能源的歷史和發展

自主學習模型育國才，科技創新教育向未來

追“光”少年行-太陽能點亮創新火花

王珩

北京市第八十中學

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校本課程的建設

所選單元的設計

所選課時的內容

所選內容的特色

能源的歷史和發展

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目錄

CONTENTS

◆? 校本課程的育人目標 -?著力培養國家急需的創新人才

八十中始終以“一人一天地，一木一自然——讓生命因教育而精彩”的辦學理念，努力培養有理想、強體魄、會學習、善合作，具有中國靈魂、國際視野的創新型人才。基于此，學校建設三級課程結構，必修類，選修類，特長類。其中，為了拓展和延伸學生的學科知識，進一步提升學生綜合運用知識的實踐能力，學校提供了一系列的選修課程。作為北京市首批青少年拔尖創新人才培養基地，學校著力點始終在科技創新。為此，我們希望建設一門具有八十中科創特色的校級選修課。?

◆? 校本課程的建設背景 -?著力培養創新人才

課程內容的選擇依據中共中央、國務院在《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》中強調大力發展非化石能源，尤其是太陽能發電等可再生能源替代，迫切需要改變我國能源消費結構，以達到2030年碳達峰，2060年碳中和的國家目標。

課程設計的依據是《普通高中課程方案》中對于學科核心素養培養和提高學生綜合運用知識解決實際問題的能力這一本質要求。

課程實施的形式是作為拓展延伸綜合實踐類活動課程呈現給學生。

綜上所述，我們確定開設跨學科綜合實踐主題課程《能源的歷史和發展》作為拓展延伸綜合實踐類校級選修課，面向高二年級學生，進行科技教育，培養科學思維，提升科研能力。

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◆? 校本課程的頂層設計

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跨學科所涵養的是綜合知識體系，創新思維能力，合作交流意識和具備全球視野。基于此，在國家和地方制定的課程綱要框架下，梳理人教版及國際課程相應高中學科的知識內容，在能源歷史和能源經濟的統領和牽引下，統整學科內部的本質關聯，融合核心素養的培養目標，使化學、物理、生物、地理、環境科學與社會學五大領域形成知識鏈接。

◆? 校本課程的邏輯結構和統整教學目標

能源的歷史和發展猶如一部波瀾壯闊的史詩，見證了人類文明的進步與輝煌。整體課程沿著這條時間軸，通過時間軸上的代表性能源（化石能源、核能源、太陽能源）的變革之旅，來引導學生自主總結和歸納出六大維度來綜合性地認識、了解、評價、改進能源：能效，碳排，安全性，清潔性，可再生力，經濟代價。

◆? 統整核心素養培養目標

能源的歷史和發展

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◆? 所選單元在校本課程中的地位 -?承上啟下 +?畫龍點睛

整體課程共32課時，大主題是，未來能源將往何處發展？前言部分導引能源的概述，從國際局勢到國內變遷引導學生認識到能源的戰略地位。第一單元尋“石”開拓者，化石能源綻放發現火花，單元大主題是作為過去和現在的主要能源之一，化石能源有何特點？單元大任務是探究生活燃料的燃燒值及其對環境的影響。學生通過探究任務，發現其優點和局限性，針對局限性進行優化，在兩個研學地點真實體驗之后，總結反思，引出第二單元，談“核”先鋒隊，核能源點亮智慧火花，單元大主題是作為現在的主要能源之一，核能源有何特點？單元大任務是探討核能源的利用及其對環境的影響。學生通過探究任務，發現其優點和局限性，針對局限性進行優化，在另外兩個研學地點真實體驗之后，總結反思，引出第三單元，也就是本次說課單元，追“光”少年行，太陽能點亮創新火花。單元大主題是作為新能源的代表之一，太陽能的利用有何特點？單元大任務是制作并探究染料敏化太陽能電池的性能。學生通過探究任務，發現其優點和局限性，針對局限性進行優化，在另外兩個研學地點真實體驗之后，最終總結反思，回歸本課程的大主題，未來能源將往何處發展。邏輯內容跌宕起伏，邏輯思維螺旋攀升，邏輯推理環環相扣。說課單元在課程中承上啟下，畫龍點睛。

◆? 所選單元學情分析

能源的歷史和發展

能源的歷史和發展

在單元前測問卷中，學生能夠寫出太陽能在日常生活中的一些應用場景，全班都能寫出太陽能電池和太陽能熱水器，有一半多的學生能寫出太陽能計算器、太陽能車內擺件，少于一半能寫出太陽能路燈，10%學生提到航天航空領域太陽能的引用。但是，前測也體現出在太陽能的利用方面，學生存在強烈的認知沖突。如圖所示，問題“在光合作用中，光能的轉化率是多少？”全班沒有同學選對正確選項，1%。這說明學生對太陽能的利用需要更多的從原理的角度來認識和學習。

另外，在訪談中發現，學生的思維障礙點集中在面對復雜探究問題時，不知從何入手分析，缺乏有效的問題解決策略。思維發展點在教學過程中，有意識地形成學生問題解決的策略，再通過實際問題的解決，掌握策略并靈活運用。這說明需要構建學習模型幫助學生模式化的切入思考點，對復雜問題進行有效拆解并一步步解決。

基于學情的分析，本課程的特色之一是設計、開發和實施了自主學習模型，每一個單元進行探究-發現-優化-驗證-總結的培養，循序漸進的引導學生提升創新科學思維和能力。以所選單元的教學設計為例，從單元大主題出發，以學科融合為基礎，統整課程方案和學科課標，凝練核心素養培養，分別是科學探究與創新意識，科學思維與科學態度，社會責任與家國情懷。從而，制定出單元具體教學目標，并據此，設計出自主學習模型探究-發現-優化-驗證-總結。具體實施方法是完成五個部分的課堂任務：探究染料敏化太陽能電池的制備和性能，發現太陽能利用的局限性，尋找優化太陽能利用的方法，在研學地點進行實際應用實踐驗證，建立立體學習體驗，最后總結和展示，形成閉環。任務的進一步拆解由不同課時來完成，課時任務由問題鏈的鋪設來引導學生自主學習，層層推進。

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◆? 所選3課時教學設計

探究任務拆解成三個課時，課時1通過仿生類比，探究制備染料敏化太陽能電池。課時2在制備的基礎上，探究影響電池性能的因素。課時3是在單塊電池的基礎上，探究串并聯多塊電池對性能的影響，邏輯清晰，探究能力螺旋上升。選修課40分鐘一節，連堂上課。

第1課時-具體學習目標

第1課時-學習重難點

第1課時教學設計-跨學科深度融合突破學習重點

融會貫通生物中光合作用的知識，化學中電池的構造和原理知識，物理中電壓和電流的測定知識，地理中太陽能分布規律知識，結合環境科學與社會學中生態平衡，環境污染，社會經濟知識，從仿生學的角度來理解和設計染料敏化太陽能電池。

能源的歷史和發展

能源的歷史和發展

第1課時教學設計-合作探究突破學習難點

第1課時教學過程-問題鏈鋪設輔助任務拆解

第2課時-具體學習目標

第2課時-學習重難點

能源的歷史和發展

能源的歷史和發展

第2課時教學設計-問題鏈鋪設突破學習重點和學習難點

第2課時教學過程-問題鏈鋪設輔助科學思維養成

第3課時-具體學習目標

第3課時-學習重難點

能源的歷史和發展

能源的歷史和發展

第3課時教學過程-問題鏈鋪設輔助科學思維養成

第3課時教學設計-合作探究突破學習難點

◆? 課程教學評價-初步建立跨學科教學綜合素質評價體系

本課程的特色之三是結合本課程跨學科課程的實際教學，我們從評價目標、評價方法、評價結果三個方面對跨學科教學初步建立了綜合評價體系。針對本單元的自主學習模型五個部分，此表從評價目標、評價方式、評價內容和評價工具進行展示。