基于学生视角的人工智能对城乡规划专业教学影响研究

陈宏胜，蔡一丹，李 云

（深圳大学 建筑与城市规划学院，广东 深圳 518060）

国家“十四五”规划中进一步将人工智能作为建设科技强国的重要内容，新一代人工智能被置于七大科技前沿领域攻关的首位。人工智能（Artificial Intelligence，AI）起源于20 世纪50 年代的数据处理研究，人工智能诞生以来，理论和技术不断完善，应用领域不断扩大，对人的意识、思维、行为等信息和活动过程模拟的准确程度不断提升，甚至在特定领域呈现超越人的趋势[1-4]。近年来我国人工智能领域快速发展，2017 年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》指出，将大力培养符合社会要求的人工智能创新人才。2018 年教育部发布的《高等学校人工智能创新行动计划》中提出，加强人工智能与相关学科的交叉融合。2020 年教育部、国家发展改革委、财政部印发《关于“双一流”建设高校促进学科融合加快人工智能领域研究生培养的若干意见》的通知，明确提出“深化人工智能与基础科学、信息科学、医学、哲学社会科学等相关学科的交叉融合”。在新工科建设背景下，人工智能的跨学科应用和融合成为诸多专业教学改革的新方向[5]。

对新技术的快速应用是城乡规划专业保持发展活力和规划效能的重要方式，如在智慧城市领域城乡规划专业的参与度不断提升[6]。在当前人工智能应用飞速发展的背景下，城乡规划作为一门具有跨学科属性的应用学科，其实践性要求学科建设和专业教育不断改进，以紧跟行业需求的变化和信息技术手段的发展。特别是当前土建类专业面临招生问题，持续提升城乡规划的专业吸引力、扩大毕业生就业领域变得越来越重要。人工智能对于城乡规划专业教学的应用与影响也日益成为国内高校重点教学改革关注点[7]，将人工智能与传统专业课程的有机结合也成为不少院校提升专业吸引力的新尝试。在相关研究上，黄经南等[8]研究提出，人工智能引领的第四次技术革命将对城市及空间造成一系列冲击，将加快城市规划的响应。单卓然等[9]提出以深度学习和机器学习为代表的人工智能进入规划领域，为城市规划提供了新的技术手段，且人工智能深度参与将加深规划从业人员的职业分化。孔宇等[10]研究提出，智能技术已对城市产生方位的影响，城市功能需根据居民活动的变化而进行调整，城市空间的智能化发展与运营管理是未来城市空间规划的重要课题。金弟等[11]探讨了关于新型人工智能课程体系的构建，认为当前人工智能课程体系存在教学手段单一、与前沿研究与新型应用场景脱节等问题，无法满足新工科的教育要求。总体来看，既有相关研究主要关注于人工智能对城市和行业发展的影响，对人工智能如何被城乡规划专业体系结构调整和专业教学所响应的研究相对不足。

综上，面对发展环境变化下城乡规划专业教学体系改革，本研究以人工智能的引入为例，试图探讨城乡规划专业教学改革方向和路径。本研究将对人工智能对城乡规划专业教学的影响开展研究，并重点从学生视角分析人工智能对学生专业认知的影响，以期从提升专业兴趣的角度找寻专业教学改革的切入口。在研究方法上，本研究采用问卷形式对城乡规划专业不同年级学生进行匿名问卷调查，共回收有效问卷103 份，有效性88.3%。其中本科生占55.56%，研究生占44.44%。本研究将探讨提升学生专业兴趣的人工智能在城乡规划专业教学中的应用，以期为人工智能与城乡规划专业教学领域的实践提供参考。

一 城乡规划专业课程体系中信息技术融合教学进展

信息技术应用是国内外规划院校课程体系中的重要组成部分。从手工制图到软件制图、调查走访到大数据分析、纸质图文到动态平台，城乡规划专业的发展始终紧跟信息技术的进步，不断引入先进分析应用工具，提升专业效率和精确性。近年，城乡规划与信息技术的交叉融合趋势更加明显，如麻省理工学院在2018 年开设了要求同时学习城市规划和计算机科学的本科专业——城市科学与规划（Urban Science and Planning with Computer Science），以探索城市规划与计算科学的深度融合[12]。从其课程设置来看，开设的城市规划学相关课程主要包括行为科学、人工智能和城市交通、地理信息系统简介、空间分析与地理信息系统、GIS 应用、空间数据库管理基础、交互式数据可视化与社会、技术与社会：探索公共决策的计算模型等。在城市科学导向下，国外高校在培养学生运用新技术进行城市规划实践运用的过程中对信息技术课程的融入灵活，通过专业课程的交叉和重组形成新的专业培养体系。

从国内代表性高校城乡规划专业的本科及硕士研究生培养方案与课程设置来看，在学生培养和专业教学上强化空间信息技术和数据分析相关课程已经成为重要课程探索方向之一，并以智慧城市技术为重点，主要依托GIS 课程和城市定量研究方法论课程开展。如清华大学设置了空间信息技术导论课程和地理信息系统与遥感规划综合实践课程，介绍GIS 和RS 等技术在规划中的实践应用。南京大学在其本科课程中设置了Python程序设计、遥感与GIS 基础、数字城市规划与设计、城市大数据与智慧规划等课程，介绍相关信息技术在城市规划中的应用。哈尔滨工业大学在其本科学生的培养计划里设置了多项信息技术相关课程，如人工智能与建筑设计课程。华中科技大学的学科基础课程包括计算机辅助设计、3S 技术与应用、城乡信息及其分析等课程，专业选修课程包括计算机及程序设计基础（Python）、计算思维、大数据导论、人工智能导论、机器学习和智慧规划等课程。深圳大学建筑与城市规划学院设立了建筑系、城市规划系、风景园林系和城市空间信息工程系，共享了城市空间信息工程系专业课程，通过课程和师资共享交叉，强化了城乡规划专业课程体系中的信息技术应用教学。

由国内高校本硕课程的比对发现，涉及信息技术的课程大多为基于地理信息系统课程的扩展和延伸，以智慧城市技术应用为基础，重视培养学生城市空间分析和综合应用能力。总体上，随着信息技术和人工智能的迭代发展，城乡规划既有课程体系是能够对新技术的发展进行调整和适应的，并且已在空间数据分析、空间技术应用、空间统计分析等方面具有相对成熟的教学基础，且国内院校还通过专业选修课、公共选修课等多种方式对信息技术理论和应用等课程内容进行补充，为人工智能相关课程的接入设置了“接口”。

二 基于学生视角的人工智能认识分析

从学生视角对当前城乡规划专业教学展开调查和评价，能较好地体现学生对专业的认知情况，有助于理解当前城乡规划教学所面临的问题。在人工智能的专业应用上，大学生群体对新技术的接受程度高，不少同学主动应用于专业课程作业之中。本研究基于问卷调查结果，从学生视角分析人工智能与专业融合的可能性，为人工智能在城市规划专业教学的应用和融合提供参考。

（一）人工智能认识总体分析

调查结果显示，受访学生对人工智能及其进展情况的了解程度不高，对人工智能及其进展了解程度为一般及不太了解的受访学生占比较大，为73.5%；但认为人工智能对人类社会发展产生很大影响的受访学生占比却达到84.62%，且愿意主动了解、学习人工智能相关知识或应用的占比为70.09%。在人工智能所产生的影响方面（图1），受关注最多的是人工智能对生活和工作方式的影响，占比41.88%，其次为人工智能对社会发展的积极影响和人工智能作为一种新技术的应用，分别为17.95%和19.66%。在关于人工智能相关技术在城乡规划领域的应用方面，“了解一些”的占60.68%，“不太了解”的占30.77%，“了解的比较多”和“完全不了解”的受访学生人数较少。据以上调查结果可知，总体上多数学生对于人工智能的了解程度较浅，但却普遍认为人工智能将对社会发展产生深远的影响，且多数同学表达了愿意主动了解学习人工智能应用的意愿。由此可见，人工智能与城乡规划的融合将是专业教学中新的“兴趣点”，将有助于提升学生的专业学习兴趣。在城乡规划专业教学的过程中，可以适当融入人工智能专业知识，探索人工智能与城乡规划交叉课程，由浅至深展开教学活动。

图1 关注人工智能所产生的影响类型

（二）人工智能技术在专业课程的使用分析

对学生在人工智能相关技术在专业课程学习过程中的应用情况进行调查，结果显示，在完成课程作业的过程中使用人工智能相关技术辅助的人数略少于不会使用人工智能相关技术的人数，占比分别为49.57%和50.43%。但在“是否有同专业同学在完成课程作业的过程中使用人工智能相关技术辅助”的调查中，受访学生认为有的占比却达到了63.25%，认为没有的仅占36.75%。另外，有81.2%的受访学生认为，在完成城乡规划专业课程学习的过程中，有必要学习人工智能相关技术的专业应用；有71.79%的受访学生认为人工智能技术的进步对城乡规划专业的影响越来越大；有35.04%的学生担心本专业内容存在落后或被替代的风险，一般或是不担心的占47.01%和17.95%。在人工智能技术对城乡规划专业领域影响方面（图2），认为对城市交通、城市设计、城市管理影响较大的受访学生较多，分别占35.9%、23.08%、12.82%；认为对城市交通和城市设计两个方向的应用价值较大的受访学生也相对较多，分别占21.37%和22.22%，前者可能与交通数据分析与交通模拟有关，后者可能与机器制图的应用相关。根据调查结果可知，受访学生中采用人工智能相关技术辅助专业学习的人数较多，且普遍认为人工智能对于专业的影响及其学习的必要性将越来越重要，同时还有相当一部分学生对于专业被人工智能所取代有一定的担忧。

图2 人工智能技术对专业影响和专业应用的评价

（三）人工智能与专业课程学习的关系分析

本研究对人工智能技术应用与城乡规划专业课程建设进行了调查研究，从学生视角分析人工智能技术与城乡规划课程交叉建设的必要性和可行性。结果显示，受访学生中认为有必要将人工智能相关知识和应用教学融入城乡规划专业课程体系的占比达到89.74%。另外，受访学生中认为面对当前各种新技术的发展，城乡规划专业课程体系需要进行部分调整的占比也达到了75.21%。在人工智能相关课程在城乡规划专业课程体系类型安排中，支持将人工智能相关课程设置为通识课、专业核心课、选修课和实践课的学生占比分别为20.51%、25.64%、33.33%、20.51%（图3）。在建议融入人工智能技术相关内容的专业课程建设上，支持在城市规划与设计、地理信息系统等课程上融入人工智能相关技术和应用的学生较多，分别占36.75%和35.9%（图4）。

图3 在城乡规划专业课程体系中设置人工智能相关课程

图4 建议融入人工智能技术应用的专业课程

在人工智能与专业学习上，有57.26%的受访学生认为在自主学习新技术并进行专业应用的能力一般，有62.39%的受访学生认为人工智能相关课程融入到现有专业课程体系后可以提高专业学习兴趣，有90.6%的受访学生认为人工智能会让城市和乡村的规划建设变得更合理。据调查结果可知，大多数受访学生支持将人工智能相关技术融入到专业教学体系之中，并对专业课程体系进行调整，但在具体课程安排中，对于人工智能技术作为何种形式课程进行组织的认识较为模糊，反映出学生对人工智能与专业学习之间的结合了解的深度仍不足。有超过一半的受访学生认为未来人工智能将改变或影响大部分城乡规划专业人员的工作并希望能尽早将相关应用技术融入到传统专业课程之中，总体上学生对于人工智能相关技术的专业应用具有将强的学习意愿（图5）。因此，在城乡规划专业课程体系优化调整的过程中，除需使学生熟悉专业知识和实践技能外，还应了解城乡规划专业人员就业需求和工作内容，及时补充人工智能与城乡规划专业的交叉融合，逐步建设具有城乡规划专业特色的新交叉学科课程。

图5 融入人工智能相关课程后专业学习兴趣变化

三 面向学生学习兴趣的人工智能在城乡规划专业教学中的应用

（一）培养方向

国内城乡规划专业建设所依托的学院专业架构不同，包括建筑学、地理学、公共管理学等不同学院背景，这也导致了城乡规划专业的培养方向和侧重点有所不同。如偏重建筑学背景的城乡规划专业课程体系中在城市规划与设计课程比重大，从微观设计到宏观规划的教学体系主导了课程体系的构建。不同的学院专业架构下，在既定的课程体系中融入人工智能相关内容或课程的侧重点也将有所不同。欧美规划院校主要通过差异化的课程设置和多元开放的课程选择来满足不同学习诉求的选课需求，使人工智能与专业学习的交叉易于实现。而我国专业培养体系相对稳定，但课程选择的灵活性不足，使增设新课程或建立新课程体系的空间非常有限。另外，并非所有的学生都有良好的数理知识和信息技术基础，因此有必要设置差异化的培养目标，增设跨学科的培养方向。针对不同培养方向，将人工智能在城乡规划专业的教学比重和学业要求从一般性掌握到熟练掌握划分不同的要求等级。其中，对于以课程体系微调为主的情况下，可要求一般性人工智能相关技术的掌握，以拓宽专业视野，掌握新的规划分析工具。可在既有课程体系的框架下，提供差别化的课程教学，构建更为灵活高效的选课模式，使学生在专业学习上拥有更大的自主性。而在系统重构课程体系的情况下，可将城乡规划专业与人工智能进行的深度融合和创新，以智慧城市相关课程体系为基础，重组规划设计课程，构建新的城市规划专业课程体系。实际上，当前城乡规划专业所赖以发展的经济社会背景已经发生了深刻转变，关于“五年制”还是“四年制”、从“扩招”到“缩招”的讨论已经兴起，要在既有五年制城乡规划专业上构建新专业还是重新建立新学制的专业，将是下一阶段城乡规划专业和教学改革的重要抉择。在此背景下，将人工智能融入到城乡规划专业培养方案中，可以认为是城乡规划专业应对行业和招生变化的重要举措，以此为契机，探索建立在传统城乡规划专业基础上的新培养方向。

（二）课程设置

随着规划行业的整体收缩，传统规划设计行业对规划人才的需求也将随之减少，扩大专业的就业面也是当前城乡规划专业改革所要考虑的重要方面。相比于行业的变化，我国城乡规划专业中课程设置出现了一定的滞后性。城乡规划专业教学改革中面临的最大难题是课程体系的调整，由于在总学分中城市规划与设计的主干课程占比较大，且还有系列课程以城市规划与设计课程为核心进行配置，使课程结构体系的转变变得困难重重。加之城乡规划专业评估的要求，进一步压缩了城乡规划专业教学改革的空间，也限制了开展城乡规划新专业的创新和创设。要适应新发展条件和新的技术趋势，就要突破原有的专业课程框架，提供更加灵活的专业建设指导方案，让不同院校能够更加主动地探索新教学体系。通过本研究可以发现，将人工智能有效融入到城乡规划教学内容之中，不仅拓展了城乡规划的专业领域，还能提升学生的专业学习兴趣。需要说明的是，人工智能技术在城乡规划专业教学体系中的融入只是当前城乡规划专业改革的其中一个切入点，所探索出的成功经验将为城乡规划专业的系统性改革提供先行经验。在具体课程体系改革上，可根据城乡规划核心专业领域的业务需求为导向，配置人工智能等相关信息技术课程，把相关知识理论和技能学习建立在对城市空间具体问题的解决的基础之上，强调课程的实用性。结合院校课程设置模式与学生认知情况，可通过在既定的规划课程中整合跨学科的知识，帮助学生在有限的课时中构建更为高效的知识网络，还可通过加强课程之间的关联性设计，探索城乡规划领域的新专业，重组教学模块，探索新的培养体系。

（三）学习模式

城乡规划专业教学改革不仅要从专业培养体系角度进行结构性调整，还需为新专业体系配套新学习模式。城乡规划专业教学改革要构建新的学习模式，充分尊重学生学习意愿，激发学生学习的自主性。对于许多在建筑与城乡规划领域具有专长的人来说，他们往往能够将专业作为自身的爱好，如手绘，将专业与兴趣的结合使其能够长期保持扎实的专业功底。当前，外部环境的变化也影响了学生的专业兴趣，要求城乡规划专业的教学要更加关注学生专业兴趣的养成。构建新的课程体系，要以学分制为主，平衡必修学分与选修学分，满足学生对相关课程的学习需求。虽然当前城乡规划专业的学制为5 年，但学生在学期间的课业要求实际上是比较重的，课程压力也相对较大，所需掌握的专业基础较多。而人工智能本身也是一门前沿交叉性学科，包含了数理逻辑、电子信息学、认知科学等多方面的学科内容[13]，涉及的范围广且算法复杂、形式多样，传统的城乡规划教学内容与学习模式难以满足学生对于新理论和新技术的学习需求。因此在分析学生认知情况的基础上，可针对不同需求的学生进行分层次教学，区分基础教学、系统教学、实践教学三类课程学习，构建人工智能相关的教学融合下城乡规划专业新学习模式。在基础学习部分，以工具性教学为主，注重工具性基本实操技能，使学生了解人工智能在城乡规划领域中的应用，学习人工智能实操技能以使学生掌握在人工智能辅助规划的综合分析能力。其次在系统学习部分，提供人工智能相关理论和技术的系统课程，梳理整合相关专业课程，找到适合跨专业共享的人工智能相关课程，通过跨专业选修、自主学习、专题讲座和兴趣小组等形式开展进一步的学习，同时提供跨专业学分转换机制，让学生获得更多专业学习的自主性。最后在实践学习部分，划分为赛事交流与项目实习两方面，让学生在人工智能融合实操方面的能力得到质的提升。

（四）就业方向

我国城乡规划专业本科学生培养体系是基于长期的规划实践所形成的，是直接面向空间规划设计或规划管理领域的，具有突出的需求导向的特点。当前城乡规划行业已经发生了深刻变化，不少学生对选择在规划设计行业就业的兴趣也在下降，提供更多专业就业领域与更多的专业就业市场进行对接是城乡规划专业改革所需要考虑的。当下，智能技术的发展正在重塑城市运行的逻辑与居民日常生活场景[14]，使不同空间要素在更加智能化的空间高速连接，未来城乡空间所体现出的空间场所规律将有所不同，这也要求城乡规划专业面向未来实施专业教学改革。同时，面向未来开展城乡规划专业教学改革，也将为本专业学生提供更多的就业机会（如当前城市规划专业学生跨界进入游戏场景设计领域）。通过人工智能辅助技术学习，城乡规划专业学生毕业就业方向将得到一定程度的扩展。就人工智能对学生就业方向扩展来说，高校可以通过邀请更多具有信息数据科学或人工智能背景的企业雇主开展校企合作，根据企业的发展需求，优化培养体系，不仅可以为信息化课程的教学提供更完善的支撑，还可以为研究生提供更多的、多样化的实践机会。同时，通过设立智慧城市实验平台、组建跨学科城市研究团队、与规划院或第三方城市智能科技企业合作等多种方式，在人工智能课程教学中融入实践项目，实现知识传授与就业能力培养的有机结合。规划教育在满足当下规划实践需求的同时，也要具有一定超前性，从而通过知识与技能输入促进学生扩展就业方向，向城市交通、城市基建、城市管理等智能技术影响较大的就业岗位输送人才[10]。

四 结束语

面对城乡规划行业的深刻变化，人工智能热潮的兴起成为探讨城乡规划专业教学改革的重要切入点，以人工智能与城乡规划专业教学改革的融合为案例，可为未来城乡规划专业教学改革提供参考经验。人工智能时代的技术进步对于城乡规划专业的教学具有十分重要的影响，城乡规划作为一门直接面向国家和地方经济社会需求的应用学科，需要响应国家策略和社会需求开展教学体系的革新，积极引入人工智能相关辅助性技术的课程教学，以保持城乡规划专业的发展活力和吸引力。本文以学生对于人工智能对城乡规划专业学习的影响为切入点，进行人工智能了解程度、人工智能相关技术在专业课程中的应用、人工智能与专业兴趣的关系分析等方面的分析，探讨了人工智能与城乡规划专业结合的可能性，从培养方向、课程设置、学习模式和就业方向等四个方面提出了设想和建议。将人工智能与城乡规划专业教学内容相结合，以此为契机，将为城乡规划专业革新提供新的选择，将促进城乡规划专业更好地适应未来的市场需求，也对城乡规划专业的学科发展具有重要意义。