一种教育信息化发展水平区域差异对比分析方法及系统与流程

本发明涉及教育信息化评价
技术领域：
，具体涉及一种教育信息化发展水平区域差异对比分析方法及系统。
背景技术：
：教育信息化是我国重点发展任务之一，各校各区正在积极开展教育信息化建设，教育信息化水平评估对教育信息化建设有重要作用。教育信息化涉及数据复杂多样，在区域差异的测算中选取的评估指数十分重要。而目前常用的区域教育信息化评估方法中主要涵盖标准差、变异系数等，无法精确量化绝对组间差异和组内差异对总差异影响的大小。技术实现要素：针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种教育信息化水平区域差异对比分析方法及系统，其目的在于，结合了泰尔指数和方差分解法的优点，在区域差异分析时能够对总差异的影响程度进行分解量化，并详细分析教育信息化各个分量的相对重要性，实现对教育信息化水平的科学和系统区域差异对比分析，为教育信息化发展提供有效决策支撑。一种教育信息化发展水平区域差异对比分析方法，包括以下步骤：(1)将待评价的整个区域划分为多个子区域，为各子区域设定教育信息化评估指标及评分值；(2)结合评估指标的权重和评分值评估各子区域的教育信息化发展指数值zk，进而通过计算指数值均值得到整个区域的教育信息化发展指数值ul；(3)将各子区域与整个区域化的教育信息化发展指数值zk与ul进行差异评估,得到整个区域的教育信息化发展差异值tl；(4)将评价指标分类到不同维度，分别结合各纬度下的评估指标权重和评分值确定各子区域在各维度下的教育信息化发展指数值zks，进而通过计算指数值均值得到整个区域在各维度下的教育信息化发展指数值uls；(5)将各子区域与整个区域在各维度下的教育信息化发展数值zks与uls进行差异评估，得到整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls；(6)计算整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls对教育信息化发展差异值tl的影响度，从而得到各维度所对应的差异贡献率vs；(7)从区域各维度的教育信息化发展指数值uls和差异贡献率vs两方面分析整个区域在各维度的教育信息化发展差异情况。进一步地，所述步骤(2)评估各子区域的教育信息化发展指数值zk的具体实现过程为：(21)构建各个专家分别关于评估指标的成对比较矩阵ajj′为评估指标j与j′间相对重要性比较的量化值，j＝1,…,m,j′＝1,…,m，m为指标数量；(22)对各个专家的成对比较矩阵求平均值，得到指标评判矩阵(23)根据成对比较矩阵p计算权重向量w＝(w1,w2,…,wm)，其中，评估指标j的归一化后权重其中，(24)构建指标权重向量w＝(w1,w2,…,wm)。(25)计算各子区域的教育信息化发展指数值其中，zk表示第k个子区域教育信息化发展的数值，zj表示第j个指标的评分值；(26)通过计算指数值均值得到整个区域的教育信息化发展指数值其中ul是第l个区域的教育信息化发展指数值，n为第l个区域包含的子区域数量。进一步地，所述(3)差异评估得到整个区域教育信息化发展差异值tl的具体实现过程为：计算整个区域的教育信息化发展差异值其中n为第l个区域包含的子区域数量，zk为第k个子区域的教育信息化发展指数值，ul是第l个区域的教育信息化发展指数值。进一步地，所述(4)的具体实现过程为：(41)将m个指标分类到x个维度，计算第s个维度的教育信息化发展数值其中zks为第k个子区域的第s个维度的教育信息化发展指数值，q为第s个维度包含的指标数量，zj″表示第j"个指标的评分值，wj″表示第j"个指标的权重；(42)通过计算指数值均值得到整个区域在各维度下的教育信息化发展指数值其中，uls是第l个区域在第s个维度下的发展指数值，n为第l个区域包含的子区域数量。进一步地，所述(5)的具体实现过程为：计算整个区域在各维度下的发展差异值其中n为第l个区域包含的子区域数量，zks为第k个子区域在第s个维度下的发展指数值，uls是第l个区域在第s个维度下的发展指数值。进一步地，所述(6)的具体实现过程为：(61)计算区域教育信息化发展差异值的方差cov(tls,tld)表示第s个维度和第d个维度的差异值协方差，s,d＝1,…,x，x表示维度的数量；(62)令var(tls)′＝cov(tls,tl1)+…+cov(tls,tlx)，其中i＝1,…,p；则var(tl)＝var(tl1)′+var(tl2)′+...+var(tlx)′；(63)计算各维度所对应的差异贡献率进一步地，所述步骤(7)的具体实现过程为：将教育信息化发展指数值及差异贡献率进行了分类，将其划分成为四类：第一类发展指数值高、差异贡献率大：教育信息化某维度发展指数较高、差异贡献率大，表明这类地区该维度发展水平较高，但区域内发展较为不均衡；第二类发展指数值高、差异贡献率小：教育信息化某维度发展指数高、发展差异贡献率小，表明这类地区该维度发展水平较高，并且区域内发展较为均衡；第三类发展指数值低、差异贡献率大：教育信息化某维度发展指数低、发展差异贡献率大，表明这类地区该维度发展水平较低，并且区域内发展较为不均衡；第四类发展指数值低、差异贡献率小：教育信息化某维度发展指数低、发展差异贡献率小，表明这类地区该维度发展水平较低，并且区域内发展较为均衡。一种关于教育信息化水平评估系统，包括以下模块：第一模块，用于将待评价的整个区域划分为多个子区域，为各子区域设定教育信息化评估指标及评分值；第二模块，用于结合评估指标的权重和评分值评估各子区域的教育信息化发展指数值zk，进而通过计算指数值均值得到整个区域的教育信息化发展指数值ul；第三模块，用于将各子区域与整个区域化的教育信息化发展指数值zk与ul进行差异评估,得到整个区域的教育信息化发展差异值tl；第四模块，用于将评价指标分类到不同维度，分别结合各纬度下的评估指标权重和评分值确定各子区域在各维度下的教育信息化发展指数值zks，进而通过计算指数值均值得到整个区域在各维度下的教育信息化发展指数值uls；第五模块，用于将各子区域与整个区域在各维度下的教育信息化发展数值zks与uls进行差异评估，得到整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls；第六模块，用于计算整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls对教育信息化发展差异值tl的影响度，从而得到各维度所对应的差异贡献率vs；第七模块，用于从区域各维度的教育信息化发展指数值uls和差异贡献率vs两方面分析整个区域在各维度的教育信息化发展差异情况。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于本发明针对当前教育信息化发展水平区域差异对比分析方法存在的不足，提出一种教育信息化发展水平区域差异对比分析方法，在区域差异分析时能够对总差异的贡献率进行分解量化，并详细分析教育信息化各个分量的相对重要性，从而使得对比分析结果更加精确、可靠。附图说明图1是本发明区域差异对比分析方法的总流程图；图2是本发明建立评价指标及评分值的具体步骤示意图；图3是本发明对区域教育信息化发展指数评估的具体步骤示意图；图4是本发明测算区域在各维度的教育信息化发展指数的具体步骤示意图；图5是本发明对教育信息化差异量化分析的具体步骤示意图；图6是本发明从发展指数和差异程度进行对比分析的具体步骤示意图；图7是各区域基础设施发展差异及发展差异贡献率示意图；图8是各区域数字资源发展差异及发展差异贡献率示意图；图9是各区域应用服务发展差异及发展差异贡献率示意图；图10是各区域应用效能发展差异及发展差异贡献率示意图；图11是各区域机制保障发展差异及发展差异贡献率示意图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图1给出本发明教育信息化水平评估方法流程图，包括以下步骤：(1)将待评价的整个区域划分为多个子区域，为各子区域设定教育信息化评估指标及评分值。如图2所示，所述步骤(1)设定评价指标及评分值的具体实现过程为：根据教育信息化建设要求，为待评价对象确定评价指标及评分值。根据评价目标设定相应的评价指标，通过对评价指标的打分来量化评价值。评估指标包括基础设施发展指数、数字资源发展指数、应用服务发展指数、应用效能指数、机制保障指数中的一类或多类。基础设施发展指类指标包括多媒体教室发展指数、学生信息化终端指数、教师信息化终端指数、校园网发展指数、网络环境发展指数中的一个或多个；数字资源建设指数类指标包括数字资源建设指数、数字资源应用指数、资源公共服务平台应用指数、学校空间发展指数、多媒体教学环境应用指数、教育管理信息化指数中的一种或多种；应用服务发展指数类指标包括学校空间发展指数、多媒体教学环境应用指数、教育管理信息化指数中的一种或多种；应用效能指数类指标包括信息技术课应用比例、学生使用意愿指数、家长支持指数、学科教学应用指数中的一种或多种；机制保障指数类指标包括机构队伍建设指数、信息技术培训指数、信息化投入指数和信息化发展阶段指数中的一种或多种。在对信息化程度评价时，有各种各样的指标，为评价的便捷需对数据预处理，统一其量纲。在指标体系建立后，评价指标与评价准则一般有三种关系：a)正向型关系，即指标评分值越大，反映信息化程度越高，评价越好。b)逆向型关系，即指标评分值越大，反映信息化程度越低，评价越差。c)适度型关系，即指标评分有一适度值，在此适度值上，信息化程度最高，大于或小于此适度值，信息化程度均由高向地方向发展。对数据的归一化处理，即对这些定量指标无量纲化的处理可采用极值法，其中，正向型指标的处理公式为：其中，ai表示该指标的评价分数，amax表示该指标的所有评价分数中最大值，ai为无量纲化后的评价分数，d为打分范围区间长度。逆向型指标的处理公式为：其中，ai表示该指标的评价分数，amin表示该指标的所有评价分数中最小值，ai为无量纲化后的评价分数，d为打分范围区间长度。适度型指标的处理公式为：当ai≥a时，当ai≤a时，其中，a表示该指标评价的适度值，ai表示该指标的评价分数，ai为无量纲化后的评价分数，d为打分范围区间长度。依据各专家对各评估指标的打分，取得各个指标的评分值。(2)结合评估指标的权重和评分值评估各子区域的教育信息化发展指数值zk，进而通过计算指数值均值得到整个区域的教育信息化发展指数值ul。如图3所示，教育信息化水平指数计算的具体实现过程为：(21)构建指标评判矩阵为算出各个指标的权重值，首先需由专家对指标之前的相对重要性评价，即构造成对比较矩阵。依据已经给定的标度，见表1，构造成对比较矩阵。表1评判矩阵构建原则其中，aij为成对比较矩阵中，因素i与因素j比较所得值(即矩阵第i行j列元素)。例如，做成对比较矩阵p，则j＝1,…,m,j′＝1,…,m，m为指标数量根据表1中的规则，p矩阵为对称矩阵，且主对角线都为1。作为优化，可对比较矩阵进行一致性检验，保持专家思想逻辑上的一致性。一致性检验是用于判断专家在判断指标重要性时思维是否一致。当出现3个以上的指标互相比较时，各个判断之间协调一致，不会出现内部相互矛盾的结果。例如，指标a,b,c之间两两比较，在a比b略重要，b比c略重要的情况下，如出现c比a略重要的评价，则称专家思维非一致性。这种不一致性的情况，在多阶判断中，极容易发生。这种不一致性通常都是专家的逻辑思维失误所照成的，为了避免这种情况，需要进行一致性检验。当一致性检验不通过时，需要让专家重新评定成对比较矩阵，之后重新按上述步骤进行一致性检验，直至通过为止。一般使用一致性指标或一致性比率做一致性检验，步骤如下：当比较的矩阵维数较低时，使用一致性指标ci检验。其中，λmax为p矩阵的最大特征值。ci的值越大，判断矩阵的完全一致性越差。一般ci≤0.1，认为判断矩阵的一致性可以接受。当比较矩阵维数较高时，引入修正值ri(可直接查表得到)，使用一致性比率cr作为判别标准。cr值也是小于0.1即可接受。(22)对各个专家的成对比较矩阵求平均值，得到指标评判矩阵(23)根据成对比较矩阵p计算权重向量。计算评分矩阵的最大特征值对应的特征向量，特征向量归一化后即为权重向量w。计算步骤如下：(231)计算判断矩阵p的每一行元素的积mi：其中，ajj′为矩阵p的元素，m为矩阵p的阶数。(232)计算各行mj的m次方根值：(233)将向量归一化，计算如下：(24)构建指标权重向量w＝(w1,w2,…,wm)；(25)依据综合指数法中的线性加权模型计算各项发展指数，其中发展指数越高表明该子区域的教育信息化发展水平越高。发展指数的具体计算方法是：其中zk表示第k个子区域教育信息化发展指数值，zj表示第j个指标的评分值。(26)通过计算指数值均值得到整个区域的教育信息化发展指数值其中ul是第l个区域的教育信息化发展指数值，n为第l个区域包含的子区域数量。(3)将各子区域与整个区域化的教育信息化发展指数值zk与ul进行差异评估,得到整个区域的教育信息化发展差异值tl。确定区域差异性的具体实现过程为：依据区域包含的子区域教育信息化发展指数值的差异性，得到区域教育信息化发展差异值：其中n为第l个区域包含的子区域数量，zk为第k个子区域的教育信息化发展指数值，ul是第l个区域的教育信息化发展指数值。(4)将评价指标分类到不同维度，分别结合各纬度下的评估指标权重和评分值确定各子区域在各维度下的教育信息化发展指数值zks，进而通过计算指数值均值得到整个区域在各维度下的教育信息化发展指数值uls。如图4所示，具体实现过程为：(41)依据各个指标所属于的评估内容，可将m个指标分为x个维度，例如基础设施发展指数、数字资源发展指数等。计算第s个维度的教育信息化发展数值：其中zks为第k个子区域的第s个维度的教育信息化发展指数值，q为第s个维度包含的指标数量，zj″表示第j"个指标的评分值，wj″表示第j"个指标的权重。(42)依据各个子区域在不同维度下的教育信息化发展指数值，可得到各区域在不同维度下的教育信息化发展指数值：其中ula是第l个区域在第s个维度下的发展指数值，n为第l个区域包含的子区域数量，zks为第k个子区域在第s个维度下的发展指数值。(5)将各子区域与整个区域在各维度下的教育信息化发展数值zks与uls进行差异评估，得到整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls。依据各区域包含的子区域不同维度下的发展指数值的差异性，得到区域不同维度下的发展差异值：其中n为第l个区域包含的子区域数量，zks为第k个子区域在第s个维度下的发展指数值，ula是第l个区域在第s个维度下的发展指数值。(6)计算整个区域在各维度下的教育信息化发展差异值tls对教育信息化发展差异值tl的影响度，从而得到各维度所对应的差异贡献率vs。如图5所示，具体实现过程为：(61)计算区域教育信息化发展差异值的方差：其中var(tl)表示区域教育信息化发展差异值的方差，cov(tls,tld)表示第s个维度和第d个维度的差异值协方差，s,d＝1,…,x，x表示维度的数量。(62)令var(tls)′＝cov(tls,tl1)+…+cov(tls,tlx)，其中i＝1,…,p；则var(tl)＝var(tl1)′+var(tl2)′+…+var(tlx)′。(63)将上述公式进一步简化，得到其中公式右边部分表示各个维度所对应的差异贡献率。(7)从区域各维度的教育信息化发展指数值uls和差异贡献率vs两方面分析整个区域在各维度的教育信息化发展差异情况。从发展水平、差异贡献率两个视角对发展其进行了对比研究，构建了“教育信息化发展差异的组合矩阵”。将教育信息化发展水平及差异贡献率进行了分类，将其划分成为四类：第一类发展指数值高、差异贡献率大：教育信息化某维度发展指数较高、差异贡献率大，表明这类地区该维度发展水平较高，但区域内发展较为不均衡；第二类发展指数值高、差异贡献率小：教育信息化某维度发展指数高、发展差异贡献率小，表明这类地区该维度发展水平较高，并且区域内发展较为均衡；第三类发展指数值低、差异贡献率大：教育信息化某维度发展指数低、发展差异贡献率大，表明这类地区该维度发展水平较低，并且区域内发展较为不均衡；第四类发展指数值低、差异贡献率小：教育信息化某维度发展指数低、发展差异贡献率小，表明这类地区该维度发展水平较低，并且区域内发展较为均衡。以上划分的四个类别分别对应坐标轴的四个象限，横轴为“发展水平”，表示教育信息化各维度的发展水平；纵轴为“发展差异贡献率”，表示教育信息化各维度发展差异的贡献率。下面以某区域教育信息化发展为例，进行区域差异对比分析。1.该区域共包含14个子区域，根据其地理位置分布情况，将这些子区域划分为3个区域。具体情况如表2所示。表2子区域分布根据区域教育信息化水平的实际情况，对区域教育信息化发展水平区域差异对比分析，设定评价指标，如表3所示。表3某区域教育信息化评价指标2.邀请专家根据教育信息化指标对该区域教育信息化针对每个指标进行评价，得到初步评价矩阵a。在该评价矩阵中因为前文所说的指标的性质有正向、逆向和适度型，所以无法直接对矩阵处理，需按照公式(1)、(2)、(3)、(4)处理对应类型的指标后，得到专家的评分矩阵e。3.教育信息化发展评估权重集合的确定，根据层次分析法，由专家构建成对比较矩阵p，然后根据公式(5)、(6)对矩阵进行一致性检验。根据计算所得ci以及表6中对应ri可得cr，判断其是否小于0.1。表4ri取值表n1234567891011ri0.00.00.520.891.121.241.361.411.461.491.52其中n为p矩阵阶数。检验通过，根据公式(7)、(8)、(9)算出其最大特征值对应的特征向量标准化向量w。教育信息化发展评估通过综合指数法中的线性加权模型计算各项发展指数，依据公式(10)、(11)、(13)、(14)算出各项发展指数如表5所示。表5教育信息化发展水平4.测算区域教育信息化的区域差异性区域教育信息化发展差异的泰尔指数由公式(12)得到，结果如表6所示。表6教育信息化发展差异5.教育信息化区域差异方差分解分析依据方差分解法，在教育信息化水平评估指标上进行量化分析。根据公式(15)、(16)得到各个维度(一级指标)对应的区域差异贡献率，结果如表7所示。表7教育信息化发展差异构成分解6.教育信息化发展差异对比分析采用方差分解的方法对教育信息化区域差异情况进行了量化研究，并从发展水平、差异贡献率两个视角对发展其进行了对比研究。基础设施发展差异如图7所示，三个区域均属于第iv象限(高水平、差异贡献率小)，表明这些区域基础设施发展较好，且发展差异较小。数字资源发展差异分析如图8所示，区域b属于第i象限(高水平、差异贡献率大)，区域a、c属于第iv象限(高水平、差异贡献率小)，表明各区域的数字资源发展较好，但是区域b的数字资源发展差异较为显著。应用服务发展差异分析如图9所示，三个区域均属于第i象限(高水平、差异贡献率大)，表明它们应用服务发展较好，但发展差异较为显著。应用效能发展差异分析如图10所示，三个区域均属于第iv象限(高水平、差异贡献率小)，但是都十分接近第iii象限(低水平、差异贡献率小)，表明它们的应用效能相对发展较弱，但发展差异较小。机制保障发展差异如图11所示，三个区域均属于第iv象限(高水平、差异贡献率小)，表明这些区域机制保障发展较好，且发展差异较小。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12