智慧城市中的人工智能技術與應用 課程改革

關鍵詞：智慧城市；人工智能；跨學科融合；教學改革doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2025.07.066中圖分類號：G420；TP18 文獻標志碼：A文章編碼：1672-7274（2025）07-0204-03

Curriculum Reform of Artificial Intelligence Technology and Applications inSmartCities

SHENG Jie，WU Cheng （Suzhou University，Suzhou ，China）

Abstract：Artificial inteligence is leading technological innovationand socialdevelopment changes，promoting the transformation and upgrading of traditional industries，and having a profound impact on China's innovation driven development strategy and the cultivation of innovative talents.Combining the current situation of artificial intelligencecourses intransportationmajorsathomeandabroad，\"ArtificialIntellgence TechnologyandApplications in Smart Cities\" guides students to master the core concepts and architecture of smartcities and smart transportation through general education，and enhances their ability to use artificial intelligence to address infrastructure constructionchallenges.Thecoursefocusesonthecultivationofskilledtalents inartifcialintelligence，andthrough interdisciplinary industry education integrationand collaborative education models，constructs a characteristic curiculumclusterinthe fieldof transportation，promotes the deepintegrationofartificial intelligence technologyand multidisciplinary education，and responds to the demand for talent cultivation innew engineering disciplines.This article analyzes the problems in the existing currculum system and proposes specific improvement measures，aiming to cultivate more high-endartificial intellgence talents thatmeet social needs througheducationalinnovation，and contribute to the construction and development of smart citiesin China.

Keywords： smart city; artificial intelligence; interdisciplinary integration; teaching reform

人工智能作為國家重點發展領域，已成為推動科技創新和經濟社會發展的重要驅動力。根據國務院印發的《新一代人工智能發展規劃》[1]，我國到2030年將建設成為世界人工智能創新中心。然而，當前我國在人工智能領域的人才短缺問題尤為突出，人才缺口超過500萬，供需比例達到1：10，這一現狀亟需通過教育加速高端人才的培養，以滿足國家發展的迫切需求。

在這一背景下，智慧城市建設成為人工智能技術的重要應用場景[2。智慧城市的核心理念是通過數據驅動城市的運營與服務，利用智慧交通[3、智慧醫療、智慧民生等技術手段，提升城市管理效率，優化公共資源配置，進而改善居民生活質量4。隨著智慧城市建設的快速推進，社會對具備人工智能應用能力的復合型人才需求日益增長，而傳統教育模式難以滿足跨學科、復合型技能的培養需求。

“智慧城市中的人工智能技術與應用”課程針對人工智能人才短缺及智慧城市實踐需求，結合國家戰略和社會發展方向，致力于培養具備理論基礎和實踐能力的高素質復合型人才5。課程內容緊扣智慧城市建設中的實際技術需求，為學生提供系統知識與實踐能力培養，助力其在未來職業中脫穎而出。

1 國內相關課程教學現狀

1.1國內相關課程開設情況

隨著人工智能技術和智慧城市建設的快速發展，國內高校在相關領域的課程設置日益豐富，人工智能技術已廣泛滲透到計算機、工程、數學、醫學、管理等多個學科領域，如表1所示。

表1國內人工智能方面學科領域及相關專業

智慧城市作為人工智能的重要應用場景，也已成為高校課程設置的重點方向。智慧城市課程主要集中于城市管理、數據科學、物聯網、智能交通等領域，內容涵蓋城市智能化管理、大數據在城市治理中的應用、智慧交通建設等主題，注重理論與實踐相結合。部分高校通過案例教學和實地調研，為學生提供豐富的實踐機會，強化其應用能力與創新思維。這些課程不僅推動了學生與實際需求的對接，也加深了高校與產業界在智慧城市建設中的協作。

1.2當下教學中的問題分析

（1）教學內容應用示例單薄，學生主動學習的積極性欠佳。人工智能技術的發展日新月異，學生對于理論知識的需求日益多元，但當前教學內容多側重基礎理論，缺乏對前沿技術和典型應用的系統分析，導致學生難以將知識融會貫通并應用于復雜實際問題。

（2）課程教學模式單調，學生創新思維的培養不足。傳統教學模式主要依賴課堂講授，輔以簡單的教學案例或課后習題，以幫助學生鞏固理論知識。然而，這種模式缺乏互動性和參與感，難以有效激發學生的學習興趣，更難以培養他們的創新思維和實踐能力。

（3）考核評價方式單一，難以全面評估學生能力?，F有課程考核主要依賴作業和試卷考試，側重概念記憶與公式套用，忽視學生解決實際問題的能力，難以全面評估實踐能力與創新水平。

2 課程改革的實施策略

2.1改革目標

（1）強化理論與實踐的結合。本課程以智慧城市為背景，精選案例結合人工智能理論與方法，注重知識的系統性與層次性。通過案例教學突出重點與難點，幫助學生全面理解知識要點及其關聯，實現理論與實踐的深度融合，提升其解決實際問題的能力。

（2）促進學生思維碰撞與主動探索。教學過程中注重師生互動與生生互動，通過聚焦復雜問題與熱點議題的案例設計，激發學生主動學習與批判性思考?；优c啟發幫助學生形成嚴謹思維，提升分析與解決復雜問題的能力。

（3）選取典型案例激發創新思維。案例選材突出技術前沿性與示范性，覆蓋人工智能與智慧城市最新進展。教學中鼓勵學生在算法和模型上大膽嘗試，通過提出算法、實現過程、結果仿真和實驗驗證等環節，全面參與實踐，深入理解創新過程，激發創新思維，感受技術創新價值。

（4）基于真實工程背景提升實踐能力。案例的設計以真實工程背景為依托，力求還原實際工程的應用場景與設計過程。通過真實數據的實踐訓練，讓學生熟悉工程設計方法與流程，提升解決實際問題的能力，并掌握工程應用的核心技能。

2.2優化教學內容

為了適應人工智能與智慧城市領域的技術發展需求，本課程在教學內容設計上注重理論與實踐的結合，融入前沿知識與真實應用案例，構建系統化、模塊化的教學內容體系，旨在彌合教學與實踐間的鴻溝，幫助學生掌握理論知識與實踐技能，為培養高素質復合型人才奠定基礎。

以智慧城市的集成建設為核心，課程系統分析智慧城市的發展歷程及規劃特點，比較國內外的建設差異，并通過多維視角探討智慧城市建設中的關鍵問題，提升學生的綜合思考能力。

教學內容進一步拓展至大數據與城市規劃的交叉領域，強調數據驅動的規劃方法，探討個體時空行為與基于位置大數據的居民活動規律，加深學生對智慧城市建設中數據分析與決策支持的理解。同時，針對城市空間規劃與交通系統問題，課程通過交通大數據分析與空間聯系研究，幫助學生掌握解決復雜交通問題的思路。結合機器學習與人工智能技術的實際應用，課程深入講解數據科學在智慧城市中的作用，為學生提供從理論到實踐的全方位學習體驗。

最后，課程聚焦城市更新與智慧城市轉型，探索經濟發展、土地利用與技術進步在城市變革中的作用，幫助學生理解技術與社會發展的互動關系。教學內容層層遞進，從基礎理論到復雜場景，全面覆蓋智慧城市與人工智能技術的核心領域，培養學生掌握現代技術工具與解決實際問題的能力，同時增強對城市發展與技術倫理的綜合認知。優化后的教學內容體現了技術前沿性與理論實踐結合的特點，為課程目標的實現提供了堅實的支持。

2.3創新教學模式

本課程致力于構建以理論與實踐結合為核心的創新教學模式，如圖1所示，通過“基礎學習一案例學習一實踐學習一反思總結”的閉環式流程，幫助學生掌握系統化知識體系，形成實踐能力和創新思維。

圖2課程模式框架設計

圖1教學模式

課程以系統講解理論知識為起點，通過核心概念、基本原理和關鍵技術的闡釋，為學生奠定扎實的基礎。教學內容聚焦智慧城市與人工智能領域的核心技術，如機器學習算法、大數據分析與空間規劃理論，并結合城市交通優化和人口流動監測等實際背景，幫助學生理解理論在解決實際問題中的價值。通過引導性問題和互動課堂設計，提升學生的學習興趣與參與度，為后續學習奠定基礎。

在理論學習的基礎上，課程引入案例教學，通過真實工程案例深化知識的應用能力。案例選材注重工程背景的真實性與多樣性，例如智慧醫療中的數據處理與城市能耗管理優化，幫助學生探索理論與實踐的結合路徑。案例教學以小組合作形式進行，強化學生的溝通與團隊協作能力，同時提升其解決實際問題的能力。

實踐學習是課程的核心環節，重點培養學生將知識應用于實際項目的能力。從問題定義到成果展示，學生通過交通大數據流量預測或城市規劃數據分析等項目，掌握完整的實踐流程。依托虛擬仿真平臺，學生在安全靈活的實驗環境中模擬智慧城市的運行場景，全面掌握技術工具與方法，增強動手能力與實踐經驗。

通過理論學習、案例分析、實踐訓練和反思總結的有機結合，如圖2所示，課程不僅幫助學生掌握關鍵技術與方法，還培養了學科交叉與綜合分析能力，提升了學生解決實際問題、創新思維及協作能力，為未來職業發展和社會需求提供了堅實支持。

2.4多樣化考核評價體系

為適應智慧城市與人工智能跨學科課程的培養目標，課程考核評價體系采取過程性評價和終結性評價相結合的方式，注重多樣化與綜合性，圍繞理論知識、實踐能力、創新思維、團隊協作與跨學科整合能力等多個維度進行設計，能夠科學全面評估學生多方面能力。

實踐能力是考核重點，課程結合真實場景設計實踐項目，如智慧交通流量預測系統的設計或智慧醫療數據處理方案的構建，學生在問題定義、數據處理、建模和結果分析的過程中鍛煉綜合能力。案例研究作為重要形式，要求學生結合實際案例，分析問題并提出數據驅動的解決方案，強調技術應用能力與創造性。創新能力的培養貫穿整個課程，學生可以選擇開放性課題，如新算法設計或數據隱私解決方案，在探索新方法中提升創新性思維。課程總結通過模型展示或報告匯報，全面評估學生的創新水平、表達能力與團隊協作能力。

3 結束語

“智慧城市中的人工智能技術與應用”課程改革注重內容的前瞻性與實用性，結合人工智能最新發展成果與智慧城市關鍵領域，提升課程應用價值。教學模式強化理論與實踐結合，通過案例分析和項目設計培養學生解決實際問題的能力。未來課程將進一步融合實踐與創新，鼓勵跨學科結合，培養學生綜合分析與創新能力，為應對智慧城市建設中的挑戰做好準備。

參考文獻

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