10.1化学引领新能源的开第1课时教学设计-2026-2027学年近几年化学沪科版（五四学制）全一册

课题 1 化学引领新能源的开发 - 第一课时（教学设计） 课题 课时安排 核心 素养目标 化学观念：建立物质转化伴随能量变化的核心观念，区分各类能源本质差异。 科学思维：通过对比分析化石能源与新能源，形成分类、辩证的逻辑思维。 科学探究：依托任务活动，自主探究生物质能的来源与转化原理。 科学态度与责任：认识能源危机现状，树立绿色低碳、可持续发展的社会责任与科学理念。 重点 和难点 重点：掌握能源的分类标准，清晰区分可再生与不可再生能源、一次与二次能源，熟知生物质能的常见种类、转化方式及应用价值，明确化学在生物质新能源开发中的核心作用。 难点：深度理解生物质能的化学转化原理，辩证辨析传统能源与新能源的优劣，建立能源利用与生态保护的系统思维。 教学过程 教学环节 教学活动 设计意图 导入新课 结合日常生产生活场景，引导学生思考日常使用的煤炭、石油、电能等能源的来源与使用问题。展示化石能源枯竭、环境污染的相关素材，抛出核心问题：传统化石能源存在哪些弊端？人类该如何破解能源危机？顺势引出化学学科在新能源开发中的关键作用，自然切入本节课新能源的分类与生物质新能源的探究学习。 以任务式探究为核心，贴合新教材编排逻辑，立足学生生活认知，层层递进探究能源知识。落实四维核心素养，让学生在自主探究中掌握知识，树立绿色能源观，凸显化学的实用价值。 讲授新课 （一）情境感知，激趣启思 人类社会的发展进步始终离不开能源的支撑，从远古时期的草木燃烧取暖、烹煮食物，到近代工业革命中煤炭、石油的广泛应用，再到现代社会电力、新能源的普及，能源的迭代升级推动着人类文明不断向前。可以说，能源是社会发展的核心动力，是人类生产生活不可或缺的基础资源。 随着全球人口增长、工业产业快速发展以及人们生活水平的提升，人类对能源的需求量持续攀升。长期以来，煤炭、石油、天然气等化石能源是人类使用的主体能源，为工业生产、交通运输、日常生活提供了充足动力。但长期大规模开采与使用化石能源，也引发了一系列严峻的问题。化石能源属于远古地质年代形成的资源，形成周期长达数百万年甚至上亿年，储量有限，经过人类多年开采消耗，已经面临储量枯竭的危机。同时，化石能源燃烧会释放二氧化硫、氮氧化物、粉尘等污染物，引发酸雨、雾霾等大气污染问题，还会产生大量二氧化碳，加剧温室效应，导致全球气候变暖、冰川融化、海平面上升等生态环境问题。 基于上述现实问题，社会发展迫切需要摆脱对传统化石能源的依赖，开发清洁、高效、可再生的新型能源。而化学学科作为研究物质组成、结构、性质与转化的核心学科，在新能源的开发、转化、利用过程中发挥着不可替代的引领作用。本节课我们将通过多个探究任务，系统学习能源的相关知识，探索基于生物质的新型能源，感受化学对新能源开发的重要价值。 （二）任务一：自主认知，明晰能源的定义与分类 【任务布置】请学生结合教材文本内容，自主梳理能源的定义，结合生活中常见的能源形式，小组合作完成能源分类探究，明确不同分类标准下能源的类别及特点。 【自主探究学习】学生独立研读教材核心内容，梳理基础概念。能够明确，凡是能够为人类生产、生活、社会发展提供能量的自然资源或物质资源，都可以统称为能源。生活中常见的能源种类繁多，涵盖煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水能、生物质能、电能、氢能等多种形式。不同能源的来源、形成方式、使用特点存在明显差异，化学学科中主要依据两大核心标准对能源进行分类，分别是能源的再生性和获取方式。 【小组合作探究】各小组围绕两大分类标准展开讨论，梳理各类能源的归属及核心特征。第一类分类依据为能源的再生能力，可将能源分为可再生能源与不可再生能源。可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用，短时间内能够持续补充的能源，这类能源普遍清洁无污染、储量充足，主要包含太阳能、风能、水能、生物质能、地热能等。不可再生能源是指经过漫长地质年代形成，储量有限，消耗后无法在短时间内再生的能源，核心代表为煤炭、石油、天然气等化石能源，还包括核能矿产资源。 第二类分类依据为能源的获取方式，可将能源分为一次能源与二次能源。一次能源是指直接从自然界中获取，无需经过人工加工转化的天然能源，上述的太阳能、风能、化石能源、生物质能均属于一次能源。二次能源是指无法直接从自然界获取，需要通过一次能源经过人工加工、化学反应、能量转化得到的能源，生活中最常见的电能、氢能、乙醇燃料等都属于二次能源。 【小组展示交流】各小组依次展示探究成果，分享能源分类的依据、类别及典型案例。针对学生展示内容，师生共同纠错、补充完善，纠正认知误区。部分学生易混淆二次能源的归属，误将乙醇、电能归为一次能源，通过案例对比明确：只要经过人工转化的能源均为二次能源，天然存在的能源为一次能源。同时总结核心特点：可再生能源环保可持续，不可再生能源污染大、储量有限，一次能源天然原始，二次能源是人工转化的清洁能源。 【教师归纳梳理】系统梳理能源核心知识点，明确分类标准是区分能源类型的核心依据，不同分类标准下能源类别不冲突。例如生物质能，从再生性角度属于可再生能源，从获取方式角度属于一次能源。通过分类学习，能够帮助我们清晰区分各类能源的优劣，为后续开发利用新能源提供理论依据，也能理解传统能源被新能源替代的必然趋势。 （三）任务二：深度探究，剖析化石能源的危机与弊端 【任务布置】结合已有知识与生活见闻，小组合作探究传统化石能源的使用现状、存在的核心弊端，全面分析当下全球面临的能源危机的成因与危害，思考开发新能源的必要性。 【合作探究分析】学生结合前期所学燃料燃烧知识与社会热点问题，展开深度讨论。首先明确化石能源的核心地位，长期以来，煤炭、石油、天然气占据全球能源消耗的主导地位，工业发电、工业生产、汽车燃油、居民取暖等场景，大多依赖化石能源。但长期过度使用化石能源，带来了多重严峻问题。 从资源层面分析，化石能源储量有限，属于不可再生资源。经过数百年的大规模开采与消耗，全球化石能源储量大幅锐减，优质能源资源日益稀缺，开采难度逐年增大，开采成本持续提升。随着人类社会能源需求的不断增长，能源供需矛盾日益突出，能源短缺已经成为制约部分国家和地区经济发展的重要因素，全球性能源危机逐步凸显。 从环境层面分析，化石能源的主要成分为含碳化合物，部分化石能源还含有硫、氮等杂质元素。化石能源不完全燃烧会产生一氧化碳、炭黑等有害物质，完全燃烧会产生大量二氧化碳，含硫、含氮燃料燃烧会生成二氧化硫、二氧化氮等大气污染物。这些污染物会直接引发雾霾、酸雨、大气浑浊等环境问题，危害人体呼吸系统、心血管系统健康，同时酸雨会腐蚀建筑物、破坏土壤结构、污染水体，危害农作物与生态植被。而大量二氧化碳的排放会加剧温室效应，造成全球气温升高、极端天气频发、冰川融化、生物多样性减少等一系列生态灾难。 从发展层面分析，化石能源的不可再生性与高污染性，不符合当下绿色发展、可持续发展的理念。传统化石能源发展模式属于粗放式发展，资源利用率低、浪费严重，无法支撑人类社会的长远发展。想要实现人与自然和谐共生，保障社会经济持续稳定发展，就必须突破传统能源的局限，依托化学技术开发新型清洁、可再生能源。 【成果汇总总结】各小组汇总探究结论，统一核心认知。化石能源存在储量有限、不可再生、污染严重、利用率低等诸多弊端，能源危机与环境危机双重倒逼新能源的开发与应用。化学学科通过研究物质转化、能量转化规律，能够实现传统能源的优化利用，同时开发新型绿色能源，是解决能源与环境问题的核心手段。 （四）任务三：重点探究，认知基于生物质的新能源 【任务布置】结合教材核心内容，自主探究生物质能的定义、来源、常见类型，重点探究沼气、乙醇两种典型生物质新能源的转化原理、制备方式、使用优势与实际应用场景，理解化学转化在生物质能利用中的核心作用。 【自主研读梳理】学生精读教材内容，梳理基础概念。生物质能是人类最早利用的能源之一，是蕴藏在生物质中的能量，本质是绿色植物通过光合作用将太阳能转化、储存在生物体内的化学能。生物质能的来源极为广泛，所有动植物遗体、代谢产物以及有机废弃物都可以作为生物质能的原料，包括农作物秸秆、枯枝落叶、人畜粪便、工业有机废渣、城市生活垃圾等。生物质能属于可再生一次能源，资源分布广泛、获取便捷、清洁低碳，是极具开发潜力的新能源。 【小组分项探究】各小组分为两个探究小队，分别探究沼气与乙醇两种核心生物质新能源。 第一小队：沼气的开发与利用探究。沼气是依托生物质发酵产生的清洁可燃气体，主要原料为农作物秸秆、人畜粪便、杂草、有机垃圾等生物质原料。在密闭的沼气池中，隔绝空气的条件下，微生物通过发酵作用，将复杂的有机物质分解转化，生成以甲烷为主要成分的沼气。从化学转化角度来看，该过程是复杂的生物化学反应，实现了生物质中化学能的转化与释放。沼气燃烧产物主要为二氧化碳和水，几乎不产生粉尘、硫化物等污染物，清洁无污染。同时，沼气发酵后的残渣、废液是优质的有机肥料，能够实现资源循环利用，契合循环经济理念。在农村地区，沼气广泛用于炊事、照明、取暖，有效替代煤炭、柴火等传统燃料，既降低生活成本，又减少环境污染，改善农村人居环境。 第二小队：乙醇燃料的开发与利用探究。乙醇俗称酒精，是一种优质的液态生物质新能源，可通过粮食作物、糖类作物、秸秆等生物质原料发酵制备。工业与民用燃料乙醇，主要以玉米、甘蔗、薯类等富含淀粉、糖类的生物质为原料，经过水解、发酵、蒸馏等一系列化学工艺制备而成。乙醇具有可燃性，完全燃烧生成二氧化碳和水，燃烧充分、热值稳定、污染物排放极低。相较于汽油、柴油等化石燃料，乙醇燃料更加清洁环保。同时乙醇属于可再生能源，原料可循环种植获取，能够持续供应。目前，乙醇汽油已经广泛应用于机动车燃油领域，将乙醇与汽油按一定比例混合使用，能够有效减少汽车尾气中一氧化碳、碳氢化合物的排放，降低大气污染，缓解石油资源消耗压力。 【深度拓展探究】小组进一步讨论生物质能的核心优势与开发价值。相较于化石能源，生物质能最大的优势是可再生、分布广、污染小、可循环。从碳循环角度分析，绿色植物生长过程中吸收二氧化碳，生物质燃料燃烧释放的二氧化碳可被新一轮植物光合作用吸收，实现碳循环平衡，不会额外增加大气中二氧化碳含量，能够有效缓解温室效应。同时，生物质能的开发利用，能够有效处理农业、工业有机废弃物，实现变废为宝，提高资源利用率，助力生态环境保护与绿色发展。 【师生归纳总结】师生共同梳理生物质新能源核心知识点，明确生物质能的本质是太阳能转化的化学能，依托化学反应、生物化学反应实现能量释放与利用。沼气、乙醇是最具代表性的生物质新能源，制备过程、使用过程均体现了化学物质转化的核心规律，化学技术的进步推动了生物质能的高效、规模化开发与应用。 （五）任务四：归纳升华，明晰化学引领新能源开发的核心价值 【任务布置】结合本节课所有探究内容，小组合作总结化学学科在新能源开发、转化、利用全过程中的作用，梳理新能源开发对社会、环境、科技发展的重要意义，构建完整的知识体系。 【综合探究总结】学生结合本节课能源分类、化石能源弊端、生物质能转化等知识，展开综合性梳理。首先，化学为新能源开发提供理论支撑。所有能源的能量转化本质都是化学变化中的能量转化，化学学科研究物质的组成、结构与转化规律，能够帮助人类精准掌握生物质等新能源的转化原理，为新能源的制备、利用提供科学依据。其次，化学技术为新能源高效利用提供技术支撑。通过化学工艺优化，能够改良生物质发酵、乙醇制备的技术流程，提升新能源制备效率与能源利用率，降低开发成本，实现新能源的规模化推广应用。 同时，化学助力能源结构优化与生态保护。依托化学技术开发生物质等清洁新能源，能够逐步替代高污染、不可再生的化石能源，优化社会能源结构，减少污染物与温室气体排放，缓解能源危机与环境危机。此外，化学学科还能推动新能源技术的持续创新，不断探索更加高效、低成本、绿色化的新能源开发方式，为人类可持续发展提供源源不断的科技支撑。 【素养升华】教师引导学生深化认知，新能源的开发与利用不仅是化学学科的研究范畴，更是关乎人类未来发展的重要课题。作为新时代学生，要树立绿色化学理念、可持续发展理念，学会用化学视角看待社会能源问题，主动关注新能源科技发展，树立节约能源、绿色低碳的生活态度，增强社会责任感。 （六）课堂小结，体系梳理 本节课以能源危机与环境问题为切入点，通过四项梯度化探究任务，系统完成了核心知识的学习。首先明晰了能源的定义与两大分类标准，掌握可再生、不可再生能源，一次、二次能源的核心区别；其次深度分析了传统化石能源的多重弊端与能源危机成因，明确了开发新能源的必要性；重点探究了生物质能的核心内涵、来源，以及沼气、乙醇两种典型生物质新能源的转化原理与应用价值；最终总结了化学学科在新能源开发中的引领作用，构建了“能源认知—问题分析—新能源探究—价值升华”的完整知识体系，落实化学核心素养培养目标。 本节课全程采用任务驱动式教学，遵循“情境激趣—任务探究—归纳总结—拓展升华”的教学逻辑，贴合新教材标题与知识体系设计教学环节。依托学生已有生活经验和化学基础，设置梯度化探究任务，规避被动灌输式学习。通过自主辨析、小组合作、案例分析、知识梳理等多元活动，层层突破教学重难点。在知识学习中渗透核心素养，让学生不仅掌握能源分类、生物质能相关知识，更能学会用化学视角分析社会能源问题，培养科学探究能力与社会责任感，实现知识、能力、素养三维同步提升。 板书设计 课题1 化学引领新能源的开发（第一课时） 一、能源的定义与分类 1. 定义：可为人类提供能量的资源 2. 分类： （1）按再生性：可再生能源（太阳能、风能、生物质能）、不可再生能源（化石能源） （2）按获取方式：一次能源（天然获取）、二次能源（人工转化） 二、化石能源的危机与弊端 1. 资源问题：储量有限、不可再生、供需紧张 2. 环境问题：污染大气、加剧温室效应、破坏生态 三、生物质新能源（核心） 1. 本质：植物光合作用储存的化学能、可再生 2. 典型类型： 沼气：生物质密闭发酵生成，清洁循环、生态环保 乙醇：生物质水解发酵制备，可替代化石燃料 四、化学的核心价值 依托物质与能量转化规律，开发清洁新能源，破解能源与环境危机，助力可持续发展 作业布置 完成分层作业 教学反思 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $