具有航空航天特色的工程倫理案例探討

劉金琨

[摘 要]為了突出以航空航天特色為中心的工程倫理發(fā)展需要，在教學(xué)方面需要加大對(duì)相關(guān)課程案例建設(shè)的研究、改革和實(shí)施。我們以突出航空航天特色的工程倫理問(wèn)題為目標(biāo)，設(shè)計(jì)提升專業(yè)特色的案例教學(xué)課程體系建設(shè)方案；通過(guò)對(duì)課堂教學(xué)的改革，建立與課程內(nèi)容聯(lián)系緊密的工程倫理案例教學(xué)庫(kù)，深化學(xué)生對(duì)工程倫理的理解，并使學(xué)生具備一定的工程倫理分析能力。

[關(guān)鍵詞]航空航天；案例教學(xué)；工程倫理；教學(xué)改革；控制系統(tǒng)

[中圖分類號(hào)] G64 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）07-0039-03

案例教學(xué)，是指在教學(xué)過(guò)程中，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，選擇典型的案例進(jìn)行教學(xué)的方法或模式。在工科教育中，案例教學(xué)是推進(jìn)素質(zhì)教育，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要途徑。迄今，案例教學(xué)已成為整個(gè)英美法系國(guó)家使用的一種重要的教學(xué)方法[1][2]。在中國(guó)，案例教學(xué)剛剛起步，由于受傳統(tǒng)教學(xué)方法的影響，案例教學(xué)仍需加強(qiáng)實(shí)踐。

美國(guó)工程師學(xué)會(huì)對(duì)工程倫理的定義為[3][4]：“工程是一項(xiàng)重要且需經(jīng)學(xué)習(xí)而得的專業(yè)領(lǐng)域，身為此專業(yè)的成員，工程師們背負(fù)著社會(huì)的期待，應(yīng)展現(xiàn)最高標(biāo)準(zhǔn)的誠(chéng)實(shí)與正直。由于工程對(duì)大眾的生活質(zhì)量直接產(chǎn)生重大的影響，工程師必須提供誠(chéng)實(shí)、無(wú)私、公正及公平的服務(wù)，并應(yīng)矢志維護(hù)民眾的公共衛(wèi)生、安全及福祉。工程師的專業(yè)行為，必須符合最高的倫理原則”。因此，研究工程倫理學(xué)的意義為：幫助那些將要對(duì)工程決策、工程設(shè)計(jì)施工和工程項(xiàng)目管理的人們建立社會(huì)責(zé)任意識(shí)、社會(huì)價(jià)值眼光和對(duì)工程綜合效應(yīng)的道德敏感，以使他們做出符合人類共同利益和可持續(xù)發(fā)展要求的判斷和抉擇，為社會(huì)創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

工程活動(dòng)是社會(huì)存在、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，經(jīng)濟(jì)全球化背景既賦予工程職業(yè)更重要的社會(huì)作用，又給工程行為主體帶來(lái)了許多道德困惑。工程倫理的出現(xiàn)是與歷史上的工程災(zāi)難相關(guān)聯(lián)的，正是一系列的工程災(zāi)難，尤其是那些影響深遠(yuǎn)的重大災(zāi)難，提醒人們不要忘記工程學(xué)與倫理學(xué)這兩門古老學(xué)科之間的重要融合，即工程倫理學(xué)。

航空航天領(lǐng)域涉及導(dǎo)彈、飛機(jī)、火箭等重要的國(guó)防設(shè)備，這些設(shè)備的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和使用關(guān)系到國(guó)家安全問(wèn)題，是工程倫理學(xué)的重要研究問(wèn)題。因此，在航空航天特色的課程教學(xué)中，將工程倫理問(wèn)題與工程案例教學(xué)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程倫理分析能力具有重要意義。

本文以四旋翼飛行器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例，初步探討如何通過(guò)案例教學(xué)法來(lái)建構(gòu)工程倫理學(xué)課程體系。

一、目前的研究現(xiàn)狀

目前，高校研究生尤其是工科研究生的職業(yè)道德教育并未受到足夠重視，導(dǎo)致難以引導(dǎo)學(xué)生樹(shù)立正確的工程職業(yè)價(jià)值觀?？v觀近年來(lái)研究生畢業(yè)去向，航空航天類研究院所已經(jīng)成為熱門單位。因此，在研究生的教育與培養(yǎng)過(guò)程中，具有航空航天特色的工程倫理教學(xué)及其案例分析十分重要。

在美國(guó)，伴隨著工程倫理學(xué)興起的是已為世人所熟知的挑戰(zhàn)者號(hào)與哥倫比亞號(hào)的事故[5][6][7][8][9][10]，除此之外，還有更多具有深刻影響的工程事故，比如福特斑馬車事件與DC.10事件等。而最近幾年來(lái)，在中國(guó)興起的工程倫理，似乎也是被頻繁發(fā)生的煤礦爆炸事故“炸”出來(lái)的，近30年來(lái)中國(guó)15次巨大空難事件等一系列嚴(yán)重影響到人們生活的工程問(wèn)題的發(fā)生也使得國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始更加關(guān)注這一學(xué)科領(lǐng)域。

因此，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合實(shí)際的教學(xué)案例，開(kāi)展具有航空航天特色的工程倫理教學(xué)與研究具有重要的應(yīng)用前景。

工程倫理學(xué)是與工程技術(shù)相關(guān)的職業(yè)倫理或?qū)嵺`倫理學(xué)科。自20世紀(jì)70年代起，工程倫理學(xué)在美國(guó)等一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始興起。經(jīng)歷了20世紀(jì)最后的20年，工程倫理學(xué)的教學(xué)和研究逐漸走入建制化階段。20世紀(jì)80年代以后，美國(guó)負(fù)責(zé)工程教育認(rèn)證的工程和技術(shù)認(rèn)證委員會(huì)一直要求凡欲通過(guò)鑒定的工程教育計(jì)劃都必須包含倫理教育的內(nèi)容。

我國(guó)工程倫理學(xué)研究大致也是在20世紀(jì)80年代左右開(kāi)始[11]。與西方國(guó)家有所不同的是，在我國(guó)一般是將工程倫理問(wèn)題在“科技倫理學(xué)”的名目下籠統(tǒng)地進(jìn)行研究，忽視了對(duì)工程的屬性尤其是工程的與倫理問(wèn)題有關(guān)的獨(dú)特屬性的深入和系統(tǒng)的研究。所以，作為獨(dú)立的研究領(lǐng)域，我國(guó)工程倫理學(xué)的研究還很薄弱，幾乎是一個(gè)空白點(diǎn)。

關(guān)于工程倫理學(xué)的研究存在著理論性、系統(tǒng)性較差，學(xué)科體系還不成熟等問(wèn)題。工程倫理學(xué)研究仍舊處于初步發(fā)展階段，且發(fā)展勢(shì)頭與其他學(xué)科相比顯得較弱。因此，工程倫理學(xué)的教學(xué)研究具有重要的研究意義。

二、工程倫理案例教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）課程建設(shè)目標(biāo)

1.課程與理論基礎(chǔ)、工程實(shí)踐及職業(yè)倫理密切關(guān)聯(lián)。

2.培養(yǎng)學(xué)生的工程倫理觀念、社會(huì)人文素質(zhì)、責(zé)任感和道德素養(yǎng)，為從事科研工作打下良好的基礎(chǔ)。

3.探討航空航天特色課程的工程倫理問(wèn)題，通過(guò)該案例倫理問(wèn)題的表現(xiàn)形式，培養(yǎng)學(xué)生分析倫理問(wèn)題和解決倫理問(wèn)題的能力。

（二）案例教學(xué)的設(shè)計(jì)

在案例的設(shè)計(jì)中，采用如下具體步驟：

1.創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課：出示工程倫理實(shí)例演示。

2.提問(wèn)：通過(guò)演示，你發(fā)現(xiàn)了什么？（提出問(wèn)題）

3.導(dǎo)入問(wèn)題并圍繞問(wèn)題展開(kāi)工程倫理分析，設(shè)計(jì)幾個(gè)小的工程倫理討論問(wèn)題。（認(rèn)識(shí)問(wèn)題）

4.課堂討論，提出解決工程倫理問(wèn)題的思路。（分析問(wèn)題）

5.分析思路的可行性及缺陷，選取最佳解決方案。（解決問(wèn)題）

6.工程倫理問(wèn)題的總結(jié)和升華。

（三）倫理分析的設(shè)計(jì)思路

航空航天特色的控制關(guān)系到公眾安全、工程風(fēng)險(xiǎn)、與環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系、與人的和諧關(guān)系等多個(gè)工程倫理問(wèn)題，從以下幾個(gè)方面討論工程倫理問(wèn)題：

1.涉及的倫理問(wèn)題：科技倫理、安全倫理、生態(tài)倫理。

2.涉及的倫理原則：以人為本的原則、可持續(xù)發(fā)展原則、生態(tài)原則、公正原則。

在上述工程倫理分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)航空航天特色的控制問(wèn)題，進(jìn)行工程風(fēng)險(xiǎn)倫理評(píng)估。

工程倫理問(wèn)題與工程技術(shù)問(wèn)題一樣，都遵循“提出問(wèn)題—認(rèn)識(shí)問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題”這樣的一條邏輯程序。

本案例工程倫理問(wèn)題的基本思路見(jiàn)圖1，倫理教學(xué)的授課過(guò)程中以圖1的形式展開(kāi)講授。

三、設(shè)計(jì)實(shí)例

在航空航天特色的課程教學(xué)中，結(jié)合工程案例教學(xué)，針對(duì)從事相關(guān)研究人員的工程倫理的培養(yǎng)具有重要意義。

四旋翼無(wú)人機(jī)具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、可垂直起降等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在監(jiān)控、航拍、救援等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，四旋翼無(wú)人機(jī)模型的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

相比于單個(gè)無(wú)人機(jī)獨(dú)自執(zhí)行任務(wù)，多無(wú)人機(jī)編隊(duì)飛行可以完成更高質(zhì)量的任務(wù)，因而具有更廣闊的應(yīng)用前景。在理論分析方面，由于四旋翼無(wú)人機(jī)系統(tǒng)模型所具有的非線性、強(qiáng)耦合、欠驅(qū)動(dòng)等特性，使得控制器的設(shè)計(jì)與分析變得復(fù)雜。

四旋翼飛行器編隊(duì)的協(xié)同偵察、作戰(zhàn)模式可以在一定程度上提高單機(jī)單次作戰(zhàn)任務(wù)的成功概率，因而引起各國(guó)對(duì)多機(jī)編隊(duì)飛行的研究熱潮。編隊(duì)飛行控制中存在幾個(gè)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，主要包括編隊(duì)隊(duì)形設(shè)計(jì)、隊(duì)形的動(dòng)態(tài)調(diào)整、航跡規(guī)劃、信息互換以及編隊(duì)飛行控制策略等問(wèn)題。一些設(shè)備的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和使用關(guān)系到國(guó)家安全問(wèn)題，是工程倫理學(xué)的重要研究問(wèn)題。飛行器編隊(duì)飛行的動(dòng)態(tài)演示如圖3所示。

下面以四旋翼飛行器編隊(duì)控制為例，將工程倫理與案例教學(xué)相結(jié)合進(jìn)行案例的設(shè)計(jì)。

（一）案例正文

按以下步驟組織案例正文：

1.案例背景及目的。

2.四旋翼飛行器編隊(duì)控制的背景、發(fā)展歷史及研究意義。

3.針對(duì)四旋翼飛行器編隊(duì)控制進(jìn)行分析，采用PPT講授、Matlab數(shù)值仿真、Adams機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)半物理仿真、編隊(duì)控制虛擬現(xiàn)實(shí)動(dòng)態(tài)演示相結(jié)合的形式來(lái)進(jìn)行。

4.具有飛行器編隊(duì)控制的實(shí)例分析，從動(dòng)力學(xué)模型的建立、控制算法的設(shè)計(jì)、仿真方法的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

（二）案例分析

在案例分析中，首先給出四旋翼飛行器編隊(duì)控制的案例背景，然后提出一些問(wèn)題，如“飛行器編隊(duì)控制系統(tǒng)對(duì)周圍環(huán)境的影響”、“飛行器編隊(duì)控制系統(tǒng)對(duì)人身安全的影響”和“飛行器編隊(duì)控制系統(tǒng)對(duì)周圍工業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響”等，在問(wèn)題中要求學(xué)生分析給定的背景資料，依據(jù)一定的理論知識(shí)，或做出決策，或做出評(píng)價(jià)，或提出具體的解決問(wèn)題的方法或意見(jiàn)等。通過(guò)案例分析，考察學(xué)生理解、運(yùn)用知識(shí)的能力，以及對(duì)問(wèn)題的綜合、分析、評(píng)價(jià)方面的能力。

1.研究問(wèn)題：控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)、關(guān)鍵問(wèn)題、創(chuàng)新思路；

2.分析問(wèn)題難點(diǎn)，提出解決思路，分析思路的可行性及缺陷。

（三）工程倫理分析

倫理責(zé)任要求科研行為應(yīng)不損害人類的生存環(huán)境條件和生命健康，保障人類的切身利益，促進(jìn)人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。四旋翼飛行器編隊(duì)控制問(wèn)題關(guān)系到公眾安全、工程風(fēng)險(xiǎn)、與環(huán)境協(xié)調(diào)關(guān)系、與人的和諧關(guān)系等多個(gè)工程倫理問(wèn)題，涉及的倫理問(wèn)題為科技倫理、安全倫理、生態(tài)倫理。

四旋翼飛行器編隊(duì)控制研究作為一門新技術(shù)，其飛行過(guò)程關(guān)系到空中安全和人身安全問(wèn)題，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中要著重考慮如何通過(guò)技術(shù)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)來(lái)保證人身安全、交通安全和財(cái)產(chǎn)安全，并保證不對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞，避免由于使用的不當(dāng)而給人身和社會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。

四、結(jié)論

以四旋翼飛行器編隊(duì)控制為例，從課程建設(shè)目標(biāo)、案例教學(xué)的設(shè)計(jì)、倫理分析的設(shè)計(jì)思路等方面，將航空航天特色的工程倫理問(wèn)題納入各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，將學(xué)生的工程倫理思考能力和分析能力的培養(yǎng)融入課堂與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，不斷增強(qiáng)學(xué)生對(duì)工程倫理知識(shí)的理解掌握和提升學(xué)生對(duì)航空航天控制系統(tǒng)工程倫理分析水平。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]