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1應用與推廣綠色技術的必要性
隨著綠色環保理念的普及,在農業機械工程中應用綠色技術不僅有著很大的潛在價值,而且可以在提高生產效率的同時提高人們的生態意識,通過加大對綠色技術的創新研究,讓更多企業使用綠色技術。環境問題不僅影響到個體企業的生存與發展,而且這是關系到全人類生存的問題。
2運用與推廣綠色技術的策略
2.1綠色制造工藝在農業機械工程中的運用
綠色制造工藝是實現農業機械工程綠色化的重要手段和內容。綠色制造工藝技術具體包含農業機械工程制造過程中的材料處理技術和控制技術等。以制造某一種農業機械為例,運用綠色鍍鋅工藝就能很容易達到技術標準,并且效果良好。在具體操作過程中,無需將鍍件重新回火軟化,在常溫下就能完成,優化了工藝流程,節約了人力、時間及資源,并且還具備實用性較強的特征。在農業機械制造過程中,使用水機劑能夠極大地提升切割金屬的效率,有效降低成本。在焊接過程中,可使用二氧化碳保護技術,因其自身熱影響區域狹窄及熔池小,所以對工件產生的不良影響極小,提高了焊接質量。
2.2互聯網協同技術在農業機械工程中的運用
在過去,農業機械工程設計的流程為:概念設計—繪制設計草圖—依據設計圖紙制造樣機—樣機試驗—尋找不足—優化和完善設計—樣機的生產、試驗及優化—生產樣機。這種設計流程的弊端是,會消耗大量的材料和資源,并且農業機械的研發周期較長。如果能在農業機械的設計研發過程中引入互聯網協同技術,則能有效解決上述問題。合理運用CAD、CAM、CAE等計算機技術,對農業機械設計進行仿真分析,通過計算機技術實現虛擬設計,避免資源浪費,切實縮短研發周期[1]。
2.3綠色技術在農業機械工程中推廣的策略
首先,應充分擴大大型農業機械企業的影響力,在設計、研發、生產過程中,運用綠色技術,做好宣傳和推廣工作。運用綠色技術能夠節約大量資源和材料,這對提升企業經濟效益和生產效率、減少生態污染等具有重大意義。這就要求企業自身應在研發和生產過程中引入、運用和創新相關技術,只有不斷創新,才能切實提高企業創新能力和市場競爭力,確保企業在激烈的市場競爭中穩步發展。其次,充分發揮高校及科研機構的作用,在農業機械工程中推廣和普及綠色技術。高校以及社會科研機構中有很多高精尖人才,想要不斷推動綠色技術與農業機械工程的發展,就必須依賴科研機構及高校的科研力量,制定相應的機制,出臺扶持政策,鼓勵大學生和科研機構積極參與到該領域中。注重高精尖人才的培養和發展,向社會輸送大量的高素質農機科研人才。同時,應注重與國內外企業和高校之間的互動合作,在內外交流中不斷學習,把綠色技術與農業機械工程的有機融合作為一項長期的發展項目,不斷探索研究,為我國農業向綠色、現代化發展貢獻力量[2]。
關鍵詞:漁業工程;農業機械化;專業學位;培養體系
中圖分類號:G643 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)17-0039-02
隨著我國全日制專業學位碩士研究生教育的不斷發展,強調科技創新與工程背景下實踐操作能力的培養已經成為專業學位碩士研究生實踐教學培養的重點。華中農業大學針對農業機械化工程專業研究生提出了校企聯合培養自主學習能力提高的實踐與對策;河北科技師范學院從招生政策、培養方案、指導教師和學位論文等四方面構建了研究生培養質量保證體系;北京林業大學提出構建以科技創新為核心的課程體系、推動產學研結合項目的實施、校企創辦聯合實驗室等的聯動機制;廣東海洋大學在校企聯合培養基地、雙師型導師制及培養課題體系等方面進行了有益探索。大連海洋大學2011年獲批農業機械化專業碩士學位授權點,并自2012年開始招生,截至目前農業機械化專業學位授權點招生數量基本穩定。大連海洋大學農業機械化專業學位研究生結合教育中存在的問題進行分析,立足漁業工程特色、面向工程應用需求,對該專業學位研究生培養體系進行了修訂和完善。
一、構建漁業工程背景下農業機械化專業碩士培養體系的主要方法和措施
1.強化漁業工程背景下的科技創新和工程實踐意識。立足農業機械化專業學位研究生授權點,進一步探索和建立較完備的具有漁業工程背景的創新與實踐培養體系和實踐成效考核方式,強調考核過程實行校內外雙導師負責制,以及校院兩級管理相結合的管理體制,以導師、農業機械化專業授權點所在學院和實踐基地的管理為主體。同時,還強化對學生實踐意識的教育,有效調動和激勵學生參與科技創新活動和工程實踐環節的熱情。
2.構建完善的多形式創新和實踐教學體系。結合漁業工程背景,明確農業機械化專業學位研究生科技創新和工程實踐環節主要采用集中實踐或分段實踐的多種方式。根據其培養方案要求確定實踐計劃,明確要求研究生在實踐基地通過在崗或頂崗實習、掛職鍛煉等方式進行,承擔或參與如實際問題調研、應用課題研究、案例編制與分析、實踐觀摩等實務性工作,時間不少于12個月。并對實踐考核實行分級管理:由學校的專業學位評定委員會負責制定專業學位研究生專業實踐的具體要求;農業機械化專業授權點所在學院負責向實踐基地派出研究生及負責組織實踐成效考核;學院與研究生實踐基地所在單位通過定期聯席會議制度等方式及時了解學生專業實踐狀況。
3.加大投入,改善校內創新與工程實踐教學條件。農業機械化學位授權點通過加大創新實踐教學資金投入,增加校內已有的創新實踐教學基地的開放利用率。同時,借助大連海洋大學的漁業裝備機械學科優勢,加強漁業工程背景下企業實踐與教師科研的相互融合,并依托相關的,如遼寧省漁業裝備工程技術研究中心、遼寧省現代設施漁業生產過程與裝備工程綜合實驗實訓平臺、機械工程實驗室、動力工程實驗室等多種專業及大型綜合實驗室等,加大校內漁業工程類實踐教學基地的實訓范圍,并發揮相關教師高水平科研項目和科研團隊的引領作用,吸引學生參與相關項目及任務,明確創新與實踐具體內容,加強其科技創新與工程實踐能力的培養。
4.加強工程背景師資建設。注重“雙師型”實踐指導教師隊伍的建設和加強。農業機械化專業授權點所在學院結合大連海洋大學規定40歲以下教師晉升技術職務崗位時,需完成在相關企業實踐鍛煉半年以上的特定要求,鼓勵教師取得“雙師型”教師資質,并優先擔任研究生實踐教學。同時,學位授權點還鼓勵教師通過工程技能培訓或與相關農業工程、漁業裝備工程等企業開展合作交流的方式獲取工程鍛煉機會。對于校外實踐指導教師的遴選與管理,則強調應具有豐富工程項目實踐經驗和良好職業素質的企業工程技術人員,力爭與校內實踐教學資源形成優勢互補。
二、漁業工程背景下農業機械化專業碩士研究生培養體系的構建
1.確定具有漁業工程行業特色的培養目標。結合專業學位研究生工程實踐能力培養的需要,要求農業機械化專業學位研究生適應漁業企業現代化建設需要,具有創新意識和獨立從事漁業機械裝備領域的工程技術或工程管理等工作的能力,能夠掌握解決漁業動力和機械工程、漁業設備電氣化與自動化工程、漁業工程管理等解決農業機械化(漁業工程方向)實際問題的先進技術方法和現代技術手段。
2.完善課程設置,突出工程特色。課程設置分別涵蓋農業機械化(漁業工程方向)領域的基礎知識、專業知識、工程實踐能力等方面的必修課和選修課。其中,必修課中課程涵蓋學位公共課8學分,學位專業課6.5學分,專業實踐和學術規范的必修環節分。選修課中涵蓋公共選修課1學分,專業選修課7.5學分。另外,培養方案還對必修環節中實踐要求的4種形式進行了明確規定。基礎知識分別包括工學學科基礎課(包括應用數理統計、數值分析、機械強度分析技術、漁業裝備設計與制造技術、漁業信息技術等)和人文管理學科基礎課(包括自然辯證法概論、生產管理學、漁業企業經營與管理等);專業知識課程主要包括現代漁業設施與環境工程、高等農業工程學、農產品加工新技術及裝備(側重海產品加工設備及技術)、冷凍冷藏節能技術(側重海產品冷藏及保鮮技術以及船舶制冷技術)、新能源應用技術等專業特色課;工程實踐課及實踐環節強調對學生工程實踐能力和工程管理能力的培養。
3.明確研究內容,突出培養方向。在漁業裝備現代化技術的研究方向中,強調對學生開展漁業裝備、漁業機械化生產與過程控制、船舶動力裝置性能優化、智能化檢測與控制、機電液一體化技術等漁業設備電氣化與自動化方向的研究及工程實踐能力的培養。開展近海和陸地集約化水產養殖機械、設施、裝備及自動化技術;漁獲物加工、貯藏及運輸裝備;水產餌料加工工藝及成形設備及精準捕撈采收機械裝備等方向的研究。在節能減排新技術的研究方向中,強調對學生開展能源環境系統優化與控制技術、新能源科學與工程、制冷與低溫工程(側重海產品冷藏保鮮及節能技術)等研究及工程實踐能力的培養。開展環境調控、生態修復、環境工程優化設計、漁業生產領域的封閉式循環水工廠化養殖熱泵調溫技術、相變儲能技術、燃料電池及新能源的開發與利用等方向的研究。在漁業信息化技術的研究方向中,強調對學生開展漁業生物環境及其環境因子的信息智能化測量技術、評價以及漁業資源的合理開發利用、信息綜合處理技術等計算機測控技術研究及工程實踐能力的培養,重點開展漁業企業人工智能及專家系統、生物生產機器人等方向的研究。
4.注重工程實踐能力的培養。漁業工程背景下的農業機械化專業學位碩士生導師要求具有明確和相對穩定的研究方向,實踐經驗豐富。校外導師的任職撾瘓要求來自涉水涉海、具有海洋漁業工程特色的企業實踐一線。在工程實踐中,農業機械化學位授權點的實踐基地為每名研究生安排了行業經驗豐富、具有高級職稱的實踐指導教師,全程指導研究生的專業實踐工作。在研究生實踐期間,校外導師給學生布置任務,明確考核出勤及完成情況,實踐結束后在實踐考核表中填寫評語并對其實踐工作評分。實踐地點亦可在校外導師工作地或校外導師合作企業進行。截止目前從實踐成效結果來看,學生能夠完成實踐任務,且執行情況良好。
三、小結
修訂后的農業機械化專業學位碩士研究培養體系立足學校涉海涉水的漁業工程特色背景,面向行業企業發展需求。經過探索和實踐,構建了一套具有漁業工程背景特色的農業機械化專業學位碩士研究生培養模式。
參考文獻:
[1]侯紅玲.工科碩士研究生工程能力培養方式研究[J].教育教學論壇,2015,7(26).
一、指導思想
以黨的十精神為指導,深入貫徹落實科學發展觀,按照“明確目標、抓住重點、落實措施、提升水平”的思路,主攻機械化插秧、二麥機條播薄弱環節,增加裝備投入,發展農機合作組織,提高農機裝備水平、服務水平、管理水平,加快推進全鎮農業機械化進程,持續增強農業綜合生產能力。
二、目標任務
全鎮新增插秧機100臺,完成機插面積2.45萬畝;新增二麥條播機32臺,完成二麥條播面積1.2萬畝;新增高效農業設施機械16臺套;創建農機專業合作社組織16個,農業綜合機械化水平達80%以上。
三、工作要求
1.主攻薄弱環節,全力提升農機裝置水平。一是主攻稻麥種植機械化,大力推廣機械化插秧。落實繆埭、橋東村為整村推進機插秧示范村,其余各村要在所有通鎮等主要干道沿線兩側全部實現機械化插秧。各村要因地制宜制定好具體實施方案:3月15日前落實好新購插秧機數量、水稻機插面積,并將機插面積分解到組、到戶;3月30日前落實好插秧機手;4月10日前要以村或組落實好集中連片育秧秧池、床土的耕耖培肥及秧盤等準備工作;4月20日前做好機插秧技術及機手操作技術的培訓。二是主攻秸桿綜合利用機械化,重點推廣麥秸桿還田與機械化插秧,稻秸桿還田與小麥機條播集成技術。三是主攻高效設施農業機械,重點推廣田園管理機械,畜禽自動喂料裝置、畜禽糞便處理機械,魚塘增氣機械等。
2.創新服務模式,強化技術培訓。以發展農機化作業服務組織為抓手,創新服務模式,各村必須興辦農機合作社1個以上,鼓勵扶持種田大戶、農機大戶、農技服務人員、村組干部、大學生村官、企業主等各類能人創辦機耕、機插、機植保、機收等農機服務專業社。農業服務部門要加強對農機操作人員的技術培訓,開展科技入戶,技能培訓等活動,提高農機手的操作技能。
四、保障措施
1.強化組織領導。鎮政府成立農業機械化推進工作領導小組,統籌負責實現農業機械化方案的制定,目標考核,督查指導,總結驗收等工作。各村要明確具體責任人,細化工作方案,落實工作責任,確保農業機械化創建工作扎實有效推進。
關鍵詞:工業化;城鎮化;農村經濟;協調發展;貴州省
中圖分類號:F590.7 文獻標識碼:A 文章編號:0439-8114(2014)04-0977-04
The Coordinated Development of Urbanization, Industrialization and Rural Economy in Guizhou Province
WEI Yuan1,WU Chang-yong1,XU Zhu-yan1,ZHOU Jia-chun2
(1.School of Resources and Environmental Management, Guizhou university of Finance and Economics, Guiyang 550004,China;2. Rural Bureau of Duyun Economic Development Zone, Duyun 558000,Guizhou,China)
Abstract: Guizhou is a under developed province in southwestern China. Urbanization and industrialization is still at an early stage. If Guizhou province wants to seek rapid development, it will rely on its own advantages to develop characteristic urbanization and industrialization road combining with rural development, to drive agriculture with industrialization, to promote agriculture with urbanization, to vigorously promote the coordinated development of the Urbanization, Industrialization and Rural Economy. Methods of literature research, systems analysis and combining the quantitative and qualitative analysis were used to analyze the situation and the problems of industrialization, urbanization and rural economic development in Guizhou. Some measures and advices for making coordinated developing were put forward to promote Guizhou economy developing better and faster, and to provide a reference for Guizhou urban ecological civilization.
Key words: industrialization; urbanization; rural economy; coordinated development; Guizhou province
工業化、城鎮化和農村經濟發展息息相關,工業化創造供給,城鎮化創造需求,農村創造條件,三者相互促進、相輔相成。工業化發展為推進城鎮化進程提業支持,提升中小城鎮吸納農村剩余勞動力的能力,有效的轉移農村剩余勞動力,從而提高農業勞動生產率,促進農村經濟發展。城鎮化使城市功能不斷完善、生產要素逐漸集聚和加快農村剩余勞動力轉移,統籌城鄉發展,為工業化和農村經濟發展注入內在動力。城鎮的集聚效應為工業化發展提供條件,城鎮的服務功能為工業化向縱深發展奠定了基礎,工業發展的基本格局受城鎮化發展程度的影響[1,2]。城鎮化發展加快農村剩余勞動力的轉移、促進農業產業化發展、加快農業產業結構優化調整、為農村經濟發展提供技術和資金支持。農村經濟的發展,既鞏固了農業的基礎地位,也為工業化和城鎮化發展奠定堅實基礎,為工業化發展提供勞動力資源和基本的原材料支撐。
貴州省地處中國西南部(103°36′-109°35′E,24°37′-29°13′N),轄6個地級市和3個自治州,共88個縣級行政區劃單位,是一個距沿海港口和長江較近的內陸省份,是中國實施西部大開發戰略的12個省份之一。全省境內東西長570 km,南北寬510 km,土地總面積17.61 km2,常住總人口3 469萬人。貴州省是中國嚴重的兩欠地區,欠開發、欠發達是貴州省的主要省情,工業化、城鎮化落后、農村經濟不發達、經濟總量小、人均水平低、城鄉收入差距大,生態環境脆弱,可耕地資源稀缺是貴州省經濟發展過程中面臨的主要問題。貴州省的貧困,表現在農村,根子在城市,因此,要使貴州省擺脫貧困落后面貌,必須大力推進工業化、城鎮化發展,推動農村人口向非農產業和城鎮轉移;發展農村經濟和減少農民;優化資源要素空間布局,緩解自然條件對經濟社會發展的嚴重制約,這樣才能使工業化、城鎮化與農村經濟發展互動發展,使“三農”問題與“三化”緊密結合,相互協調共同發展。以此促進貴州省經濟又好又快、更好更快的發展,同時也為貴州省城市生態文明建設提供參考。
1 數據來源與研究方法
1.1 數據來源
數據來源于2006-2012年《貴州統計年鑒》、《貴州國民經濟和社會發展統計公報》。
1.2 研究方法
首先采取文獻分析法,搜集貴州省工業化、城鎮化及農村經濟發展現狀數據;其次,采取定性定量相結合的方法,并對數據進行量化處理和分析,結合省外城鎮化、工業化與農村經濟發展的重要經驗以及主觀的判斷和分析能力,運用系統分析方法對其展開全面的深入研究,推斷工業化、城鎮化及農村經濟的性質和發展趨勢,從而提出實現貴州省工業化、城鎮化及農村經濟協調發展的對策建議。
2 貴州工業化、城鎮化及農村經濟協調發展現狀及存在的問題
2011年貴州省生產總值5 702億元,居全國第26位,人均生產總值16 437元,仍居全國末位,貴州省人均水平低、經濟總量小的狀況并沒有得到根本轉變,而造成貴州省發展滯后的主要原因在于工業化水平偏低,城鎮化進程緩慢,農村經濟不發達。
2.1 貴州省工業化水平偏低,與全國差距大
表1表明,2005-2011年的7年間,貴州省GDP保持穩定的增長,增長率由2005年的12.7%增加到2011年的15.0%,貴州省工業產值一直保持增加狀態,工業化率表現出先降低后增長的趨勢。根據專家的推算,2011年貴州省工業化綜合指數為26.2,處在工業化初期后半階段,貴州省工業化進程與全國整體水平的差距呈不斷擴大的趨勢,在中國各省市區中的位次由26位降至30位。省內區域間工業化進程差距過大,也是工業化水平偏低的重要表現。因此,加快工業化進程,使之成為推動經濟社會發展的主導力量,并帶動城鎮化和農村經濟發展。
2.2 貴州省城鎮化率低,城鎮經濟發展滯后
從表1可以看出,2005-2011年貴州省城鎮化率一直保持增加態勢,2011年全省城鎮化率達35.0%,7年間增長了8.1%。但是,受多種因素的影響,貴州省城鎮化發展水平仍然較低。2011年中國城鎮化率已經達到51.3%,貴州省比全國平均水平低16.3%,在中國各省(區、市)中處于倒數位置。城鎮化進程緩慢,城鎮規模較小,尤其是城鎮經濟發展滯后,使大量農村人口難以進入城鎮生活,加劇城鄉二元結構,從而使“三農”問題更加突出[3]。根據貴州省“十二五”規劃《綱要》的部署,經過五年的努力,全省城鎮化水平顯著提高,城鎮空間布局和城鎮體系將趨于合理,城鎮基礎設施明顯改善,城鎮化的產業支撐能力和城鎮綜合承載能力明顯增強,統籌城鄉發展的能力進一步提高。到2015年,全省城鎮化率達到40.0%,即“十二五”期間全省城鎮化率年均將提高近2個百分點。
2.3 貴州省農村經濟發展緩慢,城鄉二元結構問題突出
2011年年末,貴州省常住總人口3 469萬人,其中,城鎮人口1 213萬人,鄉村人口2 256萬人,鄉村人口約占常住人口的65%,城鎮居民人均可支配收入16 495元,農民人均純收入4 145元,農民人均純收入約占城鎮居民人均可支配收入的1/4。從表1可以看出,雖然城鄉收入差 距依然很大,但7年來,城鄉收入差距呈現出緩慢的縮小趨勢。
2.4 貴州省工業化、城鎮化與農村經濟協調發展現狀
在工業化、城鎮化和農村經濟協調發展中,工業化創造供給,城鎮化創造需求,農村創造條件。貴州省擁有豐富的能源和礦產資源,鋁土礦居全國第四位、磷礦居全國第三位、錳礦居全國第三位、重晶石居全國第一位、稀土礦居全國第二、可開發水能蘊藏量1 683萬KW,煤炭保有儲量474億t;全省共有野生植物6 000余種,可供食用的野生植物500余種,工業用植物600多種,藥用植物3 924多種,資源優勢非常明顯。但由于貴州省的工業化程度不高,所創造的供給嚴重不足,同時,由于城鎮化進程緩慢,小城鎮人口較少,缺乏對周邊農村的經濟輻射作用,需求不足,從而導致貴州省農村剩余勞動力優勢無法發揮,農村創造的條件不能充分利用,農村40歲以下的青壯年基本都在外打工,外出農民工人數達到700萬人,其中跨省輸出達500萬人。
3 實現工業化、城鎮化與農村經濟協調發展的對策建議
工業化、城鎮化和農村經濟發展相互促進、相輔相成,三者之間的協調發展見圖1。針對貴州省工業化、城鎮化及農村經濟協調發展過程中存在的問題,結合圖1進行深入的分析,提出促進研究區工業化、城市化與農村經濟協調發展的對策建議。
3.1 大力推進工業化和城鎮化戰略,促進農村經濟發展
貴州省實施工業強省戰略,其重大意義不僅在于加快提高經濟總量,而且在于以工業化帶動三大產業協調發展,并著重體現工業反哺農業的基本方針,帶動農民脫貧致富。全面協調可持續的發展,應當是第一、二、三產業的協調發展,是城市和農村的統籌發展。“工業化、城鎮化和農業現代化是人類文明進步的標志,是現代化的基本內容”[4]。城鎮化帶動戰略則是著重體現城市支持農村的基本方針,以加快推進城鎮化帶動農業農村加快發展,突破城鄉二元結構,邁向城鄉一體化。工業反哺、城市支持農村也是美國等發達國家實現二元經濟向一元經濟過渡的成功經驗。工業化能夠致富農民,城鎮化能夠帶動農村[5]。過去,由于農村剩余勞動力人口大多生活在自然條件惡劣、社會發展程度低、社會服務水平差的深山區、石山區、高寒山區和少數民族聚居區,轉移難度明顯加大,農民下山后,還存在歸返山區的情況,從而導致下山脫貧失敗。因此,當務之急就是解決下山農民的就業問題。大力推進工業化和城市化戰略,推進下山農民產業轉移,通過中介服務,幫助其進廠打工,從而成功實現脫貧,農民逐漸過渡到市民,并促進農村經濟社會發展。
3.2 大力發展貴州省特色優勢產業,為城鎮化和農村經濟發展提供財力支持
國發2號文中貴州省的戰略定位之一為:“全國重要的能源基地、資源深加工基地、特色輕工業基地、以航空航天為重點的裝備制造基地和西南重要陸路交通樞紐”。因此,我們要充分發揮資源優勢,以磷及磷化工、煤及煤化工、鋁及鋁精深加工、水泥、鈦、鋼鐵等資源為依托,大力開發資源綜合利用技術,積極開展工業園區內廢棄物的資源化利用,拉長產業鏈,增加單位資源的產出。做大做強白酒、煙草、茶葉、特色食品、民族醫藥等產業,提高競爭力,依托模料模具、高低壓電器、儀器儀表、汽車及零配件等工業基地,實現集群發展。總之,通過大力發展貴州省的特色優勢產業,壯大工業,創造更多的收入,為城鎮化建設和農村經濟發展提供財力支持。
3.3 加快推進農業產業化,促進和帶動工業園區的發展
貴州省農業市場化程度低,農民組織化程度也相當低,需要加大力度推進農業產業化經營,而工業尤其是輕工業的發展,城鎮尤其是工業園區的建設,顯然具有很大的促進和帶動作用。過去,貴州省農業生產經營方式大部分仍以一家一戶的分散經營方式為主,并沒有形成規模化經營和集約化生產,龍頭企業雖然有了一定的發展,但數量較少,輻射帶動能力不強,缺少市場競爭能力強的大型龍頭企業,沒有培育出知名的農產品品牌。此外,由于國家長期以來實行的土地政策,使得農民的商品意識、市場競爭意識薄弱,農業科學技術對農村經濟的貢獻還比較小。農產品市場中介組織發育幼稚,使農戶生產與大市場對接困難;市場體系不健全,主要是土地、勞動力、科技、金融、信息等要素市場還未真正形成,直接影響到農村的要素流動[6]。通過農業產業化,改變分散經營模式,形成集約化生產,并培育和引導龍頭企業進入工業園區發展,既能提高農業產業化水平,也能促進園區的發展。
3.4 發展職業教育,加快農村剩余勞動力的轉移
根據第二次貴州省農業普查數據,2006年末,農村勞動力資源總量1 619.79萬人,其中,文盲219.22萬人,占13.53%;小學文化程度742.70萬人,占45.85%;初中文化程度558.05萬人,占34.45%;高中文化程度80.48萬人,占4.97%;大專及以上文化程度19.34萬人,占1.20%。由此可以看出,貴州省農村勞動力的受教育程度主要集中在小學和初中文化水平,農業勞動力素質不高是制約貴州省農村經濟發展的主要因素之一。大力發展職業教育,開展勞動技能培訓,使其掌握一技之長,加快農村勞務輸出,既能發展農村經濟,同時也為工業化提供了合格的技能人才。
3.5 加快小城鎮建設,有效擴大內需
加快小城鎮建設,是推進工業化、城鎮化、農業現代化同步協調發展的內在要求。同步推進“三化”,本質是在工業化、城鎮化進程中處理好工農關系、城鄉關系,縮小工農差距、城鄉差距;核心是建立健全以工促農、以城帶鄉的長效機制,讓農民平等參與工業化、城鎮化進程,公平分享工業化、城鎮化成果;目標是工業化和城鎮化帶動農業現代化、農業現代化支撐工業化和城鎮化,“三化”互促共進,形成城鄉經濟社會發展一體化新格局[7,8]。發達地區經驗證明,加快小城鎮建設,可以促進農村剩余勞動力轉移,有效擴大內需,優化產業結構,小城鎮位于城市之尾,農村之首,是城鎮體系的基礎,是連接城鄉的橋梁與紐帶,是農村的區域性中心。
3.6 加強農村水利建設,保障工業經濟和城鎮發展
扎實推進農業現代化,加強農村水利建設。水利不僅對提高農業綜合生產能力,而且對于工業經濟和城鎮發展都具有特殊重要性,是“生命之源、生產之要、生態之基”;工程性缺水已經成為制約貴州省工業化、城鎮化和農業現代化的主要瓶頸,水利建設對于“三化”同步能否深度融合、統籌推進具有決定性的意義。
3.7 加強社會建設、創新社會管理,促進社會和諧
在農民逐漸過渡到市民的過程中,往往會出現農民工的醫療、教育、社保等銜接難題,因此,需要創新社會管理,改革原有的戶籍、住房等政策。同時,因農村青壯年勞動力擁入城市導致的空巢老人、留守兒童等社會問題也需要加強管理,這樣才能促進社會和諧,保障工業化、城市化的正常推進。
4 結論與討論
4.1 結論
夏春萍[9]研究表明工業化、城鎮化與農業現代化發展是協調統一的關系。工業化是城鎮化進程發展的起點。工業化、城鎮化和農村經濟發展是一個完整的系統工程。農村經濟發展支撐工業化,工業化推動城鎮化,城鎮化帶動農村經濟發展,農村經濟發展能夠有效的解決工業化和城鎮化發展進程中帶來的一系列問題。工業化、城鎮化和農村經濟協調發展是解決城鄉一體化、實現二元經濟結構向一元經濟結構轉變的途徑之一。本研究結合貴州省工業化率不高、城市化進程緩慢和二元經濟結構問題突出的實際,以三者如何協調發展為重點,提出了一系列的政策建議,主要包括:大力推進工業化、城鎮化戰略、發展貴州省特色優勢產業能為農村經濟的發展提供支持;加強農村水利建設、加強社會建設、創新社會管理,促進社會和諧發展,為工業化、城鎮化的推進提供保障;加快推進農業產業化不但能促進農村經濟的發展,而且還能促進和帶動工業園區的發展;加快小城鎮建設,能有效擴大內需;大力發展職業教育,加快農村剩余勞動力的轉移,保證工業化對技能人才的需求,促進農村經濟的發展,為政府決策提供了參考。
4.2 討論
黨的十報告指出:解決好農業、農村、農民問題是全黨工作重中之重,城鄉發展一體化是解決“三農”問題的根本途徑。要加大統籌城鄉發展力度,增強農村發展活力,逐步縮小城鄉差距,促進城鄉共同繁榮。堅持工業反哺農業、城市支持農村和多予少取放活方針,加大強農惠農富農政策力度,讓廣大農民平等參與現代化進程、共同分享現代化成果。從戰略層面上對工業化、城鎮化與農村經濟的協調發展作了一些研究,工業如何反哺農業、城市如何支持農村,如何增強農村發展活力,如何實現城鄉發展一體化等等問題均有待于今后進一步深入研究。
參考文獻:
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黨的十報告與時俱進指出,促進工業化、城鎮化、農業現代化的同步發展。推進“三化同步”是我國現代化建設的重要策略,尤其是西部欠發達地區,“三化同步”可以實現社會生產力的跨越式發展:它突破了以往工業化的“速度型”增長,傳統農業化的低效率模式,從而實現持續發展與速度的并重;在提高綜合競爭力的基礎上,縮小西部地區與發達地區的差距;促進了社會經濟發展與人口、資源、環境的協調,提高了社會經濟的可持續發展能力。從三化之間的關系出發,工業化創造供給,城鎮化推進需求,工業化與城鎮化帶動農業現代化的發展,促進城鄉發展一體化,農業現代化又為城鎮化與工業化提供保障與支持。貴州省正處于全面建設小康社會,實現與全國同步的關鍵時期,“工業強省”和“城鎮化帶動”戰略將成為貴州“十二五”時期的主要任務,這對推進農業現代化是一個極好機遇。“三化同步”因地制宜的成為貴州省經濟謀求更好、更快發展的主戰略。
目前,西部地區特別是貴州省的相關研究缺失,本文通過實證研究可以更好地模擬欠發達地區三化同步實際運行情況,更有針對性提出解決措施。貴州作為西部乃至全國貧困問題最為突出的地區,以貴州為例探索三化協調發展,實現后發趕超可以為西部欠發達地區發展提供借鑒案例。為2020實現全國同步實現小康社會的目標實現打好基礎。
二、實證分析
工業化指標標示為INDU,以貴州省工業增加值與全省生產總值的比重來衡量工業化率;城鎮化指標標示為URBA,為城鎮人口與總人口的比值;工業現代化表示為AGMO,以單位耕地面積擁有農用機械總動力來衡量。
選取貴州省1991年到2012年的數據,經過對數化處理。構建的模型如下:
lnINDU=-1.45*10-16lnURBA-9.59*10-2lnAGMO-1.449(1)
lnURBA=0.0996*lnAGMO-1.26 (2)
由上式中系數顯示,工業化的變化對農業現代化的負影響要比對城鎮化的大;在兩個指標變量作用的系統中,城鎮化與農業現代化是同向變動的,城鎮化率每提高1%,相應的農業現代化率會提高0.1%,說明城鎮化能帶動農業現代化的發展。引起以上結果的原因可能有:貴州省支撐產業的種類少,產業鏈大部分延伸到外省,致使對本省的經濟、就業帶動作用不夠;工業化的發展對環境造成了負面影響,尤其是因此而弱化了對農業現代化發展的重視,而工業化本身的發展也是“雷聲大、雨點小”,并沒有真真的發展起來;貴州工業化的發展歷史不長,其對城鎮化及農業現代化的帶動作用需要一個長期的過程才能表現顯著。
構建誤差修正模型。誤差修正模型顯示城鎮化、工業化與農業現代化在短期內相互作用,相互影響,從長期來看,趨向長期均衡。
脈沖響應分析。結果顯示,對工業化的外部沖擊,會對農業現代化有負面影響;給城鎮化加以外部沖擊,對工業化及農業現代化產生負作用;若對農業現代化加以沖擊,對工業化及其自身均有推進作用。
方差分解。結果顯示貴州省工業基礎薄弱,工業化對城鎮化及農業現代化的貢獻不大,城鎮化對工業化及農業現代化均具有重要貢獻,這也與貴州實情相符。
Granger因果檢驗。結果顯示工業化率是農業現代化率的格蘭杰原因。
【關健詞】仿生學;仿生設計;創新設計;設計優化
1.前言
生物在自身進化及自然選擇的長期作用下,通過億萬年的洗禮,形成了獨特的生命結構和功能,這為人類解決工程技術問題提供了大量的設計原型和許多創造性的設計方法,是人類技術創新取之不盡的靈感源泉。仿生學是將通過觀察、分析、研究掌握的自然界生物所具有的各種特殊本領,并模擬、移植到各工程技術領域中去,為促進人類社會進步發展所用。仿生學的理念幫助工程師們打破思維的局限,為工程設計提供新的概念、思路和方法。
2.農業機械設計中的仿生理念
農業機械的發明和發展與大自然有著密不可分的聯系,人類自覺不自覺地利用了仿生學的理念。眾多農業機械的造型比如開溝器、鏵式犁、撥苗機械手等都可以在自然界找到原型。在農業機械結構中可認為農業機械由整體和細部構造組成。基于仿生學宏觀和微觀的分類,仿生理念在農業機械設計中也分為宏觀設計和微觀設計,并可體現在整體和局部設計兩方面。宏觀和微觀兩者的統一,即綜合仿生設計,見圖1[1]。
宏觀仿生設計主要是形態結構的仿生。無論整體造型還是局部構造的選擇,自然界的優化結構都可為設計者們提供更多新的思路。微觀仿生設計方面主要是功能機理的仿生。生物界中自適應自調控的功能正是農業機械自動控制的天然藍本。無論宏觀或微觀仿生,還是綜合仿生的實現,都是農業機械從非生命體向類生命體的重要轉變。最終,這些仿生理念的應用將會使農業機械更具備生命特征。
2.1宏觀仿生與農業機械設計
自然界中動植物的種群數目繁多、形態各異,通過億萬年的洗禮,不但結構形式愈加趨于合理,適應周圍環境,而且在外形意象表達上也趨于美觀。這為人類解決工程技術問題提供了大量的設計原型和許多創造性的設計方法。
2.1.1抽象形態仿生與農業機械造型設計
抽象形態是從自然物原形出發,通過概括、抽象,從整體上反映事物獨特的本質特征。形式的簡化性和特征的概括性,正好吻合現代工業產品對外觀形態的簡潔性,幾何性以及產品的語意性的要求,因此,它大量的應用于現代產品設計。
現代汽車造型設計中經常用抽象到形態仿生,奔馳的SECcoupe、雷諾的Twingo以及渾圓的馬自達121看上去都具備某種動物的神態,道奇的Viper“亦如一條準備給你致命一擊的毒蛇”,而平尼法尼亞設計的法拉利275GTB貌似鰲魚[2]。福特Chia Focus的前進氣口像大猩猩的鼻子。例如美的電飯YH164小豬電飯堡,以形態仿生為亮點,模仿成抽象的小豬摸樣。這款外觀設計別具一格,充滿情趣。
抽象仿生形態作用于人時,產生的“心理”形態需要生活經驗的積累,經過聯想和想象才能浮現在腦海中。因此,農業機械設計師要有豐富的生活經驗,充分地釋放想象力,為人類創造更加精美的農業機械產品。
2.1.2結構仿生與農業機械創新設計
隨著仿生學的深入開展,人們不但從外形、功能去模仿生物,而且從生物奇特的結構中也得到不少啟發。結構仿生是通過研究生物整體或部分的構造組織方式發現其中與產品的潛在相似性進而對其模仿,以創造新的形象或解決新的問題。產品設計領域的結構仿生,往往從模擬生物外形開始,模擬生物外形所具有的功能如模仿魚外形設計潛艇,模仿鳥類進行飛行器設計。
華南農業大學工程技術學院的邵耀堅[4],利用仿生學原理設計了水稻工廠化育秧撥苗機械手,用以解決拔秧、拋植的有序栽植問題。吉林大學地面機械仿生技術教育部重點實驗室研制的仿生非光滑犁鏵的鏵式犁(以下簡稱仿生犁),與作為對照的普通犁鏵的鏵式犁(以下簡稱普通犁)在犁耕作業中測試的數據為依據發現:(1)仿生犁體的技術生產率、耗油量、勞動消耗和犁體成本4項定量化指標,比普通犁均有不同程度的改善、提高。這主要是由于其減小了犁耕作業比阻;(2)仿生犁體具有明顯的改善碎土及覆蓋效果,改善了作業質量,并間接降低了整地、平地的難度及動力消耗,提高了經濟效益;(3)通過對2種犁犁耕作業經濟效益的綜合評價分析得出:仿生犁犁耕作業的綜合經濟效益是普通犁的1.62倍[3]。
土方工程中所用工具的材料一般都是親水性金屬材料,理論與試驗都已證明,對這類親水材料可采用宏觀非光滑表面仿生設計方法進行改形以達到減粘降阻的目的。叢茜[4]等設計的仿生鱗片形非光滑推土板在進行土壤切削試驗時不發生粘附,與光滑推土板相比,可平均降低推土阻力約15%。
農業機械設計師也要積極的關注仿生發明中精巧的結構,并且巧妙地應用這些結構,結合市場的需求創造出人們需求的農業機械產品。同時農業機械設計師也要細心的觀察自然,提煉自然的精妙,提出更多的構想,為科學家的探索提供更多的思路,從而創造更有價值的仿生成果,為人類創造更加精美更加豐富的農業機械產品。
2.1.3意向仿生與農業機械美學設計
意象形態仿生是仿生設計高級階段,關鍵是找到原型和對象之間存在的特定的聯系,把有關自然物的屬性,運用比喻、象征等手法,用來體現產品的特質。意象形態的仿生是設計師(對自然)的感悟,并將這種感悟通過產品闡釋出來,從而達到物我交融的境界,關鍵是通過產品和自然物的類比,找出自然物與產品之間的內在關系。如果這種關系取舍恰當,就會使設計形神兼備,更好的體現產品的特質。
仿生設計是一種自然美學理念的回歸,賦予農業機械形態以生命的象征是當今人類對精神追求所達到的共識。現代農業機械設計中,農業機械設計師對農業機械獨一性所顯示出的巨大熱情,同樣可以被用于蓬勃發展的現代農業機械設計領域。造型選擇都可以借鑒自然美學意象,如山巒的起伏,水流的婉轉。一種農業機械的成功不僅僅取決于它力學的合理性和材料的利用率,還應該具備著文化性、社會性甚至情感性。農業機械工程師不僅僅是一個計算者,也應該是充滿人文情懷的藝術家。
2.2微觀仿生與農業機械設計優化
如果自然界中繁多結構可以給概念設計以啟迪,那動植物其內部功能和機理也是結構設計的源泉。對于農業機械設計而言,在各種荷載的作用下安全性和耐久性是結構的首要因素。
2.2.1材料仿生與新功能農業機械設計
自然界是天然的材料庫,而且善于將不同的材料結合在一起。當今仿生材料科學的發展,為農業機械工程領域開創了新的天地。自然永遠是人類的靈感之源,她巧妙地運用有限的構筑板塊如蛋白質、多糖和脫氧核糖核酸( DNA) 等,組建成非常復雜的系統。自然界的所有過程均為循環過程,其每次循環通常過程緩慢,消耗極小能量,但由此所生成的天然材料,不僅在納米尺度上結構可控,而且在宏觀上表現出完美的功能。自然正是這樣將有限的構筑板塊組裝成具有階層結構的細胞、組織、器官。受此啟發,人類期望從仿生角度構思和設計智能材料。
最新科學研究指出,生物體都是由少數很簡單的物質構成的,諸如糖、蛋白質和水之類。生物體的不同部分,從柔韌的皮膚到堅硬的骨骼,性能如此多樣,關鍵在于從原子排列成分子,及從分子組合成纖維,晶體等半成品,在結構上的千差萬別,就是由于結構的奇巧精致,形成了各種優越奇特的性能。
了解生物體構造的這些奧秘,最直接的目的就是研制新型的“仿生材料”。研究人員模仿鮑魚殼的微觀結構,將鋁分子充滿在碳化硼分子之間,己初步研制成功新型的陶瓷材料,除了既堅硬又柔軟以外,還可以感測并適應周圍環境的變化,如果飛機機翼材料具有這種性能,那么遭到損害時能夠感知并自行修復。具有和生物機體相同彈性的材料,伸縮自如,能成功地用來制作人工動脈。
農業機械設計師也要積極的關注仿生發明中奇特的材料,并且巧妙地應用這些材料,結合市場的需求創造出人們需求的新功能農業機械產品。
2.2.2功能仿生與農業機械優化設計
植物和動物在幾百萬年的自然進化中,不僅完全適應自然,而且其進化程度接近完美。人們發現,動植物的某些方面的功能,實際上遠遠超越了人類自身在此方面的科技成果。功能仿生主要研究自然界中生物體的功能原理,并用這些原理去改進現有的或建造新的技術系統,以促進產品的更新換代或新產品的開發。換句話可以說,更多的功能仿生則是根據生物系統某些優異的特點來捕捉設計靈感的,通過技術上的模擬,使其具有更優越的性能的產品。滿足了人對功利與實用的雙重需求。
例如科學家根據蜻蜒的飛行原理研制成功了直升飛機;根據加重的翅痣蜻蜒在高速飛行時安然無恙,人們仿效其在飛機的兩翼加上了平衡重錘,解決了因高速飛行而引起振動的棘手問題;又如根據蛙眼原理,科學家利用電子技術制成了雷達系統,能準確快速地識別目標;再如模仿狗鼻子的嗅覺功能,人類造出了電子鼻可以檢測出極其微量的有毒氣體等等諸多令人驚嘆的創造。
希望農業機械設計師也能從自然界找到更多的靈感,通過模仿生物某方面的特殊功能對農業機械進行優化設計,改善農業機械的效能。
2.2.3神經系統仿生與類生命農業機械設計
生物在不斷變化的環境中生存,必須適應外部環境的變化。人和動物神經系統的作用就是調節各個器官和各個系統的活動使之協調一致,相互配合以形成一個整體。自適應和自調節是類生命農業機械的第一步,農業機械在每天的工作過程中,都會遇到各種荷載的組合,比如溫度和工作荷載、震動和工作荷載等。現代農業機械也逐漸具備了神經和控制等系統對結構進行內外環境的調節。
當今農業機械智能監控系統的發展已經讓許多農業機械具備了處理系統,并擁有了一定的自處理能力、記憶力、處理信息的能力。不可否認的是最成功的系統應該具備的特點是預知性 (Prescience),就是知道下一步將發生什么。
未來農業機械也許能夠自行處理突發事件或特殊荷載,甚至自組裝和自修復。這應該也是未來智能農業機械結構的發展方向,而實現它單靠農業機械工程師自己己經遠遠不夠。計算機科學、控制論、信息工程、自動化等領域的發展使農業機械設計理念得以實現和完善。隨著計算機的問世和橋梁分析軟件的研發,有限單元法成了開啟復雜結構分析的鑰匙。
3.總結
在宏觀仿生方面,自然教給農業機械工程師的是對肉眼可見的農業機械外部形態和結構的塑造。微觀仿生方面,內部世界、分子層面的系統與功能所提供給橋梁結構新的跨越方式。最終,宏觀與微觀仿生的結合將會使農業機械結構更具適應性、可持續性,甚至生命性。
自然是位出色的老師, 蘊涵著無窮無盡的奧秘供人類學習。幾乎找不到一門科學不受到大自然的啟示。現在,從無意識的沿用到有意識運用仿生理念,取大自然之精華而舍其糟粕,將會推動農業機械設計邁入新的階段。
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關鍵詞:機械工程;技術創新;思考探究
前言
現階段,再我國社會經濟快速發展帶動下,機械工業也取得了不小的發展成就。但相比于世界先進國家的機械企業,我國機械工程企業還存在很大差距,其關鍵原因還是在于我國機械工程技術缺乏創新,其核心競爭力還有待提升,各機械企業的自主創新能力也較弱,進而導致企業的后期發展缺乏技術支持,這也在一定程度上制約著我國經濟的穩定發展。
一、機械工程技術創新模式分析
機械技術創新模式主要是指通過科學整合新理論、新技術與工藝來進行全新機械設備的開放與生產。其模式可以按照技術創新內容、重要性等方面劃分為一下幾類:一是,合作創新。合作創新模式主要是指企業、高等院校,以及科研機構聯合開展的創新活動,再新興和高新技術領域應用的比較廣泛。資源共享和效益是應用其模式的重要前提,并且還要進一步明確合作目標與期限,而在技術創新過程中,合作各方則要協商投入,一同參與,并合理的分擔技術創新中存在的風險。企業、高等院校和科研機構的合作創新模式,是國內外再開展機械工程技術創新過程中應用的重要模式[1]。二是,模仿創新。模仿創新模式簡單來講,就是通過對已有技術進行模仿和改進的創新活動,也就是對一些率先進入市場的機械產品進行合理改造與創新。再創新過程中,首先要對被模仿產品的技術訣竅進行準確分析和掌握,然后在此基礎上融入一些新的創意,進而超過原來產品的技術水平,使創新出的新技術具有更強的市場競爭力。這種創新模式的應用不僅節約大量的研發與相關的市場費用,也能夠有效降低投資風險,但同時其模式也具有很強的技術跟隨性。而在我國知識產權保護力度逐步提升,以及對相關專利制度的不斷完善,要想應用這種模式來獲取新技術的難度也不斷增加。三是,自主創新。機械工程技術的自主創新,主要是來源于其組織內部的技術探究和突破,通過開展獨立的研究開發活動來獲得具有自主知識產權的新技術,其技術研究成果往往都是一些史無前例的重要科學發現,以及技術發明等,同時也意味著其在研究開發方面做出的貢獻是獨一無二的。應用這種創新模式不僅可以有效擺脫及時引進,以及模仿產生的依賴性,也能夠充分掌握技術領域的主動權[2]。
二、機械創新應用分析
一是,虛擬化。再社會科技迅猛發展背景下,機械工程技術創新也應該與時俱進,科學合理的利用計算機,以及仿真技術等,這也能夠為實現機械工程虛擬化應用提供基本保障。再應用機械工程的虛擬化技術時,應充分重視起先進虛擬仿真技術的應用,對加強機械創新有著積極作用[3]。其虛擬化的應用不僅可以為解決機械制造過程中產生的一些問題提供先進的技術幫助,其技術創新中出現的相關問題也能夠得到科學有效解決,能夠合理的縮短產品的生產周期,更重要的是可以在科學控制企業成產成本的基礎上,促進企業綜合競爭實力的不斷提升。二是,集成化。為了從整體上提高我國機械工程企業的制造水平,各企業應注重集成化的應用,通過科學整合和利用先進信息技術來幫助企業實現發展目標。再具體實施過程中,集成化應用主要是通過利用一些合理手段重組企業生產要素,進而將其組成另外一個整體,并通過從整體上提高其經濟效益來不斷增強企業產品制造的實用性,這樣不僅可以使企業的服務態度,自動化技術創新,以及實踐發展等各個方面都得到有效完善,通過不同的完善,也能夠進一步增強企業綜合實力,并在日益激烈的國際競爭中獲得更長遠的發展。三是,智能化。在機械工程技術創新過程中,應注重先進技術與人工智能的有機結合,以此來逐步取代人工操作,進而促進機械創新智能化的有效實現。同時智能化的應用也使機械操作的時效性得到了大幅度提升,技術創新過程中出現一些突發性問題也能夠得到更好解決,避免出現更多問題。
三、機械工程技術創新的作用
首先,在創新過程中,具有豐富、扎實的專業理論知識與技能固然是重要的,但更重要的還是要具備一定的創新意識與能力,而要想促進其相關技術創新活動的高效進行,就必須培養出更多創新型人才,因此,可以說機械工程技術的創新過程,其實也是創新型人才的培養過程;其次,在世界經濟一體化背景下,我國機械工程企業的發展也面臨著較大的競爭壓力,而要想獲得更好的發展,就要直面這些壓力,加強技術創新,積極引進高素質的技術創新人才,進而將機械工程與自動化技術進行科學整合,促進機械工程綜合競爭實力的逐步提升,并在創新發展中獲得更大的經濟效益。結語總之,機械工程企業在現代經濟發展中占有重要地位,而面對日益激烈的市場競爭,我國機械工程企業要向獲得更長遠的發展,不斷增強自身的核心競爭力,進而在機械工程發展方面,不斷縮小與國外發達國家的差距,并將機械技術創新,以及創新型人才的培養和技術實踐發展有機整合,以此來推動我國經濟和機械工程企業的創新發展。
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機械工程材料是機械及近機類專業一門重要的專業基礎課。本課程以材料的成分、加工工藝、組織結構與性能之間的關系為主線,重點介紹材料的本質,提出有關的理論和描述,說明材料結構是如何與其成分、加工工藝、性能以及行為相聯系的。作為高等農業院校的機械設計以及農業機械化等專業的學生,學習本課程的目的,主要是使學生獲得常用工程材料的種類、成分、組織、性能和熱處理改性方法的基本知識。了解工程材料在機械工業特別是農業機械中的應用,通過對基礎科學和知識的綜合運用,使學生掌握常用機械工程材料的種類、成分、組織、性能以及改性方法等,初步具備根據零件的服役條件合理選材和妥善安排工藝路線的能力,為學習后續專業課程和從事機械設計及制造工作奠定基礎。根據專業大綱安排,西北農林科技大學的機械工程材料課程在大學二年級第一學期進行。這一學期,學生所學的課程大部分還是數學、英語、物理等公共基礎課,機械工程材料屬于學生剛剛接觸到跟自己專業相關的少數幾門課程之一。
2 機械工程材料課程性質及教學現狀
理論性強,微觀概念多 機械工程材料課程,不像物理、力學等有著嚴密的邏輯推導和計算過程,也不像工程制圖等相關課程,比較直觀生動。機械工程材料課程總的特點是理論性非常強,涉及的原子、分子水平的微觀概念很多。特別是與金屬學相關的部分,如晶體結構、晶體缺陷、位錯運動以及凝固結晶、相的概念、組織轉變等,這些概念都是微觀和抽象的,學生無法通過推導計算獲得,更無法通過肉眼直接觀察和親身體驗到,有時候需要通過一定的空間想象力來理解它們。這樣就導致教師講授起來有一定困難,而學生學習起來感到難以理解,從而感覺枯燥、乏味,失去學習的興趣。
課程涵蓋內容廣 機械工程材料課程包含了材料科學專業中的力學、金屬學、熱處理原理、熱處理工藝、金屬材料、非金屬材料以及失效分析等多門學科的專業知識,內容廣而分散。而在“寬口徑、厚基礎、強能力、高素質”的人才培養模式引導下,專業課程的學時數在不斷壓縮,而要求學生了解的內容卻越來越多。這樣就形成了一種矛盾,即教師上課的課時數減少了,而學生需要學到的知識卻增加了。這就要求任課教師能夠統籌安排上課課時,充分利用現代化的教學手段,精簡課堂講授內容,突出重點的同時拓寬知識面。
現有課本內容知識陳舊 大學教材內容陳舊,知識老化,這些是在我國高等教育中各門課程都有可能會遇到的,也是現在我國高等教育中普遍存在的問題。出版一本教材的過程是相當復雜的,要經過編寫、審核、校對、出版、發行等多個環節,因此,當書真正出版出來以后,有些知識可能已經更新。而對于教師來講,頻繁更換教材,也不利于熟悉教案,積極備課。《機械工程材料》課本內容主要以金屬材料為主,而近年來,隨著科學技術的快速發展,各種新材料、新工藝在不斷涌現。全球性的能源危機以及環境污染問題,對現代的新材料除了在性能、工藝和成本等方面的傳統要求外,更提出了與環境協調、綠色環保、可循環再生等更高的要求。為了保證該課程的教學質量,并使學生能夠盡量了解到本領域的發展動向,就迫切需要教師改變傳統的以課本為主的教學方式,探索更加有效的教學模式,使學生理解并掌握課本基礎知識的同時,能更多地了解和把握本領域的研究與發展動向。
3 教學改革探索
充分利用網絡多媒體技術 多媒體技術是現代化教學的非常有效的輔助工具,教師要注重利用并充分發揮多媒體的特點,制作形象生動的多媒體課件。對那些學生難以理解、教師又難以講解的比較抽象的內容,比如晶體結構原理、合金結晶過程、位錯類型及運動過程等,通過收集以及自己動手制作一些簡單的動畫,生動形象地來演示復雜的變化過程。這樣不僅加深了學生對相關知識的理解掌握,同時還活躍了課堂氣氛,激發了學生的學習興趣。如對鋼鐵材料的熱處理工藝等,注意并積極收集工程訓練實習以及工廠企業的熱處理工藝過程的錄像資料,在講解課本內容的同時輔助播放實際熱處理過程錄像,注重理論與實際相結合,使課程內容具有真實感,更利于學生理解和掌握。
充分利用學校的網絡教學平臺,隨時充實并完善課程信息,課堂講授的重點、難點以及教學用課件及時上傳至平臺,便于學生隨時下載并復習掌握當堂內容;利用網上作業提交和批改功能,可以快速有效地發現學生學習中的問題,了解學生對知識的掌握情況,并能及時得到反饋;通過網上答疑,增加了教師和學生的課后互動,改變了以往只有上課時才能見到教師,學生有問題得不到及時解決的現象;充分發揮網絡平臺信息量大的特點,注重將生活及科研中接觸到的與課程內容相關的新聞報道、最新科研成果等,收集并上傳至教學資源,供學生掌握基礎知識的同時,更多地來了解社會發展在所學領域的需求,激發學生自我提高的熱情和積極性。總之,網絡平臺讓教學更加真實具體,更加強了教師與學生的互動。
精簡課堂教學內容 結合學校的優質課程建設項目,充分利用網絡多媒體技術,精簡課堂教學內容,做到夠用就行。按照專業培養方案,機械類專業的學生學習機械工程材料的主要目的是掌握成分—結構—性能之間的內在聯系,并能在零部件設計中合理地進行材料選擇,因此,在課堂講授中刪減了那些理論較深的內容。如課本第二章材料的結構,其中晶面與晶向部分,對于非材料專業的學生不需要掌握;還有位錯的理論,學生只需要知道位錯是由于原子的錯排造成的,不需要了解更多關于位錯的形成機制等。再如鐵碳相圖的部分,因為高溫包晶反應在生產中很少會用到,所以把包晶反應區省略,將相圖簡化,重點講解共析和共晶反應部分。在工業用鋼部分,因目前金屬材料仍然占據工程材料中大約70%的市場,課堂教授主要內容仍然以金屬材料中的碳鋼和合金鋼為主。對于課堂上不能詳細講解的知識,或者僅作為了解性的一些內容,如陶瓷、高分子的晶體結構、熱處理新技術,以及非金屬材料、復合材料等,將其上傳至網絡課程平臺,作為學生自學內容,拓寬他們的知識面。
靈活選用教學材料 選用十二五規劃教材作為教學用教材,基礎內容深入講解,包括材料的結構、鐵碳相圖、鋼的熱處理等。但在授課中,不僅僅局限于所選中文教材內容,還結合英文原版教材FOUNDAMENTALS OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING,更多地提供中英文對應專業詞匯,并摘錄一些章節,課堂上詳細講解,讓學生學習到專業知識的同時,又能接觸到純正流利的英文表達方式。將某些章節相關的典型的中英文科研論文及掌握的最新的研究成果等介紹給學生,供學有余力以及對材料研究感興趣的學生開闊眼界,并能使他們更加了解材料研究對社會發展的重要意義。
還在最后一章材料選擇中,增加材料與環境的可持續發展。對于一名合格的工程技術人員,在選材中除了考慮傳統的性能、工藝、成本等因素外,更要考慮材料的開發、服役、回收等環節可能造成的環境負荷。盡量選擇環境友好材料,做到廢棄零部件材料能夠回收再利用或能生物降解,將對環境的影響降到最低。
關鍵詞:測試技術;工程教育;實踐;主線;課程建設
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)40-0217-04
一、引言
為了適應新世紀面臨的挑戰和機遇,近年來工程教育與工程師職業改革受到越來越多的關注[1-3]。現代教育理念不僅重視知識內容的傳授和教育投入,更重視能力和職業素質的培養[4-6]。2013年,中國加入華盛頓協議是我國工程教育發展的重要里程碑,對提高教學質量、促進我國工程師國際交流和職業發展具有深遠意義。同時,如何貫徹“以結果為導向、以專業教育目標為導向”的教學理念,也給高等學校工程專業教學改革、課程建設,實現專業教育國際認證,提出了新的挑戰[7-9]。
雖然只有400多萬人,但是新西蘭是一個高度國際化的國家,不僅體現在工業、農業和商業模式上,還表現在發達的高等教育體系中。新西蘭是華盛頓協議組織首批成員國之一,奧克蘭大學(University of Auckland)、奧塔哥大學(University of Otago)、坎特伯雷大學(University of Canterbury)和梅西大學(Messay University)等都有很好的國際聲譽,國際留學生的比例較高。坎特博雷大學機械工程系被認為是世界上最好的工程系之一,優異的學術與工程技術水平在國際上享有盛譽。該校工程教育體系、課程教學組織和教學內容設計具有很強的系統性和連續性,一些較成熟的教育理念和組織方法值得我們借鑒和學習[10-13]。
本文結合測試技術課程教學內容和方法,分析了坎特伯雷大學機械工程專業(簡稱坎大機械)和吉林大學農業機械化及其自動化專業卓越工程師實驗班(簡稱吉大農機)在課程內容設置、實踐組織模式和學習效果評價方面的特點,總結了坎大工程專業課程教學的特色和經驗,旨在探討我國機械類專業測試課程教育的發展方向和改革途徑。
二、課程定位
坎特伯雷大學本科教學分為兩個階段:第1學年叫過渡學年(Intermediate Year),后3年是職業教育學年,分別叫第1、第2和第3職業學年。與奧克蘭大學(University of Auckland)、梅西大學(Massey University)等新西蘭大學一樣,坎特伯雷大學一般每學年設8門課(共修120學分),每門課15學分,學生一般每學期修60學分。近年來,各學校學分結構和標準逐漸統一,便于學生跨學校交流。在最后一個學年(Third Professional year)包括3門必修課和4門選修課。必修課包括畢業設計、機械系統設計工程管理與機械工程管理專業實踐。畢業設計覆蓋兩個學期,占30學分。選修課包括學科模塊(一般2~3門課)課程和自由選擇課程。學科模塊課程一般要求成組選擇,自由選擇課程可以在任何一個學科模塊課程中選修。測試課程、控制和機器人學屬于機械工程專業控制與自動化模塊。
吉林大學工科本科專業學制也是4年,課程結構包括3部分:普通教育課、專業基礎課和專業課。一般第1學年是普通教育課,第2學年是專業基礎課,第3、4學年包括部分專業基礎課和專業課。4年總學分為200學分左右,其中包括140~150學分的理論課和40~50學分左右的實踐課程。平均每學年修學約50學分,每學期5~8門理論課,必修課一般2~3學分,選修課一般1~2學分。測試課是第3學年學習的必修課,屬于專業基礎課。
三、課程教學目標與內容
坎大機械和吉大農機專業具有共同的學科背景,測試課程的基本目標均為通過測試技術基本理論加深和擴展機械工程學科教育。坎特伯雷大學機械專業測試課程名稱為“傳感器與測試儀表(Instrumentation and Sensors)”,吉大農機專業測試課程為“測試與傳感技術(Sensors and Measurement Technology)”。從課程設置可以反映出兩個學校課程教學的不同特色,也體現出了教學理念的差異。
(一)課程目標
“傳感器與測試儀表”課程的“儀表化”體現了測試技術的工業性和實踐性,教學內容中包含了較多的實踐教學內容。該課程包括36學時理論學習和不少于36學時的實驗,還有復習和作業。另外,還有一項測試實驗設計競賽,該項目設計競賽需要小組成員合作完成,每人工作12小時以上。修本課程的研究生還要按照學術論文格式寫測試研究報告。理論課以外的自主學習(包括設計報告)和小組合作實踐環節占整個學習進程的50%左右。據了解,除考試復習時間外,一般在坎大修1學分需要學生10小時的工作量,包括理論課學習、實驗和完成作業、答疑、考試復習。
吉林大學“測試與傳感技術(Sensors and Measurement Technology)”課程主要圍繞測試系統學習測試技術的基本原理、系統功能結構、系統特性、測試方法和常用工程測試系統應用、調試和設計方法。“測試與傳感技術”課程設置40課內學時,包括30學時理論學習、10學時課內實驗,10學時課外開放實驗和3~4次作業。自主學習時間約為20~25小時。
“測試與傳感技術”課程學習目標:(1)理解測試信號的測試分析理論,熟悉測試系統主要功能結構和系統特性;(2)了解常用傳感器原理與應用方法;(3)掌握基本測試儀表操作方法和建立基本測試系統的方法;(4)掌握應變片測試系統建模和關鍵測試部件設計方法;(5)了解現代測試理論,掌握數字化信號采集系統結構、軟硬件建模方法;(6)掌握測試系統設計、試驗規劃與測試誤差分析方法。由此可以看出,坎大機械專業“傳感器與測試儀表”課程強調測試儀表運用和設計技能的培養。“知識”和“技能”訓練圍繞“學生進行測試儀表系統設計和應用”組織內容,實驗技能訓練占課程內容的50%左右。
“測試與傳感技術”課程內容以工程測試系統應用技術為中心組織,培養了學生系統分析和設計的能力,知識和技術性較強。
(二)課程教學內容
為分析方便,把坎大機械工程專業“傳感器與測試儀表”課程和吉大農業機械化及其自動化專業卓越工程師實驗班“測試與傳感技術”課程內容和時間安排整理到表2中。
表2中統計的學時未包含這兩門課程安排的2學時答疑時間。除期末考試外,“傳感器與測試儀表”課程還安排2小時的期中考試。(如果是碩士生選修這門課,必須完成“測試技術學術論文”)
從表2中可以看出,“傳感器與測試儀表”采用以學習過程為主線的教學組織模式。教學內容不僅包括測試系統建模與測試信號處理技術,而且包含概率統計和測試誤差分析方法,為系統應用和測試結果分析奠定了基礎。另外在測試技術應用方面進行了機器人傳感技術、生物儀表、運動伺服控制、工業傳感網絡和智能技術等方面的技術擴展,系統硬件結構和軟件平臺學習通過實驗環節進行學習。課程內容圍繞學生學習和運用測試技術進行實踐的過程組織,涵蓋了應用測試技術分析和處理工程問題的各階段,既有較全面的知識點,又有比較深入的實踐體驗內容,有助于學生對測試技術的消化和吸收。
“傳感器與測試儀表”課程實驗內容主要圍繞虛擬儀器技術平臺組織,通過LED燈控制、機器視覺檢測、運動測試與控制和力學測試等訓練項目學習基于數字化數據采集技術和虛擬儀器軟件的運用方法。訓練方式包括3類:前4項實驗項目(LED燈控制、機器視覺檢測、銑床運動測試與控制和并行機器人控制)采用教師指導下的實驗方法,屬于驗證性實驗,在給定的例子程序的基礎上進一步擴張編成已達到實驗的要求;第5項實驗,學生自主設計傳感器模塊和軟件模塊,是設計性實驗;第6項實驗是學生自主選題的研究性實驗。3類實驗互相配合,使學生從基本操作技能到測試系統設計和技術研究得到了全面的技術體驗。實驗內容結合數據采集技術和虛擬儀器軟件平臺,體現了技術的先進性。
“測試與傳感技術”課程理論教學和實驗教學內容以測試系統功能結構和設計方法展開,屬于以知識為核心的教學組織模式,包含測試體系原理和測試信號處理過程,具有完整的體系結構。實驗訓練內容包含測試部件和系統調試操作技能、測試系統設計和開放實驗。除測試技術開放實驗外,其他實驗項目訓練時間都是2學時,總實驗訓練時間比“傳感器與測試儀表”課程少20學時左右。
1.課程考核與評價。由表3可見,“傳感器與測試儀表”課程評價中實驗成績、期中測驗成績和期末成績大約各占三分之一。這種基于學習過程的評價方法更加注重平時表現和實驗室實踐效果,知識理解和動手能力訓練趨于平衡。“測試與傳感技術”課程考核以期末考試成績為主(70%),平時學習表現和實驗評價在總成績中只起輔助作用。
2.機械類專業“測試技術”課程教學的發展思考。在高等教育和職業發展日益全球化的今天,工程教育面臨的技術環境發生了巨大的變化,網絡技術和信息技術的發展改變了人們的生活習慣和學習習慣,也同樣影響著高等教育課程的教學方法。“測試技術”作為一門專業基礎核心課程,其教學目標、教學內容和教學模式都要根據時代要求不斷發展,課程設計思路和組織模式也值得深入探討。因此可以看出,“傳感器與測試儀表”課程教學中體現以下幾個特點。
(1)轉變“以教師為主體”的教學理念。現在的學生更適應網絡化的生活模式,因而在課程教學中可以把學生能了解和消化的知識內容交給學生自己去消化和吸收,提高學生的參與度和主動性。在這種情況下,對教師提出了更高的要求:需要深入分析課程內容,找出哪些內容適合學生自學以及如何保證教學內容的完整性和系統性。解決完這些問題后,在教學中需要以學生為主體,把主要精力放在幫助學生理解基本概念和學術思想上,檢驗和分析學生自學的成果,提高學生的學習興趣和教學效果。
(2)強化“以應用實踐為主線”的教學組織模式,提高教學內容的系統性。工程技術的實踐性決定了工程教育課程的出發點和終點都是實踐。在測試技術課程教學中,從測試概念理解、技術應用結構體系和教學內容組織順序上,要求突破傳統“圍繞測試技術知識教學”的模式,不僅要知道測試技術是什么,還要掌握如何應用測試技術解決工程問題。而在技術應用中涉及的技術內容比“測試技術理論”寬得多,如在測試應用中涉及到試驗設計方法、數據概率統計分析、數據誤差分析等,在教學中也需要引入相關知識的理解和應用輔導。
(3)工程技術課程教學重在“理解和體驗”。根據測試技術的實踐性特點,可以引導學生進行交互性學習和體驗性學習。應用案例教學讓學生研究測試應用案例和構建實驗模型。教學中重視中間環節的質量監督和控制,在學習中體驗、在實踐中學習,提高學生的學習興趣,由被動學習變為主動學習,加強理論和實踐聯系,提高解決實際工程問題的能力。在教學評價中轉變以期末考試為主的學習評價模式,推廣基于學習過程的評價方法可以改善學生“平時不學習,考前突擊和死記硬背”的弊端,有利于提高學生的學習積極性。
四、結語
通過對坎特伯雷大學機械工程專業和吉林大學農業機械化及其自動化專業“測試技術”課程教學模式的比較分析,總結了坎特伯雷大學“傳感器與測試儀表”課程教學定位、內容組織和實踐技能培養方面的特點。實踐表明,“以應用實踐為主線,基于項目的教學模式,強調教學過程質量控制”的教學思想在坎特伯雷大學中取得了很好的教學效果,是工程技術教育的先進理念,值得我們在今后的“測試技術”課程教學改革和專業課程建設中借鑒。
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