地圖可視化分析教育大數(shù)據(jù)及其應(yīng)用探討

摘 要：教育大數(shù)據(jù)是當(dāng)前教育研究的重要趨勢(shì)與熱點(diǎn)方向，聚焦地圖可視化分析方法可以讓教育數(shù)據(jù)更加直觀、全面地呈現(xiàn)出教育過(guò)程中的實(shí)際規(guī)律與趨勢(shì)。文章主要闡述新時(shí)代教育大數(shù)據(jù)對(duì)教育信息化和現(xiàn)代化的重要性，分析教育研究的地圖可視化分析對(duì)象，探討地圖可視化在教育研究中的應(yīng)用，最后提出建議。

關(guān)鍵詞：教育大數(shù)據(jù);地圖可視化;GIS

一、新時(shí)代的教育大數(shù)據(jù)

以教育信息化全面推動(dòng)教育現(xiàn)代化，加快教育現(xiàn)代化，已成為當(dāng)前中國(guó)的教育主題。大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)學(xué)習(xí)、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、創(chuàng)客等技術(shù)在教育教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用[1]，推動(dòng)教育變革和創(chuàng)新，為加快教育現(xiàn)代化的發(fā)展帶來(lái)了更多可能。其中，教育大數(shù)據(jù)為教育信息化的發(fā)展帶來(lái)了新動(dòng)能。教育大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠解決資源分配方式，優(yōu)質(zhì)教育資源的服務(wù)領(lǐng)域;支撐差異化教學(xué)和促進(jìn)個(gè)性化學(xué)習(xí)，智能導(dǎo)學(xué);教育資源不公平和教育管理決策等方面的問(wèn)題 [2]。

目前教育大數(shù)據(jù)主要以線行、靜態(tài)的數(shù)值化、表格化形式呈現(xiàn)，缺乏對(duì)教育發(fā)生與發(fā)展?fàn)顩r的時(shí)間、空間維度的剖析。教育數(shù)據(jù)的地圖可視化分析，能夠直觀地揭示數(shù)據(jù)之間的復(fù)雜關(guān)系，立體地展示數(shù)據(jù)的橫向空間和縱向時(shí)間，有助于教育研究者對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更細(xì)致的洞察[3]。

二、教育研究中地圖可視化分析對(duì)象

教育系統(tǒng)四核心要素包括教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體，各要素都具有地理空間與連續(xù)時(shí)間屬性，要素之間合理搭配與管理才能推動(dòng)教學(xué)過(guò)程的有效進(jìn)行，準(zhǔn)確分析與把握各要素的特征與屬性是保證教學(xué)質(zhì)量的重要前提。

1.教學(xué)人力資源管理——教師與學(xué)生

教師作為教育發(fā)展的第一資源，在教學(xué)過(guò)程中起著重要的主導(dǎo)作用。教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)過(guò)程是從新手教師到專(zhuān)家型教師的演變。相比之下，專(zhuān)家型教師在教學(xué)中更加注重學(xué)生的學(xué)習(xí)主體性地位，有助于學(xué)生批判性思維的培養(yǎng)[4];還可以“師帶徒”為新手教師的專(zhuān)業(yè)成長(zhǎng)起到引領(lǐng)示范作用。通過(guò)分析教師資源的空間分布與發(fā)展情況，可以合理配置優(yōu)質(zhì)教師資源，組建教師研修共同體，精準(zhǔn)匹配教育決策與規(guī)劃。

學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)的主體，是教育最終目標(biāo)的實(shí)際落腳點(diǎn)。在終身化個(gè)性化學(xué)習(xí)型社會(huì)的背景下，每個(gè)學(xué)生越來(lái)越具有獨(dú)特性，把握學(xué)生特征，根據(jù)學(xué)習(xí)者畫(huà)像才能更精準(zhǔn)地開(kāi)展個(gè)性化教學(xué)。聚焦到學(xué)生個(gè)體的學(xué)習(xí)活動(dòng)的發(fā)生位置與時(shí)間的可視化分析。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)需求變化、學(xué)習(xí)風(fēng)格定位、學(xué)習(xí)水平測(cè)量與學(xué)習(xí)成長(zhǎng)路徑監(jiān)測(cè)，進(jìn)而可以為教學(xué)設(shè)計(jì)者與實(shí)施者提供直觀參考。

2.教學(xué)過(guò)程資源管理——內(nèi)容與媒體

在教學(xué)系統(tǒng)中，教育資源可分為軟件資源與硬件資源。教學(xué)內(nèi)容屬于軟件資源，是學(xué)習(xí)需求與教學(xué)目標(biāo)的直接體現(xiàn);教學(xué)媒體屬于硬件資源，主要承載教育信息和輔助開(kāi)展教學(xué)過(guò)程管理。教育資源與空間位置密切相關(guān)，對(duì)教育資源進(jìn)行精準(zhǔn)配置，有助于解決教育資源分布不均衡、教育結(jié)構(gòu)發(fā)展不平衡等教育公平問(wèn)題。通過(guò)地圖可視化分析技術(shù)，可以全面呈現(xiàn)教育資源數(shù)據(jù)的地理空間分配現(xiàn)狀與變化過(guò)程，能直觀顯示出區(qū)域、城鄉(xiāng)、校際發(fā)展的不平衡情況，能更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)資源配置問(wèn)題，從而為教育決策與管理部門(mén)提供資源配置與教學(xué)政策制定的參考依據(jù)。

三、地圖可視化分析方法在教育中的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Systems，簡(jiǎn)稱(chēng)GIS）是社會(huì)科學(xué)發(fā)展的第三趨勢(shì)“應(yīng)用化”的產(chǎn)物之一[5]，數(shù)據(jù)的地圖可視化可以通過(guò)GIS實(shí)現(xiàn)。GIS是將空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)緊密結(jié)合在一起的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以分析和處理空間位置、分布和形態(tài)等各種地理現(xiàn)象和過(guò)程，用于解決實(shí)踐活動(dòng)中各種復(fù)雜的規(guī)劃、決策和管理問(wèn)題[6]。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，GIS被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)、語(yǔ)言歷史、犯罪學(xué)、公共規(guī)劃等社會(huì)領(lǐng)域，在教育領(lǐng)域也逐漸興起。例如，針對(duì)當(dāng)前幼兒園布局的不合理，幼兒“入學(xué)難”等問(wèn)題，基于位置分配分析，對(duì)城區(qū)幼兒園存在的不均衡性提出優(yōu)化建議[7];利用GIS方法分析教育資源與教學(xué)經(jīng)費(fèi)的空間分布、演變過(guò)程和地區(qū)差異等，揭示高等教育存在的問(wèn)題，為高等教育改革與發(fā)展提供合理對(duì)策與建議[8]。

教育大數(shù)據(jù)地圖可視化關(guān)鍵是獲取學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)行為等教育數(shù)據(jù)的空間地理位置。教育數(shù)據(jù)可以通過(guò)移動(dòng)終端、在線教育課程（慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等）獲取，通過(guò)數(shù)據(jù)的處理，解析地理空間位置。而對(duì)于具備地理位置屬性教育數(shù)據(jù)，如計(jì)算機(jī)、多媒體等硬件資源，其地理位置即所在地區(qū)的地理坐標(biāo)。而對(duì)于本身不包含位置信息的教育數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)行為，可以通過(guò)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)發(fā)生的位置或?qū)W習(xí)設(shè)備來(lái)獲取地理信息。通過(guò)地圖可視化記錄學(xué)生的行動(dòng)軌跡，揭示學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律，為學(xué)習(xí)者提供個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)。

四、結(jié)語(yǔ)

教育是一個(gè)復(fù)雜的、具備教學(xué)功能的社會(huì)系統(tǒng)，教育數(shù)據(jù)具有典型的地理空間與時(shí)間屬性。地圖可視化分析是一種直觀的、以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的可視化方法，可以通過(guò)以宏觀和微觀視角對(duì)不同尺度、不同層次的數(shù)據(jù)進(jìn)行視圖展示。通過(guò)對(duì)紛繁復(fù)雜的教育數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢(xún)與統(tǒng)計(jì)分析，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)信息，可以轉(zhuǎn)變過(guò)去依賴(lài)直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)的研究范式，輔助教育政策制定，讓教育研究更加科學(xué)化、規(guī)范化、精準(zhǔn)化。在應(yīng)用中，教育大數(shù)據(jù)的地圖可視化需要把握對(duì)教育政策規(guī)劃、教育發(fā)展指數(shù)、區(qū)域教育水平差異等方面的宏觀分析，也需要重視對(duì)學(xué)習(xí)者個(gè)性化需求變化、學(xué)習(xí)行為發(fā)展規(guī)律等精細(xì)微觀數(shù)據(jù)的捕獲。當(dāng)前的教育數(shù)據(jù)地圖可視化分析主要集中在宏觀的布局規(guī)劃與資源分析探討，缺乏對(duì)教師與學(xué)生主體的精準(zhǔn)分析。重視地圖可視化分析方法在挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)狀態(tài)，指導(dǎo)個(gè)性化學(xué)習(xí)路徑的設(shè)計(jì)，建立智能導(dǎo)學(xué)決策與路徑推薦等方面的微觀應(yīng)用，才能將教育目標(biāo)落到實(shí)處，才能輔助宏觀分析更精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)，為教育均衡發(fā)展提供有效參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊宗凱，吳砥，鄭旭東.教育信息化2.0：新時(shí)代信息技術(shù)變革教育的關(guān)鍵歷史躍遷[J].教育研究，2018（4）：16-22.

[2]劉三女牙，周東波，李浩，等.基于地圖的教育大數(shù)據(jù)可視分析方法探討[J].電化教育研究，2018（7）：49-56.

[3]（美）Julie Steele Noah Iliinsky.數(shù)據(jù)可視化之美[M].祝洪凱，李妹芳，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[4]王陸，彭玏，馬如霞，等.大數(shù)據(jù)知識(shí)發(fā)現(xiàn)的教師成長(zhǎng)行為路徑[J].電化教育研究，2019（1）：95-103.

[5]王法輝.社會(huì)科學(xué)和公共政策的空間化和GIS的應(yīng)用[J].地理學(xué)報(bào)，2011（8）：1089-1100.

[6]陳述彭，魯學(xué)軍，周成虎.地理信息系統(tǒng)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[7]劉新意.基于GIS的城區(qū)幼兒園空間布局及優(yōu)化研究[D].贛州：江西理工大學(xué)，2018.

[8]趙光龍.中國(guó)高等教育資源配置空間分布研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2014.

作者簡(jiǎn)介：藍(lán)家程（1986—），男，副教授，博士，研究方向：地理教育、喀斯特生態(tài)環(huán)境。