第三章问题研究《是否应该发展核能》教学设计2024-2025学年高中地理人教版（2019）选择性必修3

人教版选择性必修三第三章问题研究《是否应该发展核能》教学设计 一、学习目标 1.知识技能目标 ⑴学生能够阐述核能的概念、原理，清晰说明发展核能的主要优势，如能量密度高、发电成本相对低、清洁能源属性以及核资源相对丰富等特点。​ ⑵准确分析发展核能存在的弊端，包括技术获取难度大、核废料处置难题、热污染以及核泄漏事故的巨大危害等方面。​ ⑶熟知世界核电发展历程的各个阶段及其特征，了解不同国家基于自身国情对核电发展所做出的不同选择。​ 2.思想方法目标​ ⑴通过对核能利弊、发展历程及不同国家选择的分析，培养学生运用比较、归纳、综合的思维方法，提升从多角度分析地理问题的能力。​ ⑵学会运用案例分析法，从实际案例中提取关键信息，分析问题并得出结论，增强解决实际地理问题的能力。​ 3.素养成长目标（核心素养）​ 人地协调观：引导学生思考核能发展与环境保护、资源利用之间的关系，树立在保障能源需求的同时注重生态环境保护，实现人地和谐共生的观念。​ 综合思维：培养学生从自然、社会、经济、技术等多要素综合分析核能发展问题的能力，理解各要素之间的相互影响和相互制约关系。​ 地理实践力：通过课堂讨论、资料查阅等活动，提高学生获取、整理和分析地理信息的能力，培养学生将地理知识应用于实际生活，对能源相关问题做出合理判断和决策的实践能力。​ 区域认知：分析不同国家和地区核电发展的差异，理解区域特征对能源发展战略的影响，培养学生从区域角度认识地理事物和现象的能力。​ 二、课标教材​ 1.课程标准​ 结合实例，分析能源开发对区域发展的影响，探讨可持续能源发展的策略。​ 2.教材分析​ 本次教学内容选自人教版 2020 年版 2022 年 7 月第 3 次印刷版高二地理选择性必修教材三第三章问题研究《是否应该发展核能》。教材围绕核能这一主题，从发展核能的优势、弊端、世界核电发展历程以及不同国家的核电发展选择四个方面展开，引导学生对核能发展进行深入探究。通过对这些内容的学习，有助于学生全面认识核能，培养学生综合分析问题的能力，树立正确的能源观和环境观。​ 3.教学重难点​ ⑴教学重点​ ①发展核能的主要优势，包括能量、成本、环境和资源等方面的优势。​ ②发展核能的弊端，如技术、核废料、热污染和核泄漏等问题。​ ③世界核电发展历程的阶段划分及各阶段特点。​ ④不同国家根据自身国情对核电发展的选择及原因。​ ⑵教学难点​ ①辩证地看待核能发展的利弊，理解在不同情境下如何权衡核能发展的可行性和必要性。​ ②分析不同国家核电发展选择背后的复杂因素，包括自然条件、经济发展水平、技术实力、能源需求、环境政策等多方面因素的综合影响。​ 三、学情分析​ 高二学生已经具备了一定的地理基础知识和综合分析问题的能力，对能源问题也有一定的关注和了解。在之前的学习中，学生对常规能源如煤炭、石油、天然气等有了较为深入的认识，也接触过一些新能源如太阳能、风能等，这为学习核能奠定了基础。然而，核能作为一种相对复杂且具有一定争议性的能源，其原理、技术以及潜在风险等内容对于学生来说理解起来仍有一定难度。同时，学生在综合分析不同国家核电发展选择背后的多因素影响方面，能力还有待进一步提升。因此，在教学过程中，需要通过丰富的案例、直观的资料展示以及深入的讨论，引导学生逐步理解和掌握相关知识，培养学生的综合思维和辩证分析问题的能力。​ 四、教学过程设计​ 1.情景引入（5 分钟）​ 同学们，在当今世界，能源是推动社会发展和人类进步的重要动力。随着全球经济的快速发展，能源需求与日俱增。传统的化石能源，如煤炭、石油和天然气，在为我们提供能源的同时，也带来了一系列严重的问题，比如环境污染、资源短缺以及对全球气候变化的影响。（展示一些因化石能源使用导致环境污染的图片，如雾霾笼罩的城市、被污染的河流等）。 在这样的背景下，我们急需寻找一种能够替代化石能源的新型能源。核能，作为一种备受关注的能源，进入了我们的视野。它具有一些独特的优势，似乎能够为我们解决能源困境带来希望。但同时，核能也存在着一些令人担忧的问题。（展示切尔诺贝利核事故后的废墟图片） 这节课，我们就一起来深入探讨《是否应该发展核能》。​ 2.问题导学（3 分钟）​ 在正式探讨之前，老师先给大家提出几个问题，引导大家思考。​ 核能与我们常见的化石能源相比，有哪些明显的优势呢？​ 既然核能有优势，那为什么在发展过程中会引发诸多争议？它存在哪些弊端呢？​ 回顾世界能源发展历程，核能是如何兴起和发展的？在这个过程中经历了哪些阶段？​ 不同国家在核电发展上做出了不同的选择，这些选择背后的原因是什么呢？​ 请大家带着这些问题，进入今天的学习，在学习过程中积极思考，寻找答案。​ 3.新知探究（一）—— 发展核能的主要优势（7 分钟）​ 能量密度高：同学们，我们先来看看核能的能量密度。1 千克核原料完全裂变释放的能量相当于燃烧 2400 吨标准煤。1 升海水中的氘通过核聚变释放的能量相当于 300 升汽油燃烧释放的能量。这意味着，相比传统的化石能源，核能在单位体积或质量下能够释放出巨大的能量。对于高耗能的产业和部门来说，使用煤炭、石油等化石燃料作为能源，往往需要预留充裕的空间存储燃料，并采用火车或轮船等大运量的交通工具进行运输。而核燃料对存储的空间和运输的运力需求相对较小。例如，一个大型的火电站，需要不断地运输大量的煤炭，而核电站则不需要如此大规模的燃料运输。​ 发电成本相对低：与传统火力发电相比，虽然核电站的建设投资大、技术要求高，但从长期运行来看，核能平均发电成本低于传统的火力发电。这是因为核燃料的消耗相对较少，而且随着技术的不断进步，核电站的运行效率不断提高，成本也在进一步降低。​ 清洁能源属性：与当前人类能源消费结构中占主导地位的化石能源相比，核能属于清洁能源。在开发和利用过程中，既不会产生污染环境的二氧化硫和氮氧化物等有毒物质，也不会产生使全球变暖的二氧化碳等温室气体。这对于缓解当前日益严重的环境污染和全球气候变化问题具有重要意义。例如，在一些空气质量较差的地区，如果能够增加核能发电的比例，减少煤炭等化石能源的使用，将有助于改善当地的空气质量。​ 核资源相对丰富：相较于可能枯竭的化石能源，地球上现已探明的铀、钍、钚等核资源相对丰富。而且，如果未来有更加成熟、稳定的核聚变技术，海水中的氘和氚还将为人类提供大量的核燃料。这为人类未来的能源供应提供了更广阔的前景。​ 3.深度学习（一）—— 核能优势的深入理解与案例分析（5 分钟）​ 案例分析法国核能发展：以法国为例，法国是世界上核能利用比例非常高的国家。法国大力发展核能，很大程度上是因为其国内常规能源资源相对匮乏，但工业发达，能源需求巨大。核能的能量密度高和发电成本相对低的优势，使得法国能够在满足国内能源需求的同时，保持相对较低的能源成本。而且，核能的清洁能源属性也帮助法国在减少温室气体排放方面取得了显著成效。法国通过发展核能，减少了对进口化石能源的依赖，提高了国家的能源安全保障程度。​ 小组讨论：请同学们分成小组，讨论一下在我国的能源结构中，如果增加核能的比重，会带来哪些积极影响？每个小组推选一名代表进行发言。​ 4.新知探究（二）—— 发展核能的弊端（7 分钟）​ 技术获取难度大：尽管目前核电技术日臻成熟，但在核能开发和利用过程中，对技术的要求依然很高。这些技术不是每个希望发展核电的国家都能轻易获取的。特别是核资源的开采和浓缩技术与核武器的开发技术相类似，其技术扩散的途径或渠道往往会受到严格限制。这就导致一些国家即使有发展核电的意愿，但由于缺乏关键技术，难以实现核电的大规模发展。​ 核废料处置难题：核聚变发电后的核废料仍具有一定的放射性，因此不能随意丢弃。目前核废料处置是一项世界难题，大部分国家通过深埋至人迹罕至的深山或大洋底的方式封存和放置核废料。但这种方式也存在一定风险，比如随着时间推移，核废料的放射性物质可能会泄漏，对周边环境和生态造成严重破坏。而且，核废料的长期管理和维护成本也非常高。​ 热污染问题：核电站还会向周边环境释放大量的热量，造成热污染。这些热量会影响周边水体的温度，改变水生生物的生存环境，对生态系统造成一定破坏。例如，核电站附近的河流或海洋，水温可能会升高，导致一些对水温敏感的鱼类生存受到威胁。​ 核泄漏事故的巨大危害：核能发电最大的风险在于核泄漏事故。人类和平利用核能至今一共发生了近 10 次严重的核泄漏事故，尤其是发生在 1986 年苏联切尔诺贝利和 2011 年日本福岛的两次等级为 7 级的核泄漏事故，对自然环境和人类社会危害巨大，其影响至今仍未完全消除。在切尔诺贝利核事故中，大量放射性物质泄漏，导致周边地区的生态环境遭到毁灭性破坏，许多人被迫撤离家园，患上各种放射性疾病，甚至死亡。福岛核事故也对日本及周边地区的环境、经济和社会造成了巨大冲击。​ 5.深度学习（二）—— 核泄漏事故的影响与应对措施（5 分钟）​ 案例分析福岛核事故：我们详细来看一下日本福岛核事故。2011 年 3 月 11 日，日本东北部海域发生里氏 9.0 级地震并引发海啸，导致福岛第一核电站多个机组发生核泄漏事故。事故发生后，大量放射性物质泄漏到周围环境中，对当地的海洋生态造成了严重污染。周边海域的鱼类、贝类等海洋生物受到放射性物质的影响，许多生物体内检测出超标的放射性元素，导致这些海产品无法食用，对当地的渔业经济造成了致命打击。同时，周边地区的土地也受到污染，大量农田无法耕种，许多居民被迫撤离家园，生活受到极大影响。而且，福岛核事故引发了全球对核电安全的高度关注，许多国家重新审视本国的核电发展计划。​ 小组讨论：针对核泄漏事故带来的巨大危害，我们应该采取哪些措施来预防和应对？各小组进行讨论，并形成一份简单的报告。​ 6.新知探究（三）—— 世界核电发展历程（5 分钟）​ 起步阶段（20 世纪 50 - 60 年代）：这一时期，诞生了世界上最早的一批核电站。科学家们开始探索将核能应用于和平用途，核电技术处于初步发展阶段。虽然核电站的规模相对较小，技术也不够成熟，但为后续核电的发展奠定了基础。​ 迅速发展阶段（20 世纪 70 - 80 年代中期）：核电技术趋于成熟，外加世界石油危机的影响，各国开始意识到过度依赖石油等化石能源存在的风险。在这种背景下，核电因其清洁、高效等优势得到迅猛发展。许多国家纷纷加大对核电的投资，建设了大量核电站，核电在全球能源结构中的比重不断上升。​ 缓慢发展阶段（20 世纪 80 年代中期至 21 世纪初）：发展速度较前期放缓。这主要是因为一些核泄漏事故的发生，如切尔诺贝利核事故，让人们对核电的安全性产生了担忧。各国在发展核电时更加谨慎，加强了对核电安全的监管和技术改进，导致核电发展速度有所下降。​ 发展停滞阶段（21 世纪以来）：总发电量达到峰值后不再增加，甚至有所减少。一方面，核泄漏事故的影响依然存在，公众对核电的接受度降低；另一方面，其他新能源如太阳能、风能等技术不断进步，成本逐渐降低，竞争力增强，也在一定程度上影响了核电的发展。​ 7.深度学习（三）—— 影响世界核电发展历程的因素分析（5 分钟）​ 小组讨论：请同学们结合前面所学的知识，分析影响世界核电发展历程的因素有哪些？可以从技术、安全、经济、社会等多个角度进行思考。每个小组进行讨论后，绘制一个思维导图来展示影响因素之间的关系。​ 总结归纳：从技术角度看，核电技术的成熟度和安全性直接影响其发展速度。在起步阶段，技术不够成熟限制了发展规模；随着技术进步，进入迅速发展阶段；而核泄漏事故暴露出技术安全隐患后，发展速度又受到影响。从安全角度，核泄漏事故的发生引发了公众对核电安全的担忧，导致社会对核电的接受度降低，进而影响了核电的发展。从经济角度，石油危机使得各国寻求替代能源，核电因成本优势得到发展；但后期其他新能源成本降低，又对核电形成竞争。从社会角度，公众的态度和政府的政策对核电发展起着重要作用。当公众对核电安全性担忧增加时，政府可能会调整核电发展政策，影响核电建设进度。​ 8.当堂应用（5 分钟）​ 给出一些关于不同国家能源结构和核电发展现状的数据资料，让学生分析这些国家发展核电的优势和可能面临的问题，并尝试从地理角度给出合理的发展建议。​ 展示一个假设的地区，该地区能源需求增长快，环境压力大，有一定的技术和资金基础，但地质条件较为复杂。请学生根据所学知识，判断该地区是否适合发展核电，并说明理由。如果适合，应如何规划核电站的建设；如果不适合，应推荐哪些其他能源发展方向。​ 9.归纳总结（3 分钟）​ 教师活动：展示高考题目。 随着核能技术应用的发展，核能应用和可再生能源应用逐渐融合，形成了多能融合的复合能源系统，成为核能综合利用的发展趋势。下图为该复合能源系统示意图。据此完成1～2题。 1.与风电和光热相比，核能应用的优势有(　　) ①能量密度大　②安全性系数高　③建设成本低　④连续性强 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 2.该复合能源系统的建立对我国的积极意义是(　　) ①增加能源供给类型　②提高国家能源安全保障水平　③优化不同能源间的供给协作　④降低能源运输成本 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 引导学生回顾本节课所学内容，包括发展核能的主要优势、弊端、世界核电发展历程以及不同国家的核电发展选择，然后回答以上问题。教师点评： 第1题，与风电和光热相比，核能能量密度大，发电连续性强，①④正确。风电和光热存在于自然界中，绿色无污染，核能技术要求和设备要求较高，安全性系数相对较低，其建设成本较高，②③错误。故选D。 第2题，复合能源系统旨在使能源综合利用更有效，利用率更高，并没有增加能源供给类型，①错误；该复合能源系统的大规模应用，有利于提高国家能源安全保障水平，②正确；该复合能源系统最大的优势是将风能、光热和核能所发的电及热量统一转换为高温制氢，优化了不同能源间的转换和供给协作，③正确；复合能源系统需要很强的调度及规划，需要各种能源系统的融合及匹配，运输成本应该不会降低， ④错误。故选B。 通过题目强调在看待核能发展问题时，要辩证地分析，综合考虑各种因素。核能既有清洁、高效等优势，能够在一定程度上缓解能源危机和环境问题，但同时也存在技术、安全等方面的挑战。不同国家应根据自身的国情，如资源状况、经济发展水平、技术实力、环境政策等，合理选择核电发展战略。​ 鼓励学生在日常生活中继续关注能源问题，树立正确的能源观和可持续发展意识。​ 10拓展提升（2 分钟）​ 布置课后作业，让学生查阅资料，了解我国核电发展的现状、规划以及面临的挑战，并撰写一篇小论文，提出自己对我国核电发展的看法和建议。​ 推荐一些与核能相关的科普纪录片、书籍或网站，如纪录片《核电的真相》、书籍《核能：可持续发展的能源》等，鼓励学生进一步深入了解核能知识，拓宽知识面。​ 五、教学板书设计​ 是否应该发展核能 1、 发展核能的主要优势 1.能量密度高 2.发电成本相对低 3.清洁能源属性 4.核资源相对丰富 二、发展核能的弊端 1.技术获取难度大 2.核废料处置难题 3.热污染问题 4.核泄漏事故的巨大危害 三、世界核电发展历程 1.起步阶段（20 世纪 50 - 60 年代） 2.迅速发展阶段（20 世纪 70 - 80 年代中期） 3.缓慢发展阶段（20 世纪 80 年代中期至 21 世纪初） 4.发展停滞阶段（21 世纪以来） 四、不同国家的核电发展选择​ 1.法国核能发展案例分析要点 2.福岛核事故影响要点 3.影响世界核电发展历程​ 六、分层作业设计​ 1.基础作业​ ⑴简述核能的定义，列举发展核能的三个主要优势和三个弊端。​ ⑵查阅资料，了解世界上核电发电量占比最高的三个国家，并说明这些国家大力发展核电的主要原因。​ 2.提升作业​ ⑴以我国为例，分析在发展核电过程中，如何应对核废料处置和核安全保障等问题。​ ⑵对比太阳能、风能和核能，从能量来源、发电原理、稳定性、对环境的影响以及发展前景等方面进行综合比较，撰写一份 500 字左右的比较报告。​ 3.拓展作业​ ⑴假设你是一名能源政策顾问，为一个能源资源匮乏、经济发展较快且对环境质量要求较高的沿海国家制定一份核电发展规划，包括发展目标、建设规模、技术选择以及安全保障措施等方面，字数不少于 800 字。​ ⑵关注近期国际上有关核能发展的热点事件，如某国新建核电站项目、核技术应用新突破或核安全事故等，收集相关资料，分析该事件对全球核能发展的影响，并在班级内进行分享和讨论。 学科网（北京）股份有限公司 $$