江蘇省徐州市睢寧縣高中化學 專題二 化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第四單元 太陽能、生物質(zhì)能和氫能的開發(fā)和利用教學設(shè)計 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(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第四單元太陽能、生物質(zhì)能和氫能的開發(fā)和利用教學設(shè)計蘇教版必修2授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學內(nèi)容蘇教版必修2《化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化》第四單元“太陽能、生物質(zhì)能和氫能的開發(fā)和利用”，主要包括太陽能的利用、生物質(zhì)能的利用、氫能的制取和利用等知識點。通過學習，學生將了解不同能源的特點、制取方法及其在生活和工業(yè)中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標分析培養(yǎng)學生對能源科學的好奇心和探索精神，提高學生的科學思維能力和創(chuàng)新意識。通過學習太陽能、生物質(zhì)能和氫能的開發(fā)利用，學生能夠理解能源與環(huán)境保護的關(guān)系，增強社會責任感和可持續(xù)發(fā)展意識。此外，通過實驗和實踐活動，提升學生的實驗操作技能和團隊合作能力。重點難點及解決辦法重點：

1.太陽能、生物質(zhì)能和氫能的制取原理和過程。

2.這些能源的特點、優(yōu)缺點及其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

難點：

1.太陽能電池工作原理的理解。

2.生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中能量損失的分析。

解決辦法：

1.通過實驗演示和多媒體教學，幫助學生直觀理解太陽能電池的工作原理。

2.通過對比分析，引導(dǎo)學生思考生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的能量損失，并鼓勵學生提出改進措施。

3.組織小組討論，讓學生在合作中共同探討氫能的制取和應(yīng)用，突破理解難點。教學資源準備1.教材：確保每位學生擁有蘇教版必修2《化學反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化》教材。

2.輔助材料：準備太陽能、生物質(zhì)能和氫能相關(guān)的圖片、圖表、視頻等多媒體資料。

3.實驗器材：準備太陽能電池板、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化裝置、氫氣發(fā)生器等實驗器材，確保其完整性和安全性。

4.教室布置：設(shè)置分組討論區(qū)，布置實驗操作臺，營造互動學習氛圍。教學流程1.導(dǎo)入新課

詳細內(nèi)容：首先，通過展示一組關(guān)于能源危機和環(huán)境保護的圖片，引導(dǎo)學生思考能源的重要性和可持續(xù)發(fā)展的必要性。然后，提出問題：“我們身邊有哪些可再生能源？它們是如何被開發(fā)和利用的？”以此激發(fā)學生的興趣，引出本節(jié)課的主題——太陽能、生物質(zhì)能和氫能的開發(fā)和利用。

用時：5分鐘

2.新課講授

（1）太陽能的利用

詳細內(nèi)容：介紹太陽能的制取原理，包括光伏效應(yīng)和光熱轉(zhuǎn)換。通過多媒體展示太陽能電池板的工作過程，并結(jié)合實際應(yīng)用案例，如太陽能熱水器、太陽能路燈等，讓學生了解太陽能的特點和優(yōu)勢。

用時：10分鐘

（2）生物質(zhì)能的利用

詳細內(nèi)容：講解生物質(zhì)能的制取原理，包括生物化學轉(zhuǎn)化和熱化學轉(zhuǎn)化。通過實驗演示，如生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)發(fā)電等，讓學生了解生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化過程和實際應(yīng)用。

用時：10分鐘

（3）氫能的制取和利用

詳細內(nèi)容：介紹氫能的制取方法，如電解水、天然氣重整等。通過多媒體展示氫燃料電池的工作原理，并結(jié)合實際應(yīng)用案例，如氫燃料電池汽車、氫能發(fā)電站等，讓學生了解氫能的特點和優(yōu)勢。

用時：10分鐘

3.實踐活動

（1）太陽能電池板制作

詳細內(nèi)容：讓學生分組合作，利用簡單的材料（如透明膠帶、導(dǎo)電膠等）制作簡易太陽能電池板，并觀察其工作效果。

用時：15分鐘

（2）生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化實驗

詳細內(nèi)容：指導(dǎo)學生進行生物質(zhì)氣化實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并分析實驗結(jié)果。

用時：15分鐘

（3）氫能制取實驗

詳細內(nèi)容：指導(dǎo)學生進行電解水實驗，觀察氫氣的產(chǎn)生過程，并分析實驗結(jié)果。

用時：15分鐘

4.學生小組討論

（1）討論太陽能電池板制作的優(yōu)缺點

舉例回答：優(yōu)點包括環(huán)保、可再生、清潔等；缺點包括成本較高、效率較低等。

（2）討論生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的能量損失

舉例回答：能量損失主要體現(xiàn)在熱能的散失、化學反應(yīng)的不可逆性等。

（3）討論氫能制取和利用的安全性問題

舉例回答：氫氣易燃易爆，需采取嚴格的安全措施；氫燃料電池的壽命和成本問題等。

用時：10分鐘

5.總結(jié)回顧

詳細內(nèi)容：對本節(jié)課所學內(nèi)容進行總結(jié)，強調(diào)太陽能、生物質(zhì)能和氫能的特點、優(yōu)缺點及其在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。同時，指出本節(jié)課的重點和難點，如太陽能電池板工作原理、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的能量損失等。通過舉例說明，讓學生進一步鞏固所學知識。

用時：5分鐘

總計用時：45分鐘拓展與延伸六、拓展與延伸

1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《可再生能源技術(shù)》

-《能源與可持續(xù)發(fā)展》

-《氫能技術(shù)：挑戰(zhàn)與機遇》

-《生物質(zhì)能：從農(nóng)業(yè)廢棄物到能源》

-《太陽能利用：原理與應(yīng)用》

2.鼓勵學生進行課后自主學習和探究：

-學生可以研究不同類型的太陽能電池，如硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等，了解它們的優(yōu)缺點和適用場景。

-探索生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化效率，比較不同生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)的成本和環(huán)境影響。

-研究氫能的儲存和運輸技術(shù)，了解液氫、固態(tài)氫和高壓氣態(tài)氫的優(yōu)缺點。

-分析氫能作為交通工具的可行性，包括氫燃料電池汽車的續(xù)航能力、充電時間和成本效益。

-通過互聯(lián)網(wǎng)資源，了解當前全球可再生能源發(fā)展的最新動態(tài)和政策導(dǎo)向。

3.實踐性拓展活動：

-組織學生參觀當?shù)氐娘L力發(fā)電站、太陽能光伏發(fā)電場，實地了解可再生能源的利用情況。

-設(shè)計一個小型的太陽能熱水器或生物質(zhì)能加熱系統(tǒng)，并進行實際操作和效果評估。

-開展氫能應(yīng)用設(shè)計競賽，鼓勵學生設(shè)計并制作一個簡單的氫能應(yīng)用模型，如氫能風扇或氫能燈。

-通過模擬游戲或角色扮演，讓學生體驗?zāi)茉词袌龅倪\作，理解能源價格波動對消費者和供應(yīng)商的影響。

4.創(chuàng)新性思考：

-探討如何利用生物質(zhì)能生產(chǎn)生物燃料，減少對化石燃料的依賴。

-研究如何提高氫能的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，同時解決氫能儲存和運輸?shù)陌踩珕栴}。

-分析太陽能光伏發(fā)電在未來能源結(jié)構(gòu)中的地位，以及可能面臨的挑戰(zhàn)和解決方案。內(nèi)容邏輯關(guān)系①重點知識點：

-太陽能電池的工作原理：光伏效應(yīng)、半導(dǎo)體材料、PN結(jié)。

-生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化過程：生物化學轉(zhuǎn)化、熱化學轉(zhuǎn)化、能量損失。

-氫能的制取方法：電解水、天然氣重整、氫氣的儲存和運輸。

②重點詞句：

-“光伏效應(yīng)”：太陽能電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象。

-“生物質(zhì)能”：來源于生物體的能量，包括生物質(zhì)、生物廢料等。

-“氫能”：通過化學反應(yīng)釋放的能量，具有高能量密度和清潔環(huán)保的特點。

③邏輯關(guān)系闡述：

①太陽能的利用：首先介紹太陽能電池的工作原理，然后討論太陽能光伏發(fā)電的實際應(yīng)用，如太陽能熱水器、太陽能路燈等。

②生物質(zhì)能的利用：闡述生物質(zhì)能的制取原理，包括生物化學轉(zhuǎn)化和熱化學轉(zhuǎn)化，并分析其在能源轉(zhuǎn)換過程中的能量損失。

③氫能的開發(fā)和利用：介紹氫能的制取方法，重點講解電解水和天然氣重整技術(shù)，以及氫能在儲存和運輸中的安全措施。反思改進措施反思改進措施（一）教學特色創(chuàng)新

1.實驗教學結(jié)合：在講解太陽能、生物質(zhì)能和氫能的相關(guān)知識時，我嘗試將理論教學與實驗教學相結(jié)合，讓學生通過親手操作實驗，更直觀地理解這些能源的制取和利用過程。

2.案例教學引入：為了提高學生的興趣，我引入了實際案例，如太陽能光伏發(fā)電站的建設(shè)、生物質(zhì)能發(fā)電的推廣等，讓學生了解這些能源在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用。

反思改進措施（二）存在主要問題

1.學生參與度不足：在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)部分學生對實驗和討論環(huán)節(jié)的參與度不高，這可能是因為他們對這些能源的了解有限，或者對實驗操作不夠熟悉。

2.教學方法單一：雖然我嘗試了多種教學方法，但仍然發(fā)現(xiàn)教學方法相對單一，缺乏多樣性，可能無法滿足所有學生的學習需求。

3.評價方式局限：目前主要依賴課堂表現(xiàn)和實驗報告來評價學生的學習成果，這種評價方式可能無法全面反映學生的學習效果。

反思改進措施（三）改進措施

1.提高學生參與度：

-在實驗前，提供詳細的實驗步驟和注意事項，確保學生能夠安全、有效地進行實驗。

-鼓勵學生提出問題，并引導(dǎo)他們通過實驗和討論尋找答案。

-適時給予學生反饋，增強他們的學習動力。

2.豐富教學方法：

-結(jié)合多媒體教學，利用視頻、動畫等形式展示能源利用的動態(tài)過程。

-舉辦能源知識競賽或辯論賽，激發(fā)學生的競爭意識和學習興趣。

-邀請相關(guān)領(lǐng)域的專家進行講座，拓寬學生的知識視野。

3.優(yōu)化評價方式：

-采用多元化的評價方式，如實驗報告、課堂表現(xiàn)、小組討論參與度等。

-鼓勵學生自我評價和同伴評價，提高他們的自我反思能力。

-定期進行學習效果評估，及時調(diào)整教學策略，確保教學目標的達成。課后作業(yè)1.作業(yè)內(nèi)容：簡述太陽能電池的基本原理，并說明其在能源轉(zhuǎn)換中的優(yōu)勢。

答案：太陽能電池基于光伏效應(yīng)，利用半導(dǎo)體材料（如硅）吸收太陽光，將光能直接轉(zhuǎn)換為電能。其優(yōu)勢在于清潔、可再生、分布廣泛。

2.作業(yè)內(nèi)容：列舉三種生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化方法，并分析每種方法的特點。

答案：生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化方法包括生物化學轉(zhuǎn)化（如厭氧消化）、熱化學轉(zhuǎn)化（如生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)發(fā)電）和生物轉(zhuǎn)化（如生物質(zhì)燃料乙醇）。特點：生物化學轉(zhuǎn)化適用于低品質(zhì)生物質(zhì)；熱化學轉(zhuǎn)化效率較高，但能耗較大；生物轉(zhuǎn)化適用于特定生物質(zhì)。

3.作業(yè)內(nèi)容：解釋氫能的制取方法，并說明氫能儲存和運輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。

答案：氫能的制取方法包括電解水、天然氣重整等。氫能儲存和運輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)有：液氫儲存、固態(tài)氫儲存、高壓氣態(tài)氫儲存。液氫儲存需極低溫環(huán)境，固態(tài)氫儲存需高壓環(huán)境，高壓氣態(tài)氫儲存需特殊容器。

4.作業(yè)內(nèi)容：分析氫能作為交通工具的優(yōu)缺點，并討論氫燃料電池汽車的發(fā)展前景。

答案：優(yōu)點：氫能是清潔能源，燃燒產(chǎn)物只有水；能量密度高，續(xù)航里程長。缺點：制氫成本高，儲存和運輸困難，加氫站建設(shè)滯后。氫燃料電池汽車發(fā)展前景廣闊，隨著技術(shù)進步和基礎(chǔ)設(shè)施完善，有望在未來替代傳統(tǒng)燃油汽車。

5.作業(yè)內(nèi)容：結(jié)合實際案例，探討如何提高太陽能光伏發(fā)電的效率，并分析其在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的作用。

答案：提高太陽能光伏發(fā)電效率的方法有：優(yōu)化太陽能電池材料、提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率、改進光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計等。在我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中，太陽能光伏發(fā)電發(fā)揮著重要作用，有助于減少對化石能源的依賴，推動綠色發(fā)展。作業(yè)布置與反饋作業(yè)布置：

1.閱讀教材中關(guān)于太陽能電池的章節(jié)，總結(jié)光伏效應(yīng)的基本原理，并撰寫一篇簡短的報告，包括光伏效應(yīng)的定義、工作原理以及其在太陽能電池中的應(yīng)用。

2.分析生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的能量損失，列舉至少兩種能量損失的類型，并討論如何減少這些損失。

3.研究氫能的儲存和運輸技術(shù)，列出三種儲存方法，并簡要說明每種方法的優(yōu)缺點。

4.設(shè)計一個實驗方案，展示如何利用家庭常見物品制作一個簡易的太陽能熱水器模型，并記錄實驗過程和結(jié)果。

5.寫一篇短文，討論氫能作為未來能源的潛力，包括其優(yōu)勢、面臨的挑戰(zhàn)以及可能的解決方案。

作業(yè)反饋：

1.對學生的報告進行批改，重點關(guān)注光伏效應(yīng)的定義和工作原理的準確性。對于理解有誤或描述不清晰的地方，提供詳細的解釋和指導(dǎo)，幫助學生正確理解光伏效應(yīng)。

2.對于生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化過程中的能量損失分析，檢查學生是否能夠識別出能量損失的類型，并能夠提出減少損失的建議。對于未能準確識別或提出有效建議的學生，提供具體的案例和改進方法。