地图可视化分析教育大数据及其应用探讨

摘 要：教育大数据是当前教育研究的重要趋势与热点方向，聚焦地图可视化分析方法可以让教育数据更加直观、全面地呈现出教育过程中的实际规律与趋势。文章主要阐述新時代教育大数据对教育信息化和现代化的重要性，分析教育研究的地图可视化分析对象，探讨地图可视化在教育研究中的应用，最后提出建议。

关键词：教育大数据;地图可视化;GIS

一、新时代的教育大数据

以教育信息化全面推动教育现代化，加快教育现代化，已成为当前中国的教育主题。大数据、云计算、移动学习、人工智能、虚拟现实、创客等技术在教育教学中的创新应用[1]，推动教育变革和创新，为加快教育现代化的发展带来了更多可能。其中，教育大数据为教育信息化的发展带来了新动能。教育大数据技术能够解决资源分配方式，优质教育资源的服务领域;支撑差异化教学和促进个性化学习，智能导学;教育资源不公平和教育管理决策等方面的问题 [2]。

目前教育大数据主要以线行、静态的数值化、表格化形式呈现，缺乏对教育发生与发展状况的时间、空间维度的剖析。教育数据的地图可视化分析，能够直观地揭示数据之间的复杂关系，立体地展示数据的横向空间和纵向时间，有助于教育研究者对数据进行更细致的洞察[3]。

二、教育研究中地图可视化分析对象

教育系统四核心要素包括教师、学生、教学内容和教学媒体，各要素都具有地理空间与连续时间属性，要素之间合理搭配与管理才能推动教学过程的有效进行，准确分析与把握各要素的特征与属性是保证教学质量的重要前提。

1.教学人力资源管理——教师与学生

教师作为教育发展的第一资源，在教学过程中起着重要的主导作用。教师的专业成长过程是从新手教师到专家型教师的演变。相比之下，专家型教师在教学中更加注重学生的学习主体性地位，有助于学生批判性思维的培养[4];还可以“师带徒”为新手教师的专业成长起到引领示范作用。通过分析教师资源的空间分布与发展情况，可以合理配置优质教师资源，组建教师研修共同体，精准匹配教育决策与规划。

学生是教学活动的主体，是教育最终目标的实际落脚点。在终身化个性化学习型社会的背景下，每个学生越来越具有独特性，把握学生特征，根据学习者画像才能更精准地开展个性化教学。聚焦到学生个体的学习活动的发生位置与时间的可视化分析。可以实现对学生的学习需求变化、学习风格定位、学习水平测量与学习成长路径监测，进而可以为教学设计者与实施者提供直观参考。

2.教学过程资源管理——内容与媒体

在教学系统中，教育资源可分为软件资源与硬件资源。教学内容属于软件资源，是学习需求与教学目标的直接体现;教学媒体属于硬件资源，主要承载教育信息和辅助开展教学过程管理。教育资源与空间位置密切相关，对教育资源进行精准配置，有助于解决教育资源分布不均衡、教育结构发展不平衡等教育公平问题。通过地图可视化分析技术，可以全面呈现教育资源数据的地理空间分配现状与变化过程，能直观显示出区域、城乡、校际发展的不平衡情况，能更准确地发现资源配置问题，从而为教育决策与管理部门提供资源配置与教学政策制定的参考依据。

三、地图可视化分析方法在教育中的应用

地理信息系统（Geographic Information Systems，简称GIS）是社会科学发展的第三趋势“应用化”的产物之一[5]，数据的地图可视化可以通过GIS实现。GIS是将空间数据和属性数据紧密结合在一起的计算机系统，可以分析和处理空间位置、分布和形态等各种地理现象和过程，用于解决实践活动中各种复杂的规划、决策和管理问题[6]。随着信息技术的发展，GIS被广泛应用于经济学、语言历史、犯罪学、公共规划等社会领域，在教育领域也逐渐兴起。例如，针对当前幼儿园布局的不合理，幼儿“入学难”等问题，基于位置分配分析，对城区幼儿园存在的不均衡性提出优化建议[7];利用GIS方法分析教育资源与教学经费的空间分布、演变过程和地区差异等，揭示高等教育存在的问题，为高等教育改革与发展提供合理对策与建议[8]。

教育大数据地图可视化关键是获取学习资源、学习行为等教育数据的空间地理位置。教育数据可以通过移动终端、在线教育课程（慕课、翻转课堂等）获取，通过数据的处理，解析地理空间位置。而对于具备地理位置属性教育数据，如计算机、多媒体等硬件资源，其地理位置即所在地区的地理坐标。而对于本身不包含位置信息的教育数据，如学习行为，可以通过学生学习活动发生的位置或学习设备来获取地理信息。通过地图可视化记录学生的行动轨迹，揭示学生学习规律，为学习者提供个性化学习服务。

四、结语

教育是一个复杂的、具备教学功能的社会系统，教育数据具有典型的地理空间与时间属性。地图可视化分析是一种直观的、以数据驱动的可视化方法，可以通过以宏观和微观视角对不同尺度、不同层次的数据进行视图展示。通过对纷繁复杂的教育数据进行查询与统计分析，以统一标准呈现数据信息，可以转变过去依赖直觉经验的研究范式，辅助教育政策制定，让教育研究更加科学化、规范化、精准化。在应用中，教育大数据的地图可视化需要把握对教育政策规划、教育发展指数、区域教育水平差异等方面的宏观分析，也需要重视对学习者个性化需求变化、学习行为发展规律等精细微观数据的捕获。当前的教育数据地图可视化分析主要集中在宏观的布局规划与资源分析探讨，缺乏对教师与学生主体的精准分析。重视地图可视化分析方法在挖掘学生学习状态，指导个性化学习路径的设计，建立智能导学决策与路径推荐等方面的微观应用，才能将教育目标落到实处，才能辅助宏观分析更精准地预测发展趋势，为教育均衡发展提供有效参考。

参考文献：

[1]杨宗凯，吴砥，郑旭东.教育信息化2.0：新时代信息技术变革教育的关键历史跃迁[J].教育研究，2018（4）：16-22.

[2]刘三女牙，周东波，李浩，等.基于地图的教育大数据可视分析方法探讨[J].电化教育研究，2018（7）：49-56.

[3]（美）Julie Steele Noah Iliinsky.数据可视化之美[M].祝洪凯，李妹芳，译.北京：机械工业出版社，2011.

[4]王陆，彭玏，马如霞，等.大数据知识发现的教师成长行为路径[J].电化教育研究，2019（1）：95-103.

[5]王法辉.社会科学和公共政策的空间化和GIS的应用[J].地理学报，2011（8）：1089-1100.

[6]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，2002.

[7]刘新意.基于GIS的城区幼儿园空间布局及优化研究[D].赣州：江西理工大学，2018.

[8]赵光龙.中国高等教育资源配置空间分布研究[D].上海：华东师范大学，2014.

作者简介：蓝家程（1986—），男，副教授，博士，研究方向：地理教育、喀斯特生态环境。