融入可持續(xù)發(fā)展觀的工科類課程新型教學(xué)模式

摘 要： 當(dāng)前，大多數(shù)的工科類課程的教學(xué)模式還是沿用過(guò)去傳統(tǒng)的教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱并沒(méi)有任何修改。然而，當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)全新的時(shí)代，可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為備受關(guān)注的新問(wèn)題。如何將這些新的符合可持續(xù)發(fā)展要求的設(shè)計(jì)觀念和設(shè)計(jì)思想自然地融合到傳統(tǒng)工科類課程教學(xué)中以建立一種新的符合可持續(xù)發(fā)展要求的教學(xué)模式是一個(gè)有待解決的重要問(wèn)題。文章給出了新型教學(xué)模式的構(gòu)建方法和關(guān)鍵點(diǎn)，并將構(gòu)造的新型教學(xué)模式應(yīng)用到實(shí)際課程教學(xué)中，實(shí)踐證明了新型教學(xué)模式的有效性和先進(jìn)性。

關(guān)鍵詞： 可持續(xù)發(fā)展觀 工科傳統(tǒng)課程 新型教學(xué)模式

引言

世界人口的持續(xù)增加和地球資源的有限之間的矛盾日益加劇，造成可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題成為最受關(guān)注的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題[1]-[5]。如何實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展？如何解決當(dāng)前的能源危機(jī)？如何應(yīng)對(duì)日益增產(chǎn)的人口問(wèn)題？我們能為可持續(xù)發(fā)展做些什么？特別是作為高校的教育工作者，我們能為可持續(xù)發(fā)展做什么？帶著這些思考我們邁出了傳統(tǒng)課程教學(xué)改革的步伐，希望通過(guò)課程改革將可持續(xù)發(fā)展思想更廣泛地在學(xué)生群體中傳播開(kāi)來(lái)，為實(shí)現(xiàn)我們可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)作貢獻(xiàn)。高等教育應(yīng)當(dāng)引領(lǐng)時(shí)代潮流，應(yīng)當(dāng)為學(xué)生樹(shù)立正確的價(jià)值觀和人生觀提供指導(dǎo)。然而過(guò)去的傳統(tǒng)高等教育并沒(méi)有有意識(shí)地增加這方面的內(nèi)容，沒(méi)有將這種觀念融入到教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中。

1.工科傳統(tǒng)課程7f40f13362eff3ec74baf4deca0b08d6

目前，工科傳統(tǒng)課程主要有：工程制圖、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)和公差與互換性等。過(guò)去，在傳統(tǒng)課程教學(xué)中一般都是使用傳統(tǒng)教材和教學(xué)方法。大多課程的教學(xué)計(jì)劃都是根據(jù)10年前的教學(xué)要求制訂。這些教學(xué)計(jì)劃中大多數(shù)的內(nèi)容是根據(jù)當(dāng)時(shí)的社會(huì)環(huán)境制訂，并沒(méi)有考慮到社會(huì)發(fā)展的要求。因此，傳統(tǒng)機(jī)械類課程的要求大多滯后。例如，傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)的要求大多是在符合強(qiáng)度的基礎(chǔ)上盡量減少用料。而對(duì)于材料選擇則是選擇符合強(qiáng)度要求的低成本材料。很少或是根本沒(méi)有將目前強(qiáng)調(diào)的節(jié)能減排因素考慮進(jìn)去。

2.新型教學(xué)模式

2.1新教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法中的綠色設(shè)計(jì)和生態(tài)設(shè)計(jì)都應(yīng)該融會(huì)貫通到機(jī)械設(shè)計(jì)課程中。包括面向環(huán)境的設(shè)計(jì)和面向回收的設(shè)計(jì)方法。因此，傳統(tǒng)課程設(shè)計(jì)應(yīng)該增加相應(yīng)的內(nèi)容。另外，目前對(duì)于設(shè)計(jì)出的新產(chǎn)品都要進(jìn)行生命周期能耗和排放計(jì)算，以確保其滿足節(jié)能環(huán)保的要求。另外，在機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械原理課程教授中應(yīng)該脫離過(guò)去的傳統(tǒng)教學(xué)思路，提倡任務(wù)驅(qū)動(dòng)下的教學(xué)。給學(xué)生布置設(shè)計(jì)任務(wù)，在布置的設(shè)計(jì)任務(wù)中增加對(duì)產(chǎn)品的能耗和排放要求，將可持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)設(shè)計(jì)觀自然地融入學(xué)生學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)過(guò)程中。然而這個(gè)過(guò)程并非一件容易實(shí)現(xiàn)的事情，需要對(duì)學(xué)生言傳身教，讓他們從根本上意識(shí)到可持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)設(shè)計(jì)的意義所在。

2.2新教學(xué)方法

綠色設(shè)計(jì)和生態(tài)設(shè)計(jì)要求學(xué)生將環(huán)境因素在設(shè)計(jì)中置于相當(dāng)重要的位置。這樣的設(shè)計(jì)理念我們過(guò)去是不曾提出的。在教學(xué)方法上也不曾嘗試過(guò)。新的教學(xué)方法需要將其融入進(jìn)去。其中，一種新方法是在教學(xué)過(guò)程中將課堂轉(zhuǎn)移到實(shí)際工廠的車間。讓學(xué)生親身體驗(yàn)機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，自覺(jué)計(jì)算每個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的能耗和排放。培養(yǎng)他們的實(shí)際動(dòng)手和工程能力。要求每一個(gè)學(xué)生完成一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)（例如，某種實(shí)用產(chǎn)品），學(xué)生跟蹤產(chǎn)品的原料選用、產(chǎn)品生產(chǎn)、消費(fèi)者使用直到最后的廢物處理的全過(guò)程。

例如，要求學(xué)生5人一組，負(fù)責(zé)1個(gè)項(xiàng)目。例如，針對(duì)礦泉水瓶這樣一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品。大部分情況下即使是這樣一個(gè)常見(jiàn)的簡(jiǎn)單包裝產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)是沒(méi)有相關(guān)產(chǎn)品生命周期能耗、排放甚至成本數(shù)據(jù)的。為此，學(xué)生必須親自動(dòng)手制作以獲取數(shù)據(jù)。首先，購(gòu)買能生產(chǎn)礦泉水瓶的塑料原料（例如生產(chǎn)100個(gè)需要的原料），采用詢問(wèn)廠家和查閱資料的方式獲取原料的能耗和排放數(shù)據(jù)。然后，送往相關(guān)塑料加工企業(yè)進(jìn)行加工，生產(chǎn)100個(gè)，計(jì)算總體的能耗和排放。對(duì)于加工機(jī)器而言其能耗排放主要是以耗電和耗水的方式表現(xiàn)。而對(duì)于排放來(lái)說(shuō)，也是通過(guò)計(jì)算電和水的消耗量來(lái)得到排放量。接著，根據(jù)計(jì)算運(yùn)輸過(guò)程的能耗。運(yùn)輸過(guò)程包括原料運(yùn)輸和包裝瓶到礦泉水生產(chǎn)廠的運(yùn)輸。最后，計(jì)算包裝瓶的廢物處理過(guò)程，對(duì)于使用的這里塑料能否回收再利用，如果能回收再利用，那么生命周期結(jié)束。如果不能，則要計(jì)算其廢棄后的能耗和排放。最后將100個(gè)塑料瓶的生命周期能耗和排放計(jì)算歸類后總和。分析100個(gè)瓶子的裝水容積，得出該類塑料水瓶包裝每一升水的能耗和排放，也就是我們說(shuō)的功能單位的能耗和排放。當(dāng)然，也可以包括成本核算。這樣就完成了一類礦泉水塑料包裝瓶的生命周期數(shù)據(jù)清單分析工作。這個(gè)過(guò)程也是生命周期評(píng)價(jià)和分析中最艱苦和最耗時(shí)的過(guò)程，也是目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)的瓶頸所在。

完成清單分析后，學(xué)生可以通過(guò)構(gòu)造影響評(píng)價(jià)指標(biāo)或是選用已有的各種影響評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)品的生命周期影響評(píng)價(jià)工作。最后，完成該類產(chǎn)品的生命周期改善分析。包括敏感性分析，即找出排放能耗最大的環(huán)節(jié)，分析條件變化對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響情況等。最全面的改善分析是建立產(chǎn)品的生命周期評(píng)價(jià)指標(biāo)多目標(biāo)優(yōu)化模型，通過(guò)模型仿真的優(yōu)化方法得到最佳方案。

在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)習(xí)到的機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)和優(yōu)化設(shè)計(jì)知識(shí)都同時(shí)得到應(yīng)用，勢(shì)必促進(jìn)其相應(yīng)能力的提高。可持續(xù)發(fā)展觀也將牢固地樹(shù)立在心中。

2.3新的評(píng)價(jià)體系

傳統(tǒng)的學(xué)生評(píng)價(jià)方式主要是根據(jù)學(xué)生的期末考試成績(jī)進(jìn)行評(píng)定。實(shí)際上，這樣的評(píng)價(jià)不利于提高學(xué)生的創(chuàng)新精神，更不利于將可持續(xù)發(fā)展觀融入其中。考核應(yīng)該是對(duì)課程整個(gè)過(guò)程的考核，另外，考核中應(yīng)該增加學(xué)生最后設(shè)計(jì)作品的占總體成績(jī)的比重。并要求學(xué)生作品含有能體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法和可持續(xù)發(fā)展觀的內(nèi)容。由此提升學(xué)生的自覺(jué)運(yùn)用綠色設(shè)計(jì)和生態(tài)設(shè)計(jì)的意識(shí)。另外，對(duì)課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)要延伸到課程的整個(gè)生命周期，比如，不僅要通過(guò)學(xué)生的考試成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)教學(xué)效果，而且要通過(guò)學(xué)生在用人單位的表現(xiàn)來(lái)評(píng)價(jià)教學(xué)效果。形成教學(xué)效果的正確反饋通道。課程教學(xué)效果好不好最終要?dú)w結(jié)到學(xué)生的就業(yè)率和就業(yè)單位的評(píng)價(jià)上，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)能不能真正為社會(huì)所用，這才是評(píng)價(jià)教學(xué)效果好壞的根本所在。學(xué)校應(yīng)該建立相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，為用人單位提供入口，為用人單位提供評(píng)價(jià)學(xué)生能力的有效途徑。學(xué)校也應(yīng)該成立專人負(fù)責(zé)收集相關(guān)的重要信心并及時(shí)反饋給教學(xué)單位的相關(guān)人員。教學(xué)單位要根據(jù)相關(guān)反饋信息做好教學(xué)改革和課程改革工作。

3.教學(xué)實(shí)踐

將新的教學(xué)模式運(yùn)用到機(jī)械類課程教學(xué)中，并從實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。例如，工程制圖課程中增加綠色設(shè)計(jì)內(nèi)容，讓學(xué)生在最初接觸工程圖樣的時(shí)候就養(yǎng)成關(guān)注產(chǎn)品綠色度的習(xí)慣。在機(jī)械設(shè)計(jì)課程中增加面向環(huán)境的設(shè)計(jì)內(nèi)容，增加產(chǎn)品生命周期評(píng)價(jià)方法內(nèi)容，讓學(xué)生對(duì)如何提高產(chǎn)品的可持續(xù)度有量化認(rèn)識(shí)。另外，在機(jī)械原理課程中，也不是局限于傳授簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)，而應(yīng)該將機(jī)械原理中遺漏的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與人文環(huán)境相結(jié)合的觀念教授給學(xué)生。學(xué)生設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品應(yīng)該符合當(dāng)前人文環(huán)境的需要，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

結(jié)語(yǔ)

本文提出的新教學(xué)模式對(duì)于樹(shù)立學(xué)生可持續(xù)發(fā)展觀和綠色設(shè)計(jì)觀起到重要作用，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)課程的改革為今后培養(yǎng)更多符合社會(huì)需求的人才提供了有效途徑。該類新型教學(xué)模式的推廣勢(shì)必為未來(lái)教學(xué)培養(yǎng)更多的優(yōu)秀人才提供新天地。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭朝先.產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變動(dòng)對(duì)中國(guó)碳排放的影響[J].中國(guó)人口.資源與環(huán)境，2012，22（7）：15-20.

[2]李方義，李劍峰等.產(chǎn)品綠色設(shè)計(jì)全生命周期評(píng)價(jià)方法研究現(xiàn)狀及展望[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2006，1：8-13.

[3]Pollock，Doug，Coulon，Remi.Life cycle assessment of an inkjet print cartridge[C].IEEE International Symposium on Electronics & the Environment，1996：154-160.

[4]Brinkley，Anne，Kirby，J.Ray，Wadehra，Inder L.，Besnainou，Jacques， Coulon，Remi，Goybet，Stephanie. Life cycle inventory of PVC：Disposal options for a PVC monitor housing[C].IEEE International Symposium on Electronics & the Environment，1995：145-151.

[5]Brinkley，Anne，Kirby，J. Ray，Wadehra，Inder L.，Besnainou，Jacques，Coulon，Remi，Goybet，Stephanie.Life cycle inventory of PVC：manufacturing and fabrication processes[C].IEEE International Symposium on Electronics & the Environment，1996：94-101.

廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目：基于課程生命周期的新型教學(xué)模式研究與實(shí)踐（2012JGB13），廣西高等教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目：機(jī)電專業(yè)應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式的探索與實(shí)踐，（2010JGB034），廣西區(qū)精品課程：現(xiàn)代工程制圖。