生理学循环系统教学实践与研究论文
一、引言
生理学研究正常生命活动的规律,是病理生理学、药理学及临床课程的知识基础,其在医学课程体系中的作用举足轻重。但因其内容繁多,系统性强且比较抽象,因此,初学者很难深刻领会所学内容。如何针对生理学的特点,选择合适的教学方法,引导学生积极主动地学习,提高学生分析问题、解决问题的能力成了生理学教学的关键。PBL教学法是基于问题的学习方法,自1969年创立以来就开始应用于医学教育过程中,并得到高度关注。该学习方法在应用的过程中根据教学需要的不同,不断发生变化,但其根本特点都是以问题为基础,通过学生对问题的分析探讨来实现教学目标。我校生理学学科在近年肾脏的排泄功能教学中逐渐引入PBL教学法,由于学生参与到教学环节中,有效的提高了学生的学习兴趣,取得较好的教学效果。在此基础上,我们又尝试在循环系统的教学中穿插PBL教学法,具体总结如下。
二、PBL教学的具体实施过程
第一,教学前准备。其一,挑选教学案例。教学案例由学科教师从本学科建立的PBL案例。库中挑选,经过反复的讨论分析最终挑选“慢性肺源性心脏病”的病例作为教学案例,该案例涉及循环和呼吸两个系统的功能改变,有助于学生建立系统的知识体系。;其二,设计PBL教学方案。针对教学案例提出和生理学密切相关的问题,如“分析心功能不全对机体会产生哪些影响”,“体格检查中哪些现象可以用生理学知识进行解释”,“案例中呼吸功能和心功能之间的相互影响”等。教师根据这些问题分析学生在讨论过程中可能出现的情况并提出相应应对方案,比如,哪些是学生很容易想到并能分析全面的问题,那些问题是学生不易想到,需要教师引导启发的问题等,通过提前的讨论分析,可以提高教师对讨论的整体把控能力;其三,提前对学生进行PBL教学法说明会。生理学多在大一和大二开展,因此,多数同学没有接触过这一教学模式。在进行教学前要让学生清楚什么是PBL教学、PBL教学法与传统教学法的不同、教学环节如何进行,如何查阅文献资料等,使学生知道如何着手准备PBL讨论,并提前一周将教学案例和教学问题告知学生。第二,分组讨论合适的分组直接影响讨论效果,根据学科开展PBL教学的经验,我们将平时学习成绩较好表现积极的同学和不太积极的同学穿插分组,8-10人一组,每个讨论小组由两名教师进行指导。小组长简单介绍案例后,学生围绕预设的`问题进行分析讨论。教师在学生讨论的过程中要控制讨论节奏,引导讨论方向,防止偏离主题。讨论结束后,教师对讨论内容进行简单总结,指出偏差和不足,对讨论未能深入解决的问题和存在分歧的问题给予点拨,让学生课下再次深入探讨。同时,教师要根据讨论过程中学生解决问题的思路,查阅资料的情况、发言的踊跃性及正确程度等方面给出综合评价,并针对性的提出改进意见。第三,课后要求教学活动结束后,要求学生针对讨论过程中没有完全解决的问题再次查资料进行小组讨论,并将所有问题以书面形式进行归纳总结,反思讨论过程中的不足,评估自己的学习方法,提出应对策略。真正做到通过PBL教学巩固理论知识,将相应知识点融合渗透形成知识树连贯起来,提高学生分析问题的能力。
三、PBL教学法在生理学循环系统教学中的应用体会
第一,循环系统知识点比较多,且联系紧密,是比较难理解的一章。从以往的教学经验看,学生在这一章的学习之中,由于知识掌握不够扎实,不能将前后知识点联系起来形成体系,导致越学越困难,很大程度的影响了学习的自信心。通过此次PBL教学对“慢性肺源性心脏病”的案例进行分析讨论,学生能够掌握心脏的泵血过程、组织液生成的机制及影响因素、静脉回流的影响因素,动脉血压的影响因素等这些重点、难点的知识点。同时,通过用这些理论知识解释疾病的一些症状,确定疾病的治疗原则,可使学生深刻的认识到生理学和临床知识之间的密切关系,激发学生学习生理学的兴趣。由于该案例为“慢性肺源性心脏病”,心脏功能的异常和长期的呼吸系统功能改变之间有密切的联系。通过讨论分析,学生体会到,一个系统的疾病可能引起其他系统甚至全身做出相应的改变,系统之间是相互联系,相互影响的,有助于学生建立整体医学观念。第二,PBL教学法让学生参与到教学环节中,可有效的提高学生学习积极性的和教学效果。但其在实施过程中也存在不少问题。在学生方面,由于长期接受传统的“填鸭式”教学,学生的学习主动性较差,当把问题抛给学生让他们去自己查阅资料时,部分学生比较浮躁,不能深入进去,只是简单的用手机在网络上搜索答案,应付差事。更有甚者,为了应付所有学生必须发言的要求,有的小组在查资料时进行分工,每个同学只针对某一个知识点查阅资料,而不是根据问题全面的去研究案例,造成在发言时只会照本宣科,而在后续讨论中在没有新的见解与认识。在写书面论文时,对讨论内容的归纳总结比较肤浅,不能系统的进行探讨,甚至把网络上下载的文字不加修改的加入论文中。这些现象表明部分学生学习积极性还没有被充分调动起来,学习讨论还处于一种应付状态。当然,这也和学生对PBL教学是一种什么样的模式了解不充分有一定关系。这就要求教师在以后的PBL教学中要准备的更加充分,使学生明白PBL教学的好处,教会学生如何更有效的去查资料、讨论时如何切入主题及论文的撰写方法等。还可以将讨论效果好的小组的讨论过程录制成视频,让学生观看,从而更直观的认识PBL教学的具体实施过程,使学生逐步适应这种教学模式,并真正从这种教学模式中受益。在教师方面,由于PBL教学中教师要对讨论过程进行整体把握和指导,因此,PBL教学对教师提出了较高的要求。为保证讨论的顺利进行,教师必须有丰富而全面的专业前瞻性知识和良好的沟通、交流技巧,同时,还要能及时发现每个学生的闪光点并给与鼓励,帮助学生建立自信心,使学生形成良好的PBL教学体验,这样才能真正激发学生的学习兴趣和对知识的探索欲,培养学生的临床思维能力和团队协作精神。我校生理学PBL教学已经开展了数年,教师的PBL教学能力都有很大的提高,但是和一名好的PBL教师之间还有差距。这就要求学科教师在教学过程中不断地研究和反思自己的教学能力和技巧,博览群书,收集与生理学相关的知识,了解生理学新动向和新方法,从而不断地提高自身的业务水平和综合素质。
四、结束语
综上所述,在生理学教学中穿插PBL教学法使学生参与到教学过程中,可激发学生的学习兴趣,培养学生自主学习的能力,有效地提高学习效率,改善教学效果。但是由于我校现阶段师资和教学设施等方面的限制,不适合在所有学生中大规模的开展PBL教学,可以尝试将PBL教学和传统教学有效结合,探索出适合在我校开展的教学模式。
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已有的研究表明,海峡两岸间一方面是自然资源与生态环境、科技水平、资本实力、劳动力资源以及市场条件等方面的差异,另一方面是语言相通、地理相近等天然优势,因而农业资源的差异性与互补性十分明显,农业发展与农产品贸易等具有一定的互补优势与合作潜力[1-2]。诚如《两岸经贸论坛共同建议》所指出的:“两岸农业具有很强的互补性,两岸应结合双方的农业优势,强化研发、技术管理及行销的能力,互惠双赢,扩大两岸农业技术交流与合作的平台”①。本文拟就海峡两岸农业循环经济的提出与发展进行简要分析、对比,得出两岸循环型农业发展的异同以及两岸合作发展的可能性与必要性,以期促进两岸农业循环经济的协同发展。一、中国农业循环经济的提出与发展人与自然是一对永恒的矛盾。随着人类改造和支配自然能力的不断增强,尤其是传统粗放型经济增长方式和掠夺式资源开发等,直接导致了人与自然关系的日益紧张。面对人口增长、资源短缺、环境破坏以及生态失衡的巨大压力,通过对以往发展理论与实践的深刻反思,永续发展战略已逐步成为全球的共同选择与潮流。值得关注的是,20世纪90年代末,由德、日、美等国家首先提出并加以实践的新型经济发展范式——循环经济[3-4],通过近年的发展演变,现已被看作是实施永续发展战略的重要载体、最佳模式,同时也是保护环境和削减污染的根本手段,一些发达国家已把发展循环经济、建立循环型社会作为实现环境与经济协调发展的重要途径。在中国大陆,“循环经济”也正由一个陌生的名词和概念,逐渐上升为指导国家和地区社会经济发展与环境保护的重要原则和战略,并从内涵和外延上都有很大的发展。目前,大陆已在辽宁、贵阳、广西贵港、广东南海、内蒙古包头、新疆石河子、湖南长沙等地区进行试点。但从总的来看,即使是在工业体系,循环经济也刚刚起步,在属于薄弱环节的农业更是困难重重。但这并不意味着循环经济在农业上难以取得进展,恰恰相反,农业同样需要大力发展循环经济。何况与一般循环经济相比,由于农业自身及其产业结构等方面的独特性,农业发展循环经济还具有许多先天的优势!受循环经济思想与方法的启发,在多年卓有成效的中国生态农业等持续农业理论与实践探索的基础上,人们进一步认识到,只有从循环经济的角度加以引导和拉动,才能协调好现代农业各系统和层次以及农业生产与资源配置之间的关系,最终全面实现生态品质、生物产量以及经济收入三者间的良性循环。于是,人们试图通过模拟和遵循自然生态系统物质循环和能量流动的规律,重构农业生产和生态系统,进而逐步开发出了一种新的农业发展模式——循环型农业,以使农业系统能够更和谐地融入到自然生态系统的物质循环和能量循环过程中[5]。从总的来看,在我国正式发表的文献资料中,最早提及农业循环经济的当属吴天马(2002)的《循环经济与农业可持续发展》一文[5],最早出现“循环型农业”或“循环农业”一词的,当属陈德敏与王文献(2002)共同撰写的《循环农业——中国未来农业的发展模式》一文[6]。然而,2003年全国上下在这方面的学术研究还相当少;直到2004年,才有一些文献对此进行探讨;刚刚过去的2005年,各地农业循环经济的发展与理论研究,则呈现出了欣欣向荣的良好势头。二、大陆循环型农业的发展现状与趋势(一)关于发展模式尽管循环经济在我国的提出不过是近几年的事情,但我国其实早就有了循环经济的实践,如生态农业、生态工业等,不少案例也已总结出来(解振华②,2003)。从现实看,一些地方丰富多彩的农业循环经济实践已走在了理论研究的前面,涌现出了诸如河南天冠企业集团、广西贵糖、北京蟹岛绿色生态度假村、上海崇明的前卫村模式以及辽宁省“四位一体”日光大棚生态农业示范区等先进典型。其中,辽宁省农民首创的以生物技术为主体、以沼气为纽带“四位一体”日光大棚能源生态工程,实质上就是以农业为基础的循环经济,是农业现代化新路线的体现。此外,福建圣农集团有限公司通过主抓肉鸡主业链、生物工程副业链和有机肥副业链“一主两副”产业链③,近年来也走出了一条“资源—产品—再生资源”的循环型农业发展之路;江苏省宿迁市则根据循环型农业的发展优势与影响因素,也逐步开发出了适合当地发展的7个模式:“生态家园”循环模式、食用菌生物链循环模式、有机农业开发模式、设施农业生态模式、立体种养循环模式、农林牧渔结合型循环模式和花卉苗木生态农业模式(高良敏等,2004)。与此同时,刘慧娥等(2005)提出了通过采用节能、环保、绿色、清洁生产等一系列农业高新技术,构建以生态农业为核心的“低消耗-无污染-高产出-再利用-佳效益”的农业循环经济模式;刘志(2005)、王鲁明等(2005)分别根据陕西及山东青岛的实际,归纳、总结了当地农业循环经济发展的若干典型模式及其技术支撑体系;黑龙江及另外一些民族地区也发展出了一些典型的模式(陈青,2005;李玉明,2005;袁久和,2005)。李书民等(2005)则探讨了以畜牧业为核心,实现农作物秸秆三段循环利用与畜禽粪污两段利用的主要技术路线;汪怀建(2005)探讨了适合农业循环经济发展的若干农业生态工程模式;王奎旗等(2005)提出了我国水产业实施循环经济的“社会大循环”、“企业间循环”、“企业内循环”三个可供选择的基本模式,等等。但以上述各种模式并不代表我国循环型农业的全部,各地在研究、设计具体发展模式时,还应从当地实际出发,既可以采用一种模式,也可以多种模式并用。而且不论实行什么模式,都必须严格遵循生态学的客观规律,合理利用自然资源和环境容量,使经济和谐地融入到自然生态的物质循环之中。限于篇幅和现实条件,我们无法就各地蓬勃发展的循环型农业进行系统分析、归类,但黄贤金等(2004)曾比较全面地总结了发展循环型农业大体可以采用的模式:区域循环模式、能源综合利用模式、生态养殖模式、农业废弃物综合利用模式,以及绿色和有机农业模式;并认为上述每一类型模式又包含有一些具体的实践形式,如:生态养殖模式,就包括基于农牧结合的畜禽养殖模式、稻田生态养殖模式、高效集约式养殖和健康养殖模式等[7]。(二)关于发展方向对于如何发展我国的循环型农业,吴天马较早提出了两种面向循环经济的农业可持续发展的模式(路径):一是以生态农业建设为基础的渐进式循环经济发展模式,二是以有机农业建设为基础的跨越式循环经济发展模式;并认为前者具有更广泛的适应性和实践意义,应大力提倡,而后者则为从根本上协调人类与自然的关系、促进人类可持续发展提供了更为直接的实现途径[5]。陈德敏等也认为,要实现农业经济效益与环境效益的统一以至社会效益的最优化,必须实施农业清洁生产,并以我国的生态农业为基础,发展我国的循环型农业[6]。2005年10月,在《经济日报》举办的“循环经济发展战略高层研讨会”上,国家环保总局政策法规司司长杨朝飞针对我国农产品各种污染过于严重,出口越来越困难的现实,认为生态农业是今后农业发展的方向,而循环经济下的生态农业应该是农业发展的最终方向④。对此,季昆森(2005)也撰文指出:一般认为,循环经济在农业上的应用就是生态农业;实际上,循环经济在农业上的运用有更广阔的领域,其实质就是循环经济原则在发展生态农业上的运用,可称之为循环经济型生态农业。(三)关于发展策略与德国等先行国家相比,我国无论是在循环经济的理论研究还是在实践方面,都存在着较大差距。从总的来看,源于对传统农业环境后果的反思以及受循环经济思想的启发而提出的“中国循环型农业”,目前甚至还没有比较明确、统一的定义,全国上下就农业发展循环经济方面的研究,基本上还处于理解性或者概念性的初始发展阶段,尤其是对于物质循环和价值增殖等揭示农业循环经济最本质内容的量化研究和系统分析更是难得一见,仍有许许多多的理论、技术、政策以及法律法规等方面问题亟待学术界研究解决。具体来说,一是迫切需要对循环型农业进行更系统、深入的理论分析和科学解释,真正理解和把握农业循环经济丰富的科学内涵及其发展方向;二是鉴于各地丰富多彩的实践已在某种程度走在了理论研究的前面,对各地比较有代表性的循环型农业发展模式,如:立体农业,农业生产物质循环利用(规模化养猪业等),土地、技术、资本和劳动力等要素的优化配置模式(休闲观光农业),农业一、二、三产业的产业链联接模式(新型农业产业化),以及生物能的开发利用(循环农业发展的新领域)等,进行更系统、深入的分析与研究(主要进行物质代谢分析及经济效益核算等,重点突出案例中的循环过程和效益评价及生态性三个方面),努力做到既总结经验(与理论研究相呼应),又努力发现不足,并提出改进建议或措施,也是非常迫切和有益的;三是在全国还没有出台统一的、标准的循环型农业评价指标体系之前,对循环型农业进行全方位探索和多视角的科学研究,逐步建立一个适合当地特点的农业循环经济评价指标体系与发展规划,也是学术界需要大力研究的现实课题;四是人们还应从各地资源及环境等禀赋以及当前循环型农业发展的实际出发,有选择地分析、比较有关国家或国内先进地区(包括台湾地区)循环型农业发展的一般经验与教训,从宏观、中观和微观的层面,对循环型农业的发展战略与制度 (政策)创新进行研究,为农业循环经济建设提供扎实的理论依据与实践指导。三、海峡两岸循环型农业协同发展之探讨(一)台湾循环型农业发展现状与趋势尽管台湾岛内鲜有诸如“循环型农业”等提法,但台湾省在永续农业的发展、研发与发展策略等方面已取得了很大的进展,积累了不少有益的经验。另一方面,我们也已注意到,台湾地区是世界经济、社会较发达的地区之一。特别是近几十年来,台湾地区因经济快速成长,以致工业、农业污染严重,人民健康与生活环境也日益受到威胁。一方面是人们对生活品质的要求不断提升,尤其是对饮食安全等越来越重视,绿色(有机)蔬果产品广受消费者的青睐;另一方面是人类活动已对环境造成危害及长远的不良后果,并逐渐地恶化、蔓延,正在对自身居住环境和社会发展带来负面作用。因而,面对循环经济时代的到来,两岸人民都应该从更高层次上重新探索人类到底应该生产什么、怎么生产,怎样消费、怎样生活……如:养猪业一直是台湾地区最重要的畜牧业,其产值多年来高居台湾单项农产品之首,但如何减少养猪业产生的废水污染却是直接影响并决定该产业发展的首要因素之一。据报道,2004年台湾地区废污水BOD的日产生量为4223吨,其中673吨为畜牧废水,为有效控制养猪废水污染,环保部门依据“水污染防治法”制定了具体的“放流水标准”,为达到上述管制标准,1990年来他们开始辅导业者设置废水处理设备。目前,台湾养猪场主要采用包括固液分离、厌气处理和好气处理三个阶段的“三段式废水处理系统”。但从总的来看,养猪业仍面临着产业发展与环境保护的两难处境,还须进一步改善其技术效率(萧景楷等,2006)。又以岛内香菇生产废弃物(废渣)处理问题为例。2004年台湾地区的香菇总产量为4866吨,其中袋栽香菇4714吨,约占总产量的97%。除了木屑等残渣外,袋栽香菇还产生了大量的塑料废弃物。显然,面对如此大量的废弃物,各乡镇垃圾处理场已无法代为处理,而且如此大量的废弃物也不是传统之掩埋与焚烧方法等所能解决的问题。为此,有学者提出通过立法与民间协助,进行“源头减量”与“资源回收与再生”,以降低废弃物清理成本及避免废弃物清理时所产生的环境问题;更进一步地,他们提出了基于经济诱因机制的“课税”与“补贴”的“两政策工具”,等等(魏乾城等,2006)。再以国人比较熟悉的茶叶为例,台湾地区半发酵茶的制造技术堪称世界翘楚,其品种、栽培技术、花园设施等方面均领先于大陆;而且台湾省自1987年开始引进有机农业的理念,自1995年试作,至1998年已有35户共22公顷投入有机茶生产行列,而且有机茶生产规模仍在不断成长当中……诚如台湾有机农业发展协会执行秘书陈琦俊所言:人类唯有再度回到“与大自然共生”的原点,来取得安全的食粮,才是环境和人类永续生存之道。从某种程度上讲,这一切恰恰也是工业化和城镇化快速发展的祖国大陆所需要进一步面对和妥善解决的。从这个意义上看,两岸循环型农业的发展均处于初始发展阶段,而且都迫切需要进一步推进循环型农业和永续农业的发展,其发展前景看好。(二)海峡两岸循环型农业协同发展的策略选择为促进两岸循环型农业的协同发展,结合当前循环型农业的发展现状与趋势,建议尽快研究、建立起两岸循环型农业交流与合作的制度性安排。一是要充分利用两岸现有科技合作政策和人员往来的渠道,积极开展两岸循环型农业研究人员的互访讲学、互聘客座研究人员、交换培养研究生等,通过人员的交流带动产业间的交流与合作发展;二是要通过两岸科技交流机构的协商讨论,每年轮流在两地举办1次以上综合性的循环型农业理论与实践发展研讨会,为两岸循环型农业理论研究与实践工作者们提供一个信息交流和成果共享的新平台。从总的来看,福建省在这方面具有一定的区位优势,建议由闽台科技交流协会牵头组织、发动两岸有关科研、教学单位从事循环型农业研究与实践工作人员积极参与,率先举办海峡两岸循环型农业理论与实践发展学术研讨会;三是要深入研究、探讨两岸循环型农业交流与合作的具体项目与方式方法。审视近年两岸农业技术合作项目,目前尚无循环型农业方面的项目。从两岸农业资源与科技和市场整合的现实需要出发,可以考虑共选项目、共同研发、分别出资、成果共享等的具体方法与途径。而且我们建议,作为全国海峡两岸农业合作试验区,福建省科技行政主管部门应尽快在漳州、泉州等传统对台农业科技合作示范区内,增设闽台(两岸)循环型农业合作示范区;四是要以本次两岸经贸论坛为契机,抓紧抓好新增“海峡两岸农业合作试验区”与“台湾农民创业园”的建设与管理工作。尤其是要积极创造便利条件,欢迎台湾农民、农业企业到大陆投资、兴业,积极寻求与台湾循环型农业专家与投资者们多种形式的合作与共同发展。可以肯定,通过上述努力与制度安排,必将有力促进两岸同行专家与实践探索者们多种形式的交流与合作。在此基础上,我们建议从大陆及台湾地区循环型农业的提出与内涵、发展的历程与成效、研究的进展与成果、发展的模式与方向、发展的策略与目标,以及发展过程中存在的问题与潜力等方面,深入分析、比较两岸循环型农业的发展现况与前景,得出两岸循环型农业发展的异同以及两岸合作的可能性与必要性;与此同时,还应进一步研究、探讨两岸循环型农业合作的目标、模式、途径及其配套措施等,进而提出框架性的两岸循环型农业合作发展的策略及目标,以期促进海峡两岸循环型农业的协同发展。四、结束语循环经济是国际社会在可持续发展理论与实践研究中逐渐探索和总结出来的具体实践模式,农业循环经济也已在全球悄然兴起,并成为近年来国内外学术界关注的焦点之一。文章首先简述了中国农业循环经济的提出与内涵,着重探讨了大陆循环型农业发展的现状及存在的问题,初步分析、比较了两岸循环型农业发展的异同及两岸协同发展的可能性与必要性。从以上分析与讨论中可以看出,两岸在循环型农业发展、研发与管理过程中,既形成了各自的特色,又呈现出了互补的态势;通过两岸交流与合作,既可以充分了解台湾地区在工业化、城市化过程中农业发展和永续农业的运行轨迹和政策措施,进一步了解台湾地区有关永续农业的一系列发展模式与经验教训;通过两岸循环型农业发展的对比分析,还可以提出一些可相互借鉴的发展模式与对策措施,以及两岸循环型农业合作发展的目标、模式及其配套措施等,达到既促进两岸循环型农业科技、信息、资源、环境等方面的优化与共享,促进两岸循环型农业的协同发展,又可为海峡两岸共同迎接经济全球化和区域化的挑战开创出新的契机。注释:①刚刚结束的两岸经贸论坛,就如何加强和深化两岸经济交流与合作进行了广泛而深入的探讨,取得了一系列重要成果。其中,“两岸农业交流与合作问题”又取得了许多新的突破,再次引起了人们的广泛关注和肯定。本次论坛由中共中央台湾工作办公室海研中心与中国国民党国政研究基金会共同主办,海峡经济科技合作中心与两岸和平发展基金会共同承办,时间:2006年4月14日至15日,地点:北京。②解振华. 关于循环经济理论与政策的几点思考[N]. 光明日报,2003年11月3日.③①肉鸡主业链,即以种鸡饲养、鸡苗孵化、饲料加工、肉鸡饲养、肉鸡加工、深加工为主的肉鸡主业链;②生物工程副业链,即以鸡下脚料,如用鸡羽毛开发多肽氨基酸、鸡肠子提取胰蛋白酶等开发利用为主的生物工程副业链;③有机肥副业链,即以鸡粪加工成生物有机肥,带动有机种植业,实现资源的综合、高效利用。④韩超. 循环经济与农业实践——经济日报循环经济发展战略高层研讨会(2005年9月24日至25日)侧记. 经济日报网站,2005-10-10.【参考文献】[1]彭作奎. 加入WTO后两岸农业发展的互补性与合作前景[A]. 见:加入WTO的两岸农业:投资、贸易与合作[C]. 北京:中国农业出版社,2003,22-31.[2]邓启明,李建华,黄献光. 海峡两岸农产品贸易的现状与发展[J]. 农业经济问题,2005(12):34-37.[3]冯之浚主编. 循环经济导论[M]. 北京:人民出版社,2004.[4]欧明豪,宣亚南,郭忠兴,等. 循环型农业若干问题探讨——以江苏省为例[A]. 见:黄祖辉,杨列勋,陈随军主编. 农业经济管理论文集[C]. 北京:科学出版社,2005,450-459.[5]吴天马. 循环经济与农业可持续发展[J]. 环境导报,2002(4):4-6.[6]陈德敏,王文献. 循环农业——中国未来农业的发展模式[J]. 经济师,2002(11):8-9.[7]黄贤金主编. 循环经济:产业模式与政策体系[M]. 南京:南京大学出版社,2004.
物联网技术在可循环经济中的应用分析
循环经济在中国发展迅速,并被确定为国家发展战略的重要组成部分。将资源进行有效运用是循环经济的主要内容,“再利用”以及“可控化”是其中的两个原则。下面是我为您整理的物联网技术在可循环经济中的应用分析论文,希望能对您有所帮助。
摘要: 随着全球经济的发展以及科技技术的进步,传统的可循环经济已经跟不上如今社会发展的速度,这就需要与当今的科技进行有效的结合。将物联网技术应用到可循环经济领域,是当前社会发展的必然趋势,而如何将物联网技术科学、合理、高效地应用到可循环经济中是值得深思的问题。本文对循环经济以及物联网技术进行了详细的叙述,并从汽车废弃回收利用的现状出发,以汽车的可循环经济网络为例,具体地论述了在可循环经济下的物联网技术的应用,并对其中物联网技术中的关键技术进行详细概括。
关键词: 可循环经济;物联网技术;应用
随着传感器、信息技术、网络、射频识别RFID、移动计算等技术的飞速发展,物联网技术(TheInternetofThings,IOT)应运而生。物联网概念由美国麻省理工大学KevinAshton教授在1991年首次提出[1]。物联网技术是当前社会的主流应用技术,是对互联网技术的扩展以及革新。继计算机和互联网之后,物联网被认为世界信息技术产业的第三次浪潮。将物联网技术应用到可循环经济领域,使网络技术与社会经济结合是未来社会经济发展的主流趋势。本文以循环经济为主要视角,从物联网技术的应用出发,以汽车行业为例,论述物联网技术在产品的生产、消费、回收的循环过程中的具体应用。
1可循环经济下的物联网技术应用概述
循环经济最早在Boulding的“宇宙飞船经济”中被提及,其具体定义最早由Pearce提出。20世纪末,循环经济的理念被系统地引入中国学术界。循环经济在中国发展迅速,并被确定为国家发展战略的重要组成部分[2]。将资源进行有效运用是循环经济的主要内容,“再利用”以及“可控化”是其中的两个原则。相比较传统的经济模式,可循环经济更加符合我国国情。传统的经济模式让我国的物产资源以及环境承受能力都日渐衰落,而可循环经济模式的兴起给我国经济发展带来了新的曙光。可循环经济不仅是已贯彻落实的基本国策,更是我国建立资源节约型、环境友好型社会的`重要措施。
物联网是一个潜在的内循环系统。从经济学角度来说,循环经济系统是一项系统工程[3]。物联网主要借助射频识别技术(RFID)以及全球定位系统等相关的信息传感设备,借助现代通信技术,将需要进行鉴别的物体同互联网进行连接,从真正意义上对物体进行鉴别、跟踪以及管理等,并且将这些信息传感设备与互联网结合起来,形成巨大的网络[4]。这
样的结合实现了物品与网络的链接,更方便基础设施与互联网交换信息,将智能化更好地带入生活的每个角落,其追踪、识别、定位等都是其具体的体现。物联网技术的基本原理是借助射频识别(RFID)技术,在计算机互联网庞大的平台上实现物品信息的自动采集并达到信息的共享。
在产品的生产完成阶段,产品会贴上储存有EPC编码的电子标签,这个电子标签将会一直跟随该产品整个运行的生命周期,而其标签就如产品标志,可以通过物联网对其进行跟踪查询。在物联网技术运用之前,物理的基础设施是和网络基础设施分别开来的,其物件、建筑物等实体与数据库、计算机并无关联,而物联网技术的运用让这二者有机地结合起来,并且扩展出了一个新的高科技领域。
目前,物联网技术已经充分地运用到了信息产业,包括信息服务、信息软件等方面。此外,物联网技术在工业、农业等领域也有重要的应用。可循环模式下的经济涵盖了生产、售后服务等不同环节,其中除生产环节之外的后续环节为物联网技术应用到可循环经济中提供了可能性。随着我国经济的快速发展,人们对汽车的需求量越来越大。据不完全统计,自2000年起,我们每年几乎以100万辆汽车的速度在增长。
随着时间的推移,我国将迎来回收汽车数量的高峰期,汽车报废后的钢铁、有机金属以及在制造汽车的过程中所使用的新型材料、各种金属合金、橡胶、玻璃和聚合物等化学原料都需要得到合理利用。可见,在汽车失去了商品价值后,自身的报废材料亦有巨大的价值。废旧的汽车作为资源的载体,与自身产品很难剥离出来。因此,我们需要一种新型运作模式让资源与产品自身分割开来,这种新型运作模式就是将物联网技术运用到可循环经济中,建立出完整的智能化互联网系统。
2面向可循环经济的物联网技术的应用
汽车的可循环经济网络
汽车的可循环经济网络是将汽车整体作为一个网络节点,将汽车所属的所有零件安装智能节点,并且将物联网技术作为主要的技术支撑,建立与汽车相关的制造商、服务商、车主、网络运营商等相关单位共存的系统。其具体的应用主要有生产环节、销售环节、回收环节。
生产环节
在汽车生产制造环节应用物联网技术,营造智能生产系统,即在非人力的情况下通过自动化生产线进行制造运作。在物联网技术的支持下,实现所有的原材料以及生产的半成品或者成品可以在整个生产线上进行追踪识别,这样不仅可以减少人为操作的误差率,而且在一定程度上提高制造的速率,提高生产效益。在智能的生产系统下,为每一个原材料配备一个独立的EPC编码,这个EPC编码所储存的原材料信息以及后续对材料信息的添加、更改都会一直伴随原材料的整个使用生命周期。
为了实现物品之间的读写交互,在原材料入库、出库或者加工以及回收等阶段都要相匹配地安装读卡器、设置传感器。原材料上所携带的自身EPC编码可以将原材料的信息通过代码的形式用读写器进行读取,然后利用发射器以及无线网络的传送将其代码发射到RFID信息服务系统的服务部,用这样的方法就可以将原材料的具体详细信息储存在本地的信息服务器中,并且可以通过对象名解析服务对原材料的代码进行统一资源标识。
通过网络在RFID信息服务器中获得其代码所记载的原材料的具体信息以及自身属性,相关工程人员在制作环节就可以通过网络对原材料的生产过程进行监控。在生产环节采用EPC技术不仅可以在数量众多的零件中找到所需要的零件,还有助于工程管理人员掌握生产线流程信息,及时解决补货、缺货等问题,确保整个生产流水线工作稳定、高效地进行。
销售环节
当前车载智能系统被广泛运用,而车载智能系统的核心技术就是物联网技术。车载智能系统作为汽车的灵魂系统,一方面要对信息进行记录以及处理,另一方面担负着Intel网、移动经营网络、汽车服务商等网络信息实时交互的工作。
车载智能系统包含不同的功能模块:首先是智能控制模块。智能控制模块可以对车况实时监控并且记录车体的实时信息以及车主的驾驶系统,以提高行车的安全性。另外,该系统还可以对汽车的零件数据实时记录,为回收环节提供精确的数据。其次是车主服务模块,这一模块是车载智能系统中一个重要的应用。
车主服务模块为车主在驾车中提供更加人性化的服务,让车主更加体验到人性化驾驶的乐趣。该模块设置了自动导航、自动泊车、车站信息查询等功能。最后是智能应急模块,车辆在行驶过程中会遇到很多突发情况,预知并及时处理突发状况是非常有必要的。车载智能系统中的智能应急模块对突发情况可以采取相对应的应急措施,也可以设置多重应急模块,例如防盗追踪、安全保障、远程控制等。
回收环节
车载智能系统的回收环节主要依靠EPC所记录的数据。在智能回收环节中可以随时查录任何重要零部件的信息,比如使用寿命、质地、产地等。回收系统通过查录到的EPC信息,可以将汽车的零件进行精确的分类,并且掌握是否可回收、可利用或者可报废等情况。智能化系统具有将车体的数据信息同汽车智能回收系统中的相关数据信息进行相互分享以及沟通的功能,可以有效地协助汽车拆卸行业从人力进行零件分类转化成工业自动化运行的模式,既可以使分类精确又可以提高工作效率。
本地的Savant系统对当地的废旧、废弃车辆零部件的相关信息进行实时更新,并将这些及时更新的数据传输到汽车产业物联网中的EPC信息服务器以及对象名解析服务器中,这样相关联的企业以及汽车用户就可以通过Internet了解到汽车重要零部件的各项信息,进而可以增强对这些汽车部件的利用,亦能在一定程度上保证重要零部件的安全性。
由此可见,智能车载系统可以利用物联网技术来获取更为精准、及时的报废汽车的车辆信息,并且根据报废汽车上的零件信息对其进行二次加工。当然,操作人员也可以根据零部件的信息来确定该零件的功能及其实用信息。
在物联网技术的运用下,车载智能系统不仅可以将汽车回收业进行高度整合,也可以对废旧资源进行合理的循环应用,在避免资源浪费的同时保护了生态环境。
面向可循环经济的物联网技术的关键技术
面向可循环经济的物联网技术有五大关键性的技术。
(1)射频识别技术。
其实质是一种非接触式的自动识别技术,能够以射频信号智能地识别目标对象,同时取得有关的数据信息,而且全程自动化,不需要人工的干预,尤其不受环境的限制。RFID技术不仅可以对静止物体进行识别,还可以对一些高速运行的目标对象进行准确识别,操作也极为快捷方便。物联网理想的状态是对全球范围内的目标对象实现信息的监控、共享。
(2)智能传感器网络技术。
传感器的作用相当于人的皮肤、眼睛、鼻子、耳朵等感受外界变化的器官,接收的是外界温度、光、电、湿度等变化的信号,将变化信号信息应用于网络系统中,为数据的分析、采集、传输提供具体、可靠的数据支持。从传统传感器到智能传感器,再到嵌入式Web传感器的研发,传感器逐渐开始朝着微型化以及信息化等方向发展和进步[5]。
其中,传感单元(由传感器和模数转换功能模块组成)、处理单元(包括CPU、存储器、嵌入式操作系统等)、通信单元(由无线通信模块组成)以及电源是组成传感器网络的智能节点的几个基本单元。
在一个健全的传感器网络中,智能节点基本上出现在目标对象上及周边,同时智能节点相互之间能够进行互相协作。利用互联网络可以把搜集的区域信息传送到远程控制管理中心,比如车载智能软件系统;反之,远程管理中心亦可以对网络节点进行远程控制检测。
(3)GPS定位系统。
在车载智能系统中,车载GPS接收机通过接受卫星发来的数据以及坐标经纬度,将车辆的无线MODEM以GSM短信方式由GSM公司实时传到监控中心,并最终在电子地图中显示出来,由此可对车位的目标有更为精确的定位,以便对车辆进行实时监控。在车辆遇到突发情况时,车载报警模块会发出报警信息,智能系统直接将现场的具体报警信息及时传送到总控制台。
(4)智能技术。
通过在目标对象中植入相关智能系统,使目标对象能够与用户之间进行主动或者被动的交流。
(5)纳米技术。
物联网技术的迅猛发展,使电子元器件更加智能化、微型化。将纳米技术应用到物联网中,可以使更加微型化的物体进行数据的交互与连接。
3结语
如今物联网技术的发展已成为科技发展的主流,大到科技航天,小到车载导航,与我们的生活息息相关。我国人口多、资源相对不足,对可再生资源缺乏合理利用。可循环经济模式符合我国国情,将物联网技术应用到可循环经济中是应对当前发展的必由之路。
参考文献:
[1]高杨,李健.基于物联网技术的再制造闭环供应链信息服务系统研究[J].科技进步与对策,2014(3):19-25.
[2]陆学,陈兴鹏.循环经济理论研究综述[J].中国人口资源与环境,2014(S2):204-208.
[3]钱志鸿,王义君.物联网技术与应用研究[J].电子学报,2012(5):1023-1029.
[4]燕妮.浅论物联网技术的应用研究[J].IT论坛,2013(19):81.
[5]杨忠敏.物联网时代:传感器将迎来黄金十年[J].中国公安安全,2014(6):160-168.
....................................8000字 估计没人写了
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