以“綠色”為主題的《農業工程與可持續發展》教學方法探討

張若宇+翟志強

摘 要：為提高《農業工程與可持續發展》教學效果，筆者探討了以農業機械的“綠色設計，綠色制造，綠色應用”為主題的教學內容和教學方法。首先引入綠色技術的概念及內涵，然后具體展開農業機械“綠色設計，綠色制造”的內容講解，最后提出農業機械“綠色應用”的概念，并探討了農業機械的科學管理和科學調度。

關鍵詞：綠色設計 綠色制造 綠色應用 教學方法

中圖分類號：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

農業機械的快速發展與廣泛推廣，給農民帶來了很大的便利和經濟效益，但與此同時，也帶來了一系列的環境問題[1]。目前農業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，危害生態環境，嚴重者更會對人體健康產生長期的危害。因此，筆者在《農業工程與可持續發展》教學中嘗試引入了以“綠色設計，綠色制造，綠色管理”為主題的教學內容，進而引導學生理解農業工程與可持續發展之間的關系。

1 “綠色技術”概念的引入

“綠色設計，綠色制造，綠色應用”均屬于“綠色技術”。為使學生對課程主題內容有一個整體認識，課堂教學中首先對當前農業機械存在的諸如油料泄漏、廢油污染、廢氣污染以及作業后地膜污染等背景進行了介紹。然后通過綠色技術的定義及內涵對綠色技術進行概括講解。

關于其定義，應該讓學生知道側重于不同的角度分析，綠色技術有不同的定義。從環境學的角度定義，認為綠色代表環境，象征生命術就是綠色技術，認為綠色技術就是環境保護技術，能預防和治理環境污染的環保技術。從生態學的角度定義，綠色技術就是生態技術，如生態農業、生態工藝等。從生態經濟學的角度定義，認為綠色技術就是根據環境價值并利用現代科技的全部潛力的技術。

綜合來講，筆者歸納總結出綠色技術就是最大限度地節約資源和能源，減少環境污染，有利于人類生存而使用的各種現代技術、工藝和方法的總稱。

單從定義上，是無法讓學生理解綠色技術的在農業工程中的地位及意義的，因此進一步從以下3個方面講述其內涵，讓學生更深刻地認識綠色技術。

（1）綠色技術是一種現代技術體系，這不同于人類的蒙昧時代、野蠻時代或農業文明時代的原始技術。同時，它又不是專指某一種技術或產業部門的技術。

（2）綠色技術是一種“無公害化”或“少公害化”的技術，即無害于人類賴以生存的自然環境的技術。這主要體現在綠色技術功能與環境功能的一致性上。因此，防止與治理環境污染，有利于自然資源生態平衡的技術均是綠色技術，這是判定綠色技術的生態標準或環境標準。

（3）用綠色技術生產出來的產品應該有利于人類的健康和福利，有利于人類文明進步，這是判定綠色技術的社會標準。

2 農業機械綠色設計和綠色制造內容的講解

通過對“綠色技術”定義及內涵的講解，學生們已經對綠色技術有了一個整體認識，接下來以“綠色設計，綠色制造”2個模塊的內容進行具體講解，來展開課程教學。

2.1 綠色設計部分的教學

在課堂上首先讓學生知道，綠色設計也稱為生態設計，環境設計等。雖然叫法不同，內涵卻是一致的，綠色設計是指在產品全過程的設計中，充分考慮資源及環境的影響，以及產品功能、質量、開發周期和成本的同時，優化參數，使產品整體對環境的負面影響最小，各項指標符合環保要求[3]。

然后通過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、設計目的等方面的比較（見表1），讓學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生看出，綠色設計要求在設計產品時必須按環境保護的指標選用合理的原材料、結構和工藝，在制造和使用過程中降低能耗，不產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，對無回收價值的產品進行無害化處理以致不污染大氣、水質等，并保證產生最少的廢棄物。

最后告訴學生隨著農業現代化進程的不斷發展與進步，農業機械在向著高質量、多功能、低能耗和低成本等方向發展，因此必須從源頭做起，在設計過程的每一個決策中都充分考慮到資源、能源和環境效益。因此綠色設計已成為農業機械發展的必然趨勢[4]。

2.2 綠色制造部分的教學

制造是在設計的基礎上進行的，同樣關于此部分教學，可以在綠色設計基礎上進一步深入講解綠色制造。為使學生更容易理解該部分教學內容，筆者首先列舉了一些生產加工工藝中典型案例，如干式切削技術、準干式切削技術、成形工藝技術、減磨技術、水噴射加工技術、風冷卻切削技術、3D打印技術等。進而引出綠色制造的概念，是一種綜合考慮環境影響及資源效率的現代制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個生命周期中，對環境的影響最小，而資源效率最高，使經濟效益協調優化[5]。

同時在教學過程中應重點指出農業機械綠色制造關鍵技術主要體現在以下幾個方面。

（1）基于網絡化的協同設計制造技術：采用網絡化設計制造技術和產品虛擬樣機技術，在農業機械研制的設計、生產和維護等全生命周期的每個階段都產生明顯的“綠色經濟效應”，提高信息共享度。

（2）虛擬樣機建模仿真平臺開發技術：在生產物理樣機之前利用計算機建立機械系統的實體模型（即虛擬樣機），再仿真該機械系統的運動過程，預測機械系統的整體性能，然后進行分析比較，并改進系統設計方案，提高產品性能，減少對物理樣機的試驗次數。

（3）現代農業機械綠色制造評價方法與系統開發技術：對現代農業機械制造綠色性的評價是開展現代農業機械綠色制造的基本前提。對現代農業機械進行全生命周期的綠色性評價，是典型的多層次、多約束、多目標群體決策問題。

（4）面向現代農業機械研制的數據庫系統和實施技術：建立健全各種材料的工藝知識庫、試（實）驗數據庫、產品特征模型庫、多學科集成模擬仿真平臺和產品虛擬樣機開發系統等資源庫，以進一步滿足研究工作的需求。

3 探討農業機械的綠色應用

筆者教學過程中通過查閱大量文獻，以及結合自身實踐經歷，對農業機械“綠色應用”即農業機械的科學管理與科學調度進行了總結。農業機械化管理調度就是以農業機械化為研究對象，通過揭示和總結其自身規律，為實現高產、優質、高效、可持續農業目標所進行的計劃、組織及控制過程[7]。同時，以當前典型案例進行講解。

（1）建立農機化服務體系：是農業社會化服務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。它為農業機械優質、高效、低耗、安全地進行農業生產，提高勞動生產率，提高土地產出率，推進農業現代化提供可靠的保障。

（2）農業機械跨區作業：是指駕駛操作各類聯合收割機跨越縣級以上行政區域進行小麥、水稻、玉米、棉花等農作物收獲作業的活動[8]。農機跨區機收作業服務模式的產生發展，不僅把大量勞動力從繁重的農業生產中解脫了出來，提高了農機使用效率和農業勞動生產率，而且還在增加農民收入，促進農業節本增效乃至節能減排等方面產生了有益影響。

在教學過程中需要告訴學生農機科學管理即“綠色”應用方面依舊面臨著挑戰[9]。隨著農業機械化發展的深入，農機規模作業和跨區域作業已成為趨勢，農機作業呈現出信息發布之后、作業效率低等問題，同時又缺乏有效的調度策略，造成農機配置不合理，制約了農機作業的健康發展。因此，農業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機械的利用率及效益，促進農機服務的市場化、社會化和產業化。

參考文獻

[1] 陳華安.農業機械環境污染的原因與防治措施[J].福建農業，2015（3）：66.

[2] 金成，李祥.農機作業污染及防控措施探討[J].農機化研究，2009（3）：220-222.

[3] 岳夢雯，孟良成.淺談“綠色設計”的重要性[J].文學界：理論版，2010（10）：244-251.

[4] 袁馳，王健.農業機械的綠色設計[J].農機化研究，2007（6）：251-252.

[5] 劉飛.綠色制造的內涵、技術體系和發展趨勢[J].世界制造技術與裝備市場，2001（3）：38-43.

[6] 張銳.公共管理視野中的農業機械化管理與服務[D].北京：中國農業大學，2005.

[7] 小溪.農業部印發《聯合收割機跨區作業管理暫行辦法》[J].農業開發與裝備，2000（4）：4.

[8] 冷學臣.加強農機管理 提升農業生產效益[J].北京農業，2015（35）：112-113.