地理大数据背景下城乡规划教学改革探究

摘 要：大数据时代下面向未来的城乡规划充满想象力，此时代浪潮下城乡规划教育也面临着众多挑战与机遇，亟需教学改革探索以适应新的发展需求。在“数字原住民”为主要授课对象的有利条件下，结合地理大数据培养学生的地理空间思维，为城乡规划教学注入新活力，但也面临相关理论基础薄弱、教学难度大等问题，对教学提出更高要求。以互联网时代为契机，构建以理论学习和实践操作相结合的完善教学体系，革新教学思维，创新教学模式，丰富教学内容，为培养面向国家和社会发展需求的复合型城乡规划人才，不断实现教学体制的深化改革。

关键词：地理大数据；城乡规划；教学改革；复合型人才；教学改革

中图分类号：TU981 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2024）29-0007-04

Abstract： The future-oriented urban and rural planning in the era of big data is full of imagination， while urban and rural planning education in this era is presented with many challenges and opportunities， and teaching reform is urgently needed to meet the new development needs. Under the favorable condition that digital natives are the main target of teaching， the combination of geographic data to cultivate students' geospatial thinking can help inject new vitality into urban and rural planning teaching， but it also faces problems such as weak theoretical foundation and difficult teaching， which put forward higher requirements for teaching. Taking the Internet era as an advantage， it iscrucialto build a perfect teaching system combining theoretical learning and practical operation， innovate teaching thinking， innovate teaching mode， enrich teaching content， and continuously realize the deepening reform of teaching system in order to cultivate compound urban and rural planning talents oriented to national and social development needs.

Keywords： geographicalbigdata; rural andurban planning; teaching reform; inter-disciplinary talent; teaching reform

基金项目：国家自然科学基金委员会青年科学基金项目“环南海区域港口-临港区域的时空演变及其机制：基于全球、跨国区域、国家和地方的多尺度研究”（42001178）；国家自然科学基金委员会重点项目“从国家农业区到世界工厂到世界级大湾区：珠江三角洲全球城市区域的形成与演变研究”（41930646）

第一作者简介：韦春竹（1987-），女，壮族，广西东兰人，博士，副教授，硕士研究生导师。研究方向为土地利用分类及相关遥感与应用分析。

随着信息技术的不断发展，全球数据大爆炸并进入ZB时代[1]，国际数据公司（IDC）预测2025年全球数据量将达到163 ZB，大数据时代已经到来。全球范围内大数据引起广泛关注，2012年联合国发布政务白皮书《大数据促发展：挑战与机遇》，2014年“大数据”被首次写入中国政府工作报告中，在“十四五”发展规划中更是明确指出要完善大数据标准体系建设。各行各业积极参与探索大数据驱动下的应用实践，在城乡规划和管理中亦有广泛探索实践，促进城乡规划决策从“经验决策”向“有限理性决策”转变[2]。在日常生活中基于位置的服务，以及定位和移动传感技术的使用越来越普遍，生成了大量具有位置属性的大数据（LocBigData）[3]，为城乡精细化管理和规划提供了重要数据基础和支撑。地理大数据按照数据属性特征可划分为静态地理大数据和动态地理大数据，一方面在城乡规划领域可结合该数据开展相关研究，包括区域关系研究、城市空间布局研究、城市公共空间等级体系研究和网络体系研究、城市居民时空空间行为研究、城市交通研究、城市建成环境研究等。另一方面应用地理大数据服务于城乡规划编制，贯穿城乡管理过程[4]，提供决策支持，如国土空间规划[5]、智慧城市建设[6]、城市交通优化[7]、城市公共服务[8]等方面。尽管地理大数据在规划实践与研究中有大量探索性和应用性工作开展，但是在高校地理学与规划专业学生的培养过程中，关于地理大数据应用的相关课程仍存在不完善和不系统等问题。在此背景下，为培养面向未来的复合型城乡规划人才，满足国家和社会的发展需要，对当下城乡规划教学提出了更高的要求。因此，本文讨论了现有城乡规划教学体系下开展地理大数据相关课程的机遇与挑战，结合教学实践着重探索改革的切入点和着力点，并提出初步设想，以期在地理大数据背景下为城乡规划教学改革提供参考和借鉴。

一 机遇与挑战

目前大数据暂无统一认知的定义，但是较之传统数据，其具有规模性（Volume）、多样性（Varity）、高速性（Velocity）和价值性（Value）的“4V”特征[9]（亦有学者将前三个特征称为“3V”特征），地理大数据则是含有空间位置等地理信息的大数据。亦有学者将大数据的产生视为科学研究第四范式的出现[10-11]，即数据密集型发现，区别于经验范式、实证范式、系统仿真范式。如何在城乡规划教学中引导学生对新数据、新方法、新范式的学习并应用于实践中，无论对教师或学生而言都充满了机遇与挑战，也是未来城乡规划教学改革探索工作所需要做出努力的重要方面之一。

（一） 互联网普及为课程开展的有利条件

首先，互联网是大数据最为重要的数据来源和支撑，当代学生作为“互联网原住民”为相关课程开展创造了有利条件。互联网、物联网、云计算等IT和通信技术的迅猛发展促使了大数据概念的提出，其中网络大数据是“人、机、物”三元世界在网络空间中交互、融合的结果[12]。大数据被视为互联网时代下的“石油”，常常被认为蕴含着丰富的信息量，需要运用新方法和新技术进行挖掘。2021年我国网民规模已达10.32亿，互联网普及率达73%，互联网浪潮下成长的“Z世”是中国网民的重要组成部分，也是目前教学工作中主要的授课对象。正是如此，教师授课面向的学生已在日常生活与学习中广泛接触并享受其提供的便利服务，便于课程开展。此外，互联网中不仅有海量、开放、共享的大数据，如API服务接口598552f1ce73715b92b93799014005a3、数据共享平台、论坛等，而且还有在线课程、电子书籍等资料，为课程开展提供了实操数据和丰富的学习资料。

（二） 地理大数据为城乡规划教学注入新活力

结合地理大数据进行的城乡研究具有区域性和综合性，能更深入地分析城乡复杂系统的现状及存在的问题，为城乡规划教学注入新活力。城乡国土空间是由自然、社会、经济等要素交互形成的复杂地域系统，而地理学思维关注其空间本质问题，研究区域间的特性和共性，刻画社会经济发展的空间机理及格局，揭示形成城乡空间格局的机制和影响因素。地理学思维、方法和理论在城乡领域有着广泛运用，而海量的地理大数据更需要系统、全面的地理学思维以洞察和明晰其中反映的城乡国土空间本质，有助于城乡规划实践。地理大数据的涌现为运用地理学的空间分析方法更加精细、实时、准确地刻画人文活动的空间特征及其格局演变提供了数据基础，亦使在城乡规划领域的应用具有极大潜力。目前，“多规合一”探索下国土空间规划强调静态分析与动态模拟相结合，一方面对国土空间资源要素的承载力、适应性及利用现状进行静态分析，另一方面对国土空间要素进行动态仿真模拟和预测。因此，刻画“个体日常活动”更具优势的地理大数据为国土空间规划提供数据和方法支撑，规划教学中引入大数据课程具有时代性与必要性。

（三） 学科交叉融合新契机

大数据的出现与互联网和信息与通信技术（ICT技术）的发展密不可分，近年来处于高速发展阶段。而目前在规划领域中发挥中坚力量的规划人才群体普遍接受的是传统规划教育训练，因此能够深入学习和运用大数据对于规划师而言具有较高的技术门槛。为满足规划实践探索中对地理大数据进行收集、处理、挖掘、分析等需求，各大规划院所积极引进互联网领域和信息技术领域的人才。在合作过程中，以大数据在规划中的应用为契机，在高效的沟通合作机制保障下，能够促进不同专业背景下技术人员的相互交流，促进跨学科专业知识的交叉融合。不仅如此，大数据作为城乡规划技术发展的第三次浪潮，正如电脑辅助设计技术发展对城乡规划的深远影响，对中国城乡规划技术人员及储备人才的知识体系和储备技能提出新的要求。在规划人才的高校教育阶段，不仅需要积极引入计算机科学中对于大数据的基础理论和分析方法，还需要基于规划学科之根本运用大数据解决新型城镇化、智慧城市、国土空间规划中遇到的实践问题，将城市空间与地理大数据结合分析，充分发挥地理学、经济学、生态学等多学科融合优势，以大数据解决大问题，贯彻落实以人为本的规划理念。

（四） 地理大数据理论基础仍不完善

城乡规划和地理学科现有关于大数据的理论基础薄弱，容易导致学生对基础理论和科学问题重要性的轻视。目前学术研究及规划实践中对于大数据的探索主要基于原有理论，鲜有新理论的创新，但已有学者积极引入复杂科学的相关理论结合大数据进行研究，为相关教学工作开展提供了一定基础。与此同时，专门面向城乡规划或地理学的大数据教材较少，已出版大数据教材对于城乡规划相关专业的学生过于晦涩，不适合在日常教学工作中使用，目前尚未形成完善的课程教学体系。因此在相关课程的日常教学中应该避免囿于讲解数据处理和分析方法，而缺乏基础理论的讲解，需着眼于提高学生综合科学素养。

（五） 对学生数理基础和动手能力提出更高要求

地理大数据的处理分析对学生的数理知识及动手实践能力提出了更高要求，对课程设置及授课内容的通俗性和趣味性也提出了更高要求。以往的数据处理及分析方法对于海量大数据存在不适用的情况，来源更多样、结构更复杂等大数据特征对学生收集、处理、提取、分析及储存数据的能力提出了更高要求，也对教学工作提出了更高的要求。与此同时，为快速有效提取大数据中的关键信息，需要运用新工具、新方法和新模型，较好的数理基础和抽象理解能力不可或缺。目前，以教师讲授为主的课程形式和有限的课堂时间不能适应大数据相关课程教学的需求，亟需丰富课堂形式和课程实践内容。

二 地理大数据教学特点

（一） 教学资源日益开放共享

随着多元在线教学资源不断开放共享，学生获取知识的途径不断拓宽，提升了线下课堂教学的延伸性和拓展性。一方面，在线教育资源作为高校教育的重要补充，有助于活跃学生思维和激发兴趣，围绕线下授课内容进行深入学习，构建更加全面的知识体系。大数据与互联网相辅相成，因此，大数据相关课程和教学资源的开放共享特点更为突出。另一方面，数据开放运动不仅为地理大数据在城乡规划实践和研究中提供了便利，还为城乡规划教学提供了丰富的教学素材和实验数据。尽管大数据的应用过程中仍面临数据可获取性差的问题，但是随着国内外开放数据运动的推进越来越多优质的大数据面向公众开放共享，如开放街道数据（Open Street Map）等。与此同时，随着大数据价值日益凸显和企业基于自身利益的商业决策，其所提供的免费API接口服务的限制越来越多，取而代之的是付费数据服务。

（二） 课堂教学互动更紧密

在教学资源日益开放共享的趋势下，单一知识灌输和枯燥的教材知识陈述不能充分调动学生参与课堂学习，教学过程中更加注重学生的参与感和课堂的互动性，有机融合教师、学生、知识三者间的互动关系。授课过程中，教师更加注重学生的知识体系框架构建，发挥线下课堂教学的引导作用，激发学习兴趣。理论学习部分引发同学思考与讨论，为上机实操打好基础，实践过程中不仅是理论与实践的互动，也是人机之间的互动，更是老师与学生的互动，首要教学目标是使学生知其然，更知其所以然。

（三） 应用导向性特征显著

地理大数据在城乡规划中的应用是基于工具理性和价值理性的考虑，因此，相关课程的开展具有很强的应用导向性，不同于城市规划原理、城市地理学等基础理论课程中对规划思维、地理空间思维、基本概念及原理等内容的教学。因此，教学中强调将地理大数据视为一种研究工具和方法，运用于城乡问题发现、刻画城乡发展现状、揭示要素作用机制机理、并辅助规划决策。地理空间大数据作为已有分析技术的重要补充，可弥补传统数据进行城乡规划研究的不足，在大数据图示化、单类大数据的深度分析和大数据解决大问题三个研究应用层次方面，充分发挥大数据“4V”特征优势。因此，较之其他城乡规划课程，在地理大数据教学工作中更加积极引导学生进行实践，鼓励学生结合地理大数据在城乡规划中的创新应用。

三 教学改革探索

（一） 完9hBIfXGRwo0hM+SrujanQw==善课程设计，激发学习兴趣

积极探索面向城乡规划应用的大数据课程体系，革新教学思维，创新教学模式，增强教学能力，丰富教学内容，提升教学质量。衔接整体培养计划，以地理大数据应用实例及研究前沿引发学生兴趣，全面系统地介绍关于地理大数据的基本特征、相关概念、理论基础、分析方法、城乡规划实践、最新研究进展及大数据在城乡规划中的应用前景等内容。注重讲解规划热点及学术前沿，拓展学生知识面，介绍城乡规划编制及研究中地理大数据在城市战略定位、城乡边界划分、规模预测、空间功能及结构分析和城镇等级体系等中的应用和成果。在教学过程中，不仅需要做到因材施教、深入浅出，还需要引发学生思考，激发好奇心，并引导学生充分发挥自主学习能力。在教学实践中，教师应保持学习以增强教学能力，完善课程设计以保证教学质量。

（二） 夯实理论基础，强化思维训练

理论基础是课程学习的关键，尽管关于大数据的理论仍处在高速发展和不断完善过程中，但在教学中应更加重视地理学和规划经典理论与大数据的结合，介绍跨学科、跨领域的相关理论，如计算机科学、复杂科学、统计学等，促进不同学科之间理论对话和交融，帮助学生在认知和运用大数据过程中进一步理解经典理论，以促进学科交叉融合和促进复合型人才培养。教师应讲透理论内核和发展脉络，对比总结理论间的差异与共同之处，帮助学生理解并掌握理论核心内容。此外，还需注重地理学空间思维的锻炼，从空间、区域及尺度的视角审视实际问题，并运用课堂所学理论和方法进行探讨分析。

（三） 结合课堂实操，鼓励创新运用

课程设置地理大数据的课堂实验有助于学生加深对理论知识的理解，有助于培养学生动手操作能力，因此实验课是地理大数据在城乡规划课程中不可或缺的部分。另一方面，由于课堂时间有限，实验课程的难度不宜过大，而应突出教学重点，理顺大数据处理、分析、制图的基本方法和内在逻辑，课堂互动之余积极鼓励学生自主学习并将所学知识运用于日常实践中，以实现融会贯通和举一反三的教学效果。传统的教学考核以理论知识笔试为主，为充分掌握学生对于地理大数据在城乡规划中的应用的学习情况，应采取多样的考核形式，合理设置阶段性课程作业和期末课程作业，并结合日常授课互动情况综合考核。课程作业需串联章节，检验阶段性学习成果，整体设计循序渐进。设计过程中应给学生充分的自由选题空间，鼓励学生创新应用社交网络、手机信令、人口迁移及热力、POI、GPS、高时空分辨率的遥感数据等静态与动态地理大数据，运用空间分析、社会网络分析、聚类分析、仿真模拟预测分析等方法揭示自然人文要素的空间分布、空间格局演化及其驱动因素。

（四） 多样考核形式，多维综合评定

为检验学生课程学习成果，合理评定课程成绩，应避免单一的考核形式，如期末课程笔试等。地理大数据在城乡规划课程中不仅强调理论知识的学习理解，也要求学生综合运用地理大数据在城乡规划和管理中发现问题、分析问题并解决问题，对其动手实践能力提出了更高的要求。因此在课程考核中，应采取多样化的考核方式，结合笔试考核、上机考试、课程设计等，全面考察学生对授课内容的理解。其中笔试考核部分注重对理论基础和基本概念的掌握；上机考试则偏重考察学生对于地理大数据收集、提取、整理和分析基本方法与基础操作的掌握，亦是考察学生运用python和R语言等编程语言进行地理大数据基础分析的能力；而课程设计的考核形式的基本特征是开放性、综合性和全面性，通过拟定大致选题范围，学生可充分结合自身兴趣，充分发挥选题想象力，运用科学思维和地理空间思维，以问题为导向，运用课程所学内容，自主独立或以学习小组的形式完成课程设计。课程考核形式包括但不仅限于上述三种，在实际教学工作中授课教师应结合专业培养方案、课程安排和学生学习情况等进行考核安排。

四 结束语

大数据技术的发展正如同遥感技术、地理信息系统和全球定位系统构成的“3S”技术的发展和普及必将对城乡规划领域产生深刻影响，因此为满足社会未来发展的规划人才需求，以此为契机高校相关课程的教学改革势在必行。教学改革应不断完善整体课程大纲设计，衔接专业培养方案，借助多样化的课堂形式呈现丰富的课程内容，激发学生学习兴趣。在教学过程中注重对理论基础知识的讲解，努力加强对学生科学思维和地理空间思维的培养，全方位提升发现问题、分析问题和解决问题的能力。同时，注重课堂实操与教学内容相结合，帮助学生融会贯通课堂所学理论和方法以分析和解决实际问题，并积极鼓励学生在日常实践城乡规划中对地理大数据的创新应用。

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