2050 年的工程教育/可持续性 CS

在科技和创新快速发展的时代，为了实现可持续的未来，三个关键领域需要我们关注和行动：可持续的硬件设计和生产、电子材料的回收和再利用以及材料的道德采购。我们预测，到 2050 年，计算机科学教育的全面转型将带来社会转变，确保未来的科技专业人员致力于可持续性和道德实践，不仅涵盖与 CS 相关的领域，还涵盖与一般技术设计和创新相关的所有实践。

可持续的硬件设计和生产

围绕可持续的硬件设计和生产的当前趋势正在将社会引向一条危险的道路。科技消费激增带来的灾难性环境影响可以归因于当前的硬件设计和生产实践没有专注于最佳可持续性。每年，全球约有 4000 万公吨的电子垃圾被生产出来，这些垃圾包括废弃的电视机、手机、电脑和其他电子硬件。这些电子垃圾占这些垃圾填埋场中有毒重金属的 70%。由于公司和制造商没有积极努力使这些技术设备在各个方面都可持续，因此对环境造成的危害只会加剧。

这就是为什么必须提出一个下一代可持续解决方案，让科技公司专注于每一台新设计和制造的硬件的持久性、能源效率和负责任的材料。2050 年的社会将是一个行业专业人员将他们的知识应用于如何在工作场所有效地促进可持续的硬件设计和生产实践的社会，他们之前曾在学校学习过该流程的各个部分。一旦将 CS 课程转变融入教育体系的各个层次，这将成为现实。这种转变必须基于将 CS 教育围绕着教授硬件设计和生产方面的持久性、能源效率和负责任的材料使用来构建。以现实世界应用的实际项目和行业合作相结合的课程将使 2050 年的课堂成为通过深思熟虑的创新积极致力于改善社会的课堂。2050 年的课堂将通过鼓励全球范围内明智的消费者需求来开创科技行业的新时代。这意味着下一代科技消费者将接受教育并了解如何帮助我们的星球免受进一步的环境灾难，鼓励他们只向公司和制造商索取可持续的科技。这种需求将不可避免地迫使这些科技生产商重新设计和生产他们的硬件。一旦这种转变在美国形成，它将遍布全球，直到社会积极努力不断地拯救自己免受不可持续的科技未来的影响。

电子元件的回收和再利用

在科技进步快速超过电子产品使用寿命的当前时代，电子元件的回收和再利用成为促进可持续性和减轻环境影响的关键策略。世界经济论坛进行的一项研究表明，仅在 2019 年，人类就产生了超过 5910 万吨的电子垃圾，比 2014 年增加了 21%。电子垃圾的惊人增长突出了一个关键挑战：需要更有效地重新利用和管理电子垃圾。电子垃圾的积累不仅对环境和公众健康构成重大威胁，而且还会造成宝贵资源的损失。锂离子电池的回收率很低，这是包括电动汽车和手机在内的许多新技术中的关键部件，每年只有 5% 被回收。与此同时，电子垃圾的再利用提供了一系列资源，包括玻璃、塑料和金属线，这些资源可用于制造新的电子产品。

为了解决电子元件回收和再利用方面的关键差距，计算机科学和工程课程的根本转变至关重要。未来的计算机科学工程师必须具备循环经济、商业合作和废物伦理方面的知识和更深入的理解。学生不仅要知道如何设计和制造电子产品，还要考虑产品的可持续性。将对循环经济战略的深刻理解融入计算机科学和工程课程，不仅会促进回收习惯，还会彻底改变对电子产品生命周期的看法。这不仅会改变对产品设计的思维方式，还会改变其产品的环境足迹。在商业合作方面，工程、商业和环境科学的跨学科合作项目将为学生提供应对他们在职业生涯中可能遇到的问题的实践经验。这可能还包括学习大型企业合作以促进电子产品可回收性和再利用。最后，对伦理的强烈重视对计算机科学和工程专业的学生至关重要。虽然大多数大学已经为学生实施了伦理课程，但更广泛的伦理课程景观适合计算机科学专业（和其他工程专业的学生）将提供更有针对性和更有影响力的课程。

为了有效地实施计算机科学工程课程中为 2050 年可持续未来所需的必要改变，多方面的努力至关重要。学术机构、政府机构和科技行业领导者之间的合作对于计算机科学可持续性的成功至关重要。这可以通过国家或全球政府提供的政策和资金来激励，鼓励大学和学校做出重大改变。培养大型科技公司和大学之间的关系，为学生提供动手项目，将为他们提供应对电子元件可回收性挑战和解决方案的经验，以应对未来的变化。解决电子垃圾不断升级的问题以及锂离子电池和材料等关键部件的无效回收方法，需要大学、企业和政府做出重大努力。通过这些努力，到 2050 年，我们可以设想一个科技企业更加致力于产品使用寿命，而大学则培养出充满热情的计算机科学工程师，他们对具有环境意识的未来充满热情的世界。

材料的道德采购

随着我们的世界越来越依赖科技，对稀土元素 (REE) 等材料的需求预计将激增，预测显示未来几十年将增长 400-600%。目前，这些基本元素中超过 90% 来自仅仅四个国家，这引发了人们对与它们的开采相关的环境和社会影响的担忧。在这种情况下，计算机科学 (CS) 教育在倡导和实施道德采购实践方面的作用变得至关重要。科技行业中的道德采购不仅仅是采购；它是一种全面的方法，涵盖环境管理和社会责任。通过负责任地采购矿物，我们可以显着减少环境破坏，例如污染和生物多样性的丧失。更重要的是，它通过减少侵犯人权的行为和改善矿区的工作条件来解决关键的社会问题。

为了将这些价值观融入未来的科技专业人员，CS 课程必须发展。课程应包括侧重于矿物开采的环境和社会影响的模块。这种整合将确保学生不仅精通技术技能，而且还了解他们在科技工作中的更广泛的影响。跨学科方法在这种教育转型中必不可少。与环境科学等系合作，为学生提供更广泛的视角，了解科技产品的生命周期，从矿物开采到最终用户应用。这种合作可以促进创新解决方案，例如生物采矿、电动力开采和农业采矿，这些解决方案为传统采矿方法提供了可持续的替代方案。此外，小行星采矿的可能性为课程内的研究和探索提供了一个未来但可能至关重要的领域。在 2050 年的 CS 课堂上，现实世界的案例研究将成为学习的基石，利用先进的技术将实际场景栩栩如生。虚拟现实 (VR) 模拟将使学生能够沉浸在采矿作业的环境中，亲眼目睹矿物开采的环境和社会影响。通过交互式模块，他们将导航复杂的全球供应链，遇到并解决与专业世界中相同的道德困境。这种将 VR 与数据驱动的案例研究相结合的动手方法确保学生不仅了解理论概念，而且还培养批判性思维和解决问题的能力，这些能力对于他们在未来职业中的道德决策至关重要。到 2050 年，教育机构和科技公司之间的伙伴关系将深度融入 CS 课程。通过数字平台促进的合作项目将使学生能够直接与行业专业人员合作解决道德采购方面的当前挑战。这些项目可能涉及开发更可持续的供应链管理算法或设计软件解决方案以跟踪材料的道德采购。这些合作伙伴关系不仅将提供宝贵的实践经验，而且还将为实习和工作机会打开道路，使学生具备学术知识和行业经验的融合。

将道德采购融入 CS 教育的最终目标是培养一代人，推动将可持续性放在首位的创新。到 2050 年，我们设想一个科技行业，道德采购成为常态，受到接受过其重要性教育的专业人士的影响。以这种方式教育学生使他们不仅能够在职业生涯中取得成功，而且能够对可持续和公平的技术环境做出有意义的贡献。

总结