基于大数据技术的《城市总体规划》课程改革探索

王梅力　董莉莉　张用川

【摘要】大数据时代的来临对城市总体规划新模式中的人才培养提出了更高的要求。传统教育中，受经费以及时间等限制，往往局限于小范围内开展抽样调研工作并收集数据，并不能覆盖所有学生的需求。而在大数据技术支持下，《城市总体规划》课程教学可以充分基于便利的数据获取来建设课程，更为充分地收集类型各异的数据，引入大数据技术至《城市总体规划》课程建设与教学改革中，通过信息收集和分析，更新教学内容，改进教学方式，以更好地适应新时代城市总体规划新模式对人才培养的要求。

【关键词】大数据时代  教学改革  课程建设  人才培养

【基金项目】重庆交通大学教育教学改革研究项目“基于大数据技术应用的《城市总体规划》课程改革”（2003027）。

【中图分类号】G643   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2021）08-0182-02

随着信息技术的发展和互联网的普及，人类社会进入了“互联网+”和“数据大爆炸时代”，作为重大时代转型，大数据技术使得人们的思维、生活以及工作产生巨大变革，越来越多的学者开始关注大数据并运用软件挖掘其中所蕴含的科学研究价值。《国务院关于印发促进大数据发展行动纲要的通知》正式于2015年9月发布，表明大数据已上升至中国国家战略层面。2017年年底，在中共中央政治局第二次集体学习时，习总书记强调，领导干部需要以善于对数据进行获取、分析以及运用作为基本功。需要强化学习，充分掌握以及用好大数据，提升运用数据促使工作得以推进的本领，持续提升把握大数据发展规律的能力。由此可见，数据已经成为驱动城市发展的新动力;数据为更加精准、精细和精确地把脉城市问题、辅助城市决策、监测城市运行提供了可能;大数据已上升为国家战略层面的政策导向，成为创新驱动与转型调整的新动力。对比煤炭以及石油等资源，大数据的价值更为凸显。[1] 本文结合承担的《城市总体规划设计》课程，探讨基于大数据技术的课程改革策略。

一、大数据技术的产生与发展

2011年5月，美国EMC公司最先提出大数据概念。依据发布于IDC的研究数据来看，全球范围内的数据量翻一番往往以两年为周期，此前三年内产生的全球数据量远超过去四万年形成的数据量。大数据技术是一种全新的数据科学领域的技术架构或模式，运用各种现代信息技术，对需要处理的大量的、复杂的、即时的数据进行价值提纯操作，以从中获得有价值的规律，指导人类社会生产实践。按照大数据的生命周期，可分解大数据核心技术为数据采集、处理、存储以及分析等各类技术。其中，数据挖掘是一个非常重要的过程，希望在海量的数据库数据中揭示此前未知、隐含其中且潜在价值极为显著的信息，它以可视化技术、模式识别、人工智能以及统计学等各类技术为基础，自动且智能地对海量数据进行分析，并进行推理，以便决策人员对问题形成正确的判断，提高效率，避免不必要的风险。[2] 此外，Apache软件基金会的Hadoop属于可扩展、高效且可靠的方式，它结合多维数据形式对数据属性值进行表示，以通过各个维度来观察数据并进行分析。

二、大数据的内涵与特点

大数据是一种大容量、多类型、访问速度快、且具备较高应用价值的数据集合。大数据属于以云计算为基础的一类处理数据以及应用模式。基于数据交叉运用、集成共享，进而形成知识服务能力、智能资源。有关大数据的概念界定相对多样，目前尚未形成统一且明确的定义。大数据软件、维基百科以技术作为切入点提出如下描述：大数据属于相对复杂且庞大的数据形式，大数据技术已难以匹配数据处理的传统管理以及应用方法。[3] 大数据技术正在迅速发展成为新一代信息技术和服务业态，能够收集、存储和分析大量来源分散、格式多样的数据，发现新规律、创造新价值、培养新能力。

大数据的核心不在于海量数据，而是数据的分析和挖掘带来的有研究价值的信息。大数据呈现下列特征：

数据呈现较大差异化程度：数据类型多样，存在应用特征、数据格式以及编码方式等方面差异，诸多信息源形成海量异构数据。

极大的数据容量：信息设备形成极大的海量数据规模，且远比当前网络中的信息流量更大，將以PB级别作为常态。

极快的处理速度：大数据需要在获取速度和分析速度上要及时迅速。保证在短时间内更多的人接收到信息。

极强的时效性：数据时效性问题是数据质量的主要影响因素之一，数据质量对数据的应用效果起着至关重要的作用。

较高的可视化程度：以图像、图形等方式来体现大型数据集内的数据，并通过运用开发工具、数据分析等对未知信息有所发现。

极高的复杂度：数据量巨大，来源多渠道。数据处理的传统方式已不再匹配大数据，需以全新方法使得统一接入异构数据、处理实时动态数据的需求得到满足。[4]

三、高校《城市总体规划》课程教学现状

在“互联网+”时代，大数据的辅助和参与将会使教学领域产生一场质的革命。大数据虽然在战略咨询、网络购物、城市规划、交通规划等领域有了广泛的应用，但在高校《城市总体规划》课程教学领域鲜有涉及。传统教学方式忽略学生的知识水平与信息反馈。

传统的高校教学方式中，“照本宣科”的问题依然突出。而分析学生个体差异，制订因材施教的教学理念难以在高校教学中得以应用。大数据改变了高校教与学的模式，因此通过大数据技术，实时了解学生知识基础，及时获取学生兴趣与需求就成为解决这一问题的关键技术。教材知识更新速度无法满足当代大学生对新知识的需求。

教材知识的更新速度过慢已经成为学界共识。而新时代的大学生在互联网的帮助下更容易接收先进的知识，相对陈旧的知识无法满足学生的新知识需求。这就需要教师在教学中补充和更新现在的《城市总体规划》课程书本知识，以更为新颖的方式呈现给学生。因此，更新反映大数据技术等前沿性和时代性的教学内容，并通过大数据技术了解学生基础与需求，也是对现有教学内容的有益补充和完善。

四、基于大数据技术的《城市总体规划》课程改革策略

在未来的城市发展方面，城市总体规划属于重要指南，明确城市性质属性，制定发展目标与规模，部署空间格局，协调基建设施以及使用土地状况。在城市规划编制工作中，城市总体规划属于首要阶段，也是建设以及城市管理的重要依据。典型的城市大数据包括手机信令数据、地图数据、GPS數据、住房数据、人口热力图、点评及签到数据、夜光影像数据、网上消费数据、POI数据、位置照片、公交IC卡刷卡数据、街景图片等。在传统模式引导下的城市总体规划中，由于受到当时技术条件的限制，切实做好各项工作和有效解决实际问题是比较困难的，处理数据的效率和质量无法得到保证，必然会使规划数据分析过程中缺乏科学性，严重影响了城市经济的可持续发展，也对城市建设工作的成效造成极其不利的影响。因此，需要对传统的城市总体规划模式进行改革，推广科学可行的新颖的城市总体规划模式。《城市总体规划》课程是城乡规划专业学生的专业核心课程之一，通过对这门课的学习，培养学生运用城市规划的基本理论、规划设计的原则和方法去进行城市总体规划的能力，为毕业后从事相关工作打好基础。

大数据时代的来临对城市总体规划新模式中的人才培养提出了更高的要求，在《城市总体规划》课程改革中，大数据技术可以应用于以下几个方面：

（一）精准教学

精准教学是借助现代信息技术手段准确把握施教者与受教者的学习状态，重构教学模式，设计精准学习目标，遴选学习内容，支持个性化学习，多维量化评价，监测干预学习行为，使整个教学过程可衡量、可调控，通过对受教学生城市总体规划教学的大数据应用，系统了解学生知识基础和兴趣，真正做到“因材施教”，提升教学效果。[5-6]汇总产生自选课、结课、学习等全部阶段的数据并进行分析，明确学生实际学习状况，挖掘学习特点与习惯，及时调整课程整体难易程度，依据学生特点凸显对人才的差异化、个性化培养。同时，通过受教学生深度访谈和问卷调查等方式，评价大数据在城市总体规划教学中的实施效果。

（二）教学内容更新

结合互联网和信息技术，更新《城市总体规划》课程教学内容，构建包括大数据类型、获取方式、使用方法等应用框架和教学内容，并实时搜集和分析相关数据，完善教学内容与教学过程。同时，结合我校城乡规划专业的《城市总体规划》课程进行大数据应用教学试验，借助网络，根据教学计划将课程教学案例视频上传网络，开展翻转课堂及线上线下混合式教学，实现教师角色的转变，使教师由原来单一的知识讲授传播者，变为学生学习的知识传授者和学习引导者、督促者、帮助者、考评者，充分体现以学为中心的教学理念。

（三）前期分析

城市规划研究是以城市各类空间资源要素为对象，揭示现象、描述特征并解释机制的过程，是科学开展规划决策的必要步骤与有效手段。前期分析的目的是认识城市规律，它是方案设计的基础与前提。过去利用数据认识城市规律通常运用到的传统数据有统计资料、问卷调查与基础地理信息，反映的是特定时间节点上静态的、局部的城市社会经济规律。[7]传统的城市总体规划研究通常建立在经验的总结和观察之上，由经验判断开展城市规划与设计工作依托于大数据技术实现量化分析。因此，为了更好地理解城市、认识城市规律，新数据应与传统数据结合使用，以提高研究数据的质量和研究内容的深度。

（四）方案设计

在城市总体规划编制方面，制定用地规划方案属于一大关键内容，传统的城市总体规划编制依赖于规划师的经验认识，规划师综合能力的高低、要求和偏好的合理性，对方案质量有着直接影响。大数据技术产生了基于定量分析的规划设计技术和手段，即“数据增强设计”。[8]数据增强设计是以城市定量分析为基础的一类规划设计方法。运用数据分析、预测等方法，将分析、研究、评价等各类支持工具运用于规划设计整体进程中，基于数据论证使得设计变得更为科学，规划设计人员自身的创造力也随之得到激发。

（五）评估运营

城市规划中应用大数据技术可以实现对规划实施过程的动态追踪以及对规划实施效果的评价。目前规划评价主要关注于城市增长边界（Urban Growth Boundaries，UGBs）评估与城市空间结构评估。其中，城市增长边界是我国城市规划实施评价关注的重点内容。过去利用传统数据，主要从物质空间角度对规划效果进行评价，如运用遥感的手段观测城市的扩张与再开发。而新数据的产生则提供了从与人类活动、移动有关的社会空间维度进行评价的可能，如微博数据、百度热力图、公交地铁刷卡数据、浮动车数据、人类活动热点、土地使用强度等。但新数据存在的问题同样在于它并非为规划量身定做的数据，需要经过运算处理方能转化为可为规划使用的数据。[9]

五、结语

大数据与高校教学相结合是大势所趋，师生依托于大数据技术获得良好研发平台，课堂内容由此得到扩展并变得更为丰富，课堂授课传统模式随之得以变革。通过教学方法和评价过程的创新，使培养计划和教学模式更加科学，更加符合学生个性发展的需要，有助于培养具有扎实基础、知识面广、创新意识强的高素质新型跨世纪人才。

参考文献：

[1]孟小峰，慈祥.大数据管理：概念、技术与挑战[J].计算机研究与发展，2013，50（1）：146-169.

[2]赵岩.数据挖掘中的关联规则技术研究[D].西安电子科技大学，2008：5.

[3]吴昊，彭正洪.城市规划中的大数据应用构想[J].城市规划，2015，39（9）：93-99.

[4]金江军，郭英楼.智慧城市：大数据、互联网时代的城市治理[M].电子工业出版社，2016：88-89.

[5]毛烨，陈熔.大数据背景下高职课堂精准教学研究[J].科技视界，2020（32）：113.

[6]付达杰，唐琳.基于大数据的精准教学模式探究[J].现代教育技术，2017（7）：12-18.

[7]刘宁，王琦，徐刘杰，等.教育大数据促进精准教学与实践研究——以“智慧学伴”为例[J].现代教育技术，2020（4）：12-17.

[8]龙瀛，沈尧.数据增强设计——新数据环境下的规划设计回应与改变[J].上海城市规划，2015（2）：82.

[9]龙瀛，罗子昕，茅明睿.新数据在城市规划与研究中的应用进展[J].城市与区域规划研究，2018（3）：97-98.

作者简介：

王梅力（1991年-），女，工程师，硕士，研究方向：生态城市与城市规划。

董莉莉（1974年-），女，教授，博士，研究方向：建筑教育。

张用川（1986年-），男，讲师，博士，研究方向：城市时空大数据挖掘。