智能制造生產實訓融入工程倫理教育的探索

李玉霞

（玉林師范學院 物理與電信工程學院，廣西 玉林537000）

隨著“中國制造2025”“新一代人工智能發展規劃”“互聯網+”等國家發展戰略的實施，我國工程的發展速度達到了嶄新的高度。新時代工程所呈現出來的工程量規模極大、技術復雜性極高、需求極為迫切、新技術不斷涌現的特點加大了工程的不可預測性，使得工程問題頻發[1]，在工程實踐中產生的各種倫理問題越來越多。如果不能有效解決工程倫理困境的問題，工程就無法適應社會經濟的發展，無法實現工程對人類安全、健康、福祉的承諾[2]。工程倫理問題的解決以及工程倫理原則的遵循與執行，必須落實到工程師和其他工程實踐者的身上，工程倫理教育已經成為工程師的必修課[3]。工科大學生是未來工程師的儲備軍，在高等工程教育中開展工程倫理教育是提升高等工程教育質量、深化高等工程教育改革的必由之路。

1 工程倫理教育融入實踐教學的意義

我國是工程教育大國，工科教育是我國高等教育中規模最大的專業教育，總規模已位居世界第一[4]。2016年6月，我國正式加入《華盛頓協議》，成為該協議第18個正式會員國，標志著我國工程教育認證體系實現了國際互認，為進一步提升我國工程教育質量開辟了新路徑。工程教育專業認證通用標準中的12條畢業要求[5]，有5條與工程倫理知識體系相關，工程倫理教育的融入對工程教育專業認證起著非常關鍵的支撐作用。

基于工程高速發展引發的風險和不確定性災害越來越多，為避免生態環境與資源的進一步惡化，實現工程可持續發展，提升工程師和其他工程實踐者的社會責任、倫理素養迫在眉睫。國務院學位委員會的學位辦〔2018〕14號文件[6]要求，自2018級起，工程倫理課程列入所有工程碩士專業學位研究生（含全日制、非全日制）的必修課，國內部分高校也陸續在工科本科學生中開設工程倫理課程。目前，工程倫理課程開展的方式主要是以理論課程授課的方式為主，教學方法多采用案例教學法，精選提煉與相關專業緊密貼合的工程典型實際案例，組織學生對案例進行討論、分析，培養學生的工程倫理意識，提升學生解決倫理困境的能力。以理論課的方式開展工程倫理教育，推動了我國工程倫理教育的發展，使得在工程教育中全面開展工程倫理教育成為各界的共識，但這種方式存在理論知識點講解抽象難以理解、學生學習積極性難以調動等問題，限制了工程倫理教育的進一步發展，需要探索新的教學模式。

在工科教育中，實踐教學是構成專業核心能力的關鍵部分，是檢驗應用理論知識解決實際問題的重要環節，更是培養創新型工程人才的根本保證，實踐教學是工科教育的靈魂[7]。工程倫理教育不僅要融入理論課程教育，更要融入實踐教學過程。在復雜的工程實踐中蘊含大量難以抉擇的倫理困境，工程師的責任意識與價值取向直接影響著各種工程決策的制定乃至工程質量[8]。將工程倫理教育與實踐教學結合，在實踐教學過程中加強工科大學生倫理素養的培養，可以幫助未來工程師樹立正確的倫理價值觀，強烈的社會責任感，創造性地解決工程實踐中的倫理難題。因此，在工科實踐教學體系中融入工程倫理教育具有重要意義。

2 智能制造工程專業開展工程倫理教育的必要性

制造業是國家經濟社會發展的根基，是國民經濟的主體，經過幾十年的發展，我國制造業增加值位居世界第一，占全世界份額28%以上，成為全世界唯一擁有聯合國產業分類中所列全部工業門類的國家[9]。我國已發展成制造業第一大國，但離制造業強國還有一定的距離。隨著信息技術的全面應用，使得制造業的組織方式、生產形式、管理模式發生了重大變化，促使“中國制造”邁向“中國智造”，為進一步實現制造強國奠定了基礎。與此同時，智能化產品已深入人民群眾，普通民眾進入了智能化新時代，智能技術、智能制造造福民眾的作用日益顯現，給人們的生活帶來了高效和便捷。智能制造工程在整體工程中占比越來越大，也帶來了利益與責任、人權與美德、技術與可持續發展等倫理方面的新困境，對工程師提出了更高的倫理要求。

智能制造工程專業主要培養從事智能化產品開發、數字化車間與產線規劃、智能化工廠管理、企業智能化管理與決策等工作的復合型高級工程應用技術人才，其特點是專業性強、實踐性強，實踐教學是智能制造工程專業人才培養的重要環節，對于培養學生結合專業技術知識，分析解決復雜工程實際問題的能力起著至關重要的作用。在實踐教學過程中融入工程倫理教育元素，使得與工程相關的風險預防、安全意識、社會責任感、價值理念、職業道德和規范等的教育落實到新的教學載體，更有利于抽象倫理理論的理解，進一步提升學生倫理學習的積極性。

3 智能制造生產實訓融入工程倫理教育的具體做法

玉林師范學院的智能制造工程專業主要培養具有社會責任感、人文社會科學素養和職業道德，具有扎實的專業知識和工程知識，具備自主學習意識、良好的創新精神、跨文化的溝通和交流能力以及較強的工程實踐能力，能夠在智能設計與制造、智能運行與控制、智能信息與系統等智能制造行業領域或方向，從事研究、設計、開發及管理等工作的復合型應用型工程人才。工程實踐能力是工科大學生必備的重要能力，實踐教學是各工科高等院校培養學生重點關注的環節，智能制造工程專業是在“中國制造”邁向“中國智造”過程中新興的專業，影響學生工程實踐能力提升的實踐教學活動必須與制造業的轉型升級深度融合[10]。在智能制造工程專業的實踐教學體系建設過程中，應當遵循智能工程的發展方向和需求，對標工程教育專業認證標準，突出專業特色，積極探索在實踐教學過程中融入工程倫理教育的模式，促進工科實踐教學的改革與創新，培養運用倫理準則解決復雜工程實踐問題的專業人才。

3.1 多層次、系統化的實踐教學體系

我校在智能制造工程專業人才培養方案的制訂上，建立多層次、系統化的實踐教學體系，實踐課程學時不低于總學時的25%，達到了32.1%。實踐教學環節主要包括基礎實踐教學環節、專業實踐教學環節、綜合實踐教學環節等。其中，基礎實踐教學環節主要包括普通物理實驗、電工學實驗、模擬電路實驗、數字電路實驗、傳感器實驗等內容，這類型的實踐教學主要以驗證性實驗為主，通過實驗驗證理論知識對工程應用的拓展較少，具有工程內涵的實驗較少，主要用于夯實學生的自然科學、專業技術基礎理論，較難植入工程倫理元素。專業實踐教學環節主要包含機械制圖實訓、普通車銑實訓、數控車銑實訓、工業機器人技術及應用實訓、單片機原理及應用實驗、PLC原理及應用實驗、嵌入式系統實驗等內容，這類型的實驗教學主要以具有工程內涵的實訓活動為主，培養學生理論結合實踐的動手能力，促進學生工藝、技能的訓練。通過給學生設定特定的工程任務，指導學生應用技術理論知識進行分析，制訂具體的工程實施方案和計劃，再由學生操作相關的工程設備，解決實施過程的問題，最后完成設定的工程任務。這類型的實踐教學活動主要以工程為背景，可以融入諸如工程中的風險、安全與責任、職業規范、職業責任等倫理元素，開展工程倫理初級階段的教育，應對工程的關聯性、多學科交叉性等的復雜工程現場倫理困境的倫理教育，需在綜合實踐教學環節實現。綜合實踐環節主要包括智能制造生產實訓、專業見習、專業實習和畢業設計（論文）等內容，其中，專業見習、專業實習和畢業設計（論文）等是結合企業實際生產進行安排的，學生進入企業參與工程實踐，將在學校學習到的工程倫理知識應用于解決企業實際生產中的倫理困境問題，促進檢驗工程倫理教育的成效。智能制造生產實訓是在校內實訓基地開展的生產實訓，是按機械制造業產品生產全生命周期流程建立起來的專業化、智能化生產線型實訓基地，能模擬出復雜工程現場的各種問題，在該實踐教學環節實施工程倫理教育，可以豐富實踐教學內涵，激發學生學習倫理知識的熱情，提升工程倫理教育教學的效果。

3.2 智能制造生產實訓基地

玉林師范學院的智能制造生產實訓基地是依據當地產業特色及學校的教學要求，以可拆裝挖掘機模型為實訓產品載體，圍繞產品全生命周期，搭建涵括產品研發、設計、工藝、物流、裝配、檢測、包裝出廠、再制造等環節的完整智能化生產線。它的突出特點是真實有效模擬智能工廠全景情境，一是提煉智能工廠共性元素，按真實生產任務開展實訓，從生產計劃下達到產品交付全過程的研發、工藝、物流、生產、質量管理等與企業一致，設備與企業設備一致，實訓過程與生產節拍一致。二是研發標準、工藝文件、物流配送、生產調度、安全管理、質量標準、工廠管理等文檔，全部按照智能制造企業真實產線流程、模式進行設計，盡量做到學生實訓貼近真實企業應用。三是設置智能工廠8類主要崗位角色，實訓過程按研發人員、工藝人員、物流人員、操作人員、質量人員、生產調度、班長、廠長等崗位設置，學生在實訓過程中模擬生產過程進行角色分配、互換。

智能生產工廠圍繞可拆裝挖掘機全生命周期的安全、成本、效率、質量、人員等多個方面，提煉出工程職業核心能力，設計實訓任務，讓學生在實訓過程中獲得點、線、面三個層面的職業能力訓練。一是崗位訓練（點，崗位），包括各具體崗位的技術性、技能性訓練，如智能傳感網絡、暗燈系統、智能設備的維護，標準化裝配操作，質量檢驗操作等。二是流程訓練（線，崗位鏈），包括產品生產計劃指令下達到生產交付的全流程，倉儲到配送的物料流程，設計要求到質量確認的流程，信息系統流等。三是綜合訓練（面，崗位群），包括團隊合作溝通、實際問題解決、班組自主管理等。

3.3 工程倫理教育融入智能制造生產實訓

3.3.1 考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素的倫理教育融入

智能制造生產實訓基地的生產對象是挖掘機模型，在挖掘機裝配實訓過程中，從研發、設計的角度入手，選取各種零部件材料選型的場景，引導學生熟悉并掌握行業的法律法規、技術標準，考慮所選零部件材料、加工過程對大眾健康、安全、環境的影響。比如密封墊片的材料選型，挖掘機工作過程中要密封油、氣，就要使用密封墊片，石棉密封墊片具有成本低、密封效果好的優點，在我國工程中廣泛使用。近十年來，石棉的危害已得到國際的公認，其本身并沒有毒性，但由于石棉纖維過于微小，容易被人體吸入呼吸道，引起慢性炎癥，導致細胞組織出現纖維化，最終誘發肺部疾病，嚴重者甚至會發展成肺癌、胸膜間皮瘤等惡性疾病。我國已經出臺了在密封材料上禁用石棉的相關政策，因此，在挖掘機墊片設計過程中，從減少對大眾健康、安全的威脅，保護環境的角度出發，嚴格遵守該項禁令，按照無石棉墊片的技術標準去開展設計工作。此外，有害物質鉛、汞、鎘、六價鉻等也以行業標準的方式禁止在汽車零件和材料中使用。通過學生對實訓現場的技術標準、產品圖紙、實物模型的學習，掌握了產品的研發、設計流程，并將考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素的倫理元素有效融入，達到工程教育專業認證通用標準中的第3條“在設計環節中綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素”的相關畢業要求。

3.3.2 考慮工程實踐對環境、社會可持續發展影響的倫理教育融入

在智能制造生產實訓基地，挖掘機完成裝配后，就是檢測、包裝出廠的環節，在包裝出廠環節之后，設置了再制造環節，就是融入考慮工程實踐對環境、社會可持續發展影響的倫理元素。再制造是在產品報廢后對其使用再制造技術來恢復、保持甚至提高零件性能，使得零件得到重新利用的過程。生態環境、可持續發展要求社會在發展過程中，盡量減少生產量和消耗量，就是減小物料流和能量流，盡量不增加資源使用量，工程實踐中的再制造活動是保護環境、促進社會可持續發展的重要技術路徑。模擬挖掘機再制造的工藝流程主要有：待再制造的舊件挖掘機—整機拆解—零件清洗—零件功能檢驗鑒別—零件分類加工—再利用。學生將模擬的老舊挖掘機產品，通過再制造技術的逆向生產過程，得到再生的挖掘機產品，在這個過程中，不僅深刻理解到再制造技術本身對環境保護、社會可持續發展的影響，還形成了回歸到設計源頭采取多種技術措施促進零件具備再循環功能的意識。再制造環節的生產訓練達到工程教育專業認證通用標準中的第7條“環境和可持續發展”的相關畢業要求。

3.3.3 遵守工程師職業道德規范、履行法定或社會約定責任的倫理教育融入

工程師的職業道德規范、社會責任主要包括把公眾的安全、健康和福祉擺在第一位，用專業知識和技術增進人類福祉，遵守國家法律法規和行業標準，具備誠實、守信、正直、敬業、友善等職業品格。通過智能制造生產實訓活動中挖掘機全生命周期的研發、設計、工藝、物流、裝配、檢測、包裝出廠、再制造等環節的模擬實踐，學生可以從整體上掌握產品實際生產過程中的研發設計原則、工藝布局原理、物流調度模式、質量檢測監控等的內容，從而可以提出研發設計改進、工藝優化、物流提效、質量提升等措施，實現遵守國家法律法規和行業標準，把公眾的安全、健康和福祉擺在第一位的職業道德規范。同時，產品生產線的實訓活動使得學生體會到實際生產過程中工程各方（如設計與工藝、工藝與調度、調度與質量、質量與設計等）可能存在的利益沖突，在運用技術知識和倫理知識解決沖突的過程中，形成從倫理學角度開展工程價值判斷和抉擇的意識，提升工程倫理評估、決策的能力。整體生產線實訓活動達到了工程教育專業認證通用標準中的第8條“職業規范”的相關畢業要求。

3.4 正確處理個人和團隊的關系，承擔相應角色責任并開展有效工作的倫理教育融入

智能制造生產實訓工廠設置了8類主要崗位角色，主要有研發人員、工藝人員、物流人員、操作人員、質量人員、生產調度、班長、廠長等，分別對應產品研發設計、工藝、調度、裝配、檢測、管理等工作任務，學生在實訓過程中以角色扮演方式，體驗不同崗位在產品生產過程中不同的要求。學生在實訓過程中要扮演好每一個角色，就要提前掌握對應崗位的理論知識、技術技能、工作流程、職責要求，同時還要有較強的崗位適應能力、應變能力、溝通能力。崗位角色的輪換、團隊的組建，可以采取學生自愿組隊、抽簽隨機組隊等方式，學生通過多角色模擬扮演，不僅可以提升個人的綜合能力，更能以個人的角度出發，理解團隊其他角色的責任和困境，包容團隊其他成員，利于團隊協作融合，發揮更高的效率。通過崗位角色扮演的方式，將正確處理個人和團隊的關系，承擔相應角色責任并開展有效工作的倫理元素有效融入，達到工程教育專業認證通用標準中的第9條“個人和團隊”的相關畢業要求。

4 結語

實踐教學是智能制造工程專業人才培養的重要環節，玉林師范學院在人才培養方案的制訂上，建立多層次、系統化的實踐教學體系，在綜合實踐教學環節的智能制造生產實訓基地建設初期，就考慮了工程倫理教育的融入途徑。在挖掘機全生命周期的研發、設計、工藝、物流、裝配、檢測、包裝出廠、再制造等環節的模擬實踐中設置合理的倫理教育融入情境，使得學生在實訓過程中獲得點、線、面三個層面的職業能力訓練的同時，養成了與工程相關的風險預防、安全防范、社會責任感、價值理念、職業道德和規范等工程倫理意識，樹立了正確的工程倫理價值觀，為應對畢業工作后面臨的真實復雜工程現場倫理困境奠定了堅實的基礎。