江蘇省徐州市睢寧縣高中化學 專題二 化學反應與能量轉化 第四單元 太陽能、生物質能和氫能的開發(fā)和利用教學實錄 蘇教版必修2

江蘇省徐州市睢寧縣高中化學專題二化學反應與能量轉化第四單元太陽能、生物質能和氫能的開發(fā)和利用教學實錄蘇教版必修2授課內容授課時數授課班級授課人數授課地點授課時間教學內容分析1.本節(jié)課的主要教學內容：太陽能、生物質能和氫能的開發(fā)和利用。

2.教學內容與學生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課與蘇教版必修2第三章“能源與可持續(xù)發(fā)展”中的內容相聯(lián)系，學生需回顧能源的分類、能源的轉化以及能源利用的效率等知識點。核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學生對能源問題的科學探究能力，提升學生運用化學知識解決實際問題的能力。增強學生的環(huán)境保護意識，培養(yǎng)學生綠色化學的理念，使學生認識到能源開發(fā)與利用的可持續(xù)發(fā)展的重要性。學習者分析1.學生已經掌握的相關知識：學生已經學習了化學反應的基本概念、能量變化以及能源的基本類型，對化學能與熱能的轉化有一定了解。此外，學生對化學鍵、分子間作用力等基礎化學原理也有一定的認識。

2.學生的學習興趣、能力和學習風格：高中學生對能源問題普遍感興趣，希望通過學習了解能源的開發(fā)和利用。學生的能力方面，部分學生具備較強的邏輯思維和分析能力，能夠將所學知識應用于實際問題。學習風格上，學生偏好通過實驗、案例分析和討論來學習，以激發(fā)他們的學習興趣。

3.學生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：首先，學生對能源問題的復雜性認識不足，可能難以理解能源轉化過程中的復雜機理。其次，學生對氫能等新興能源的了解有限，可能難以形成系統(tǒng)的認識。此外，學生在計算能量轉換效率時，可能會遇到計算復雜和數據處理困難的問題。最后，學生在參與討論和實驗時，可能由于缺乏實踐經驗而表現(xiàn)出一定的緊張和不安。教學方法與手段教學方法：

1.講授法：結合多媒體演示，清晰講解太陽能、生物質能和氫能的基本原理及其應用。

2.討論法：引導學生分組討論能源利用中的挑戰(zhàn)和解決方案，提升合作學習和批判性思維能力。

3.實驗法：設計簡單的能量轉化實驗，讓學生親自體驗和驗證能量轉換的過程。

教學手段：

1.多媒體課件：使用圖片、動畫等形式展示能源轉換的動態(tài)過程，增強直觀感受。

2.網絡資源：引入在線案例和最新研究成果，拓展學生的知識視野。

3.教學軟件：利用交互式教學軟件進行模擬實驗，提高學生的學習參與度和效果。教學流程（一）導入新課（用時5分鐘）

1.利用多媒體展示太陽能電池板、生物質能發(fā)電站和氫能燃料電池等實際應用場景，引導學生思考這些能源的應用原理和重要性。

2.提問：“同學們，你們知道什么是太陽能、生物質能和氫能嗎？它們是如何被利用的？”

3.引出本節(jié)課的主題：“今天我們將一起探索太陽能、生物質能和氫能的開發(fā)和利用。”

（二）新課講授（用時15分鐘）

1.講解太陽能的基本原理和利用方式，如太陽能電池板的工作原理和效率。

2.講解生物質能的來源、轉化過程和利用技術，如生物質能發(fā)電和生物燃料的制備。

3.講解氫能的制備、儲存和利用技術，如電解水制氫和氫燃料電池的應用。

（三）實踐活動（用時15分鐘）

1.學生分組進行太陽能電池板模擬實驗，觀察并記錄實驗數據，分析影響太陽能電池板效率的因素。

2.學生分組模擬生物質能發(fā)電過程，設計實驗方案，驗證生物質能的轉化效率。

3.學生分組進行氫能制備實驗，觀察并記錄實驗現(xiàn)象，探討氫能的儲存和運輸問題。

（四）學生小組討論（用時15分鐘）

1.討論內容一：不同能源的優(yōu)缺點比較，例如，太陽能的可持續(xù)性和穩(wěn)定性，生物質能的環(huán)境影響，氫能的安全性。

舉例回答：太陽能具有清潔、可再生等優(yōu)點，但受天氣影響較大；生物質能雖然可再生，但可能對生態(tài)環(huán)境造成影響；氫能具有高能量密度，但存在儲存和運輸的難題。

2.討論內容二：能源利用中的技術挑戰(zhàn)，如能量轉換效率、設備成本、環(huán)境影響等。

舉例回答：提高能量轉換效率是關鍵，需要不斷優(yōu)化技術；降低設備成本需要技術創(chuàng)新和規(guī)模化生產；減少環(huán)境影響需要開發(fā)清潔能源技術。

3.討論內容三：如何促進可持續(xù)能源的發(fā)展，包括政策支持、技術創(chuàng)新和社會參與。

舉例回答：政府應制定相關政策鼓勵可持續(xù)能源的發(fā)展；企業(yè)應加大研發(fā)投入，推動技術創(chuàng)新；公眾應提高環(huán)保意識，積極參與可持續(xù)能源的推廣。

（五）總結回顧（用時5分鐘）

1.回顧本節(jié)課的主要內容，強調太陽能、生物質能和氫能的特點和應用。

2.強調能源利用中的可持續(xù)性和環(huán)保意識，引導學生關注能源問題。

3.鼓勵學生在日常生活中節(jié)約能源，為可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

總用時：45分鐘拓展與延伸1.拓展閱讀材料：

-《能源革命：新能源與可持續(xù)發(fā)展的未來》

-《氫能技術：從實驗室到市場的挑戰(zhàn)與機遇》

-《生物質能：從農業(yè)廢棄物到清潔能源的轉化》

-《太陽能光伏發(fā)電：技術進展與市場前景》

-《可再生能源政策與法規(guī)解讀》

2.課后自主學習和探究：

-學生可以查閱上述拓展閱讀材料，深入了解新能源技術的最新進展和未來發(fā)展趨勢。

-鼓勵學生關注國內外新能源項目的實際案例，如大型太陽能發(fā)電站、風能發(fā)電場等，分析其技術特點、經濟效益和環(huán)境影響。

-學生可以嘗試設計一個小型太陽能或生物質能利用項目，如家庭太陽能熱水器、生物質能取暖系統(tǒng)等，通過實驗或模擬軟件進行設計和優(yōu)化。

-探究氫能儲存和運輸的安全性問題，如高壓氣瓶、液氫儲存等，討論如何平衡安全性與成本效益。

-分析當前國家或地區(qū)在新能源政策上的支持措施，如補貼政策、稅收優(yōu)惠等，探討其對新能源產業(yè)發(fā)展的影響。

-學生可以參與或組織校園內的能源知識競賽或講座，提高同學們對新能源的認識和興趣。

-通過網絡平臺或實地考察，了解當地新能源產業(yè)的發(fā)展狀況，撰寫調研報告，提出促進新能源產業(yè)發(fā)展的建議。教學評價與反饋1.課堂表現(xiàn)：

課堂表現(xiàn)評價將關注學生的參與度、積極性和對知識的掌握情況。教師將觀察學生在課堂上的發(fā)言次數、回答問題的準確性以及是否能夠根據問題進行深入思考。評價標準包括：

-積極參與討論，能夠提出有見地的問題或觀點。

-能夠正確回答問題，對概念和原理有清晰的理解。

-在小組討論中能夠有效溝通，與團隊成員協(xié)作完成項目。

2.小組討論成果展示：

小組討論成果展示將評價學生的團隊協(xié)作能力、信息整合能力和創(chuàng)新能力。評價標準包括：

-小組成員之間溝通順暢，能夠有效分工合作。

-小組展示的內容完整、邏輯清晰，能夠準確地傳達討論結果。

-展示中包含創(chuàng)新性的想法或解決方案，能夠體現(xiàn)學生的思考深度。

3.隨堂測試：

隨堂測試將評價學生對本節(jié)課內容的掌握程度。測試形式可以是選擇題、填空題或簡答題。評價標準包括：

-學生能夠正確回答基礎知識相關的問題。

-學生能夠運用所學知識分析實際案例，提出合理的解釋和建議。

-學生在測試中展現(xiàn)出的解題技巧和思維方法。

4.課后作業(yè)反饋：

課后作業(yè)反饋將評價學生的自主學習能力和對知識的應用能力。評價標準包括：

-學生按時提交作業(yè)，作業(yè)質量符合要求。

-作業(yè)中體現(xiàn)出的思考過程和分析能力。

-學生能夠將所學知識應用于實際問題，提出解決方案。

5.教師評價與反饋：

教師評價與反饋將針對學生在課堂上的表現(xiàn)、小組討論的成果、隨堂測試和課后作業(yè)等方面進行綜合評價。具體包括：

-針對課堂表現(xiàn)，教師將提供具體的表揚和鼓勵，同時指出改進方向，如提高參與度、加強問題分析能力等。

-針對小組討論成果展示，教師將評價學生的團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力，并提出改進建議，如提高信息整合能力、增強創(chuàng)新思維等。

-針對隨堂測試，教師將分析學生的知識掌握情況，針對薄弱環(huán)節(jié)提供個別輔導。

-針對課后作業(yè)，教師將反饋作業(yè)中的優(yōu)點和不足，幫助學生鞏固知識點，提高解題能力。課后作業(yè)1.實驗設計題：

設計一個簡單的實驗，展示太陽能如何轉化為電能。實驗需要包括實驗目的、實驗原理、實驗步驟、預期結果和分析。

答案：

-實驗目的：驗證太陽能電池板將太陽能轉化為電能的效果。

-實驗原理：太陽能電池板利用光電效應將太陽能轉化為電能。

-實驗步驟：①搭建太陽能電池板模型；②連接電流表和電壓表；③在陽光下測試太陽能電池板的輸出電壓和電流。

-預期結果：電流表和電壓表顯示一定的電壓和電流值。

-分析：通過實驗結果，分析太陽能電池板的效率和光照條件對輸出的影響。

2.能源轉換計算題：

生物質能發(fā)電廠通過燃燒生物質材料，每小時產生6000千焦耳的熱量。假設生物質材料的熱值為40兆焦耳/千克，計算每小時需要多少千克的生物質材料。

答案：

-需要的生物質材料質量=產生熱量/生物質材料熱值

-需要的生物質材料質量=6000千焦耳/40兆焦耳/千克

-需要的生物質材料質量=150千克

3.能源效率分析題：

一個氫燃料電池的效率為40%，如果消耗了10摩爾的氫氣，計算該燃料電池產生的電能。

答案：

-氫氣的摩爾質量=2克/摩爾

-消耗的氫氣質量=10摩爾×2克/摩爾=20克

-產生的電能=消耗的氫氣質量×氫燃料電池的效率

-產生的電能=20克×40%=8克×1000焦耳/克=8000焦耳

4.環(huán)境影響分析題：

生物質能發(fā)電與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比，有哪些環(huán)境優(yōu)勢？請舉例說明。

答案：

-生物質能發(fā)電的環(huán)境優(yōu)勢：

1.生物質能發(fā)電使用的原料是生物質材料，如植物秸稈、農業(yè)廢棄物等，這些材料是可再生資源，不會像化石燃料那樣造成資源枯竭。

2.生物質能發(fā)電過程中產生的二氧化碳排放量相對較低，有助于減緩全球變暖。

3.生物質能發(fā)電過程中不會產生有害的硫化物和氮氧化物等污染物，有利于改善空氣質量。

5.技術創(chuàng)新應用題：

簡述氫能儲存和運輸的技術