时间：2023-12-21 10:32:32
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇能源危机产生的原因，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：低碳时代；生态导向；城市规划
由于当前的经济建设步伐过于迅速，而在经济建设的同时并没有注重对生态环境的保护，因此出现了大量的生态恶化事件。各种反常的自然灾害频繁发生，夺去了无数人的生命。所以，我们当前必须要切实加强对生态的保护力度，大力倡导低碳经济。在发展经济的同时不忘生态建设，从而促进经济又好又快的发展。
一、城市规划变革的原因
我国的经济自从改革开放以来取得了举世瞩目的成就，城市建设和规划方面更是取得了长足的进步和发展。不仅规划的专业实现了质的飞跃，而且城市规划与建设的学科也得到了极大的完善。在我国的城市建设过程中，我国城市解决了基础设施不足、高犯罪率等难题，在数量上的成就是有目共睹的，但在城市化的质量和水平上仍然有待提高。
在当前形势下，由于各种各样的生态环境问题相继出现，生态危机的现状逐渐加重。为了适应国际社会的发展趋势，为了更好地进行城市规划和建设，我们必须要积极适应并接受和吸收“低碳”、“生态”等城市发展模式，这无疑给快速发展中的我国城市建设和规划带来了一个重大的具有深远意义的课题。
我国的城市建设发展尤其迅速，建筑规模在世界范围内都首屈一指。在新时期下，积极将生态文明和低碳经济与城市的规划和建设相结合起来，不仅能够适应当前全球范围内的能源危机，而且更加符合新时期的技术革命和生产生活方式，尤其是能够促进我国经济的长期健康发展。
二、进行城市规划变革的重要意义
由于近年来单纯重视经济的高速发展而忽视了生态环境的保护，因而导致了全球气候变暖等生态危机，还导致了全球范围内的能源总量大大减少，使能源危机的处境更加严重。在世界范围内，生态危机对人类的生存和发展也带来了相当的挑战。为了共同应对人类共同的难题，我们必须要走可持续的发展道路，尽量减少能源资源的浪费，并提高能源资源的利用效率。在城市建设中更多地倡导低能耗和低污染的经济发展模式，这已经成为世界范围内共同关注的一个重大话题。
我国当前处于城市建设和发展的关键时期，城市化水平有了很大提高，但当前却面临着严重的能源危机和气候变暖的巨大压力。因此，在城市规划和发展中积极倡导实行低碳经济，对于缓解能源危机的压力和气候变暖的危害都具有十分重大的意义。
三、低碳与生态要求下的城市规划变革措施
（一）城市交通系统方面的变革措施
随着经济的快速发展，城市中的私家车数量越来越多。大量的私家车不仅造成了交通的极度拥堵，而且汽车排放的尾气对大气环境也造成了极大的污染和破坏。据资料统计，汽车尾气中的污染物已经占到大气污染物总量的百分之七十以上。大量的汽车尾气在污染城市大气环境的同时也严重影响了城市居民的生活质量。
在低碳经济和生态文明的要求下，在城市规划中要积极倡导“低碳交通”。市民在出行时尽量选择一些低排放、低能耗和低污染的交通工具。这不仅有利于减轻城市的大气污染，而且还是城市交通可持续发展的一个必然趋势。
在目前城市中，符合低碳环保特点的交通工具有地铁、公交和轻轨等。当然自行车也具有灵活、轻便、舒适、环保的特点，也是城市中人们出行的一种不可或缺的交通工具。所以，上班尽量选择自行车出行。如果距离较近，那么最好是步行，既有利于身体健康还低碳环保。如果要远行，最好选择铁路出行，因为铁路相比于其他的交通方式是最为低碳环保的。
（二）城市规划中的建筑风环境
当前在城市建设中，建筑物逐渐呈现出一种越来越高的趋势，在这些高层建筑中，建筑的室内和室外环境越来越差。建筑风环境在一定程度上严重影响了行人舒适和安全，也影响了小区内居民的身体健康和小区的气候，还影响了建筑物的节能环保和小区内污染物的快速扩散。建筑风环境差，使得小区内的空气自净能力也越来越差。在发达国家中，建筑风环境已经引起了人们的高度重视。因此，我们在城市规划和建设中，对于一些大型工程项目都要进行严格的评估和控制，使城市建筑保持一个良好的风环境。
对于风环境较差的建筑，由于小区内的住户室内通风不畅通，因此在夏天就增加了空调制冷的能耗，在冬天增加了采暖的能源消耗。
所以在建筑物的规划和建设时，可以通过改变建筑物的外形和布局，尽量消除不利于风环境的种种因素，也可以采取简单方法来改善风环境，例如种植乔灌树木、设置格栅和挡墙。只有这样才能确保建筑拥有良好的风环境。对于建筑物的朝向，要能够既有利于冬季的采暖，也要有利于夏季的通风。而且主要房间还要避免夏季的时候东、西方向朝日晒。
（三）城市规划中要大力发展节能低碳技术
在城市建设中，要大力鼓励和支持工业企业采用节能技术以及低碳技术。将太阳能的发电技术广泛应用起来，多使用太阳能热水器等措施都有利于城市的节能减排。对于日照充足的城市，要大力推动太阳能的综合开发和利用。在城市中建立新型垃圾焚烧站，可以在烧掉垃圾的同时收集产生的巨大能量。
在小区内要大力发展太阳能技术，统一安装太阳能的热水器。对于一些采光或者是照明要求不高企业或场所，积极采用太阳能的LED技术，以减少电能消耗。对于生活垃圾需要填埋的城市，如果填埋的垃圾达不到一定规模，就可以采用点燃或排放的方式来掩盖所产生的气体。对于达到相关规模的，就要考虑将填埋的气体用来发电。
结语：
由于生态危机和能源危机对人类的生产和生活造成了巨大灾害和影响。因此，在当下城市的规划和建设中强化低碳意识和环保节能意识对于当今的社会具有重大而深远的意义。我们必须要将低碳和环保贯彻到城市建设和规划的方方面面，积极落实政策，积极创新技术，从而不断改善和提高人们的生活质量。
参考文献：
[1]顾朝林，谭纵波，刘宛．气候变化、碳排放与低碳城市规划研究进展[J]．城市规划学刊，2009(3)：38-45．
[2]张泉，叶兴平，陈国伟．低碳城市规划—一个新的视野[J]．城市规划，2010(2)：13-18．
如何战胜能源危机?节约必不可少，寻找替代能源更为重要而大力发展清洁煤电、太阳能、风能、水电、生物质能、核能等，都是其最有效的解决方案。
时值夏季用电高峰，往日行政令文“热衷”的“拉闸限电”、“空调26度”等词汇却迟迟未能出现，不知不觉之间，秋老虎又悄然而至。
与以往各发电企业满负荷运转更加针锋相对的是：一些在建的大型水电被果断叫停，而许多已经投产的小火电也相继被悬崖勒马。
人们已经战胜能源危机了吗?显然没有。我们的经济依然是建筑在化石能源基础之上的一种经济。这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。而现在，石油资源的日渐紧张带来的油价企高，已经影响到人类的生产和生活方式。电力与其他自然能源的供应短缺与价格上涨，形势更日趋严峻。经济衰退如何幸免?
这不得不让我们提起关于中国发展道路的论争。吴敬琏和厉以宁，对中国经济改革产生过重要影响的两位经济学界泰斗，前者主张：“重型化”的快跑将使中国遭遇能源危机；后者则奉行：大国的发展不能绕开重化工的道路。二老的观点，孰是孰非，我等自难定夺。然而，他们对于经济发展与能源关系的肯定，却是异曲同工。
数据更能说明GDP与发电量的关系。由于电力具有即时属性，没有库存，只要发电量下降，就意味着GDP同步甚至加速下降。去年10月，中国月度发电量同比下滑约0.5个百分点，这是自2005年2月以来，中国月度发电量首次出现同比负增长――这暗示着很多企业已经停工，经济开始进入寒冬。而就从那时开始，中国的GDP增速已明显放缓。
同样的情景出现在上一轮的亚洲金融危机期间。1994年第三季度，中国GDP名义增速一度达到13，1％，当时的发电量增速保持在9％～11％之间；其后，发电量增速在1998年第三季度降低到2.13％的水平，而GDP增长率就急剧下滑到6.46％。
反观危中之机，正是中国电力结构调整、变革的最佳时机。即将赴任中核集团的国家能源局副局长孙勤在接受记者采访时也坦承：受本轮金融危机影Ⅱ自，中小企业大量倒闭，用电需求连续多月缓和给小火电关停任务达成提供了难得的契机，“如果没有这次金融危机带来的电力供需缓和这一契机，任务也会完成，但或许不会提前一年半就完成这个目标。”
能源危机话题由来已久，而今再度审视导致危机的深层次诱因：除了传统能源结构单一、新能源匮乏、电力供求不平衡等外，更为重要的是，新能源在发展过程中又面临着新的阻力与桎梏。与传统能源相比，新能源在成本与效益之间依然未能达到和谐状态。
综观经济发展史，危机的诱因决定了其解决方案的方式：节约必不可少，而寻找和发晨替代能源更为重要。现阶段，就是要改变传统的能源消费和生产方式，找出并消除新能源在发展过程中的阻力与桎梏，使其在成本与效益之间达到平衡。由此，一幅崭新的图景已然出现：一边是小火电的不断叫停：另一边是新能源项目的不断上马。
用可再生能源全面取代化石燃料。进行一场新的能源革命，不仅是出于生存原因：与之相连的是世界经济可获得持续的发展。而经过对产业发展周期的深入研究后发现。大力发展除了太阳能、风能、水电、生物质能、核能之外，清洁煤电也是最直接、有效的解决方案。
虽然，实现全球经济一能源一环境的可持续发展，加速开发利用清洁能源，特别是可再生能源。已经成为不可逆转的潮流。但是，常规能源、特别是化石能源，还会在较长一段时间内在世界能源消费中继续占据主导地位。在中国的能源构成中，煤电甚至占75％的比重。
因此，清洁煤电是首先能够想到的能源危机解决方案。2009年7月6日。华能集团主导推进的中国首座自主开发、设计、制造并建设的整体煤气化联合循环发电技术即IGCC示范工程项目――华能天津IGCC示范电站，在天津临港工业区开工建设。此举被业内看作是中国“绿色煤电”计划快速发展的信号。
在国际上，IGCC也被看作煤电发展的主流趋势。美国、欧盟等发达国家都在积极开展绿色煤电的研究。2004年美国能源部正式启动了“未来电力”项目，计划投资9.5亿美元，用10年时间建成世界上第一座近零排放的煤炭发电厂。同年，欧盟在“第六框架计划”中，启动了名为联产氢气、电力、二氯化碳分离工厂的计划。目标是开发以煤气化为基础的发电、制氢以及二氧化碳分离和处理的煤基发电系统，实现煤电的近零排放。
因为装机容量占整个能源构成的21％，水电也被寄以厚望，自然被排在最可能取代火电的位置。事实上，这在国际上也有可供参照的可行案例，加拿大的水电比重就占能源构成的90％以上。中国仍有2／3的水能资源尚未被开发，其潜在优势不言自明。
然而，在金沙江叫停事件之后，对于水电的贬斥言论却不绝于耳“水电相对火电来说是不产生二氧化碳等气体污染，但水电站尤其是大型水电项目对生态的破坏更大，影响更久远。一个大型水电站可能导致整个流域的生态彻底改变，甚至会造成部分物种的灭绝，此外。大规模的移民会造成文化生态和社会关系的断裂。”
姑且不论因环境保护和移民问题而产生的对于水电的过分妖魔化，单其建设中的高昂成本和运营中的超低利润，就给反对者诸多口实，让支持人士大跌眼镜：大型水电开发周期一般在5～10年，相较火电1～3年便可建成发电。胜负已分。而因在电网中一直担任平抑电价的角色，上网电价偏低则更打消了水电运营企业的积极性。
对许多在《可再生能源法》出台的背景下成立的公司而言。他们对水电产业前景的预期较高，而残酷的现实折断了它们继续前进的积极性。值得欣慰的是，许多小水电公司不在环保与移民问题诟病之列，它们对政策的预期相对乐观，如中华水电创立的收购管理模式，不仅有效地排除了前期问题，更能适应时代的需求。
紧随其后的是核电。一位电力行业人士告诉记者，虽然，现在核能在中国能源的构成中的比重不足2％，但按照现有的能源计划。在2020年，这一百分比将提高到4％～5％。该人士表示。“将来总有一天，在整个能源构成中，核电将一统天下。”而法国就是现实的参照。2003年，核电已占法国总发电量的85％。
虽然核电厂从项目勘测到建设再到运营，需要更长的时间，然而。这也与核电的经济效益相辅相成。20多年前，青云创投的前身因为参与了中国第一个核电项目――广东大亚湾发电站的投资。也让其获利颇丰。此后，该核电站在收入中拿出一部分与清华合作，也才有中国环境基金的诞生。
中国是贫铀国，但却不能掩盖核电的明显优势不仅安全，而且清洁、高效、经济。如此诱惑谁能阻挡?“那也得上。不断地建设，裂变完了，再研究聚变呗。虽然，要达到这种程度，需要攻克很大的技术难关，但谁又能否认这才真正的循环呢?”相关人士说。
快来看看风电吧。因其生产过程几乎不会伴随包括二氧化碳在内的任何有害气体的排放，因此被称为。蓝天白煤”。对与这一兼顾民生与面子的工程，各地上马的势头也不亚于12级大风。说话间，中国首个千万千瓦级风电基地就于8月8日在甘肃酒泉开工，10年后。酒泉市的风电装机规模有望达到2000万千瓦。接近三峡水电站的发电量，成为“风电三峡”。
然而，因为一系列棘手难题的出现：风电并网接入难、风电调峰能力不够、风电送出受限、上网电价未理顺……风电让我们又爱又恨。相关人士认为，问题的产生，有的来自风电行业自身、有的来自输电侧以及终端，但这些问题在前段时间风电大规模上马的时期，都多少被掩盖或搁置了。
也有相关人士更加看重风电建设的带动效应。风电项目的上马，为中国企业提供了进行自主刨新的动力，它推动了国家科技实力的进步，特别是风机设备的国产率逐渐提高。不仅如此，由于内陆风电均建设在相对贫瘠地区，风电的建设也促进了国家电网的建设速率，带动了偏远地区的经济发展。
接下来出场的，是光伏发电。虽然，它也曾经历经济危机的困扰，因组件价格下滑、市场萎缩而不得不面临产能过剩，并遭遇了一场激烈的价格战，但其在与海外对手的竞争中依然保持着诸多得天独厚的优势。不只因为技术上的强势，宽松信贷政策、低廉的原料成本，以及中国政府大力推动太阳能产能发展的政策，都让中国光伏企业获益良多。
现在，光伏产业依然因发电成本较高，生产在国内，市场在国外而饱受诟病，然而，在中盛光电董事长王兴华看来，这一状况很快改变。“预计从明年上半年开始，这个市场会有相当强劲的恢复性增长，到2012年以后，市场增长会更加加快，预计2015年前后，光伏发电成本会得到比较大幅度地下降，有可能接近传统能源的附近。”
下面有请生物质能发电。对大多数生物质能发电项目而言，最主要的障碍和制约因素是经济、政策和技术。武汉亿碳副总经理孙河川告诉记者：一是，融资难。许多再生能源项目无缘四万亿。二是，国家对可再生能源的扶持政策力度和广度不够。地方政府对于政策咬文嚼字式的解读，更使许多本应接受政策阳光照射的项目只能望饼兴叹。三是，技术落伍。而要解决生物质能发电所面临的技术问题，还有待于更多亿碳们的出现。
为此，孙河川通过本刊郑重建议：首先，国家在信贷规模上能切一块出来用于生物质能源项目方面的贷款，最好是低利率的贴息贷款；其次，是在税收上给予优惠，如对垃圾填埋气发电实行免征增值税和减免企业所得税的政策，提高企业可持续发展的空间；最后，国家应尽快出台“鼓励资源利用投资方参与垃圾场改制优惠政策”。
最后掌声请出智能电网。什么是智能电网?各行各业都有不同的理解与认识。人们谈及这一概念，往往会加入自己的概念：电网企业打出“特高压”牌，电源企业咬住上网技术不放，用户则更强调经济性、可靠性、安全性……用“瞎子摸象”来形容一点不为过。
而通过对能源的供应、电力的传输、电力的使用以及整个循环过程的各环节的政策、技术、市场等综合考虑后发现，青云创投合伙人介文治认为，智能电网涵盖电力基础设施、新技术、软件管理、能源储存等领域，而重要的是如何去解决需求。
在电力传输方面，智能电网能够增加电力输送的效率。通过不断的技术改进，形成的特高压输送就具备这项功能：在电力上网方面，智能电网能够解决现阶段最为紧迫的不同形式的能源上网问题，此外，储能产品不仅能够服务终端，还能服务电网，也可称为智能电网。
以风电为例，由于风力在晚上较大，而晚上用电量较小，风电场晚上发的电送不出去，而在白天用户需要电的时候，却没有足够的电来供应。这就是储能产品大显身手的机会：将晚上发出来的电储存起来，白天用的时候释放。且看汇能科技的电力大挪移。，
当然，任何产业的发展，离不开技术、资本、市场的结合，而政策的支持也必不可少。相关人士表示，尤其在关系国计民生的基础设施、能源领域，没有政策的支持是困难的。诚可见，国家对新兴能源的支持力度正不断加大。8月9日，国家能源局副局长孙勤在“首届亚洲能源论坛”上表示，预计将在年内制定完成新兴能源的发展规划。
在此契机下，我们所面临的解决方案将会越来越多，甚至远远超出今天讨论的范围。
一 节能减排的提出
(一)世界能源形势严峻
根据美国能源信息署(EIA)最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2％。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。总之，能源危机迟早会爆发；它的爆发将具有爆炸性。
(二)节能减排的现实意义
我国经济快速增长，各项建设取得巨大成就，但也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，群众对环境污染问题反应强烈。这种状况与经济结构不合理、增长方式粗放直接相关。不加快调整经济结构、转变增长方式，资源支撑不住，环境容纳不下，社会承受不起，经济发展难以为继。只有坚持节约发展、清洁发展、安全发展，才能实现经济又好又快发展。同时，温室气体排放引起全球气候变暖，备受国际社会广泛关注。进一步加强节能减排工作，也是应对全球气候变化的迫切需要。
能源危机的时代背景，要求我们设计者需要具有一种时代的使命感。节能减排已经不在是那些思想进步的少数人的事情，而是每一个地球人都应该致力的方向。
二 建筑设计中创新与节能减排的关系
建筑设计者在实际工作可以接触到的创新从来源上可以分为外部创新和内部创新，这两种创新与节能减排都是息息相关的。
(一)他山之石――质变
建筑设计者在节能减排方面接触到的外部创新主要是来自于能源学、材料学等方面的科技创新。这种创新可以说是一种治本的、质变的创新。
克服能源危机的出路：要大力发展可再生性的能源，用可再生性能源和原料全面代替生化资源，这不仅是出于生存的原因，也是世界经济可获得持续的发展需要。绿色施工总体框架由施工管理、环境保护、节材与材料资源利用、节水与水资源利用、节能与能源利用、节地与施工用地保护六个方面组成。这六个方面涵盖了绿色施工的基本指标，同时包含了施工策划、材料采购、现场施工、工程验收等各阶段的指标的子集。
科技的发展正改变着现代工业的生产要求，同时也对现代工业建筑的设计创新提出更高的要求。建筑设计者虽然不是科学技术创新的发明者，但是却可以成为这一场场创新的有力推动者。从实验室到实际生活，科学家不能走近的领域，将由设计者和施工者来共同完成。
为了承担这一历史的任务，建筑设计者需要时刻保持一种学习的态度，不断的接受新技术、新材料，并能迅速准确的将之运用到实际的建筑设计中。
新的建筑节能性能是由多个环节决定的，它主要包括建筑设计，暖通空调设计，水电设计等。另外建筑材料，建筑构配件，建筑施工，建筑设备安装，工程竣工验收等也很主要。对于新的建建筑节能的关键环节在于建筑设计。
(二)开拓思路――量变
建筑设计者在实际工作中，除了要不断的学习其他学科的新知识、新技术，还要力求解放思想、开拓思路，在原有的设计思路上做文章，寻求更有效、更环保的设计方案。
例如，在太阳能成为一种解决能源危机的新能源时，设计者不仅应该尽量结合自然地理环境，适当选用太阳能做为采光采暖的能源，而且还要在设计时，力求发挥太阳能的优势。
实现低能耗建筑的设计途径主要包括两个方面，即能源的开源与节流。开源是指开发利用可再生新能源，节流是指提高供暖、空调系统效率和提高建筑护结构性能，减少建筑热损失。太阳能建筑同时具备上述两个特点：首先太阳能属对环境无污染的可再生能源；其次由于太阳能的低密度也要求建筑有着较高品质的围护性能和恰当的体形、朝向和空间布局。第一个特点由科学家发现并设计出了物理器械来转化能源。第二个特点则要有建筑设计者开动脑筋来完成。第一个特点是由旧到新的质变，而第二个特点是由粗放到集约的量变。
(二)太阳能建筑设计
(1)建筑定义和内涵
比对中国节能建筑的定义，建议将太阳能等可再生能源利用在建筑使用能耗中的所占比例大于30％或基于现状建筑二氧化碳排放平均水平上的减排贡献率大于30％的建筑，称为太阳能建筑。当然，随着技术进步和经济发展，30％的指标也将不断提高。现代太阳能建筑的定义更符合节能减排的国际环境和建筑设计的发展方向。
(2)热利用可以解决75％的建筑能耗。将太阳能产生的热水储备起来，可以解决家庭热水需求，可以供暖，可以制冷，可以干燥，可以除湿。功能很多。如果加上足够的太阳能电池，就能解决照明、电视、冰箱、电脑、洗衣机等家用电器用电，实现零能耗，即所谓零能或零碳建筑。
具体设计方案需要指导具体参数，经过很多专业的计算。
(3)太阳能建筑的朝向要选择在节约用地的前提下能够满足冬季有较多的日照地方，且夏季能避免过多的日晒和有利于自然通风降温、照明。两者有矛盾时，应视当地的气候条件而定。研究表明，冬季太阳能辐射热在9－15时，是全天辐射热的90％左右，因此设计时要求太阳能建筑的屋顶面和南向墙面接受了绝大部分可能接受到的太阳能辐射量，应保证充足的阳光照射。
2、构造节能的基本设计方法
传统太阳能建筑的理念是，不采用特殊的机械设备，而是利用辐射、对流和传导等方法，使热能自然地流经建筑物，并通过建筑设计方法控制热能流向，从而获得采暖或制冷的效果。其显著的特征是，建筑物本身作为系统的组成部件，不但反映了当地的气候特点，而且在适应自然环境的同时充分利用了自然环境的潜能，在解决建筑物的固有问题方面发挥着主要作用。
三 结论
人类终须面对能源危机吗？这个跨世纪的问题注定与世界发展的脚步如影随形。化石能源的利用无疑是人类历史上的巨大进步，但随着时间的推移，关于它的种种不确定因素逐渐凸显。不少环境方面的专家都把全球变暖和空气污染等环境问题的矛头直指化石能源。无论化石能源是否是全球气候变化的元凶，也许人们也开始发现：这个赌注，我们无法承受。
事实上，早在新世纪之前，世界各国已纷纷寻求对策，以缓解对化石能源的依赖。核能、太阳能、生物质能、风能、潮汐能等等的新能源能否在未来代替化石能源，满足人类生存和发展的需求？
核电，新能源之首
尽管1986年苏联的切尔诺贝利核电站事故在世界上引起轩然大波，但核能依旧是世界公认的最具实用性的能源，核电不仅成本相对低廉，二氧化碳排放量低，而且原料使用效率高，运行稳定性好。在缺少更好的替代品之前，它是除了煤、油、气、水以外，当前最成熟、最重要的一种能源。特别是在能源结构从石油转入非油能源的新时期里，核能被认为是解决世界能源短缺的一种重要途径。可开发的核燃料资源所提供的裂变能、聚变能，可供人类大规模长时间的利用。
美国政府于20世纪50年代开始发展核能，随后核反应堆的数量迅速增加。核能在美国的新能源结构中位居首位，2010年美国的核能发电量占到了全美总发电量的19.59%。和美国相似的是，德国和法国的核电无论是能源配比程度还是核电技术都居世界前列。
韩国有21座在役的核反应堆，发电量占总需求量的14%，另有7座核电站在建。韩国政府计划到2040年把核电在总发电量中的比重提高到40%，以减少对油气进口的依赖。除此之外，越南、肯尼亚、巴基斯坦等发展中国家对发展核电均持积极的态度。加拿大、阿联酋、哈萨克斯坦等资源丰富的国家也坚持发展核电，以实现节能减排和能源供应的多元化。
福岛事件的冲击
尽管各国对于发展核能的初衷是好的，但一场灾难又再次把核能推到风口浪尖。日本曾是众多积极发展核能的国家之一，共有55座核电站运行，发电量达到全国电量的三分之一以上。2011年3月，大地震导致日本福岛核电站发生核泄漏污染事故，至今污染仍在持续。这使日本不得不重新审视其关于核能发展的方针，曾一度关停了所有核电站，尽管2012年又恢复运行了其中两座。2012年5月，日本政府将2030年核电在总发电量中占比50%的目标降至15%左右。
受事件影响，德国总理默克尔也在2011年5月宣布：德国将在2022年之前关闭现有的17座核电站。默克尔说：“日本把一切都改变了。”问卷调查显示，当地人们对政府的决定表示支持，因为59%的德国人认为，福岛的灾难有可能会在德国重演。
开发中的新能源
一方面是联合国气候大会上，世界各国对于减排的呼声愈高，另一方面是核能在世界范围内饱受争议。面对严峻的能源形势，能源需求大国只好早早开始扶持和鼓励以气象能源为代表的可再生能源发展，试图探索出未来能源供应的新路。
欧洲太阳能的利用率相对较高，家庭的太阳能热水、太阳能光伏发电被欧洲人广泛应用，此外，秸秆发电以及用城市垃圾提取氢气和甲烷也较普遍。
在芬兰，“木基燃料”特别流行。人们利用特定技术焚烧木屑、树皮等林业残留物、造纸生产过程中产生的木材废料以及生物淤泥等废弃物获取电能和热能。自1980年至今，丹麦GDP增加了近60%而能源消耗基本维持不变。丹麦政府明确提出，到2030年风能将占当地能源构成的50%，太阳能占15%，生物能和其他可再生能源占35%。
挪威是世界上第一个把风力发电和制造氢气结合起来的国家。人们把风力发电产生的剩余电力用于分解海水，然后把电解生成的氢气存储起来用于发电。
在瑞典，大大小小的沼气池遍布全国。大部分沼气池埋于地下，只能从池上的小装置才能知道地下是沼气设施，火车、城市公交和出租车大都使用沼气燃料。
气象能源被寄予厚望
德国和日本的风能、太阳能利用技术一直保持世界领先水平。早在2000年，德国颁布的《可再生能源法》规定新能源发电可无条件入网，传统能源和新能源采取非对等税收；对新能源进行电价补贴，推出促进太阳能开发的“十万屋顶计划”。2009年3月，德国通过《新取暖法》，政府提供5亿欧元补贴采用可再生能源取暖的家庭。
除了政府在政策和补贴上的大幅支持，发达国家的大企业也积极投身气象能源的研究和开发，希望能在化石能源枯竭的未来抢先获取通行证。
在日本，石川岛播磨重工（IHI）和东芝公司正着手利用黑潮的稳定能量进行海流发电系统的联合研发，并确定于2015年开发出关键技术，2020年使之产业化。如研发顺利，他们将在世界上率先完成海流发电实用化的壮举。
随着2008年金融危机导致世界经济放缓，气象能源还成为经济危机后增加就业岗位的途径之一。欧洲风能联合会2012年4月的《绿色增长――风能对就业和经济的影响报告》显示，2007年至2010年，欧洲风能行业增加了30%的就业岗位，而同期欧盟的失业率上升至9.6%。预计到2020年，风能行业雇员可能达到52万。
新能源开发普遍受困
然而，每当遇到全球性的经济动荡，新能源普遍依赖资金和补贴的短板往往就会被突显出来。随着金融危机及欧债危机一并到来的，可再生能源行业越来越少的政府补贴。2010年至2011年，德国的光伏上网电价补贴降低了约40%，2012年又再次下降了15%。德国太阳能行业约5000家公司随即倒闭。
一旦缺乏政策支持和政府补贴，新能源行业似乎“弱不禁风”。究其原因还在于除去核能以外的新能源行业并未真正得到市场的青睐。从资本角度看，新能源实际资本收益远低于石油、煤炭等传统能源产业收益。效益低下则主要源于前期的巨大投入。太阳能、风能等气象能源缺乏稳定性，传统电网必须经过更新改造，才能具有更强的新能源接纳能力。同时，集中在偏远地区的可再生能源需要完整的传输线路才能连接到城市。
对于水和空气，说它们是物质，不会有异议.但对阳光和引力场，说它们是物质，可能引发争论.尽管生活中我们天天感受光，但要说光是一种物质，就很难接受，因为写不出它的化学结构式，用天平也测不到它的质量.其实，自然界的物质可归纳为两类基本形式――实物粒子和场，光就是场态物质.
自然界中，由实物粒子组成的物质呈现的物理形态有多种，除常见的固态、液态、气态外，还有现代科技实现的“超固态”“超液态”“超流体”等等，这些形态的物质比较直观，因为它们有一定的化学组织结构，可以测其质量.但还有一种特殊形态的物质，例如光，在物理学家眼中，“光”就如同坐着的沙发一样实在：光是一份一份传播的电磁波，其传播介质是电磁场，属场态物质.
为此，必须说说，物质的质量及其测量问题.物质的质量又分静质量、增益质量和动质量.运动物体的质量由静质量和增益质量两部分构成.设在地面用天平测得静止物体质量为m0，即是静质量.现在速度为v（接近光速）的高速列车上，用天平测量同一物体质量m，发现m>m0.质量增大的原因既不是天平的问题，也不是人为因素，而是时间空间变换造成的.高速运动的物体，质量增大了，就好像“长胖”了，“长胖”的部分就是“增益质量”.
按照牛顿力学，物体的质量跟速度无关，一定的力作用在物体上，产生的加速度也是一定的，经过足够长的时间，可以达到任意大的速度，结果与实验观测到的光速是宇宙速度的极限直接抵触.问题就出在认为物体的质量跟速度无关.狭义相对论证明了质量与速度的关系为m=m01-（vc）2，指出在高速（相对光速）范围，质量的相对性效应不能忽略，牛顿定律不再适用，取而代之的是相对论力学.
可能有人会问：物体的质量与加速度有没有关系？人们在做了许多实验后，并没有发现两者有什么关系，于是提出了质量假设：质量仅与速度有关，而与加速度无关.这一假设已在很高的精度上得到实验的验证.
用天平可以测量实物粒子组成的物体的质量，且结果随速度的增大而增大.但用天平不能测量场态物质的质量，也不能因此而断言为非物质.因为质量只是物质的一个属性，而不是物质的唯一属性.物质还有力的属性，能的属性.而且力的作用属性才是物质存在最基本的属性.阳光和引力场，不是实物粒子，写不出它的化学结构式，用天平测不到它的质量，但它们都能表现出力的作用属性，这就是物质性的根本标志.因此，对场态物质（例如阳光和引力场），不仅是物质，而且还有质量，只是没有静质量（或说静质量为零），但有动质量.故上面问题的答案是：B、C、E、F.
认识了物质的概念，就不难理解爱因斯坦的质能联系方程.该方程E=mc2，揭示了包括实物粒子和场态物质在内的所有物质，其质量和能量存在着的简单正比关系.对方程的理解要注意以下几点：
1.质量和能量是物质的两个重要属性量，在经典力学中它们是彼此独立的，但在相对论力学中它们是彼此联系的.一定的能量总是依附蕴藏在一定的质量的物体上，二者的关系就像“皮”和“毛”，“皮之不存，毛将焉附”.
2.静止物体所蕴藏的能量称为物体的“静质能”，静质能与静质量间的关系为E0=m0c2.静质能就是“静止”物体内部分子运动动能与分子势能、原子核及核外电子运动动能与电势能、核内部核子运动等蕴藏的能量总和，但不包括物体的机械能和在外界电磁场中的能量.
3.对于一个以速率v运动的物体，具有的总能量E包括动能和静质能：E=Ek+E0=mc2（m为动质量，是静质量与增益质量之和），但不包括在引力场和外界电磁场中的能量.
4.在近代物理中，谈到质量就是指的静质量，也把m0的下脚标省了写为m.物质系统的质量增加了，与之相对应的能量就会增加；反之，物质系统的质量减少了，与之相对应的能量也随之减小.如果一个物质系统能量改变了ΔE，则无论物质的形态和能量的形式如何变化，其质量必有相应的改变Δm.ΔE与Δm间的关系为ΔE=（Δm）c2.
一、碳关税产生的背景
碳关税是指如果某一国生产的产品不能达到进口国在节能和减排方面设定的标准,就将被征收特别关税。这个概念最早由法国前总统希拉克提出,用意是希望欧盟国家应针对未遵守《京都协定书》的国家征收特别的进口碳关税,否则在欧盟碳排放交易机制运行后,欧盟国家所生产的商品将遭受不公平竞争,特别是其境内的钢铁业及高耗能产业。碳关税目前在世界上并没有征收范例,但是欧洲的法国、瑞典、丹麦、意大利,以及加拿大的不列颠和魁北克在本国范围内已开征与碳关税类似性质的碳税。2009年6月美国众议院通过的《美国清洁能源安全法案》条款中规定,从2020年起将对进口产品开始实施碳关税,对进口的排放密集型产品,如铝、钢铁、水泥和一些化工产品,征收特别的二氧化碳排放关税。美国是国际上第一个对碳关税进行立法的国家。碳关税问题是在世界经济发展面临全球变暖和能源危机这两大压力的背景下产生的。
(一)温室气体和全球变暖
随着人类社会经济的发展,人类活动大幅度提高了地球大气中温室气体的浓度,其中燃烧石油、煤等传统化石能源释放的二氧化碳是温室气体排放的最主要来源,而大气中二氧化碳浓度的增加是造成地球气候变暖的主要根源。国际能源机构的一项调查结果表明,美国、中国、俄罗斯和日本的二氧化碳排放量几乎占全球总量的一半。国际能源机构最近的《2009世界能源主要统计》资料数据显示, 2008年一年中国在能源消费部门排放的二氧化碳量为61.47亿吨,这一数据比美国的56.12亿吨多5.35亿, 中国成为世界最大的二氧化碳排放国,但中国人均二氧化碳排放量约为 4.7 吨/年,仅为美国人均排放量(19.1吨/年)的24%。减少温室气体的排放,控制全球变暖,保护人类生存发展的地球已是本世纪最大的挑战。为保护人类唯一的地球,保护全球气候环境,减少二氧化碳的排放,发展低碳经济,实现可持续发展已是世界各国共同的目标。
(二)能源危机
随着经济的发展,全球对石油、煤等传统能源的需求迅速增长,迅速增长的需求和有限的能源供给之间的矛盾逐步加深。地球上石油、煤等传统化石能源的蕴藏量是有限的,目前容易开采和利用的储量已经不多,剩余储量的开发难度将越来越大,到一定限度就会失去继续开采的价值。人类对能源的需求是无限的,在当前世界能源消费以石油为主导的情况下,经济发展依赖传统的不可再生能源,人类如果不作出重大努力去利用和开发各种新的能源资源,那么在不久的将来人类将会面临资源枯竭、环境破坏等严重问题,人类的长远生存发展将面临重大挑战。目前能代替石油的其它能源资源并能够大规模利用的还较少,太阳能、风能等可再生能源虽然用之不竭,但由于技术的限制,还未到产业化大规模应用阶段。21世纪,在传统能源资源可能枯竭带来的危机面前,人类社会的发展正面临着能源危机的严重挑战。
在面临气候变暖和能源危机这两大挑战面前,世界经济社会发展对能源的需求不能仅限于传统能源。发展低碳经济、开发新能源,开辟新型经济发展模式已是当前世界各国的共识。在这一认识下,可以预见,全球经济发展即将进入一个新的时代――低碳时代。发展低碳经济,一方面是寻找太阳能、风能等可再生能源来代替传统不可再生能源,另一方面是在当前条件下尽量限制传统能源的使用,提高传统能源的利用效率,减少二氧化碳的排放。在限制传统能源的使用上,从提高碳排放产品的生产成本角度,具体措施是对传统能源的使用者开征类似于资源税性质的税目,即碳税,以促使企业提高能源利用率或减少能源的使用;从提高碳排放产品的贸易成本角度,具体措施是对进口的在其国内未被征收过碳税的产品开征碳关税。这样从逻辑上看通过碳关税的方式加大未开征碳税的国家出口产品的成本,一方面为本国被征收过碳税的产品创造一个公平的贸易环境,另一方面促使它国对其国内碳产品尽快开征碳税,从而间接地提高含碳产品的成本,促进其对传统能源的使用效率,减少碳排放。碳关税正是在人类面临气候和能源两大挑战下,通过提高碳产品的成本来促使碳排放的减少这样的逻辑路线下产生的。从这一角度,发达国家提出的准备对进口的国外碳产品征收碳关税,对保护全球气候环境和节约传统能源的使用,有其合理的、积极的一面。
但由于世界各国经济发展的不平衡,特别是发达国家和发展中国家所处的经济发展阶段不同、国际贸易产品结构的不同、利用能源技术水平的高低,所面临的二氧化碳排放压力也不同,简单地在贸易环节对进口产品征收碳关税将对世界自由贸易环境产生严重的影响,这也是美国通过征收碳关税立法后,引起广大发展中国家强烈反应的原因之一。
二、碳关税的实质:新式绿色贸易壁垒
在WTO 的框架下,关税、许可证和配额等传统贸易壁垒的使用受到限制, 技术性贸易壁垒、绿色贸易壁垒、劳工标准、电子垃圾回收法案等新型非关税壁垒日益成为各国对本国产业实行贸易保护的重要手段。其中,绿色贸易壁垒指国际贸易中一些国家为了维护自己的经济利益,以保护生态资源、生物多样性、环境和人类健康为由,凭借自身先进的环保技术,设置一系列苛刻的高于国际公认或绝大多数国家不能接受的环保法规和标准,对外国商品进口采取准入限制或禁止措施。近年来,绿色贸易壁垒被各个国家采用的频率越来越高,成为继反倾销措施以后的又一重要的贸易措施。其主要原因在于,贸易和环境问题的复杂性和敏感性致使各国在与贸易有关的环境标准方面难以达成一致意见,导致现行国际贸易规则和协定不完善、缺乏有效约束力,为各国“以环境保护之名,实施绿色贸易壁垒” 提供了合法的借口。它以其名义上的合理性、形式上的合法性、保护内容的广泛性、保护方式的隐蔽性、较强的技术性等特点受到发达国家的青睐。
碳关税披着“减少二氧化碳排放,保护环境” 的美丽外衣,其实质是新式绿色贸易壁垒。发达国家提出碳关税的主要目的很明显:
一是提高本国竞争力,维护发达国家在全球经济中的霸权地位,削弱中国、印度、巴西等发展中大国的制造业出口竞争力。受金融危机重创,美国政府希望以绿色产业带动美国经济复苏,继续引领世界经济发展方向。提出严格的碳排放标准,对拥有世界先进减排技术的美国和欧洲、日本等发达国家具有明显优势,有利于其在全球新一轮竞争中,在节能环保领域和新能源领域抢占新兴产业和新兴技术的制高点,遏制新兴国家的崛起。
二是通过征收碳关税,维护其国家经济利益。征收碳关税不仅可以获得高额财政收入,减少贸易赤字,同时,美国通过对碳排放较高产品征收关税,将使该类产品进口量减少,导致该类产品国际市场价格降低,美国将能以更低价格进口,获得更大贸易利益。
三是转嫁环境治理责任和成本。美国至今没有签署《京都议定书》。美国通过向发展中国家进行产业转移,转嫁环境污染较高产业应承担的减排成本,同时通过提高减排标准迫使发展中国家向其购买先进减排技术,使发展中国家承担了减排成本和费用。
四是碳关税的征收有利于美国等发达国家在全球气候变化谈判中处于有利地位。目前,针对2013 年后全球减排目标和减排机制正在进行国际谈判,将决定后京都时代的全球主导权。征收碳关税不仅将改变美国过去在全球减排方面的消极做法和国际形象,增强其国际谈判筹码,而且很可能会以“碳关税”为由要求中国等发达国家对外承诺减排量。
三、如何应对碳关税对我国外贸可能造成的影响
目前,机电、化工、钢材等高碳工业制成品在我国出口中占一半以上比重,且欧美国家是我国主要出口市场。如果中国在美国“碳关税”政策实施前未作出减排的承诺,中国对美国出口的高能耗产品将成为“碳关税”的课税对象,这必将加大这些产品的成本,减少其在美国市场的销量和份额。更让人担忧的是,美国征收碳关税后, 欧盟和日本会很快仿效。我国对欧盟、美国和日本三个市场的出口额占总出口额的比例达65.82%,若欧美日都推行碳关税,我国出口产品将会在三个重要市场受到重挫,外需面临“雪上加霜”的困境。为此,我们必须未雨绸缪,从多方面采取措施,以应对碳关税可能对我国外贸产生的严重影响。
第一,积极利用WTO有关条款,坚决反对美国等发达国家利用碳关税实行贸易保护主义措施。碳关税违背了WTO中最惠国待遇和非歧视性的基本原则。有经济学家认为,WTO或许是中国反制“碳关税”的机制。不过,这一问题仍然十分复杂。这里还必须指出的是,我们持这种态度并不是针对碳关税本身,而是针对美国等发达国家借碳关税之名行贸易保护之实。我们应当坚持《京都议定书》中“共同而有区别的责任”之原则,坚决反对美国等发达国家大肆违反WTO原则施行贸易保护措施的行为。
第二,积极开展“环境外交”,参与制定国际碳排放量参照标准。我国既是贸易大国也是环境大国,在世界环境与发展事务中占有举足轻重的地位,应当通过外交手段为国内企业开展绿色贸易创造良好的外部环境,特别是突破碳关税形成的绿色壁垒。政府应加强同国际社会就碳关税问题的讨论和谈判,积极参与国际环境公约和国际多边协定中碳关税的讨论和谈判,成为规则的参加者、制定者。目前,国际上并没有一个统一的碳排放量参照标准,这给某些企图通过“绿色壁垒”进行贸易保护的进口国以可乘之机,他们会按照利于己方的标准向对方征收碳关税。因此,尽快制定合理的国际碳排放量参照标准势在必行。我国应当积极推动和参与制定国际碳排放量参照标准的国际谈判、协商,争取主动权,发挥良好的发展中大国的协调作用。我国在对外贸易中,亦可以利用WTO相关协议,设置正当的绿色壁垒,以保护人民、动植物的生命和健康及生态环境。
第三,大力推动经济结构调整和产业结构升级,加大低碳产业的发展。美国碳关税政策可能在一定程度上会对我国经济发展和对外贸易制造压力,但其真正实施要到2020年。当前,气候变化问题已成为全球首脑及各国最为关注的焦点问题之一,转变资源能源结构和消费方式,减少温室气体排放,促进低碳经济发展已成为不可动摇的国际大趋势。因此,我国应顺应国际潮流,以“碳关税”为契机,大力推进经济结构调整和产业结构升级,加速转变我国长期以来沿袭的以高能源消耗和高碳排放为代价的经济和对外贸易增长方式,加大低碳产业的发展。如:积极发展“绿色市场”。“绿色产品”在未来将主导世界主要工业市场。我国应在借鉴发达国家成功经验的基础上,不断从发达国家引进先进的环保技术,增加环保方面的资金投入,不断开发“绿色产品”,积极发展符合环保要求的“绿色产业”,为我国的外贸出口开拓更为广阔的国际“绿色市场”。鼓励企业进行绿色技术创新。政府与企业应形成共识,采取有力手段,增加科技投入,加强技术创新,发展绿色技术,提高产品质量,开发和生产优质的绿色产品,以冲破国际绿色壁垒,扩大在国际市场的贸易空间。以环境补贴扩大环保产品出口。环境补贴又称“绿色补贴”,即对环保产品提供专项的补贴、低息贷款等优惠措施,以保护和促进本国环保产品的出口。绿色贸易要求进口的环保产品应具有绿色标志,而申请绿色标志需要较高额的申请费用,设立政府补贴可以解决企业资金不足的问题。严格执行法规提高“绿色门槛”。在引进外资中,杜绝把污染严重的企业和产品迁移到中国;严格禁止碳密集产品的进口;把环境作为社会成本纳入核算体系,强化环境保护。对严重污染环境、损害人体健康的项目和产品, 一律不予批准,严格禁止高污染、高耗能和浪费土地的项目进入,限制单纯买卖资源的项目进入。
第四,以应对“碳关税”为契机,加速开征国内资源环境税。根据美国法案,其“碳关税”主要针对高碳排放的进口产品,或称能源密集型产品。届时,像钢铁、焦炭、金属冶炼加工制品等输美产品可能面临美方的高额进口关税。长期以来,我国对外贸易在给国外提供了大量廉价产品的同时,把大量污染留在了国内,廉价产品背后的重要原因之一是这些产品价值中没有包含足够的资源环境成本,其结果往往是,我国出口产品还反而成为众矢之的。扭转这种局面的重要途径就在于,一方面,通过国内宏观调控政策,减少和限制“两高一资”产品出口,对钢铁、焦炭、电解铝等能源密集型产品以及我国重要战略性资源产品继续征收高额出口关税,同时大力促进高新产业和服务业的对外贸易,鼓励企业“走出去”,拓展海外投资,这将有助于规避国外开征“碳关税”对我国企业的不利影响;另一方面,加快开征国内资源环境税,对“两高一资”和高碳排放产品加征资源环境税,把外国想征收的税费先由国内征收,税收资金可用于国内资源环境保护和污染减排。
第五,积极开发利用新能源,推动以再生能源为核心的能源革命。国际金融危机后时代,再生能源发展必将成为世界经济发展的主要潮流。我国可以抓住这一契机,率先制定并实施面向未来的占据发展先机的产业振兴计划,加大政府财政投入,大力开发风能、太阳能和核能等新型能源,鼓励新能源的利用,不仅为我国进一步实施可持续发展战略创造条件,同时也为维护人类的共同家园,保护人类的共同利益作出应有的贡献。
参考文献:
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关键词:STSE;物理教学;核心素养
一、STSE教育理念融入高中物理教学的意义
(一)使物理课堂更贴近生活实际
物理知识最早起源于人类对自然现象的观察与在生产劳动中的经验累积，前人总结出的知识与规律引领着人类对自然世界的探索，极大地促进了社会的发展，不断开拓着人类对新世界的认知。STSE教育理念中的重要思想就是理论联系实际，因此，STSE教育理念与中学物理教学相结合应该是天衣无缝的［6］。在中学物理教学中巧妙融入STSE教育理念，将学生从枯燥的课堂模式中解放出来，以生活实际作为学生学习的新环境，将目光聚焦于生活中的热点话题，联系生活、技术、社会实际，将书本里冷冰冰的文字描述转变为学生感兴趣的生活实例与现象，让学生认识到科学贴近生活实际与应用的一面，并对其产生亲切感，这不但能吸引学生主动探索，激发学生的参与热情和学习欲望，而且能使学习过程变得更为轻松灵活，知识掌握更加牢固持久。
(二)提升学生探究能力与创新意识
单纯的物理知识学习以及利用物理知识解决生活中的常见问题，已经不能满足当下的教育与人才需求，新时代的人才需要具备创新思维与探究能力，STSE教育理念提倡开放性教育和参与性教育［7］。教师组织学生积极进行探究研讨，鼓励学生在探究中发现问题，通过对问题的追本溯源以及模拟解决方案，提出自己的见解，设计实验制定方案，将分析综合、推理论证、构建模型等方法运用于解决问题的过程中，培养学生辩证性看待问题的能力，提升发散性思维的同时也有利于激发学生的创造精神。
(三)培养核心素养下高素质人才
教师围绕科学、技术、社会、环境四方面进行物理课堂教学设计，可在学习物理与科技的过程中培养学生现代科技意识，提升民族自豪感;在学习物理与社会的过程中，提高学生利用物理知识观察解决实践问题的能力;在学习物理与环境时，提升学生的环保意识。通过不断的渗透教学，激发学生的学习热情，使其更加关心科技和社会的发展问题，形成正确发展观，培养核心素养要求的高素质人才。
二、“能源与可持续发展”教学设计
以人教版普通高中物理教科书中“能源与可持续发展”一节为例，在学生学习能量转化的基础上，结合社会生活实际，紧密联系当今能源开发与环境保护的热点议题，在课堂教学设计中融入STSE教育理念，使学生在掌握知识的同时提升自身素养。
(一)教学设计思路
在新课标中，对“能源与可持续发展”一节的教学内容要求包括以下四点:(1)了解利用水能、风能、太阳能和核能的方式，初步了解核裂变与核聚变。(2)知道不同形式的能量可互相转化，在转化过程中能量总和保持不变，能量转化具有方向性。(3)清楚可再生能源和不可再生能源的分类，认识能源的过度开发和利用对环境的影响。(4)认识环境污染的危害，了解科学、技术、社会、环境协调发展的重要性，具有环境保护的意识和行为［3］。值得注意的是，在分析教学内容要求的过程中，不能将其片面地理解为:为了在发展的同时保护环境，就应该避免过度开发不可再生能源而更多的开发可再生能源。这样的理解是片面的，问题的关键在于应该如何正确的看待可再生能源的开发与利用，这是在教学时需要引导学生思考的重点问题之一。在教材内容的编排上，能量转移与能量转化的方向性、能源的分类与应用、能源与社会发展是“能源与可持续发展”一节的三部分内容。通过先前的课程学习，学生已经掌握了能量及能量转换的基本概念，对本节知识的学习具有一定基础。因此在新课讲授时，可按顺序进行教学，由浅入深、逐层递进。本节教学的重点聚焦于能量转移转化的方向性和能源与社会发展两部分，结合社会生活实际，紧密联系当下能源开发与环境保护的热点话题，在教学设计中渗透STSE教育理念，通过教学达到以下目标:首先，使学生掌握能量的转移、转化、耗散等基本物理概念，知道能量在转化和转移的过程中不仅在数量上守恒且发生方向上不可逆，从而揭示能源危机的深层含义;其次，了解水能、风能、太阳能与核能的工作方式及应用转换技术，明白能源发展对社会发展的意义，通过对能源的分类与应用的探索过程，发展学生的科学思维与科学探究能力;最后，认识能源利用对环境产生的负面影响，通过讨论能源与社会发展培养学生的科学态度和责任。在教学中采用小组讨论探究的教学模式，重点探讨对不可再生能源的过度开发利用给社会环境带来的负面影响，以及如何合理开发与利用可再生能源，让学生了解科学、技术、社会、环境协调发展的重要性，培养学生辩证性看待问题的能力，组织讨论生活中能源利用产生的负面效果，并提出改善建议，培养学生思考问题的科学思维和环境保护理念，形成对社会的科学态度与责任意识［8］。
(二)教学过程设计
1.新课引入环节教师提问:同学们，在前面的课程学习中，我们已学习了多种形式的能量并知道不同形式的能量之间是可以相互转化的，回想一下生活中有哪些能量转化或转移应用的事例?生:电灯照明时将电能转化为光能;煮鸡蛋时，燃料燃烧释放能量使水升温，水中的热量再传递到鸡蛋上使它变熟;汽车行驶时，发动机将燃料内能转化为汽车的动能。设计意图:复习旧知，培养学生利用物理知识解释生活现象的能力。教师活动:将学生所举实例中涉及的不同能量进行总结，引导学生梳理出能量关系转化图，如图1教师提问:通过刚才的梳理，我们得出能量转化的关系图，由图可以看出，在涉及能量转化或转移的反应前后，能量形式改变而总和保持不变，既然如此，为什么仍然要节约能源呢?设计意图:通过对已有结论进行反问使学生产生前后知识矛盾，激发学生的好奇心与学习积极性，为后续教学内容开展做铺垫。2.新课教学环节知识点一:能量转化或转移的方向性师:刚才我们列举了生活中能量转化和转移的事例，现在将它们的发生过程翻转，这些能量能自动反过来转化或转移吗?原因是什么?生:不能发生。因为能量的转化具有方向性，是不能逆转的。师:虽然反过程的能量转化也遵循能量守恒定律，但科学研究表明，一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，在转化过程中产生的热量一旦释放出去，便很难对它们进行收集利用，而且无法自动发生转换，只能以热量的形式存在于环境中，这种现象就称为能量的耗散。虽然能量在整体数量上没变，但是可供利用的部分却越来越少，这也是能源危机的深层次含义，同时也回答了为什么我们仍然要提倡节约能源这个问题。设计意图:教师通过能量转化与转移的方向性帮助学生建立能量耗散的物理概念，使学生理解科学知识内涵并引发对能源危机的思考。知识点二:能源的分类与应用师:能源的开发与利用一直是社会发展的推动力，请列举出你目前所知的能源。生:煤炭、太阳能、风能、水能、核能等。师:上述这些能源大都来自自然界，仔细思考，其中有哪些是可以源源不断获得的，哪些是现阶段能够使用，但是不能无节制从自然界获取的?学生在教师的引导下，将能源进行可再生与不可再生分类。设计意图:在对能源分类的过程中，使学生认识到能源并不是取之不尽、用之不竭的，为新能源教学的引入做铺垫。师:近些年，我国致力于新能源的开发，并取得了很大的成就。比如，我国具有完全自主知识产权的三代百万瓦级核电技术电站———华龙一号，其安全指标和技术性能已达到国际第三代核电技术水平。我国的核能发电技术已居于世界领先地位。同时，对太阳能、水能、风能的利用效率也均处于世界先列。那么是通过怎样的技术手段将这些能源转变成我们需要的形式呢?(在课前请学生分组探究)结合课堂展示的工作原理图分组进行汇报。设计意图:通过对我国新能源开发方面成就的介绍，提升学生的民族自豪感。通过分组探究各能源的工作原理，提高学生之间的合作探究能力，在探究过程中让学生认识到，以科学知识为基础制造出先进的技术设备，又以先进技术设备为工具探索新的科学知识，科学与技术之间的关系是相辅相成的，使学生意识到学习知识的重要性，激发学生的学习热情。思考与讨论:与煤炭、石油这种不可再生能源相比，新能源具有怎样的优势?如何看待可再生能源的开发，是否因为其可再生的特质就能够无节制地开发和利用可再生能源呢?设计意图:使学生了解新能源对推动社会进步、保护环境、解决能源危机的意义，同时做到理智对待新能源的开发与利用，不盲目推崇，培养学生辩证性看待问题的能力。知识点三:能源与社会发展师:人类大致经历了柴薪、煤炭与石油三种能源的使用阶段，每一次能源利用技术的提升，都会极大地推动社会发展，现如今，对能源的利用也正在由单一化逐步朝着多结构化方向前进。但是利与弊是共存的，不能只看科技社会进步的一面而忽略了科技发展对自然环境造成的影响。请同学们思考，生活中有哪些由发展带来的环境污染问题?生1:汽车的喇叭声音太吵，影响日常的生活。生2:煤炭、石油燃烧产生的二氧化硫形成酸雨，腐蚀建筑物、酸化土壤。设计意图:使学生认识到科学技术的突破对人类社会进步的意义，引导学生从不同角度看待能源开发利用带来的影响，思考科学、技术、社会、环境四者之间的关系，加深学生的深层次认识，培养学生透过现象看本质和辩证性思考问题的思维能力。师:同学们列举的很全面，小组讨论交流，该怎样做可以改善这些问题，做到可持续发展呢?生1:大力发展新能源，减少对不可再生能源的开采与使用。师:这位同学从人类今后发展的大方向给出了建议，那么我们自身在平时的生活中应该怎样做呢?生2:可以减少使用一次性用品，去超市买菜时自己带购物袋。生3:家里使用节能型的家电，平时生活中注意节约用水用电。师:大家的提议都很好，要实现能源的可持续发展，就需要树立新的能源安全观，大力提倡节能并付诸实践，从生活的点滴小事做起，只有全民行动，注重细节，社会才能够与科技共同进步，人与自然才能真正和谐发展。设计意图:通过讨论生活中的节能方式，使学生意识到节约能源要从生活中的一点一滴做起，避免空谈理论、不切实际，要树立节能环保的生态文明理念与社会责任感，提升学生物理学科核心素养。3.巩固与提升通过习题的布置对本节的知识进行巩固，使学生能够利用能量转化转移的知识解释生活中的现象，养成节约资源、保护环境的生活习惯。
三、融入STSE教育理念的教学设计与传统课堂教学的对比
与传统“能源与可持续发展”的教学设计对比，融入STSE教育理念的新教学设计具有以下优点:(1)在教学过程中增加小组合作探究环节，培养学生的合作学习能力与分享精神，并在探究问题的过程中提升科学思维与探究能力。(2)在授课过程中增加学生汇报环节，给学生更多的发言机会，汇报内容围绕科学与技术开展，让学生认识到科学与技术的相互关系，并从中总结自己学到的知识。(3)在教学过程中多次强调科学、技术、社会、环境之间的复杂关系，不再单一关注学生的知识学习，从多个方面培养学生的物理学科素养。
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关键词 生物质；能源；环境
中图分类号 TK6 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)101-0225-01
社会的经济发展进步离不开能源，能源就像是一台发动机，推动着社会的经济发展，提高着广大人民群众的生活水平。伴随全球经济的迅速发展，人类对能源的需要也在迅速增长，能源危机问题也会越来越严重，甚至会影响到人类的正常生活。此外，化石燃料的燃烧还会生成大量的温室气体从而造成温室效应，其他燃烧产物也会漂浮在空气中发生各种物理化学变化，不仅会对大气造成污染，还会影响人体健康。所以，不管是从能源的可持续发展还是从保护环境的角度来看，找到合适的能源来代替化石燃料，已经成为全人类需要解决的重大问题。
1 生物质能利用概述
生物质能是人类最早使用的能源，一直以来都被人类用作生活燃料。最早利用生物质能的方式是直接燃烧，这种生物质能利用方式到现在仍被广泛采用。但是，随着工业的发展，化石燃料大量投入使用，由于其能量集中，生物能现在已经基本被化石燃料取代。就整个现代化国家来说，生物质能在所有正在利用的能源中所占的比例小于3％。由于社会、经济原因，许多发展中国家在能源利用方面存在着对生物质资源的严重矛盾：使用过度和供应不足同时存在。
1987年，全世界消耗的的一次能源约有12.5％为生物质能源。以生物质为能量来源，经济性是很重要的一个原因，另外还有环境保护的原因。生物质能源转化装置有的组装起来很简单，而且费用低廉，小规模使用效果很好。生物质能源是生长在土壤中的，不需进口，若能对生物质能源规模化利用，那么为规模化利用提供原料的农、林相关产业还会得到很好的发展，也不失为经济发展的好机遇。从环境保护的角度来讲，燃烧生物质能源所产生的污染物较少，更有利于经济和社会的可持续发展。此外，对生物质资源的商业性开发利用还可以解决固体废物的处置问题。
2 世界各国（地区）生物质能应用现状与前景
2.1 国外生物质能应用现状及前景分析
2.1.1 美国
总体而言，在生物质能的开发利用方面，美国的科技水平处于世界领先的位置。美国比发展中国家更早提出绿色电力的概念，自1979年就应用生物质直燃技术发电，那时候总装机容量就超过了10000 MW，单机容量达10 MW～25 MW。据有关媒体报道，美国目前有380多家生物质发电厂，主要建设在造纸厂和木材厂周边，这些工厂大部分地处偏僻，但是能提供近十万个工作
岗位。
2.1.2 欧洲
欧洲森林资源丰富，大部分欧洲国家的生物质资源开发都是从利用木材为主的，其起步较我国早，而且政府重视程度高，市场化较强，并且有大企业带动整个产业的发展。生物质能的主要利用使用方式有燃烧供暖、发电和转化为生物柴油等三种，在这三种中，以供暖最为主要。
芬兰的生物质资源利用方法主要是建立燃烧站，小规模的燃烧站供热，大规模的燃烧站则热电联产，生物质能源占全国年能源总消耗量的百分之二十。
瑞典主要利用木材开发热电联产产业，其工艺技术水平世界领先。最为典型的是瑞典的热电联产产业市场化运作能力很强，燃料市场非常活跃。
丹麦在生物质能源的利用上主要采用生物质直燃发电技术，在这方面取得了很大的成绩。丹麦的BWE公司在秸秆燃烧发电技术方面率先研究开发出了可行性方案，如今在仍处于世界上秸秆燃烧发电技术的最高水平。
德国在生物质柴油方面不仅技术成熟，而且得到政府扶持，是生物柴油的最大生产国。目前，德国拥有1兆瓦以上的生物质电厂350家，有数十万家庭使用的供暖器、发电机是以生物质直燃技术为基础的。到2030年，德国的能量消耗有17.4％来自生物质能。
2.1.3 巴西
巴西是世界上最大的燃料乙醇的生产和消费大国。巴西主要用甘蔗来制造乙醇，巴西每年生产的甘蔗中，有约50%用于燃料乙醇的生产。生产出来的燃料乙醇，有约50%掺入汽油中使用，另外50%则作用于直接替代汽油燃料。巴西不仅是世界上最大的乙醇生产和消费大国，也是世界上最大的乙醇出口国，巴西生产的乙醇有百分之十五用于出口，主要出口市场为美国。
2.1.4 印度
印度很早就开始使用沼气，早在1897年就有使用沼气照明的技术存在。印度在l975年开始就启动了国家沼气开发计划，截止到2008年在农村地区建成了沼气池450多万座，许多农村家庭没有通电，此举为数十万家庭提供了炊事燃料，同时还解决了照明问题。
2.2 我国生物质能应用现状及前景分析
生物质能利用技术在我国很早时候就有了，比如利用造纸厂、制糖厂的废料发电，还有最近几年开展的垃圾发电技术。但是生物质发电的商业化和规模化应用水平，比起欧美等发达国家还有明显不足。
中国科学院广州能源研究所在生物质能源的利用上做过很多研究，他们承担了“1 MW生物质气化发电系统”项目的研究开发，是国家“九五”重点科技攻关项目，此项研究的成套装置己经正式投入商业化运营，产品一度出口到泰国、缅甸等国家。这标志着我国的生物质能气化发电技术已经成熟，我国具有自主知识产权，其技术水平已达到国际先进水平。世界银行对我国的生物质能气化发电技术在中国的推广速度之快很是惊讶，表现出了极大的兴趣。
生物质直接燃烧发电技术是生物质能利用的又一有效技术，通过国家政策扶持，这项技术在我国也得到了较为快速的发展。随着2006年12月山东投产了第一个秸秆直接燃烧燃发电技术项目，作为秸秆规模化发电示范项目，带动很很多相关产业。比如秸秆直接燃烧锅炉、辅机、等相关发电设备的厂家也已经具备了一定的生产能力，并有数家骨干企业带动整个行业的发展。
总的来说，我国开发生物质资源具有很大的潜力。随着国际上化石能源的使用面临很大的危机，我国发电用煤供应紧张，我国也加大了对研究生物质能发电技术的支持力度，比如加大研究投资、加大建设力度等。我国在生物质能源的利用上要借鉴欧美发达国家的经验，加大对生物质发电技术的研究力度，制定出符合现阶段国情的扶持政策，加快我国生物质能源发电技术的规模化、产业化、商业化的发展进程。
参考文献
[1]曾麟,王革华.世界主要发展生物质能国家的目的与举措[J].可再生能源,2005,02.
[2]张铁柱.我国生物质发电行业现状及前景分析[J].农村电气化,2011,08.
[3]高立,梅应丹.我国生物质发电产业的现状及存在问题[J].生态经济,2011,08.
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