智能制造生产实训融入工程伦理教育的探索

李玉霞

（玉林师范学院 物理与电信工程学院，广西 玉林537000）

随着“中国制造2025”“新一代人工智能发展规划”“互联网+”等国家发展战略的实施，我国工程的发展速度达到了崭新的高度。新时代工程所呈现出来的工程量规模极大、技术复杂性极高、需求极为迫切、新技术不断涌现的特点加大了工程的不可预测性，使得工程问题频发[1]，在工程实践中产生的各种伦理问题越来越多。如果不能有效解决工程伦理困境的问题，工程就无法适应社会经济的发展，无法实现工程对人类安全、健康、福祉的承诺[2]。工程伦理问题的解决以及工程伦理原则的遵循与执行，必须落实到工程师和其他工程实践者的身上，工程伦理教育已经成为工程师的必修课[3]。工科大学生是未来工程师的储备军，在高等工程教育中开展工程伦理教育是提升高等工程教育质量、深化高等工程教育改革的必由之路。

1 工程伦理教育融入实践教学的意义

我国是工程教育大国，工科教育是我国高等教育中规模最大的专业教育，总规模已位居世界第一[4]。2016年6月，我国正式加入《华盛顿协议》，成为该协议第18个正式会员国，标志着我国工程教育认证体系实现了国际互认，为进一步提升我国工程教育质量开辟了新路径。工程教育专业认证通用标准中的12条毕业要求[5]，有5条与工程伦理知识体系相关，工程伦理教育的融入对工程教育专业认证起着非常关键的支撑作用。

基于工程高速发展引发的风险和不确定性灾害越来越多，为避免生态环境与资源的进一步恶化，实现工程可持续发展，提升工程师和其他工程实践者的社会责任、伦理素养迫在眉睫。国务院学位委员会的学位办〔2018〕14号文件[6]要求，自2018级起，工程伦理课程列入所有工程硕士专业学位研究生（含全日制、非全日制）的必修课，国内部分高校也陆续在工科本科学生中开设工程伦理课程。目前，工程伦理课程开展的方式主要是以理论课程授课的方式为主，教学方法多采用案例教学法，精选提炼与相关专业紧密贴合的工程典型实际案例，组织学生对案例进行讨论、分析，培养学生的工程伦理意识，提升学生解决伦理困境的能力。以理论课的方式开展工程伦理教育，推动了我国工程伦理教育的发展，使得在工程教育中全面开展工程伦理教育成为各界的共识，但这种方式存在理论知识点讲解抽象难以理解、学生学习积极性难以调动等问题，限制了工程伦理教育的进一步发展，需要探索新的教学模式。

在工科教育中，实践教学是构成专业核心能力的关键部分，是检验应用理论知识解决实际问题的重要环节，更是培养创新型工程人才的根本保证，实践教学是工科教育的灵魂[7]。工程伦理教育不仅要融入理论课程教育，更要融入实践教学过程。在复杂的工程实践中蕴含大量难以抉择的伦理困境，工程师的责任意识与价值取向直接影响着各种工程决策的制定乃至工程质量[8]。将工程伦理教育与实践教学结合，在实践教学过程中加强工科大学生伦理素养的培养，可以帮助未来工程师树立正确的伦理价值观，强烈的社会责任感，创造性地解决工程实践中的伦理难题。因此，在工科实践教学体系中融入工程伦理教育具有重要意义。

2 智能制造工程专业开展工程伦理教育的必要性

制造业是国家经济社会发展的根基，是国民经济的主体，经过几十年的发展，我国制造业增加值位居世界第一，占全世界份额28%以上，成为全世界唯一拥有联合国产业分类中所列全部工业门类的国家[9]。我国已发展成制造业第一大国，但离制造业强国还有一定的距离。随着信息技术的全面应用，使得制造业的组织方式、生产形式、管理模式发生了重大变化，促使“中国制造”迈向“中国智造”，为进一步实现制造强国奠定了基础。与此同时，智能化产品已深入人民群众，普通民众进入了智能化新时代，智能技术、智能制造造福民众的作用日益显现，给人们的生活带来了高效和便捷。智能制造工程在整体工程中占比越来越大，也带来了利益与责任、人权与美德、技术与可持续发展等伦理方面的新困境，对工程师提出了更高的伦理要求。

智能制造工程专业主要培养从事智能化产品开发、数字化车间与产线规划、智能化工厂管理、企业智能化管理与决策等工作的复合型高级工程应用技术人才，其特点是专业性强、实践性强，实践教学是智能制造工程专业人才培养的重要环节，对于培养学生结合专业技术知识，分析解决复杂工程实际问题的能力起着至关重要的作用。在实践教学过程中融入工程伦理教育元素，使得与工程相关的风险预防、安全意识、社会责任感、价值理念、职业道德和规范等的教育落实到新的教学载体，更有利于抽象伦理理论的理解，进一步提升学生伦理学习的积极性。

3 智能制造生产实训融入工程伦理教育的具体做法

玉林师范学院的智能制造工程专业主要培养具有社会责任感、人文社会科学素养和职业道德，具有扎实的专业知识和工程知识，具备自主学习意识、良好的创新精神、跨文化的沟通和交流能力以及较强的工程实践能力，能够在智能设计与制造、智能运行与控制、智能信息与系统等智能制造行业领域或方向，从事研究、设计、开发及管理等工作的复合型应用型工程人才。工程实践能力是工科大学生必备的重要能力，实践教学是各工科高等院校培养学生重点关注的环节，智能制造工程专业是在“中国制造”迈向“中国智造”过程中新兴的专业，影响学生工程实践能力提升的实践教学活动必须与制造业的转型升级深度融合[10]。在智能制造工程专业的实践教学体系建设过程中，应当遵循智能工程的发展方向和需求，对标工程教育专业认证标准，突出专业特色，积极探索在实践教学过程中融入工程伦理教育的模式，促进工科实践教学的改革与创新，培养运用伦理准则解决复杂工程实践问题的专业人才。

3.1 多层次、系统化的实践教学体系

我校在智能制造工程专业人才培养方案的制订上，建立多层次、系统化的实践教学体系，实践课程学时不低于总学时的25%，达到了32.1%。实践教学环节主要包括基础实践教学环节、专业实践教学环节、综合实践教学环节等。其中，基础实践教学环节主要包括普通物理实验、电工学实验、模拟电路实验、数字电路实验、传感器实验等内容，这类型的实践教学主要以验证性实验为主，通过实验验证理论知识对工程应用的拓展较少，具有工程内涵的实验较少，主要用于夯实学生的自然科学、专业技术基础理论，较难植入工程伦理元素。专业实践教学环节主要包含机械制图实训、普通车铣实训、数控车铣实训、工业机器人技术及应用实训、单片机原理及应用实验、PLC原理及应用实验、嵌入式系统实验等内容，这类型的实验教学主要以具有工程内涵的实训活动为主，培养学生理论结合实践的动手能力，促进学生工艺、技能的训练。通过给学生设定特定的工程任务，指导学生应用技术理论知识进行分析，制订具体的工程实施方案和计划，再由学生操作相关的工程设备，解决实施过程的问题，最后完成设定的工程任务。这类型的实践教学活动主要以工程为背景，可以融入诸如工程中的风险、安全与责任、职业规范、职业责任等伦理元素，开展工程伦理初级阶段的教育，应对工程的关联性、多学科交叉性等的复杂工程现场伦理困境的伦理教育，需在综合实践教学环节实现。综合实践环节主要包括智能制造生产实训、专业见习、专业实习和毕业设计（论文）等内容，其中，专业见习、专业实习和毕业设计（论文）等是结合企业实际生产进行安排的，学生进入企业参与工程实践，将在学校学习到的工程伦理知识应用于解决企业实际生产中的伦理困境问题，促进检验工程伦理教育的成效。智能制造生产实训是在校内实训基地开展的生产实训，是按机械制造业产品生产全生命周期流程建立起来的专业化、智能化生产线型实训基地，能模拟出复杂工程现场的各种问题，在该实践教学环节实施工程伦理教育，可以丰富实践教学内涵，激发学生学习伦理知识的热情，提升工程伦理教育教学的效果。

3.2 智能制造生产实训基地

玉林师范学院的智能制造生产实训基地是依据当地产业特色及学校的教学要求，以可拆装挖掘机模型为实训产品载体，围绕产品全生命周期，搭建涵括产品研发、设计、工艺、物流、装配、检测、包装出厂、再制造等环节的完整智能化生产线。它的突出特点是真实有效模拟智能工厂全景情境，一是提炼智能工厂共性元素，按真实生产任务开展实训，从生产计划下达到产品交付全过程的研发、工艺、物流、生产、质量管理等与企业一致，设备与企业设备一致，实训过程与生产节拍一致。二是研发标准、工艺文件、物流配送、生产调度、安全管理、质量标准、工厂管理等文档，全部按照智能制造企业真实产线流程、模式进行设计，尽量做到学生实训贴近真实企业应用。三是设置智能工厂8类主要岗位角色，实训过程按研发人员、工艺人员、物流人员、操作人员、质量人员、生产调度、班长、厂长等岗位设置，学生在实训过程中模拟生产过程进行角色分配、互换。

智能生产工厂围绕可拆装挖掘机全生命周期的安全、成本、效率、质量、人员等多个方面，提炼出工程职业核心能力，设计实训任务，让学生在实训过程中获得点、线、面三个层面的职业能力训练。一是岗位训练（点，岗位），包括各具体岗位的技术性、技能性训练，如智能传感网络、暗灯系统、智能设备的维护，标准化装配操作，质量检验操作等。二是流程训练（线，岗位链），包括产品生产计划指令下达到生产交付的全流程，仓储到配送的物料流程，设计要求到质量确认的流程，信息系统流等。三是综合训练（面，岗位群），包括团队合作沟通、实际问题解决、班组自主管理等。

3.3 工程伦理教育融入智能制造生产实训

3.3.1 考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的伦理教育融入

智能制造生产实训基地的生产对象是挖掘机模型，在挖掘机装配实训过程中，从研发、设计的角度入手，选取各种零部件材料选型的场景，引导学生熟悉并掌握行业的法律法规、技术标准，考虑所选零部件材料、加工过程对大众健康、安全、环境的影响。比如密封垫片的材料选型，挖掘机工作过程中要密封油、气，就要使用密封垫片，石棉密封垫片具有成本低、密封效果好的优点，在我国工程中广泛使用。近十年来，石棉的危害已得到国际的公认，其本身并没有毒性，但由于石棉纤维过于微小，容易被人体吸入呼吸道，引起慢性炎症，导致细胞组织出现纤维化，最终诱发肺部疾病，严重者甚至会发展成肺癌、胸膜间皮瘤等恶性疾病。我国已经出台了在密封材料上禁用石棉的相关政策，因此，在挖掘机垫片设计过程中，从减少对大众健康、安全的威胁，保护环境的角度出发，严格遵守该项禁令，按照无石棉垫片的技术标准去开展设计工作。此外，有害物质铅、汞、镉、六价铬等也以行业标准的方式禁止在汽车零件和材料中使用。通过学生对实训现场的技术标准、产品图纸、实物模型的学习，掌握了产品的研发、设计流程，并将考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素的伦理元素有效融入，达到工程教育专业认证通用标准中的第3条“在设计环节中综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素”的相关毕业要求。

3.3.2 考虑工程实践对环境、社会可持续发展影响的伦理教育融入

在智能制造生产实训基地，挖掘机完成装配后，就是检测、包装出厂的环节，在包装出厂环节之后，设置了再制造环节，就是融入考虑工程实践对环境、社会可持续发展影响的伦理元素。再制造是在产品报废后对其使用再制造技术来恢复、保持甚至提高零件性能，使得零件得到重新利用的过程。生态环境、可持续发展要求社会在发展过程中，尽量减少生产量和消耗量，就是减小物料流和能量流，尽量不增加资源使用量，工程实践中的再制造活动是保护环境、促进社会可持续发展的重要技术路径。模拟挖掘机再制造的工艺流程主要有：待再制造的旧件挖掘机—整机拆解—零件清洗—零件功能检验鉴别—零件分类加工—再利用。学生将模拟的老旧挖掘机产品，通过再制造技术的逆向生产过程，得到再生的挖掘机产品，在这个过程中，不仅深刻理解到再制造技术本身对环境保护、社会可持续发展的影响，还形成了回归到设计源头采取多种技术措施促进零件具备再循环功能的意识。再制造环节的生产训练达到工程教育专业认证通用标准中的第7条“环境和可持续发展”的相关毕业要求。

3.3.3 遵守工程师职业道德规范、履行法定或社会约定责任的伦理教育融入

工程师的职业道德规范、社会责任主要包括把公众的安全、健康和福祉摆在第一位，用专业知识和技术增进人类福祉，遵守国家法律法规和行业标准，具备诚实、守信、正直、敬业、友善等职业品格。通过智能制造生产实训活动中挖掘机全生命周期的研发、设计、工艺、物流、装配、检测、包装出厂、再制造等环节的模拟实践，学生可以从整体上掌握产品实际生产过程中的研发设计原则、工艺布局原理、物流调度模式、质量检测监控等的内容，从而可以提出研发设计改进、工艺优化、物流提效、质量提升等措施，实现遵守国家法律法规和行业标准，把公众的安全、健康和福祉摆在第一位的职业道德规范。同时，产品生产线的实训活动使得学生体会到实际生产过程中工程各方（如设计与工艺、工艺与调度、调度与质量、质量与设计等）可能存在的利益冲突，在运用技术知识和伦理知识解决冲突的过程中，形成从伦理学角度开展工程价值判断和抉择的意识，提升工程伦理评估、决策的能力。整体生产线实训活动达到了工程教育专业认证通用标准中的第8条“职业规范”的相关毕业要求。

3.4 正确处理个人和团队的关系，承担相应角色责任并开展有效工作的伦理教育融入

智能制造生产实训工厂设置了8类主要岗位角色，主要有研发人员、工艺人员、物流人员、操作人员、质量人员、生产调度、班长、厂长等，分别对应产品研发设计、工艺、调度、装配、检测、管理等工作任务，学生在实训过程中以角色扮演方式，体验不同岗位在产品生产过程中不同的要求。学生在实训过程中要扮演好每一个角色，就要提前掌握对应岗位的理论知识、技术技能、工作流程、职责要求，同时还要有较强的岗位适应能力、应变能力、沟通能力。岗位角色的轮换、团队的组建，可以采取学生自愿组队、抽签随机组队等方式，学生通过多角色模拟扮演，不仅可以提升个人的综合能力，更能以个人的角度出发，理解团队其他角色的责任和困境，包容团队其他成员，利于团队协作融合，发挥更高的效率。通过岗位角色扮演的方式，将正确处理个人和团队的关系，承担相应角色责任并开展有效工作的伦理元素有效融入，达到工程教育专业认证通用标准中的第9条“个人和团队”的相关毕业要求。

4 结语

实践教学是智能制造工程专业人才培养的重要环节，玉林师范学院在人才培养方案的制订上，建立多层次、系统化的实践教学体系，在综合实践教学环节的智能制造生产实训基地建设初期，就考虑了工程伦理教育的融入途径。在挖掘机全生命周期的研发、设计、工艺、物流、装配、检测、包装出厂、再制造等环节的模拟实践中设置合理的伦理教育融入情境，使得学生在实训过程中获得点、线、面三个层面的职业能力训练的同时，养成了与工程相关的风险预防、安全防范、社会责任感、价值理念、职业道德和规范等工程伦理意识，树立了正确的工程伦理价值观，为应对毕业工作后面临的真实复杂工程现场伦理困境奠定了坚实的基础。