波浪能发电技术教学探讨

摘要：波浪能发电技术是《新能源发电技术》课程的一个重要组成部分。对当前教学过程中面临的问题，如波浪能的估算公式，波浪能发电分类等进行了深入的分析和探讨，并从教学内容设置、教学方法等方面进行了教学改革实践，取得了良好的教学效果，为波浪能发电技术的教学和学习提供参考。

关键词：波浪能；新能源发电；发电装置

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）08-0061-02

波浪能是一种易于直接利用、取之不竭的可再生清洁能源，它具有能量密度高，分布面广等优点[1]。波浪能发电是波浪能利用的主要方式之一，也是《新能源发电技术》课程中一种重要的可再生能源发电方式，该部分内容的教学目标是使学生们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发电装置的基本工作原理，为学生今后从事该专业的工作打下必要的基础。波浪能发电技术在《新能源发电技术课程》中所占课时较少，如何在这么短的时间内，使学生通过学习对波浪能发电技术有一个系统的清晰的认识，这不仅是对学生学习能力的考验，更是对教师教学水平的考验。本文将根据波浪能发电技术这部分内容的特点，来谈几点体会。

一、合理组织教学内容

课堂讲授要有明确的目的性，教师在讲课时要根据专业培养目标的要求，确定教学重点内容与难点内容，并通过讲授来提高课堂的有效性。波浪能发电技术涉及内容较广，波浪能的内容涵盖波浪的形成、波浪能的特征、波浪能功率的估算、波浪能的利用装置和各种电能的波浪能发电装置等几个部分，在《新能源发电技术》课程中，这一部分内容所占的课时不多，由于受到学时的限制，在较短的学时内讲完这部分内容，需要教师在教学过程中组织好这部分内容，不能面面俱到。如果每个方向都详细讲解，在有限的学时内将不能完成规定的教学内容，因此，教学过程中需要教师对教学内容有所取舍。为了让学生能循序渐进的掌握波浪能发电技术，首先从波浪能的形成、特征参量和波浪能功率转化讲起。在讲授的过程中，笔者根据课程主要内容，利用波浪能的功率估算公式推导，将整体内容进行串联。例如，在推导波浪能的估算公式时，教材仅给出了公式的最终结果[2-4]，但如何获得的，学生在学习中有很多的疑问，因此，可以结合波浪能的特征参量，以公式推导为主线贯穿整个教学内容，让学生加深对波浪能产生以及利用波浪能的特征参数如何评估波浪能的资源等知识点的理解。其次要重点讲述波浪能的发电原理和装置，这是波浪能发电技术的重点和难点内容，尤其是波浪能发电装置的内容。波浪能发电装置五花八门，不拘一格，典型的装置有点头鸭式、波面筏式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、多共振荡水柱式、波流式、摆式、结合防波堤的振荡水柱式、收缩水道式等十余种。因此，这部分内容，若每种装置都详细讲解，将花费较多的课时；学生也普遍反映波浪能发电的典型装置多，在学习中容易混淆这些典型发电装置的工作原理。虽然波浪能发电装置众多，但笔者的教学过程中发现，讲授这部分内容时，可以按工作原理或能量中间转换环节等进行分类，重点讲解每种类型的典型装置，既节省授课时间，又能利用学习中类比方法让学生们更易于掌握和记忆。例如，利用工作原理相同之处，将这些典型装置按工作原理分为三类[2，5]：一类是利用波浪的上下运动，产生空气流或水流，推动涡轮机转动；一类是利用波浪的横向运动，让装置随波前后摆动或转动，产生空气流或水流，推动涡轮机转动；一类是对波浪进行“整流”，把低压大波浪变成小体积高压水，再把水引入高位水池积蓄起来，使它产生一个“水头”，冲动水轮机。然后，再将工作原理与典型装置进行关联，利用相似的工作原理，使学生更容易类比学习和记忆，教学过程中也更容易讲解。

二、激发学生的学习兴趣

与风力发电技术和太阳能光伏发电技术相比，学生们对波浪能发电技术的重视程度不够，学习积极性并不高。而且大部分学生并不知道学完该内容，在现实生活中如何应用，碰到相关问题时怎样分析和解决，因此，需要对所讲内容的理论知识与实际进行关联。教师在讲课过程中，应根据专业课的特点，理论讲解之后，可以对相关的知识点举一些具有前沿性和趣味性的例子，加深学生对理论知识的理解，同时提高学生解决问题的能力，激发学生的学习兴趣。例如，为了进一步加深学生各种典型波浪能发电装置的工作原理的理解，在教学的过程中，让学生课后自己查阅资料，引导他们对不同的波浪能发电装置按工作原理和能量的中间转换环节进行分类，并对这些装置的发电原理进行总结。并让学生们根据掌握的波浪能发电的基本知识，自己设计一个波浪能发电装置，提高学生学习波浪能发电的兴趣和积极性，让他们在这个“发明家的乐园”锻炼自己的创新思维，这一教学实践取得了良好的教学效果，学生们对各种波浪能典型发电装置有了更深的认识。

三、选择合适的教学方法，提高课堂效率

要想提高课堂的教学效率，需要合适的教学方法。教学方法是实现教学目标的基本措施，因此，根据确定的教学目标，结合波浪能发电技术内容的实际情况，采用相应的教学方法；同时采用何种形式的课堂教学方式还要考虑到学生注意力和理解问题的特点。由于波浪能发电技术装置较多，板书不能很好的将装置展现给学生，难以调动学生的积极性。为了提高课堂效率，可以结合讲授的内容，如多种波浪能发电装置，事先制作好多媒体课件。通过多媒体课件，展现各种波浪能装置的实际图片，甚至工作原理的动画视频，使教学内容更加直观和生动，学生的注意力也更容易被吸引，调动起学习的积极性。而且可节省板书时画图的时间，按时完成教学内容。但对于公式的推导等，需要采用板书来完成，如，在推导波浪能的估算公式时，如果采用多媒体授课，课件一闪即过，学生注意力不集中的情况下，往往很快就会遗忘，但如果采用板书边写边讲，学生有足够的时间思考和做笔记，更能加深学生对知识点的理解和记忆。另外，在选用教学方法时要认真考虑学生情况，这是提高教学效果的另一个重要方面。例如，波浪能装置的工作原理比较抽象时，而学生又缺少感性认识的时候，更要注意通过教学方法让学生能较容易的将抽象的问题具体化。此时，可以利用类比、设问等教学方式，激发学生思考，促进对抽象的概念的理解。

本文对波浪能发电技术教学和学习中的一些问题进行了探讨，对波浪能授课内容的组织，波浪能发电装置分类，以及本授课内容的教学方法等实践进行的总结，为波浪能发电技术的教学和学习提供参考。

参考文献：

[1]李晓英.海洋可再生能源发展现状与趋势[J].四川水力发电，2005，24（6）：113-116.

[2]左然，施明恒，王希麟主编.可再生能源概论[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3]孙云莲，新能源及分布式发电技术[M].中国电力出版社，2009.

[4]尹忠东，朱永强编著可再生能源发电技术[M].中国水利水电出版社，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.

基金项目：本文系三峡大学教学研究项目重点资助项目（J2011008）的研究成果。

作者简介：张涛（1981-），男，安徽阜阳人，三峡大学电气与新能源学院，讲师。endprint