論文摘要：能源的合理開發利用、可持續發展對世界經濟和人類社會發展具有重要意義。公共選修課是高校課程體系的重要組成部分，如何加強本科生節能與環保意識的培養是高等教育的一個重要任務。結合所在學校開設并講授能源與可持續發展公選課的實踐和創新體會，摸索出一套行之有效的方法，如引入最新科技成果、新概念引發學生思考；加強學生的社會、生產實踐，培養工程的觀念；針對學生的專業特點，逐年加大了素質教育的內容，加強對中國傳統文化的了解。實踐證明，以上新的舉措取得了較好的效果。

論文關鍵詞：教育；能源與環境；公共選修課

“能源”與“環境”是當今世界發展的兩大主題。能源是人類社會賴以生存的重要物質基礎，是工業的食糧、社會經濟的命脈。隨著社會生產力的發展，人類對能源的需求量日益增大。但是，當今世界所使用的能源絕大多數仍取自地球，隨著不斷地開采和利用，各種能源資源日漸枯竭，能否滿足未來世界不斷增加的能源需求是人類共同面臨的問題。 為適應上述形勢需要和公選課要求，蘇州大學于2006年面向全校非動力機械與工程專業開設能源可持續發展公選課。公共選修課是高校課程體系的重要組成部分，是學生擴展橫向知識、培養自學和動手能力的最佳平臺。多年來，學校在加強全校本科生能源與環境意識的培養上不斷探索與創新，逐步摸索出一套行之有效的方法。由于其他專業的學生不具備相關的專業基礎，因此，在授課過程中講授能源與環境的基本概念、國內、國際能源使用現狀與嚴峻形勢、能源與世界政治、經濟的關系、新能源的開發與使用、世界環境現狀、環境與人類的生存以及各種環境保護的一般方法等科普性的知識，以使學生易于理解和接受。 這門課程主要講授以下內容：當代科學技術發展趨勢及我國科技發展的戰略部署；熱工基礎（熱力學、傳熱學及流體力學和燃燒學基礎部分）；工程熱物理學科的發展戰略；能源基礎知識；可持續發展；能源科技發展及可再生能源發展狀況（生物能、太陽能、地熱能、風能、潮汐能、氫能和燃料電池）和開發利用技術；火力發電廠基本知識；核能發電；大氣環境保護原理基礎；潔凈煤技術概論；潔凈煤技術（SOx）產生機理及控制技術；潔凈煤技術（NOx）的產生機理及排放控制技術；節能原理簡介及相關技術（能量系統的分析方法、工業過程節能的途徑與方法）；針對當下能源與環境中的熱點問題和新技術進行專題討論。 在近些年的“能源與可持續發展”教學摸索與實踐中，學生反映良好，筆者總結出一些方法和經驗，以下就較為典型的幾個突出問題談談自己的認識與實踐。

一、與時俱進引入新概念，引發學生思考

科研為教學創設一種學術氛圍和探索研究的環境，將新的科學技術成就和成果及時引入教學，則能使課程教學更具現實性、前沿性，提高教學質量和水平。能源利用基礎部分涉及到熱學知識，筆者引入了過增元院士提出的熱學新概念，但是并不深入介紹，而是介紹現有概念來龍去脈，引起學生思考，感受大師的思維方法。 先從日常生活中的熱現象著手，介紹熱學基本概念。 其次從熱的本質講其發展簡史，引經據典，如介紹南北朝成書的《關尹子》、東漢王充的著作《論衡·寒溫篇》、漢代《淮南萬畢術》、《武林舊事》等熱現象記載，講述古希臘科學家對熱的認識，引出兩種觀點即熱質說和熱動說。熱質說認為熱是一種沒有質量的特殊物質，熱動說認為熱是物質粒子的微觀運動。這兩種思想相互碰撞、辯論了好幾個世紀，但是這兩種思想并不是鮮明的對立，很多思想中都包含著兩種思想的影子。 再就現有傳熱學面臨的挑戰引發同學思考，如： 其一，經典的傳熱規律面臨極端條件下傳熱現象的巨大挑戰。例如以激光的利用為代表的超快速加熱，如激光武器和激光加工技術，激光脈沖寬度可達到飛秒量級，如何預測激光加熱過程是傳統熱學原理遇到的問題。 其二，經典熱學中還沒有以提高能源利用率為目的的傳熱過程的優化理論和技術。當前面臨世界性的能源短缺問題，我國面臨的節能減排的形勢更為嚴峻。因此，提高能源利用效率更為重要。然而，傳熱學中只有熱量傳遞速率而沒有熱量傳遞效率的概念，所以只有傳熱過程的強化而無傳熱過程優化的理論和技術。 其三，傅立葉導熱定律導致熱傳播速度為無窮大的缺陷還沒有很好地解決。早在1822 年，法國的數學家、物理學家傅利葉就提出了著名的傅立葉導熱定律，即熱流與溫度梯度成正比。盡管作為實驗定律的傅利葉導熱定律已為大量的工程實踐所證實，并獲得了廣泛的應用。然而，用傅利葉導熱定律描述瞬態導熱過程時，由于所得到的熱傳導方程是拋物型的。這隱含著熱是以擴散的方式傳播，因此出現了熱擾動傳播速度無窮大的佯謬。傅立葉定律的這一缺陷表明，它只是一個唯象的近似定律，在物理上是不完善的。 其四，傳熱學缺乏同物理其他分支學科之間共性的量和規律。傅立葉在他的熱學專著《熱的解析理論》中指出“……無論力學理論的研究范圍如何，它們都不能應用于熱效應。這些熱效應構成一個特殊的現象類，它們不能用運動和平衡的原理來解釋……自然哲學的這一部分不可能與動力學的理論有關，它有它本身特有的原理。” 與物理學的其他分支學科相比，熱學沒有的概念有：質量、力、速度、動量；波、振動等。熱學獨有的概念有：熵、可用能、狀態量和過程量等。 由于學生們是學過大學物理學的，對物理學內容的構架有基本認識。通過以上縱向比較，同學們一致認為對物理學有了更深刻的認識，激發了學生的學習興趣，收到了良好效果。

社會實踐、調研是本科生教學的一個重要教學環節，是學生接觸社會、工程或生產實際的一個基本手段。同時，教學中實際例題分析是最具說服力的，對學生知識認知、理解和分析幫助很大，他們也比較感興趣。 例如筆者結合實際項目介紹：在分布式能源系統中，讓學生實踐調研華東地區氣候條件，統計華東四省一市主要城市月度氣溫，調查華東四省一市或華東地區主要城市天然氣資源、華東四省一市或華東地區主要城市電價及華東地區醫院、酒店、商業、娛樂設施、辦公、機場、學校、居民等用戶的冷負荷、熱負荷和電負荷需求、持續時間。同學們利用假期在所在地區積極調研，得出華東地區民用電價平均值為0.5645元/度，燃氣銷售價格2.2元/立方米，工業電價平均值為0.9元/度，燃氣銷售價格3.5元/立方米。通過調查，同學們得到華東地區空調供應時間一般是：制冷100～150天，采暖90～100天，過渡期110～170天，制冷和采暖的需求時間相對比較長些。這些是華東地區發展天然氣分布式能源系統的有利條件和基礎。而學生實踐也為筆者豐富了教學內容，使筆者感受到教學的樂趣，實現了教學相長。 筆者結合具體設計案例引發學生思考，如：賓館的主樓建筑面積27000m2，裙房建筑面積約3000m2。賓館用電量較高，同時也有夏季冷負荷、冬季熱負荷和全年熱水的需求。本賓館分布式能源系統主要由1臺內燃機發電機組和2臺溴化鋰吸收式冷溫水機組組成。系統的總發電量、制冷量、制熱量、制熱水量分別為600kW、3000kW、2400kW、7.7t，分布式能源系統設計年運行天數330天（扣除檢修時間）。本項目為全年運行，其中供冷期主要為夏季年運行120天左右，供熱期主要為冬季年運行105天左右，熱水供應全年運行330天左右（扣除檢修）。 系統配置從原理上進行科普性介紹，而不詳細展開，如本分布式能源系統所用發電機組選用曼海姆的TCG2016V12C。選用的兩臺遠大溴化鋰吸收式冷溫水機組分別為1臺BZHEY125XD 一體化煙氣熱水直燃機和1臺 BZY125XD 一體化直燃機。 分布式能源系統注重技術與經濟的結合，結合本案例分析氣價、電價對系統影響，指出技術上合理還要經濟上合算的工程經濟學思想，介紹最簡單的投資回收年限的概念。本案例中主要取決于投資成本和收益額的大小。其中，投資成本是指購買設備所需要的費用，主要指新設備的初投資、收益額表示系統年收益（輸出的冷、熱、電）減去系統運行及維護費用。 理論方法與生產和生活實際相結合，調動學生學習的積極性，通過案例分析使學生初步掌握工程思想，并學會用所學知識解決實際問題。

三、可持續發展與古代樸素的人與自然的基本關系

鑒于公選課從內容到教學形式相對自由一些，針對學生的專業特點逐年加大了素質教育的內容。 “可持續發展”一詞是在1980年的《世界自然保護大綱》中首次作為術語提出的。在此期間還提出了“可持續性”和“持續發展”等概念。“可持續性”是指社會系統、生態系統或任何其他不斷發展中的系統繼續正常運轉到無限將來而不會由于耗盡關鍵資源而被迫衰弱的一種能力。1987年，挪威首相布倫特蘭夫人主持世界環境與發展委員會，在長篇專題報告《我們共同的未來》中第一次明確提出了可持續發展的定義。“可持續發展”概念應該是“可持續性”和“持續發展”的結合，既要考慮發展也要考慮環境、資源、社會等各方面保持一定水平。 但是講到這些，強調可持續發展的思想其實在中國源遠流長，下面列舉如下例子以引發人們對中國傳統文化的崇尚：“為人君而不能謹守其山林菹澤草萊，不可以立為天下王”；“斬伐養長，不失其時，故山林不童，而百姓有余材也”；“竭澤而漁，豈不得魚，而明年無魚；焚藪而田，豈不獲得，而明年無獸”。孔子說：“斷一樹，殺一獸，不以其時，非孝也。”他還說：“啟螫不殺則順人道，方長不折則恕仁也。”孔子在他自己的生活實踐中一向是“釣而不網，戈不射宿”。 中國傳統文化的“天人合一”思想即把人類放在大自然生態環境中加以考慮，主張人與大自然息息相通，和諧一致，天、地、人一體化。孔子說：“大哉，堯之為君也，巍巍乎，唯天為人，唯堯則之。”孔子肯定了天之可則，即肯定了自然的可則、人與自然具有統一性。《中庸》中有“萬物并育而不相害，道并行而不相悖”，把人與自然的發展變化看作是相輔相成的和諧、平衡運動。人與大自然的關系不是對抗的而是協和共存的，不應把天、地、人孤立起來考慮，而應把三者放在一個大系統中作整體的把握，強調天人的協調、和諧，人與自然的協調、和諧。“天人合一”是中國傳統文化對于人與自然關系的最基本的信念。人是大自然中的一群生命體，是屬于大自然的一個組成部分，人不應該隨心所欲地征服自然、統治自然、支配自然。人必須學會尊重自然，愛惜自然。人與大自然的關系是一種相互依存的關系。 解決生態環境問題的根本就集中在如何看待人與自然的關系上。對此，可以從博大精深的中國傳統文化（孔教學說）所蘊含的生態環境理念中去汲取營養。孔教生態環境理念能夠引導人們正確認識和處理人與自然、局部利益與全局利益、眼前利益和長遠利益的關系，使全社會的生態意識、環境意識得到增強，從而達到可持續發展的目的。 通過上述內容引入，使同學們深入了解中華傳統文化的博大精深。中華傳統文化不僅對中國的經濟和社會發展發揮著巨大影響，也為中國人的世界觀和行為方式的形成奠定了基礎。它的影響一直延續至今。課堂中引入和加強對中國傳統文化的了解，同學們反映良好。

四、結束語

在課程最后的調查中，學生們一致反映這門課程聯系實際，很有收益。他們專業的知識面拓寬了，興趣也提高了。 教學方法隨課程類別和教師授課風格之不同而千差萬別。這里僅是按照筆者自己的想法進行了一點嘗試，微不足道，僅以此文作為對這門課教學的總結。