波浪能發電技術教學探討

摘要：波浪能發電技術是《新能源發電技術》課程的一個重要組成部分。對當前教學過程中面臨的問題，如波浪能的估算公式，波浪能發電分類等進行了深入的分析和探討，并從教學內容設置、教學方法等方面進行了教學改革實踐，取得了良好的教學效果，為波浪能發電技術的教學和學習提供參考。

關鍵詞：波浪能；新能源發電；發電裝置

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）08-0061-02

波浪能是一種易于直接利用、取之不竭的可再生清潔能源，它具有能量密度高，分布面廣等優點[1]。波浪能發電是波浪能利用的主要方式之一，也是《新能源發電技術》課程中一種重要的可再生能源發電方式，該部分內容的教學目標是使學生們了解波浪的形成及其特征，波浪能的功率估算公式，掌握波浪能利用的方式及典型波浪能發電裝置的基本工作原理，為學生今后從事該專業的工作打下必要的基礎。波浪能發電技術在《新能源發電技術課程》中所占課時較少，如何在這么短的時間內，使學生通過學習對波浪能發電技術有一個系統的清晰的認識，這不僅是對學生學習能力的考驗，更是對教師教學水平的考驗。本文將根據波浪能發電技術這部分內容的特點，來談幾點體會。

一、合理組織教學內容

課堂講授要有明確的目的性，教師在講課時要根據專業培養目標的要求，確定教學重點內容與難點內容，并通過講授來提高課堂的有效性。波浪能發電技術涉及內容較廣，波浪能的內容涵蓋波浪的形成、波浪能的特征、波浪能功率的估算、波浪能的利用裝置和各種電能的波浪能發電裝置等幾個部分，在《新能源發電技術》課程中，這一部分內容所占的課時不多，由于受到學時的限制，在較短的學時內講完這部分內容，需要教師在教學過程中組織好這部分內容，不能面面俱到。如果每個方向都詳細講解，在有限的學時內將不能完成規定的教學內容，因此，教學過程中需要教師對教學內容有所取舍。為了讓學生能循序漸進的掌握波浪能發電技術，首先從波浪能的形成、特征參量和波浪能功率轉化講起。在講授的過程中，筆者根據課程主要內容，利用波浪能的功率估算公式推導，將整體內容進行串聯。例如，在推導波浪能的估算公式時，教材僅給出了公式的最終結果[2-4]，但如何獲得的，學生在學習中有很多的疑問，因此，可以結合波浪能的特征參量，以公式推導為主線貫穿整個教學內容，讓學生加深對波浪能產生以及利用波浪能的特征參數如何評估波浪能的資源等知識點的理解。其次要重點講述波浪能的發電原理和裝置，這是波浪能發電技術的重點和難點內容，尤其是波浪能發電裝置的內容。波浪能發電裝置五花八門，不拘一格，典型的裝置有點頭鴨式、波面筏式、波力發電船式、環礁式、整流器式、海蚌式、軟袋式、振蕩水柱式、多共振蕩水柱式、波流式、擺式、結合防波堤的振蕩水柱式、收縮水道式等十余種。因此，這部分內容，若每種裝置都詳細講解，將花費較多的課時；學生也普遍反映波浪能發電的典型裝置多，在學習中容易混淆這些典型發電裝置的工作原理。雖然波浪能發電裝置眾多，但筆者的教學過程中發現，講授這部分內容時，可以按工作原理或能量中間轉換環節等進行分類，重點講解每種類型的典型裝置，既節省授課時間，又能利用學習中類比方法讓學生們更易于掌握和記憶。例如，利用工作原理相同之處，將這些典型裝置按工作原理分為三類[2，5]：一類是利用波浪的上下運動，產生空氣流或水流，推動渦輪機轉動；一類是利用波浪的橫向運動，讓裝置隨波前后擺動或轉動，產生空氣流或水流，推動渦輪機轉動；一類是對波浪進行“整流”，把低壓大波浪變成小體積高壓水，再把水引入高位水池積蓄起來，使它產生一個“水頭”，沖動水輪機。然后，再將工作原理與典型裝置進行關聯，利用相似的工作原理，使學生更容易類比學習和記憶，教學過程中也更容易講解。

二、激發學生的學習興趣

與風力發電技術和太陽能光伏發電技術相比，學生們對波浪能發電技術的重視程度不夠，學習積極性并不高。而且大部分學生并不知道學完該內容，在現實生活中如何應用，碰到相關問題時怎樣分析和解決，因此，需要對所講內容的理論知識與實際進行關聯。教師在講課過程中，應根據專業課的特點，理論講解之后，可以對相關的知識點舉一些具有前沿性和趣味性的例子，加深學生對理論知識的理解，同時提高學生解決問題的能力，激發學生的學習興趣。例如，為了進一步加深學生各種典型波浪能發電裝置的工作原理的理解，在教學的過程中，讓學生課后自己查閱資料，引導他們對不同的波浪能發電裝置按工作原理和能量的中間轉換環節進行分類，并對這些裝置的發電原理進行總結。并讓學生們根據掌握的波浪能發電的基本知識，自己設計一個波浪能發電裝置，提高學生學習波浪能發電的興趣和積極性，讓他們在這個“發明家的樂園”鍛煉自己的創新思維，這一教學實踐取得了良好的教學效果，學生們對各種波浪能典型發電裝置有了更深的認識。

三、選擇合適的教學方法，提高課堂效率

要想提高課堂的教學效率，需要合適的教學方法。教學方法是實現教學目標的基本措施，因此，根據確定的教學目標，結合波浪能發電技術內容的實際情況，采用相應的教學方法；同時采用何種形式的課堂教學方式還要考慮到學生注意力和理解問題的特點。由于波浪能發電技術裝置較多，板書不能很好的將裝置展現給學生，難以調動學生的積極性。為了提高課堂效率，可以結合講授的內容，如多種波浪能發電裝置，事先制作好多媒體課件。通過多媒體課件，展現各種波浪能裝置的實際圖片，甚至工作原理的動畫視頻，使教學內容更加直觀和生動，學生的注意力也更容易被吸引，調動起學習的積極性。而且可節省板書時畫圖的時間，按時完成教學內容。但對于公式的推導等，需要采用板書來完成，如，在推導波浪能的估算公式時，如果采用多媒體授課，課件一閃即過，學生注意力不集中的情況下，往往很快就會遺忘，但如果采用板書邊寫邊講，學生有足夠的時間思考和做筆記，更能加深學生對知識點的理解和記憶。另外，在選用教學方法時要認真考慮學生情況，這是提高教學效果的另一個重要方面。例如，波浪能裝置的工作原理比較抽象時，而學生又缺少感性認識的時候，更要注意通過教學方法讓學生能較容易的將抽象的問題具體化。此時，可以利用類比、設問等教學方式，激發學生思考，促進對抽象的概念的理解。

本文對波浪能發電技術教學和學習中的一些問題進行了探討，對波浪能授課內容的組織，波浪能發電裝置分類，以及本授課內容的教學方法等實踐進行的總結，為波浪能發電技術的教學和學習提供參考。

參考文獻：

[1]李曉英.海洋可再生能源發展現狀與趨勢[J].四川水力發電，2005，24（6）：113-116.

[2]左然，施明恒，王希麟主編.可再生能源概論[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3]孫云蓮，新能源及分布式發電技術[M].中國電力出版社，2009.

[4]尹忠東，朱永強編著可再生能源發電技術[M].中國水利水電出版社，2010.

[5]MUETZE A.，Diciembre 2005.“Ocean Wave Energy Conversion”.ECE 699：Advanced Independent Study Report Electrical and Computer Engineering Department University of Wisconsin-Madison.

基金項目：本文系三峽大學教學研究項目重點資助項目（J2011008）的研究成果。

作者簡介：張濤（1981-），男，安徽阜陽人，三峽大學電氣與新能源學院，講師。endprint