美國電信工程跨學科人才培養探析

摘要：跨學科電信項目（ITP）是科羅拉多大學博爾德分校針對電信工程進行的教育改革，旨在培養電信行業的工程領導者。該文通過對跨學科電信項目（ITP）的分析發現，其改革主要表現為學生和教師背景多元化、跨學科的課程設計、基于項目的實踐模式、校企協同的育人體系，給我國高等工程教育人才培養的啟示為人才培養以產業需求為導向，以引領產業發展為目標；以跨學科教育為手段，培養寬專交融的T型人才；以校企協同為載體，培養知行合一的行業精英。

關鍵詞：跨學科電信項目（ITP）；工程教育；人才培養；實踐模式；育人體系

中圖分類號：C961? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：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

科羅拉多大學博爾德分校是美國洛杉磯的一所公立高校，在美國最早開始進行電信教育改革[1]。該校工程與應用科學學院的跨學科電信項目（Interdisciplinary Telecommunications Program，ITP，后文簡稱“ITP”），經歷50多年的探索、實踐與成長，已形成較為系統和完整的電信工程教育模式，培養了3 000多名遍布全球的畢業生，從事著首席執行官、政府官員、工程師和經理的職業，為聯邦通信委員會和其他地方的決策者提供網絡識別的平臺。博爾德分校工程與應用科學學院的院長Robert Davi表示：“ITP是美國電信領域歷史最為悠久且最好的跨學科項目，在世界也處于領先地位。[2]”因此，本文以科羅ITP為例，探析美國電信工程跨學科人才的培養，以期為我國新工科工程專業跨學科人才培養提供借鑒與思考。

一? ITP的形成與發展

20世紀40年代，有線電視在美國出現。1966年，在有線電視獲得巨大發展的同時，聯邦通信委員會限制有線電視輸入遠程電視臺節目，并對有線電視的信號范圍進行了規定[3]。這種不符合社會經濟和科技發展規律的管理制度導致了有線電視在發展與推進的過程中遇到很多問題和阻力，原因是有線電視行業的政策制定者缺乏通信網絡和相關技術結構方面的知識，導致出臺的監管辦法與實際情況不符，而擁有電信專業知識的工程師沒有相關的政治知識為政策制定者提供建議。美國商務部約翰·理查德森（John Richardson）指出這些問題的核心是缺乏一批兼具政治和工程技術知識的人員來制定政策。在此背景下，電氣和計算機工程教授弗蘭克·Ｓ·巴尼斯（Frank S. Barnes）與政治科學家喬治·科丁（George Codding）在1971年創立了ITP[4]，這是針對研究生設立的項目，旨在培養具有政治、商業和電信技術的工程師，彌補工程技術和社會科學之間的差距。之后，計算機的快速發展和應用導致通信控股公司喪失其壟斷地位，通信行業開始出現競爭，新產品和服務的產生使得原本簡單的通信行業變得復雜，催生了對復合型通信專業人才的需求，促進了ITP的發展與繁榮。經歷過50多年的發展，ITP培養了一大批適應社會發展需求的電信工程師，他們不僅掌握與互聯網相關的最新技術，而且掌握在推動當今迅速變化的高科技世界的公司取得成功所必需的業務技能和政策知識[5]。該計劃也在發展中不斷完善，并于2004年獲得被稱為美國高等工程教育界諾貝爾獎、專注于工程教育模式創新的戈登獎（Bernard M. Gordon Prize）。

二? ITP的目標與內容

（一）? ITP的目標

ITP的目標是培養能夠適應社會經濟發展的工程師，更是兼具工程技術和政策制定雙重技能的工程領導者。通過招收不同學科的學生和教師開展跨學科教育和創新性研究，提供電氣工程、計算機科學、商業、經濟、政策和法律的跨學科課程，將復雜的技術，商業和管理問題與法律，政治和監管方面遇到的挑戰聯系在一起，培養一批具有電信技術、政治、商業和法律知識的人才，畢業生能夠將自己的學習應用于電信、公用事業、金融服務、醫療保健和電子商務等領域，為畢業生的設計、規劃、分析和管理信息網絡和電信系統做準備[6]，彌補了社會科學和工程技術之間的鴻溝。

（二）? ITP的主要內容

跨學科教育是指在培養人的過程中，聚焦于某一復雜的實際問題，強調跨越學科的界限，運用多種學科的知識解決現實問題，培養學生的跨學科思維和能力，從而達到育人目標。跨學科教育是ITP的核心，體現在以下幾個方面。

1? 學生和教師背景多樣化

在日益復雜化、綜合化的現代工程中需要跨學科團隊發揮集體的力量，運用多元知識結構對復雜的工程問題進行協作攻關，在與不同學科團隊成員合作中培養學生的團隊協作能力和溝通能力，碰撞出思維的火花，推動電信行業的創新與發展。

第一，學生多樣性是ITP的主要特征之一。ITP招生未要求學生的學科背景，多學科的學生背景為電信行業發展注入新鮮的血液。正如巴恩斯所言：“大量本科沒有工程和科學背景的學生如果能夠接受信息技術的教育，他們所具備的技能將會使他們在技術行業管理中扮演重要角色。[7]”一是多學科的學習背景。申請ITP的學生可以來自管理、商業、法律、政治、數學、計算機、社會科學和人文科學等學科，對ITP的學生背景調查發現，在讀學生約25%是工程、計算機科學或數學專業，20%的學生主修商業，19%自然科學，16%社會科學，5%人文科學。二是多元化的職業背景。ITP的學生由應屆本科畢業生、想要改變自己職業的工作者、電信行業內的高級管理人員構成[8]，他們具有跨學科視野和研究興趣，通過合作不斷地碰撞出思維的火花，對電信領域的創新與發展具有推動作用。

第二，多元化的教師背景開闊學生的眼界。通過對ITP的任課教師包括電子學、計算機科學、通信技術、經濟學和法學教師。多數教師具有豐富的電信行業經驗，在教學過程中能將電信行業發展和前沿知識傳授給學生[9]。教師團隊中，有帶領過工程團隊的現思科技術公司職員，也有前聯邦通信委員會（FCC）工程和技術辦公室主任、托管存儲國際運營支持系統總監、天使投資人、前白宮國家經濟委員會主任技術與創新高級顧問等[10]。

2? 跨學科的課程設計

圍繞電信管理人員應具備的知識與技能，遵循“回歸工程”的本質，ITP與行業內的合作伙伴共同制訂開發了一系列課程，通過整合工程、商業、經濟及公共政策等學科，培養學生跨學科的思維方式和跨學科解決現實的電信工程問題的能力，為培養未來的電信工程領導者奠定理論基礎。

其一，涵蓋面廣的必修課程。ITP的研究生課程分為網絡工程、網絡安全、無線網絡、電信政策和戰略四個方向，除專業核心課程不同之外，各開設經濟、政策和商業相關的三門必修課程，通過經濟、政策和商業類課程的學習，更好地分析和識別關鍵決策者和領導者在電信行業發展中關注的問題及解決策略。其二，靈活度高的選修課程。ITP在滿足學生的學習需求方面具有很大的靈活性。ITP的碩士沒有設置選修課程，但設置了28門開放選修課程提供給非ITP的學生（尤其是傳統電信學科學生）。博士生除必修課程外，需從經濟學、政治學、法規或法律的研究生課程中進行選擇，以完成學分任務。

ITP的跨學科課程設置有兩大特點，一是所有跨學科課程的設置均與電信專業密切相關，體現了課程的高度整合性，并不是把經濟、商業和政治課程簡單地疊加，如網絡經濟與金融；二是課程的設置以學生能力的提升為本位，以滿足產業的需求為導向，以引領產業的發展為目標。通過多種類型的跨學科課程的設置，培養學生的團隊協作能力，良好溝通與協作能力，跨學科思維解決問題的能力，培養產業發展需要的電信工程人才，成為能夠引領電信行業發展的工程領導者。

3? 基于項目的實踐模式

基于項目的體驗式學習，能把零散的多學科知識應用于復雜的工程項目中，實現從“教師將知識傳授給學生”到“學生主動、創造性地學習”的轉變，在項目實踐中通過復雜的、跨學科的真實項目，學生對多學科知識進行主動建構，實現對知識的精細加工，培養學生思考問題的跨學科能力，真正實現跨學科教育。ITP基于項目的跨學科培養模式主要包括實驗室中的項目實踐和頂點課程兩部分。

第一，實驗室內的項目實踐。ITP是一項高度集成和綜合的研究生計劃，將技術、政策、業務與實踐經驗相結合，充分利用ITP的實驗室完成高仿真模擬，為學生在課堂上學到的理論知識提供實踐。ITP實驗室的設立可以讓學生把理論知識轉化為實踐，學生能夠在虛擬化的現實世界里探索更加復雜和廣泛的電信應用。實驗室是對現實世界的真實環境進行的高度復制，其是模擬性質的實驗實訓室，也是高校與企業之間的實踐服務平臺，讓學生在真實的環境中學習和創新。

其一，為了與行業趨勢和網絡安全專業人員的需求保持一致，ITP建立了一個模擬安全運營中心（SOC）的安全實驗室。安全實驗室既是教室又是共享研究設施，以實踐的方式向學生傳授網絡安全中的關鍵技能。在模擬環境中監控、診斷和保護真實世界網絡，以獲得類似的行業經驗[11]。其二，電信實驗室。電信實驗室主要針對網絡工程方向的學生，每個學生在研究生期間進行300小時的實踐課程學習，用來完成網絡設備的配置和故障排除，可以使用現場測試環境模擬數據中心和企業網絡服務。其三，無線通信實驗室。學生以專業人員的角度通過實際操作了解需求、構建、測試，利用實驗室先進的技術和設施解決現代通信系統中的常見問題。實驗室的學生將會經歷理論準備（課堂講授、預實驗練習）—仿真模擬學習—SDR軟件無線電實驗三個過程，通過理論和仿真模擬的結合，強化了學生的技能，為畢業后的數字通信系統實驗做好了準備。

第二，頂點課程。頂點課程的設立有兩個功能，一是學生可以通過一個完整的項目或研究整合過去所學的知識，形成能解決實際工程問題的系統知識和復雜的現實問題。二是對學生學業的檢測。ITP的頂點課程包括研究方法和頂點項目兩部分組成。研究方法屬于頂點課程的預熱環節，安排在第三學期，學生將設計一個研究計劃，學習進行研究和開發項目的過程和技能，旨在通過學生選擇的跨學科課題產生關于電信行業的原創性研究。頂點項目安排在最后一個學期，學生通過團隊合作的方式撰寫和提交研究方法課程中提出的研究課題，學習解決復雜的跨學科問題的技能。頂點項目可以通過將課堂學習和現實世界觀綜合到有用的研究中來提升學生的學習興趣，拓寬職業道路或提升學術追求。該項目通過規劃、完成和展示與電信有關的綜合項目，讓學生展示他們應用關鍵知識和技能的能力，旨在培養在當今商業、學術或公共部門中取得成功所需團隊合作、對專家和同行進行研究、邏輯清晰的寫作能力，有效的演示以及評論的能力。頂點項目切實解決社會發展過程中遇到的問題，如基于經濟型無線傳感器的精細農業解決方案[12]。學生通過學科交叉自選研究課題，設計研究方案，在實驗室內進行開發，并為出現的問題尋找解決方案，為研究成果開發商業途徑[13]。

4? 校企協同的育人體系

校企協同是進行跨學科教育、培養跨學科人才的重要方式之一。ITP與企業保持良好的合作關系，行業內給予了大量的資金資助。ITP鼓勵行業相關機構全年參與ITP的培養計劃，良好的合作伙伴關系帶來了多贏的局面。對學生來說，教師會把行業發展的相關問題納入課堂作業，對所學知識進行整合應用，提升解決問題的能力；企業資助和支持頂點項目的學生研究，為學生提供實習和就業崗位，使學生提前對快速變化的高科技世界做好準備。對ITP來說，ITP可以從企業獲得資金支持和世界頂尖實驗室的設備；企業用行業需求的標準對ITP課程進行評估，促進ITP課程體系的不斷完善[14]。對企業來說，ITP可以為企業培養符合自身用人標準的高級工程人才；企業把自身的項目交給ITP，在ITP的頂尖實驗室里開發出企業需要的產品，ITP為企業提供專業人才和技術的支持。如ITP與展博網絡（Juniper Networks）以建立學術聯盟的方式展開合作，展博網絡公司為ITP提供資源和技術上的實戰訓練平臺，其公司的設備對ITP學生開放，學生可以在不同的操作平臺上獲得經驗[15]。

為進一步促進ITP與行業之間的溝通與合作，設立了三個咨詢委員會和電信學生組織（TSO），為ITP和行業之間架構起溝通的橋梁。ITP三個咨詢委員會的委員由國內公司的行業領導者組成，委員需要是企業界的領導，有聘用ITP學生實習/工作的能力，對研究有一定興趣且有提高整體計劃的能力。電信學生組織（TSO）作為研究生跨學科電信學生的論壇，用于協調企業和教師關系、進行課程咨詢、活動管理和商品采購等相關的活動[16]。

三? 對我國工程人才培養的借鑒與啟示

高等工程教育關注的是范圍更為廣泛的工程領導者的培養，其中包括扎實的專業基礎、管理和領導能力、問題解決能力、廣博的知識、創新能力和批判性思維、社會責任感和倫理道德意識[16]。ITP從回歸工程實踐，適應產業需求，構建工程情境，設置跨學科課程，加強產學聯系等方面，為我國工程跨學科人才的培養提供思考與借鑒。

（一）? 人才培養以適應產業需求為基礎，培養引領社會發展的工程領導者

ITP培養以適應產業需求為基礎，以引領產業發展為目標的電信工程領導者為我國高等工程人才培養目標提供了借鑒。ITP所有跨學科課程和實踐環節的設定都為適應電信行業的發展回歸工程本身，培養的人才能夠滿足電信行業對綜合性電信工程人才的需求；但不是被動適應電信行業的發展，通過變革學生的學習內容和學習方式回歸工程教育本身，培養能夠對電信工程進行改革和創新，具有遠見卓識或發明力，并將其付諸實踐引領未來電信行業和社會發展電信工程領導者[17]。目前，我國工程教育對工程人才的領導力培養關注度不夠，理論與實踐領域均未給予應有的重視，我國高等工程教育改革要遵循回歸工程本身和回歸工程教育本身的雙重實踐路徑，培養適應社會發展需求的高素質工程師和引領產業與社會發展變革的工程領導者。

（二）? 以跨學科教育為手段，培養寬專交融的T型人才

日益復雜化、綜合化的工程項目需要寬專交融的T型工程人才為其提供支撐。ITP的跨學科課程是其電信工程教育領先于世界的助推器，在以下兩個方面值得學習。一是多元化的學生背景。ITP認為，不具有工程技術背景的學生身上的很多技能和優勢是專門工程人才不具備的，他們通常可以在技術管理崗位上發揮更好的作用。如一位宗教專家學習了電信技術等方面的知識，進入一家高科技公司從事管理工作。因此，為不具有工程技術背景的人員提供工程技術的培訓是非常有必要的，土木工程、水和污水處理系統、化學工程、環境和生物技術等都需要這樣的培訓[18]。二是跨學科課程的設置。目前我國也在工程教育方面進行了跨學科教育的嘗試，但工程教育課程結構的設置沒有跟上國際發展趨勢，學校在為工程專業學生提供跨學科課程方面存在諸多困難，如課程組織和管理、教師團隊建設、跨院校合作等[19]。因此，我們要在工程教育改革中確立跨學科的指導理念，打破學科壁壘，實現多學科課程的高度整合，通過招收多元化的學生和教師組建跨學科團隊，在跨學科團隊的合作中實現隱形的跨學科教育。培養廣博知識與專深知識相結合的寬專交融的T型人才。

（三）? 以校企協同為載體，培養知行合一的行業精英

實踐課程是培養工程人才的重要環節，以校企協同培養為載體，將工程教育的利益相關者及影響工程教育的各要素進行融合，有利于工程教育的創新和多層次工程人才的培養，為學生架構起通向職場的橋梁。ITP的人才培養過程與產業界聯系密切。一是產業界直接參與電信人才的培養，根據產業需求幫助ITP調整人才培養模式，并且提供大量資金和項目。因此，ITP在人才培養的每一環節都能夠結合教育與產業發展需求，學生在學習與電信行業密切相關的理論知識與實踐知識的同時，了解電信行業的運營模式與未來發展趨勢，為學生日后滿足工作崗位需求，甚至引領電信行業的發展奠定了堅實的基礎。二是產業界通過提供實驗室設備和項目的方式為學生提供真實的工程情境。實驗室中基于工程項目的課程學習，為學生提供真實的工程情境，學生在工程環境中整合已有知識、發現問題并自己嘗試解決問題，推動學生把理論知識轉化為項目實踐，在真實的情境中深化學習，進而更加系統和全面地推動學生作為一名工程領導者的專業素養與技能的提升。我國的“卓越工程師教育培養計劃”、《教育部等部門關于建設國家級工程實踐教育中心的通知》及新工科建設都提到要加強校企合作，提升學生的工程實踐能力、知識應用能力和工程創新能力，但我國工程教育的校企合作還有很大提升空間，仍然存在產學研結合程度不高、課程教學與真實生產相脫節、學生參與實踐機會少且以模擬性為主等問題。因此，我國應進一步推進校企協作的育人體系，將學校教育與工業生產相結合，加強課程教學與真實企業生產的有效對接，通過企業深度參與人才培養的過程、設置跨學科課程、共建實訓基地等方式加強校企合作，培養滿足工程技術、產業形態和商業模式等各方面需求的工程人才。

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