具有航空航天特色的工程伦理案例探讨

总结和升华。

（三）伦理分析的设计思路

航空航天特色的控制关系到公众安全、工程风险、与环境协调关系、与人的和谐关系等多个工程伦理问题，从以下几个方面讨论工程伦理问题：

1.涉及的伦理问题：科技伦理、安全伦理、生态伦理。

2.涉及的伦理原则：以人为本的原则、可持续发展原则、生态原则、公正原则。

在上述工程伦理分析的基础上，针对航空航天特色的控制问题，进行工程风险伦理评估。

工程伦理问题与工程技术问题一样，都遵循“提出问题—认识问题—分析问题—解决问题”这样的一条逻辑程序。

本案例工程伦理问题的基本思路见图1，伦理教学的授课过程中以图1的形式展开讲授。

三、设计实例

在航空航天特色的课程教学中，结合工程案例教学，针对从事相关研究人员的工程伦理的培养具有重要意义。

四旋翼无人机具有机动性强、可垂直起降等优点，近年来在监控、航拍、救援等领域得到了广泛的应用，四旋翼无人机模型的基本结构如图2所示。

相比于单个无人机独自执行任务，多无人机编队飞行可以完成更高质量的任务，因而具有更广阔的应用前景。在理论分析方面，由于四旋翼无人机系统模型所具有的非线性、强耦合、欠驱动等特性，使得控制器的设计与分析变得复杂。

四旋翼飞行器编队的协同侦察、作战模式可以在一定程度上提高单机单次作战任务的成功概率，因而引起各国对多机编队飞行的研究热潮。编队飞行控制中存在几个相关的关键技术问题，主要包括编队队形设计、队形的动态调整、航迹规划、信息互换以及编队飞行控制策略等问题。一些设备的设计、开发和使用关系到国家安全问题，是工程伦理学的重要研究问题。飞行器编队飞行的动态演示如图3所示。

下面以四旋翼飞行器编队控制为例，将工程伦理与案例教学相结合进行案例的设计。

（一）案例正文

按以下步骤组织案例正文：

1.案例背景及目的。

2.四旋翼飞行器编队控制的背景、发展历史及研究意义。

3.针对四旋翼飞行器编队控制进行分析，采用PPT讲授、Matlab数值仿真、Adams机械系统动力学半物理仿真、编队控制虚拟现实动态演示相结合的形式来进行。

4.具有飞行器编队控制的实例分析，从动力学模型的建立、控制算法的设计、仿真方法的设计进行分析。

（二）案例分析

在案例分析中，首先给出四旋翼飞行器编队控制的案例背景，然后提出一些问题，如“飞行器编队控制系统对周围环境的影响”、“飞行器编队控制系统对人身安全的影响”和“飞行器编队控制系统对周围工业生产和农业生产的影响”等，在问题中要求学生分析给定的背景资料，依据一定的理论知识，或做出决策，或做出评价，或提出具体的解决问题的方法或意见等。通过案例分析，考察学生理解、运用知识的能力，以及对问题的综合、分析、评价方面的能力。

1.研究问题：控制系统设计的难点、关键问题、创新思路；

2.分析问题难点，提出解决思路，分析思路的可行性及缺陷。

（三）工程伦理分析

伦理责任要求科研行为应不损害人类的生存环境条件和生命健康，保障人类的切身利益，促进人类社会的可持续发展。四旋翼飞行器编队控制问题关系到公众安全、工程风险、与环境协调关系、与人的和谐关系等多个工程伦理问题，涉及的伦理问题为科技伦理、安全伦理、生态伦理。

四旋翼飞行器编队控制研究作为一门新技术，其飞行过程关系到空中安全和人身安全问题，在控制系统设计过程中要着重考虑如何通过技术的设计和开发来保证人身安全、交通安全和财产安全，并保证不对生态环境造成破坏，避免由于使用的不当而给人身和社会带来负面影响。

四、结论

以四旋翼飞行器编队控制为例，从课程建设目标、案例教学的设计、伦理分析的设计思路等方面，将航空航天特色的工程伦理问题纳入各个教学环节，将学生的工程伦理思考能力和分析能力的培养融入课堂与实践教学环节中，不断增强学生对工程伦理知识的理解掌握和提升学生对航空航天控制系统工程伦理分析水平。

[ 参 考 文 献 ]

[1] R.Gunstone. Technology education and science education：Engineering as a case study of relationships[J]. Research in Science Education，1994（1）：129-136.

[2] R.Pietroforte，Civil Engineering Education through Case Studies of Failures[J]. Journal of Performance of Constructed Facilities，1998（2）：1-10.

[3] E.S.Raymond. Science and Technology Ethics[M]. London and New York：Routledge，2002.

[4] G.L.Downey，J.C.Lucena，C.Mitcham. Engineering Ethics and Identity：Emerging Initiatives in Comparative Perspective[J]. Science and Engineering Ethics，2007（13）：463 -487.

[5] 董小燕. 美国工程伦理教育兴起的背景及其发展现状[J].高等工程教育研究， 1996 （3） ：74—77.

[6] M.Martin，R.Schinzinger. Ethics in engineering[M]. New York：McGraw-Hill，2004.

[7] D.P.I.Van，P.P.Verbeek. Editorial：Ethics and Engineering Design[J].Science，Technology，& Human Values，2006（3）：223-236.

[8] J.R.Herkert. Future directions in engineering ethics research： Microethics，macroethics and the role of professional societies[J]. Science and Engineering Ethics，2001（3）：403-414.

[9] Whitbeck. Ethics in Engineering Practice and Research[J]. IEE Review，2011（5）：221-221.

[10] B.Newberry，The dilemma of ethics in engineering education[J]. Science and Engineering Ethics，2004（2）：343-351.

[11] 李正風，丛杭青，王前，等. 工程伦理[M]. 北京：清华大学出版社，2016.

[责任编辑：钟 岚]