工程倫理融入專業(yè)課程建設的探索與實踐——以機器視覺算法與應用為例

羅 元 袁素真 胡章芳

（重慶郵電大學光電工程學院 重慶 400065）

1 工程倫理教育

對于工科專業(yè)建設，當前以新工科專業(yè)為核心，通過工程專業(yè)認證，來進行有競爭力的一流專業(yè)建設成為重要任務。無論是新工科，還是工程認證，都在強調培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。對于工程，戴維斯曾經從實踐的角度，對工程下過定義，認為工程是一項如何使人和物更好合作的實踐性研究，像藝術一樣具有創(chuàng)造性，像法律一樣具有政治性，向藝術和法律那樣，不再只是對科學的應用。也就是說，工程是一種實踐性研究，研究如何利用各種科學方法使得人和物以及環(huán)境以更健康、更安全、更高效的方式相結合，從而賦能個人，促進社會的福祉。

由此我們可以看到，工程活動蘊含著有意識、有目的的設計，工程設計和實施過程中人們的知識與技術總是不完備的，工程實踐的后果往往會超出預期，因此工程實踐過程面臨著多重風險，包括多種技術集成后應用于自然界帶來的環(huán)境風險；利用技術建造人工物的質量和安全風險；工程應用于社會所導致的部分群體利益沖突和受損的風險，因此，在強調學生解決復雜工程問題的培養(yǎng)中，需要對學生進行工程倫理教育，以提高工程師倫理素養(yǎng)，加強工程從業(yè)者的社會責任，推動可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)人與自然的協(xié)同進化，協(xié)調社會各群體之間的利益關系，確保社會穩(wěn)定和諧。

2 新工科建設中工程倫理教育的不足

在新工科建設中，當前我校工科專業(yè)均開設了《工程與工程倫理》或者《工程倫理》課程，授課的教師通常是專業(yè)的骨干教師，并且接受了全國高?！豆こ虃惱怼氛n程師資的相應研修和培訓，能通過16/32學時完成工程倫理基本理論和部分領域工程倫理的案例剖析，培養(yǎng)學生工程倫理意識和責任感，使學生掌握工程倫理的基本規(guī)范，并能提高工程倫理的決策能力，使培養(yǎng)的新工科人才不僅是技術卓越，還具有相應的道德認知和實踐能力，能夠正確面對未來工程活動中不可預測的利益沖突和潛在風險。而在教學中發(fā)現(xiàn)，工程倫理意識和責任感以及基本規(guī)范的目標達成良好，但是由于在授課中采用的案例通常來源于其他專業(yè)，如化工倫理、核倫理、環(huán)境倫理、信息與大數(shù)據(jù)倫理、醫(yī)學倫理、生物倫理，與本專業(yè)的結合性還待進一步提升，因此造成了對于實踐中急需的工程倫理決策能力則由于缺乏具體專業(yè)的環(huán)境，還需要通過專業(yè)課程的支持來滿足這一培養(yǎng)要求，因此進行工程倫理融入專業(yè)課程建設的探索與實踐是非常必要的，這也是專業(yè)課程思政建設的重要內容。

3 機器視覺算法與應用課程特點

機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支。機器視覺算法與應用課程是電子科學與技術和光學工程研究生的專業(yè)課程，從開設至今已近10年。課程一直緊跟機器視覺發(fā)展，面向基于視覺的人機交互，講授圖像采集、攝像機標定、圖像增強、幾何變換、圖像分割、特征提取、圖像形態(tài)學處理、圖像擬合、圖像重構、圖像匹配、圖像OCR以及機器視覺的應用技術。課程從開設至今，一直受到研究生的歡迎。隨著國家《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布，在搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機遇，構筑我國人工智能發(fā)展的先發(fā)優(yōu)勢的今天，機器視覺算法與應用課程的建設與發(fā)展具有重要的意義。

機器視覺算法與應用的課程目標是結合研究團隊最新的機器視覺研究案例，使研究生掌握機器視覺主要的算法流程和算法，為后續(xù)進行基于視覺的人機交互、圖像處理等領域的研究奠定基礎。由于機器視覺是人工智能正在快速發(fā)展的一個分支，本課程對接重慶市大數(shù)據(jù)智能化戰(zhàn)略，具有很強的專業(yè)性、系統(tǒng)性、示范性和前瞻性，其相應內容與人工智能領域的工程倫理建設密切相關，因此，對該課程的工程倫理融入進行研究具有必要性。

4 機器視覺算法與應用的工程倫理融入

4.1 課程目標中明確工程倫理的要求

課程目標中增加“在機器視覺的應用技術研究中強化算法倫理和算法道德，并明確所有的視覺智能算法均符合工程倫理基本原則要求，并以現(xiàn)實的行動實踐倫理規(guī)范，進而真正實現(xiàn)工程實踐最大善的倫理追求?！?/p>

圍繞該課程目標，在課程涉及的相關算法中，要進一步增強算法在本質上是“以數(shù)學方式或者計算機代碼表達的意見”的意識，明確算法包括其設計、目的、成功標準、數(shù)據(jù)使用等等都與設計開發(fā)人員的主觀選擇密切相關，與設計開發(fā)人員的背景、經歷、觀點等有千絲萬縷的聯(lián)系，因此存在設計開發(fā)者可能將個人偏見嵌入算法系統(tǒng)。另一方面，數(shù)據(jù)的有效性、準確性，也會影響整個算法決策和預測的準確性。機器視覺高度關聯(lián)的AI，當前常采用包括深度學習在內的大數(shù)據(jù)智能化算法，而當前，大數(shù)據(jù)智能化信息技術具有強大社會變革力和顛覆性，網(wǎng)絡空間與現(xiàn)實生活已經深度交織交錯，甚至影響認知過程、價值判斷，因此，平等、自由、安全、公正、責任等倫理原則，不僅是大數(shù)據(jù)智能化應用之必須，也是機器視覺AI應用系統(tǒng)在設計完成中必須遵循的原則。

特別要注意的是，在機器視覺算法中，算法有效性需要在不同的數(shù)據(jù)庫中進行驗證，而驗證所需的大數(shù)據(jù)獲取，也存在倫理風險。當前主要的大數(shù)據(jù)采集方法包括收集公開數(shù)據(jù)、公開收集數(shù)據(jù)、日志、隱藏式收集、攻擊、破解、買賣、關聯(lián)、推斷等，在采集中可能存在知情同意、隱私、超范圍應用等倫理問題，因此在機器視覺算法與應用中，要加強對大數(shù)據(jù)的獲取、使用的管理，強調采用業(yè)界公認的、公開的可用的數(shù)據(jù)，在根據(jù)具體研究目標構建的數(shù)據(jù)庫中，也需要強調數(shù)據(jù)獲取的倫理問題。

4.2 課程教學內容中強化工程倫理的內容

本課程的特色是源于科研，案例教學，面向本領域最新技術，與學生研究方向高度契合，教學中大量引入案例，進行微項目庫建設，采用討論式教學，具有很好創(chuàng)新性。在教學中關于工程倫理的融入主要內容包括：通過案例（生物信息識別及其應用、科勒門店人臉識別攝像頭事件等），看到機器視覺的應用場景越來越多，在給人們生活帶來很多便捷，但是也存在類似違規(guī)采集人臉信息等帶來的隱私暴露等倫理問題等，強調機器視覺算法的設計責任、應用和監(jiān)督責任，強化學生工程倫理責任教育，使學生具有正確的工程倫理意識，在后續(xù)工作中的工程倫理決策能力能夠一定程度提高；通過具體的研發(fā)案例形成的經驗，例如智能輪椅的視覺導航等，培養(yǎng)學生社會倫理責任實踐能力；通過課外的講座報告、研發(fā)交流等環(huán)節(jié)，進一步強化學生的倫理意識和應對復雜工程問題的能力。在具體的課程研討及作業(yè)中，通過真實的研發(fā)案例，使學生能夠結合工程倫理要素，根據(jù)工程倫理的原則，進行算法的技術分析、倫理思考，形成相應解決方案。

4.3 課程考核中強化工程倫理的要求

本課程的考核包括過程考核和期末考核，在過程考核中，通過問題搶答，小組討論，小組作業(yè)等方式進行，期末考核通過綜合試卷與案例結合完成，在相關考核任務內容中，通過小項目的方式，完成一個機器視覺處理系統(tǒng)的設計，要求中，除了有技術方案方面的內容，包括需求分析、技術方案、技術路線、算法設計、應用領域，還增加了對技術及應用的倫理分析，技術的經濟和社會效益的剖析等要求，以強化解決方案中的工程倫理目標的達成。

4.4 課程教師團隊的建設

機器視覺算法與應用課程是一門實踐性很強的專業(yè)課程，在實際教與學的過程中，需要教師除了在本技術領域具有良好的基礎之外，還要求教師具有工程倫理的良好的基本理論基礎，具有對社會、經濟、環(huán)境和各方面利益等因素的綜合考慮的能力，因此本課程教師除了必須主持承擔機器視覺與算法相關的省部級以上科研項目之外，還要求系統(tǒng)學習《工程倫理》，并獲得全國高?！豆こ虃惱怼氛n程師資的研修和培訓證書，以保證課程建設效果。

5 課程建設成果

目前，機器視覺算法與應用課程已成為重慶市研究生優(yōu)質課程，課程組成員均為光電器件及系統(tǒng)重慶市研究生導師團隊骨干成員，出版了本課程相關的“光電專業(yè)實驗教程”“量子圖像處理及其實現(xiàn)方法”等教材和專著，通過教學研究，發(fā)表課程思政相關教改論文4篇，形成多模人機交互、基于機器視覺的人臉表情識別等一系列高水平案例，通過課程實踐，為工程倫理教育與專業(yè)結合的問題的解決提供了經驗，教學成效顯著，課程得到學生好評。