美国电信工程跨学科人才培养探析

摘要：跨学科电信项目（ITP）是科罗拉多大学博尔德分校针对电信工程进行的教育改革，旨在培养电信行业的工程领导者。该文通过对跨学科电信项目（ITP）的分析发现，其改革主要表现为学生和教师背景多元化、跨学科的课程设计、基于项目的实践模式、校企协同的育人体系，给我国高等工程教育人才培养的启示为人才培养以产业需求为导向，以引领产业发展为目标；以跨学科教育为手段，培养宽专交融的T型人才；以校企协同为载体，培养知行合一的行业精英。

关键词：跨学科电信项目（ITP）；工程教育；人才培养；实践模式；育人体系

中图分类号：C961        文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2023）18-0154-05

Abstract： The Interdisciplinary Telecommunications Program （ITP） is an educational revolution in telecommunications engineering at the University of Colorado Boulder aimed at developing engineering leaders in the telecommunications industry. Through the analysis of the Interdisciplinary Telecommunication Project （ITP）， this paper finds that the reform of ITP is mainly manifested in the following aspects： diverse backgrounds of students and teachers， interdisciplinary curriculum design， project-based practice mode， school-enterprise cooperation education system. The enlightenment for talents training of higher engineering education in China is that talents training is guided by industrial demand and aims at leading industrial development， taking interdisciplinary education as a means to cultivate T-type talents integrating wide specialization， taking school-enterprise collaboration as the carrier to cultivate industry elites with the unity of knowledge and practice.

Keywords： Interdisciplinary Telecommunication Project （ITP）; engineering education; talent training; practical mode; education system

科罗拉多大学博尔德分校是美国洛杉矶的一所公立高校，在美国最早开始进行电信教育改革[1]。该校工程与应用科学学院的跨学科电信项目（Interdisciplinary Telecommunications Program，ITP，后文简称“ITP”），经历50多年的探索、实践与成长，已形成较为系统和完整的电信工程教育模式，培养了3 000多名遍布全球的毕业生，从事着首席执行官、政府官员、工程师和经理的职业，为联邦通信委员会和其他地方的决策者提供网络识别的平台。博尔德分校工程与应用科学学院的院长Robert Davi表示：“ITP是美国电信领域历史最为悠久且最好的跨学科项目，在世界也处于领先地位。[2]”因此，本文以科罗ITP为例，探析美国电信工程跨学科人才的培养，以期为我国新工科工程专业跨学科人才培养提供借鉴与思考。

一  ITP的形成与发展

20世纪40年代，有线电视在美国出现。1966年，在有线电视获得巨大发展的同时，联邦通信委员会限制有线电视输入远程电视台节目，并对有线电视的信号范围进行了规定[3]。这种不符合社会经济和科技发展规律的管理制度导致了有线电视在发展与推进的过程中遇到很多问题和阻力，原因是有线电视行业的政策制定者缺乏通信网络和相关技術结构方面的知识，导致出台的监管办法与实际情况不符，而拥有电信专业知识的工程师没有相关的政治知识为政策制定者提供建议。美国商务部约翰·理查德森（John Richardson）指出这些问题的核心是缺乏一批兼具政治和工程技术知识的人员来制定政策。在此背景下，电气和计算机工程教授弗兰克·Ｓ·巴尼斯（Frank S. Barnes）与政治科学家乔治·科丁（George Codding）在1971年创立了ITP[4]，这是针对研究生设立的项目，旨在培养具有政治、商业和电信技术的工程师，弥补工程技术和社会科学之间的差距。之后，计算机的快速发展和应用导致通信控股公司丧失其垄断地位，通信行业开始出现竞争，新产品和服务的产生使得原本简单的通信行业变得复杂，催生了对复合型通信专业人才的需求，促进了ITP的发展与繁荣。经历过50多年的发展，ITP培养了一大批适应社会发展需求的电信工程师，他们不仅掌握与互联网相关的最新技术，而且掌握在推动当今迅速变化的高科技世界的公司取得成功所必需的业务技能和政策知识[5]。该计划也在发展中不断完善，并于2004年获得被称为美国高等工程教育界诺贝尔奖、专注于工程教育模式创新的戈登奖（Bernard M. Gordon Prize）。

二  ITP的目标与内容

（一）  ITP的目标

ITP的目标是培养能够适应社会经济发展的工程师，更是兼具工程技术和政策制定双重技能的工程领导者。通过招收不同学科的学生和教师开展跨学科教育和创新性研究，提供电气工程、计算机科学、商业、经济、政策和法律的跨学科课程，将复杂的技术，商业和管理问题与法律，政治和监管方面遇到的挑战联系在一起，培养一批具有电信技术、政治、商业和法律知识的人才，毕业生能够将自己的学习应用于电信、公用事业、金融服务、医疗保健和电子商务等领域，为毕业生的设计、规划、分析和管理信息网络和电信系统做准备[6]，弥补了社会科学和工程技术之间的鸿沟。

（二）  ITP的主要内容

跨学科教育是指在培养人的过程中，聚焦于某一复杂的实际问题，强调跨越学科的界限，运用多种学科的知识解决现实问题，培养学生的跨学科思维和能力，从而达到育人目标。跨学科教育是ITP的核心，体现在以下几个方面。

1  学生和教师背景多样化

在日益复杂化、综合化的现代工程中需要跨学科团队发挥集体的力量，运用多元知识结构对复杂的工程问题进行协作攻关，在与不同学科团队成员合作中培养学生的团队协作能力和沟通能力，碰撞出思维的火花，推动电信行业的创新与发展。

第一，学生多样性是ITP的主要特征之一。ITP招生未要求学生的学科背景，多学科的学生背景为电信行业发展注入新鲜的血液。正如巴恩斯所言：“大量本科没有工程和科学背景的学生如果能够接受信息技术的教育，他们所具备的技能将会使他们在技术行业管理中扮演重要角色。[7]”一是多学科的学习背景。申请ITP的学生可以来自管理、商业、法律、政治、数学、计算机、社会科学和人文科学等学科，对ITP的学生背景调查发现，在读学生约25%是工程、计算机科学或数学专业，20%的学生主修商业，19%自然科学，16%社会科学，5%人文科学。二是多元化的职业背景。ITP的学生由应届本科毕业生、想要改变自己职业的工作者、电信行业内的高级管理人员构成[8]，他们具有跨学科视野和研究兴趣，通过合作不断地碰撞出思维的火花，对电信领域的创新与发展具有推动作用。

第二，多元化的教师背景开阔学生的眼界。通过对ITP的任课教师包括电子学、计算机科学、通信技术、经济学和法学教师。多数教师具有丰富的电信行业经验，在教学过程中能将电信行业发展和前沿知识传授给学生[9]。教师团队中，有带领过工程团队的现思科技术公司职员，也有前联邦通信委员会（FCC）工程和技术办公室主任、托管存储国际运营支持系统总监、天使投资人、前白宫国家经济委员会主任技术與创新高级顾问等[10]。

2  跨学科的课程设计

围绕电信管理人员应具备的知识与技能，遵循“回归工程”的本质，ITP与行业内的合作伙伴共同制订开发了一系列课程，通过整合工程、商业、经济及公共政策等学科，培养学生跨学科的思维方式和跨学科解决现实的电信工程问题的能力，为培养未来的电信工程领导者奠定理论基础。

其一，涵盖面广的必修课程。ITP的研究生课程分为网络工程、网络安全、无线网络、电信政策和战略四个方向，除专业核心课程不同之外，各开设经济、政策和商业相关的三门必修课程，通过经济、政策和商业类课程的学习，更好地分析和识别关键决策者和领导者在电信行业发展中关注的问题及解决策略。其二，灵活度高的选修课程。ITP在满足学生的学习需求方面具有很大的灵活性。ITP的硕士没有设置选修课程，但设置了28门开放选修课程提供给非ITP的学生（尤其是传统电信学科学生）。博士生除必修课程外，需从经济学、政治学、法规或法律的研究生课程中进行选择，以完成学分任务。

ITP的跨学科课程设置有两大特点，一是所有跨学科课程的设置均与电信专业密切相关，体现了课程的高度整合性，并不是把经济、商业和政治课程简单地叠加，如网络经济与金融；二是课程的设置以学生能力的提升为本位，以满足产业的需求为导向，以引领产业的发展为目标。通过多种类型的跨学科课程的设置，培养学生的团队协作能力，良好沟通与协作能力，跨学科思维解决问题的能力，培养产业发展需要的电信工程人才，成为能够引领电信行业发展的工程领导者。

3  基于项目的实践模式

基于项目的体验式学习，能把零散的多学科知识应用于复杂的工程项目中，实现从“教师将知识传授给学生”到“学生主动、创造性地学习”的转变，在项目实践中通过复杂的、跨学科的真实项目，学生对多学科知识进行主动建构，实现对知识的精细加工，培养学生思考问题的跨学科能力，真正实现跨学科教育。ITP基于项目的跨学科培养模式主要包括实验室中的项目实践和顶点课程两部分。

第一，实验室内的项目实践。ITP是一项高度集成和综合的研究生计划，将技术、政策、业务与实践经验相结合，充分利用ITP的实验室完成高仿真模拟，为学生在课堂上学到的理论知识提供实践。ITP实验室的设立可以让学生把理论知识转化为实践，学生能够在虚拟化的现实世界里探索更加复杂和广泛的电信应用。实验室是对现实世界的真实环境进行的高度复制，其是模拟性质的实验实训室，也是高校与企业之间的实践服务平台，让学生在真实的环境中学习和创新。

其一，为了与行业趋势和网络安全专业人员的需求保持一致，ITP建立了一个模拟安全运营中心（SOC）的安全实验室。安全实验室既是教室又是共享研究设施，以实践的方式向学生传授网络安全中的关键技能。在模拟环境中监控、诊断和保护真实世界网络，以获得类似的行业经验[11]。其二，电信实验室。电信实验室主要针对网络工程方向的学生，每个学生在研究生期间进行300小时的实践课程学习，用来完成网络设备的配置和故障排除，可以使用现场测试环境模拟数据中心和企业网络服务。其三，无线通信实验室。学生以专业人员的角度通过实际操作了解需求、构建、测试，利用实验室先进的技术和设施解决现代通信系统中的常见问题。实验室的学生将会经历理论准备（课堂讲授、预实验练习）—仿真模拟学习—SDR软件无线电实验三个过程，通过理论和仿真模拟的结合，强化了学生的技能，为毕业后的数字通信系统实验做好了准备。

第二，顶点课程。顶点课程的设立有两个功能，一是学生可以通过一个完整的项目或研究整合过去所学的知识，形成能解决实际工程问题的系统知识和复杂的现实问题。二是对学生学业的检测。ITP的顶点课程包括研究方法和顶点项目两部分组成。研究方法属于顶点课程的预热环节，安排在第三学期，学生将设计一个研究计划，学习进行研究和开发项目的过程和技能，旨在通过学生选择的跨学科课题产生关于电信行业的原创性研究。顶点项目安排在最后一个学期，学生通过团队合作的方式撰写和提交研究方法课程中提出的研究课题，学习解决复杂的跨学科问题的技能。顶点项目可以通过将课堂学习和现实世界观综合到有用的研究中来提升学生的学习兴趣，拓宽职业道路或提升学术追求。该项目通过规划、完成和展示与电信有关的综合项目，让学生展示他们应用关键知识和技能的能力，旨在培养在当今商业、学术或公共部门中取得成功所需团队合作、对专家和同行进行研究、逻辑清晰的写作能力，有效的演示以及评论的能力。顶点项目切实解决社会发展过程中遇到的问题，如基于经济型无线传感器的精细农业解决方案[12]。学生通过学科交叉自选研究课题，设计研究方案，在实验室内进行开发，并为出现的问题寻找解决方案，为研究成果开发商业途径[13]。

4  校企协同的育人体系

校企协同是进行跨学科教育、培养跨学科人才的重要方式之一。ITP与企业保持良好的合作关系，行业内给予了大量的资金资助。ITP鼓励行业相关机构全年参与ITP的培养计划，良好的合作伙伴关系带来了多赢的局面。对学生来说，教师会把行业发展的相关问题纳入课堂作业，对所学知识进行整合应用，提升解决问题的能力；企业资助和支持顶点项目的学生研究，为学生提供实习和就业岗位，使学生提前对快速变化的高科技世界做好准备。对ITP来说，ITP可以从企业获得资金支持和世界顶尖实验室的设备；企业用行业需求的标准对ITP课程进行评估，促进ITP课程体系的不断完善[14]。对企业来说，ITP可以为企业培养符合自身用人标准的高级工程人才；企业把自身的项目交给ITP，在ITP的顶尖实验室里开发出企业需要的产品，ITP为企业提供专业人才和技术的支持。如ITP与展博网络（Juniper Networks）以建立学术联盟的方式展开合作，展博网络公司为ITP提供资源和技术上的实战训练平台，其公司的设备对ITP学生开放，学生可以在不同的操作平台上获得经验[15]。

为进一步促进ITP与行业之间的沟通与合作，设立了三个咨询委员会和电信学生组织（TSO），为ITP和行业之间架构起沟通的桥梁。ITP三个咨询委员会的委员由国内公司的行业领导者组成，委员需要是企业界的领导，有聘用ITP学生实习/工作的能力，对研究有一定兴趣且有提高整体计划的能力。电信学生组织（TSO）作为研究生跨学科电信学生的论坛，用于协调企业和教师关系、进行课程咨询、活动管理和商品采购等相关的活动[16]。

三  对我国工程人才培养的借鉴与启示

高等工程教育关注的是范围更为广泛的工程领导者的培养，其中包括扎实的专业基础、管理和领导能力、问题解决能力、广博的知识、创新能力和批判性思维、社会责任感和倫理道德意识[16]。ITP从回归工程实践，适应产业需求，构建工程情境，设置跨学科课程，加强产学联系等方面，为我国工程跨学科人才的培养提供思考与借鉴。

（一）  人才培养以适应产业需求为基础，培养引领社会发展的工程领导者

ITP培养以适应产业需求为基础，以引领产业发展为目标的电信工程领导者为我国高等工程人才培养目标提供了借鉴。ITP所有跨学科课程和实践环节的设定都为适应电信行业的发展回归工程本身，培养的人才能够满足电信行业对综合性电信工程人才的需求；但不是被动适应电信行业的发展，通过变革学生的学习内容和学习方式回归工程教育本身，培养能够对电信工程进行改革和创新，具有远见卓识或发明力，并将其付诸实践引领未来电信行业和社会发展电信工程领导者[17]。目前，我国工程教育对工程人才的领导力培养关注度不够，理论与实践领域均未给予应有的重视，我国高等工程教育改革要遵循回归工程本身和回归工程教育本身的双重实践路径，培养适应社会发展需求的高素质工程师和引领产业与社会发展变革的工程领导者。

（二）  以跨学科教育为手段，培养宽专交融的T型人才

日益复杂化、综合化的工程项目需要宽专交融的T型工程人才为其提供支撑。ITP的跨学科课程是其电信工程教育领先于世界的助推器，在以下两个方面值得学习。一是多元化的学生背景。ITP认为，不具有工程技术背景的学生身上的很多技能和优势是专门工程人才不具备的，他们通常可以在技术管理岗位上发挥更好的作用。如一位宗教专家学习了电信技术等方面的知识，进入一家高科技公司从事管理工作。因此，为不具有工程技术背景的人员提供工程技术的培训是非常有必要的，土木工程、水和污水处理系统、化学工程、环境和生物技术等都需要这样的培训[18]。二是跨学科课程的设置。目前我国也在工程教育方面进行了跨学科教育的尝试，但工程教育课程结构的设置没有跟上国际发展趋势，学校在为工程专业学生提供跨学科课程方面存在诸多困难，如课程组织和管理、教师团队建设、跨院校合作等[19]。因此，我们要在工程教育改革中确立跨学科的指导理念，打破学科壁垒，实现多学科课程的高度整合，通过招收多元化的学生和教师组建跨学科团队，在跨学科团队的合作中实现隐形的跨学科教育。培养广博知识与专深知识相结合的宽专交融的T型人才。

（三）  以校企协同为载体，培养知行合一的行业精英

实践课程是培养工程人才的重要环节，以校企协同培养为载体，将工程教育的利益相关者及影响工程教育的各要素进行融合，有利于工程教育的创新和多层次工程人才的培养，为学生架构起通向职场的桥梁。ITP的人才培养过程与产业界联系密切。一是产业界直接参与电信人才的培养，根据产业需求帮助ITP调整人才培养模式，并且提供大量资金和项目。因此，ITP在人才培养的每一环节都能够结合教育与产业发展需求，学生在学习与电信行业密切相关的理论知识与实践知识的同时，了解电信行业的运营模式与未来发展趋势，为学生日后满足工作岗位需求，甚至引领电信行业的发展奠定了坚实的基础。二是产业界通过提供实验室设备和项目的方式为学生提供真实的工程情境。实验室中基于工程项目的课程学习，为学生提供真实的工程情境，学生在工程环境中整合已有知识、发现问题并自己尝试解决问题，推动学生把理论知识转化为项目实践，在真实的情境中深化学习，进而更加系统和全面地推动学生作为一名工程领导者的专业素养与技能的提升。我国的“卓越工程师教育培养计划”、《教育部等部门关于建设国家级工程实践教育中心的通知》及新工科建设都提到要加强校企合作，提升学生的工程实践能力、知识应用能力和工程创新能力，但我国工程教育的校企合作还有很大提升空间，仍然存在产学研结合程度不高、课程教学与真实生产相脱节、学生参与实践机会少且以模拟性为主等问题。因此，我国应进一步推进校企协作的育人体系，将学校教育与工业生产相结合，加强课程教学与真实企业生产的有效对接，通过企业深度参与人才培养的过程、设置跨学科课程、共建实训基地等方式加强校企合作，培养满足工程技术、产业形态和商业模式等各方面需求的工程人才。

参考文献：

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