教育信息化2.0时代数据可视化在校舍管理中的应用

张岩

（天津市教育委员会教育综合服务中心 天津市 300191）

1 引言

近几年，在市教委和中心领导的正确指导下，我市校舍信息化工作取得了快速发展，发挥了校舍系统在校舍管理工作中的作用，为广大师生生命安全提供了保障。目前使用的有《全国中小学校舍信息管理系统》和《天津市学校校舍管理系统》，由于系统功能侧重点不同，前者全面反映我市中小学校舍的面貌和校舍安全等状况，后者主要是管理学校基本信息和闲置教育用地动态。

随着日常业务的开展和变化，临时统计数据时有发生，仍需将学校或校舍有关数据作为基础，以人工方式进行Excel报表设计、下发、录入、收集、汇总和统计。因Excel等数据处理软件单机局限、业务工作人员因专业技术、能力水平不同、本单位与其他委办局因异构系统数据不易综合查询分析等限制已经不能满足业务工作人员对大数据采集、分析等处理的需求。在大数据时代背景下，以电子邮件传递工作表、人工数据汇总、被动等待数据的工作方式效率低下，数据共享不便，统计汇总耗时耗力，且不能保证数据的及时性与准确性。须进一步运用互联网技术和信息化手段开展学校后勤校舍管理工作，通过数据可视化技术，推动校舍信息化与管理工作的深度融合，为提高学校校舍安全管理水平和防灾减灾能力提供保障，是坚持以人为本、落实国家防灾减灾总体部署的必然要求，是坚持教育优先发展、办好人民满意教育的重要内容。

2 数据可视化技术的架构设计

教育信息化2.0时代，在现有校舍信息化建设成果之上，笔者按照“充分调研、总体规划、阶段实施、试点先行、逐步推广”的思路，以“突出应用和不重复建设”为原则，采用软件体系架构风格和面向服务架构（SOA）思想，基于企业服务总线（ESB）和学校代码系统基础设施服务平台，对数据可视化技术研究和实践，通过与数据可视化进行交互（如图1），自定义数据类型、格式等，将采集、分析、过滤、挖掘的符合标准和规范的数据映射为可识别、易于感知的图形、网页或表单。通过报表服务系统取代传统的电子邮箱传递工作表，用数据可视化技术制作模板表单或模板报表后上传至报表服务系统并下发至使用对象，从而快速完成数据的采集与分析。制作模板表单或模板报表有两种方式，一是由计算机技术人员开发模板表单或模板报表并指定数据更新关系，发布后由业务人员使用；二是由业务人员自定义模板表单或报表，发布使用并可自动汇总，无需计算机专业技术人员参与。因此，对于业务人员能设计自己所需要的报表，而且无需掌握计算机编程等相关知识。对于信息化部门，能够快速响应和设计业务部门提出的紧急需求。

图1：架构设计

基于数据可视化采集分析技术（如图2），可抽取已有系统《全国中小学校舍信息管理系统》、《天津市学校校舍管理系统》和市网信办政务共享平台等系统中的数据作为基础数据，业务工作人员通过自我定义数据、自动存取数据和自由挖掘数据，再将所需数据回写到已有系统数据库或增加到新数据库，此过程不再受限于技术和依赖于技术人员，从而加快校舍数据传递速度，快速获得所需业务数据和分析结果，整合全国校舍系统数据资源，共享学校和校舍基础数据，深度挖掘和发挥校舍大数据在学校校舍年检、预警等方面的价值。

图2：数据可视化技术

原来很多需要专业人员要进行复杂的SQL语句编写、视图制作甚至编程进行预处理的工作，通过数据可视化技术在报表服务系统中变为可以由非专业人员操作就可轻松完成，降低表单、报表应用的开发成本，使得更多的业务人员可以参与到表单、报表设计中来，从而更及时地满足实际业务管理的需要。改进后工作模式（如图3）为业务人员自主设计制作表单、报表模板，然后上传至报表系统并发布，数据使用者访问系统并录入数据，业务人员对数据进行分析和汇总。

图3：改进后工作模式

2.1 自我定义数据，自主设计制作表单、报表模板

通过数据可视化技术，业务工作人员即使不具备计算机编程、高等数据、数据建模和软件开发、数据库等专业知识，采用类Excel的可视化网格式进行报表的绘制和编辑（如图4,图5，自主设计制作表单、报表模板，不仅可所见即所得地绘制出复杂表样，而且可免去传统控件拖拽式编辑方式对齐数据项的繁琐，在保证格式的整齐美观的同时大幅提高绘制效率，不再受限于技术和依赖于计算机技术人员，让业务工作人员自主设计表单、报表的畅想变成了可能。根据业务的不同，可设计制作多种多样的填报表，如网格式填报表、行式填报表、自由格式填报表、交叉填报表、主子填报表以及填报表组。所谓网格式填报表指类似普通的网格式报表，不过多了从其他数据库读取数据二次填报的功能，录入的数据以清单列表形式纵向列出，一条记录一行数据，逐条录入后点击提交将多行数据保存至服务器。行式填报表不仅仅能在留白处录入数据，还可以对已经填写的数据进行修改，并在此基础上再对数据进行添加，删除。自由格式填报表：对于单条数据信息量比较大的填报表，数据分布在多行采用此报表会显得更直观。数据报表的核心在于非线性报表数学模型，采用了多源关联分片、不规则分组、自由格间运算、行列对称等技术，使得复杂报表的设计简单化，以往难以实现的报表可以轻松实现，避免了大量的复杂SQL编写与前期数据准备，报表设计的效率提高了一个数量级。

图4：表单模板设计

图5：报表模板设计

2.2 表单、报表模板上传报表系统并发布

数据管理服务为系统提供统一的数据管理、同步控制等服务，系统在基础数据库上构建数据库并发池，集中系统所有的基础数据、业务数据、信息资源，对系统数据进行统一规划管理和数据维护，是系统数据进行集中、抽取、管理、同步、备份、交换、传输、存储的集散地，有效解决在海量的信息管理、业务处理、数据检索的服务中对数据并发、数据同步、数据实时更新、数据动态存储、数据高速响应、数据集成及数据分析、数据负载管理等一系列问题，应用数据并发、数据冗余技术保障数据存储以及数据传输的安全、及时、准确、有效，保持数据同步传输和实时更新的有效性。数据管理主要关注数据实体上的动作，数据实体上的各种操作聚合多个不同数据源的数据，使用多种协议简化多个平台的数据接口、逻辑接口和物理接口之间的映射，以及数据服务错误的处理，通过数据服务工具为用户提供数据供给、大数据提取的转换等数据服务。数据管理服务引入并发数据库机制，从应用层面来说具有事务大规模集中并发处理能力和处理效率高的特点。

原工作流程中Excel电子表格设计完成后，通过电子邮箱下发至数据使用对象，此环节由业务人员将制作完成的表单或报表模板上传至数据管理报表系统并发布（发布的对象可以是区教育局或各级各类学校，如图6，图7）取代，区教育局或学校登录报表系统后即可操作，工作效率和质量大大提高。

图6：表单、报表模板列表

图7：发布表单或报表模板

2.3 数据录入

表单、报表模板通过报表系统发布后，使用者访问时以HTML5 方式输出，以Web形式展现（如图8），不仅支持在 PC端展现，也支持在手机端展现，并且在手机端展现时可以在手机端自适应。具有编辑框、复选框、上下载文件、下拉列表、下拉数据集、下拉日历、下拉树等多种编辑风格，同时具备合法性检查功能，对客户端输入的信息通过设置单元格的填报数据类型和单元格校验属性自动进行合法性检查，如检查输入是否为数字或符合规定的格式等，使用者根据页面展示内容录入信息后提交即可，类似于在传统Excel中编辑数据，使用者不再受限于技术和依赖于计算机技术人员，实现自动存取数据，独立完成网上填报等工作。

图8：数据填报Web展现

Web 端发布采用 Taglib 方式，在 jsp 内引入标签库，调用具体的标签（如，report：html）发布即可，可嵌入任何 jsp 页面。通过定义Tag标签的属性及其值，在不需用户调用API情况下，用tag标签完成报表的解析及运算，并按配置的属性要求将HTML文件流输出到客户端。具体过程如为定义一个 jsp 文件、引入报表发布标签库、定义标签属性，发布报表。

2.4 数据分析与汇总

传统的用Excel方式处理数据，只能将全部Excel收集后再分别处理数据，对于全市所有学校来说工作量相当大，且不能保证数据的准确性。通过数据可视化分析技术，业务人员根据业务需求自主设计报表模板（如图9），通过参数模板的形式，灵活定义各种查询界面和查询条件，很方便将教育局或学校上报的数据自由展现，轻松实现了随着客户端数据变动而后台数据变动的动态性。

图9：数据汇总模板

数据分析与汇总通过Tag标签发布通用查询，由查询功能和报表功能两部分共同组成，模块间相互独立，互不影响。元数据JSON的生成方式多种多样，查询功能用于对元数据JSON做自定义过滤分析，最终的查询结果是一个json串，通称查询JSON。报表功能用于将查询功能返回的json转换的结果集或结合单表得到数据，展现在报表页面。

通过数据可视化技术自定义报表取代人工统计和纸质统计，数据自由解放了很多繁琐低价值的工作，大大简化了数据的查询、共享和汇总统计工作，极大提高了工作效率、数据的准确性和及时性。

3 数据可视化在校舍管理中的应用成效

通过数据可视化技术在校舍安全情况统计中的应用（如图10，图11，图12），从设计制作数据填报表单模板和查询统计汇总模板到抽取《全国中小学校舍信息管理系统》中校舍安全鉴定结论（A级、B级、C级和D级）为C或D级的校舍基本信息，如学校名称、建筑物名称、用途、面积、综合防灾鉴定结论、综合鉴定结论等信息，再将表单、报表模板上传至报表系统并发布至各区教育局，各区教育局完成所有学校信息录入，成功实现了校舍数据的二次填报和汇总分析。最重要的是期间因业务需求的变化，新增未鉴定情况和有无附属幼儿园情况，只需修改表单、报表模板重新上传即可。使用数据可视化技术很方便的实现了对1976年底前建成的校舍未进行鉴定、已鉴定校舍存在安全问题等各类校舍安全状况（因数据涉密，此处省略）的动态监控和信息化管理，为领导科学决策和审批财政资金提供了数据支撑，发挥了非常重要的作用。

图10：校舍安全情况汇总分析

图11：校舍安全情况明细

图12：校舍安全情况统计

4 我们的展望

教育信息化2.0时代，为更好的服务教育教学，我们将进一步用习近平新时代中国特色社会主义思想武装头脑，充分运用数据可视化采集与分析技术开展校舍管理和智慧后勤管理工作，提高业务工作人员对数据获取的时效性、准确性和利用率。对各区教育局或学校而言，不用再花费“人”、“财”和 “物”重复建设后勤信息化，业务人员通过自我定义数据、自动存取数据和自由挖掘数据加快数据传递速度，推动学校后勤信息化与管理工作的深度融合，整合各类系统数据资源，深度挖掘和发挥后勤校舍大数据在学校建设、定期维修校舍和校舍年检、预警等方面的价值，做到及时分析、预警和校舍安全科学预测，发掘潜在需求和问题，确保校舍安全使用，扎实推进校舍事业科学发展，切实提高学校校舍安全管理水平和防灾减灾能力，保障师生生命安全。