以“綠色”為主題的《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》教學(xué)方法探討論文
摘 要：為提高《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》教學(xué)效果，筆者探討了以農(nóng)業(yè)機(jī)械的“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造，綠色應(yīng)用”為主題的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法。首先引入綠色技術(shù)的概念及內(nèi)涵，然后具體展開(kāi)農(nóng)業(yè)機(jī)械“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造”的內(nèi)容講解，最后提出農(nóng)業(yè)機(jī)械“綠色應(yīng)用”的概念，并探討了農(nóng)業(yè)機(jī)械的科學(xué)管理和科學(xué)調(diào)度。
關(guān)鍵詞：綠色設(shè)計(jì) 綠色制造 綠色應(yīng)用 教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（c）-0239-03
Discussion of Teaching Method about the Agricultural Engineering and Sustainable Development with the "green" theme
Zhang Ruoyu1，2* Zhai Zhiqiang1，2
（1.College of Mechanical and Electrical Engineering， Shihezi University；2. Key Laboratory of Northwest Agricultural Equipment， Ministry of Agriculture， Shihezi Xinjiang，832000， China）
Abstract：To improve the effect of the Agricultural Engineering and Sustainable Development， the contents and methods of “green design， green manufacturing and green application” were discussed. Firstly the concept and connotation of green technology were introduced， and then the "green design， the specific content of green manufacturing" was explained， finally the "green application" concept of agricultural machinery was put forward. Meanwhile， the agricultural machinery scientific management and scientific scheduling was discussed.
Key Words：Green design； Green manufacturing； Green application； Teaching method
農(nóng)業(yè)機(jī)械的快速發(fā)展與廣泛推廣，給農(nóng)民帶來(lái)了很大的便利和經(jīng)濟(jì)效益，但與此同時(shí)，也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題[1]。目前農(nóng)業(yè)機(jī)械的污染主要有油料泄漏、廢油污染、廢氣污染、以及殘膜等[2]。這不僅浪費(fèi)了資源，還污染了土地、水源和空氣，危害生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重者更會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生長(zhǎng)期的危害。因此，筆者在《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》教學(xué)中嘗試引入了以“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造，綠色管理”為主題的教學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生理解農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系。
1 “綠色技術(shù)”概念的引入
“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造，綠色應(yīng)用”均屬于“綠色技術(shù)”。為使學(xué)生對(duì)課程主題內(nèi)容有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，課堂教學(xué)中首先對(duì)當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械存在的諸如油料泄漏、廢油污染、廢氣污染以及作業(yè)后地膜污染等背景進(jìn)行了介紹。然后通過(guò)綠色技術(shù)的定義及內(nèi)涵對(duì)綠色技術(shù)進(jìn)行概括講解。
關(guān)于其定義，應(yīng)該讓學(xué)生知道側(cè)重于不同的角度分析，綠色技術(shù)有不同的定義。從環(huán)境學(xué)的角度定義，認(rèn)為綠色代表環(huán)境，象征生命術(shù)就是綠色技術(shù)，認(rèn)為綠色技術(shù)就是環(huán)境保護(hù)技術(shù)，能預(yù)防和治理環(huán)境污染的環(huán)保技術(shù)。從生態(tài)學(xué)的角度定義，綠色技術(shù)就是生態(tài)技術(shù)，如生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)工藝等。從生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度定義，認(rèn)為綠色技術(shù)就是根據(jù)環(huán)境價(jià)值并利用現(xiàn)代科技的全部潛力的技術(shù)。
綜合來(lái)講，筆者歸納總結(jié)出綠色技術(shù)就是最大限度地節(jié)約資源和能源，減少環(huán)境污染，有利于人類(lèi)生存而使用的各種現(xiàn)代技術(shù)、工藝和方法的總稱(chēng)。
單從定義上，是無(wú)法讓學(xué)生理解綠色技術(shù)的在農(nóng)業(yè)工程中的地位及意義的，因此進(jìn)一步從以下3個(gè)方面講述其內(nèi)涵，讓學(xué)生更深刻地認(rèn)識(shí)綠色技術(shù)。
（1）綠色技術(shù)是一種現(xiàn)代技術(shù)體系，這不同于人類(lèi)的蒙昧?xí)r代、野蠻時(shí)代或農(nóng)業(yè)文明時(shí)代的原始技術(shù)。同時(shí)，它又不是專(zhuān)指某一種技術(shù)或產(chǎn)業(yè)部門(mén)的技術(shù)。
（2）綠色技術(shù)是一種“無(wú)公害化”或“少公害化”的.技術(shù)，即無(wú)害于人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境的技術(shù)。這主要體現(xiàn)在綠色技術(shù)功能與環(huán)境功能的一致性上。因此，防止與治理環(huán)境污染，有利于自然資源生態(tài)平衡的技術(shù)均是綠色技術(shù)，這是判定綠色技術(shù)的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)或環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。
（3）用綠色技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品應(yīng)該有利于人類(lèi)的健康和福利，有利于人類(lèi)文明進(jìn)步，這是判定綠色技術(shù)的社會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。
2 農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色設(shè)計(jì)和綠色制造內(nèi)容的講解
通過(guò)對(duì)“綠色技術(shù)”定義及內(nèi)涵的講解，學(xué)生們已經(jīng)對(duì)綠色技術(shù)有了一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，接下來(lái)以“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造”2個(gè)模塊的內(nèi)容進(jìn)行具體講解，來(lái)展開(kāi)課程教學(xué)。
2.1 綠色設(shè)計(jì)部分的教學(xué)
在課堂上首先讓學(xué)生知道，綠色設(shè)計(jì)也稱(chēng)為生態(tài)設(shè)計(jì)，環(huán)境設(shè)計(jì)等。雖然叫法不同，內(nèi)涵卻是一致的，綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品全過(guò)程的設(shè)計(jì)中，充分考慮資源及環(huán)境的影響，以及產(chǎn)品功能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的同時(shí)，優(yōu)化參數(shù)，使產(chǎn)品整體對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，各項(xiàng)指標(biāo)符合環(huán)保要求[3]。
然后通過(guò)綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)人員、設(shè)計(jì)工藝和技術(shù)、設(shè)計(jì)目的等方面的比較（見(jiàn)表1），讓學(xué)生更清晰地看到綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不同。
從綠色設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的比較可以讓學(xué)生看出，綠色設(shè)計(jì)要求在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)必須按環(huán)境保護(hù)的指標(biāo)選用合理的原材料、結(jié)構(gòu)和工藝，在制造和使用過(guò)程中降低能耗，不產(chǎn)生毒副作用且有利于拆卸和回收，回收的材料可用于再生產(chǎn)，對(duì)無(wú)回收價(jià)值的產(chǎn)品進(jìn)行無(wú)害化處理以致不污染大氣、水質(zhì)等，并保證產(chǎn)生最少的廢棄物。
最后告訴學(xué)生隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷發(fā)展與進(jìn)步，農(nóng)業(yè)機(jī)械在向著高質(zhì)量、多功能、低能耗和低成本等方向發(fā)展，因此必須從源頭做起，在設(shè)計(jì)過(guò)程的每一個(gè)決策中都充分考慮到資源、能源和環(huán)境效益。因此綠色設(shè)計(jì)已成為農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展的必然趨勢(shì)[4]。
2.2 綠色制造部分的教學(xué)
制造是在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，同樣關(guān)于此部分教學(xué)，可以在綠色設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)一步深入講解綠色制造。為使學(xué)生更容易理解該部分教學(xué)內(nèi)容，筆者首先列舉了一些生產(chǎn)加工工藝中典型案例，如干式切削技術(shù)、準(zhǔn)干式切削技術(shù)、成形工藝技術(shù)、減磨技術(shù)、水噴射加工技術(shù)、風(fēng)冷卻切削技術(shù)、3D打印技術(shù)等。進(jìn)而引出綠色制造的概念，是一種綜合考慮環(huán)境影響及資源效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境的影響最小，而資源效率最高，使經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化[5]。
同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)指出農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造關(guān)鍵技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
（1）基于網(wǎng)絡(luò)化的協(xié)同設(shè)計(jì)制造技術(shù)：采用網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)制造技術(shù)和產(chǎn)品虛擬樣機(jī)技術(shù)，在農(nóng)業(yè)機(jī)械研制的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和維護(hù)等全生命周期的每個(gè)階段都產(chǎn)生明顯的“綠色經(jīng)濟(jì)效應(yīng)”，提高信息共享度。
（2）虛擬樣機(jī)建模仿真平臺(tái)開(kāi)發(fā)技術(shù)：在生產(chǎn)物理樣機(jī)之前利用計(jì)算機(jī)建立機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)體模型（即虛擬樣機(jī)），再仿真該機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，預(yù)測(cè)機(jī)械系統(tǒng)的整體性能，然后進(jìn)行分析比較，并改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，提高產(chǎn)品性能，減少對(duì)物理樣機(jī)的試驗(yàn)次數(shù)。
（3）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造評(píng)價(jià)方法與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)：對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械制造綠色性的評(píng)價(jià)是開(kāi)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械綠色制造的基本前提。對(duì)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行全生命周期的綠色性評(píng)價(jià)，是典型的多層次、多約束、多目標(biāo)群體決策問(wèn)題。
（4）面向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械研制的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和實(shí)施技術(shù)：建立健全各種材料的工藝知識(shí)庫(kù)、試（實(shí)）驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品特征模型庫(kù)、多學(xué)科集成模擬仿真平臺(tái)和產(chǎn)品虛擬樣機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等資源庫(kù)，以進(jìn)一步滿(mǎn)足研究工作的需求。
3 探討農(nóng)業(yè)機(jī)械的綠色應(yīng)用
筆者教學(xué)過(guò)程中通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，以及結(jié)合自身實(shí)踐經(jīng)歷，對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械“綠色應(yīng)用”即農(nóng)業(yè)機(jī)械的科學(xué)管理與科學(xué)調(diào)度進(jìn)行了總結(jié)。農(nóng)業(yè)機(jī)械化管理調(diào)度就是以農(nóng)業(yè)機(jī)械化為研究對(duì)象，通過(guò)揭示和總結(jié)其自身規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、可持續(xù)農(nóng)業(yè)目標(biāo)所進(jìn)行的計(jì)劃、組織及控制過(guò)程[7]。同時(shí)，以當(dāng)前典型案例進(jìn)行講解。
（1）建立農(nóng)機(jī)化服務(wù)體系：是農(nóng)業(yè)社會(huì)化服務(wù)體系的重要組成部分，它包括農(nóng)機(jī)管理、供應(yīng)、維修、研制、推廣、培訓(xùn)、監(jiān)理、工程建設(shè)等一整套完整的內(nèi)容。它為農(nóng)業(yè)機(jī)械優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全地進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高土地產(chǎn)出率，推進(jìn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化提供可靠的保障。
（2）農(nóng)業(yè)機(jī)械跨區(qū)作業(yè)：是指駕駛操作各類(lèi)聯(lián)合收割機(jī)跨越縣級(jí)以上行政區(qū)域進(jìn)行小麥、水稻、玉米、棉花等農(nóng)作物收獲作業(yè)的活動(dòng)[8]。農(nóng)機(jī)跨區(qū)機(jī)收作業(yè)服務(wù)模式的產(chǎn)生發(fā)展，不僅把大量勞動(dòng)力從繁重的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中解脫了出來(lái)，提高了農(nóng)機(jī)使用效率和農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且還在增加農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)業(yè)節(jié)本增效乃至節(jié)能減排等方面產(chǎn)生了有益影響。
在教學(xué)過(guò)程中需要告訴學(xué)生農(nóng)機(jī)科學(xué)管理即“綠色”應(yīng)用方面依舊面臨著挑戰(zhàn)[9]。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展的深入，農(nóng)機(jī)規(guī)模作業(yè)和跨區(qū)域作業(yè)已成為趨勢(shì)，農(nóng)機(jī)作業(yè)呈現(xiàn)出信息發(fā)布之后、作業(yè)效率低等問(wèn)題，同時(shí)又缺乏有效的調(diào)度策略，造成農(nóng)機(jī)配置不合理，制約了農(nóng)機(jī)作業(yè)的健康發(fā)展。因此，農(nóng)業(yè)機(jī)械急需一種更加高效的綠色管理方法，最大程度地提高農(nóng)業(yè)機(jī)械的利用率及效益，促進(jìn)農(nóng)機(jī)服務(wù)的市場(chǎng)化、社會(huì)化和產(chǎn)業(yè)化。
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