中小學教育信息化基礎設施和公用管理平臺評價模型研究

黃炎磊,林小平,何國健

摘 要:基礎設施和公用管理平臺是中小學教育信息化的基礎,但對其評價缺乏相應的標準和規(guī)范。本文提出一種基于主成分分析的方法,首先建立評價指標體系,再隨機選取佛山市52所中小學進行采樣,最后利用主成分分析方法進行綜合評價。

關鍵詞:教育信息化;主成分分析;基礎設施;公用管理平臺;評價模型

中圖分類號:G40-058.1文獻標識碼:B文章編號:1673-8454(2010)12-0073-04

引言

實現(xiàn)教育信息化要達到“四通”,即高速安全、布局合理、多種接入方式并存、覆蓋全市教育城域網(wǎng)的“物理通”;教育管理信息資源和優(yōu)質(zhì)教育教學資源共建共享的“資源通”;以網(wǎng)絡視頻、衛(wèi)星通信和有線電視為主要載體的現(xiàn)代遠程教育系統(tǒng)的“教學通”;由學生庫、教師庫、公文庫等組成的教育管理數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的“管理通”。這“四通”的基礎就是各中小學的信息化基礎設施和公用管理平臺應用。近年來,各個地區(qū)中小學信息技術(shù)教育的投入不斷增加,環(huán)境和條件不斷改善,但也存在務虛不務實、資源利用率低等問題。由于缺乏相應的標準和規(guī)范,通常人們處理這類問題大多以經(jīng)驗定性分析為主,主觀隨意性較大。本文提出一種基于主成分分析的方法,首先建立基礎設施和公用管理平臺評價指標體系,再隨機選取佛山市52所中小學進行采樣,最后利用主成分分析方法對中小學教育信息化基本條件進行綜合評價并分類,最后得出結(jié)論。

一、指標體系

基礎設施與公用管理平臺應用主要考察學校在信息化過程中的基礎設施建設情況及使用效率。包括信息化場室建設、校園網(wǎng)建設、教師及學生用機建設、信息化公用管理平臺建設等情況。建立如表1所示的指標體系。

二、數(shù)學模型

主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)也稱為主分量分析,是一種通過降維來簡化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法:把多個變量(指標)化為少數(shù)幾個綜合變量(綜合指標),而這幾個綜合變量可以反映原來多個變量的大部分信息。為了使這些綜合變量所含的信息互不重疊,要求它們之間互不相關。因此用少量的幾個綜合變量代替原來的許多變量是有實際意義的,由這幾個綜合變量出發(fā)還有可能得到一個總的指標,按此總指標來排序、分類,問題就簡單多了。具體數(shù)學模型如下。

F1=A11ZX1+A21ZX2+……+An1ZXn

F2=A12ZX1+A22ZX2+……+An2ZXn

……

Fn=A1mZX1+A2mZX2+……+AnmZXn

其中A1i 、A2i 、Ani (i=1、2、3……m)為X的協(xié)方差陣∑的特征值多對應的特征向量,ZX1、ZX2、…… ZXn,是原始變量經(jīng)過標準化處理的值,因為在實際應用中,往往存在指標的量綱不同,所以在計算之前須先消除量綱的影響,而將原始數(shù)據(jù)標準化,本文所采用的數(shù)據(jù)就存在量綱影響。[注:本文指的數(shù)據(jù)標準化是指Z標準化]

A=(aij )n*m =(a1、a2、am),Rai=λi ai ,R為相關系數(shù)矩陣,λi 、ai是相應的特征值和單位特征向量,λ1≥λ2≥……≥λn≥0。

進行主成分分析的主要步驟如下:

(1)根據(jù)研究問題選取指標與數(shù)據(jù)。

(2)進行指標數(shù)據(jù)標準化處理,以消除量綱不同的影響。

(3)求無量綱后的相關系數(shù)矩陣R,進行指標之間的相關性判定。

(4)求R的特征值、特征向量和貢獻率。

(5)確定主成分的個數(shù),本文按照特征值大于1以及和累積貢獻率(即主成分解釋的方差占總體方差的比例)大于85%的原則提取主成分因子。

(6)對主成分因子的經(jīng)濟意義作解釋,一般由權(quán)重較大的幾個指標的綜合意義來確定。

(7)確定主成分Fi表達式。

(8)計算各主成分和綜合主成分值并進行評價與研究。

三、實證分析

根據(jù)建立的指標體系,由佛山市教育局、佛山科學技術(shù)學院信息中心組成專家組,隨機抽取佛山市52所學校,利用搜集整理現(xiàn)有資料、網(wǎng)絡調(diào)查、走訪座談、典型案例分析跟蹤等多種方式進行采樣,并將各二級指標加權(quán)求和,得到原始數(shù)據(jù)(見表2)。

佛山共有五個區(qū),分別為:A—禪城,B—南海,C—順德,D—三水,E—高明;

學校分別用代碼(001—052)表示。

對原始數(shù)據(jù)按評價模型進行計算,限于篇幅,略去計算過程,直接給出結(jié)果。各主成分對應的特征值、方差貢獻率和累積方差貢獻率見表3。

一般依據(jù)特征根的貢獻率來決定應當取多少個主成分比較合適,根據(jù)統(tǒng)計學原理,在通常情況下,特征根累計貢獻率的閾值標準為85%。由表3可見,第一、二主成分的累計方差貢獻率已達85.75%,即第一、二主成分以85.75%的精度體現(xiàn)了原始數(shù)據(jù)的特征,所以在此只需要取第一、二主成分做進一步分析,便可得到期望結(jié)果。綜合評價函數(shù)為:

F=0.77F1+0.09F2

第一主成分的計算公式為:

F1=0.4674X1+0.4387X2+0.4566X3+0.4251X4+0.4470X5

第二主成分的計算公式為:

F2=0.1993X1-0.4495X2-0.1131X3+0.7722X4-0.3861X5

按上述公式進行計算,并將結(jié)果排序,得到表4。

第一主成分中五個指標的系數(shù)相當且都為正值,所以第一主成分中每個指標的影響是差不多的,這反映了這些指標在教育信息化基本環(huán)境中的重要性,也反映了指標體系設計的合理性,每個指標都是不可缺少的,不過有著影響大小的區(qū)別。

從計算結(jié)果可以看出,由于佛山地處經(jīng)濟發(fā)達的珠三角地區(qū),佛山市中小學教育信息化的基本環(huán)境還是非常好的,教育信息化水平走在全省乃至全國的前列,表現(xiàn)在:

(1)學校大多擁有多媒體教室、學科電教室,設備功能滿足教學需求。

(2)校園網(wǎng)能實現(xiàn)寬帶介入佛山教育城域網(wǎng),網(wǎng)絡信息點覆蓋到教室、功能室和辦公室。

(3)擁有教師專門用機,基本能滿足教師教學需求。

(4)建有學生專門機房,機房充分向?qū)W生開放,滿足學生學習需求。

(5)建有較完整的辦公自動化系統(tǒng)(如財務管理、檔案管理、圖書管理等)、教務教學管理系統(tǒng)(學籍管理、成績管理、排課、教室管理),有的學校還建有獨立的考試質(zhì)量監(jiān)控分析系統(tǒng)。

(6)各中小學的大規(guī)模信息技術(shù)硬件環(huán)境建設已經(jīng)進入收尾階段,也具備了基本的信息化公用管理平臺,工作的重點轉(zhuǎn)變?yōu)楣芎?、用好這些設備,提高其使用效果,同時推進軟件資源的開發(fā)、共享和利用。

當然,各中小學教育信息化的發(fā)展也存在地域的不平衡性,如經(jīng)濟條件、地理位置和自然環(huán)境稍差的高明地區(qū),從計算結(jié)果看,此區(qū)學校最高排在第19位,所以當?shù)赜嘘P部門還需要更加重視教育問題,進一步加大投入,改善中小學教育信息化的基礎設施和公用管理平臺狀況。

結(jié)束語

用主成分分析方法,從信息化課室、校園網(wǎng)、教師用機、學生用機和信息化公用管理平臺等方面,對佛山市中小學的教育信息化基本環(huán)境進行評價,所得結(jié)果客觀可信,為區(qū)域教育信息化布局提供依據(jù)。本文提出的分析方法具有普遍性,對其他地區(qū)的中小學教育信息化基礎設施和公用管理平臺的評估分析具有較好的借鑒作用。

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(編輯:劉軒)