論文摘要：能源的合理開發(fā)利用、可持續(xù)發(fā)展對(duì)世界經(jīng)濟(jì)和人類社會(huì)發(fā)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(qiáng)本科生節(jié)能與環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)是高等教育的一個(gè)重要任務(wù)。結(jié)合所在學(xué)校開設(shè)并講授能源與可持續(xù)發(fā)展公選課的實(shí)踐和創(chuàng)新體會(huì)，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(fā)學(xué)生思考；加強(qiáng)學(xué)生的社會(huì)、生產(chǎn)實(shí)踐，培養(yǎng)工程的觀念；針對(duì)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)，逐年加大了素質(zhì)教育的內(nèi)容，加強(qiáng)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的了解。實(shí)踐證明，以上新的舉措取得了較好的效果。

論文關(guān)鍵詞：教育；能源與環(huán)境；公共選修課

“能源”與“環(huán)境”是當(dāng)今世界發(fā)展的兩大主題。能源是人類社會(huì)賴以生存的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是工業(yè)的食糧、社會(huì)經(jīng)濟(jì)的命脈。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，人類對(duì)能源的需求量日益增大。但是，當(dāng)今世界所使用的能源絕大多數(shù)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(yīng)上述形勢(shì)需要和公選課要求，蘇州大學(xué)于2006年面向全校非動(dòng)力機(jī)械與工程專業(yè)開設(shè)能源可持續(xù)發(fā)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(xué)生擴(kuò)展橫向知識(shí)、培養(yǎng)自學(xué)和動(dòng)手能力的最佳平臺(tái)。多年來，學(xué)校在加強(qiáng)全校本科生能源與環(huán)境意識(shí)的培養(yǎng)上不斷探索與創(chuàng)新，逐步摸索出一套行之有效的方法。由于其他專業(yè)的學(xué)生不具備相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)，因此，在授課過程中講授能源與環(huán)境的基本概念、國(guó)內(nèi)、國(guó)際能源使用現(xiàn)狀與嚴(yán)峻形勢(shì)、能源與世界政治、經(jīng)濟(jì)的關(guān)系、新能源的開發(fā)與使用、世界環(huán)境現(xiàn)狀、環(huán)境與人類的生存以及各種環(huán)境保護(hù)的一般方法等科普性的知識(shí)，以使學(xué)生易于理解和接受。 這門課程主要講授以下內(nèi)容：當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)科技發(fā)展的戰(zhàn)略部署；熱工基礎(chǔ)（熱力學(xué)、傳熱學(xué)及流體力學(xué)和燃燒學(xué)基礎(chǔ)部分）；工程熱物理學(xué)科的發(fā)展戰(zhàn)略；能源基礎(chǔ)知識(shí)；可持續(xù)發(fā)展；能源科技發(fā)展及可再生能源發(fā)展?fàn)顩r（生物能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、潮汐能、氫能和燃料電池）和開發(fā)利用技術(shù)；火力發(fā)電廠基本知識(shí)；核能發(fā)電；大氣環(huán)境保護(hù)原理基礎(chǔ)；潔凈煤技術(shù)概論；潔凈煤技術(shù)（SOx）產(chǎn)生機(jī)理及控制技術(shù)；潔凈煤技術(shù)（NOx）的產(chǎn)生機(jī)理及排放控制技術(shù)；節(jié)能原理簡(jiǎn)介及相關(guān)技術(shù)（能量系統(tǒng)的分析方法、工業(yè)過程節(jié)能的途徑與方法）；針對(duì)當(dāng)下能源與環(huán)境中的熱點(diǎn)問題和新技術(shù)進(jìn)行專題討論。 在近些年的“能源與可持續(xù)發(fā)展”教學(xué)摸索與實(shí)踐中，學(xué)生反映良好，筆者總結(jié)出一些方法和經(jīng)驗(yàn)，以下就較為典型的幾個(gè)突出問題談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)與實(shí)踐。

一、與時(shí)俱進(jìn)引入新概念，引發(fā)學(xué)生思考

科研為教學(xué)創(chuàng)設(shè)一種學(xué)術(shù)氛圍和探索研究的環(huán)境，將新的科學(xué)技術(shù)成就和成果及時(shí)引入教學(xué)，則能使課程教學(xué)更具現(xiàn)實(shí)性、前沿性，提高教學(xué)質(zhì)量和水平。能源利用基礎(chǔ)部分涉及到熱學(xué)知識(shí)，筆者引入了過增元院士提出的熱學(xué)新概念，但是并不深入介紹，而是介紹現(xiàn)有概念來龍去脈，引起學(xué)生思考，感受大師的思維方法。 先從日常生活中的熱現(xiàn)象著手，介紹熱學(xué)基本概念。 其次從熱的本質(zhì)講其發(fā)展簡(jiǎn)史，引經(jīng)據(jù)典，如介紹南北朝成書的《關(guān)尹子》、東漢王充的著作《論衡·寒溫篇》、漢代《淮南萬畢術(shù)》、《武林舊事》等熱現(xiàn)象記載，講述古希臘科學(xué)家對(duì)熱的認(rèn)識(shí)，引出兩種觀點(diǎn)即熱質(zhì)說和熱動(dòng)說。熱質(zhì)說認(rèn)為熱是一種沒有質(zhì)量的特殊物質(zhì)，熱動(dòng)說認(rèn)為熱是物質(zhì)粒子的微觀運(yùn)動(dòng)。這兩種思想相互碰撞、辯論了好幾個(gè)世紀(jì)，但是這兩種思想并不是鮮明的對(duì)立，很多思想中都包含著兩種思想的影子。 再就現(xiàn)有傳熱學(xué)面臨的挑戰(zhàn)引發(fā)同學(xué)思考，如： 其一，經(jīng)典的傳熱規(guī)律面臨極端條件下傳熱現(xiàn)象的巨大挑戰(zhàn)。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(shù)，激光脈沖寬度可達(dá)到飛秒量級(jí)，如何預(yù)測(cè)激光加熱過程是傳統(tǒng)熱學(xué)原理遇到的問題。 其二，經(jīng)典熱學(xué)中還沒有以提高能源利用率為目的的傳熱過程的優(yōu)化理論和技術(shù)。當(dāng)前面臨世界性的能源短缺問題，我國(guó)面臨的節(jié)能減排的形勢(shì)更為嚴(yán)峻。因此，提高能源利用效率更為重要。然而，傳熱學(xué)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(qiáng)化而無傳熱過程優(yōu)化的理論和技術(shù)。 其三，傅立葉導(dǎo)熱定律導(dǎo)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(guó)的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家傅利葉就提出了著名的傅立葉導(dǎo)熱定律，即熱流與溫度梯度成正比。盡管作為實(shí)驗(yàn)定律的傅利葉導(dǎo)熱定律已為大量的工程實(shí)踐所證實(shí)，并獲得了廣泛的應(yīng)用。然而，用傅利葉導(dǎo)熱定律描述瞬態(tài)導(dǎo)熱過程時(shí)，由于所得到的熱傳導(dǎo)方程是拋物型的。這隱含著熱是以擴(kuò)散的方式傳播，因此出現(xiàn)了熱擾動(dòng)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(gè)唯象的近似定律，在物理上是不完善的。 其四，傳熱學(xué)缺乏同物理其他分支學(xué)科之間共性的量和規(guī)律。傅立葉在他的熱學(xué)專著《熱的解析理論》中指出“……無論力學(xué)理論的研究范圍如何，它們都不能應(yīng)用于熱效應(yīng)。這些熱效應(yīng)構(gòu)成一個(gè)特殊的現(xiàn)象類，它們不能用運(yùn)動(dòng)和平衡的原理來解釋……自然哲學(xué)的這一部分不可能與動(dòng)力學(xué)的理論有關(guān)，它有它本身特有的原理。” 與物理學(xué)的其他分支學(xué)科相比，熱學(xué)沒有的概念有：質(zhì)量、力、速度、動(dòng)量；波、振動(dòng)等。熱學(xué)獨(dú)有的概念有：熵、可用能、狀態(tài)量和過程量等。 由于學(xué)生們是學(xué)過大學(xué)物理學(xué)的，對(duì)物理學(xué)內(nèi)容的構(gòu)架有基本認(rèn)識(shí)。通過以上縱向比較，同學(xué)們一致認(rèn)為對(duì)物理學(xué)有了更深刻的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，收到了良好效果。

社會(huì)實(shí)踐、調(diào)研是本科生教學(xué)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生接觸社會(huì)、工程或生產(chǎn)實(shí)際的一個(gè)基本手段。同時(shí)，教學(xué)中實(shí)際例題分析是最具說服力的，對(duì)學(xué)生知識(shí)認(rèn)知、理解和分析幫助很大，他們也比較感興趣。 例如筆者結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目介紹：在分布式能源系統(tǒng)中，讓學(xué)生實(shí)踐調(diào)研華東地區(qū)氣候條件，統(tǒng)計(jì)華東四省一市主要城市月度氣溫，調(diào)查華東四省一市或華東地區(qū)主要城市天然氣資源、華東四省一市或華東地區(qū)主要城市電價(jià)及華東地區(qū)醫(yī)院、酒店、商業(yè)、娛樂設(shè)施、辦公、機(jī)場(chǎng)、學(xué)校、居民等用戶的冷負(fù)荷、熱負(fù)荷和電負(fù)荷需求、持續(xù)時(shí)間。同學(xué)們利用假期在所在地區(qū)積極調(diào)研，得出華東地區(qū)民用電價(jià)平均值為0.5645元/度，燃?xì)怃N售價(jià)格2.2元/立方米，工業(yè)電價(jià)平均值為0.9元/度，燃?xì)怃N售價(jià)格3.5元/立方米。通過調(diào)查，同學(xué)們得到華東地區(qū)空調(diào)供應(yīng)時(shí)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(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)些。這些是華東地區(qū)發(fā)展天然氣分布式能源系統(tǒng)的有利條件和基礎(chǔ)。而學(xué)生實(shí)踐也為筆者豐富了教學(xué)內(nèi)容，使筆者感受到教學(xué)的樂趣，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。 筆者結(jié)合具體設(shè)計(jì)案例引發(fā)學(xué)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(shí)也有夏季冷負(fù)荷、冬季熱負(fù)荷和全年熱水的需求。本賓館分布式能源系統(tǒng)主要由1臺(tái)內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組和2臺(tái)溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組組成。系統(tǒng)的總發(fā)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(tǒng)設(shè)計(jì)年運(yùn)行天數(shù)330天（扣除檢修時(shí)間）。本項(xiàng)目為全年運(yùn)行，其中供冷期主要為夏季年運(yùn)行120天左右，供熱期主要為冬季年運(yùn)行105天左右，熱水供應(yīng)全年運(yùn)行330天左右（扣除檢修）。 系統(tǒng)配置從原理上進(jìn)行科普性介紹，而不詳細(xì)展開，如本分布式能源系統(tǒng)所用發(fā)電機(jī)組選用曼海姆的TCG2016V12C。選用的兩臺(tái)遠(yuǎn)大溴化鋰吸收式冷溫水機(jī)組分別為1臺(tái)BZHEY125XD 一體化煙氣熱水直燃機(jī)和1臺(tái) BZY125XD 一體化直燃機(jī)。 分布式能源系統(tǒng)注重技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的結(jié)合，結(jié)合本案例分析氣價(jià)、電價(jià)對(duì)系統(tǒng)影響，指出技術(shù)上合理還要經(jīng)濟(jì)上合算的工程經(jīng)濟(jì)學(xué)思想，介紹最簡(jiǎn)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(gòu)買設(shè)備所需要的費(fèi)用，主要指新設(shè)備的初投資、收益額表示系統(tǒng)年收益（輸出的冷、熱、電）減去系統(tǒng)運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。 理論方法與生產(chǎn)和生活實(shí)際相結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過案例分析使學(xué)生初步掌握工程思想，并學(xué)會(huì)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。

三、可持續(xù)發(fā)展與古代樸素的人與自然的基本關(guān)系

鑒于公選課從內(nèi)容到教學(xué)形式相對(duì)自由一些，針對(duì)學(xué)生的專業(yè)特點(diǎn)逐年加大了素質(zhì)教育的內(nèi)容。 “可持續(xù)發(fā)展”一詞是在1980年的《世界自然保護(hù)大綱》中首次作為術(shù)語(yǔ)提出的。在此期間還提出了“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”等概念。“可持續(xù)性”是指社會(huì)系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)或任何其他不斷發(fā)展中的系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)到無限將來而不會(huì)由于耗盡關(guān)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(huán)境與發(fā)展委員會(huì)，在長(zhǎng)篇專題報(bào)告《我們共同的未來》中第一次明確提出了可持續(xù)發(fā)展的定義。“可持續(xù)發(fā)展”概念應(yīng)該是“可持續(xù)性”和“持續(xù)發(fā)展”的結(jié)合，既要考慮發(fā)展也要考慮環(huán)境、資源、社會(huì)等各方面保持一定水平。 但是講到這些，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的思想其實(shí)在中國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，下面列舉如下例子以引發(fā)人們對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的崇尚：“為人君而不能謹(jǐn)守其山林菹澤草萊，不可以立為天下王”；“斬伐養(yǎng)長(zhǎng)，不失其時(shí)，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(shí)，非孝也。”他還說：“啟螫不殺則順人道，方長(zhǎng)不折則恕仁也。”孔子在他自己的生活實(shí)踐中一向是“釣而不網(wǎng)，戈不射宿”。 中國(guó)傳統(tǒng)文化的“天人合一”思想即把人類放在大自然生態(tài)環(huán)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(tǒng)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(fā)展變化看作是相輔相成的和諧、平衡運(yùn)動(dòng)。人與大自然的關(guān)系不是對(duì)抗的而是協(xié)和共存的，不應(yīng)把天、地、人孤立起來考慮，而應(yīng)把三者放在一個(gè)大系統(tǒng)中作整體的把握，強(qiáng)調(diào)天人的協(xié)調(diào)、和諧，人與自然的協(xié)調(diào)、和諧。“天人合一”是中國(guó)傳統(tǒng)文化對(duì)于人與自然關(guān)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(gè)組成部分，人不應(yīng)該隨心所欲地征服自然、統(tǒng)治自然、支配自然。人必須學(xué)會(huì)尊重自然，愛惜自然。人與大自然的關(guān)系是一種相互依存的關(guān)系。 解決生態(tài)環(huán)境問題的根本就集中在如何看待人與自然的關(guān)系上。對(duì)此，可以從博大精深的中國(guó)傳統(tǒng)文化（孔教學(xué)說）所蘊(yùn)含的生態(tài)環(huán)境理念中去汲取營(yíng)養(yǎng)。孔教生態(tài)環(huán)境理念能夠引導(dǎo)人們正確認(rèn)識(shí)和處理人與自然、局部利益與全局利益、眼前利益和長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的關(guān)系，使全社會(huì)的生態(tài)意識(shí)、環(huán)境意識(shí)得到增強(qiáng)，從而達(dá)到可持續(xù)發(fā)展的目的。 通過上述內(nèi)容引入，使同學(xué)們深入了解中華傳統(tǒng)文化的博大精深。中華傳統(tǒng)文化不僅對(duì)中國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮著巨大影響，也為中國(guó)人的世界觀和行為方式的形成奠定了基礎(chǔ)。它的影響一直延續(xù)至今。課堂中引入和加強(qiáng)對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的了解，同學(xué)們反映良好。

四、結(jié)束語(yǔ)

在課程最后的調(diào)查中，學(xué)生們一致反映這門課程聯(lián)系實(shí)際，很有收益。他們專業(yè)的知識(shí)面拓寬了，興趣也提高了。 教學(xué)方法隨課程類別和教師授課風(fēng)格之不同而千差萬別。這里僅是按照筆者自己的想法進(jìn)行了一點(diǎn)嘗試，微不足道，僅以此文作為對(duì)這門課教學(xué)的總結(jié)。