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人教版物理九年级上册《第二十二章能源与可持续发展》
大单元整体教学设计
一、内容分析与整合
二、《义务教育课程标准（2022 年版）》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、学科实践与跨学科学习设计
十三、大单元作业设计
十四、“教-学-评”一致性课时设计
十五、大单元教学反思
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一、内容分析与整合
（一）教学内容分析
第二十二章《能源与可持续发展》作为人教版物理九年级上册的重要组成部分，其教学内容丰富而深远，
不仅涵盖了能源的基本概念、分类及应用，还深入介绍了核能、太阳能等新能源，并探讨了能源消耗与环境
之间的紧密联系，最终聚焦于能源的可持续发展问题。这一章节的设计旨在通过全面而系统的学习，引导学
生深入理解能源在现代社会中的重要地位及其多样性，同时掌握核能和太阳能这两种具有广阔应用前景的新
能源的基本知识。
在能源的基本概念部分，学生将学习到能源的定义、分类以及不同能源形式之间的转换，理解能源是如
何支撑起人类社会的各项活动。通过这部分内容的学习，学生能够认识到能源并非取之不尽、用之不竭，而
是需要科学合理地进行开发与利用。
在介绍核能和太阳能时，章节内容不仅涵盖了这两种能源的基本原理和技术应用，还着重强调了它们在
未来能源结构中的潜在价值和重要性。学生将了解到核能通过核反应释放出的巨大能量，以及太阳能作为一
种清洁、可再生的能源，在减少环境污染、缓解能源压力方面的独特优势。
章节还深入探讨了能源消耗与环境之间的复杂关系，揭示了传统能源使用对环境的负面影响，如空气污
染、温室效应等。通过学习，学生将意识到能源利用方式的转变对于保护环境、实现可持续发展目标的必要
性。
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关于能源的可持续发展问题，章节鼓励学生思考并探讨如何在满足当前能源需求的同时，不损害未来世
代满足其能源需求的能力。学生将被引导去探究提高能源利用效率、发展可再生能源、实施节能减排措施等
多种策略，以期在保障经济发展的同时，促进人与自然的和谐共生。
第二十二章《能源与可持续发展》不仅是一堂科学知识课， 更 是一堂关于 责任 与未来的 启蒙 课。它要求
学生不仅掌握能源 相 关的物理知识， 更 要 培养 起对环境保护和可持续发展的 责任感 和使 命感 。通过学习，学
生将 更加 深 刻 地理解到， 每 一 个个体都 是地 球村 的一 员 ， 都 有 责任 为构 建 一 个更加绿色 、可持续的未来 贡献
自 己 的力量。
（二）单元内容分析
本章节作为能源与可持续发展学习的核 心 部分，深入而全面地探讨了能源的 相 关知识及其在 推 动社会可
持续发展中的关 键 作用。以 下 是对各节的 详细 分 析：
第 1 节 能源 ：
本节开 篇即明确 了能源的概念，它是自然 界 中能够提 供某 种形式能量的物 质资 源。对能源进行了科学的
分类， 包括 一 次 能源与二 次 能源、 化石 能源与可再生能源等。一 次 能源 指 的是自然 界 中 已存 在，可以 直接获
取的能源，如 煤炭 、 石油 和 天 然气 ； 而二 次 能源 则 是 由 一 次 能源 加工 转换而来的，如 电 力和 汽油 。 化石 能源
主 要来源于 古 生物 遗骸 的分解， 属 于非可再生 资 源 ； 可再生能源 则包括 太阳能、 风 能等，它们具有持续再生
的特性。本节还 回顾 了人类利用能源的 漫长历程 ， 从 最 初 的 薪柴 时代到现代的多 元化 能源结构，展现了能源
在人类 文明 进 步 中的不可 或缺 性。
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第 2 节 核能 ：
本节深入探讨了核能这一高效 但 复杂的能源形式。 首先 解释了核能的基本概念， 即 原 子 核内部 蕴藏 的能
量。 详细阐述 了核 裂 变与核聚变这两种释放核能的方式，以及它们在核能发 电 中的应用。核 电站 的 工 作原理
是本节的重 点 之一，通过介绍核反应 堆 的 工 作原理、能量转换过 程 及 安 全 防 护措施，使 读者 对核 电站 有了全
面而深入的理解。本节 也 未 忽视 核 电站 的 安 全性问题，讨 论 了 历史 上的核 事故 及其教 训 ，强调了 安 全 监管 和
技术 创 新的重要性。
第 3 节 太阳能 ：
本节聚焦于太阳这一巨大的能源 宝库 ， 阐述 了太阳能对于地 球 生 态 系统及人类社会的重大意义。太阳能
的利用方式多样，其中 光热 转换和 光电 转换是最为 常见 的两种。 光热 转换通过 集热器 将太阳能转 化 为 热 能，
广 泛 应用于 热水供 应和 供暖领域； 而 光电 转换 则 是利用 光伏 效应将太阳 光直接 转换为 电 能， 即 太阳能 电池 的
工 作原理。本节还展 望 了太阳能技术的未来发展，强调了其在实现能源结构转 型 和应对气 候 变 化 方面的潜力。
第 4 节 能源与可持续发展 ：
本节 从 能源转 移 和转 化 的方 向 性入 手 ，分 析 了能源消耗对环境 造 成的多重影响， 包括 气 候 变 化 、空气污
染等。在 此 基 础 上，探讨了可持续发展的能源 战 略，强调了在保护生 态 环境的前提 下 ，如何实现能源的高效
利用和结构的优 化升 级。这 包括推 广可再生能源、提高能源使用效率、发展 智 能 电网 以及 国际 合作共同应对
能源 挑战 等方面。本节旨在 培养读者 对于能源与可持续发展之间深 刻 联系的认识， 激 发对未来能源解 决 方 案
的 创 新思考。
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（三）单元内容整合
在 “ 能源与可持续发展 ” 这一核 心主 题的引 领下 ， 我 们将 四 节内容有 机融 合，旨在为学生构 建 一 条从 认
识能源基 础 到实 践 应用，再到展 望 未来发展 路径 的清 晰 学习 主线 。 此 课 程 设计不仅 注 重知识的传 授 ， 更 强调
能力的 培养 与 观 念的 塑造 ，力求通过多样 化 的教学 手段 ，如实 践 活动、 案例 分 析 、 小 组讨 论 等， 激 发学生探
索 能源世 界 的 热情 ， 培养 其深 厚 的能源意识和 坚 定的可持续发展 观 念。
我 们 从 能源的基本概念出发，引导学生认识不同类 型 的能源， 包括 传统能源如 煤炭 、 石油 、 天 然气，以
及新能源如太阳能、 风 能、 水 能等。通过生动的 视频资料 和实物展示， 让 学生 直观感受 能源在生 产 生活中的
广 泛 应用，理解能源作为现代社会发展的基 石 地位。
课 程 深入 至 能源的应用环节，探讨能源转换与利用的技术原理，如 火 力发 电 、 光伏 发 电 、 风 力发 电 等。
通过组 织 实地考 察或模拟 实 验 ，如 参观 发 电厂 、动 手制 作 小型 太阳能 车 ， 让 学生 亲身体验 能源转换的过 程 ，
理解技术进 步 如何 推 动能源利用效率的提 升 。
紧课 程 转 向 能源与环境、社会的深 刻 关联，通过 案例 分 析 ，如全 球 气 候 变 化 、能源 危机事件 ，引导学生
思考能源消 费模 式对环境的影响，以及能源 安 全对 国家 发展的重要性。 小 组讨 论 环节鼓励学生 从 不同 视角 探
讨能源问题，如经济成本、环境影响、社会 接受度 等， 培养 其 综 合分 析 能力和 批判 性思 维 能力。
课 程 聚焦于能源的未来发展方 向 ，探讨可再生能源、清洁能源的前 沿 技术与发展 趋 势，如 氢 能经济、 智
能 电网 、能源 存储 技术等。通过设计未来能源解 决 方 案 的项目作 业 ， 激 发学生的 创 新思 维 ，鼓励 他 们为实现
可持续发展目标 贡献 自 己 的 智慧 。强调 个 人与 集体 行动的重要性， 倡 导节能减排、 绿色 生活的实 践 ，将可持
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续发展理念内 化 为学生自 觉 的生活方式。
这一 整 合 后 的课 程单元 ，不仅是一 次 知识的 旅 行， 更 是一 场 关于 责任 与未来的深 刻 对 话 。它旨在 培养 具
有前 瞻视野 、 创 新能力和强 烈 社会 责任感 的未来 公民 ， 让他 们在理解和行动中，共同 推 动人类社会 向更加绿
色 、可持续的能源未来 迈 进。
二、《义务教育课程标准（ 2022 年版）》分解
根据 《义 务 教 育 物理课 程 标 准（ 2022 年版 ） 》，本章节的教学目标可分解为以 下几点：
了解能源的基本概念及分类，识 别常见 的一 次 能源和二 次 能源。
认识核能和太阳能的特 点 及应用，理解核 裂 变与核聚变的基本原理。
分 析 能源消耗对环境的影响，探讨节能减排的重要性。
理解可持续发展的 含 义，提出 个 人 或集体 的能源节 约 与环保 建议 。
三、学情分析
在深入探 索 九年级物理新课 程 之前，对学生现有的知识基 础 、 即 将面 临 的新知 挑战 、 他 们的学习能力以
及可能 遇 到的学习障 碍 进行全面而 细致 的分 析 ，是 确 保教学 质 量、提 升 学生学习 兴趣 与效 果 的关 键 。以 下 是
对这 几个 方面的 详细剖析 。
（一）已知内容分析
学生在之前的物理学习 旅程 中， 已 经 打下 了 坚 实的基 础 ，对能量 守恒 定 律 、 功 和 功 率等基本概念有了清
晰 的认识。这 些 核 心 概念不仅是物理学大 厦 的基 石 ， 也 是理解 后 续复杂物理现 象 和原理不可 或缺 的 钥匙 。能
量 守恒 定 律让 学生 明白 ，能量 既 不能被 创造也 不能被消 灭 ， 只 能 从 一种形式转换为 另 一种形式， 或从 一 个 物
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体 转 移 到 另 一 个 物 体 。 功 和 功 率的概念 则帮 助 学生量 化 了能量转换的 速 率和效率，使 他 们能够 更 精 确 地 描 述
和分 析 物理过 程 中的能量变 化 。
学生在 日 常 生活中 也 积累 了丰富的关于能源应用的 直观 经 验 。 无 论 是 家 中 闪烁 的 灯 光 、温 暖 的 热风 ，还
是 街头巷尾 电 动 汽车 的 悄 然 兴 起， 都 是 电 能、 热 能等能源形式在 日 常 生活中的具 体体 现。这 些 生活实 例 为学
生提 供 了丰富的 感 性 材 料 ，有 助 于 他 们在学习新知识时，将 抽 象 概念与具 体 现 象相 联系，促进知识的内 化 与
迁 移 。
（二）新知内容分析
本章内容引 领 学生进入一 个 全新的 领域 ，探 索 核能、太阳能等新能源的 奥秘 ，以及能源消耗与环境保护
之间 错 综 复杂的关系。核能作为一种高效 但 充 满 争 议 的能源形式，其 背 后 的核 裂 变、核聚变过 程既 神秘又 引
人入 胜 。太阳能作为清洁、可再生的能源代 表 ，其开发利用对于缓解能源 危机 、保护环境具有重大意义。这
些 新概念不仅 拓宽 了学生的知识 视野 ， 也激 发了 他 们对未来科技的 好奇 心 和探 索 欲 。
新知的学习并非一 帆 风 顺 。核能 相 关的物理过 程 复杂 且抽 象 ，要求学生具 备较 高的空间 想 象 能力和 逻辑
推 理能力。太阳能的应用 虽 然 贴近 生活， 但 其 背 后 的 光电 转换原理同样 涉 及深 奥 的物理知识。如何将这 些 看
似遥 远的概念转 化 为 易 于理解的 语言 ， 让 学生 既 能 感受 到知识的 魅 力， 又 能 克服 学习上的 困难 ，是教 师 需要
精 心 设计的教学策略之一。
（三）学生学习能力分析
九年级的学生 正处 于 青春 期， 他 们的 身心都 在 快速 发展，对 周围 世 界 充 满了 好奇 和探究的 欲 望 。在认知
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能力上， 他 们 已 具 备 一定的 逻辑 思 维 能力，能够 处 理 较 为复杂的问题，进行 因 果推 理和 假 设 验 证 。在自 主 学
习能力方面， 他 们开 始 学会自 我 规划 学习时间， 选择适 合自 己 的学习 资 源，这为 他 们 主 动探 索 新知提 供 了可
能。合作探究能力 也 在 逐渐增 强， 他 们 愿 意在 小 组中分 享 观点 ，共同解 决 问题，这种 团队协 作的方式有 助 于
深 化 理解， 培养 社 交 技能。
面对新知，学生 渴 望 通过实 践 活动来 验 证 理 论 ，将 所 学知识应用于实 际 问题的解 决 中。这种 “ 学以 致
用 ” 的学习理念，不仅 增 强了学习的 趣 味 性， 也 提高了学习的有效性和实用性。
（四） 学习障 碍 突破 策略
针 对学生在学习新能源及能源消耗与环境保护内容时可能 遇 到的学习障 碍 ，可以 采 取以 下 策略进行有效
突破 ：
直观 展示 ： 充 分利用多 媒 体 教学 资 源，如高清 视频 、 三 维 动 画 等，将核 裂 变、核聚变等 难 以 直接观察 的
物理过 程 生动 呈 现。通过 视觉 和 听 觉 的 双 重 刺 激 ， 帮 助 学生构 建直观 的认知 模型 ， 降低 理解 难 度 。
案例 分 析： 精 心挑 选贴近 学生生活的能源消耗与环境保护 案例 ，如 家 庭 用 电 调 查 、 城市雾霾 成 因 分 析 等，
引导学生进行分 析 讨 论 。通过 案例 学习，学生可以将 抽 象 原理与现实生活紧密 相 连 ， 增 强知识的应用性和 迁
移 能力。
实 践 操 作 ： 组 织 丰富多 彩 的实 践 活动，如太阳能 集热器 的设计与 制 作、 家 庭 能源消耗的调 查 与分 析 等，
让 学生在动 手 做 的过 程 中 亲身体验 科学的 魅 力。实 践 操 作不仅能 加 深学生对理 论 知识的理解，还能 培养他 们
的 创 新思 维 和解 决 问题的能力。
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跨 学科 整 合 ： 鉴 于能源消耗与环境保护 涉 及物理、 化 学、生物、地理等多 个 学科 领域 ，教 师 可以 尝试 进
行 跨 学科 整 合教学，引导学生 从 多 角度 、多 层 次 审 视 问题， 培养他 们的 综 合 素 养 和 跨 学科思 维 能力。
情 境 模拟 与 角色 扮演 ： 通过 模拟 能源 政 策 制 定、环保项目策 划 等 情 境， 让 学生 扮演 不同 角色 ，进行 辩 论
和 决 策。这种 角色 扮演 的方式能够 激 发学生的 参 与 热情 ，提 升他 们的社会 责任感 和 团队 合作能力。
反思与反 馈 ： 鼓励学生在学习过 程 中不 断 反思， 记录 自 己 的学习 体 会和 困惑 ，并通过 小 组讨 论 、教 师 反
馈 等方式及时解 决 问题。 建 立良好 的反 馈 机制 ， 帮 助 学生认识到自 己 的进 步 与不足，促进持续学习。
通过对学生学 情 的全面分 析 ，并结合多样 化 的教学策略， 我 们可以为九年级学生 打造 一 个 充 满 挑战 与 乐
趣 的学习环境，引导 他 们在探 索 新能源与环境保护的 道 路 上不 断 前行，最终成 长 为具有科学 素 养 和社会 责任
感 的未来 公民 。
四、大主题或大概念设计
大 主 题 ： 探 索 能源世 界 ，共 筑 可持续发展未来。
通过本 单元 的学习，学生将深入了解能源的种类、特性及其应用，认识到能源消耗对环境的影响，进而
思考并提出促进能源可持续发展的策略。
五、大单元目标叙写
知识与技能 ： 学生能够 准确 描 述 能源的分类及其特 点 ，理解核 裂 变与核聚变的基本原理，掌握太阳能的
利用方式，并能分 析 能源消耗对环境的影响。
过 程 与方 法 ： 通过 案例 分 析 、实 践 操 作、 小 组讨 论 等方式， 培养 学生的 观察 力、分 析 力、合作能力和解
决 问题的能力。
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情感态度 与价值 观：激 发学生对能源问题的关 注 ， 树立 可持续发展的 观 念， 增 强环保意识和社会 责任感 。
六、大单元教学重点
能源的分类与特性 ：明确 一 次 能源与二 次 能源、 化石 能源与可再生能源的 区 别 。
核能与太阳能的应用 ： 掌握核 裂 变与核聚变的基本原理，了解太阳能的利用方式。
能源消耗与环境的关系 ： 分 析 能源消耗对环境的影响，提出节能减排的措施。
七、大单元教学难点
核 裂 变与核聚变原理的理解 ：由 于核反应过 程 复杂 且抽 象 ，学生 难 以 直观 理解。
能源消耗与环境影响的量 化 分 析： 需要 运 用 数 学知识和科学方 法 对环境影响进行量 化 评估 。
八、大单元整体教学思路
针 对人教版物理九年级全册《第二十二章 能源与可持续发展》的教学内容，本 单元 的 整体 教学思 路 将
围绕 《义 务 教 育 物理课 程 标 准（ 2022 年版 ） 》的要求，结合学生实 际情 况 ，通过 情 境 化 教学、问题 驱 动、
跨 学科实 践 等多种教学策略，旨在 培养 学生的物理 观 念、科学思 维 、科学探究能力以及科学 态度 与 责任感 。
以 下 是大 单元整体 教学思 路 的 详细阐述 。
一、教学目标设定
根据 《义 务 教 育 物理课 程 标 准（ 2022 年版 ） 》，本 单元 的教学目标应涵盖以 下几个 方面 ：
知识与技能 ： 学生能够了解能源的概念、分类及重要性 ； 掌握核能、太阳能等新能源的基本原理和应用 ；
理解能源开发与可持续发展的关系。
过 程 与方 法 ： 通过探究性学习活动，学生能够提出问题、设计实 验 方 案 、 收 集 和分 析 数 据 、 得 出结 论 并
