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摘 要：为提高《农业工程与可持续发展》教学效果，笔者探讨了以农业机械的“绿色设计，绿色制造，绿色应用”为主题的教学内容和教学方法。首先引入绿色技术的概念及内涵，然后具体展开农业机械“绿色设计，绿色制造”的内容讲解，最后提出农业机械“绿色应用”的概念，并探讨了农业机械的科学管理和科學调度。
关键词：绿色设计 绿色制造 绿色应用 教学方法
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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
农业机械的快速发展与广泛推广，给农民带来了很大的便利和经济效益，但与此同时，也带来了一系列的环境问题[1]。目前农业机械的污染主要有油料泄漏、废油污染、废气污染、以及残膜等[2]。这不仅浪费了资源，还污染了土地、水源和空气，危害生态环境，严重者更会对人体健康产生长期的危害。因此，笔者在《农业工程与可持续发展》教学中尝试引入了以“绿色设计，绿色制造，绿色管理”为主题的教学内容，进而引导学生理解农业工程与可持续发展之间的关系。
1 “绿色技术”概念的引入
“绿色设计，绿色制造，绿色应用”均属于“绿色技术”。为使学生对课程主题内容有一个整体认识，课堂教学中首先对当前农业机械存在的诸如油料泄漏、废油污染、废气污染以及作业后地膜污染等背景进行了介绍。然后通过绿色技术的定义及内涵对绿色技术进行概括讲解。
关于其定义，应该让学生知道侧重于不同的角度分析，绿色技术有不同的定义。从环境学的角度定义，认为绿色代表环境，象征生命术就是绿色技术，认为绿色技术就是环境保护技术，能预防和治理环境污染的环保技术。从生态学的角度定义，绿色技术就是生态技术，如生态农业、生态工艺等。从生态经济学的角度定义，认为绿色技术就是根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。
综合来讲，笔者归纳总结出绿色技术就是最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，有利于人类生存而使用的各种现代技术、工艺和方法的总称。
单从定义上，是无法让学生理解绿色技术的在农业工程中的地位及意义的，因此进一步从以下3个方面讲述其内涵，让学生更深刻地认识绿色技术。
（1）绿色技术是一种现代技术体系，这不同于人类的蒙昧时代、野蛮时代或农业文明时代的原始技术。同时，它又不是专指某一种技术或产业部门的技术。
（2）绿色技术是一种“无公害化”或“少公害化”的技术，即无害于人类赖以生存的自然环境的技术。这主要体现在绿色技术功能与环境功能的一致性上。因此，防止与治理环境污染，有利于自然资源生态平衡的技术均是绿色技术，这是判定绿色技术的生态标准或环境标准。
（3）用绿色技术生产出来的产品应该有利于人类的健康和福利，有利于人类文明进步，这是判定绿色技术的社会标准。
2 农业机械绿色设计和绿色制造内容的讲解
通过对“绿色技术”定义及内涵的讲解，学生们已经对绿色技术有了一个整体认识，接下来以“绿色设计，绿色制造”2个模块的内容进行具体讲解，来展开课程教学。
2.1 绿色设计部分的教学
在课堂上首先让学生知道，绿色设计也称为生态设计，环境设计等。虽然叫法不同，内涵却是一致的，绿色设计是指在产品全过程的设计中，充分考虑资源及环境的影响，以及产品功能、质量、开发周期和成本的同时，优化参数，使产品整体对环境的负面影响最小，各项指标符合环保要求[3]。
然后通过绿色设计与传统设计在设计依据、设计人员、设计工艺和技术、设计目的等方面的比较（见表1），让学生更清晰地看到绿色设计与传统设计的不同。 从绿色设计与传统设计的比较可以让学生看出，绿色设计要求在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺，在制造和使用过程中降低能耗，不产生毒副作用且有利于拆卸和回收，回收的材料可用于再生产，对无回收价值的产品进行无害化处理以致不污染大氣、水质等，并保证产生最少的废弃物。
最后告诉学生随着农业现代化进程的不断发展与进步，农业机械在向着高质量、多功能、低能耗和低成本等方向发展，因此必须从源头做起，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到资源、能源和环境效益。因此绿色设计已成为农业机械发展的必然趋势[4]。
2.2 绿色制造部分的教学
制造是在设计的基础上进行的，同样关于此部分教学，可以在绿色设计基础上进一步深入讲解绿色制造。为使学生更容易理解该部分教学内容，笔者首先列举了一些生产加工工艺中典型案例，如干式切削技术、准干式切削技术、成形工艺技术、减磨技术、水喷射加工技术、风冷却切削技术、3D打印技术等。进而引出绿色制造的概念，是一种综合考虑环境影响及资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的影响最小，而资源效率最高，使经济效益协调优化[5]。
同时在教学过程中应重点指出农业机械绿色制造关键技术主要体现在以下几个方面。
（1）基于网络化的协同设计制造技术：采用网络化设计制造技术和产品虚拟样机技术，在农业机械研制的设计、生产和维护等全生命周期的每个阶段都产生明显的“绿色经济效应”，提高信息共享度。
（2）虚拟样机建模仿真平台开发技术：在生产物理样机之前利用计算机建立机械系统的实体模型（即虚拟样机），再仿真该机械系统的运动过程，预测机械系统的整体性能，然后进行分析比较，并改进系统设计方案，提高产品性能，减少对物理样机的试验次数。
（3）现代农业机械绿色制造评价方法与系统开发技术：对现代农业机械制造绿色性的评价是开展现代农业机械绿色制造的基本前提。对现代农业机械进行全生命周期的绿色性评价，是典型的多层次、多约束、多目标群体决策问题。
（4）面向现代农业机械研制的数据库系统和实施技术：建立健全各种材料的工艺知识库、试（实）验数据库、产品特征模型库、多学科集成模拟仿真平台和产品虚拟样机开发系统等资源库，以进一步满足研究工作的需求。
3 探讨农业机械的绿色应用
笔者教学过程中通过查阅大量文献，以及结合自身实践经历，对农业机械“绿色应用”即农业机械的科学管理与科学调度进行了总结。农业机械化管理调度就是以农业机械化为研究对象，通过揭示和总结其自身规律，为实现高产、优质、高效、可持续农业目标所进行的计划、组织及控制过程[7]。同时，以当前典型案例进行讲解。
（1）建立农机化服务体系：是农业社会化服务体系的重要组成部分，它包括农机管理、供应、维修、研制、推广、培训、监理、工程建设等一整套完整的内容。它为农业机械优质、高效、低耗、安全地进行农业生产，提高劳动生产率，提高土地产出率，推进农业现代化提供可靠的保障。
（2）农业机械跨区作业：是指驾驶操作各类联合收割机跨越县级以上行政区域进行小麦、水稻、玉米、棉花等农作物收获作业的活动[8]。农机跨区机收作业服务模式的产生发展，不仅把大量劳动力从繁重的农业生产中解脱了出来，提高了农机使用效率和农业劳动生产率，而且还在增加农民收入，促进农业节本增效乃至节能减排等方面产生了有益影响。
在教学过程中需要告诉学生农机科学管理即“绿色”应用方面依旧面临着挑战[9]。随着农业机械化发展的深入，农机规模作业和跨区域作业已成为趋势，农机作业呈现出信息发布之后、作业效率低等问题，同时又缺乏有效的调度策略，造成农机配置不合理，制约了农机作业的健康发展。因此，农业机械急需一种更加高效的绿色管理方法，最大程度地提高农业机械的利用率及效益，促进农机服务的市场化、社会化和产业化。
参考文献
[1] 陈华安.农业机械环境污染的原因与防治措施[J].福建农业，2015（3）：66.
[2] 金成，李祥.农机作业污染及防控措施探讨[J].农机化研究，2009（3）：220-222.
[3] 岳梦雯，孟良成.浅谈“绿色设计”的重要性[J].文学界：理论版，2010（10）：244-251.
[4] 袁驰，王健.农业机械的绿色设计[J].农机化研究，2007（6）：251-252.
[5] 刘飞.绿色制造的内涵、技术体系和发展趋势[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：38-43.
[6] 张锐.公共管理视野中的农业机械化管理与服务[D].北京：中国农业大学，2005.
[7] 小溪.农业部印发《联合收割机跨区作业管理暂行办法》[J].农业开发与装备，2000（4）：4.
[8] 冷学臣.加强农机管理 提升农业生产效益[J].北京农业，2015（35）：112-113.
关键词：绿色设计 绿色制造 绿色应用 教学方法
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：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
农业机械的快速发展与广泛推广，给农民带来了很大的便利和经济效益，但与此同时，也带来了一系列的环境问题[1]。目前农业机械的污染主要有油料泄漏、废油污染、废气污染、以及残膜等[2]。这不仅浪费了资源，还污染了土地、水源和空气，危害生态环境，严重者更会对人体健康产生长期的危害。因此，笔者在《农业工程与可持续发展》教学中尝试引入了以“绿色设计，绿色制造，绿色管理”为主题的教学内容，进而引导学生理解农业工程与可持续发展之间的关系。
1 “绿色技术”概念的引入
“绿色设计，绿色制造，绿色应用”均属于“绿色技术”。为使学生对课程主题内容有一个整体认识，课堂教学中首先对当前农业机械存在的诸如油料泄漏、废油污染、废气污染以及作业后地膜污染等背景进行了介绍。然后通过绿色技术的定义及内涵对绿色技术进行概括讲解。
关于其定义，应该让学生知道侧重于不同的角度分析，绿色技术有不同的定义。从环境学的角度定义，认为绿色代表环境，象征生命术就是绿色技术，认为绿色技术就是环境保护技术，能预防和治理环境污染的环保技术。从生态学的角度定义，绿色技术就是生态技术，如生态农业、生态工艺等。从生态经济学的角度定义，认为绿色技术就是根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。
综合来讲，笔者归纳总结出绿色技术就是最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，有利于人类生存而使用的各种现代技术、工艺和方法的总称。
单从定义上，是无法让学生理解绿色技术的在农业工程中的地位及意义的，因此进一步从以下3个方面讲述其内涵，让学生更深刻地认识绿色技术。
（1）绿色技术是一种现代技术体系，这不同于人类的蒙昧时代、野蛮时代或农业文明时代的原始技术。同时，它又不是专指某一种技术或产业部门的技术。
（2）绿色技术是一种“无公害化”或“少公害化”的技术，即无害于人类赖以生存的自然环境的技术。这主要体现在绿色技术功能与环境功能的一致性上。因此，防止与治理环境污染，有利于自然资源生态平衡的技术均是绿色技术，这是判定绿色技术的生态标准或环境标准。
（3）用绿色技术生产出来的产品应该有利于人类的健康和福利，有利于人类文明进步，这是判定绿色技术的社会标准。
2 农业机械绿色设计和绿色制造内容的讲解
通过对“绿色技术”定义及内涵的讲解，学生们已经对绿色技术有了一个整体认识，接下来以“绿色设计，绿色制造”2个模块的内容进行具体讲解，来展开课程教学。
2.1 绿色设计部分的教学
在课堂上首先让学生知道，绿色设计也称为生态设计，环境设计等。虽然叫法不同，内涵却是一致的，绿色设计是指在产品全过程的设计中，充分考虑资源及环境的影响，以及产品功能、质量、开发周期和成本的同时，优化参数，使产品整体对环境的负面影响最小，各项指标符合环保要求[3]。
然后通过绿色设计与传统设计在设计依据、设计人员、设计工艺和技术、设计目的等方面的比较（见表1），让学生更清晰地看到绿色设计与传统设计的不同。 从绿色设计与传统设计的比较可以让学生看出，绿色设计要求在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺，在制造和使用过程中降低能耗，不产生毒副作用且有利于拆卸和回收，回收的材料可用于再生产，对无回收价值的产品进行无害化处理以致不污染大氣、水质等，并保证产生最少的废弃物。
最后告诉学生随着农业现代化进程的不断发展与进步，农业机械在向着高质量、多功能、低能耗和低成本等方向发展，因此必须从源头做起，在设计过程的每一个决策中都充分考虑到资源、能源和环境效益。因此绿色设计已成为农业机械发展的必然趋势[4]。
2.2 绿色制造部分的教学
制造是在设计的基础上进行的，同样关于此部分教学，可以在绿色设计基础上进一步深入讲解绿色制造。为使学生更容易理解该部分教学内容，笔者首先列举了一些生产加工工艺中典型案例，如干式切削技术、准干式切削技术、成形工艺技术、减磨技术、水喷射加工技术、风冷却切削技术、3D打印技术等。进而引出绿色制造的概念，是一种综合考虑环境影响及资源效率的现代制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的影响最小，而资源效率最高，使经济效益协调优化[5]。
同时在教学过程中应重点指出农业机械绿色制造关键技术主要体现在以下几个方面。
（1）基于网络化的协同设计制造技术：采用网络化设计制造技术和产品虚拟样机技术，在农业机械研制的设计、生产和维护等全生命周期的每个阶段都产生明显的“绿色经济效应”，提高信息共享度。
（2）虚拟样机建模仿真平台开发技术：在生产物理样机之前利用计算机建立机械系统的实体模型（即虚拟样机），再仿真该机械系统的运动过程，预测机械系统的整体性能，然后进行分析比较，并改进系统设计方案，提高产品性能，减少对物理样机的试验次数。
（3）现代农业机械绿色制造评价方法与系统开发技术：对现代农业机械制造绿色性的评价是开展现代农业机械绿色制造的基本前提。对现代农业机械进行全生命周期的绿色性评价，是典型的多层次、多约束、多目标群体决策问题。
（4）面向现代农业机械研制的数据库系统和实施技术：建立健全各种材料的工艺知识库、试（实）验数据库、产品特征模型库、多学科集成模拟仿真平台和产品虚拟样机开发系统等资源库，以进一步满足研究工作的需求。
3 探讨农业机械的绿色应用
笔者教学过程中通过查阅大量文献，以及结合自身实践经历，对农业机械“绿色应用”即农业机械的科学管理与科学调度进行了总结。农业机械化管理调度就是以农业机械化为研究对象，通过揭示和总结其自身规律，为实现高产、优质、高效、可持续农业目标所进行的计划、组织及控制过程[7]。同时，以当前典型案例进行讲解。
（1）建立农机化服务体系：是农业社会化服务体系的重要组成部分，它包括农机管理、供应、维修、研制、推广、培训、监理、工程建设等一整套完整的内容。它为农业机械优质、高效、低耗、安全地进行农业生产，提高劳动生产率，提高土地产出率，推进农业现代化提供可靠的保障。
（2）农业机械跨区作业：是指驾驶操作各类联合收割机跨越县级以上行政区域进行小麦、水稻、玉米、棉花等农作物收获作业的活动[8]。农机跨区机收作业服务模式的产生发展，不仅把大量劳动力从繁重的农业生产中解脱了出来，提高了农机使用效率和农业劳动生产率，而且还在增加农民收入，促进农业节本增效乃至节能减排等方面产生了有益影响。
在教学过程中需要告诉学生农机科学管理即“绿色”应用方面依旧面临着挑战[9]。随着农业机械化发展的深入，农机规模作业和跨区域作业已成为趋势，农机作业呈现出信息发布之后、作业效率低等问题，同时又缺乏有效的调度策略，造成农机配置不合理，制约了农机作业的健康发展。因此，农业机械急需一种更加高效的绿色管理方法，最大程度地提高农业机械的利用率及效益，促进农机服务的市场化、社会化和产业化。
参考文献
[1] 陈华安.农业机械环境污染的原因与防治措施[J].福建农业，2015（3）：66.
[2] 金成，李祥.农机作业污染及防控措施探讨[J].农机化研究，2009（3）：220-222.
[3] 岳梦雯，孟良成.浅谈“绿色设计”的重要性[J].文学界：理论版，2010（10）：244-251.
[4] 袁驰，王健.农业机械的绿色设计[J].农机化研究，2007（6）：251-252.
[5] 刘飞.绿色制造的内涵、技术体系和发展趋势[J].世界制造技术与装备市场，2001（3）：38-43.
[6] 张锐.公共管理视野中的农业机械化管理与服务[D].北京：中国农业大学，2005.
[7] 小溪.农业部印发《联合收割机跨区作业管理暂行办法》[J].农业开发与装备，2000（4）：4.
[8] 冷学臣.加强农机管理 提升农业生产效益[J].北京农业，2015（35）：112-113.