基于GIS的學(xué)前教育資源均等化服務(wù)評價模型的應(yīng)用分析
——以唐山市區(qū)為例

任永強(qiáng)，李婷

(1.華北理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院，河北 唐山 063210；2.華北理工大學(xué) 外國語學(xué)院，河北 唐山 063210)

0 引言

學(xué)前教育作為學(xué)校教育和終身教育的前置環(huán)節(jié)，對孩子一生的教育起到重要影響。兒童從出生到6周歲所接受的教育稱為學(xué)前教育。近年來，唐山市市區(qū)的學(xué)前基礎(chǔ)教育整體水平和質(zhì)量明顯提高，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展的諸多因素影響，學(xué)前教育發(fā)展的不均衡性越來越突出，為了使孩子能夠接受優(yōu)質(zhì)的學(xué)前教育，往往需要花費重金，從側(cè)面反映了學(xué)前教育在教育資源、教學(xué)設(shè)置、教學(xué)質(zhì)量、可達(dá)性以及保育費用方面存在差異。

唐山市大力發(fā)展學(xué)前教育，自2011年以來，唐山市逐步把學(xué)前教育的改革發(fā)展納入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的總體規(guī)劃，深入推進(jìn)學(xué)前教育資源的均等化，積極推進(jìn)學(xué)前教育的均衡發(fā)展。但在以往的學(xué)前教育資源規(guī)劃評價中，大多還是利用現(xiàn)有的資源指標(biāo)進(jìn)行評價，很少考慮學(xué)前教育資源的地理空間分布，一些地方幼兒園資源緊缺，而一些地方教育資源過剩，學(xué)前教育資源未能進(jìn)行合理地配置[1]。深入分析唐山地區(qū)學(xué)前教育資源的空間分布狀況(空間點分布)、交通路網(wǎng)通達(dá)情況(道路等交通網(wǎng)絡(luò))、適齡幼兒分布(適齡幼兒空間分布點)情況等，對學(xué)前教育資源的分布進(jìn)行有效地調(diào)配與優(yōu)化，為下一步的均衡化奠定基礎(chǔ)。在此情況下，將GIS空間地理信息分析技術(shù)引入到數(shù)理分析與數(shù)據(jù)挖掘當(dāng)中，探索建立學(xué)前教育資源均等化特征域評價模型[1-11]，并在相關(guān)公共服務(wù)供需空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析研究區(qū)的學(xué)前教育資源空間分布狀況，道路交通網(wǎng)絡(luò)狀況及適齡幼兒分布情況，找出問題區(qū)域，為進(jìn)行學(xué)前教育服務(wù)的合理布局和優(yōu)化提供決策支持。

1 研究區(qū)和數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

唐山市位于華北平原東北部，是京津冀城市群東北部副中心城市，是華北與東北通道的咽喉要地，交通十分方便。2016年11月河北省唐山市所有縣(市)區(qū)全部達(dá)到國家義務(wù)教育發(fā)展基本均衡縣評估認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，提前完成河北省政府下達(dá)的義務(wù)教育均衡發(fā)展目標(biāo)[4]。長期以來，唐山市教育主管部門堅持把促進(jìn)義務(wù)教育均衡發(fā)展作為主要工作來抓，不斷強(qiáng)化責(zé)任、加大投入，義務(wù)教育均衡發(fā)展工作已取得了顯著成績，成為全省乃至全國首批推進(jìn)義務(wù)教育均衡化發(fā)展的先進(jìn)區(qū)域，有效實現(xiàn)了資源均衡[12]。

近年來，唐山市大力發(fā)展基礎(chǔ)教育，尤其是學(xué)前教育，一手抓學(xué)前教育資源擴(kuò)充，一手抓教學(xué)質(zhì)量提升，學(xué)前教育服務(wù)普惠化程度大幅提高[13]。截至2017年12月，經(jīng)河北省教育廳審批、登記注冊的各類托兒所、幼兒園達(dá)到1 916家，唐山市市區(qū)范圍有140家，正是該研究的區(qū)域范圍。以往的學(xué)前教育或基礎(chǔ)教育資源規(guī)劃分析評價中，大部分還是對現(xiàn)有的資源指標(biāo)進(jìn)行分析評價，較少考慮教育資源的地理空間分布情況，造成了部分地區(qū)學(xué)前教育資源緊缺，而一些區(qū)域?qū)W前教育資源過剩，未能達(dá)到基礎(chǔ)教育資源的合理配置。為有效推進(jìn)區(qū)域?qū)W前教育資源均衡發(fā)展，需分析區(qū)域?qū)W前教育資源的空間分布特征，道路交通網(wǎng)絡(luò)狀況以及適齡幼兒空間分布情況，為后續(xù)的資源均等化化奠定基礎(chǔ)。

在此情況下，該研究將GIS空間分析技術(shù)引入到數(shù)據(jù)分析與信息挖掘當(dāng)中，探索建立學(xué)前教育資源均等化特征域評價模型，并在相關(guān)公共服務(wù)供需空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析研究區(qū)的學(xué)前教育資源空間分布狀況，找出了問題區(qū)域，為進(jìn)行學(xué)前教育服務(wù)的合理布局和優(yōu)化提供決策。

1.2 數(shù)據(jù)源

(1)學(xué)前教育數(shù)據(jù)：2017年12月22日，河北省教育廳公布了全省經(jīng)審批、登記注冊的各類托兒所、幼兒園有關(guān)信息，唐山市共有1916家，唐山市市區(qū)范圍有140家。幼兒園主要信息有幼兒園名稱、幼兒園地址、專任教師數(shù)量、保育員數(shù)量、衛(wèi)生保健員數(shù)量、班級個數(shù)、保育費等[14]。利用GIS地理編碼技術(shù)將幼兒園詳細(xì)地址解析為對應(yīng)的位置坐標(biāo)，如圖1所示。

(2)土地利用數(shù)據(jù)：主要利用土地利用分類中的城鄉(xiāng)居民建設(shè)用地來表征居民用地。

(3)蜂窩正六邊形數(shù)據(jù)：通過ArcGIS的Arcpy編寫腳本程序，自動生成唐山市區(qū)范圍內(nèi)半徑100m的蜂窩正六邊形數(shù)據(jù)。

(4)適齡人口數(shù)據(jù)：根據(jù)《唐山市統(tǒng)計年鑒2016》中“分縣區(qū)已婚育齡婦女生育狀況”數(shù)據(jù)提取表征唐山市市區(qū)路南區(qū)、路北區(qū)和高新區(qū)的適齡人口。

(5)唐山市區(qū)范圍：研究區(qū)域主要是唐山市部分路北區(qū)，部分路南區(qū)和部分高新區(qū)區(qū)域。

2 研究方法

2.1 適齡幼兒分布提取方法

在進(jìn)行幼兒學(xué)前教育資源均等化服務(wù)評價時，首先需要的就是適齡幼兒人口分布數(shù)據(jù)，適齡幼兒人口數(shù)是衡量需求的重要指標(biāo)，但目前人口統(tǒng)計中關(guān)于適齡幼兒人口數(shù)的最小單元為區(qū)縣，不能滿足空間分析的要求，需要將以區(qū)縣為單元的適齡幼兒人口數(shù)進(jìn)行細(xì)化分解，提取出帶有適齡人口數(shù)的空間點分布圖層[15]。

適齡幼兒分布點提取方法主要分為3步，首先將土地利用中的城鄉(xiāng)居民建設(shè)用地和含適齡幼兒人口數(shù)的行政區(qū)域數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊置分析，得到居民用地(含有行政區(qū)域，適齡幼兒數(shù)據(jù)等信息)，然后再與蜂窩正六邊形數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊置分析，得到適齡幼兒單元數(shù)據(jù)，最后根據(jù)居民用地面積百分比計算每個蜂窩正六邊形中適齡幼兒數(shù)量，提取適齡兒童單元面數(shù)據(jù)的質(zhì)心作為適齡幼兒分布點數(shù)據(jù)。如圖2適齡幼兒分布點提取技術(shù)路線圖所示。

圖1 唐山市市區(qū)幼兒園空間分布圖

圖2 適齡幼兒分布點提取技術(shù)路線圖

適齡幼兒單元劃分并沒有采用行政區(qū)域作為劃分邊界，是因為行政區(qū)域的范圍較大，很難反應(yīng)一個區(qū)域內(nèi)不同地區(qū)獲取學(xué)前教育資源的狀況。幼兒園作為點狀空間數(shù)據(jù)，它需要詳細(xì)的適齡幼兒單元與它相對應(yīng),同時考慮路網(wǎng)因素，一個行政區(qū)域內(nèi)的道路交通狀況是不同的，所以采用蜂窩正六邊形和居住用地來劃分適齡幼兒單元，蜂窩正六邊形比較接近于圓形，從中心點到各個頂點和各個邊的距離相差不大，可以把蜂窩正六邊形內(nèi)適齡幼兒獲得教育資源的便捷程度看成是一致的。

2.2 幼兒園承載力評價因素

要評價一個幼兒園學(xué)前教育的輻射規(guī)模Mi，首先考慮幼兒園的基本屬性信息，包括招生人數(shù)、在校學(xué)生數(shù)、專任教師數(shù)量、保育員數(shù)量、衛(wèi)生員保健數(shù)量、大中小班級數(shù)量和保育費等供給規(guī)模信息Mi0。根據(jù)《河北省規(guī)范化幼兒園辦園條件基本要求》和《河北省民辦幼兒園設(shè)置基本標(biāo)準(zhǔn)》，對幼兒園的教育資源狀況評價有很多硬性指標(biāo)，如幼兒園的班級數(shù)、教師數(shù)、教室數(shù)、保育員數(shù)以及室外操場面積等指標(biāo)，將這些屬性指標(biāo)數(shù)據(jù)放入到屬性數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，通過幼兒園的唯一ID號進(jìn)行連接和查詢。在眾多指標(biāo)當(dāng)中，選取了5項重要指標(biāo)：專任教師數(shù)量、保育員數(shù)量、衛(wèi)生員保健數(shù)量、大中小班級數(shù)量和保育費。基于5項指標(biāo)對供給單元供給規(guī)模評價，根據(jù)不同側(cè)重，對每種資源因子設(shè)置不同的權(quán)重值，最后綜合計算每個幼兒園單元的規(guī)模信息Mi0。設(shè)置的5個影響因子指標(biāo)，如下表1所示：

表1 幼兒園服務(wù)規(guī)模的評價因子及權(quán)重

幼兒園服務(wù)規(guī)模M0采用式(1)計算。

M0=W1*(A*25)+W2*(B*25)+W3*(C*150)+W4*(D*30)+W5*(E/600)

(1)

其中，A，B，C，D和E分別代表了專任教師數(shù)量、保育員數(shù)量、衛(wèi)生保健員數(shù)量、大中小班級數(shù)量和保教費用。

將學(xué)齡人口分配給幼兒園這個供應(yīng)源可得到第i個幼兒園作為供應(yīng)源的特征域Yi：

(2)

其中S為學(xué)齡人口數(shù)總和，M0為幼兒園服務(wù)規(guī)模能力，Yi為幼兒園作為供應(yīng)源的特征域值。

2.3 距離可達(dá)性計算

在距離可達(dá)性的計算評價中，交通成本是重要的評價因素，它取值的不同，直接影響著計算的結(jié)果。

(1)利用直線距離計算適齡幼兒分布點與幼兒園分布點之間的距離，雖然比較簡單方便，但是準(zhǔn)確性不高，可能直線距離很近但是交通路網(wǎng)不方便，導(dǎo)致需要走很遠(yuǎn)的路程，其距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于直線距離[16-18]。

(2)利用城市道路網(wǎng)數(shù)據(jù)生成交通網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)集，根據(jù)最短路徑計算適齡幼兒分布點與幼兒園分布點之間的距離，這就要求具有非常詳細(xì)的城市道路網(wǎng)和小區(qū)內(nèi)容道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，而在實際工作中，很難收集詳細(xì)的城市路網(wǎng)及小區(qū)內(nèi)部道路網(wǎng)數(shù)據(jù)，故采用高德地圖開發(fā)的API接口獲取適齡幼兒分布點與幼兒園之間的最優(yōu)路徑，各種模式下的路徑不一樣，故按距離進(jìn)行分類計算：

對于路徑長度Dij<500 m的，采用起點(適齡幼兒分布點)-終點(幼兒園)的“步行”模式獲取其準(zhǔn)確最優(yōu)路徑；

對于路徑長度500 m≤Dij≤2 000 m的，采用起點(適齡幼兒分布點)-終點(幼兒園)的“騎行”模式獲取其準(zhǔn)確最優(yōu)路徑；

對于路徑長度Dij>2 000 m的，采用起點(適齡幼兒分布點)-終點(幼兒園)的“駕車”模式獲取其準(zhǔn)確最優(yōu)路徑；

2.4 特征域評價

根據(jù)適齡幼兒與幼兒園之間的距離和適齡幼兒的需求能力對幼兒園的輻射能力進(jìn)行劃分，劃分之后每一個適齡幼兒分布點都會對應(yīng)一個相應(yīng)的Kj值，這個Kj值就可以用來評價適齡幼兒與幼兒園之間的便利程度[19-20]。

Step1：Dij按每個“幼兒園”服務(wù)供應(yīng)源由小到大進(jìn)行排序,生成新序列Dik；

Step3：取Kj=min(Kij)作為j點(適齡幼兒分布點)的最終K值。

3 結(jié)果分析

Kj值強(qiáng)調(diào)了需求點(適齡幼兒分布點)到達(dá)供應(yīng)源(幼兒園)的通達(dá)程度。如果通達(dá)性較好，Kj值越低，則代表適齡幼兒到達(dá)幼兒園的便利程度越好。由圖4可以看出整個唐山市區(qū)大部分區(qū)域的Kj均較低，說明大部分區(qū)域的基礎(chǔ)資源的空間分配相對合理，而在大城山公園東部的啟新新村、唐山勒泰城區(qū)域、78號小區(qū)和龍泉北樓等出現(xiàn)了較高Kj值，說明此處的適齡幼兒并沒有分配到合理的學(xué)前教育資源。因此根據(jù)所得結(jié)果將Kj值分成若干等級(優(yōu)質(zhì)區(qū)(0～0.5)、保障區(qū)(0.5～1.0)、虧欠區(qū)(1.0以上))，統(tǒng)計各個適齡幼兒單元內(nèi)各等級所占比重(如圖3)。

圖3 Kj值對應(yīng)的適齡幼兒分布百分比圖

圖4 學(xué)前教育資源均等化特征域分布圖

從圖3中可以看出唐山市市區(qū)范圍內(nèi)有55.44%的適齡幼兒的基本教育情況可以得到很好的保障，40.04%的適齡幼兒可以得到保障，4.52%的居民有一定的欠虧，即整個唐山市市區(qū)范圍內(nèi)有近95.48%的適齡幼兒的基本教育可以獲得保障，而剩下的區(qū)域則不能得到保障，也就是相當(dāng)于沒有得到幼兒園特征域的有效覆蓋。由此可知，整個唐山市市區(qū)的供需空間的特征域覆蓋率為95.48%，用均等化指數(shù)α值來表征區(qū)域的均等化程度，此時α=0.95。若α值越高，則表明公共服務(wù)均等化程度越高。

該研究中，整個區(qū)域仍有4.52%的居民無法得到基本保障，可以說明該區(qū)域?qū)W前教育資源配置還有待改善，這可能是由于幼兒園的承載能力不夠覆蓋更大的區(qū)域，或者是適齡幼兒分布與幼兒園之間的路網(wǎng)過于復(fù)雜從而導(dǎo)致適齡幼兒到達(dá)幼兒園的距離過長，使得一部分適齡幼兒不能得到應(yīng)有的服務(wù)。因此應(yīng)增加幼兒園或者是擴(kuò)大原有幼兒園的承載能力來提高均等化程度。

4 結(jié)論

(1)唐山市市區(qū)范圍內(nèi)有55.44%的適齡幼兒的基本教育情況可以得到很好的保障，40.04%的適齡幼兒可以得到保障，4.52%的居民有一定的欠虧。

(2)大城山公園東部的啟新新村，唐山勒泰城區(qū)域?qū)儆诔侵写甯脑靺^(qū)域，78號小區(qū)、龍泉北樓等屬于老舊小區(qū)，可能由于學(xué)前教育資源未規(guī)劃到此區(qū)域或者交通通達(dá)性較差，造成此區(qū)域出現(xiàn)了較高的Kj值。