《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》緒論教學(xué)方法探討

張若宇+翟志強(qiáng)

摘 要：為更好地開展《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》緒論課的講授，筆者在教學(xué)中對(duì)該課程緒論部分的內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行了探索。首先引入農(nóng)業(yè)概念及其發(fā)展歷程，接著引出農(nóng)業(yè)工程概念內(nèi)涵。與此同時(shí)，指出當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)存在的問(wèn)題，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展主題的引入做出鋪墊，并借助熵的概念進(jìn)行農(nóng)業(yè)可持續(xù)問(wèn)題的講解。最后引導(dǎo)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)發(fā)展，重視農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程 可持續(xù)發(fā)展 教學(xué)方法

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0193-03

Discussion of Teaching Method for Introduction Course of Agricultural Engineering and Sustainable Development

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，Xinjing Shihezi， 832000， China）

Abstract：In order to improve the teaching quality of introduction course of Agricultural Engineering and Sustainable Development， the authors have been explored the teaching contents and teaching methods of the introduction in teaching. Firstly， the concept and development history of agriculture were introduced. Then the concept and connotation of agricultural engineering were introduced. Meanwhile， the existing problems of agriculture in China were pointed out for paving the way to introduce of agricultural sustainable development. In addition， the agricultural sustainable development were explained with the concept of entropy. Finally， the students were guided again to correctly understand the development of agriculture and to focus on the agricultural sustainable development.

Key Words：Agricultural Engineering； Sustainable development； Teaching contents； Teaching method

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展的重要性正在逐步提升?！掇r(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》作為農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使農(nóng)業(yè)工程相關(guān)專業(yè)學(xué)生從宏觀角度理解工業(yè)工程專業(yè)與可持續(xù)發(fā)展之間的辯證關(guān)系。熟悉了解農(nóng)業(yè)工程生產(chǎn)中的農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)產(chǎn)品加工和農(nóng)業(yè)環(huán)境等方面與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的理念。但是《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》至今尚無(wú)直接的教材，為此，筆者在教學(xué)中，對(duì)該課程內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法進(jìn)行了探索。

該文從我國(guó)基本國(guó)情出發(fā)，探討《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》課程緒論的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生更好地理解可持續(xù)發(fā)展的意義，以及農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。

1 以“農(nóng)業(yè)及其發(fā)展歷程”引入課程內(nèi)容

在教學(xué)中，為使課程更好地展開，首先將“農(nóng)業(yè)及其發(fā)展歷程”內(nèi)容引入緒論課，以便使學(xué)生更清晰的了解農(nóng)業(yè)的發(fā)展及其意義，更容易理解《農(nóng)業(yè)工程與可持續(xù)發(fā)展》課程后續(xù)的主題內(nèi)容。

“什么是農(nóng)業(yè)？農(nóng)業(yè)是怎么來(lái)的？”筆者從狹義和廣義兩個(gè)角度，對(duì)農(nóng)業(yè)的定義進(jìn)行了解釋。在我國(guó)，農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)[1]，它是指人們利用生物的生長(zhǎng)機(jī)理，采取人工培養(yǎng)和養(yǎng)殖的辦法，以取得產(chǎn)品的物質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng)。從狹義上講，農(nóng)業(yè)泛指種植業(yè)[2]，它包括糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、飼料作物和綠肥等農(nóng)作物的生產(chǎn)活動(dòng)；從廣義上講，除種植業(yè)外，還包括林業(yè)、畜牧業(yè)、副業(yè)和漁業(yè)。這五業(yè)合在一起通常稱為“大農(nóng)業(yè)”。目前農(nóng)業(yè)早已是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)部門，是以土地資源為生產(chǎn)對(duì)象的部門，利用動(dòng)物植物等生物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，通過(guò)人工培育來(lái)獲得生產(chǎn)食品及工業(yè)原料的產(chǎn)業(yè)，屬于第一產(chǎn)業(yè)[3]。

關(guān)于中國(guó)農(nóng)業(yè)起源，可以借助古籍中許多美麗動(dòng)聽(tīng)的傳說(shuō)故事進(jìn)行講解，這可以大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。眾所周知，我們經(jīng)常把農(nóng)業(yè)的起源歸功于偉大的神農(nóng)、后稷和黃帝或其他帝王、名臣等等[4]。在農(nóng)業(yè)漫長(zhǎng)的發(fā)展過(guò)程中，人們把農(nóng)業(yè)生產(chǎn)劃分為三個(gè)大的階段：原始農(nóng)業(yè)、傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。

（1）原始農(nóng)業(yè)——基本特征是完全依靠人力和簡(jiǎn)陋的木、石工具，模仿動(dòng)植物自然生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自給自足的生產(chǎn)。

（2）傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)——當(dāng)人類進(jìn)入封建社會(huì)后，開始學(xué)會(huì)制造鐵犁和使用耕畜，生產(chǎn)力有了很大發(fā)展，開始打破原始社會(huì)那種封閉式的生產(chǎn)方式，逐漸進(jìn)入較為開放的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式。

（3）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——是以生物技術(shù)和信息技術(shù)為先導(dǎo)的技術(shù)高度密集的產(chǎn)業(yè)，不僅提高土地生產(chǎn)率，并打破了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)季節(jié)性和地域性的限制，同時(shí)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)。

2 介紹農(nóng)業(yè)工程的內(nèi)涵

通過(guò)“農(nóng)業(yè)及其發(fā)展歷程”的教學(xué)，對(duì)“農(nóng)業(yè)”進(jìn)一步延伸，向?qū)W生講解農(nóng)業(yè)工程的內(nèi)涵。農(nóng)業(yè)工程是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)手段、生態(tài)環(huán)境和農(nóng)村生活設(shè)施的各種工程技術(shù)、工程管理、工程理論的總稱[5]，是為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活服務(wù)的綜合性工程技術(shù)及其原理。自1910年內(nèi)燃拖拉機(jī)問(wèn)世，標(biāo)志了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程的開始。

另外從當(dāng)前農(nóng)業(yè)工程學(xué)科構(gòu)成角度給學(xué)生一個(gè)全面的介紹。目前農(nóng)業(yè)工程已經(jīng)發(fā)展成為多學(xué)科綜合性的邊緣學(xué)科，其科學(xué)技術(shù)研究的范圍很廣，總體歸結(jié)為以下7個(gè)方面：農(nóng)業(yè)機(jī)械化、農(nóng)田水利和水土保持、土地利用工程、農(nóng)村建筑和農(nóng)業(yè)生物環(huán)境工程、農(nóng)副產(chǎn)品加工工程、農(nóng)村能源工程、農(nóng)業(yè)電氣化工程。農(nóng)業(yè)工程在合理利用農(nóng)業(yè)資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)出率等方面都有重大作用。

3 引入“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”

該課程教學(xué)的核心內(nèi)容就是“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”，而“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”又是從何時(shí)成為大眾關(guān)注的熱點(diǎn)呢？筆者從以下幾個(gè)方面分析了“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”提出的背景。

自工業(yè)革命以來(lái)，許多國(guó)家相繼走上了以工業(yè)化為主的發(fā)展道路。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的迅速提高和經(jīng)濟(jì)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人類創(chuàng)造了前所未有的物質(zhì)財(cái)富。但是，卻出現(xiàn)了全球范圍內(nèi)的環(huán)境破環(huán)、資源過(guò)度消耗和貧富差距加大等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅和阻礙著人類社會(huì)的生存和發(fā)展。于是，人類不得不深刻反思沿襲已久的生存方式和思想觀念，進(jìn)而試圖去尋找一條既能保證經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)發(fā)展，又能維護(hù)生態(tài)良性循環(huán)的全新的發(fā)展道路。

在農(nóng)業(yè)方面，以美國(guó)為代表的工業(yè)化農(nóng)業(yè)的發(fā)展模式在世界各地得到推廣。自20世紀(jì)70年代末以來(lái)，我國(guó)開始大力發(fā)展機(jī)械化生產(chǎn)方式，利用化肥、農(nóng)業(yè)提高作物產(chǎn)量，工業(yè)化模式的農(nóng)業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)重的問(wèn)題。以大化肥、大農(nóng)藥、大量消耗地下水為代價(jià)的，農(nóng)業(yè)環(huán)境污染嚴(yán)重，長(zhǎng)期下去存在嚴(yán)重的隱患[6]。“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”在這樣的背景下被提出。我們要發(fā)展既能滿足當(dāng)代人對(duì)農(nóng)副產(chǎn)品的需求，又不對(duì)后代人農(nóng)副產(chǎn)品的需求構(gòu)成威脅的農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，即可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)模式。要解決未來(lái)可能將要面臨的糧食安全問(wèn)題，必須要回到循環(huán)性生態(tài)農(nóng)業(yè)上來(lái)。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，中國(guó)未來(lái)農(nóng)業(yè)只能走“用地養(yǎng)地”、“精耕細(xì)作”配合一定現(xiàn)代化設(shè)備和生態(tài)技術(shù)的生態(tài)農(nóng)業(yè)。

4 從熵的角度分析“農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展”

在教學(xué)過(guò)程中，筆者從熵的角度對(duì)農(nóng)業(yè)工程的發(fā)展進(jìn)行了剖析，以便使學(xué)生更加清晰理解農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。1868年德國(guó)物理學(xué)家克勞修斯在物理學(xué)中發(fā)現(xiàn)和揭示了熵世界觀的概念[7-8]。它告訴人們，物質(zhì)和能量雖然是守恒的，但在表現(xiàn)形態(tài)上只能“沿著一個(gè)方向轉(zhuǎn)換，即從可利用到不可利用，從有效到無(wú)效，從有序到無(wú)序”。為了創(chuàng)造工業(yè)文明，人類無(wú)節(jié)制的開采和消耗各類自然資源，這帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，影響人類的生存和發(fā)展[9]。

筆者探討分析后得出結(jié)論，農(nóng)業(yè)的實(shí)質(zhì)就是通過(guò)綠色植物吸收與轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能形成負(fù)熵。生物體的負(fù)熵機(jī)制如圖1所示，以負(fù)熵為起點(diǎn)，并以這種負(fù)熵在流動(dòng)過(guò)程中不斷耗散的方式展開農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程。

在教學(xué)中，筆者又嘗試按照數(shù)學(xué)極限的思想，并提出一個(gè)極限公式（公式1），對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行講解。該極限公式可將其表示為如下的形式：以時(shí)間t為自變量，自然界的熵表示為時(shí)間t的函數(shù)，則

（1）

式中，C為相對(duì)常數(shù)，即人類生存的星球在某一時(shí)期能夠忍受的熵。熵是最后不能再被轉(zhuǎn)化做功的無(wú)效能量的總和。這種情況在封閉系統(tǒng)中表現(xiàn)明顯，當(dāng)熵達(dá)到最大值時(shí)，則表示一切有效能量均消耗殆盡。當(dāng)有效能量和無(wú)效能量相等時(shí)（熱力學(xué)第一定律的規(guī)定），則意味著系統(tǒng)進(jìn)入了全面崩潰，或稱“熱寂”階段[10]。只有當(dāng)我們承認(rèn)自己世界的有限性，有意識(shí)地尊重地球資源的極限，我們才能真正領(lǐng)會(huì)到地球的寶貴，從而做出對(duì)人類繼續(xù)生存有重大意義的調(diào)整。

通過(guò)此部分內(nèi)容的講解可以有力的告訴學(xué)生，我們必須把熵定律作為價(jià)值判斷的基礎(chǔ)，只有發(fā)展低耗、節(jié)約，與自然和諧共存的、符合減熵原理和生態(tài)規(guī)律的農(nóng)業(yè)，才能保持農(nóng)業(yè)發(fā)展的可持續(xù)性。

5 探討可持續(xù)發(fā)展的途徑

該課程的最終目的就是正確引導(dǎo)學(xué)生理解和重視農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。雖然農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展帶來(lái)了一系列的負(fù)面環(huán)境問(wèn)題，尤其是工業(yè)化的農(nóng)業(yè)，在帶來(lái)農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)破壞了生態(tài)的可持續(xù)性。但是，我們必須正確認(rèn)識(shí)農(nóng)業(yè)發(fā)展，探討農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。在基于資源環(huán)境約束下，尋求一條節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展之路[11]。

在教學(xué)過(guò)程中，筆者啟發(fā)學(xué)生積極主動(dòng)思考農(nóng)業(yè)工程可持續(xù)發(fā)展的新方法，總結(jié)出農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展必須具備以下要素。

正確認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的核心內(nèi)容。以犧牲環(huán)境換取的經(jīng)濟(jì)效益的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，只會(huì)讓環(huán)境背上沉重的包袱的問(wèn)題，而不會(huì)帶來(lái)長(zhǎng)久的效益，因此發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)已成為必然趨勢(shì)。

利用系統(tǒng)思維和系統(tǒng)的科學(xué)體系去解決問(wèn)題。我們面臨的任何一個(gè)要解決的問(wèn)題或要完成的任務(wù)其實(shí)都是系統(tǒng)。將農(nóng)業(yè)工程看成大的系統(tǒng)，運(yùn)用系統(tǒng)工程的理論和方法，結(jié)合農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的合理組建和最佳運(yùn)行的過(guò)程技術(shù)。

學(xué)習(xí)以“綠色技術(shù)”為主題的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)。對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生注入農(nóng)業(yè)機(jī)械“綠色設(shè)計(jì)，綠色制造，綠色管理”的理念。

學(xué)會(huì)利用科學(xué)的思維方法尋找最優(yōu)方案。根據(jù)可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的性質(zhì)和總目標(biāo)，將問(wèn)題分解為不同的組成因素，并按其相互影響及隸屬關(guān)系按不同層次聚集組合，形成多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，使問(wèn)題歸結(jié)為最低層相對(duì)于最高層的相對(duì)重要權(quán)值的確定，進(jìn)而尋找可持續(xù)發(fā)展的最優(yōu)方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 李文斌，朱樂(lè)堯.農(nóng)業(yè)：經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主題——再論農(nóng)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)[J].財(cái)經(jīng)問(wèn)題研究，1989（3）：42-48.

[2] 孫金榮.《齊民要術(shù)》研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué)，2014.

[3] 邱仁宗.農(nóng)業(yè)倫理學(xué)的興起[J].倫理學(xué)研究，2015（1）： 86-92.

[4] 陳文華.中國(guó)原始農(nóng)業(yè)的起源和發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)考古，2005（1）：8-15.

[5] 齊飛，朱明，周新群，等.農(nóng)業(yè)工程與中國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化相互關(guān)系分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015（1）：1-10.

[6] 李文煒.農(nóng)業(yè)環(huán)境問(wèn)題的行為基礎(chǔ)與治理機(jī)制創(chuàng)新[D].重慶，西南大學(xué)，2012.

[7] 向義和.熵的概念的建立和熱寂說(shuō)的起源[J].大學(xué)物理，1991（4）：36-40.

[8] 李秀燕，肖榮輝，陳賜海.熵的概念及其拓展[J].漳州師范學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009（3）：63-67.

[9] 崔晉生，陳紅愛(ài).“熵”世界觀與可持續(xù)發(fā)展理念[J].理論探索，2005（4）：14-16.

[10] 劉永智，劉伯渠.熵變理論對(duì)“熱寂論”判據(jù)[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008（1）：27-28，34.

[11] 王小民.經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展之路[J].東南亞縱橫，2005（9）：71-76.