从就学需求预测小学校舍空间更新*——以西安市曲江新区为例

王 琰，王高伦

引言

基础教育是中国教育的基石，中小学校是实施基础教育的空间载体。城市居民日益增长的对高质量中小学校的需求和学校发展不平衡、不充分之间的矛盾，是当前我国民生领域的主要矛盾问题之一。随着我国城镇化进程的不断推进，城市落户政策的放宽，以及“三孩”政策的实施，中小学校出现就学人口增多趋势。这一趋势在原本教育设施配套不足，且居住人口快速增长的城市新建开发区中尤为明显，有时甚至表现为就学人口的激增[1]。

随着城市新区居住人口数量的增加，随之而来的就学需求也快速增长。生育新政对于基础教育适龄人口规模和结构的影响也正在逐步显现[2]。由于新区教育配套设施建设往往滞后，学校学位供给不能满足日益增长的就学需求，导致既有学校空间超载，大班额运作，空间品质下降，学生活动场地减少，从而影响了教学质量和学生身心健康[3]。因此，在就学需求不断增加的城市新区，如何采取适宜设计方法，挖掘既有校舍空间潜力进行空间容量更新，以满足高品质办学需求，成为亟待解决的问题。

对就学需求进行科学预测，在学校层面，有利于精准施策，科学指导就学需求激增区域的学校进行空间发展和容量更新，避免盲目建设；在规划管理层面，有利于学校科学规划布点，为学区范围划分和动态调整提供依据，促进学区内的就学需求与就学容量保持平衡。

1 西安市中小学就学需求现状分析

1.1 西安市中小学就学需求现状

1.1.1 供需失衡

2015年全面放开二胎政策后，西安市人口出生率、自然增长率呈现明显上升的趋势。同时，随着西安成为国家中心城市的政策落地以及两轮户籍新政的推进，西安市吸纳了更多人口资源。根据统计数据，2010年至2019年西安市常住人口呈现增多趋势，而西安市小学校总体数量却有所减少，供需矛盾逐渐凸显（图1）。

图1 西安市常住人口与小学数量变化

近几年西安市中小学在校学生人数持续增高。以雁塔区（含高新区和曲江新区）为例，最近五年小学在校学生数量平均以每年6.48%的速率增长，小学学校数量平均每年增速仅为3.45%[4]（图2）。据统计，2018年西安市义务教育阶段在校学生中，26%为进城务工人员随迁子女。随着城市化进程的不断加快，西安市对外来务工及非本市户籍人员子女的入学条件逐渐放宽，外来流入人口的逐步增多，以及“三孩政策”的实施，预计未来一段时间内，西安市中小学校在校学生人数将会继续增加，学位短缺问题将日益明显[5]。

图2 西安市雁塔区小学在校生数量与学校数量

1.1.2 学位分布不均

在城市化进程加快和“大西安”政策刺激之下，西安城市规模急速扩张，新兴开发区内不断出现大规模新建住宅区，人口的大量涌入，使得该区域的小学就学需求不断增加。近年来新进落户人员多集中在城市的新区，主要包括雁塔区管辖的高新区和曲江新区，以及未央区管辖的经济开发区等。从各区常住人口和学校数量可以看出，西安市6个主城区学位分布并不均衡，城市新区学位缺口较大（图3）。

图3 西安市主城区人口数量与学校数量

1.2 就学需求激增区域学校特征

城市新区由于建设时间较短，基础教育设施数量往往有限，周围能利用的公共服务设施资源较匮乏，因此在一段时间内较易出现就学需求激增现象。新区学校一般硬件设施较齐全，建校初期能满足就学需求且略有余裕，但随着人口流入的不断增加，就学需求也随之增加，导致学校空间超载，品质下降。就学需求激增区域学校总体特征如表1所示。

表1 就学需求激增区域的学校总体特征

2 研究现状与研究方法

2.1 研究现状

2.1.1 就学需求预测方面

就学需求预测是根据学校所在学区过去和现在的相关就学信息，通过科学的计算方法和逻辑推理，对学区在未来一定时期内的学位需求数量和发展趋势做出推测和判断。

当前我国规划部门，对中小学校规划布点多以服务半径、生活圈理论作为参考，对于学校规模及就学需求预测主要是采用千人指标进行推算[6]。教育系统对就学需求预测，往往根据每年预报名阶段的生源摸底进行统计，其数据往往存在一定的滞后性，无法准确预测学校远期发展规模，而造成新建学校投入使用不久又急需扩建的现象经常出现[7]。由于人口规模预测的不确定性、多重利益主体博弈造成的不可操作性等原因，中小学规划一直处于规划研究与实践操作难以统一的状态[8]。随着GIS技术在规划领域的不断应用，GIS核密度分析、缓冲区分析、泰森多边形分析等技术方法可为教育设施布点及就学需求模拟预测提供参考[9]。

以上研究所进行的就学需求预测，均没有充分考虑学区内居住建筑、户型结构等对就学需求的影响，也没有充分体现不同类型的居住建筑在就学需求上的差异性。同时也缺少如何运用就学需求预测指标，指导学校进行空间更新的相关研究。

2.1.2 校舍更新方面

国内关于中小学校舍更新的研究主要为改扩建工程实例报告及硕博学位论文。学位论文多从校内建筑空间的角度出发，研究校园建筑改造的普适性设计原则与设计方法，较少论文从就学需求的角度研究校舍更新。

西安建筑科技大学研究团队，从学校外部因素——学区的角度研究校园更新，包括：沈若宇博士论文《基于供需关系的城市小学校舍适应性空间计划及其模式研究》（2019），以学校合理空间服务范围为指导，预测城市小学就学人口，以就学供需关系指导学校建立适应性空间计划[10]；张晓兰硕士论文《基于供需平衡的既有小学建筑空间环境品质提升研究》（2018），以学区内住宅为切入点，研究就学需求与供需平衡的条件下，既有小学空间品质提升策略[11]。以上研究从学区人口与住宅角度，基于供需关系，研究了校舍空间发展与更新。但因城市不同区域学校的就学需求与校舍状况差异很大，因此需要对城市新区、老旧城区等不同区域进行细化研究。

2.2 研究路径与方法

2.2.1 研究路径

学校在就学需求不断增加而用地无法增加的双重压力下，校舍空间如何科学增容提质是解决问题的关键。本研究基于就学需求预测量化模型，形成量化增容指标，从而科学地指导学校进行空间容量更新（图4）。

图4 研究路径

2.2.2 研究方法

（1）实地调研

以西安市曲江新区为例，以 QJDY小学为调研对象，对其学区范围内的居住小区进行抽样调查。通过数据统计、住户走访和问卷调研，掌握小区的居住建筑类型、建设年代、建筑面积、建筑层数、户型、每户小学生数量等内容。对调研数据进行汇总分析，为就学需求量化模型建构提供数据支撑。

（2）量化模型建构

量化模型建构是就学需求预测的核心步骤（图5）。首先根据调研数据，分析就学需求影响因素。再运用SAS软件对各影响因素做相关性分析，运用多元线性回归法与主成分回归法对影响因子进行测度分析，确定其权重系数，初步建立模型，经拟合度检验合格后，形成最终量化模型。

图5 量化模型建构

3 就学需求影响因子相关性分析与模型建构

3.1 就学需求影响因子相关性分析

本研究以外来人口输入较多，就学压力逐年加大的西安市曲江新区QJDY小学为例，对其学区所辖15处居住小区进行调研。运用SAS软件对变量因素之间的相关性进行分析，通过Pearson相关系数来衡量两个数据集合的线性关系。Pearson相关系数（R值）介于-1~1之间，R绝对值越大，相关性越强。同时对Pearson相关系数的显著水平P值进行检验，若P值小于0.05，则表示自变量与因变量有相关性；若P取值大于0.05，则表示两者无相关性[12]。

根据对居住小区的调研，初步确定影响因变量就学需求系数y（小学生人/百户）的自变量因素包括：住宅区位（X1）、住宅类型（X2）、建设年代（X3）、户型结构（X4）、住宅层数（X5）、住宅面积（X6），并对六个自变量进行赋值量化。通过SAS软件对相关性进行分析，得到以上六个影响因子与就学需求系数y的相关性系数p值分别为：0.0468、0.0308、0.0014、0.0011、0.2823、0.3937[11]。其中住宅区位（X1）、住宅类型（X2）、建设年代（X3）、户型结构（X4）四个自变量的p值均小于0.05，可知该四个影响因子与就学需求系数y显著相关；而住宅层数（X5）、住宅面积（X6）p值均大于0.05，则说明其对就学需求系数无影响。

3.2 就学需求模型建构

综合运用多元线性回归法与主成分回归法进行数据分析。将自变量住宅区位（X1）、住宅类型（X2）、建设年代（X3）、户型结构（X4），以及因变量就学需求系数y（小学生人数/百户），带入 SAS 软件进行多元线性回归分析。经SAS 软件分析显示，回归方程拟合度（R-squared）达到 77.5%，即说明就学需求系数（小学生人数/百户）变化的 77.5%，是由自变量住宅区位（X1）、住宅类型（X2）、建设年代（X3）、户型结构（X4）引起的。

通过共线性诊断分析，发现变量住宅区位（X1）、住宅类型（X2）的方差比例值很大，说明这两个变量具有共线性。为消除共线性影响，保证模型结果的稳定性，还需采用主成分回归法进一步分析。 通过对四个自变量的积累贡献率分析，确定主成分得分变量，经拟合度检验后，建立主成分回归方程。根据原始自变量的均值和标准差，得到标准自变量公式，并将其代入标准自变量的回归方程，得到因变量 y 关于原始自变量 x1~ x4的线性回归方程（系数保留两位小数）。模型如下：

式中：

Y——就学需求系数（小学生人数/百户）

X1——住宅区位

X2——住宅类型

X3——建设年代

X4——户型结构

其中其变量X的取值详见表2。

表2 自变量取值

通过回归方程，我们可知以下信息：①住宅区位、住宅类型、建设年代及户型结构对小学生就学需求系数有影响，其中住宅区位和建设年代对就学需求系数正相关，住宅类型和户型结构则对就学需求系数负相关。通过对就学需求测算模型的四个自变量系数绝对值的大小可知，对就学需求系数的影响重要性从大到小排序，依次为：住宅区位、建设年代、住宅类型、户型结构。

②住宅区位（X1）、住宅类型（X2）、建设年代（X3）、户型结构（X4）四个因素对就学需求系数的影响：在其他三个影响因素不变的情况下，四个因素每上升 1 个单位，其就学需求系数就分别上升2.87 个单位、下降1.79个单位、上升2.41 个单位；下降1.53 个单位。经检验，回归模型的标准化残值正态分布，则说明该主成分回归模型是适宜的（图6）。

图6 标准化残值正态P-P图

4 基于就学需求预测的校舍空间容量更新——以QJDY小学为例

以西安市曲江新区QJDY小学为例，运用就学需求预测模型，对未来几年内的就学需求峰值进行量化预测，精准施策，为学校的空间发展及容量更新提供科学量化参考。

4.1 QJDY小学学区概述

QJDY小学是一所全日制公办小学，建于2011年，学校占地25.5亩，总建筑面积约为1.5万m2（图7、8）。根据西安市教育局2019年义务阶段学校学区划分，QJDY小学区为图8所示范围内的商住小区。该学区共涉及15个住宅小区，19434户住户。该学区覆盖的范围较广，已远远超出10min生活圈或500m服务半径的范围（图9）。

图7 QJDY小学总平面图

图8 QJDY小学与周边社区

图9 QJDY小学学区示意图

4.2 QJDY小学学区就学需求预测

通过就学需求预测公式：y = 7.79 + 2.87X1- 1.79X2+ 2.41X3- 1.53X4，可计算出该学区小学生就学需求系数y（人/百户），并根据表2自变量取值，得到QJDY小学学区就学需求系数（表3）。按照：就学需求量=就学需求系数×户数÷100，根据表3所得的就学需求系数进行计算，即得出QJDY小学的就学需求量峰值：

表3 QJDY小学学区就学需求系数计算

QJDY小学学生就学需求人数= （5.09×484+3.26×2225+2.03×5103+0.50×1227+7.50×1177+5.97×2713+4.44×4170+2.91×2335）/100=717人综上所述，根据预测模型计算QJDY小学区就学需求峰值为717人。

结合该校最近五年来的招生人数、班级数量和班级人数统计（表4），可知近年QJDY小学平均每年招生增长率为35%，以此推算，QJDY小学将在未来三年内达到就学需求预测峰值。按照预测峰值和雁塔区有关每班学生数量最多50人的规定来推算，该校未来3年内至少还需要增加7个班级规模才能满足就学需求。因此需要进行建筑空间潜力挖掘，科学扩容，以满足需求。若三年后就学需求仍持续增加，则应考虑调整学区范围或增加新学校，以缓解容量压力。

表4 QJDY小学历年招生情况统计表

4.3 基于就学需求预测的校舍空间潜力挖掘方案

对于大多数既有学校，在校园用地无法增加的现状下，面对不断增加的就学需求压力，如何进行校内空间潜力挖掘，是解决空间不足问题的主要途径。QJDY小学教学楼共4层，为 “回”字形布局，主要包括普通教室、专用教室、办公室、交流展厅以及多功能教室等（图10）。学校最初设计为24班，随着就学需求逐年增加，学校已将教学楼四层的功能部室改建为普通教室，扩容为32班，班额由最初40人/班， 增加到60人/班的大班额，生均普通教室面积低于国家相关基本指标，但仍不能缓解就学压力（表5）。

表5 QJDY小学现状指标与设计规范指标

根据就学需求预测，QJDY小学未来三年内还需增加至少7间普通教室，为此需要对该校教学楼进行空间潜力挖掘。因该校教学楼庭院东西距离约为40m，可利用该庭院东西向距离较宽的特点，按照设计规范在保证两排教学楼间距大于25m的前提下[13]，在庭院西侧的连廊处每层增设2间普通教室，共可增加8间教室，即可满足了3年的就学需求（表6）。同根据教学楼南北楼栋的形体特点及柱网结构，可分别在南、北两间教室外加设阳台，以拓展班级空间面积，提升教室空间品质（图11）。

表6 QJDY小学空间更新对比

就学需求的增加，对学校空间容量的影响不仅仅涉及普通教室，同时各类专用教室及服务设施不足的矛盾也会逐渐凸显。在用地制约下，可以通过功能叠加、复合化使用及提高利用效率等方法，缓解此类矛盾。

结语

随着城乡一体化加速推进和“三孩”生育政策的实施，传统教育设施布局规划指标系统，已经难以适应因城市人口构成和区域建设条件不同而带来的差异化发展[14]。尤其是在城市的新区，往往融合了新建区、城边村甚至农村地区，规划不确定性较多,使得传统的学校规模确定手段难以适应新的发展需求[15]。因此应结合就学需求预测指标，实现教育设施的供需平衡和科学化布局。

本文以就学需求预测为视角，研究城市新区既有学校空间容量更新方法。基于分析就学需求激增现象的成因，通过相关性分析，总结影响就学需求的四大因素即：住宅区域、住宅类型、建设年代和户型结构。构建就学需求预测模型，对就学需求峰值做出预测，以便学校精准施策，空间挖潜，增容提质，促进学校科学地改造更新。

本文是在既有学校规划布点的前提下，研究如何基于就学需求预测指标，挖掘既有学校空间潜力，解决因空间不足制约学校发展的瓶颈问题。但应看到，要从根本上解决学位供需不平衡的问题，需要基于基础教育就学需求分布，进行空间差异化的设施供给，使其供给密度与需求密度相匹配[16]。 同时如何运用大数据技术，推进就学需求预测模型的准确性及适用性，更好地指导学校规划设计将是未来的研究重点。

图、表来源

图1～5、7～11：作者绘制；图6：参考文献[11]；表1～6：作者绘制。