夏道勛，唐勝男，田星瑜

(1.貴州師范大學(xué) 大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院，貴州 貴陽 550025;2.貴州省教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550025)

0 引 言

為了切實(shí)落實(shí)“努力辦好人民滿意的教育”的總體要求，以實(shí)現(xiàn)教育公平為主線，以推進(jìn)素質(zhì)教育為主題，以促進(jìn)縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展為核心，努力辦好每一所學(xué)校，促進(jìn)每一名學(xué)生健康成長(zhǎng)和全面發(fā)展。通過充分了解教育資源的真實(shí)分布情況，各部門嚴(yán)格實(shí)施教育改革，切實(shí)推進(jìn)縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展，使得校際差距、城鄉(xiāng)差距不斷縮小，以達(dá)到義務(wù)教育的總體發(fā)展要求。該文設(shè)計(jì)一種基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的義務(wù)教育大數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)可視化平臺(tái)，以促進(jìn)縣域內(nèi)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展，促進(jìn)教育公平?？h域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析平臺(tái)為縣域義務(wù)教育發(fā)展中面臨的重點(diǎn)問題和突出問題如“普及十五年教育”“義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡”“城鄉(xiāng)教育一體化”“學(xué)生綜合素質(zhì)評(píng)估”“辦學(xué)條件改善”等，提供基于評(píng)估主題的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)支持設(shè)計(jì)，提升縣域義務(wù)教育治理體系與治理能力現(xiàn)代化水平。

1 相關(guān)工作

中國義務(wù)教育進(jìn)入了“優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展”新階段的最重要標(biāo)志是教育部于2017年4月頒發(fā)的《縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展督導(dǎo)評(píng)估辦法》(教督[2017]6號(hào))文件，這一舉措也促使著全國的義務(wù)教育均衡發(fā)展往更高水平進(jìn)步，全面提高義務(wù)教育質(zhì)量。科學(xué)合理的決策支持服務(wù)能力有利于指導(dǎo)義務(wù)教育資源的優(yōu)化配置，有利于義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的宏觀調(diào)控，更好實(shí)現(xiàn)教育公平。如何對(duì)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展進(jìn)行有效分析和評(píng)價(jià)，并建立一套合理、有效的義務(wù)教育決策支持服務(wù)能力評(píng)價(jià)系統(tǒng)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

根據(jù)大數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)生命周期，優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的數(shù)據(jù)分析前提是有效數(shù)據(jù)。信息技術(shù)發(fā)揮“知識(shí)傳播快、覆蓋面廣、資源共享”等優(yōu)勢(shì)，已逐步實(shí)現(xiàn)教育管理、優(yōu)質(zhì)教育資源共享、現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育平臺(tái)搭建、E-learning個(gè)性化學(xué)習(xí)和虛擬教育社區(qū)等信息化建設(shè)，賦予了教育事業(yè)全新的內(nèi)涵，推動(dòng)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展，為優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析提供了寶貴的數(shù)據(jù)資源[1-2]。任秀穎等[1]提出了構(gòu)建教育信息化模式的保障機(jī)制，為促進(jìn)國內(nèi)城鄉(xiāng)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展提供了信息化實(shí)踐思路。王繼新等[2]的研究結(jié)果為促進(jìn)教育均衡發(fā)展提供了理論指導(dǎo)意義，提出了采用縣域義務(wù)教育信息化的方式來解決教育均衡發(fā)展的問題。他們從教育公平、教育資源配置和教育生態(tài)學(xué)三個(gè)不同的方面全面分析了四種教學(xué)模式，分別是雙規(guī)制數(shù)字學(xué)校模式、城鄉(xiāng)互助的“雙師”模式、有組織的MOOC模式和適切性數(shù)字資源全覆蓋模式；為了得出更全面的理論體系，進(jìn)一步對(duì)四種模式進(jìn)行比較分析，且對(duì)四種模式的可持續(xù)發(fā)展提出了實(shí)際的建議。針對(duì)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的數(shù)據(jù)資源需要利用數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)加載(extract-transform-load，ETL)等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，將不同類型數(shù)據(jù)進(jìn)行業(yè)務(wù)規(guī)則與需求的轉(zhuǎn)換與清洗[3-4]。

數(shù)據(jù)分析是構(gòu)建義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展決策支持服務(wù)能力評(píng)價(jià)系統(tǒng)的核心。為了解決義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展中的難題，提高優(yōu)質(zhì)義務(wù)教育資源共享的效率，謝劍萍[5]采用戰(zhàn)略管理分析方法，提出了義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的戰(zhàn)略對(duì)策。艾倫[6]對(duì)比分析了義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡測(cè)量方法，采用差異系數(shù)、基尼系數(shù)以及均衡指數(shù)分別對(duì)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，比較三種不同測(cè)量方法的計(jì)算結(jié)果，指出均衡指數(shù)的非線性特性和非對(duì)稱性特性在測(cè)量分析上體現(xiàn)出來的優(yōu)勢(shì)。在數(shù)據(jù)分析過程中，陳家全[7]構(gòu)建了義務(wù)教育均衡發(fā)展評(píng)價(jià)系統(tǒng)，降低了數(shù)據(jù)處理的難度，簡(jiǎn)化了評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，使得數(shù)據(jù)分析更具有操作性和針對(duì)性。高軍等[8]和沈光輝等[9]研究了學(xué)校教育管理服務(wù)模式，并構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的教育管理服務(wù)平臺(tái)原型，為教育領(lǐng)域創(chuàng)建高效、決策支持平臺(tái)提供有價(jià)值的參考模型。為了進(jìn)一步揭示對(duì)復(fù)雜教育規(guī)律的理解，輔助教師監(jiān)督學(xué)習(xí)過程，提升管理者科學(xué)決策水平，余泰等[10]重點(diǎn)闡述了文本數(shù)據(jù)可視化、多維數(shù)據(jù)可視化、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)可視化、時(shí)間序列數(shù)據(jù)可視化和地理空間數(shù)據(jù)可視化等5種主流的教育大數(shù)據(jù)可視化呈現(xiàn)方法，并給出具體的應(yīng)用場(chǎng)景。

義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展必然需要全社會(huì)各方面的努力，是一個(gè)龐大的且事無巨細(xì)的社會(huì)工程，需要全社會(huì)協(xié)調(diào)解決義務(wù)教育發(fā)展過程中的難題，不斷推進(jìn)基礎(chǔ)教育均衡發(fā)展[11]。科學(xué)合理的決策支持服務(wù)能力有利于指導(dǎo)義務(wù)教育資源的優(yōu)化配置，有利于義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的宏觀調(diào)控，更好實(shí)現(xiàn)教育公平。該文利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，動(dòng)態(tài)、可視化、全自動(dòng)地生成決策文檔，為了更清晰地表明縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析結(jié)果，采用了分區(qū)域、分學(xué)校層次、分觀測(cè)點(diǎn)的方式進(jìn)行展示，從而創(chuàng)建出具有更全面的教育決策力、更強(qiáng)的教育問題洞察力和教育過程優(yōu)化能力的決策支持服務(wù)平臺(tái)。

2 分析平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為滿足義務(wù)教育在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下業(yè)務(wù)策略生成和評(píng)估的要求，研究根據(jù)各類監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果對(duì)教育大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)影響的評(píng)估技術(shù)，并結(jié)合義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展相關(guān)策略，重點(diǎn)研究義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，決策支持服務(wù)和決策數(shù)據(jù)的可視化技術(shù)。對(duì)現(xiàn)有義務(wù)教育各類數(shù)據(jù)庫進(jìn)行系統(tǒng)分析，涵蓋教育、人口、地理、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域，以及對(duì)縣域義務(wù)教育數(shù)據(jù)積累現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查研究，研發(fā)縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，豐富縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的決策支持能力。

2.1 平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析平臺(tái)采取Spring MVC+MySQL+Spark設(shè)計(jì)架構(gòu)[12]，設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)平臺(tái)、應(yīng)用服務(wù)和展示交互等四個(gè)層次，見圖1。平臺(tái)通過ETL技術(shù)和離散數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡異構(gòu)數(shù)據(jù)匯聚；利用HDFS和Hive on Spark技術(shù)，將教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫、經(jīng)濟(jì)社會(huì)科技數(shù)據(jù)庫等義務(wù)教育相關(guān)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)組建成縣域基礎(chǔ)教育發(fā)展評(píng)估系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)；在數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)的基礎(chǔ)上，采用Spark MLlib技術(shù)實(shí)現(xiàn)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的四個(gè)維度進(jìn)行數(shù)據(jù)分析；采用ECharts、GIS工具或技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析可視化。

圖1 縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 平臺(tái)功能設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的評(píng)估要求，分析平臺(tái)從四個(gè)維度不同觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行綜合指標(biāo)分析，四個(gè)維度分別是資源配置、政府保障程度、教育質(zhì)量和社會(huì)認(rèn)可度，實(shí)現(xiàn)分地區(qū)級(jí)、縣區(qū)級(jí)和學(xué)校整體的義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的綜合指標(biāo)分析，以及實(shí)現(xiàn)決策支持與預(yù)警能力。

資源配置維度一共有7項(xiàng)指標(biāo)，重點(diǎn)在于評(píng)估縣域義務(wù)教育學(xué)校的軟硬件配置水平，如學(xué)校的儀器設(shè)備、校舍和教師等。該維度除了需要精確核算每所學(xué)校的資源配置水平，也需要評(píng)估校際均衡發(fā)展情況，評(píng)估達(dá)標(biāo)的規(guī)則是每所學(xué)校至少有6項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，且余項(xiàng)至少達(dá)到要求的85%。政府保障程度維度共有15項(xiàng)指標(biāo)，重點(diǎn)考核縣級(jí)人民政府是否依法履職，是否切實(shí)落實(shí)了國家有關(guān)法律、法規(guī)和政策要求，是否有效推進(jìn)了義務(wù)教育均衡發(fā)展，檢查城鄉(xiāng)一體化成效等，該維度需要每項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。教育質(zhì)量維度共涉及9項(xiàng)指標(biāo)，重點(diǎn)評(píng)估縣域義務(wù)教育普及程度、每所學(xué)校管理水平、學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)質(zhì)量和學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展水平等，該維度需要每項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求才能符合評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。

社會(huì)認(rèn)可度維度需要設(shè)計(jì)專門的問卷調(diào)查，以學(xué)生、家長(zhǎng)、校長(zhǎng)、教師、政協(xié)委員、人大代表及其他群眾為調(diào)查對(duì)象，重點(diǎn)調(diào)查縣級(jí)政府及相關(guān)教育職能部分對(duì)教育公平政策的落實(shí)情況、推動(dòng)優(yōu)質(zhì)資源共享的舉措，以及學(xué)校是否規(guī)范辦學(xué)行為、加強(qiáng)實(shí)施素質(zhì)教育、有效地改革了考試評(píng)估制度、教育質(zhì)量是否顯著提高等，調(diào)查結(jié)果需要85%及以上的人滿意現(xiàn)階段義務(wù)教育。

3 ETL數(shù)據(jù)抽取與處理

大數(shù)據(jù)應(yīng)用的關(guān)鍵在于信息共享與互通，該文采用ETL技術(shù)實(shí)現(xiàn)義務(wù)教育跨領(lǐng)域、跨系統(tǒng)、跨地域的數(shù)據(jù)共享，為實(shí)現(xiàn)義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的數(shù)據(jù)分析夯實(shí)基礎(chǔ)[13]。

3.1 ETL數(shù)據(jù)抽取

在義務(wù)教育信息化建設(shè)過程中，沉淀了來自不同時(shí)期、不同操作系統(tǒng)、不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)和不同類型數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，如教育事業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)、教育財(cái)務(wù)預(yù)決算、國家地區(qū)教育比較數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，以及教育有關(guān)的文件、報(bào)告和社會(huì)調(diào)查等半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)或非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。ETL數(shù)據(jù)抽取是將這些與義務(wù)教育相關(guān)的數(shù)據(jù)從異構(gòu)數(shù)據(jù)源端經(jīng)抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、裝載至數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)端的處理過程，如圖2所示。

圖2 ETL數(shù)據(jù)抽取框架

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)拆分方法

在某個(gè)縣域下，建設(shè)一所學(xué)校是需要考慮特定的歷史背景。所以根據(jù)不同時(shí)期的需要，貴州省建有九年一貫制學(xué)校、完全中學(xué)、十二年一貫制學(xué)校和附設(shè)幼兒班等類型的學(xué)校。因?yàn)橥凰鶎W(xué)校的學(xué)生，不同階段占用的教學(xué)資源不盡相同，所以需要對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分。下面通過學(xué)校類型分類，列舉了基礎(chǔ)教育數(shù)據(jù)拆分方法。

3.2.1 九年一貫制學(xué)校

九年一貫制學(xué)校是指該學(xué)校的小學(xué)和初中實(shí)行一體化教育。拆分方法：首先考慮各學(xué)部的辦學(xué)規(guī)模，然后對(duì)學(xué)校辦學(xué)條件進(jìn)行拆分，應(yīng)按照小學(xué)生與初中生為1∶1.1的比例進(jìn)行分解，最后分各學(xué)部按各一所學(xué)校納入統(tǒng)計(jì)結(jié)果。如下是某所九年一貫制學(xué)校小學(xué)部校園建筑面積的計(jì)算公式：

(1)

3.2.2 完全中學(xué)

完全中學(xué)是指該學(xué)校既設(shè)立初中部又擁有高中部的學(xué)校，在拆分該類學(xué)校辦學(xué)條件數(shù)據(jù)時(shí)，先根據(jù)初中、高中各自的辦學(xué)規(guī)模，學(xué)校學(xué)生需要按照一定的比例進(jìn)行分解，例如按照“一個(gè)初中生∶一個(gè)高中生=1∶1.2”進(jìn)行拆分，再將該所學(xué)校的初中部按一所學(xué)校納入數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果。如下是某所完全中學(xué)初中部校園建筑面積的計(jì)算公式：

(2)

3.2.3 十二年一貫制學(xué)校

十二年一貫制學(xué)校是指該學(xué)校包括小學(xué)、初中和高中三個(gè)學(xué)習(xí)階段，對(duì)該類學(xué)校辦學(xué)條件數(shù)據(jù)的拆分方法是先根據(jù)小學(xué)、初中、高中各階段各自的辦學(xué)規(guī)模，按照“一個(gè)小學(xué)生∶一個(gè)初中生∶一個(gè)高中生=1∶1.1∶1.32”的比例進(jìn)行拆分，再將該所學(xué)校的小學(xué)和初中兩個(gè)學(xué)段的拆分?jǐn)?shù)據(jù)各按一所學(xué)校納入統(tǒng)計(jì)。如下是某所十二年一貫制學(xué)校初中部校園建筑面積的計(jì)算公式：

(3)

3.2.4 附設(shè)幼兒班

附設(shè)幼兒班是指某小學(xué)、初中、九年一貫制或十二年一貫制等學(xué)校設(shè)有幼兒班教學(xué)，也需要涉及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的拆分。拆分方法：小學(xué)附設(shè)幼兒班：一個(gè)在園幼兒∶一個(gè)小學(xué)生=1∶1；初中附設(shè)幼兒班：一個(gè)在園幼兒∶一個(gè)初中生=1∶1.1；九年制附設(shè)幼兒班：一個(gè)在園幼兒∶一個(gè)小學(xué)生∶一個(gè)初中生=1∶1∶1.1；十二年制附設(shè)幼兒班：一個(gè)在園幼兒∶一個(gè)小學(xué)生∶一個(gè)初中生∶一個(gè)高中生=1∶1∶1.1∶1.32。相應(yīng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的拆分公式和上面類似。

4 數(shù)據(jù)分析與可視化

通常，差異系數(shù)分析法、基尼系數(shù)分析法和均衡指數(shù)分析法是教育領(lǐng)域進(jìn)行均衡性水平測(cè)量的三種方法[6,14]，并且差異系數(shù)分析法是教育部相關(guān)文件中規(guī)定的測(cè)量方法，該文重點(diǎn)闡述差異系數(shù)分析法。

4.1 差異系數(shù)分析方法

計(jì)算綜合差異系數(shù)時(shí)，需要比較的數(shù)據(jù)有生均教學(xué)及輔助用房面積、生均體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館面積、生均教學(xué)儀器設(shè)備值、每百名學(xué)生擁有計(jì)算機(jī)臺(tái)數(shù)、生均圖書冊(cè)數(shù)、師生比、生均高于規(guī)定學(xué)歷教師數(shù)、生均中級(jí)及以上專業(yè)技術(shù)職務(wù)教師數(shù)等。

差異系數(shù)分析方法公式表示為：

(4)

4.2 基尼系數(shù)分析法

基尼系數(shù)由意大利統(tǒng)計(jì)學(xué)家克拉多·基尼(Corrado Gini)提出，它的最大值為1，最小值為0，其值越接近0則表明被測(cè)對(duì)象的均衡性越好，計(jì)算公式如下：

(5)

其中，n表示被測(cè)學(xué)校總數(shù)，Pi表示第i所學(xué)校學(xué)生數(shù)占全部被測(cè)學(xué)校學(xué)生總數(shù)的比例，wi表示第i所學(xué)校教育資源占全部被測(cè)學(xué)校教育資源總數(shù)的比例，計(jì)算時(shí)需要將生均教育資源數(shù)進(jìn)行升序排列，否則會(huì)出現(xiàn)負(fù)值無效現(xiàn)象。

4.3 均衡指數(shù)分析法

艾倫[6]于2012年正式提出均衡指數(shù)分析方法，該方法是為了有效測(cè)量教育資源配備均衡性而被設(shè)計(jì)出來的測(cè)量分析方法，取值范圍為[0,1]，取值為0時(shí)代表絕對(duì)均衡，取值為1時(shí)代表絕對(duì)不均衡，計(jì)算公式如下：

(6)

其中，n表示被測(cè)學(xué)?？倲?shù)，Pi表示第i所學(xué)校的生均教育資源占所有n所學(xué)校生均教育資源總額的比例，log2表示求以2為底的對(duì)數(shù)，π表示圓周率。

三類數(shù)據(jù)分析算法能很好地獲得縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展現(xiàn)狀和存在的不足，為縮小義務(wù)教育城鄉(xiāng)、校際差距提供了數(shù)據(jù)支撐，能夠提供解決問題的基本思路，促進(jìn)了義務(wù)教育標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

4.4 基于GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)可視化

數(shù)據(jù)分析可視化是對(duì)縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的分析結(jié)果進(jìn)行可視化表達(dá)[15-16]。該文利用ECharts+GIS等可視化呈現(xiàn)技術(shù)[17]，以行政地圖作為底本，根據(jù)學(xué)校的經(jīng)緯度標(biāo)注出某所義務(wù)教育學(xué)校在地圖上的地理位置，并用不同大小、不同顏色的圓點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，全局地呈現(xiàn)出省級(jí)、地區(qū)級(jí)或者縣域下義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析結(jié)果，圓點(diǎn)稠密、顏色偏紅的縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展越發(fā)不均衡。

5 分析平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)

分析平臺(tái)以縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析為主線，主要實(shí)現(xiàn)了平臺(tái)系統(tǒng)登錄、數(shù)據(jù)抽取、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)可視化等功能模塊。重點(diǎn)圍繞差異系數(shù)分析方法，實(shí)現(xiàn)了縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析和可視化，均包含有幼兒園、小學(xué)和初中三個(gè)義務(wù)教育階段，以及特殊教育。

5.1 數(shù)據(jù)抽取

分析平臺(tái)自動(dòng)抽取了某省義務(wù)教育基本狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)，數(shù)據(jù)量大，并且數(shù)據(jù)寶貴，平臺(tái)的使用者必須要有合法的身份才能登錄。平臺(tái)將用戶分為系統(tǒng)管理員、省級(jí)教育主管、地區(qū)教育主管、縣域教育主管和學(xué)校管理員等五種角色，每個(gè)用戶的賬戶密碼采用MD5加密算法，登錄時(shí)需要輸入隨機(jī)產(chǎn)生的驗(yàn)證碼。合法用戶登錄進(jìn)入平臺(tái)后，可根據(jù)自己的需要修改密碼。抽取每年教育事業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)資源配置、政府保障程度和教育質(zhì)量三個(gè)維度大部分觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分析[18-19]。教育事業(yè)年報(bào)主要統(tǒng)計(jì)五大類數(shù)據(jù)，它們分別是縣域?qū)W?；厩闆r、教學(xué)班數(shù)班額情況、學(xué)生基本情況、教職工信息和學(xué)校辦學(xué)條件。這些數(shù)據(jù)每年都需要上報(bào)到上級(jí)主管部門，每年統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)也會(huì)存在差異。為此，分析平臺(tái)提供了方便、快捷的數(shù)據(jù)抽取接口，可分年/分縣域/分學(xué)校將所有與優(yōu)質(zhì)均衡數(shù)據(jù)分析相關(guān)的教育事業(yè)年報(bào)數(shù)據(jù)抽取至分析平臺(tái)中，存放在HDFS或者Hive on Spark里。

其余所需數(shù)據(jù)從教育財(cái)務(wù)預(yù)決算庫、國家地區(qū)教育比較數(shù)據(jù)庫，以及教育有關(guān)的文件、報(bào)告和社會(huì)調(diào)查等數(shù)據(jù)中抽取，實(shí)現(xiàn)從異構(gòu)數(shù)據(jù)源端經(jīng)抽取、轉(zhuǎn)換、清洗、裝載至Hive on Spark的處理過程。并校驗(yàn)數(shù)據(jù)倉儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)字符、數(shù)字不規(guī)范的情況，查找數(shù)據(jù)項(xiàng)是否缺失，校驗(yàn)數(shù)據(jù)項(xiàng)是否準(zhǔn)確。如果存在上述等問題，需要采取措施，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、一致性和時(shí)效性。根據(jù)數(shù)據(jù)分析的需要，平臺(tái)可動(dòng)態(tài)地修改社會(huì)調(diào)查問卷，為每所學(xué)校提供動(dòng)態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)采集接口的功能。

5.2 縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展分析

平臺(tái)分別對(duì)某省縣域下幼兒園、小學(xué)、初中和特殊教育的四個(gè)維度進(jìn)行優(yōu)質(zhì)指標(biāo)、優(yōu)質(zhì)差異系數(shù)、優(yōu)質(zhì)基尼系數(shù)和均衡指數(shù)分析。該文重點(diǎn)闡述小學(xué)階段的縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析和可視化。

某縣域下小學(xué)階段資源配置7個(gè)優(yōu)質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析。共評(píng)估的指標(biāo)分別是每百名學(xué)生擁有高于規(guī)定學(xué)歷教師數(shù)、每百名學(xué)生擁有縣級(jí)以上骨干教師數(shù)、每百名學(xué)生分別擁有體育/藝術(shù)專任教師數(shù)、生均教學(xué)及輔助用房建筑面積、生均體育活動(dòng)場(chǎng)館面積、生均教學(xué)儀器設(shè)備值和每百名學(xué)生擁有網(wǎng)絡(luò)多媒體教室數(shù)。

相應(yīng)功能的操作均在主頁面左邊的菜單導(dǎo)航欄中，點(diǎn)擊某縣域下的數(shù)據(jù)分析菜單，相應(yīng)的評(píng)估分析數(shù)據(jù)即可呈現(xiàn)到頁面的右邊顯示區(qū)域。在平臺(tái)上，紅色數(shù)字的部分表明該所學(xué)校對(duì)應(yīng)的指標(biāo)未達(dá)到評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，黑色數(shù)字部分表明該所學(xué)校對(duì)應(yīng)的指標(biāo)已達(dá)到評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)。所有圖表均可實(shí)現(xiàn)打印和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能。

某縣域下小學(xué)階段優(yōu)質(zhì)均衡差異系數(shù)分析。小學(xué)階段的優(yōu)質(zhì)均衡差異系數(shù)評(píng)估了各學(xué)校教學(xué)及輔助用房面積、各學(xué)校體育運(yùn)動(dòng)場(chǎng)館面積、各學(xué)校教學(xué)儀器設(shè)備值、各學(xué)校網(wǎng)絡(luò)多媒體教室數(shù)、各學(xué)校高于規(guī)定學(xué)歷教師數(shù)、各學(xué)校體育和藝術(shù)學(xué)科專任教師數(shù)和各學(xué)校骨干教師數(shù)的生均值等指標(biāo)。其設(shè)計(jì)思想與優(yōu)質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)分析基本相同。

5.3 優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析可視化

數(shù)據(jù)分析可視化展示了縣域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的分析結(jié)果。利用ECharts+GIS技術(shù)，以某省地圖作為底本，用附有學(xué)校名稱的圓點(diǎn)標(biāo)注出全省每所義務(wù)教育學(xué)校所在的地理位置，并根據(jù)該所學(xué)校各項(xiàng)指標(biāo)分析的結(jié)果，將圓點(diǎn)用不同大小、不同顏色表示，非常直觀地展示出該縣域下每所學(xué)校整體達(dá)標(biāo)情況。

在地圖頁面中，如果某圓點(diǎn)的顏色越紅，說明該所學(xué)校離達(dá)標(biāo)指標(biāo)相差越遠(yuǎn)，圓點(diǎn)的面積也越?。蝗绻硤A點(diǎn)的顏色越綠，說明該所學(xué)校越接近優(yōu)質(zhì)均衡評(píng)價(jià)指標(biāo)，圓點(diǎn)的面積也越大。該功能可單擊頁面區(qū)域中的“圖表切換”按鈕，便可打開對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)分析的可視化展示功能。

5.4 均衡發(fā)展決策平臺(tái)

均衡發(fā)展決策平臺(tái)是根據(jù)某省、某地區(qū)、某縣域下所有學(xué)校四個(gè)維度的綜合分析結(jié)果，全面、直觀地展示在對(duì)應(yīng)地域之上。在不同轄域下，綠色越多的轄域表示已達(dá)標(biāo)的學(xué)校越多，紅色越多的轄域表示未達(dá)標(biāo)的學(xué)校越多。點(diǎn)擊不同的轄域或者學(xué)校，系統(tǒng)會(huì)給出未達(dá)標(biāo)的具體原因，同時(shí)可以自動(dòng)生成數(shù)據(jù)分析報(bào)告，列舉出整改建議。

如果想獲得某個(gè)轄域下的義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展綜合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可通過移動(dòng)鼠標(biāo)至地圖上該轄域，雙擊鼠標(biāo)左鍵，平臺(tái)會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)至目的轄域，其右邊指標(biāo)明細(xì)指示器也會(huì)自動(dòng)更新該轄域的評(píng)估數(shù)據(jù)。轄域可分為省級(jí)、地區(qū)級(jí)、縣級(jí)和校級(jí)四個(gè)級(jí)別，其操作方式和數(shù)據(jù)呈現(xiàn)方式均相同。

6 結(jié)束語

大數(shù)據(jù)的潛在價(jià)值已被不斷地挖掘和使用，它正在悄然地改變世界，也在改變著基礎(chǔ)教育的發(fā)展?？h域義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展數(shù)據(jù)分析平臺(tái)通過對(duì)大量義務(wù)教育相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、整理和倉儲(chǔ)；對(duì)某省縣域下幼兒園、小學(xué)、初中和特殊教育等義務(wù)教育階段的四個(gè)維度眾多評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)質(zhì)指標(biāo)、優(yōu)質(zhì)差異系數(shù)、優(yōu)質(zhì)基尼系數(shù)和均衡指數(shù)分析。該分析平臺(tái)不僅能夠幫助教育管理者判斷某學(xué)校是否滿足教育需求，制定科學(xué)的教育決策和整改措施，而且能夠充分了解某縣域教育系統(tǒng)的典型特征，精確評(píng)估義務(wù)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展的進(jìn)程狀況。