就将通识教育提高到一个前所未有的高度,并全新设计了人才培养方案,专门设立通识平台课程和文理基础课程,力求合理、科学搭建学生的知识结构,塑造学生的完美人格,为创新型人才的培养奠定坚实的知识和人格基础。因通识教育课程与其他课程相比在很多方面重要性并不明显( 如授课时间安排多在下午第3节、第4节课和晚课,实行大班授课,学生人数在80人左右,学生层次差别大等) ; 加之实行学分制选课后,专业课程、各类活动,时常与通识课程冲突,导致学生对通识课程的重视程度不够,请假、旷课频率较高; 因生物多样性及其保护生物学课程涉及的知识面广、内容较多、基本知识拓展受限于规定学时; 为解决学生学习的“时、空”限制,搭建该类通识课程的网络教学平台就显得必要和紧迫。

2生物多样性及其保护生物学通识课程网络教学平台的设计

2.1网络教学平台搭建的基本条件

高等教育网络课程教学网站的设计要求教师从知识的传播者转化为学生的帮助者和学习环境、学习资源的提供者[3]。目前,在我国各大高校都相继建成了内部局域网,它为应用现代教育技术、促进教学改革、实现教育现代化奠定了良好的物质基础。随着智能手机和校园Wi Fi的普及,也为学生通过网络教学平台进行自主学习奠定基础。

为充分利用学校现有资源,该课程网络教学平台的搭建主要依托和利用清华大学教育技术研究所设计的网络综合教学平台( http: / /eol. gzu. edu. cn /) 。 1) 该平台具有教师自主编辑,通过网络授权向学生发布通知、调查问卷、教学讲义、课程作业并通过平台内部论坛、邮箱与学生互动,为学生提供个性化的辅导、答疑,来支持学生自主学习等教学功能; 同时还具有课程展示功能; 教师可以自主控制课程内容的开放程度,可以进行一定的设置,将一些教学内容对外开放,使一般访客、学生、教师、教学管理者都能在平台主页浏览一定的教学内容,初步了解课程,进行成绩评估。2) 该平台还可与精品课程平台进行整合,在整合后的综合教学平台中,教师通过设置,可以直接将网络教学平台的部分内容( 教学讲义和课程作业等) 发布到精品课程建设平台上,可避免精品课程申报时的二次建设,为教师节省了时间和精力。

2.2生物多样性及其保护生物学网络教学平台模块设置

1) 课程网络教学平台设计本着以“学”为中心的原则,主要着眼于激发、促进和辅助学生学习,侧重培养学生的主观能动性。模块设置主要包括课程的基本信息、教学材料、课程通知、答疑讨论、课程问卷、课程作业、试题试卷库、在线测试、课程管理等内容。

2) 为减轻学生学习负担,课堂上学生重点在于 “听”并非“抄”,将课件、讲义及授课的同步语音及视频上传至教学材料模块中,以供学生自主学习和复习。为激发学习兴趣,拓宽视野,学院将拓展补充材料及相关链接发布在课程论坛中,方便学生间进行信息交流和讨论。

3) 通过课程作业和在线测试模块,学生可以在课后对主要知识点进行复习和掌握。课程问卷模块为教师了解学生对课程教学的意见提供了条件,大大增加了课程的全员评估率,方便及时地了解学生的意见和建议。该课程系多位教师授课,目前每年授课人数达800人,通过试题试卷库模块的设置,一方面便于对整个教学质量考核的评估,另一方面也可以通过调取试题库中的试题,随机生成在线测试题,逐步向无纸化考试过渡。

4) 课程管理模块可以对教学栏目权限以及选课学生进行管理,通过学生学习统计模块,可以方便直观地了解学生参与网络学习的详细情况。该课程自2010年开设以来,已完成25个教学班共计2 000人的教学,网站自2013年搭建以来,已有829人进入学习。

3结语

目前众多综合性大学都在积极开展通识课的教学,然而由于课程的选修课性质和选课学生的专业方向、水平层次差异较大,且多数是大班授课的情况,为保证教学效果,有必要引入基于网络化环境下的新型教学模式[4],以便于学生可以进行自主学习,实现能支持学生自主探索、合作学习、资源共享等多方面的要求,使网络课程的优势与传统课堂教学的优势得到较好地结合。清华大学教育技术研究所开发的网络综合教学平台系统,为快速建立课程教学网站提供了保障,有该系统的高校可积极鼓励教师建立相应的课程教学网站。

通识课教学相对基础课或专业课的教学有很大的不同,如何在保证教学质量的前提下充分发挥学生学习的主观能动性仍值得不断地思考,教学中除加强网络教学平台的优化设计外,还要针对新出现的问题思考解决的办法,不断地提高通识课程的吸引力,发挥通识课程的作用。

参考文献

[1]武翠芳,马瑶.通识课《数学思维与生活智慧》的设计与教学[J].职业教育研究,2013(04):95-97.

[2]吴姜.基于网络教学平台的《多媒体技术及应用》教学改革[J].信息与电脑:理论版,2011(5):219-220.

[3]王洪才,马巍,方园园.高等教育网络课程教学设计探究[J].黑龙江畜牧兽医,2014(06下):152-153.

篇4：《多样的动物》小学科学教案

一、导入新课

活动一：

1、师：同学们，我们上节课曾安排的观察动物的任务，下面请同学们来交流一个观察情况吧

2、汇报交流情况

(教师组织学生回忆、交流在一定范围内见过那些小动物。)

3、过程中注意引起学生寻访小动物的兴趣。

4、关注：学生是否注意倾听同学的经历；学生的描述是否有想象的.内容

5、教师提示：我们已经研究了鸟、昆虫、一些哺乳动物，今天我们再来研究其他类型的动物，你还了解哪一类动物呢？

6、对学生的汇报进行评价

学生交流

学生代表汇报

学生纷纷发言

课前提前安排学生观察动物，对学生学习这节课作了重要铺垫。

培养学生注意倾听的习惯。

适时评价鼓励激发学生的学习兴趣。

二、探究活动

活动二：认识动物的特征

1、布置探究任务：观察昆虫、鸟、哺乳动物之外的其它动物

2、提问：我们可以从哪些方面对动物进行观察，观察中我们需要注意什么？观察后我们需要做些什么？

3、布置学生讨论交流，分组探究

（鱼一个小组，两栖动物一个小组，爬行动物一个小组，共三个小组）

4、根据观察讨论的结果，分组填写观察记录（各个小组填写各自的记录表，动物类别不同表不同）

5、组织学生汇报小组填写的记录

6、教师提问：你能按照特征给他们分类吗？

7、教师组织学生进行分类交流

活动三：

1、教师提问：你还知道哪些动物和这类动物的特征相似？你还了解这类动物的哪些知识？

2、组织学生交流

3、你还了解哪些鱼、两栖动物、爬行动物，它们为什么属于这类动物呢？

学生纷纷回答

学生讨论、交流、分组探究

小组填写观察记录（适当引导）

学生汇报记录

学生分组讨论分类

学生交流

学生讨论（教师适时引导）

让学生重视观察的注意事项，也让学生学好科学养成良好得习惯。

在让学生记录汇报的同时培养了学生的语言组织能力。

篇5：初二生物教案：保护生物的多样性

1、濒临灭绝

2、生存环境的破坏与改变

二、保护生物多样性最为有效的措施--建立自然保护区

三、法律保护

《中华人民共和国森林法》

篇6：教案：生物的多样性

教材分析：本节内容是七年级生物学上册第一单元认识生命中的第一节形形色色的生物，位于教材P7—14，主要从了解的角度认识生物学，本节内容可分为三个内容：第一，认识生物圈;第二，认识生物的多样性;第三，认识生物的特征。主要目的在于引领学生走入充满魅力的生命世界，领略生命的连续性、多样性、同一性的魅力，区别“生机勃勃”的`生命与“死气沉沉”的非生命;从而激发学生学习生物的热情，并使之以积极的态度去感受生命世界的无穷魅力。

本节内容共安排2课时。第一课时：生物的多样性;第二课时：生物的特征。

教学分析：由于学校资源、学生素质的限制，在本节课的教学设计中，我考虑采用传统的教学模式以及学生自主探究、交流相结合的手段进行教学，在教学中尽可能选择教材中出现的和学生生活相贴切的材料。对于多媒体的使用应结合实际，力争在教学中适当应用，而不是过多的应用。

教学目标：

知识与能力

1、培养学生学习生物学的兴趣。

2、认识生物圈的范围。

3、述生物多样性，认识物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性的内在联系。

4、通过交流，提高语言文字表达能力和信息交流能力。

过程与方法：

1、描述生物圈，掌握认识生物圈包括大气圈的下层、整个水圈和岩石圈的上层。

2、描述生物多样性，掌握认识物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性的内在联系。

情感、态度与价值观

1、培养学生热爱大自然、关爱生物的优良品质。

2、在学习生物多样性中认识所有生物(包括人类)在生物圈中的地位都是平等的，从而树立对待其他生物的正确观念。

3、培养学生的民族自尊心和自豪感。

教学重点：生物的多样性;生物的基本特征。

教学难点：遗传多样性;

篇7：小学科学《生物的多样性 》教案设计

随着城市化程度的不断推进, 作为城市细胞——社区, 其自然生态环境和人文生态环境都在发生着深刻变化, 并由此产生诸多如人口居住地挤占绿植用地、城市生物多样性降低、外来种入侵和本地种灭绝等问题, 影响着城市生物多样性的分布格局和作用, 建设生态社区作是21世纪解决人类居住地环境恶化和生态破坏问题的重要方法[1,2,3]。生态社区指按照生态学原理进行规划、设计、建设和管理, 充分体现节约资源与能源、减少环境负荷、提升生态功能和创建宜居环境, 具备共同生态文化意识的社区[4]。其基本要素包括人居环境 (建筑与基础设施、居民家庭) 和自然环境 (水、土、气、生、能) , 其核心是促进社区人居环境和自然环境和谐共存。而生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体, 以及相关的各种生态过程的总和[5]。提升社区生物多样性作为构建生态社区的重要要素, 不仅对于保护城市本地物种、降低热岛效应、净化环境污染、美化城市景观等发挥着重要作用, 还对满足城市社区居民的文化娱乐需求和提升社区居民的环境保护意识有重要社会价值, 对城市环境改善和可持续发展具有重要意义[2、6、7]。目前城市老旧社区的改造比较注重路面修复、市政改造、建筑翻新、新设灯管、布置绿化景点等“穿衣戴帽”工程, 但对提升社区生物多样性的相关规划工作却十分薄弱[3、8、9]。

岭南属东亚季风气候区南部, 具有热带、亚热带季风海洋性气候特点, 其生物多样性非常丰富。广州作为岭南地区的核心城市, 其城市建设对整个岭南地区起着模范作用。广州市立足生态城市规划, 正努力打造具有岭南水乡特色的绿色低碳生态社区。位于广州海珠区旧城区中的中国电子科技集团第七研究所社区 (以下简称电子七所社区) 因缺乏绿化和景观的系统设计, 社区生物多样性十分缺乏, 故在社区生态改造过程中, 将生物多样性提升这一内容纳入其规划, 并成为改造的亮点。本文探讨了电子七所社区如何从构建空中绿廊、营造隐蔽生境、优化地面绿化结构、干扰控制、打造基于雨水收集利用的湿地系统等多种生态工程技术手段, 结合推选园鸟等公众参与方式构建社区尺度的微型绿地系统, 建立一个既相对独立又与外界相联系具有岭南特色的“细胞型”生态系统, 提升社区生物多样性和生态服务功能, 以期为我国城市生态社区的规划建设, 尤其是岭南地区老旧社区的生态改造与升级提供借鉴。

2 项目概况

电子七所社区位于广州市海珠区中心城区, 占地总面积5.26hm2, 建筑面积9.43hm2。建筑总计23座, 包括礼堂、食堂、单身宿舍、招待所和不同年代建设的居住建筑, 其中2000年以后建筑2座, 20世纪80~90年代建筑18座, 80年代以前建筑5座。社区内住户1104户, 总人口约4000人。该社区气候属东亚热带季风气候, 年均气温21.4~21.9℃, 最热7~8月, 最冷为1月, 平均气温12.4~13.5℃。全年平均降雨量约1800mm, 降水集中在4~9月汛期, 短历时降雨强度大, 易引发城市内涝。太阳辐射总量与日照时数充足, 年日照总数1770~1940小时。社区树种以高山榕、小叶榕、芒果、台湾相思、白千层等为主, 但丰富度不够, 缺少丰富的食物环境等;绿化覆盖率虽达30%, 但生境破碎化较为严重, 缺乏物种生活的隐蔽生境。电子七所社区卫星影像红线图如图1所示。

3 社区存在的问题

(1) 社区原有生境破碎化比较严重, 缺乏景观连接度。

(2) 社区建筑年代久远显得破旧, 未曾进行立体绿化, 缺乏景观美和历史感。

(3) 社区内部绿化种类单一、无组织, 缺乏系统的设计, 部分土地存在裸露现象, 绿化结构亟待优化。

(4) 社区基底的灌草丛分布较为零散, 不具隐蔽性的特点, 鸟类等野生动物活动和繁殖缺乏足够空间的隐蔽生境。

(5) 社区缺乏一年四季为鸟类提供充分果实的蜜 (果) 源性植物或设置投食平台。

(6) 社区有1000 m2的景观池塘, 雨污分流后雨水直入市政管道而无法流入池塘, 池塘堤岸和水面生物多样性提升空间大。

4 社区生物多样性提升策略

根据电子七所社区现状和存在的问题, 社区生态改造的重点应该是针对生物多样性生境采用“乔、灌、花、草”相结合的多层次复合绿地系统和“点、线、面”相结合的空间布局, 进行道路绿化、宅间绿化、中心绿化、组团绿化、垂直绿化等多种类型, 发挥绿地系统的休闲、运动、娱乐等实用功能, 进而创造有生态社区特色的“绿色”文化, 如图2所示。项目实施后, 以期社区绿化率达到45%以上, 植物种类增至50种以上, 鸟类增至30种以上, 本生态社区的生物多样性得到有效提升。

4.1 强化社区景观连接度

在景观生态学中, 景观连接度是景观中各元素在功能和生态过程上的联系[10]。景观连接度较大时, 生物群落在景观中迁徙觅食、交换、繁殖和生存较容易, 受到阻力较小;相反运动阻力大, 生存困难[11]。而廊道是景观连接度的一种表现形式, 廊道在生物群体之间的个体交换、迁徒和生存中起着重要作用。通过构建廊道强化景观连接度, 可有效提升生物多样性和景观功能。

由于电子七所社区原有生境破碎化比较严重, 缺乏景观连接度。社区尽量不设置高围墙, 同时社区内尽量种植跟周边类似的本土植物, 如小叶榕 (Ficus concinna) 、芒果 (Mangifera indica) 、台湾相思 (Acacia confusa) 等, 以与外界的景观连接度。通过规划构建空中绿廊, 在降低生境破碎化程度的同时, 为社区动物 (鸟类等) 提供活动和连通的通道, 增加区域内物种的活动空间和运动效率。电子七所社区内南北方向距离较远, 社区原有乔木多为高山榕、小叶榕 (Ficus concinna) 、芒果 (Mangifera indica) 、台湾相思 (Acacia confusa) 、白千层 (Melaleuca leucadendron) 等, 其中高大乔木层可达20 m以上。规划以南北向的绿道线路为平台, 在社区原有乔木层的基础上, 选择增加高度、冠幅合适的树种, 如小叶榕 (Ficus concinna) 、白千层 (Melaleuca leucadendron) 等, 对原有区域的孤立斑块进行增种, 构建空中绿廊, 形成树冠互相连通、树干彼此交织的树丛。此外, 为使社区内增加更多的生物量, 利用树干的空间, 布置了鸟巢以及鸟声模拟器。据现场考察测算, 用地的中心绿廊南北长约465m, 若保证绿廊能够被鸟声模拟器和鸟巢覆盖、形成比较完整的网络结构, 则廊道内布置12个鸟巢和24个鸟声模拟器较为适宜, 沿绿廊大约每39m放置一个鸟巢、每19m放置一个鸟声模拟器。

4.2 加强以建筑为基底的屋顶绿化和垂直绿化

加强社区基于建筑为基底的立体绿化, 即垂直绿化和屋顶绿化, 如此, 既可提高社区景观多样性的, 还能有效地控制城市热岛效应, 改善社区热环境[12]。

该社区在借鉴了瑞典哈马比生态城屋顶植被和原生态水生植物为生物创造栖息空间、提高生物多样性的经验上, 也规划了大面积的屋顶绿化改造。规划将绿化屋顶改造分为两类:花园式屋顶绿化和简单式屋顶绿化。对于60~90年代较旧的建筑, 考虑到屋顶不便于使用, 主要选用容易维护的草本类植物进行“简单式屋顶绿化”, 如图3所示;对于2000年以后的建筑, 可以选用一定量的灌木或有经济收益的植物, 进行“花园式屋顶绿化”, 如图4所示。屋顶绿化一般选用耐晒、耐寒、易维护、不需要过多水分、根系不深、易维护的本地植物品种, 如绿景天 (Sedum prasinopetalum) 、佛甲草 (Sedum lineare) 、紫叶鸭跖草 (Commelina communis) 、红花酢浆草 (Oxalis rubra) 、松叶牡丹 (Lampranthus spectabilis) 等, 表1列举了几种适宜用作屋顶绿化和垂直绿化的植物配置。在营造了生物生境空间的同时, 也打造了住户最喜爱的绿地空间, 改善居民的生活环境, 进一步促进了各物种之间的和谐。

4.3 优化社区地面绿化结构

社区绿化面积有限, 生态社区生物多样性的提高主要依靠单位面积物种数量的增加, 因此优化社区地面绿化结构是一种有效的有段[13]。对于电子七所生态社区, 应该在保留原有乔木的基础上, 规范植物种植区域, 重视植物配置, 借鉴地带性自然森林群落的种类组成、结构特点和演替规律, 合理配置乔、灌、藤和草本植物, 丰富林下植物, 增加群落物种种类, 形成疏密有度、障透有序和高低错落的群落层次结构, 以丰富社区生物多样性, 并增强电子七所生态社区绿地的固碳能力。此外, 社区道路铺设采用“生态步道”, 即在留有孔隙的路面上种绿草;部分区域可考虑作为社区都市菜园供居民种植蔬菜、瓜果。具体植物配置如表2所示。

4.4 营造社区多层次隐蔽生境

通过挖掘和发挥社区原有生境生态潜力, 利用以土和水为主的自然环境异质性, 构建多样的生境类型或创造全新的动植物环境, 以吸引岭南地区本土鸟类等野生动物的栖息和驻留。针对电子七所社区基底的灌草丛分布较为零散, 且不具隐蔽性的特点, 可适当将零碎的灌木层和地被层补种形成面状, 为林灌鸟类等野生动物活动和繁殖提供足够空间的隐蔽生境。基于此种情况, 在电子七所社区的生物多样性提升设计中, 按照生物生态位的理论基础, 设置了不同空间高度的生境, 给不同的物种营造较多层次的活动空间。规划设计参考了自然生态系统中的垂直空间结构, 按照从上到下的顺序, 分别设置小乔木层——灌木层——草本层, 形成结构完整、层次分明的生物生境, 满足不同物种的生存需求。

图5为电子七所社区垂直生态位设计及典型恢复鸟类示意图。主要规划在宅间、路旁空旷绿地、湖边以及体锻场边这些区位需补种的灌草 (如丛棕竹 (Rhapis excelsa) 、福建茶 (Carmona microphylla) 、红背桂 (Excoecaria cochinchinensis) 、鹅掌藤 (Scheffera arboricola) 、九里香 (Murraya exotica) 、土麦冬 (Radix liriopes) 、沿阶草 (Ophiopogon japonicus) 、合果芋 (Syngonium podophyllum) 等如表3所示) , 补种总面积约为2000 m2, 预计形成的灌草群落结构为:

宅间:棕竹—红背桂+福建茶+土麦冬;

路旁:九里香+福建茶—沿阶草;

湖边:合果芋—土麦冬+棕竹;

体锻场边:鹅掌藤—九里香+合果芋+沿阶草。

4.5 丰富社区鸟类食物环境

为了保障一年四季都有充分食物, 需规划通过补种蜜 (果) 源性植物或设置投食平台来满足本地野生鸟类 (如红耳鹎、树麻雀、画眉) 的需求, 树种配置推荐如表4所示。在营造的较为隐蔽的植物处设置投食平台以吸引鸟类, 具体可设置在较高的树枝、茂密的灌丛等位置。另外, 在投食平台的周边配置本地花蜜类、坚果类、浆果类植物, 在花果期为动物提供丰富的食物, 吸引动物定居。基地植物的花果期大多为夏秋季节, 冬季开花结果的植物较少, 因此应多选用冬季开花结果的植物种以平衡鸟类的季节性觅食需求。除此之外, 社区内的生活垃圾大部分是有机物, 利用有机垃圾制成有机肥在社区内部发展观赏型的种植业, 可进一步丰富社区的景观多样性和生物多样性。

4.6 打造基于雨水收集利用的湿地系统

雨污分流以及雨水收集的再利用是城市建设的热点关注问题。针对电子七所社区“南高北低”地形特点和南片区已有约1000m2池塘的现状, 社区的雨水收集利用拟采取南、北分区规划的措施, 对南片区将规划打造基于雨水收集利用的池塘湿地系统。通过收集南片区屋顶、路面等雨水, 在总汇管处加雨水截污挂篮装置、初期雨水弃留过滤装置, 初期雨水直接排入市政管网处理, 其它雨水经净化处理后汇入社区景观池塘。根据公式Q=Ψ⋅q⋅F和可估算出社区南片区年均可有效收集雨水36000 m3, 可有效解决社区池塘景观用水和绿化浇灌问题。

结合种植水杉 (Metasequoia glyptostroboides) 、垂柳 (Salix babylonica) 、落羽松 (Glyptostrobus pensilis) 等岸边喜水植物, 再力花 (Thalia dealbata) 、美人蕉 (Canna indica) 、花叶芦竹 (Arundo donax va) 、鸢尾 (Iris tectorum) 、睡莲 (Nymphaea tetragona Georgi) 、菱角 (Trapa bicornis) 等挺水植物、浮叶植物和沉水植物湿地植物, 形成从陆地到水中的多层植物群落 (图6) 。该植物群落形成的生境可吸引鱼虾类、鸟类、青蛙等提供栖息地, 丰富生物多样性。

4.7 控制对鸟类的人为干扰

人为干扰很少能直接导致鸟类于死地, 更多因为干扰减少了其觅食与休息的机会, 对鸟类的繁殖和存活产生累积抑制效应[14]。为了降低人为干扰对社区鸟类带来的不利影响, 规划在鸟类主要栖息和活动区域外围适当种植如枸骨 (Llex cornuta) 、枳壳 (Citrus aurantium) 、蔷薇 (Rosa multiflora) 、金合欢 (Acacia farnesiana) 等带刺灌木, 既可作为社区“绿篱”, 又能作为鸟类的“保护圈”, 进而减少人类活动对鸟类栖息地的干扰。与此同时, 这些带刺的“保护圈”一般位于边角落、围墙或荫蔽处, 基本不影响社区的各项活动。花开时节, 花篱会释放浓郁的花香, 形成鸟语花香的别致景象。

5 公众参与

在当今社会分层、公众需求多样化的社会背景下, 生态社区离不开公众参与来达到社区人与自然、人与人之前的和谐发展[15;16]。但现阶段, 我国的社区发展总体上属于外推型模式而非内源型模式, 社区公众的参与积极性不高、参与质量较低已成为制约生态社区进一步发展的瓶颈。此外, 社区公众参与更多停留在社区党建、社区自治、社区服务和社区帮扶等方面, 很少关注社区的生物多样性提升。居民作为社区的主体和主要受益人, 必须要采取“从下而上”的公众参与方式通过他们的广泛参与才能有效提升社区的生物多样性, 使生态社区更加有生命力。

电子七所社区将从立项到概念、方案设计、环评考核到施工、维护管理、推广宣传, 创造条件引导社区居民全过程参与和维护生态社区生物多样性建设。实现社区全过程公众参与途径包括: (1) 引入专注推广生态社区的广州创绿中心等非政府组织 (NGO) , 培训和引导居民开展有效的生态建设活动, 还推进社区生物多样性提升的生态工程建设中协调居民与政府部门、工程施工单位等利益群体之间的矛盾。 (2) 社区自治是公众参与的高级阶段、高级形式, 是公众参与的制度保障条件, 在2年的项目周期中, 通过成立社区自治组织, 可保证在项目结束后有了自治组织的管理和维护能使社区生物多样性得到长期的保护。 (3) 推选园鸟活动和爱鸟护鸟活动。通过在方案实施前、实施中和实施后对社区内鸟类多样性和优势种的动态监测和比较, 最后通过公众参与推选出了红耳鹎作为电子七所社区的“园鸟”。红耳鹎, 又名高冠鸟 (图7) , 是岭南地区和东南亚各国养鸟爱好者所喜爱的著名鸟类, 其性情活泼, 常常伫立呜叫, 鸣声轻快有韵律, 高冠竖起, 十分优雅。 (4) 除社区宣传画报栏外, 还借助社区微博、微信等现代自媒体方式进行生物多样性宣传。

6 结语

社区是城市生物多样性的重要载体, 社区的生物多样性是生态社区的重要组成部分。生物多样性作为城市人、自然、环境相互协调的重要标志, 伴随着城市居民对社区生态环境质量的高追求, 正日益受到人们的关注。电子七所社区的生物多样性提升工程是对岭南传统地域社区的改进和升级, 其规划设计以生态学基本原理为指导, 以人与自然的和谐为核心, 以现代生态技术为手段, 设计、组织社区内外的空间环境, 形成接近自然的绿色生态环境, 提升社区的生态服务功能, 营造一种自然、和谐、健康、舒适的人类聚居环境。同时, 以电子七所生态社区为典型, 建立全国有影响力的绿色生态示范社区, 促进创新社区参与方式, 引发全社会对保护城市生物多样性理念的巨大影响。期望其经验可为我国城市生态社区, 尤其是岭南地区老旧社区的生态改造与升级提供借鉴。

图表来源

本文图表均来源于:广东省重大科技专项, 广州市海珠生态城低碳建设技术集成与示范, 项目编号:2012A010800011。

摘要：岭南地区生物潜力巨大, 文章选取位于岭南核心地区的电子七所社区作为参与式生态社区改造示范点, 通过构建空中绿廊、营造隐蔽生境、打造湿地系统等生态工程技术手段, 结合公众参与等措施, 探讨了如何在城市社区规划尺度上丰富绿地生物多样性, 提升社区的生态服务功能。

篇8：保护生物的多样性 教案

一、教学设计思路

培养学生的生物科学素养是生物科学教育的基本任务之一。生物课教学不仅要向学生传授生物学基本知识，还要通过课程资源的开放与共享，课上师生互动，共同参与解决现实中的具体问题等形式，使学生获取科学与技术的知识，并形成正确的情感、态度与价值观。这样，在他们参与社会时，才能够对某些社会问题做出合理的价值判断，并能够采取适当的行动。

二、教材分析

就本册第六单元知识整体来分析，前两章为本章内容做了一个很好的铺垫。学生学习生物的分类，认识生物的多样性，都是为了更好地保护和合理利用生物的多样性。保护生物的多样性是可持续发展的重要内容。因此，我把教学重点放在了“了解生物多样性面临的威胁及原因”上，通过一个具体事例──“辩论和协商怎样保护白头叶猴”，使学生联系家乡实际，参与到保护生物多样性的宣传和行动中。在这个过程中，注重对学生的情感、态度及价值观的教育。但是，保护生物多样性又涉及到诸多因素，八年级的学生认知水平和接受能力都还有限，所以，本节课的难点在于分析白头叶猴面临生存危机的原因。

三、教学目标

1.知识目标

描述生物多样性面临的威胁及其原因，描述所熟悉的珍稀动物的生存现状。2.能力目标

（1）通过小组讨论，制定保护生物多样性的主要方案，在“角色扮演”活动中，培养学生收集资料、处理信息、口头表达、与人合作能力和民主思想；

（2）理解和学会处理在实施保护生物多样性过程中，所涉及到的重大问题及各种关系，发展解决实际问题的决策能力。

3.情感、态度与价值观目标

（1）通过“辩论和协商怎样保护白头叶猴”的活动，使学生关注我国特有的珍稀动植物，进一步增强学生关爱生命、热爱祖国的情感，形成保护生物多样性的参与意识和公民意识，真正把保护生物多样性付诸于行动上。

（2）健全法制观念，认识到保护生物多样性应全球合作，树立人与自然和谐发展理念。

（3）通过展示科学家研究白头叶猴的科研活动，对学生进行一般科学方法、实事求是的科学态度和持之以恒的科学精神的教育。

四、教学策略

本节课涉及到的信息多，容量大，所以，在课前组织好学生做好充分准备工作是相当必要的，如收集相关的背景资料、处理信息、小组分工、让角色扮演者写好发言提纲等。通过教师精心设计的层层环节，制造悬念，引导学生对所扮演角色进行充分理解，课上通过角色扮演活动，联系实际，在辩论和协商过程中，形成保护白头叶猴的方案，并形成书面协议，使学生认识到保护生物多样性的意义。

五、教学过程设计 程序 教学是过程 设计意图

教师点拨 学生活动

课前准备 ①为什么要保护生物多样性？保护生物多样性和人类的生存有何联系？ ②保护生物多样性会涉及到当今社会的哪些问题？你如何处理这些问题之间的复杂关系？

布置学生收集相关的背景资料、处理信息、小组分工。①预习新课, 小组合作，收集相关资料，制作展示课件。

②角色扮演者写好简要的发言提纲等。

体现课程资源的开放性，在小组收集、整理资料的过程中，培养学生处理信息的能力和与人合作的精神。

情景导入

同学们，每当太阳升起的时候，我们都会对新的一天充满着无限的憧憬和期待，然而，你想过没有：有些生物也许再也见不到第二天的太阳了。目前，由于人类的滥砍乱伐、滥捕乱杀，加之环境污染及外来物种入侵等因素，生态环境遭到了严重的破坏，生物多样性正面临着极大的威胁。生物多样性破坏的最终的受害者是我们自己。那么，如何保护生物的多样性呢？今天，我们来探讨这个问题。思考：

为什么生物多样性面临着空前的威胁，而最终的受害者将是人类自己呢？ 如何保护生物多样性? 把保护生物的多样性和人类自身的生存联系起来。发布资料

①利用多媒体课件展示一组我国特有的濒危动物和植物图片。②保护生物多样性的措施之一：建立自然保护区。课件展示“长白山自然保护区和青海湖鸟岛自然保护区”的图片。

③引导学生欣赏我国广西保护白头叶猴的生态公园中的一幅壁画，引出白头叶猴的内容，并使学生知道白头叶猴是潘文石教授研究的第二个世界濒危物种。

①展示课件：详尽介绍了白头叶猴的形态、分布、生活习惯、分类地位等。②从白头叶猴的现状分析：目前，白头叶猴的栖息地越来越少，偷猎者大量捕杀白头叶猴用来制造乌猿酒谋取暴利等。从学生认识我国所特有的部分珍稀动植物，认识到保护生物多样性的意义，从而想到建立自然保护区是保护生物多样性的有效措施之一；然后以一幅生动的壁画为切入点，通过壁画的信息资料，学生由大熊猫、白头叶猴、藏羚羊、金丝猴、东北虎、华南虎等濒危生物，引出白头叶猴的故事。通过小组讲述或展示关于白头叶猴的故事，真正达到了师生间、生生间的资源共享，在学生充分体会成功、自信、被人欣赏的喜悦同时，成为课堂真正的主人。

分析现状 从白头叶猴及其目前的生存状况入手，播放一段录象，和学生共同分析白头叶猴濒临灭绝的原因，引出“人猴矛盾”，制造悬念。思考、讨论分析：在白头叶猴的生活中，哪些因素和它存在着关联呢？ 通过教师精心设计的环节，步步紧扣，让学生通过观看真实的录象片，体会到保护生物多样性所涉及到的错综复杂的社会关系。

通过对白头叶猴的现状分析，师生得出如下与白头叶猴生活有关的因素： ①当地农民生活十分困难，垦荒、砍柴是他们祖祖辈辈的生存方式。如今，人口增加了，这种生存方式给白头叶猴的生存带来了威胁；

②保护野生动植物，不仅是科学工作的研究课题，现在已经转化为他们的一种社会义务和责任；

③一些偷猎者，正在捕杀白头叶猴，以谋取暴利；

④当地生活条件的艰苦，使一些教师望而却步，而教育资源的短缺，又使当地的孩子得不到应有的教育；

⑤面对种种复杂的问题，当地政府虽然倾向保护白头叶猴，但显得爱莫能助。辩论协商

角色扮演 课件出示辩论和协商的问题和注意事项。

强调：讨论后，每小组分别推选一位同学，代表其中一个角色的利益来谈谈对保护白头叶猴的想法。小组讨论后，进行角色扮演活动。

学生跃跃欲试，积极发言，课堂气氛达到高潮。①在辩论协商过程中，培养学生合作精神和民主意识的，学会倾听他人意见，学会尊重他人；

②“角色扮演”的活动给予学生充分发挥才华的舞台，从而更加深刻体会到保护生物多样性的艰巨性；

③通过激烈的辩论协商和生动的角色扮演，学生能够合理地将所学到的科学知识运用到社会中去，树立正确的价值观，在有限的课堂时间内，有效地提高了学生的科学素养。

师生总结

达到共识

针对学生在角色扮演活动中提到的有关保护白头叶猴的方案，播放一段1996年到2002年潘文石教授和他的学生在当地研究白头叶猴，并且使白头叶猴的生存状况得到改善的录像，引导各组学生形成保护白头叶猴的方案。结合这段录象，思考：你制定的保护方案哪些被采纳了，哪些没有被采纳？需要我们进一步的理解和观察。①有的学生一定会想到要把农民或者是白头叶猴中的一方迁走，但是，那样，农民就会背井离乡，白头叶猴会被关进动物园的笼子里面，逐渐丧失野性。这样的矛盾怎样解决？通过录像中介绍在科学家的研究、倡导、教育和媒体宣传、政府合作及当地农民支持下，建立了自然保护区，并健全了法制，改善了农民的生活状况，使白头叶猴和人类和平共处，看到人与自然和谐发展的景象。

②通过观看录象，体会潘文石教授和他的学生在研究道路上的坎坷经历，对学生进行科学态度和科学精神的教育，并使学生进一步理解保护生物多样性的重大意义，呼吁保护生物多样性的全球意识。

实践应用 引导学生应用这节课的方法，进一步设计如何保护东北地区的珍稀物种──东北虎的方案。课下设计方案，进一步交流，达成共识。进一步使学生知道在日常生活中如何把所学到的知识和方法与实践相结合，形成学生保护生物多样性的参与意识和公民意识，并激发学生热爱家乡的美好情感。

附：[学生在角色扮演活动中的发言] 白头叶猴：我们世代生活在地球上，地球上一切动物的生存权利是平等的。人类没有任何理由驱赶甚至捕杀我们。

农民：我们农民的生活条件非常不好，祖祖辈辈都是这样垦荒、砍柴。如果不砍柴，就无法取暖、吃饭；孩子的吃饭、穿衣、上学都得用钱，有时还得养个猪什么的，这样，需要的柴禾就更多了。如果为了保护白头叶猴而不让我们砍柴的话，我觉得我们生活不下去了。

科学家：作为科学工作者，我们应该大力倡导保护白头叶猴这种濒危动物。经过研究发现，在国外目前还没有发现白头叶猴的活体或标本。但是在研究保护白头叶猴的过程中，也许得不到当地农民的理解和支持，需要我们不断的交流、沟通，加大宣传教育力度，让越来越多的人了解白头叶猴，保护白头叶猴。而且，我们也可以进行募捐活动，最好能筹备一些资金来建立一个保护白头叶猴的保护区。

政府官员：对于政府来说，应该支持科学家的研究工作，并协助科学工作者对当地农民进行宣传和教育，同时，要正确协调农民和白头叶猴争夺生存资源的问题。可以拨款净化水质，挽留师资，让农民用电或其他方式取暖、做饭而不用柴禾。另外，我刚才看见白头叶猴的栖息地──石山都被炸开，作为采石场了，我们会下令尽快关掉这个采石场的。

六、教学反思

成功之处：

1.共享课程资源，树立开放的课程观

课程不只是“文本课程”（教学计划、教学大纲、教科书等），更是师生共同探求新知的过程，即“体验课程”，师生同为课程的创造者和主体。所以，对于“保护生物多样性”及“白头叶猴”的内容，师生共同搜集资料、处理信息，课上共同交流，达到了资源共享。

2.充分体现师生在教学过程中的双主体地位

本节课把教学重点放在了了解生物多样性面临的威胁及其原因，参与保护生物多样性的宣传和行动上，这种行动通过“角色扮演”的方式以一个具体活动“辩论和协商怎样保护白头叶猴”体现在课堂中。在师生辩论和协商的过程中，教师是引导者和组织者，面向全体学生，给予了他们充分发挥主体地位的空间和展示自我才华的舞台。

3.注重对学生进行科学精神、科学态度和科学方法的教育

通过“辩论和协商怎样保护白头叶猴”的活动，使学生关注科学、技术和社会的相互关系，从而加强STS的教育。在扮演、辩论和协商过程中，渗透科学工作者的科学精神、科学态度和科学方法的教育，学生既掌握知识，发展能力，加强参与意识，还会对情感、态度价值观的养成有极大帮助，真正把保护生物多样性落到宣传和付诸于行动上，使素质教育落到了实处。

不足之处：

对于生物多样性保护的问题，实际是一项非常艰巨的任务，也涉及到社会各个方面非常错综复杂的关系。对于八年级学生来说，其知识广度和深度具有局限性，在学生之中又普遍存在着差异，而且课堂时间有限，虽然通过具体、生动的“角色扮演”活动讨论了怎样保护白头叶猴，但不可否认并不是全体学生都能深刻地认识到保护生物多样性的重要意义。这也为在当今基础教育中我们扭转“在教学中只注重学生科学知识的传授转向全面提高学生科学素养的教育”这种观念提出了挑战。

七、点评

“角色扮演”是人教版义务教育课程标准实验教科书八年级上册中一个独具特色的探究性学习活动。编者将这一探究性学习活动形式安排在“保护生物多样性”一节中，其设计思想是开放生物课程资源。依据初中学生认知规律，让不同性别，不同年龄，不同地域的学生享受到学习成功的快乐，体验到学习与义务、尊重与责任的并存。为此，教师精心设计了这一情趣盎然，别开生面的“角色扮演”活动。特点如下：

1．以史实为依据，丰富学习过程

当前生物资源的危机已是迫在眉睫，如何让青少年切实地感受到面临着的危机呢？教师以“辩论和协商怎样保护白头叶猴”为线索，开展一系列的收集资料、口头表达、激情辩论、协商建议等活动。当教师播放科学家潘文石教授率领北京大学中国生物多样性保护基地的研究生们，在中国广西崇左经过六年艰难曲折地对白头叶猴的研究与保护的录像片段之后，各小组学生利用图书、互联网、电视节目等收集到的资料互相交流、汇报，师生们深深地为科学家对生命热爱，对科学研究的执着精神所感染。进一步增进了对保护生物多样性的紧迫感和艰巨性的认识。

2．以情感为动力，感悟科学魅力

教师通过介绍科学家对白头叶猴的研究，激发学生对“怎样保护白头叶猴呢？白头叶猴与当地的人们如何和谐相处？当地政府对保护白头叶猴是怎样的态度呢？”等问题的思考。学生们带着问题，以自己感兴趣的话题为基础选择承担相应的角色，撰写“角色”报告和发言稿。

课堂上，教师启智激疑，师生之间、生生之间互动默契，始终保持着探索、求知、激情、协商的民主气氛。

3．以探究为契机，开发课程资源 保护生物多样性是现代社会的热点话题之一。如果有机会让学生走进“崇左生态公园”，亲身体验下科学家、当地政府对白头叶猴的保护措施，那将对学生的探究活动起到积极的促进作用。

篇9：生物科学和我们教案设计

一.学习目标

1.尝试说出人类健康面临的挑战

2.举例说出生物科学与社会关系

3.尝试像科学家一样实验

4.了解自然发生说的含义及其相关的实验

5.了解科学实验的方法和实验各步骤的重要性

二.学习重 点

1.人类面临的问题及基因诊断和基因治疗

2.举例说出生物科学与社会的关系,人类健康面临的新挑战

3.了解科学家挑战“自然发生说”的主 要过程

4.理解研究生命科学需要正确的方法

三.知识梳理

(一)人类面临的问题之一：健康问题

1、细胞的癌变

⑴概念：在个体发育过程中，有些细胞由于受到致癌因子的作用，而变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞 ，这种细胞就是癌细胞。

⑵引起细 胞癌变的因素称为致癌因子，致癌因子很多，大致可以归纳为3种类型：

①物理致癌因子：该类致癌因子主要是辐射致癌，包括紫外线、X射线、电离辐射等。

②化学致癌因子：如砷、苯、亚硝胺、黄曲霉素、煤 焦油等，农药中的有机氯杀虫剂等。

③生物致癌因子：乙肝、丙肝病毒 等。

⑶预防措施：

①避免接触物理、化学、病毒等各种致癌因子：

②增强体质，保持心态健康，养成良好的生活习惯。

⑷细胞癌变的特点：

①能无限增殖;②癌细胞形态结构发生变化;③癌细胞的`表面糖蛋白物质减少，使得细胞之间黏着性减少，导致癌细胞在有机体内的分散和转移。

2、传染病

⑴概念：传染病是由病原体(细菌、病毒等)引起的，能在人与人、动物与动物或人与动物之间相互传染的疾玻它是许多种疾病的总称。我国法定报告传染病的发病率为180.14/10万,死亡率为0.35/10万,病死率为0.20%.其中发病率较高的传染病依次为病毒性肝炎、肺结核、痢疾、淋病和麻疹;病死率较高的传染病依次为狂犬病、艾滋病、白喉、新生儿破伤风和流脑。

⑵传染病的突出特点:具有传染性和流行性。

⑶其预防措施： ①控制传染源;②切断传播途径;③保护易感人群。

(二)生物科学与社会：基因诊断和基因治疗

1、基因诊断的几种方法(初步认识)

⑴核酸分子杂交法(DNA探针法)

该方法是根据碱基互补配对原则，把互补的双链D NA解开，把单股的DNA小片段用同位素、荧光分子或化学发光催化剂等进行标记，之后同被检测的DNA中的同源互补序列杂交，从而检出所要查明的DNA或基因。[来源:学#科#网]

具体步骤：抽取病人的组织或体液作为化验样品;将样品中的DNA分离出来;用化学法或加热处理法使样品DNA解旋;将事先制作好的DNA探针 引入到化验样品中。这些已知的经过标记的探针能够在化验样品中找到互补链，并与之结合(杂交)在一起，找不到互补链的DNA探针则可以被洗脱。这样通过遗留在样品中的标记过的DN A探针进行基因分析，就能检出 病人所得的病。

⑵聚 合酶链式反应法(PCR法)

PCR技术可模拟细胞核内DNA复制的天然过程，可在3～4h内使目的基因扩增上百万倍，达到肉眼可见的量，不需要放射性同位素标 记就能分析、检测基因，大大提高了基因检测的灵敏度。

具体过程：首先，研究者把DNA加热，使双链分开，然后人工合成一段单链核苷酸，即DNA引物，把人工合成的引 物粘附到DNA单股螺旋上，之后按照DNA复制规律就能够复制出DNA来，重复放大50倍后就可以制成10亿个DNA分子。在PCR放大过程中的关键是利用耐热DNA聚合酶使少量的DNA在短期内即能扩增数百万倍，便于分析、检测。

2、基因治疗

基因治疗是指采用转基因技术将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。基因治疗的原理是指采用转基因技术将目的基因导入患者的某种细胞中，体外培养使其增 殖，然后输回患者体内，这样重组受体细胞因导入正常的基因，可以纠正或弥补缺陷基因带来的影响;或将带有治疗作用的基因 通过载体直接送入患者的某些细胞中，从而达到治疗疾病的目的。

(三)科学家不断实验：挑战“自然发生说”

观点 提出问题 实验设计 实验结论 实验关键(或缺陷)

雷迪 相信地球上的所有生物都来源于生殖。

[来源:ZXXK] 腐肉上的蛆是从哪里来的 ?

①苍蝇与肉接触-----肉上出现了蛆

②苍蝇与肉未接触---肉上不会出现蛆 ①苍蝇是由亲代苍蝇在腐肉上产的卵产生的

②苍蝇或蛆不会自然发生 单一变量和对照原则

尼达姆 支持“微生物自然发生说” 结构复杂的生物由亲代产生，微生物能否自然发生? ①煮沸羊肉汤杀死微生物，用软木塞塞紧瓶口，几天后肉汤中滋生了大量微生物。

②改用植物种子和杏仁煮汤，结果相同。

微生物能自然发生 缺陷：无法排除肉汤本来存在微生物的可能;瓶子未完全密封，微生物可能进入。

斯巴兰扎尼 反对“自然发生说” 对肉汤彻底密封和 杀菌，还会自然产生生物吗? 盛肉汤烧瓶实验后一段时间

A(塞上软木塞，煮沸2min)污染

B(塞上软木塞，煮沸1h)污染

C(熔化玻璃封口，煮沸2min)污染

D(熔化玻璃封口，煮沸1h)未污染` 密封的肉汤长时间加热煮沸，就能阻止外来微生物 ，微生物也不会自然发生。 关键：严格密封和杀菌，以排除外来微生物和本来存在的微生物对实验的干拢。缺陷：严格密封不能排除有空气时微生物可以自然发生的可能。

巴斯德 不同意“自然发生说” 让肉汤接触无污染的空气，微生物能自然发生吗 ①盛酵母菌溶液的普通瓶子(消毒后带到山顶冰川处，暴露一会儿后密封，若干年后)多数瓶子保持无菌。

②盛酵母菌溶液的瓶子(消毒后拉成曲颈瓶，未密封)保持无菌。 微生物不能自然发生

①瓶内先消毒，排除其内微生物对实验结果的干扰。

②曲颈使瓶内不会被污染。

(四)像科学家一样实 验：科学实验

研究生命科学的程序：

①生命科学的研究大多数从观察开始。

②在观察中 提出问题。

③根据观察到的现象以及研究者自身的知识与经验，对所提出的问题作一个初步的解释及设想，进而提出假说。

④对所提出的假说作出科学 的预测。

⑤设计严谨的实验对预测进行检验，即用科学实验验证假说的正确 与否。在 生物科学研究的实验设计中要设计对照实验组，要考虑数量及重复性。

⑥对实验数据进行统计分析，并得出结论。结论可能肯定所作的假说，也可能否定假说。

篇10：《认识生物多样性》生物教案

认真钻研教材和《生物课程标准》，确定教学目标。根据学生现有知识水平和教材内容确定教学方法，从学生常见的生物物种入手，积极开展探究，调动学生参与的积极性和主动性，激发他们的学习热情，以加强学生对生物的多样性三个层次的认知。

通过网络搜索，收集有关生物多样性的资料，制作课件，提供大量的文字、图表和图片信息，增强学生对生物的多样性的感性认识，强化学生对生物的多样性的理解和认知。

篇11：小学科学《生物的多样性 》教案设计

生物多样性数字化平台是一款以单体自然保护区为用户终端的软件, 它能够实现对生物多样性信息的采集、编辑、查询、统计分析和展示等功能。平台用户包括生物多样性领域的政府部门决策人员、系统管理员、从事生物多样性研究的科研人员和社会公众。该平台不仅能够客观地展示生物多样性现状, 还可以利用多源遥感影像实现对生物多样性的详细监测和评价, 不断拓展该平台的空间分析功能, 为管理者提供切实有用的决策支持。

1 沙坡头国家级自然保护区简介

宁夏沙坡头国家级自然保护区位于中卫市城区西部腾格里沙漠的东南缘, 是我国最早建立的7个荒漠生态类型的自然保护区之一。保护区始建于1984年, 1994年晋升为国家级自然保护区, 并被联合国环境规划署命名为“全球环境保护500佳”。1999年, 该区又被国家科技部、中宣部、中国科协命名为“全国青少年科技教育基地”和“全国科普教育基地”;2006年、2008年被自治区科技厅、区科协评为“全区优秀科普教育基地”;2007年, 沙坡头被国家旅游局批准为5A级旅游景区;2010年被环保部、科技部评为“全国环保科普基地”。保护区现已成为科研、教学、科普示范和生态旅游的基地。

该区东起二道沙沟南护林房, 西至头道墩, 北接腾格里沙漠, 沙坡头段向北延伸1 000~2 000 m, 沿“三北”防护林二期工程基线向东北延伸至定北墩外围300~500 m, 南临黄河, 东西长约38 km, 南北约为5 km, 地理坐标为E 104°49′25″—105°09′24″, N 37°25′58″—37°37′24″。宁夏沙坡头国家级自然保护区总面积14 043.09 hm2, 其中核心区面积3 956.76 hm2, 缓冲区面积5414.12 hm2, 实验区面积4 672.21 hm2, 主要保护对象为典型的温带沙漠自然生态系统及其生态演替, 特有稀有野生沙地动、植物及其生存繁衍的生态环境和以防护林工程为主体的人工生态系统及其治沙科研成果, 以及区内各名胜古迹和历史遗迹。

保护区地势西北高, 东南低, 由西北向东南倾斜, 沙丘纵横, 高低起伏, 覆盖在第二纪或第三纪红砂岩和高河漫滩阶地以及冲积、洪积平原上, 形成了典型的风沙地貌景观。

该区气候属于温带大陆性气候, 在全国自然区划中属温带干旱气候区, 具有干旱少雨、蒸发强烈、冷热温差大、光照充足、风大沙多、冬寒长、夏热短、春暖迟、秋凉早和气象灾害较多等特点。该区年平均气温9.6℃, 年平均降水量为186.6 mm, 年蒸发量为3 000 mm, 年起风沙时数达900 h以上。中国第二大河——黄河流经保护区南缘, 成为了保护区绿洲的主要水源。由于受基地构造的控制, 形成一些封闭的内陆湖盆, 比如碱碱湖、小湖、高墩湖、马场湖、荒草湖等内陆湖泊, 总面积721 hm2, 是该区多种脊椎动物类群的栖息地。保护区内主要土壤有风沙土、灰钙土、潮土、新积土、灌淤土和盐土等。

铁路固沙防护林体系、北部防风固沙林体系、湿 (水) 生地体系、农田和沙漠是构成该区荒漠生态系统的主要种类。独特的自然地理条件和类型多样的生态子系统使该区成为了荒漠生态系统丰富的物种“基因库”。

保护区共有种子植物79科234属444种 (包括种下等级) , 占宁夏自治区种子植物的24.53%, 裸子植物4科8属14种, 被子植物75科227属430种。其中, 栽培植物有180种, 野生植物有56科157属264种, 双子叶植物44科116属192种, 单子叶植物12科41属72种。

该区国家重点保护植物有裸果木 (Cymnocarpos przewalskii Maxim) 、沙冬青 (Ammopiptanthus mongolicus (Maxim.) Cheng f.) 和胡杨 (Populus euphratica Oliver) 3种;我国特有属植物百花蒿 (Stilpnolepis centiflora (Maxim.) Krasch) 、阿拉善地区特有植物阿拉善碱蓬 (Suaeda przewalskii Bge) 、宽叶水柏枝 (Myricaria platyphylla Maxim.) 。保护区的珍稀植物有沙鞭 (Psammochloa villosa (Trin.) Ber.) 和斑子麻黄 (Ephedra rhytidosperma Pachom) 。

保护区有脊椎动物5纲27目65科223种。其中, 鱼类3目5科18种, 两栖类1目2科3种, 爬行类2目4科5种, 鸟类15目43科176种, 兽类6目11科21种。鱼类占宁夏自治区鱼类种数的58.06%, 两栖类占宁夏自治区两栖类种数的50.00%, 爬行类占宁夏自治区爬行类种数的26.32%, 鸟类占宁夏自治区鸟类种数的57.76%, 兽类占宁夏自治区兽类种数的28.38%.现已查明的昆虫种类16目175科703种。

国家重点保护野生动物26种, 其中, Ⅰ级保护5种, 分别是黑鹳 (Ciconia nigra) 、金雕 (Aquila chrysaetos) 、玉带海雕 (Haliaeetus leucoryphus) 、白尾海雕 (Haliaeetus albicilla) 和大鸨 (Otis tarda) , Ⅱ级保护种类21种, 分别为小苇鳽 (Ixobrychus minutus) 、白琵鹭 (Platalea leucorodia) 、大天鹅 (Cygnus cygnus) 、鸢 (Milvus migrans) 、大鵟 (Buteo hemilasius) 、毛脚鵟 (Buteo lagopus) 、白尾鹞 (Circus cyaneus) 、鹗 (Pandion liaetus) 、红隼 (Falco tinnunculus) 、灰背隼 (Falco columbarius) 、灰鹤 (Grus grus) 、蓑羽鹤 (Anthropoides virgo) 、黑浮鸥 (Chlidonias niger) 、鵰鸮 (Bubo bubo) 、纵纹腹小鸮 (Athene noctua) 、长耳鸮 (Asio otus) 、短耳鸮 (Asio flammeus) 、荒漠猫 (Felis bieti) 、猞猁 (Lynx lynx) 、鹅喉羚 (Gazella subgutturosa) 和岩羊 (Pseudois nayaur) 。在这些动物中, 属于宁夏回族自治区保护动物的有25种, 属于濒危野生动物种国际贸易公约 (CITES) 所规定的保护物种有22种, 属于中日保护候鸟及其栖息环境协定的鸟类有80种, 被列入中澳《保护候鸟及其栖息环境协定》名录的鸟类有24种。

保护区具有广泛的区域代表性和地域分界性, 在自然地理、农业区划和全球气候变化的研究中占有特殊的地位。这里不仅以“大漠孤烟直, 长河落日圆”和“沙坡鸣钟”的独特自然景观驰名中外, 而且以其麦草方格为措施的“五带一体”固沙防护林工程的治沙成果享誉中外, 它被称为“世界奇迹”。

2 总体功能

2.1 数据展示

在生物多样性专题数据的展示上, 需要体现生物多样性领域的特点, 区域之间的变化表达要符合具体情况, 除了要符合生物多样性领域的专业要求外, 地图的表达还需符合地理信息行业的标准规范。

2.2 权限管理

系统设计要充分考虑到数据的安全性和保密性, 所以, 系统要具备权限管理功能, 具体包括用户账户设置、用户权限设置、密码修改、登录系统日志和系统使用指南等功能。

2.3 基本操作

系统基本操作主要包括空间数据的导入导出、空间数据源的显示、数据类型的转换、数据图层的合并、数据图层的投影转换等功能。地图的基本操作包括放大、缩小、移动、全屏显示、自由缩放、漫游、标注、地图刷新、图层控制、信息查询和背景设置等。

2.4 空间分析

将植被分布图、动植物分布图、土地利用图和功能区划图、人类干扰图等进行空间叠加, 结合野生动植物调查数据, 选择高保护价值的地段和受人类干扰胁迫压力较大的地段进行固定样地选址、生态恢复工程选址, 并利用多源遥感数据对该地进行详细的监测和评估。

2.5 输出打印

生物多样性数字化平台应具备地图的输出功能, 主要包括地图的投影转换、距离量算、制订专题图并绘制地图、绘制图例、比例尺、指北针、添加图片、地图标题和打印输出等。

2.6 数据更新和维护

数据是GIS的灵魂, 生物多样性数字化平台要有效运行, 就需要及时地更新和维护数据, 使数据能够反映出保护区的动态变化。这就要求系统可以随时增加、删除和修改自然保护区的数据等。

总体功能框架如图1所示。

3 开发环境

3.1 开发技术

Arc GIS是美国ESRI公司推出的一个为不同需求层次用户提供的全面、可伸缩的GIS平台。该平台全面整合了GIS数据库、软件工程、人工智能、网络智能和其他多方面的技术。发展至今, 除了空间数据储存和显示等简单的应用形式外, 还包括地理服务、三维分析和空间分析等高级功能, 涉及领域非常广。

组件式GIS是面向对象的技术, 代表着当今GIS的发展潮流, 它极大地简化了GIS的二次开发过程, 使二次开发产品具有更强大的生命力。因此, 可以用Arc Engine来扩展Arc GIS的功能, 定制开发需要的GIS软件。

Arc Engine是一种应用广泛的组件式GIS软件, 是一套完备的嵌入式GIS组件库和工具库。它提供了一系列可以在Arc GIS Desktop框架之外使用的GIS组件, 使用Arc Engine软件开发的GIS应用程序可以脱离Arc GIS Desktop而运行。Arc Engine系列包含1个软件开发工具包 (Software Developer Kit) 和1个用于所有Arc GIS程序的可分发运行时 (Runtime) 。Arc Engine开发包能够实现跨平台部署, 包括3个关键部分, 即控件、工具条和工具、对象库。控件是Arc GIS用户界面的组成部分, 它可以嵌入应用程序中使用。工具条是GIS工具的集合, 包括比如平移、缩放、点击查询和与地图交互的各种选择工具。开发者可以很容易地将选择的工具拖放到定制应用中或创建自己的定制工具来实现与地图信息的交互。对象库是可编程Arc Objects组件的集合, 包括几何、显示、Geodatabase和三维分析等一系列库, 这样可以让程序员开发出从低级到高级的各种定制应用。

Arc Engine的主要功能有:基础服务、数据访问、地图表现、开发组件和运行选项。Arc Engine开发包括开发者建立解决方案时所需的组件和工具集;Arc Engine Runtime用来运行定制的Arc Engine应用程序所需的基础设施。系统开发者可以通过安装软件开发工具包来获取以上功能, 根据需求开发出不同功能的应用软件。

3.2 开发平台

根据技术要求和软件技术的发展现状, 系统采用.NET平台开发, 开发工具选择Microsoft Visual Studio.NET2008, 选择C#为开发语言。

3.3 数据库平台

采用Microsoft Office Access 2010和SQL SERVER 2010作为数据库平台。

3.4 系统运行平台

Windows 2000/NT/XP、Window7、Window 8.

4 数据库建设

详细、完备的数据库建设是实现生物多样性数字化平台各项功能的前提和关键。数据库包括空间数据库、属性数据库、影像数据库和元数据库。

4.1 空间数据库

空间数据库主要包括保护区边界图、功能区划图、土地利用图、植被分类图、动植物分布图和各种人类干扰图等。空间数据库的收集主要采用扫描和数字化相结合的方法, 将各类基础地图转化为GIS可处理的数据结构, 数字化过程是在Arc GIS软件中完成的。为了便于信息的分类查询和空间分析, 建库时, 要求把数字化得到的空间数据按其特征分层存放。当建立各层数据后, 统一将其转化为Shp格式, 并建立好拓扑关系, 便于Arc GIS控件调用。

数据源主要有:由1∶10 000地形图数据获取的基础地理数据、高分辨率遥感影像解译信息、野外工作人员调查时使用GPS记录的位置信息数据3种。

4.2 属性数据库

属性数据库主要包括生物多样性数据库、自然环境数据库和人文经济数据库。生物多样性数据库包括植物模块、鸟类模块、兽类模块、鱼类模块、昆虫模块、蜘蛛和蜱螨模块等, 其中还包括珍稀濒危和保护物种;自然环境数据库包括地质地貌、气象、土壤、水文等模块;人文经济数据包括土地利用、社区人口、经济发展等模块。

属性特征数据用关系型数据表来存储, 数据表格为二维表格, 用Excel作为输入模板输入初始数据, 然后将其导入到SQL Server数据表中并存入数据库。属性数据与空间数据通过统一的标识符 (ID) 进行关联。

4.3 影像数据库

影像数据库主要包括景观和珍稀野生动植物图片与视频、新闻报道、法律法规和遥感数据等。这类数据以字段形式存放在数据库表中, 并以文件为单位进行分类, 实行科学管理。

4.4 高分植被分类图

高分植被分类图是利用高分辨率影像数据的光谱信息和纹理信息, 结合野外调查数据提取保护区各种植被的信息, 为该平台的空间分析提供数据源。一般要求其覆盖整个保护区。解译时, 采用德国Definiens Imaging公司开发的智能化影像分析软件e Cognition8.7.该软件突破了传统商业遥感软件单纯基于光谱信息进行影像分类的局限性, 提出了革命性的分类技术——面向对象的分类方法, 大大提高了高空间分辨率数据的自动识别精度, 有效地满足了科研和工程应用的需求。

5 选址分析的主要原则

5.1 植被固定样地的选址

将功能分区图、植被分区图、植被分布图、土地景观分布图等矢量图层进行空间叠加, 结合二次科学考察数据, 建立植被固定样地的选址方案。植被样地选址分析界面如图2所示。其主要选址原则有以下几点。

5.1.1 保护植被类型要齐全

保护植被类型主要包括落叶灌丛、草甸、草原、草原带沙生植被、温带荒漠、沼泽、水生植被和防风固沙林。

5.1.2 要具有代表性

按照5∶3∶2的比例, 选择核心区、缓冲区和实验区的典型植被作为固定样地。

5.1.3 要均匀分布

要保证每个功能亚区都有植被固定样地分布。

5.1.4 要考虑干扰程度的差异性

在土地景观分类制图的基础上, 主要分析建设用地的干扰方式和强度, 选择干扰强度较轻、一般 (中等) 、较强的不同地段分别设置固定样地。

如果建设用地与植被固定样地的距离>500 m, 则认为其干扰强度较轻;100~500 m, 中等;<100 m, 较强。一般认为, 公共管理和公共服务用地对植被固定样地的影响较轻;住宅用地、水利设施用地、设施农用地对植被固定样地的影响一般;交通运输用地、工矿仓储用地、商服用地、特殊用地对植被固定样地的影响较重。

5.1.5 要具备一定的规模

植被斑块面积一般为4 km2以上 (约4 444个TM像元) 。植被固定样地包括固定样带法和固定样地法。每个植被斑块配置1~3条植被样带或1~3个固定样地;每条植被样带选择五六个植被样方, 每个植被样方面积为20 m×20 m, 而固定样地的面积一般比较大, 为500 m×500 m。

植被固定样地面积的选择是依据植被建群种的生活型决定的, 且必须经过现场调查。在通常情况下, 在乔木样方 (20 m×20 m) 中设置5个灌丛样方 (5 m×5 m) , 在每个灌丛样方中又分别设置1~5个草本样方 (1 m×1 m) 。

5.2 生态恢复工程的选址

将植被分布图、土地景观分布图和功能分区图等矢量图层进行空间叠加, 结合二次科学考察数据, 建立生态恢复工程的选址方案。生态恢复工程选址界面如图3所示。其主要的选址原则有以下三点。

5.2.1 具有较高的保护价值

主要选择退化的天然沙生植被、防风固沙植被、湖泊生态系统、珍稀物种及其关键栖息地作为恢复对象。

5.2.2 受自然和人类胁迫压力或潜在压力较大

与沙漠和建设用地的距离越近, 生态恢复的必要性越强。将其必要性分为三个等级——较低、中等和较高。当与沙漠的距离<1 000 m或与建设用地的距离<100 m时, 则认为其必要性较高;当与沙漠的距离为1 000~5 000 m或与建设用地的距离为100~500 m时, 则认为其必要性中等;当与沙漠的距离>5 000 m或与建设用地的距离>500 m时, 则认为其必要性较弱。

5.2.3 可操作性要强

与沙坡头水利枢纽工程, 特别是河渠和水利设施距离越近, 其可操作性越强。与水利枢纽工程、河渠和水利设施的距离<500 m时, 其可操作性较强;与水利枢纽工程、河渠和水利设施的距离为500~2 500 m时, 其可操作性中等;与水利枢纽工程、河渠和水利设施的距离>2 500 m时, 其可操作性较弱。

6 系统功能的实现

6.1 生物多样性数字化平台软件

该软件的菜单栏主要包括文件和3种视图工具 (数据视图工具、版式视图工具和三维视图) 。打开“数据视图工具”, 工具栏则主要包括地图视图操作工具、地图查询工具、图元编辑工具、基础空间分析工具、转换工具和自然保护区专题分析工具等。地图视图操作工具包括放大、缩小、移动、前进、后退等操作;地图查询工具包括点选、框选查询和多边形查询;基础空间分析包括反距离加权、克里金和缓冲区;转换工具包括矢量转栅格、栅格转矢量;自然保护区专题分析包括植被样地选址、生态恢复选址和景观变化分析。该软件的界面如图4所示。

6.2 物种多样性数据库查询网站子系统

该数据库查询的界面主要包括植物名录、动物名录、昆虫名录、蜘蛛和螨虫名录等4大部分, 如图5所示。检索词包括种中文名、种拉丁名、科中文名和科拉丁名。

查询内容除了上述4种检索词外, 还包括其他内容。其中, 植物名录还包括分布范围、照片 (详细信息) 、生活型、自然属性、保护等级和数量等;动物名录还包括纲名 (中文名和拉丁名) 、目名 (中文名和拉丁名) 、别名、采集遇见地、分布特征和行为特征、鉴别特征、照片、区系型或分布型、保护等级和种群数量;昆虫名录、蜘蛛和螨虫名录还包括目中文名、目拉丁名、采集遇见地、采集时间、特征和照片。此外, 植物名录和动物名录分别提供了分布范围和采集遇见地经纬度信息 (kml文件) 的下载功能, 这些kml文件包括保护区的功能亚区、代码、保护对象、分布植物、植被和动物 (鸟类、兽类、鱼类、两栖类和爬行类) 等, 可以在数字地球软件Google Earth中打开和显示, 如图6、图7所示。

在获得了登录权限后, 管理者可以对后台Access数据库中的数据、照片进行编辑、更新和维护, 如图8所示。

7 总结

生物多样性数字化平台不仅为中国履行《生物多样性公约》的生物多样性信息交换所机制 (Cleaning House Mechanism) 提供了更具体的方案, 也为中国自然保护区科学建设和有效管理提供了更新的思路。

在该平台的基础上, 通过加强对空间分析模块的研发, 利用生物多样性的详细监测数据分析濒危物种或特有物种的动态分布及其生存环境, 不断建立各种数学模型, 科学预测生物多样性、物种及其栖息地未来的变化和发展, 为中国生物多样性保护和科学管理提供参考依据。

生物多样性数字化平台的研建是跨学科知识的综合集成, 它涉及到多方面的知识和专业技术。随着空间技术的不断进步和数据挖掘技术的不断发展, 建设“智慧保护区”必将成为今后保护区事业的发展方向。

摘要：针对宁夏沙坡头自然保护区生物多样性数字化管理的需求, 建立1个基于ArcGIS Engine二次开发的生物多样性数字化平台, 实现对生物多样性资料中属性、空间数据的查询、浏览和空间分析等功能。通过多源遥感平台输入生物多样性变化信息, 为保护区管理提供决策支持。

关键词：生物多样性,数字化平台,ArcGIS Engine,遥感

参考文献

[1]周莹, 芦建国, 王巍巍.基于ArcEngine的南京蜡梅品种数据库的设计[J].林业科技开发, 2013, 27 (1) :110-114.

[2]H.Guo, X.Fan, C.Wang.A Digital Earth Prototype System:DEPS/CAS[J].International Journal of Digital Earth, 2009, 2 (1) :3-15.

[3]李德仁, 龚健雅, 邵振峰.从数字地球到智慧地球[J].武汉大学学报 (信息科学版) , 2010, 35 (2) :127-132.

[4]D Ma, N Ding, J Wang, et al.Research on Flood Submergence Analysis System Based on ArcEngine Component Library[G]//2012 First International Conference On AGRO-GEOINFORMATICS, 2012:656-659.

[5]牛振国, 李保国, 张凤荣.基于GIS的流域土壤水分补给量的模拟研究[J].水利学报, 2003 (2) :6.

[6]蒋波涛.插件式GIS应用框架的设计与实现——基于C#和ARCGIS ENGINE 9.2[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[7]王霞, 吴孟泉.基于ArcEngine的土地资源管理信息系统设计与实现[J].山东国土资源, 2011, 27 (9) :56-59.

[8]刘波, 李大军, 阮见, 等.基于ArcEngine的供水管网三维模块的设计与实现[J].测绘科学, 2010, 35 (6) :236-237.

[9]吴玮, 李小帅, 张斌.基于ArcGIS Engine的GIS开发技术探讨[J].科学技术与工程, 2006, 6 (2) :176-178.

[10]ESRI公司.ArcGIS Developer Help[M/CD].[2004].http://www.esrichina-bj.cn.

[11]龙腾芳, 杨路明.国家自然保护区生物多样性信息系统的开发[J].计算机工程, 2005, 31 (17) :205-207.