基于大數據技術的《城市總體規(guī)劃》課程改革探索

王梅力　董莉莉　張用川

【摘要】大數據時代的來臨對城市總體規(guī)劃新模式中的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。傳統(tǒng)教育中，受經費以及時間等限制，往往局限于小范圍內開展抽樣調研工作并收集數據，并不能覆蓋所有學生的需求。而在大數據技術支持下，《城市總體規(guī)劃》課程教學可以充分基于便利的數據獲取來建設課程，更為充分地收集類型各異的數據，引入大數據技術至《城市總體規(guī)劃》課程建設與教學改革中，通過信息收集和分析，更新教學內容，改進教學方式，以更好地適應新時代城市總體規(guī)劃新模式對人才培養(yǎng)的要求。

【關鍵詞】大數據時代? 教學改革? 課程建設? 人才培養(yǎng)

【基金項目】重慶交通大學教育教學改革研究項目“基于大數據技術應用的《城市總體規(guī)劃》課程改革”（2003027）。

【中圖分類號】G643 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）08-0182-02

隨著信息技術的發(fā)展和互聯網的普及，人類社會進入了“互聯網+”和“數據大爆炸時代”，作為重大時代轉型，大數據技術使得人們的思維、生活以及工作產生巨大變革，越來越多的學者開始關注大數據并運用軟件挖掘其中所蘊含的科學研究價值?！秶鴦赵宏P于印發(fā)促進大數據發(fā)展行動綱要的通知》正式于2015年9月發(fā)布，表明大數據已上升至中國國家戰(zhàn)略層面。2017年年底，在中共中央政治局第二次集體學習時，習總書記強調，領導干部需要以善于對數據進行獲取、分析以及運用作為基本功。需要強化學習，充分掌握以及用好大數據，提升運用數據促使工作得以推進的本領，持續(xù)提升把握大數據發(fā)展規(guī)律的能力。由此可見，數據已經成為驅動城市發(fā)展的新動力;數據為更加精準、精細和精確地把脈城市問題、輔助城市決策、監(jiān)測城市運行提供了可能;大數據已上升為國家戰(zhàn)略層面的政策導向，成為創(chuàng)新驅動與轉型調整的新動力。對比煤炭以及石油等資源，大數據的價值更為凸顯。[1] 本文結合承擔的《城市總體規(guī)劃設計》課程，探討基于大數據技術的課程改革策略。

一、大數據技術的產生與發(fā)展

2011年5月，美國EMC公司最先提出大數據概念。依據發(fā)布于IDC的研究數據來看，全球范圍內的數據量翻一番往往以兩年為周期，此前三年內產生的全球數據量遠超過去四萬年形成的數據量。大數據技術是一種全新的數據科學領域的技術架構或模式，運用各種現代信息技術，對需要處理的大量的、復雜的、即時的數據進行價值提純操作，以從中獲得有價值的規(guī)律，指導人類社會生產實踐。按照大數據的生命周期，可分解大數據核心技術為數據采集、處理、存儲以及分析等各類技術。其中，數據挖掘是一個非常重要的過程，希望在海量的數據庫數據中揭示此前未知、隱含其中且潛在價值極為顯著的信息，它以可視化技術、模式識別、人工智能以及統(tǒng)計學等各類技術為基礎，自動且智能地對海量數據進行分析，并進行推理，以便決策人員對問題形成正確的判斷，提高效率，避免不必要的風險。[2] 此外，Apache軟件基金會的Hadoop屬于可擴展、高效且可靠的方式，它結合多維數據形式對數據屬性值進行表示，以通過各個維度來觀察數據并進行分析。

二、大數據的內涵與特點

大數據是一種大容量、多類型、訪問速度快、且具備較高應用價值的數據集合。大數據屬于以云計算為基礎的一類處理數據以及應用模式?；跀祿徊孢\用、集成共享，進而形成知識服務能力、智能資源。有關大數據的概念界定相對多樣，目前尚未形成統(tǒng)一且明確的定義。大數據軟件、維基百科以技術作為切入點提出如下描述：大數據屬于相對復雜且龐大的數據形式，大數據技術已難以匹配數據處理的傳統(tǒng)管理以及應用方法。[3] 大數據技術正在迅速發(fā)展成為新一代信息技術和服務業(yè)態(tài)，能夠收集、存儲和分析大量來源分散、格式多樣的數據，發(fā)現新規(guī)律、創(chuàng)造新價值、培養(yǎng)新能力。

大數據的核心不在于海量數據，而是數據的分析和挖掘帶來的有研究價值的信息。大數據呈現下列特征：

數據呈現較大差異化程度：數據類型多樣，存在應用特征、數據格式以及編碼方式等方面差異，諸多信息源形成海量異構數據。

極大的數據容量：信息設備形成極大的海量數據規(guī)模，且遠比當前網絡中的信息流量更大，將以PB級別作為常態(tài)。

極快的處理速度：大數據需要在獲取速度和分析速度上要及時迅速。保證在短時間內更多的人接收到信息。

極強的時效性：數據時效性問題是數據質量的主要影響因素之一，數據質量對數據的應用效果起著至關重要的作用。

較高的可視化程度：以圖像、圖形等方式來體現大型數據集內的數據，并通過運用開發(fā)工具、數據分析等對未知信息有所發(fā)現。

極高的復雜度：數據量巨大，來源多渠道。數據處理的傳統(tǒng)方式已不再匹配大數據，需以全新方法使得統(tǒng)一接入異構數據、處理實時動態(tài)數據的需求得到滿足。[4]

三、高?！冻鞘锌傮w規(guī)劃》課程教學現狀

在“互聯網+”時代，大數據的輔助和參與將會使教學領域產生一場質的革命。大數據雖然在戰(zhàn)略咨詢、網絡購物、城市規(guī)劃、交通規(guī)劃等領域有了廣泛的應用，但在高校《城市總體規(guī)劃》課程教學領域鮮有涉及。傳統(tǒng)教學方式忽略學生的知識水平與信息反饋。

傳統(tǒng)的高校教學方式中，“照本宣科”的問題依然突出。而分析學生個體差異，制訂因材施教的教學理念難以在高校教學中得以應用。大數據改變了高校教與學的模式，因此通過大數據技術，實時了解學生知識基礎，及時獲取學生興趣與需求就成為解決這一問題的關鍵技術。教材知識更新速度無法滿足當代大學生對新知識的需求。

教材知識的更新速度過慢已經成為學界共識。而新時代的大學生在互聯網的幫助下更容易接收先進的知識，相對陳舊的知識無法滿足學生的新知識需求。這就需要教師在教學中補充和更新現在的《城市總體規(guī)劃》課程書本知識，以更為新穎的方式呈現給學生。因此，更新反映大數據技術等前沿性和時代性的教學內容，并通過大數據技術了解學生基礎與需求，也是對現有教學內容的有益補充和完善。

四、基于大數據技術的《城市總體規(guī)劃》課程改革策略

在未來的城市發(fā)展方面，城市總體規(guī)劃屬于重要指南，明確城市性質屬性，制定發(fā)展目標與規(guī)模，部署空間格局，協調基建設施以及使用土地狀況。在城市規(guī)劃編制工作中，城市總體規(guī)劃屬于首要階段，也是建設以及城市管理的重要依據。典型的城市大數據包括手機信令數據、地圖數據、GPS數據、住房數據、人口熱力圖、點評及簽到數據、夜光影像數據、網上消費數據、POI數據、位置照片、公交IC卡刷卡數據、街景圖片等。在傳統(tǒng)模式引導下的城市總體規(guī)劃中，由于受到當時技術條件的限制，切實做好各項工作和有效解決實際問題是比較困難的，處理數據的效率和質量無法得到保證，必然會使規(guī)劃數據分析過程中缺乏科學性，嚴重影響了城市經濟的可持續(xù)發(fā)展，也對城市建設工作的成效造成極其不利的影響。因此，需要對傳統(tǒng)的城市總體規(guī)劃模式進行改革，推廣科學可行的新穎的城市總體規(guī)劃模式?！冻鞘锌傮w規(guī)劃》課程是城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)學生的專業(yè)核心課程之一，通過對這門課的學習，培養(yǎng)學生運用城市規(guī)劃的基本理論、規(guī)劃設計的原則和方法去進行城市總體規(guī)劃的能力，為畢業(yè)后從事相關工作打好基礎。

大數據時代的來臨對城市總體規(guī)劃新模式中的人才培養(yǎng)提出了更高的要求，在《城市總體規(guī)劃》課程改革中，大數據技術可以應用于以下幾個方面：

（一）精準教學

精準教學是借助現代信息技術手段準確把握施教者與受教者的學習狀態(tài)，重構教學模式，設計精準學習目標，遴選學習內容，支持個性化學習，多維量化評價，監(jiān)測干預學習行為，使整個教學過程可衡量、可調控，通過對受教學生城市總體規(guī)劃教學的大數據應用，系統(tǒng)了解學生知識基礎和興趣，真正做到“因材施教”，提升教學效果。[5-6]匯總產生自選課、結課、學習等全部階段的數據并進行分析，明確學生實際學習狀況，挖掘學習特點與習慣，及時調整課程整體難易程度，依據學生特點凸顯對人才的差異化、個性化培養(yǎng)。同時，通過受教學生深度訪談和問卷調查等方式，評價大數據在城市總體規(guī)劃教學中的實施效果。

（二）教學內容更新

結合互聯網和信息技術，更新《城市總體規(guī)劃》課程教學內容，構建包括大數據類型、獲取方式、使用方法等應用框架和教學內容，并實時搜集和分析相關數據，完善教學內容與教學過程。同時，結合我校城鄉(xiāng)規(guī)劃專業(yè)的《城市總體規(guī)劃》課程進行大數據應用教學試驗，借助網絡，根據教學計劃將課程教學案例視頻上傳網絡，開展翻轉課堂及線上線下混合式教學，實現教師角色的轉變，使教師由原來單一的知識講授傳播者，變?yōu)閷W生學習的知識傳授者和學習引導者、督促者、幫助者、考評者，充分體現以學為中心的教學理念。

（三）前期分析

城市規(guī)劃研究是以城市各類空間資源要素為對象，揭示現象、描述特征并解釋機制的過程，是科學開展規(guī)劃決策的必要步驟與有效手段。前期分析的目的是認識城市規(guī)律，它是方案設計的基礎與前提。過去利用數據認識城市規(guī)律通常運用到的傳統(tǒng)數據有統(tǒng)計資料、問卷調查與基礎地理信息，反映的是特定時間節(jié)點上靜態(tài)的、局部的城市社會經濟規(guī)律。[7]傳統(tǒng)的城市總體規(guī)劃研究通常建立在經驗的總結和觀察之上，由經驗判斷開展城市規(guī)劃與設計工作依托于大數據技術實現量化分析。因此，為了更好地理解城市、認識城市規(guī)律，新數據應與傳統(tǒng)數據結合使用，以提高研究數據的質量和研究內容的深度。

（四）方案設計

在城市總體規(guī)劃編制方面，制定用地規(guī)劃方案屬于一大關鍵內容，傳統(tǒng)的城市總體規(guī)劃編制依賴于規(guī)劃師的經驗認識，規(guī)劃師綜合能力的高低、要求和偏好的合理性，對方案質量有著直接影響。大數據技術產生了基于定量分析的規(guī)劃設計技術和手段，即“數據增強設計”。[8]數據增強設計是以城市定量分析為基礎的一類規(guī)劃設計方法。運用數據分析、預測等方法，將分析、研究、評價等各類支持工具運用于規(guī)劃設計整體進程中，基于數據論證使得設計變得更為科學，規(guī)劃設計人員自身的創(chuàng)造力也隨之得到激發(fā)。

（五）評估運營

城市規(guī)劃中應用大數據技術可以實現對規(guī)劃實施過程的動態(tài)追蹤以及對規(guī)劃實施效果的評價。目前規(guī)劃評價主要關注于城市增長邊界（Urban Growth Boundaries，UGBs）評估與城市空間結構評估。其中，城市增長邊界是我國城市規(guī)劃實施評價關注的重點內容。過去利用傳統(tǒng)數據，主要從物質空間角度對規(guī)劃效果進行評價，如運用遙感的手段觀測城市的擴張與再開發(fā)。而新數據的產生則提供了從與人類活動、移動有關的社會空間維度進行評價的可能，如微博數據、百度熱力圖、公交地鐵刷卡數據、浮動車數據、人類活動熱點、土地使用強度等。但新數據存在的問題同樣在于它并非為規(guī)劃量身定做的數據，需要經過運算處理方能轉化為可為規(guī)劃使用的數據。[9]

五、結語

大數據與高校教學相結合是大勢所趨，師生依托于大數據技術獲得良好研發(fā)平臺，課堂內容由此得到擴展并變得更為豐富，課堂授課傳統(tǒng)模式隨之得以變革。通過教學方法和評價過程的創(chuàng)新，使培養(yǎng)計劃和教學模式更加科學，更加符合學生個性發(fā)展的需要，有助于培養(yǎng)具有扎實基礎、知識面廣、創(chuàng)新意識強的高素質新型跨世紀人才。

參考文獻：

[1]孟小峰，慈祥.大數據管理：概念、技術與挑戰(zhàn)[J].計算機研究與發(fā)展，2013，50（1）：146-169.

[2]趙巖.數據挖掘中的關聯規(guī)則技術研究[D].西安電子科技大學，2008：5.

[3]吳昊，彭正洪.城市規(guī)劃中的大數據應用構想[J].城市規(guī)劃，2015，39（9）：93-99.

[4]金江軍，郭英樓.智慧城市：大數據、互聯網時代的城市治理[M].電子工業(yè)出版社，2016：88-89.

[5]毛燁，陳熔.大數據背景下高職課堂精準教學研究[J].科技視界，2020（32）：113.

[6]付達杰，唐琳.基于大數據的精準教學模式探究[J].現代教育技術，2017（7）：12-18.

[7]劉寧，王琦，徐劉杰，等.教育大數據促進精準教學與實踐研究——以“智慧學伴”為例[J].現代教育技術，2020（4）：12-17.

[8]龍瀛，沈堯.數據增強設計——新數據環(huán)境下的規(guī)劃設計回應與改變[J].上海城市規(guī)劃，2015（2）：82.

[9]龍瀛，羅子昕，茅明睿.新數據在城市規(guī)劃與研究中的應用進展[J].城市與區(qū)域規(guī)劃研究，2018（3）：97-98.

作者簡介：

王梅力（1991年-），女，工程師，碩士，研究方向：生態(tài)城市與城市規(guī)劃。

董莉莉（1974年-），女，教授，博士，研究方向：建筑教育。

張用川（1986年-），男，講師，博士，研究方向：城市時空大數據挖掘。