以“綠色”為主題的《農業(yè)工程與可持續發(fā)展》教學(xué)方法探討論文
摘 要：為提高《農業(yè)工程與可持續發(fā)展》教學(xué)效果，筆者探討了以農業(yè)機械的“綠色設計，綠色制造，綠色應用”為主題的教學(xué)內容和教學(xué)方法。首先引入綠色技術(shù)的概念及內涵，然后具體展開(kāi)農業(yè)機械“綠色設計，綠色制造”的內容講解，最后提出農業(yè)機械“綠色應用”的概念，并探討了農業(yè)機械的科學(xué)管理和科學(xué)調度。
關(guān)鍵詞：綠色設計 綠色制造 綠色應用 教學(xué)方法
中圖分類(lèi)號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：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
農業(yè)機械的快速發(fā)展與廣泛推廣，給農民帶來(lái)了很大的便利和經(jīng)濟效益，但與此同時(shí)，也帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題[1]。目前農業(yè)機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]。這不僅浪費了資源，還污染了土地、水源和空氣，危害生態(tài)環(huán)境，嚴重者更會(huì )對人體健康產(chǎn)生長(cháng)期的危害。因此，筆者在《農業(yè)工程與可持續發(fā)展》教學(xué)中嘗試引入了以“綠色設計，綠色制造，綠色管理”為主題的教學(xué)內容，進(jìn)而引導學(xué)生理解農業(yè)工程與可持續發(fā)展之間的關(guān)系。
1 “綠色技術(shù)”概念的引入
“綠色設計，綠色制造，綠色應用”均屬于“綠色技術(shù)”。為使學(xué)生對課程主題內容有一個(gè)整體認識，課堂教學(xué)中首先對當前農業(yè)機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)的定義及內涵對綠色技術(shù)進(jìn)行概括講解。
關(guān)于其定義，應該讓學(xué)生知道側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，認為綠色代表環(huán)境，象征生命術(shù)就是綠色技術(shù)，認為綠色技術(shù)就是環(huán)境保護技術(shù)，能預防和治理環(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)農業(yè)、生態(tài)工藝等。從生態(tài)經(jīng)濟學(xué)的角度定義，認為綠色技術(shù)就是根據環(huán)境價(jià)值并利用現代科技的全部潛力的技術(shù)。
綜合來(lái)講，筆者歸納總結出綠色技術(shù)就是最大限度地節約資源和能源，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)方面講述其內涵，讓學(xué)生更深刻地認識綠色技術(shù)。
�。�1）綠色技術(shù)是一種現代技術(shù)體系，這不同于人類(lèi)的蒙昧時(shí)代、野蠻時(shí)代或農業(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)標準或環(huán)境標準。
�。�3）用綠色技術(shù)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品應該有利于人類(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 )標準。
2 農業(yè)機械綠色設計和綠色制造內容的講解
通過(guò)對“綠色技術(shù)”定義及內涵的講解，學(xué)生們已經(jīng)對綠色技術(shù)有了一個(gè)整體認識，接下來(lái)以“綠色設計，綠色制造”2個(gè)模塊的內容進(jìn)行具體講解，來(lái)展開(kāi)課程教學(xué)。
2.1 綠色設計部分的教學(xué)
在課堂上首先讓學(xué)生知道，綠色設計也稱(chēng)為生態(tài)設計，環(huán)境設計等。雖然叫法不同，內涵卻是一致的，綠色設計是指在產(chǎn)品全過(guò)程的設計中，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，使產(chǎn)品整體對環(huán)境的負面影響最小，各項指標符合環(huán)保要求[3]。
然后通過(guò)綠色設計與傳統設計在設計依據、設計人員、設計工藝和技術(shù)、設計目的等方面的比較（見(jiàn)表1），讓學(xué)生更清晰地看到綠色設計與傳統設計的不同。
從綠色設計與傳統設計的比較可以讓學(xué)生看出，綠色設計要求在設計產(chǎn)品時(shí)必須按環(huán)境保護的指標選用合理的原材料、結構和工藝，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(zhù)農業(yè)現代化進(jìn)程的不斷發(fā)展與進(jìn)步，農業(yè)機械在向著(zhù)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，在設計過(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。因此綠色設計已成為農業(yè)機械發(fā)展的必然趨勢[4]。
2.2 綠色制造部分的教學(xué)
制造是在設計的基礎上進(jìn)行的，同樣關(guān)于此部分教學(xué)，可以在綠色設計基礎上進(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代制造模式，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個(gè)生命周期中，對環(huán)境的影響最小，而資源效率最高，使經(jīng)濟效益協(xié)調優(yōu)化[5]。
同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中應重點(diǎn)指出農業(yè)機械綠色制造關(guān)鍵技術(shù)主要體現在以下幾個(gè)方面。
�。�1）基于網(wǎng)絡(luò )化的協(xié)同設計制造技術(shù)：采用網(wǎng)絡(luò )化設計制造技術(shù)和產(chǎn)品虛擬樣機技術(shù)，在農業(yè)機械研制的設計、生產(chǎn)和維護等全生命周期的每個(gè)階段都產(chǎn)生明顯的“綠色經(jīng)濟效應”，提高信息共享度。
�。�2）虛擬樣機建模仿真平臺開(kāi)發(fā)技術(shù)：在生產(chǎn)物理樣機之前利用計算機建立機械系統的實(shí)體模型（即虛擬樣機），再仿真該機械系統的運動(dòng)過(guò)程，預測機械系統的整體性能，然后進(jìn)行分析比較，并改進(jìn)系統設計方案，提高產(chǎn)品性能，減少對物理樣機的試驗次數。
�。�3）現代農業(yè)機械綠色制造評價(jià)方法與系統開(kāi)發(fā)技術(shù)：對現代農業(yè)機械制造綠色性的評價(jià)是開(kāi)展現代農業(yè)機械綠色制造的基本前提。對現代農業(yè)機械進(jìn)行全生命周期的綠色性評價(jià)，是典型的多層次、多約束、多目標群體決策問(wèn)題。
�。�4）面向現代農業(yè)機械研制的數據庫系統和實(shí)施技術(shù)：建立健全各種材料的工藝知識庫、試（實(shí)）驗數據庫、產(chǎn)品特征模型庫、多學(xué)科集成模擬仿真平臺和產(chǎn)品虛擬樣機開(kāi)發(fā)系統等資源庫，以進(jìn)一步滿(mǎn)足研究工作的需求。
3 探討農業(yè)機械的綠色應用
筆者教學(xué)過(guò)程中通過(guò)查閱大量文獻，以及結合自身實(shí)踐經(jīng)歷，對農業(yè)機械“綠色應用”即農業(yè)機械的科學(xué)管理與科學(xué)調度進(jìn)行了總結。農業(yè)機械化管理調度就是以農業(yè)機械化為研究對象，通過(guò)揭示和總結其自身規律，為實(shí)現高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、可持續農業(yè)目標所進(jìn)行的計劃、組織及控制過(guò)程[7]。同時(shí)，以當前典型案例進(jìn)行講解。
�。�1）建立農機化服務(wù)體系：是農業(yè)社會(huì )化服務(wù)體系的重要組成部分，它包括農機管理、供應、維修、研制、推廣、培訓、監理、工程建設等一整套完整的內容。它為農業(yè)機械優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、安全地進(jìn)行農業(yè)生產(chǎn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，提高土地產(chǎn)出率，推進(jìn)農業(yè)現代化提供可靠的保障。
�。�2）農業(yè)機械跨區作業(yè)：是指駕駛操作各類(lèi)聯(lián)合收割機跨越縣級以上行政區域進(jìn)行小麥、水稻、玉米、棉花等農作物收獲作業(yè)的活動(dòng)[8]。農機跨區機收作業(yè)服務(wù)模式的產(chǎn)生發(fā)展，不僅把大量勞動(dòng)力從繁重的農業(yè)生產(chǎn)中解脫了出來(lái)，提高了農機使用效率和農業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且還在增加農民收入，促進(jìn)農業(yè)節本增效乃至節能減排等方面產(chǎn)生了有益影響。
在教學(xué)過(guò)程中需要告訴學(xué)生農機科學(xué)管理即“綠色”應用方面依舊面臨著(zhù)挑戰[9]。隨著(zhù)農業(yè)機械化發(fā)展的深入，農機規模作業(yè)和跨區域作業(yè)已成為趨勢，農機作業(yè)呈現出信息發(fā)布之后、作業(yè)效率低等問(wèn)題，同時(shí)又缺乏有效的調度策略，造成農機配置不合理，制約了農機作業(yè)的健康發(fā)展。因此，農業(yè)機械急需一種更加高效的綠色管理方法，最大程度地提高農業(yè)機械的利用率及效益，促進(jìn)農機服務(wù)的市場(chǎng)化、社會(huì )化和產(chǎn)業(yè)化。
參考文獻
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