波浪能發(fā)電技術(shù)教學(xué)探討

摘要：波浪能發(fā)電技術(shù)是《新能源發(fā)電技術(shù)》課程的一個重要組成部分。對當前教學(xué)過程中面臨的問題，如波浪能的估算公式，波浪能發(fā)電分類等進行了深入的分析和探討，并從教學(xué)內(nèi)容設(shè)置、教學(xué)方法等方面進行了教學(xué)改革實踐，取得了良好的教學(xué)效果，為波浪能發(fā)電技術(shù)的教學(xué)和學(xué)習(xí)提供參考。

關(guān)鍵詞：波浪能；新能源發(fā)電；發(fā)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(yōu)點[1]。波浪能發(fā)電是波浪能利用的主要方式之一，也是《新能源發(fā)電技術(shù)》課程中一種重要的可再生能源發(fā)電方式，該部分內(nèi)容的教學(xué)目標是使學(xué)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(fā)電裝置的基本工作原理，為學(xué)生今后從事該專業(yè)的工作打下必要的基礎(chǔ)。波浪能發(fā)電技術(shù)在《新能源發(fā)電技術(shù)課程》中所占課時較少，如何在這么短的時間內(nèi)，使學(xué)生通過學(xué)習(xí)對波浪能發(fā)電技術(shù)有一個系統(tǒng)的清晰的認識，這不僅是對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的考驗，更是對教師教學(xué)水平的考驗。本文將根據(jù)波浪能發(fā)電技術(shù)這部分內(nèi)容的特點，來談幾點體會。

一、合理組織教學(xué)內(nèi)容

課堂講授要有明確的目的性，教師在講課時要根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標的要求，確定教學(xué)重點內(nèi)容與難點內(nèi)容，并通過講授來提高課堂的有效性。波浪能發(fā)電技術(shù)涉及內(nèi)容較廣，波浪能的內(nèi)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(fā)電裝置等幾個部分，在《新能源發(fā)電技術(shù)》課程中，這一部分內(nèi)容所占的課時不多，由于受到學(xué)時的限制，在較短的學(xué)時內(nèi)講完這部分內(nèi)容，需要教師在教學(xué)過程中組織好這部分內(nèi)容，不能面面俱到。如果每個方向都詳細講解，在有限的學(xué)時內(nèi)將不能完成規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，因此，教學(xué)過程中需要教師對教學(xué)內(nèi)容有所取舍。為了讓學(xué)生能循序漸進的掌握波浪能發(fā)電技術(shù)，首先從波浪能的形成、特征參量和波浪能功率轉(zhuǎn)化講起。在講授的過程中，筆者根據(jù)課程主要內(nèi)容，利用波浪能的功率估算公式推導(dǎo)，將整體內(nèi)容進行串聯(lián)。例如，在推導(dǎo)波浪能的估算公式時，教材僅給出了公式的最終結(jié)果[2-4]，但如何獲得的，學(xué)生在學(xué)習(xí)中有很多的疑問，因此，可以結(jié)合波浪能的特征參量，以公式推導(dǎo)為主線貫穿整個教學(xué)內(nèi)容，讓學(xué)生加深對波浪能產(chǎn)生以及利用波浪能的特征參數(shù)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(fā)電原理和裝置，這是波浪能發(fā)電技術(shù)的重點和難點內(nèi)容，尤其是波浪能發(fā)電裝置的內(nèi)容。波浪能發(fā)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(fā)電船式、環(huán)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(jié)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(nèi)容，若每種裝置都詳細講解，將花費較多的課時；學(xué)生也普遍反映波浪能發(fā)電的典型裝置多，在學(xué)習(xí)中容易混淆這些典型發(fā)電裝置的工作原理。雖然波浪能發(fā)電裝置眾多，但筆者的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，講授這部分內(nèi)容時，可以按工作原理或能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)等進行分類，重點講解每種類型的典型裝置，既節(jié)省授課時間，又能利用學(xué)習(xí)中類比方法讓學(xué)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(chǎn)生空氣流或水流，推動渦輪機轉(zhuǎn)動；一類是利用波浪的橫向運動，讓裝置隨波前后擺動或轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生空氣流或水流，推動渦輪機轉(zhuǎn)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(chǎn)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(guān)聯(lián)，利用相似的工作原理，使學(xué)生更容易類比學(xué)習(xí)和記憶，教學(xué)過程中也更容易講解。

二、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

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

三、選擇合適的教學(xué)方法，提高課堂效率

要想提高課堂的教學(xué)效率，需要合適的教學(xué)方法。教學(xué)方法是實現(xiàn)教學(xué)目標的基本措施，因此，根據(jù)確定的教學(xué)目標，結(jié)合波浪能發(fā)電技術(shù)內(nèi)容的實際情況，采用相應(yīng)的教學(xué)方法；同時采用何種形式的課堂教學(xué)方式還要考慮到學(xué)生注意力和理解問題的特點。由于波浪能發(fā)電技術(shù)裝置較多，板書不能很好的將裝置展現(xiàn)給學(xué)生，難以調(diào)動學(xué)生的積極性。為了提高課堂效率，可以結(jié)合講授的內(nèi)容，如多種波浪能發(fā)電裝置，事先制作好多媒體課件。通過多媒體課件，展現(xiàn)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(xué)內(nèi)容更加直觀和生動，學(xué)生的注意力也更容易被吸引，調(diào)動起學(xué)習(xí)的積極性。而且可節(jié)省板書時畫圖的時間，按時完成教學(xué)內(nèi)容。但對于公式的推導(dǎo)等，需要采用板書來完成，如，在推導(dǎo)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(xué)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(xué)生有足夠的時間思考和做筆記，更能加深學(xué)生對知識點的理解和記憶。另外，在選用教學(xué)方法時要認真考慮學(xué)生情況，這是提高教學(xué)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(xué)生又缺少感性認識的時候，更要注意通過教學(xué)方法讓學(xué)生能較容易的將抽象的問題具體化。此時，可以利用類比、設(shè)問等教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生思考，促進對抽象的概念的理解。

本文對波浪能發(fā)電技術(shù)教學(xué)和學(xué)習(xí)中的一些問題進行了探討，對波浪能授課內(nèi)容的組織，波浪能發(fā)電裝置分類，以及本授課內(nèi)容的教學(xué)方法等實踐進行的總結(jié)，為波浪能發(fā)電技術(shù)的教學(xué)和學(xué)習(xí)提供參考。

參考文獻：

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[4]尹忠東，朱永強編著可再生能源發(fā)電技術(shù)[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(xué)教學(xué)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(xué)電氣與新能源學(xué)院，講師。endprint