材料工程专业科研实验中的工程伦理教育思考

摘  要：材料工程专业科研实验涉及物理、化学、生物和机械加工等相关的实践伦理，是培养学生科学精神、创新思维和工程实践能力的重要环节。在开展材料工程专业科研实验同时对学生进行工程伦理教育，可以帮助他们解决如实验“三废”、实验安全和伦理意识等一系列工程伦理问题，不仅有助于学生树立正确的工程伦理观，提升其专业素养，也让他们能在未来的学习和工作中拥有高度责任心，具备良好道德品质。

关键词：材料工程;科研实验;工程伦理教育;伦理意识;实践伦理

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2025）03-0109-04

Abstract： The scientific research experiment of material engineering involves the practical ethics related to physics， chemistry， biology and mechanical processing， which is an important link to cultivate students' scientific spirit， innovative thinking and engineering practice ability. Engineering ethics education for students can help them solve a series of engineering ethics problems， such as the "three wastes" of experiments， experimental safety and ethical awareness. It not only helps students establish correct engineering ethics and enhance their professional quality， but also enables them to have a high sense of responsibility and good moral character in their future study and work.

Keywords： material engineering; scientific research experiment; engineering ethics education; ethical consciousness; practical ethics

在解决工程挑战、优化材料性能、推动科技创新和促进可持续发展等方面，材料工程专业尤其是其科研实验起着十分重要的作用。进行材料工程专业科研实验研究的学生不仅要熟悉材料制备、加工和测试技术，还要学习材料工程领域的相关课程，如材料科学基础、材料现代分析测试技术、塑性加工原理、金属材料与热处理和冶金原理等。这些课程的共同特点是理论性强，实践性较高，所以要求学生须具备良好材料工程专业素养。通过材料工程专业科研实验研究，学生们的科研思维和创新能力可得到进一步提升，同时也能获得丰富的工程实践经验[1]。然而，在进行科研实验过程中常常会遇到工程伦理方面的问题，如果这些问题不能及时得到解决，将会对学生未来所从事的工作与研究产生影响[2]。

近年来，部分高校开始推广“1+X”教学模式，即每个教学专题或模块只用一次课的时间讲授，然后用“X”时间进行以学生为主的实践能力辅导。随着这种“1+X”教学模式的推广，学生可先行学习专业理论基础知识，接着通过大量专业科研实验的实践环节来巩固和消化前期所学。可是经调研发现，在不同专业科研实验的实践过程中，存在的首要问题是学生不能很好掌握科研仪器正确操作，其次就是没有严格合理安排实验进程，缺乏一定科学伦理素养及安全意识的培养。这些情况很容易导致如实验室“三废”、实验安全隐患以及淡薄伦理意识等问题的出现。另外，由于部分高校的科研实验环境、仪器设备等方面存在先天不足，实验室不可能每天为所有本科生及研一学生提供独立开展实验研究的机会。还有很多新手学生在没有高年级学生或是导师指导下，在创新创业、“互联网+”、CUPT等实验项目过程中，也较易出现未能严格按照实验步骤和安全规定操控仪器。因此，在学生进行材料工程专业科研实验期间，开展相应工程伦理教育就显得尤为重要。

工程伦理教育是指对从事工程活动的人员进行工程职业道德和职业操守方面的教导与约束。对研究生开展工程伦理教育，一方面可提高他们在工程活动期间的伦理意识和道德素养;另一方面让他存有敬畏之心，不能随意违反法律法规、职业道德、职业纪律、社会公德及其他有关准则和规范。我国在研究生教育领域开展过大量的工程伦理学实践课程，相关学者们已从理论、方法和应用等方面进行了系统研究，从而使得我国的工程伦理教育教学水平得到不断提升[3-4]。虽然国内外学者对科研实验中的工程伦理教育开展了初步探究，但对于材料工程相关的专业科研实验工程伦理研究较少，本文将结合本校实际情况并针对这方面的工程伦理问题进行深入探讨。

一  材料工程专业科研实验的特点

材料工程专业科研实验是在指导教师的帮助下，以科学研究为导向，以培养学生实践能力和创新思维为目的，由学生自主设计并实施的专业类工程实践活动。其实验涉及一定专业基础知识、方案设计与实施、数据处理及分析、实验报告撰写、仪器设备的日常维护和使用等。材料工程专业科研实验按照课题研究的内容一般分为基础性、设计性和综合性实验研究三种。其中，基础性实验研究是以培养学生了解基础理论知识为目标，使学生能够在有限学时内较快掌握与科研实验相关的基本技能。设计性实验研究主要为工程设计性实验研究，旨在培养学生运用前期所学理论知识分析和解决工程中实际存在的问题。综合性实验研究则是要求学生须将材料工程专业中不同学科知识进行很好的融会贯通，用以解决科研实验中某些较为复杂和难度较高的材料工程问题。通过近期数据研究可以发现，国外高校的科研实验通常是以综合性实验研究为主，旨在不断培养学生的科研创新能力和批判性思维，使学生的伦理意识和道德素养得以提升。国内虽有部分高校开设综合性实验，但因受其所在地域及自身发展定位等的限制，并未能大范围实现[5]。

在开展材料工程专业科研实验之前，指导教师可通过组会讲解、实验演示等方式，教导学生做科研要科学严谨和求真务实。在讲解过程中，指导教师可不时引入专业工程伦理案例，这样不仅能帮助学生很好了解材料工程专业工程伦理相关知识背景，同时还有助于提升他们的道德素养。本校的材料工程专业是以金属材料、无机非金属材料、高分子材料和有机高分子材料等为主要研究对象的工科专业，其研究领域的多样性导致所需知识背景的大不相同。因此，在对材料工程专业科研实验内容进行选择时，需根据研究领域的具体工程实体材料，以及学生所在课题组研究方向来确定，并由学生详细规划即将开展的工程活动。例如在进行金属材料相关实验研究中，可以通过如热处理等实验手段探究金属材料微观结构与其宏观性能之间的关系;在进行无机非金属材料实验中，通过材料腐蚀等实验可研究材料与其工作环境之间的联系;再如进行有机高分子材料实验中，一般通过元素掺杂方法来探究高分子材料微观形貌与其力学或电学性能之间的协同关系等。

总体来看，材料工程专业科研实验所涉及的学科多、领域广。在实施过程中，若对材料工程专业科研实验的工程活动细节考虑不周可能会引发如责任伦理、生态伦理、环境伦理等一系列工程伦理问题[6]。因此，在开展科研实验过程中引入工程伦理教育，一方面可以强化学生的工程伦理意识，提升他们的专业素养，另一方面让学生在未来从事与材料工程专业相关的学习和工作时尽可能少走弯路，杜绝安全生产事故发生。

二  材料工程专业科研实验中的工程伦理问题

材料工程是一门交叉性学科，其科研实验主要包含材料制备、加工和测试等环节，学生可对不同材料的性能、结构及其生产加工过程进行深入了解与探究。从实验的内容上看，其涉及了物理、化学、生物和机械加工等相关的实践伦理。另外，在进行实验时对仪器设备和实验条件也有着较为严格要求。所以，在开展基础性、设计性和综合性实验研究的同时，开展相对应的工程伦理教育十分有必要[7]。在进行材料工程专业科研实验期间常见的工程伦理问题概括如下。

（一）  实验“三废”问题

在材料制备及其加工环节会产生一定量的“三废”，这些“三废”如果处理不好，将会污染自然环境和影响生态平衡，学生在这方面重视程度略有不足。比如实验“三废”中的大气污染对植物生长有不可逆转伤害，其造成的土地污染会不断破坏生态系统中大量动植物的栖息地。由此引发的环境污染将导致区域生态系统中生物多样性下降，使该区域生态系统最终失衡。再如“三废”中的水污染，因水体是许多生物的家园，水污染会使水中氧气含量降低，有害物增加，进而使水生生物无规律迁移甚至死亡。大量死亡且未分解的水生生物不断悬浮于水面或搁浅河滩，极易发生有毒物堆积，这将会对长期饮用其下游河水的人类健康造成巨大危害。

（二）  实验安全问题

在进行科研实验的过程中存在一定安全风险，学生初期时并不敢面对，也很少有人能及时主动站出给予正确引导。如加热、蒸馏、回流实验等，以及在使用大功率仪器时可能出现的过载隐患等。有些学生因为害怕在实验中出现不可预见的安全事故，常常自作聪明选择简单可替代的实验工艺，殊不知这样的操作较易降低同一实验的重复率[8]。对于刚接触科研实验的学生来说，其对所进行的实验内容及操作存在认知上的不足，尤其在实验数据处理方面。还有某些学生在准备参与科研实验前并未做好心理准备，他们有时因胆怯而不敢尝试新的技术和方法。这就会使得学生在实验研究初期畏首畏尾，由此产生的这种消极心理状态可能会带给课题组其他同学，甚至会影响其后期相关专业学习与科学研究。

（三）  伦理意识问题

由科研实验得到的工程实物，其性能的优异往往决定该工程最终质量，继而关乎着人民群众生命财产安全。很多科研实验因其设计和实施者缺乏必要的工程伦理意识，从而使得其研究过程不够严谨。如有些侧重于工艺的实验研究，在整个流程甚至不同环节都要求必须达到最优化工艺。倘若在其中某个流程的一个环节未能严格要求，最终的实验结果都会不尽如人意[9]。再如材料样品制备及其微观形貌表征，它们在材料工程科研实验中最为关键。如前期对某种材料相关实验参数没有摸透，遇到的工程伦理问题也一知半解，那么在很大程度上将造成实验资源的浪费，进而导致一个实验整体进度的延迟。

由上可知，首先，材料工程专业科研实验过程中所产生的“三废”问题如不能及时解决，势必会影响人类赖以生存的生态环境。其次，科研实验中的安全问题将会影响工程类材料研发、生产甚至是销售等环节。最后，如果学生能够提前预判科研实验中工程伦理问题可能出现的环节，并及时采取相应措施加以解决，那么最终完成该实验研究必将事半功倍。

三  材料工程专业科研实验中工程伦理教学设计

材料工程专业科研实验在材料的研发、生产、销售及其废弃物处理等环节，需充分考虑产品质量能否达标、是否存在一定安全隐患、对自然环境会不会造成污染等涉及工程伦理的问题。因此，在材料工程专业科研实验中开展工程伦理教育，是提高学生专业素养、培养他们工程伦理意识和新时代使命担当的一种重要手段[10]。

从实践上看，材料工程专业科研实验可分两步走。第一步为普通实践，学生需掌握科研实验仪器基本原理，熟悉实验操作流程，为后期实践的横向和纵向拓展打好坚实基础。第二步为拓展实践，结合前期普通实践积累的理论基础和操作经验，综合利用科研实验室资源进行具有一定创新性的复杂工程实践活动。根据上述材料工程专业科研实验的实践特点，可设计出对应的工程伦理教育实施方案。具体操作步骤如下。

（一）  伦理问题的发现

学生从研一入学开始，在其导师指导下初步了解其所在课题组的研究方向，知晓材料工程科研实验中关于材料改性、测试和分析的一般过程。通过对课题组中某一研究方向的具体科研实验内容进行一学年的观察与学习，总结得出可能存在的工程伦理问题。