地圖可視化分析教育大數據及其應用探討

摘 要：教育大數據是當前教育研究的重要趨勢與熱點方向，聚焦地圖可視化分析方法可以讓教育數據更加直觀、全面地呈現出教育過程中的實際規律與趨勢。文章主要闡述新時代教育大數據對教育信息化和現代化的重要性，分析教育研究的地圖可視化分析對象，探討地圖可視化在教育研究中的應用，最后提出建議。

關鍵詞：教育大數據;地圖可視化;GIS

一、新時代的教育大數據

以教育信息化全面推動教育現代化，加快教育現代化，已成為當前中國的教育主題。大數據、云計算、移動學習、人工智能、虛擬現實、創客等技術在教育教學中的創新應用[1]，推動教育變革和創新，為加快教育現代化的發展帶來了更多可能。其中，教育大數據為教育信息化的發展帶來了新動能。教育大數據技術能夠解決資源分配方式，優質教育資源的服務領域;支撐差異化教學和促進個性化學習，智能導學;教育資源不公平和教育管理決策等方面的問題 [2]。

目前教育大數據主要以線行、靜態的數值化、表格化形式呈現，缺乏對教育發生與發展狀況的時間、空間維度的剖析。教育數據的地圖可視化分析，能夠直觀地揭示數據之間的復雜關系，立體地展示數據的橫向空間和縱向時間，有助于教育研究者對數據進行更細致的洞察[3]。

二、教育研究中地圖可視化分析對象

教育系統四核心要素包括教師、學生、教學內容和教學媒體，各要素都具有地理空間與連續時間屬性，要素之間合理搭配與管理才能推動教學過程的有效進行，準確分析與把握各要素的特征與屬性是保證教學質量的重要前提。

1.教學人力資源管理——教師與學生

教師作為教育發展的第一資源，在教學過程中起著重要的主導作用。教師的專業成長過程是從新手教師到專家型教師的演變。相比之下，專家型教師在教學中更加注重學生的學習主體性地位，有助于學生批判性思維的培養[4];還可以“師帶徒”為新手教師的專業成長起到引領示范作用。通過分析教師資源的空間分布與發展情況，可以合理配置優質教師資源，組建教師研修共同體，精準匹配教育決策與規劃。

學生是教學活動的主體，是教育最終目標的實際落腳點。在終身化個性化學習型社會的背景下，每個學生越來越具有獨特性，把握學生特征，根據學習者畫像才能更精準地開展個性化教學。聚焦到學生個體的學習活動的發生位置與時間的可視化分析?？梢詫崿F對學生的學習需求變化、學習風格定位、學習水平測量與學習成長路徑監測，進而可以為教學設計者與實施者提供直觀參考。

2.教學過程資源管理——內容與媒體

在教學系統中，教育資源可分為軟件資源與硬件資源。教學內容屬于軟件資源，是學習需求與教學目標的直接體現;教學媒體屬于硬件資源，主要承載教育信息和輔助開展教學過程管理。教育資源與空間位置密切相關，對教育資源進行精準配置，有助于解決教育資源分布不均衡、教育結構發展不平衡等教育公平問題。通過地圖可視化分析技術，可以全面呈現教育資源數據的地理空間分配現狀與變化過程，能直觀顯示出區域、城鄉、校際發展的不平衡情況，能更準確地發現資源配置問題，從而為教育決策與管理部門提供資源配置與教學政策制定的參考依據。

三、地圖可視化分析方法在教育中的應用

地理信息系統（Geographic Information Systems，簡稱GIS）是社會科學發展的第三趨勢“應用化”的產物之一[5]，數據的地圖可視化可以通過GIS實現。GIS是將空間數據和屬性數據緊密結合在一起的計算機系統，可以分析和處理空間位置、分布和形態等各種地理現象和過程，用于解決實踐活動中各種復雜的規劃、決策和管理問題[6]。隨著信息技術的發展，GIS被廣泛應用于經濟學、語言歷史、犯罪學、公共規劃等社會領域，在教育領域也逐漸興起。例如，針對當前幼兒園布局的不合理，幼兒“入學難”等問題，基于位置分配分析，對城區幼兒園存在的不均衡性提出優化建議[7];利用GIS方法分析教育資源與教學經費的空間分布、演變過程和地區差異等，揭示高等教育存在的問題，為高等教育改革與發展提供合理對策與建議[8]。

教育大數據地圖可視化關鍵是獲取學習資源、學習行為等教育數據的空間地理位置。教育數據可以通過移動終端、在線教育課程（慕課、翻轉課堂等）獲取，通過數據的處理，解析地理空間位置。而對于具備地理位置屬性教育數據，如計算機、多媒體等硬件資源，其地理位置即所在地區的地理坐標。而對于本身不包含位置信息的教育數據，如學習行為，可以通過學生學習活動發生的位置或學習設備來獲取地理信息。通過地圖可視化記錄學生的行動軌跡，揭示學生學習規律，為學習者提供個性化學習服務。

四、結語

教育是一個復雜的、具備教學功能的社會系統，教育數據具有典型的地理空間與時間屬性。地圖可視化分析是一種直觀的、以數據驅動的可視化方法，可以通過以宏觀和微觀視角對不同尺度、不同層次的數據進行視圖展示。通過對紛繁復雜的教育數據進行查詢與統計分析，以統一標準呈現數據信息，可以轉變過去依賴直覺經驗的研究范式，輔助教育政策制定，讓教育研究更加科學化、規范化、精準化。在應用中，教育大數據的地圖可視化需要把握對教育政策規劃、教育發展指數、區域教育水平差異等方面的宏觀分析，也需要重視對學習者個性化需求變化、學習行為發展規律等精細微觀數據的捕獲。當前的教育數據地圖可視化分析主要集中在宏觀的布局規劃與資源分析探討，缺乏對教師與學生主體的精準分析。重視地圖可視化分析方法在挖掘學生學習狀態，指導個性化學習路徑的設計，建立智能導學決策與路徑推薦等方面的微觀應用，才能將教育目標落到實處，才能輔助宏觀分析更精準地預測發展趨勢，為教育均衡發展提供有效參考。

參考文獻：

[1]楊宗凱，吳砥，鄭旭東.教育信息化2.0：新時代信息技術變革教育的關鍵歷史躍遷[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據可視分析方法探討[J].電化教育研究，2018（7）：49-56.

[3]（美）Julie Steele Noah Iliinsky.數據可視化之美[M].祝洪凱，李妹芳，譯.北京：機械工業出版社，2011.

[4]王陸，彭玏，馬如霞，等.大數據知識發現的教師成長行為路徑[J].電化教育研究，2019（1）：95-103.

[5]王法輝.社會科學和公共政策的空間化和GIS的應用[J].地理學報，2011（8）：1089-1100.

[6]陳述彭，魯學軍，周成虎.地理信息系統導論[M].北京：科學出版社，2002.

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

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

作者簡介：藍家程（1986—），男，副教授，博士，研究方向：地理教育、喀斯特生態環境。