教育信息化2.0時代數(shù)據(jù)可視化在校舍管理中的應用

張巖

（天津市教育委員會教育綜合服務(wù)中心 天津市 300191）

1 引言

近幾年，在市教委和中心領(lǐng)導的正確指導下，我市校舍信息化工作取得了快速發(fā)展，發(fā)揮了校舍系統(tǒng)在校舍管理工作中的作用，為廣大師生生命安全提供了保障。目前使用的有《全國中小學校舍信息管理系統(tǒng)》和《天津市學校校舍管理系統(tǒng)》，由于系統(tǒng)功能側(cè)重點不同，前者全面反映我市中小學校舍的面貌和校舍安全等狀況，后者主要是管理學?；拘畔⒑烷e置教育用地動態(tài)。

隨著日常業(yè)務(wù)的開展和變化，臨時統(tǒng)計數(shù)據(jù)時有發(fā)生，仍需將學?；蛐Ｉ嵊嘘P(guān)數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，以人工方式進行Excel報表設(shè)計、下發(fā)、錄入、收集、匯總和統(tǒng)計。因Excel等數(shù)據(jù)處理軟件單機局限、業(yè)務(wù)工作人員因?qū)I(yè)技術(shù)、能力水平不同、本單位與其他委辦局因異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)不易綜合查詢分析等限制已經(jīng)不能滿足業(yè)務(wù)工作人員對大數(shù)據(jù)采集、分析等處理的需求。在大數(shù)據(jù)時代背景下，以電子郵件傳遞工作表、人工數(shù)據(jù)匯總、被動等待數(shù)據(jù)的工作方式效率低下，數(shù)據(jù)共享不便，統(tǒng)計匯總耗時耗力，且不能保證數(shù)據(jù)的及時性與準確性。須進一步運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段開展學校后勤校舍管理工作，通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，推動校舍信息化與管理工作的深度融合，為提高學校校舍安全管理水平和防災減災能力提供保障，是堅持以人為本、落實國家防災減災總體部署的必然要求，是堅持教育優(yōu)先發(fā)展、辦好人民滿意教育的重要內(nèi)容。

2 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計

教育信息化2.0時代，在現(xiàn)有校舍信息化建設(shè)成果之上，筆者按照“充分調(diào)研、總體規(guī)劃、階段實施、試點先行、逐步推廣”的思路，以“突出應用和不重復建設(shè)”為原則，采用軟件體系架構(gòu)風格和面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）思想，基于企業(yè)服務(wù)總線（ESB）和學校代碼系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)平臺，對數(shù)據(jù)可視化技術(shù)研究和實踐，通過與數(shù)據(jù)可視化進行交互（如圖1），自定義數(shù)據(jù)類型、格式等，將采集、分析、過濾、挖掘的符合標準和規(guī)范的數(shù)據(jù)映射為可識別、易于感知的圖形、網(wǎng)頁或表單。通過報表服務(wù)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的電子郵箱傳遞工作表，用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)制作模板表單或模板報表后上傳至報表服務(wù)系統(tǒng)并下發(fā)至使用對象，從而快速完成數(shù)據(jù)的采集與分析。制作模板表單或模板報表有兩種方式，一是由計算機技術(shù)人員開發(fā)模板表單或模板報表并指定數(shù)據(jù)更新關(guān)系，發(fā)布后由業(yè)務(wù)人員使用；二是由業(yè)務(wù)人員自定義模板表單或報表，發(fā)布使用并可自動匯總，無需計算機專業(yè)技術(shù)人員參與。因此，對于業(yè)務(wù)人員能設(shè)計自己所需要的報表，而且無需掌握計算機編程等相關(guān)知識。對于信息化部門，能夠快速響應和設(shè)計業(yè)務(wù)部門提出的緊急需求。

圖1：架構(gòu)設(shè)計

基于數(shù)據(jù)可視化采集分析技術(shù)（如圖2），可抽取已有系統(tǒng)《全國中小學校舍信息管理系統(tǒng)》、《天津市學校校舍管理系統(tǒng)》和市網(wǎng)信辦政務(wù)共享平臺等系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)工作人員通過自我定義數(shù)據(jù)、自動存取數(shù)據(jù)和自由挖掘數(shù)據(jù)，再將所需數(shù)據(jù)回寫到已有系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫或增加到新數(shù)據(jù)庫，此過程不再受限于技術(shù)和依賴于技術(shù)人員，從而加快校舍數(shù)據(jù)傳遞速度，快速獲得所需業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，整合全國校舍系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，共享學校和校舍基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，深度挖掘和發(fā)揮校舍大數(shù)據(jù)在學校校舍年檢、預警等方面的價值。

圖2：數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

原來很多需要專業(yè)人員要進行復雜的SQL語句編寫、視圖制作甚至編程進行預處理的工作，通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在報表服務(wù)系統(tǒng)中變?yōu)榭梢杂煞菍I(yè)人員操作就可輕松完成，降低表單、報表應用的開發(fā)成本，使得更多的業(yè)務(wù)人員可以參與到表單、報表設(shè)計中來，從而更及時地滿足實際業(yè)務(wù)管理的需要。改進后工作模式（如圖3）為業(yè)務(wù)人員自主設(shè)計制作表單、報表模板，然后上傳至報表系統(tǒng)并發(fā)布，數(shù)據(jù)使用者訪問系統(tǒng)并錄入數(shù)據(jù)，業(yè)務(wù)人員對數(shù)據(jù)進行分析和匯總。

圖3：改進后工作模式

2.1 自我定義數(shù)據(jù)，自主設(shè)計制作表單、報表模板

通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，業(yè)務(wù)工作人員即使不具備計算機編程、高等數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)建模和軟件開發(fā)、數(shù)據(jù)庫等專業(yè)知識，采用類Excel的可視化網(wǎng)格式進行報表的繪制和編輯（如圖4,圖5，自主設(shè)計制作表單、報表模板，不僅可所見即所得地繪制出復雜表樣，而且可免去傳統(tǒng)控件拖拽式編輯方式對齊數(shù)據(jù)項的繁瑣，在保證格式的整齊美觀的同時大幅提高繪制效率，不再受限于技術(shù)和依賴于計算機技術(shù)人員，讓業(yè)務(wù)工作人員自主設(shè)計表單、報表的暢想變成了可能。根據(jù)業(yè)務(wù)的不同，可設(shè)計制作多種多樣的填報表，如網(wǎng)格式填報表、行式填報表、自由格式填報表、交叉填報表、主子填報表以及填報表組。所謂網(wǎng)格式填報表指類似普通的網(wǎng)格式報表，不過多了從其他數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)二次填報的功能，錄入的數(shù)據(jù)以清單列表形式縱向列出，一條記錄一行數(shù)據(jù)，逐條錄入后點擊提交將多行數(shù)據(jù)保存至服務(wù)器。行式填報表不僅僅能在留白處錄入數(shù)據(jù)，還可以對已經(jīng)填寫的數(shù)據(jù)進行修改，并在此基礎(chǔ)上再對數(shù)據(jù)進行添加，刪除。自由格式填報表：對于單條數(shù)據(jù)信息量比較大的填報表，數(shù)據(jù)分布在多行采用此報表會顯得更直觀。數(shù)據(jù)報表的核心在于非線性報表數(shù)學模型，采用了多源關(guān)聯(lián)分片、不規(guī)則分組、自由格間運算、行列對稱等技術(shù)，使得復雜報表的設(shè)計簡單化，以往難以實現(xiàn)的報表可以輕松實現(xiàn)，避免了大量的復雜SQL編寫與前期數(shù)據(jù)準備，報表設(shè)計的效率提高了一個數(shù)量級。

圖4：表單模板設(shè)計

圖5：報表模板設(shè)計

2.2 表單、報表模板上傳報表系統(tǒng)并發(fā)布

數(shù)據(jù)管理服務(wù)為系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、同步控制等服務(wù)，系統(tǒng)在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫上構(gòu)建數(shù)據(jù)庫并發(fā)池，集中系統(tǒng)所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、信息資源，對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一規(guī)劃管理和數(shù)據(jù)維護，是系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行集中、抽取、管理、同步、備份、交換、傳輸、存儲的集散地，有效解決在海量的信息管理、業(yè)務(wù)處理、數(shù)據(jù)檢索的服務(wù)中對數(shù)據(jù)并發(fā)、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)實時更新、數(shù)據(jù)動態(tài)存儲、數(shù)據(jù)高速響應、數(shù)據(jù)集成及數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)負載管理等一系列問題，應用數(shù)據(jù)并發(fā)、數(shù)據(jù)冗余技術(shù)保障數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩⒓皶r、準確、有效，保持數(shù)據(jù)同步傳輸和實時更新的有效性。數(shù)據(jù)管理主要關(guān)注數(shù)據(jù)實體上的動作，數(shù)據(jù)實體上的各種操作聚合多個不同數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)，使用多種協(xié)議簡化多個平臺的數(shù)據(jù)接口、邏輯接口和物理接口之間的映射，以及數(shù)據(jù)服務(wù)錯誤的處理，通過數(shù)據(jù)服務(wù)工具為用戶提供數(shù)據(jù)供給、大數(shù)據(jù)提取的轉(zhuǎn)換等數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)管理服務(wù)引入并發(fā)數(shù)據(jù)庫機制，從應用層面來說具有事務(wù)大規(guī)模集中并發(fā)處理能力和處理效率高的特點。

原工作流程中Excel電子表格設(shè)計完成后，通過電子郵箱下發(fā)至數(shù)據(jù)使用對象，此環(huán)節(jié)由業(yè)務(wù)人員將制作完成的表單或報表模板上傳至數(shù)據(jù)管理報表系統(tǒng)并發(fā)布（發(fā)布的對象可以是區(qū)教育局或各級各類學校，如圖6，圖7）取代，區(qū)教育局或?qū)W校登錄報表系統(tǒng)后即可操作，工作效率和質(zhì)量大大提高。

圖6：表單、報表模板列表

圖7：發(fā)布表單或報表模板

2.3 數(shù)據(jù)錄入

表單、報表模板通過報表系統(tǒng)發(fā)布后，使用者訪問時以HTML5 方式輸出，以Web形式展現(xiàn)（如圖8），不僅支持在 PC端展現(xiàn)，也支持在手機端展現(xiàn)，并且在手機端展現(xiàn)時可以在手機端自適應。具有編輯框、復選框、上下載文件、下拉列表、下拉數(shù)據(jù)集、下拉日歷、下拉樹等多種編輯風格，同時具備合法性檢查功能，對客戶端輸入的信息通過設(shè)置單元格的填報數(shù)據(jù)類型和單元格校驗屬性自動進行合法性檢查，如檢查輸入是否為數(shù)字或符合規(guī)定的格式等，使用者根據(jù)頁面展示內(nèi)容錄入信息后提交即可，類似于在傳統(tǒng)Excel中編輯數(shù)據(jù)，使用者不再受限于技術(shù)和依賴于計算機技術(shù)人員，實現(xiàn)自動存取數(shù)據(jù)，獨立完成網(wǎng)上填報等工作。

圖8：數(shù)據(jù)填報Web展現(xiàn)

Web 端發(fā)布采用 Taglib 方式，在 jsp 內(nèi)引入標簽庫，調(diào)用具體的標簽（如，report：html）發(fā)布即可，可嵌入任何 jsp 頁面。通過定義Tag標簽的屬性及其值，在不需用戶調(diào)用API情況下，用tag標簽完成報表的解析及運算，并按配置的屬性要求將HTML文件流輸出到客戶端。具體過程如為定義一個 jsp 文件、引入報表發(fā)布標簽庫、定義標簽屬性，發(fā)布報表。

2.4 數(shù)據(jù)分析與匯總

傳統(tǒng)的用Excel方式處理數(shù)據(jù)，只能將全部Excel收集后再分別處理數(shù)據(jù)，對于全市所有學校來說工作量相當大，且不能保證數(shù)據(jù)的準確性。通過數(shù)據(jù)可視化分析技術(shù)，業(yè)務(wù)人員根據(jù)業(yè)務(wù)需求自主設(shè)計報表模板（如圖9），通過參數(shù)模板的形式，靈活定義各種查詢界面和查詢條件，很方便將教育局或?qū)W校上報的數(shù)據(jù)自由展現(xiàn)，輕松實現(xiàn)了隨著客戶端數(shù)據(jù)變動而后臺數(shù)據(jù)變動的動態(tài)性。

圖9：數(shù)據(jù)匯總模板

數(shù)據(jù)分析與匯總通過Tag標簽發(fā)布通用查詢，由查詢功能和報表功能兩部分共同組成，模塊間相互獨立，互不影響。元數(shù)據(jù)JSON的生成方式多種多樣，查詢功能用于對元數(shù)據(jù)JSON做自定義過濾分析，最終的查詢結(jié)果是一個json串，通稱查詢JSON。報表功能用于將查詢功能返回的json轉(zhuǎn)換的結(jié)果集或結(jié)合單表得到數(shù)據(jù)，展現(xiàn)在報表頁面。

通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)自定義報表取代人工統(tǒng)計和紙質(zhì)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)自由解放了很多繁瑣低價值的工作，大大簡化了數(shù)據(jù)的查詢、共享和匯總統(tǒng)計工作，極大提高了工作效率、數(shù)據(jù)的準確性和及時性。

3 數(shù)據(jù)可視化在校舍管理中的應用成效

通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在校舍安全情況統(tǒng)計中的應用（如圖10，圖11，圖12），從設(shè)計制作數(shù)據(jù)填報表單模板和查詢統(tǒng)計匯總模板到抽取《全國中小學校舍信息管理系統(tǒng)》中校舍安全鑒定結(jié)論（A級、B級、C級和D級）為C或D級的校舍基本信息，如學校名稱、建筑物名稱、用途、面積、綜合防災鑒定結(jié)論、綜合鑒定結(jié)論等信息，再將表單、報表模板上傳至報表系統(tǒng)并發(fā)布至各區(qū)教育局，各區(qū)教育局完成所有學校信息錄入，成功實現(xiàn)了校舍數(shù)據(jù)的二次填報和匯總分析。最重要的是期間因業(yè)務(wù)需求的變化，新增未鑒定情況和有無附屬幼兒園情況，只需修改表單、報表模板重新上傳即可。使用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)很方便的實現(xiàn)了對1976年底前建成的校舍未進行鑒定、已鑒定校舍存在安全問題等各類校舍安全狀況（因數(shù)據(jù)涉密，此處省略）的動態(tài)監(jiān)控和信息化管理，為領(lǐng)導科學決策和審批財政資金提供了數(shù)據(jù)支撐，發(fā)揮了非常重要的作用。

圖10：校舍安全情況匯總分析

圖11：校舍安全情況明細

圖12：校舍安全情況統(tǒng)計

4 我們的展望

教育信息化2.0時代，為更好的服務(wù)教育教學，我們將進一步用習近平新時代中國特色社會主義思想武裝頭腦，充分運用數(shù)據(jù)可視化采集與分析技術(shù)開展校舍管理和智慧后勤管理工作，提高業(yè)務(wù)工作人員對數(shù)據(jù)獲取的時效性、準確性和利用率。對各區(qū)教育局或?qū)W校而言，不用再花費“人”、“財”和 “物”重復建設(shè)后勤信息化，業(yè)務(wù)人員通過自我定義數(shù)據(jù)、自動存取數(shù)據(jù)和自由挖掘數(shù)據(jù)加快數(shù)據(jù)傳遞速度，推動學校后勤信息化與管理工作的深度融合，整合各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，深度挖掘和發(fā)揮后勤校舍大數(shù)據(jù)在學校建設(shè)、定期維修校舍和校舍年檢、預警等方面的價值，做到及時分析、預警和校舍安全科學預測，發(fā)掘潛在需求和問題，確保校舍安全使用，扎實推進校舍事業(yè)科學發(fā)展，切實提高學校校舍安全管理水平和防災減災能力，保障師生生命安全。