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机械工程类本科专业可持续发展知识教学探讨 摘要：可持续发展是将来经济和社会发展方向，培育将来工程师或决策领导者具有可持续发展思想意识和可持续发展学问是高校今后人才培育的一项新的内容。本文通过对现有机械工程类本科教学和可持续发展学问分析，提出融合可持续发展学问的机械工程本科课程教学模式，为应对可持续发展学问需求，改进现有机械类本科教学供应借鉴作用。 关键词：可持续发展学问；机械工程专业；本科教学 中图分类号：G642.41 文献标记码：A 文章编号：1674-932403-0143-02 随着人类社会和经济的不断发展，工业化和制造业消耗了大量的自然资源，造成资源枯竭、能源危机、环境严峻污染等问题。为此探究一条人类经济发展、社会发展与环境爱护相结合的可持续发展的道路已经越来越受到世界各国的剧烈重视；政府、企业和个人越来越意识到社会经济发展的三重底线，即经济、社会和环境的可持续发展。 制造业对经济、社会和环境的可持续发展有重要的影响。制造业不仅向环境排放大量废弃物，又是采矿、电力等高能耗工业产出产品的消费者。机械产品及机械制造过程是制造业的重要部分，机械制造业的可持续发展是今后机械工业重要的战略方向，目前可持续机械设计制造成为机械学科探讨热点之一。 本文结合作者多年机械设计制造课程教学、可持续设计制造技术的科研积累及在国外参加可持续发展学问教学实践，依据可持续技术发展对学问基本要求，对现有机械工程专业课程融合可持续发展学问教学内容进行探讨，提出将要开展的教学模式。 一、可持续发展学问 可持续发展是能满意当代人的须要，又不对后代人满意其须要的实力构成危害的发展，一般归结为经济的可持续发展、社会的可持续发展和环境的可持续发展。 可持续发展是社会发展的宏观战略，同时要求社会经济的各个微观层面的协同。详细到机械制造业，可持续发展的要旨就是为社会供应具有竞争力的产品的同时，对环境和社会的破坏和影响最小。对环境的影响要从产品全生命周期评估，即要综合考虑从制造产品的材料的矿石开采起先，到产品制造、产品运用、回收和处置等产品各个生命周期阶段对环境的影响。可持续发展不仅是发展理念的变革，更须要一系列的使能技术，理解、驾驭和应用这些技术就要具备可持续发展的学问。目前机械制造业可持续使能技术涉及机械设计和制造的各个方面，主要包括如下方面： 1.产品全生命周期评价技术。全生命周期评价是目前探讨和分析产品和过程全生命周期对资源和环境影响的主要技术。它是通过识别和量化产品全生命周期所用的能量、原材料以及排放来评价产品及其制造过程对环境的影响。 2.绿色设计技术。产品绿色设计是将环境考虑集成在产品和工艺设计过程中。在保证产品价格、性能和质量标准下设计与环境友好的产品和工艺。绿色设计主要涉及绿色材料设计、面对回收/拆卸的设计、节能和低碳设计、轻量化设计、基于LCA的生态设计等。 3.绿色制造工艺技术。绿色制造工艺技术是保证产品制造过程中对环境影响最小。绿色制造工艺技术主要包括两大部分：一是新型绿色成形技术，主要有少无切削工艺、干式切削工艺等。二是改进现有制造成形技术，削减制造过程中的能源消耗和各种排放。 4.产品生命周期末端处置技术。产品服役期结束后，进入产品生命周期末端，若不对产品实施处置，将造成资源奢侈并导致环境污染。目前产品生命周期末端处置主要涉及产品拆卸、回收重用、回收材料利用和废弃处置方案。 5.绿色材料和新能源技术。绿色材料是指在原料实行，产品制造运用和再循环利用以及废物处理等环节中与生态环境和谐共存并有利于人类健康的材料。绿色材料的选择和运用干脆关系到资源消耗和环境影响，绿色材料学问是重要的可持续发展学问之一。随着地球资源的削减，新可再生能源和清洁能源技术快速发展，这些新能源技术学问对制造业的可持续发展是特别重要的。 二、融合可持续发展学问的机械工程类本科教学 1.机械工程类本科教学。机械工程作为一个大类专业，一般分为机械设计制造及其自动化、车辆工程、测控技术与仪器等多个专业。根据培育宽口径、厚基础、强实力、高素养的复合型、创新型精英人才的要求，目前普遍的本科培育方案采纳机械大类招生，一二年级根据大类共同培育，课程设置包括通识教化课程和学科大类基础课程；三年级起进行专业分类培育，课程设置包括专业基础课程和专业方向模块课程。 2.融合可持续发展学问的机械工程类本科教学。高等教化是一个学问传授和综合实力培育的过程。教学过程中的每一门课程都是一个专业学习的学问点，学问点具有相互依靠的关系，前一学问点是后一学问点的基础和支撑，一个学问点可能须要多个学问点的支持。 一般来说，在现有本科培育方案中的每门课程，对于培育学生系统驾驭本学科学问是特别重要的。同时，可持续发展是有特定的发展对象，可持续发展学问须要与学科专业学问融合，才能被充分理解和实际应用。为此，我们依据可持续发展学问特征和现有课程，提出如下融合可持续发展学问教学模式： 在现有课程中添加可持续发展学问元。所谓课程学问元是指一门课程授课的学问中，具有不行再分割的具有完备学问表达的学问单位。一门课程传授多个不同类的学问，例如“机械工程材料”课，要传授金属材料学问、非金属材料学问及材料应用的学问等。同一课程内的学问单位，定义为课程学问元。 许多可持续发展学问与学科专业学问相关联，假如要独立为一门课程传授，它包含的学问元较少，没有必要独立为一门课程传授。因此，对于这类学问，可以聚类为单个的学问元，并且与同一课程中学问元关联，就能有机地融合到现有本科培育方案的课程学问中。首先提出在如下两门课程中添加可持续发展学问元：机械工程材料课。“机械工程材料”课程是机械类各专业的一门重要的学科基础课程。其任务是通过本课程的教学，学生具备对机械零件合理选材、提出热处理技术要求及制订冷热加工工艺路途的实力。该课程的学问元有金属材料的性能与成分、组织结构及加工工艺之间的关系；钢铁材料的热处理基本原理及工艺；机械工程常用金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料的成分、组织、性能及用途等。产品材料是影响可持续发展的重要因素，选择的材料不仅能满意产品运用功能要求，而且全生命周期评估是绿色的。绿色材料学问元有：工程材料可持续发展特性，例如，材料的可再生性、可回收性和可制造性等特性；工程材料生产的环境影响，例如，重金属开采、冶炼、处置对环境的影响；工程材料在不同应用场合的环境特性，例如，材料毒性、环境污染等；钢铁材料热处理环境特性，能耗及环境影响等；各种新型生态工程材料。上述这些学问元可以与工程材料的物理、化学和机械性能学问元融合，及与零件的工程材料选择学问元融合。机械设计课。“机械设计”课程为高校本科机械类必修的技术基础课程。该课程主要学问元包括：机械设计的基本理论、连接件、传动件、转动和支承零件等。目前的学问元主要针对具有设计能够满意产品功能零部件的实力，须要融合如下可持续发展学问元：面对可拆卸和重用的设计，该学问元可以与联接紧固学问元融合；零件轻量化设计，该学问元可以与零件强度设计学问元融合；零件寿命组合设计和回收设计，该学问元须要新独立添加；面对3D打印制造的设计，3D打印是新型的绿色増材制造技术，该学问元须要新独立添加；面对优化环境制造的设计，对设计方案须要的制造方案进行环境评估，选择实现环境最友好的设计，该学问元须要新独立添加；基于绿色新能源的产品设计，目前很多绿色新型能源不断涌现，须要不同的产品设计方案，该学问元须要新独立添加。 开设新的可持续发展学问课程。可持续发展学问涉及工程、环境和社会经济多学科，经过多年的技术发展，已经逐步形成一套独立的学问体系，并且上述新添加学问元须要这些学问元的支持。对于这些学问元，应当独立开设课程，插入到培育课程学问流网络中。可持续发展技术中最有特色的是产品全生命周期评价技术，即LCA技术。评估一个产品、一项工艺或一项服务是否是绿色的，须要从其全生命周期对资源消耗和环境影响进行评估。国际标准ISO 14040-2022和ISO14044-2022将LCA的实施步骤分为目标和范围定义、清单分析、影响评价和结果说明四个部分。由此，形成一个完整的LCA评估技术和工具。在此基础上，建立新的可持续发展基础学问元，形成一门新课程：可持续工程基础。“可持续工程基础”课程包括如下学问元：工业生态学基础，简要介绍自然生态系统和工业系统、可持续发展观和资源环境等；全生命周期评估，包括产品分析目标和边界范围定义、全生命周期清单分析、环境影响评价和说明；常用LCA软件工具及应用实例；材料流分析等。 三、结束语 可持续发展作为一种注意长远发展的经济增长模式，是将来全球经济发展方向。培育将来工程师或决策领导者具有可持续发展的思想意识，理解可持续发展内容、原理和方法，具有的可持续发展学问是高校今后人才培育的一项新的内容。如何在现有本科培育方案课程中，更好、更多地融合可持续发展学问，改进培育课程体系，是一急待解决的问题。本文通过对现有机械工程类本科教学和可持续发展学问分析，提出可持续发展学问与现有本科课程相融合的教学模式，为系统地将可持续发展学问引入当前本科教学供应一个思路，为今后开展相应的课程建设和课程实践打下基础。 第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页