基于學生視角的人工智能對城鄉規劃專業教學影響研究

陳宏勝，蔡一丹，李 云

（深圳大學 建筑與城市規劃學院，廣東 深圳 518060）

國家“十四五”規劃中進一步將人工智能作為建設科技強國的重要內容，新一代人工智能被置于七大科技前沿領域攻關的首位。人工智能（Artificial Intelligence，AI）起源于20 世紀50 年代的數據處理研究，人工智能誕生以來，理論和技術不斷完善，應用領域不斷擴大，對人的意識、思維、行為等信息和活動過程模擬的準確程度不斷提升，甚至在特定領域呈現超越人的趨勢[1-4]。近年來我國人工智能領域快速發展，2017 年國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》指出，將大力培養符合社會要求的人工智能創新人才。2018 年教育部發布的《高等學校人工智能創新行動計劃》中提出，加強人工智能與相關學科的交叉融合。2020 年教育部、國家發展改革委、財政部印發《關于“雙一流”建設高校促進學科融合加快人工智能領域研究生培養的若干意見》的通知，明確提出“深化人工智能與基礎科學、信息科學、醫學、哲學社會科學等相關學科的交叉融合”。在新工科建設背景下，人工智能的跨學科應用和融合成為諸多專業教學改革的新方向[5]。

對新技術的快速應用是城鄉規劃專業保持發展活力和規劃效能的重要方式，如在智慧城市領域城鄉規劃專業的參與度不斷提升[6]。在當前人工智能應用飛速發展的背景下，城鄉規劃作為一門具有跨學科屬性的應用學科，其實踐性要求學科建設和專業教育不斷改進，以緊跟行業需求的變化和信息技術手段的發展。特別是當前土建類專業面臨招生問題，持續提升城鄉規劃的專業吸引力、擴大畢業生就業領域變得越來越重要。人工智能對于城鄉規劃專業教學的應用與影響也日益成為國內高校重點教學改革關注點[7]，將人工智能與傳統專業課程的有機結合也成為不少院校提升專業吸引力的新嘗試。在相關研究上，黃經南等[8]研究提出，人工智能引領的第四次技術革命將對城市及空間造成一系列沖擊，將加快城市規劃的響應。單卓然等[9]提出以深度學習和機器學習為代表的人工智能進入規劃領域，為城市規劃提供了新的技術手段，且人工智能深度參與將加深規劃從業人員的職業分化?？子畹萚10]研究提出，智能技術已對城市產生方位的影響，城市功能需根據居民活動的變化而進行調整，城市空間的智能化發展與運營管理是未來城市空間規劃的重要課題。金弟等[11]探討了關于新型人工智能課程體系的構建，認為當前人工智能課程體系存在教學手段單一、與前沿研究與新型應用場景脫節等問題，無法滿足新工科的教育要求?？傮w來看，既有相關研究主要關注于人工智能對城市和行業發展的影響，對人工智能如何被城鄉規劃專業體系結構調整和專業教學所響應的研究相對不足。

綜上，面對發展環境變化下城鄉規劃專業教學體系改革，本研究以人工智能的引入為例，試圖探討城鄉規劃專業教學改革方向和路徑。本研究將對人工智能對城鄉規劃專業教學的影響開展研究，并重點從學生視角分析人工智能對學生專業認知的影響，以期從提升專業興趣的角度找尋專業教學改革的切入口。在研究方法上，本研究采用問卷形式對城鄉規劃專業不同年級學生進行匿名問卷調查，共回收有效問卷103 份，有效性88.3%。其中本科生占55.56%，研究生占44.44%。本研究將探討提升學生專業興趣的人工智能在城鄉規劃專業教學中的應用，以期為人工智能與城鄉規劃專業教學領域的實踐提供參考。

一 城鄉規劃專業課程體系中信息技術融合教學進展

信息技術應用是國內外規劃院校課程體系中的重要組成部分。從手工制圖到軟件制圖、調查走訪到大數據分析、紙質圖文到動態平臺，城鄉規劃專業的發展始終緊跟信息技術的進步，不斷引入先進分析應用工具，提升專業效率和精確性。近年，城鄉規劃與信息技術的交叉融合趨勢更加明顯，如麻省理工學院在2018 年開設了要求同時學習城市規劃和計算機科學的本科專業——城市科學與規劃（Urban Science and Planning with Computer Science），以探索城市規劃與計算科學的深度融合[12]。從其課程設置來看，開設的城市規劃學相關課程主要包括行為科學、人工智能和城市交通、地理信息系統簡介、空間分析與地理信息系統、GIS 應用、空間數據庫管理基礎、交互式數據可視化與社會、技術與社會：探索公共決策的計算模型等。在城市科學導向下，國外高校在培養學生運用新技術進行城市規劃實踐運用的過程中對信息技術課程的融入靈活，通過專業課程的交叉和重組形成新的專業培養體系。

從國內代表性高校城鄉規劃專業的本科及碩士研究生培養方案與課程設置來看，在學生培養和專業教學上強化空間信息技術和數據分析相關課程已經成為重要課程探索方向之一，并以智慧城市技術為重點，主要依托GIS 課程和城市定量研究方法論課程開展。如清華大學設置了空間信息技術導論課程和地理信息系統與遙感規劃綜合實踐課程，介紹GIS 和RS 等技術在規劃中的實踐應用。南京大學在其本科課程中設置了Python程序設計、遙感與GIS 基礎、數字城市規劃與設計、城市大數據與智慧規劃等課程，介紹相關信息技術在城市規劃中的應用。哈爾濱工業大學在其本科學生的培養計劃里設置了多項信息技術相關課程，如人工智能與建筑設計課程。華中科技大學的學科基礎課程包括計算機輔助設計、3S 技術與應用、城鄉信息及其分析等課程，專業選修課程包括計算機及程序設計基礎（Python）、計算思維、大數據導論、人工智能導論、機器學習和智慧規劃等課程。深圳大學建筑與城市規劃學院設立了建筑系、城市規劃系、風景園林系和城市空間信息工程系，共享了城市空間信息工程系專業課程，通過課程和師資共享交叉，強化了城鄉規劃專業課程體系中的信息技術應用教學。

由國內高校本碩課程的比對發現，涉及信息技術的課程大多為基于地理信息系統課程的擴展和延伸，以智慧城市技術應用為基礎，重視培養學生城市空間分析和綜合應用能力。總體上，隨著信息技術和人工智能的迭代發展，城鄉規劃既有課程體系是能夠對新技術的發展進行調整和適應的，并且已在空間數據分析、空間技術應用、空間統計分析等方面具有相對成熟的教學基礎，且國內院校還通過專業選修課、公共選修課等多種方式對信息技術理論和應用等課程內容進行補充，為人工智能相關課程的接入設置了“接口”。

二 基于學生視角的人工智能認識分析

從學生視角對當前城鄉規劃專業教學展開調查和評價，能較好地體現學生對專業的認知情況，有助于理解當前城鄉規劃教學所面臨的問題。在人工智能的專業應用上，大學生群體對新技術的接受程度高，不少同學主動應用于專業課程作業之中。本研究基于問卷調查結果，從學生視角分析人工智能與專業融合的可能性，為人工智能在城市規劃專業教學的應用和融合提供參考。

（一）人工智能認識總體分析

調查結果顯示，受訪學生對人工智能及其進展情況的了解程度不高，對人工智能及其進展了解程度為一般及不太了解的受訪學生占比較大，為73.5%；但認為人工智能對人類社會發展產生很大影響的受訪學生占比卻達到84.62%，且愿意主動了解、學習人工智能相關知識或應用的占比為70.09%。在人工智能所產生的影響方面（圖1），受關注最多的是人工智能對生活和工作方式的影響，占比41.88%，其次為人工智能對社會發展的積極影響和人工智能作為一種新技術的應用，分別為17.95%和19.66%。在關于人工智能相關技術在城鄉規劃領域的應用方面，“了解一些”的占60.68%，“不太了解”的占30.77%，“了解的比較多”和“完全不了解”的受訪學生人數較少。據以上調查結果可知，總體上多數學生對于人工智能的了解程度較淺，但卻普遍認為人工智能將對社會發展產生深遠的影響，且多數同學表達了愿意主動了解學習人工智能應用的意愿。由此可見，人工智能與城鄉規劃的融合將是專業教學中新的“興趣點”，將有助于提升學生的專業學習興趣。在城鄉規劃專業教學的過程中，可以適當融入人工智能專業知識，探索人工智能與城鄉規劃交叉課程，由淺至深展開教學活動。

圖1 關注人工智能所產生的影響類型

（二）人工智能技術在專業課程的使用分析

對學生在人工智能相關技術在專業課程學習過程中的應用情況進行調查，結果顯示，在完成課程作業的過程中使用人工智能相關技術輔助的人數略少于不會使用人工智能相關技術的人數，占比分別為49.57%和50.43%。但在“是否有同專業同學在完成課程作業的過程中使用人工智能相關技術輔助”的調查中，受訪學生認為有的占比卻達到了63.25%，認為沒有的僅占36.75%。另外，有81.2%的受訪學生認為，在完成城鄉規劃專業課程學習的過程中，有必要學習人工智能相關技術的專業應用；有71.79%的受訪學生認為人工智能技術的進步對城鄉規劃專業的影響越來越大；有35.04%的學生擔心本專業內容存在落后或被替代的風險，一般或是不擔心的占47.01%和17.95%。在人工智能技術對城鄉規劃專業領域影響方面（圖2），認為對城市交通、城市設計、城市管理影響較大的受訪學生較多，分別占35.9%、23.08%、12.82%；認為對城市交通和城市設計兩個方向的應用價值較大的受訪學生也相對較多，分別占21.37%和22.22%，前者可能與交通數據分析與交通模擬有關，后者可能與機器制圖的應用相關。根據調查結果可知，受訪學生中采用人工智能相關技術輔助專業學習的人數較多，且普遍認為人工智能對于專業的影響及其學習的必要性將越來越重要，同時還有相當一部分學生對于專業被人工智能所取代有一定的擔憂。

圖2 人工智能技術對專業影響和專業應用的評價

（三）人工智能與專業課程學習的關系分析

本研究對人工智能技術應用與城鄉規劃專業課程建設進行了調查研究，從學生視角分析人工智能技術與城鄉規劃課程交叉建設的必要性和可行性。結果顯示，受訪學生中認為有必要將人工智能相關知識和應用教學融入城鄉規劃專業課程體系的占比達到89.74%。另外，受訪學生中認為面對當前各種新技術的發展，城鄉規劃專業課程體系需要進行部分調整的占比也達到了75.21%。在人工智能相關課程在城鄉規劃專業課程體系類型安排中，支持將人工智能相關課程設置為通識課、專業核心課、選修課和實踐課的學生占比分別為20.51%、25.64%、33.33%、20.51%（圖3）。在建議融入人工智能技術相關內容的專業課程建設上，支持在城市規劃與設計、地理信息系統等課程上融入人工智能相關技術和應用的學生較多，分別占36.75%和35.9%（圖4）。

圖3 在城鄉規劃專業課程體系中設置人工智能相關課程

圖4 建議融入人工智能技術應用的專業課程

在人工智能與專業學習上，有57.26%的受訪學生認為在自主學習新技術并進行專業應用的能力一般，有62.39%的受訪學生認為人工智能相關課程融入到現有專業課程體系后可以提高專業學習興趣，有90.6%的受訪學生認為人工智能會讓城市和鄉村的規劃建設變得更合理。據調查結果可知，大多數受訪學生支持將人工智能相關技術融入到專業教學體系之中，并對專業課程體系進行調整，但在具體課程安排中，對于人工智能技術作為何種形式課程進行組織的認識較為模糊，反映出學生對人工智能與專業學習之間的結合了解的深度仍不足。有超過一半的受訪學生認為未來人工智能將改變或影響大部分城鄉規劃專業人員的工作并希望能盡早將相關應用技術融入到傳統專業課程之中，總體上學生對于人工智能相關技術的專業應用具有將強的學習意愿（圖5）。因此，在城鄉規劃專業課程體系優化調整的過程中，除需使學生熟悉專業知識和實踐技能外，還應了解城鄉規劃專業人員就業需求和工作內容，及時補充人工智能與城鄉規劃專業的交叉融合，逐步建設具有城鄉規劃專業特色的新交叉學科課程。

圖5 融入人工智能相關課程后專業學習興趣變化

三 面向學生學習興趣的人工智能在城鄉規劃專業教學中的應用

（一）培養方向

國內城鄉規劃專業建設所依托的學院專業架構不同，包括建筑學、地理學、公共管理學等不同學院背景，這也導致了城鄉規劃專業的培養方向和側重點有所不同。如偏重建筑學背景的城鄉規劃專業課程體系中在城市規劃與設計課程比重大，從微觀設計到宏觀規劃的教學體系主導了課程體系的構建。不同的學院專業架構下，在既定的課程體系中融入人工智能相關內容或課程的側重點也將有所不同。歐美規劃院校主要通過差異化的課程設置和多元開放的課程選擇來滿足不同學習訴求的選課需求，使人工智能與專業學習的交叉易于實現。而我國專業培養體系相對穩定，但課程選擇的靈活性不足，使增設新課程或建立新課程體系的空間非常有限。另外，并非所有的學生都有良好的數理知識和信息技術基礎，因此有必要設置差異化的培養目標，增設跨學科的培養方向。針對不同培養方向，將人工智能在城鄉規劃專業的教學比重和學業要求從一般性掌握到熟練掌握劃分不同的要求等級。其中，對于以課程體系微調為主的情況下，可要求一般性人工智能相關技術的掌握，以拓寬專業視野，掌握新的規劃分析工具。可在既有課程體系的框架下，提供差別化的課程教學，構建更為靈活高效的選課模式，使學生在專業學習上擁有更大的自主性。而在系統重構課程體系的情況下，可將城鄉規劃專業與人工智能進行的深度融合和創新，以智慧城市相關課程體系為基礎，重組規劃設計課程，構建新的城市規劃專業課程體系。實際上，當前城鄉規劃專業所賴以發展的經濟社會背景已經發生了深刻轉變，關于“五年制”還是“四年制”、從“擴招”到“縮招”的討論已經興起，要在既有五年制城鄉規劃專業上構建新專業還是重新建立新學制的專業，將是下一階段城鄉規劃專業和教學改革的重要抉擇。在此背景下，將人工智能融入到城鄉規劃專業培養方案中，可以認為是城鄉規劃專業應對行業和招生變化的重要舉措，以此為契機，探索建立在傳統城鄉規劃專業基礎上的新培養方向。

（二）課程設置

隨著規劃行業的整體收縮，傳統規劃設計行業對規劃人才的需求也將隨之減少，擴大專業的就業面也是當前城鄉規劃專業改革所要考慮的重要方面。相比于行業的變化，我國城鄉規劃專業中課程設置出現了一定的滯后性。城鄉規劃專業教學改革中面臨的最大難題是課程體系的調整，由于在總學分中城市規劃與設計的主干課程占比較大，且還有系列課程以城市規劃與設計課程為核心進行配置，使課程結構體系的轉變變得困難重重。加之城鄉規劃專業評估的要求，進一步壓縮了城鄉規劃專業教學改革的空間，也限制了開展城鄉規劃新專業的創新和創設。要適應新發展條件和新的技術趨勢，就要突破原有的專業課程框架，提供更加靈活的專業建設指導方案，讓不同院校能夠更加主動地探索新教學體系。通過本研究可以發現，將人工智能有效融入到城鄉規劃教學內容之中，不僅拓展了城鄉規劃的專業領域，還能提升學生的專業學習興趣。需要說明的是，人工智能技術在城鄉規劃專業教學體系中的融入只是當前城鄉規劃專業改革的其中一個切入點，所探索出的成功經驗將為城鄉規劃專業的系統性改革提供先行經驗。在具體課程體系改革上，可根據城鄉規劃核心專業領域的業務需求為導向，配置人工智能等相關信息技術課程，把相關知識理論和技能學習建立在對城市空間具體問題的解決的基礎之上，強調課程的實用性。結合院校課程設置模式與學生認知情況，可通過在既定的規劃課程中整合跨學科的知識，幫助學生在有限的課時中構建更為高效的知識網絡，還可通過加強課程之間的關聯性設計，探索城鄉規劃領域的新專業，重組教學模塊，探索新的培養體系。

（三）學習模式

城鄉規劃專業教學改革不僅要從專業培養體系角度進行結構性調整，還需為新專業體系配套新學習模式。城鄉規劃專業教學改革要構建新的學習模式，充分尊重學生學習意愿，激發學生學習的自主性。對于許多在建筑與城鄉規劃領域具有專長的人來說，他們往往能夠將專業作為自身的愛好，如手繪，將專業與興趣的結合使其能夠長期保持扎實的專業功底。當前，外部環境的變化也影響了學生的專業興趣，要求城鄉規劃專業的教學要更加關注學生專業興趣的養成。構建新的課程體系，要以學分制為主，平衡必修學分與選修學分，滿足學生對相關課程的學習需求。雖然當前城鄉規劃專業的學制為5 年，但學生在學期間的課業要求實際上是比較重的，課程壓力也相對較大，所需掌握的專業基礎較多。而人工智能本身也是一門前沿交叉性學科，包含了數理邏輯、電子信息學、認知科學等多方面的學科內容[13]，涉及的范圍廣且算法復雜、形式多樣，傳統的城鄉規劃教學內容與學習模式難以滿足學生對于新理論和新技術的學習需求。因此在分析學生認知情況的基礎上，可針對不同需求的學生進行分層次教學，區分基礎教學、系統教學、實踐教學三類課程學習，構建人工智能相關的教學融合下城鄉規劃專業新學習模式。在基礎學習部分，以工具性教學為主，注重工具性基本實操技能，使學生了解人工智能在城鄉規劃領域中的應用，學習人工智能實操技能以使學生掌握在人工智能輔助規劃的綜合分析能力。其次在系統學習部分，提供人工智能相關理論和技術的系統課程，梳理整合相關專業課程，找到適合跨專業共享的人工智能相關課程，通過跨專業選修、自主學習、專題講座和興趣小組等形式開展進一步的學習，同時提供跨專業學分轉換機制，讓學生獲得更多專業學習的自主性。最后在實踐學習部分，劃分為賽事交流與項目實習兩方面，讓學生在人工智能融合實操方面的能力得到質的提升。

（四）就業方向

我國城鄉規劃專業本科學生培養體系是基于長期的規劃實踐所形成的，是直接面向空間規劃設計或規劃管理領域的，具有突出的需求導向的特點。當前城鄉規劃行業已經發生了深刻變化，不少學生對選擇在規劃設計行業就業的興趣也在下降，提供更多專業就業領域與更多的專業就業市場進行對接是城鄉規劃專業改革所需要考慮的。當下，智能技術的發展正在重塑城市運行的邏輯與居民日常生活場景[14]，使不同空間要素在更加智能化的空間高速連接，未來城鄉空間所體現出的空間場所規律將有所不同，這也要求城鄉規劃專業面向未來實施專業教學改革。同時，面向未來開展城鄉規劃專業教學改革，也將為本專業學生提供更多的就業機會（如當前城市規劃專業學生跨界進入游戲場景設計領域）。通過人工智能輔助技術學習，城鄉規劃專業學生畢業就業方向將得到一定程度的擴展。就人工智能對學生就業方向擴展來說，高校可以通過邀請更多具有信息數據科學或人工智能背景的企業雇主開展校企合作，根據企業的發展需求，優化培養體系，不僅可以為信息化課程的教學提供更完善的支撐，還可以為研究生提供更多的、多樣化的實踐機會。同時，通過設立智慧城市實驗平臺、組建跨學科城市研究團隊、與規劃院或第三方城市智能科技企業合作等多種方式，在人工智能課程教學中融入實踐項目，實現知識傳授與就業能力培養的有機結合。規劃教育在滿足當下規劃實踐需求的同時，也要具有一定超前性，從而通過知識與技能輸入促進學生擴展就業方向，向城市交通、城市基建、城市管理等智能技術影響較大的就業崗位輸送人才[10]。

四 結束語

面對城鄉規劃行業的深刻變化，人工智能熱潮的興起成為探討城鄉規劃專業教學改革的重要切入點，以人工智能與城鄉規劃專業教學改革的融合為案例，可為未來城鄉規劃專業教學改革提供參考經驗。人工智能時代的技術進步對于城鄉規劃專業的教學具有十分重要的影響，城鄉規劃作為一門直接面向國家和地方經濟社會需求的應用學科，需要響應國家策略和社會需求開展教學體系的革新，積極引入人工智能相關輔助性技術的課程教學，以保持城鄉規劃專業的發展活力和吸引力。本文以學生對于人工智能對城鄉規劃專業學習的影響為切入點，進行人工智能了解程度、人工智能相關技術在專業課程中的應用、人工智能與專業興趣的關系分析等方面的分析，探討了人工智能與城鄉規劃專業結合的可能性，從培養方向、課程設置、學習模式和就業方向等四個方面提出了設想和建議。將人工智能與城鄉規劃專業教學內容相結合，以此為契機，將為城鄉規劃專業革新提供新的選擇，將促進城鄉規劃專業更好地適應未來的市場需求，也對城鄉規劃專業的學科發展具有重要意義。