地球信息科学学报 2019 , 21 (6): 875-886 https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2019.190034.

地理空间分析综合应用

基于改进覆盖度模型的南昌市基础教育资源空间布局效率分析

郭梦芳¹^,, 胡碧松¹^,²^,^*^,

1. 江西师范大学地理与环境学院,南昌 330022
2. 鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室,南昌 330022

Assessing the Spatial Layout Efficiency of basic Educational Resources by an Improved Coverage Model: A Case Study of Nanchang City, China

GUO Mengfang¹^,, HU Bisong¹^,²^,^*^,

1. Geography and Environment Department, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China
2. Key Laboratory of Poyang Lake Wetland and Watershed Research, Ministry of Education, Nanchang 330022, China

通讯作者: *通讯作者：胡碧松（1983-）,男,江西南昌人,博士,副教授,研究方向为空间统计与健康GIS。E-mail: hubisong624@126.com

收稿日期: 2019-01-18

修回日期: 2019-03-20

网络出版日期: 2019-06-15

基金资助: 国家自然科学基金项目(41661114、41301430)江西省重大生态安全问题监控协同创新中心资助项目(JXS-EW-00)江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ13238)江西省高等学校教学改革研究省级课题 (JXJG-17-2-42)鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室开放基金(PK2016002)

作者简介:

作者简介：郭梦芳（1991-）,女,江西南康人,硕士生,研究方向为GIS空间分析与地学计算。E-mail: 578768639@qq.com

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摘要

随着物质生活水平的不断提升,人们对于教育质量和教育公平的要求在不断提高,推进城乡义务教育一体化发展是教育改革的趋势,教育资源研究也得到了国内外学者的持续关注。本文对传统覆盖度模型进行改进,并结合比例模型的公平性指数等方法,对2018年南昌市辖区中小学教育资源在乡镇/街道上的分布特征与布局效率进行了探索分析。研究表明：① 中小学现有办学规模与江西省基本办学条件之间存在差异,各辖区中小学班额人数皆超过标准;② 居民享受教育资源的公平性在乡镇/街道层面上存在差异,小学与中学教育资源获取便捷性较高的乡镇/街道分别位于西湖区与青山湖区、东湖区与红谷滩新区;③ 中小学服务区覆盖度与重复度均呈现明显的核心外围特征,教育资源布局的覆盖率与重复率存在较强的正相关性;④ 南昌市中学教育资源的空间布局聚集特征远高于小学,近半数乡镇/街道的中学空间布局属于高覆盖效率型和高重复型,且基本聚集在中心城区范围内;⑤ 中小学教育资源在乡镇/街道尺度上的总体空间布局效率呈显著差异,以偏差布局类型为主,教育资源分布均衡性较差,中小学服务区高覆盖高重复或低覆盖低重复的偏差状况较为显著,综合服务效率偏低。

关键词： 基础教育资源 ; 中小学 ; 改进覆盖度模型 ; 空间布局效率 ; 南昌市

Abstract

：With the continuous improvement of people's material well-being, people's demands for educational qualities and equities also increase. It is a trend of China's educational reform to promote the integration of the compulsory educations in urban areas and rural areas. The study of educational resources has attracted growing interests. This paper firstly improved a coverage model; Then, based on the improved model and the proportional model-based fairness index, this paper quantitatively analyzed the spatial distribution and layout efficiency of the basic educational resources (i.e., the primary and middle schools) in 2018 of Nanchang City on the town/subdistrict scale. Results show that: (1) There are differences between the existing scale of primary and secondary schools in Nanchang City and the basic conditions of running schools in Jiangxi Province. The number of primary and secondary school class size in each jurisdiction area exceeds the standard. (2) The township with the most convenient access to primary and secondary education resources are located in Qingshanhu District and Xihu District, while the streets with the most convenient access to primary and secondary education resources are located in Honggutan District and Donghu District. (3) As to the coverage and overlap of the service areas of the primary and middle schools, they all show the core-periphery pattern. There exists a significant positive correlation between the coverage and overlap of the service areas. (4) For the spatial aggregation of the schools in Nanchang City, it is obviously stronger for the middle schools than the primary schools. Over half of the schools in towns/subdistricts, mostly located at the central urban regions, are of high-coverage and high-overlap. (5) With respect to the overall spatial layout efficiencies of the primary and middle schools, there also exists a significant difference among villages, towns, and subdistricts. The major layout type of the schools is the deviated type. The distribution of the basic educational resources is imbalanced. The situation of service areas of the primary and middle schools is bad in that they are of high-coverage, high-overlappe, low-coverage, or low-overlap. Further, the integrative service efficiency is low. To conclude, the current resource configuration and spatial layout of the primary and middle schools in Nanchang need to be substantially improved.

Keywords： basic educational resources ; primary & middle schools ; improved coverage model ; spatial layout efficiency ; Nanchang City

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郭梦芳, 胡碧松. 基于改进覆盖度模型的南昌市基础教育资源空间布局效率分析[J]. 地球信息科学学报, 2019, 21(6): 875-886 https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2019.190034.

GUO Mengfang, HU Bisong. Assessing the Spatial Layout Efficiency of basic Educational Resources by an Improved Coverage Model: A Case Study of Nanchang City, China[J]. Journal of Geo-information Science, 2019, 21(6): 875-886 https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2019.190034.

1 引言

城市中小学基础教育资源的空间布局反映了城市居民享受教育资源的便捷性与公平性,并在一定程度上表征了地区公共服务设施的空间配置效率^[1],是城市规划与建设中的重要科学性问题。南昌市作为江西省省会城市是中国中部重要的中心城市,其教育资源发展速度与城市发展步伐存在不一致性,总体上教育资源发展相对滞后。在快速城镇化进程中,城市新建设区域可能存在基础教育资源配套不足的问题。另外,受城市空间地形、人口分布以及社会经济等的影响,各市辖区下属乡镇街道的办学条件与资金投入也存在较大差异,南昌市中小学教育资源可能会呈现出空间分布不均衡的问题^[2]。

教育资源布局研究是城市公共设施配置、城市规划与建设的重要方面,GIS空间分析技术方法已经被广泛应用于教育资源空间布局研究中。在教育资源空间分布与均衡性研究方面,陈芸芬等^[1]采用点格局指数、覆盖度模型等分析了区县、街道尺度下基础教育资源的空间分布特征与布局效率; 钟业喜等^[2,3]使用费用加权距离法从空间可达性角度分析了区县基础教育资源的空间均衡性;迟瑶等^[4]使用主客观权重法、基尼系数等研究了农村基本公共服务综合发展水平与空间差异;孔云峰等^[5]通过构建P中值指派规划与整型规划数学模型来优化县市级尺度下区位配置方法以解决学校区位选址问题;李永超等^[6]采用差异系数法结合相关指标构建首都基础教育均衡性评价模型对教育资源配置与质量等的均衡性进行评价;苏飞等^[7]采用集对分析模型研究了我国省级行政单元下普通高中教育均等化的水平;陈莹^[8]通过构建基础教育资源空间布局分析系统,探究了宣武区小学服务区的划分及其空间可达性;张雪峰^[9]利用引力模型、Huff模型等分析了农村中小学的空间布局特征;杜俊秀等^[10]通过建立中小学布局水平的指标评价体系分析了区县尺度下中小学的空间均衡性;李冉^[11]使用覆盖度模型、Huff模型等探究了西安市城区基础教育资源空间布局的均衡性;韩增林等^[12,13,14]采用GIS中的网络分析,结合最小化阻抗模型和最大化覆盖范围模型,优化了精细化街道尺度下公共服务设施的配置方法;焦中明等^[15]利用比例模型、最近入学距离模型探究了区县中小学的空间布局;夏琪等^[16]采用问卷调查法分析了区县基础教育资源的应用现状;赵林等^[17]通过构建基础教育资源配置评价体系,结合熵值法、面板回归模型研究了省级农村基础教育资源的时空格局演变及其影响因素。在国外众多学者研究了学区、学校环境氛围等教育资源方面的问题,Nunes等^[18]研究了以学生为核心的学校排名对葡萄牙家庭和学校等的影响;Kayiwa等^[19]分析了好学校工具包这种干预手段对学校工作人员心理健康、工作满意度和学校氛围感知的影响;Gordon^[20]探讨了政策变迁对学校教育系统的社会和制度方面的影响;Grapin等^[21]则从改善学校总体环境氛围的角度出发,提出了加强学校社会支持水平的方法和框架;Biriescu等^[22]从区域发展的角度分析了农村教育的重要性并提出了一个相应的检测方案;Tamayo等^[23]采用网络问卷调查法研究了城乡教育之间的差距。现有的教育资源研究与GIS空间分析方法为教育公共服务设施的空间分布与均衡性研究奠定了重要的基础。

综上,教育资源配置与布局问题的研究,较多侧重于政策、制度等社会经济因素的影响作用及对应的优化方案,以及应用GIS空间分析方法进行区域教育资源空间分布特征与布局均衡性评价。已有的教育资源布局评价方法较为成熟且多关注区县尺度的教育资源布局问题,城市环境下乡镇/街道小尺度上的布局效率研究较少。因此,本文以南昌市所辖的东湖区、西湖区、青云谱区、青山湖区以及红谷滩新区的中小学校为研究对象,对传统覆盖度模型进行改进,并结合比例模型中的公平性指数等方法,探究研究区居民拥有和使用中小学教育资源的情况与便捷性,以及中小学教育资源在乡镇/街道尺度的空间布局效率,以期为南昌市中小学教育资源的布局与调整优化提供决策支持。此外,依据学校服务半径、交通情况和辖区面积在乡镇、街道之间的不同,本文将乡镇、街道分开进行探究。

2 研究区概况、数据源与研究方法

2.1 研究区概况

南昌市是江西省的省会,地处江西省中部偏北,赣江、抚河下游,濒临中国第一大淡水湖鄱阳湖西南岸,是鄱阳湖生态经济区的核心城市。截至2017年底,南昌市下辖东湖区、西湖区、青云谱区、青山湖区、湾里区和新建区6个市辖区以及南昌县、安义县、进贤县3个县。总人口达546.35万,GDP为5003.19亿元。全市拥有中学292所,在校人数290 939人,专职教师246 23名;小学672所,在校人数412 426人,专职教师177 94人。其中市辖区中学170所,小学304所。

本文研究区包括南昌市东湖区、西湖区、青云谱区、青山湖区以及红谷滩新区的主要街道与乡镇（图1）,是南昌市辖区的主体区域,覆盖了历史悠久的老城区域与重点发展的新兴核心区域,其中小学等公共服务资源布局和社会经济发展均相对成熟。由于学区不是严格按照行政边界进行划分,为避免行政区划的边界效应,对研究区边界范围作了1 km缓冲区扩展。研究区总面积约543 km²,占市辖区总面积约19%,共辖28个街道、3个管理处和9个乡镇。人口规模达205.58万（2010年底）,现有中学126所,占市辖区中学总数约74%,在校人数227 710人,教职工129 53人;有小学200所,占市辖区小学总数约66%,在校人数228 204人,教职工130 14人。

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图1 研究区范围及中小学分布概况

Fig. 1 The Scope of study area and distribution of primary and secondary schools

2.2 数据源

本研究对象包含南昌市中学和小学基础教育资源,其中中学包括高级中学、完全中学、初级中学和九年一贯制中学,小学包含完全小学和九年一贯制小学。中小学教育资源空间位置数据来源于百度地图拾取坐标系统和各中小学官网,研究区行政区划数据来源于1:100万全国基础数据及江西省基础地理信息中心,中小学点位置和行政区划空间数据存在一定偏差,参考百度地图、高德地图进行了逐一的空间位置校正。

依据教育部学校规划建设发展中心2002年颁发的《城市普通中小学校舍建设标准》^[24]与中华人民共和国教育部发布的《江西省普通小学、初级中学、高级中学基本办学条件标准》^[25]等政策文件,整理获取了江西省中小学基本办学条件信息表。中小学教育资源相关属性数据来源于各中小学官网^[26]、2018年江西统计年鉴^[27]、2010-2018年南昌统计年鉴^[28]、江西省人民政府网^[29]、南昌市教育局^[30]等,经过整理获得了2018年南昌市东湖区、西湖区、青云谱区以及青山湖区中小学基本情况信息表,包含教职工数、学生人数、班级数量、学校面积、高级教师数和一级教师数等属性字段。

2.3 研究方法

2.3.1 基于比例模型的公平性指数

本文从生均占地面积、区域师生比、每千人教师数、班额人数等方面,比较各乡镇/街道教育资源占有量的差别以及教育服务质量的高低,通过计算各乡镇/街道中小学教育资源的比例,结合不同教育资源指标的权重系数,可计算不同学校或不同地区的教育资源分布公平性指数。

$F_{i} = R_{i} - \overset{̅}{R}$ （1）

$R_{i} = \overset{n}{\sum_{j = 1}} w_{j} y_{j}$ （2）

式中： $F_{i}$ 是第i个地区/学校的公平性指数,表征了各乡镇街道居民获取教育资源的便捷性或公平性程度。通过对不同教育资源指标变量 $y_{j}$ 进行加权综合计算,可测度各个地区/学校的教育资源占有量 $R_{i}$ , $\overset{̅}{R}$ 是所有乡镇/街道学校的教育资源占有量平均值,当 $R_{i}$ 低于 $\overset{̅}{R}$ 时,说明该地区获取教育资源的公平性低于平均值,反之则高于。同时,依据指标综合计算结果的特点,对公平性层次进行划分（表1）。各教育资源指标变量的权重系数 $w_{j}$ 可通过AHP层次分析等方法求得。

表1 教育资源公平性指数层次表

Tab. 1 Levels of the fairness index of educational resources

层次	公平性指数	建议
1	<-0.1	亟待改进
2	-0.1~0	未来改进
3	>0	暂时保持

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本研究选取生均占地面积 $y_{1}$ 、区域师生比 $y_{2}$ 、千人教师数 $y_{3}$ 和班额人数 $y_{4}$ 作为评价各地区学校教育资源的指标变量。为统一各指标的数量级,采用极差标准化公式^[31]对其进行处理。此外,针对各指标变量对地区教育资源量的影响度,本文采用容量权重值评分方法进行权重赋值。权重赋值是人为选择的过程,但总体上由客观因素决定。一般而言,生均占地面积对学校的发展影响最大,其次是区域师生比数和千人教师数,可在各乡镇/街道之间重新分配,影响最小的是班额人数,可通过学校内部作调整。参考前人研究结果^[32],本文采取的教育资源指标变量的权重系数如表2所示。

表2 教育资源指标变量权重系数及指标值计算

Tab. 2 The weight coefficient and Index Value calculation of educational resources index variables in this study

指标	生均占地面积 $y_{1}$	$区域师生比 y_{2}$	千人教师数 $y_{3}$	班额人数 $y_{4}$	合计
权重系数	0.4	0.3	0.2	0.1	1
计算方法	学校面积/学生总数	区域教师总数/区域学生总数	(教师总数/人口总数)×1000	学生人数/班级数量	-

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2.3.2 改进覆盖度模型

传统覆盖度模型（FSAC）关注公共服务设施点在给定距离阈值前提下所能提供的最大服务半径的覆盖面积,由于多个设施点的覆盖范围存在一定程度的交叉重叠,又可将覆盖度分为单选择覆盖度（SFSAC）和多选择覆盖度（MFSAC）。在考虑地区内部的设施点服务范围重复效率问题时,传统单选择/多选择覆盖度测度方式在一定程度上受到地区面积的影响,容易忽略服务范围跨边界效应,造成交叉范围重复计算、指标意义不准确等问题。因此,为了对南昌市中小学教育资源的空间布局效率进行评价,采用以下改进的覆盖度模型来测度不同乡镇/街道的服务区覆盖度与重复率。

$SFSA C_{b} = ⋃ FSA C_{a} / S t_{b}$ （3）

$MFSA C_{b} = ⋂ FSA C_{a} / ⋃ FSA C_{a}$ （4）

$I_{SFSAC} = SFSA C_{b} - Σ SFSA C_{b} / C$ （5）

$I_{MFSAC} = MFSA C_{b} - Σ MFSA C_{b} / C$ （6）

式中：a为学校;b为乡镇/街道; $FSA C_{a}$ 表示中学/小学的服务范围覆盖面积,依据研究区交通路网来计算中学/小学的服务范围,其服务半径阈值依国家规定来确定（城区中学1000 m,城区小学500 m;乡镇农村地区中学3000 m,乡镇农村地区小学2000 m）。 $SFSA C_{b}$ 是乡镇/街道的教育资源服务区覆盖度, $S t_{b}$ 是乡镇/街道的面积,∪ $FSA C_{a}$ 表示位于该乡镇/街道内的中学/小学服务范围的并集覆盖面积,由两部分构成,分别是在当前乡镇/街道内的中学/小学的服务范围,以及不在当前乡镇/街道内的中学/小学但其服务范围在乡镇/街道内的部分。

$MFSA C_{b}$ 表示乡镇/街道的教育资源服务区重复度,∩ $FSA C_{a}$ 表示位于该乡镇/街道内的中学/小学服务范围的交集覆盖面积,由2部分构成。 $SFSA C_{b}$ 和 $MF SA C_{b}$ 的取值范围均为0~1, $SFSA C_{b}$ 越接近于1说明在该乡镇/街道的教育资源服务区覆盖范围越大, $MFSA C_{b}$ 越接近于1说明在该乡镇/街道的教育资源服务区重复率越高,存在较大的资源浪费状况。

进而引入服务区效率指数 $I_{SFSAC}$ 和重复覆盖效率指数 $I_{MFSAC}$ 来揭示研究区教育资源空间布局效率, $Σ SFSA C_{b} / C$ 与 $Σ MFSA C_{b} / C$ 分别是研究区教育资源服务区覆盖度和重复率的平均值,C为辖区乡镇/街道总数。 $I_{SFSAC}$ 与 $I_{MFSAC}$ 表征的均是各乡镇/街道的教育资源服务区覆盖度和重复率的相对水平,若服务区效率指数大于地区平均值,说明该区域内学生的就学效率高,反之则低;同理,重复覆盖效率指数小于平均值,说明该区域学校服务区重复率低,反之则高。因此,为更好地评价各乡镇/街道的教育资源布局的类型特征与效率差异,依据表3对服务区效率指数和重复覆盖效率指数进行等级划分,改进的等级划分表依据南昌市教育资源布局效率计算结果的特点以及前人研究结果^[1,32]获得。

表3 教育资源布局效率等级划分

Tab. 3 Classification of the spatial efficiency of educational resources

等级	I_SFSAC	类型	I_MFSAC	类型	调整思路
1	≥ 0	高效率	≤ 0	低重复率	保持
2	-0.2~0	中等效率	0~0.2	中等重复率	完善
3	≤ -0.2	低效率	≥ 0.2	高重复率	改进

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3 结果及分析

3.1 中小学教育资源分区配置情况

从班级数、生均占地面积、班额人数和教职工配置数几个方面评价各市辖区中小学办学规模与办学条件（图2）,各市辖区中小学办学规模与江西省基本办学条件之间存在较大差距,同时各区之间也存在显著差异。各区中小学总体上满足基本办学条件对学生用地面积的要求,生均占地面积分别达到8.4 m²/人和8.3 m²/人的基本标准。每班配置的教职工数也基本满足办学条件要求,小学方面达到2.5人/班标准,而中学方面仅3个区满足教职工配置数3.7人/班的要求,另两区略低于标准值。此外,各区中小学在班级数量方面存在一定差别,小学班级数量在基本办学条件倡导的6~36个班级适宜规模内,而中学方面基本超出标准。中小学班额人数均不满足基本办学条件要求,小学班额人数超过45人/班标准,中学班额人数超过50人/班的标准。

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图2 2018年南昌市市辖区中小学办学规模

Fig. 2 Educational scale of schools of Nanchang municipal district in 2018

各乡镇教育资源公平性指数计算结果（图3（a））显示,小学教育资源公平性一般,在9个乡镇中有 4个的公平性指数大于0,超过了乡镇地区平均值,说明当地居民享受教育资源便捷性较高,可暂时保持现有教育资源量,其中公平性最高的乡镇在西湖区;另5个乡镇的公平性指数皆位于-0.1~0的范围,说明在教育资源的公平分配中处于劣势地位。同时乡镇地区的中学教育资源公平性也一般,有5个乡镇的公平性指数大于0值,3个乡镇的公平性指数位于-0.1~0的范围。公平性最高的乡镇在青山湖区,其次的在西湖区,最差的也在青山湖区,说明其居民使用中学教育资源的便捷性低,依据现有人口规模教育资源量亟待提升。各街道教育资源公平性指数计算结果（图3（b））显示,在31个地区中,有13个街道的小学教育资源公平性指数大于0,超过了街道地区平均值,其中公平性最高的街道位于东湖区,其次的在西湖区,最差也在东湖区;中学教育资源方面,有12个街道的公平性指数大于0,其中公平性最高的街道在红谷滩新区,其次在青山湖区,最差在东湖区。

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图3 2018年南昌市乡镇/街道中小学教育资源公平性指数

Fig. 3 Fairness indexes of the educational resources of the primary and middle schools of Nanchang city in each town and subdistrict in 2018

乡镇/街道地区中小学教育资源公平性差异较小,整体上中学教育资源公平性略高于小学的。而居民获取教育资源便捷性较差的乡镇/街道地区的中小学空间布局与数量应依据人口规模变化趋势进行相应的改进与提升。

3.2 中小学服务区覆盖度分析

南昌市小学教育资源服务区空间就学效率在乡镇街道层面上存在较大差异,其覆盖度和服务区效率整体表现出中心街道向外围乡镇的发散性递减趋势（图4（a）、图5（a））。小学覆盖度与服务区效率较高的18个乡镇/街道皆位于南昌市老城区,其中青山湖区的上海路街道空间就学效率最高,其服务区覆盖度SFSAC与服务区效率指数I_SFSAC分别为0.986与0.535,而空间就学效率最低的是红谷滩新区的九龙湖管理处,SFSAC与I_SFSAC仅为0与-0.451。

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图4 2018年南昌市中小学教育资源服务区覆盖度

Fig. 4 Service area coverage of the schools in the towns/subdistricts of Nanchang city in 2018

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图5 2018年南昌市中小学教育资源服务区效率指数

Fig. 5 Coverage efficiency of the schools in the towns/subdistricts of Nanchang city in 2018

依据小学空间覆盖度分布规律,小学就学效率可分为3类：① 高效率型,主要是集中在老辖区的18个乡镇街道,包括东湖区的2个街道、西湖区的9个街道及1个镇、青云谱区的2个街道和1个镇、以及青山湖区的1个街道与2个乡镇,这些乡镇街道的小学I_SFSAC都大于0,小学教育资源较为丰富能够为周围居民提供较好教育服务,建议保持现有小学空间布局或适当调整其布局结构;② 中等效率型,涉及东湖区的4个街道、西湖区的1个街道、以及青山湖区的1个街道与3个乡镇,其小学I_SFSAC均在 -0.2~0之间,空间就学效率低于地区平均值,小学数量分布较少基本能够满足附近居民的教育需求,其小学空间布局应根据现有人口规模适当增加小学数量以完善其空间布局;③ 低效率型,共有13个乡镇街道,包括东湖区的3个街道、青云谱区的3个街道、青山湖区的1个街道和1个镇、以及红谷滩新区的所有乡镇街道,其小学I_SFSAC均小于-0.2,其中九龙湖管理处作为南昌市政府新规划的重点发展区域,其中小学布局尚在规划建设中,而其它低效率地区应增加小学数量改进现有小学空间布局。

中学教育资源服务区空间就学效率也呈现出中心街道向外围乡镇的发散性递减趋势,且这种趋势相较于小学的更为显著（图4（b）、图5（b））。中学覆盖度与服务区效率较高的18个乡镇街道也位于南昌市老城区,其中10个街道的空间就学效率达到最高值,服务区覆盖度SFSAC与服务区效率指数 I_SFSAC分别为1与0.309,而空间就学效率最低的是红谷滩新区的九龙湖管理处,其SFSAC与I_SFSAC仅为0.028与-0.663。

中学就学效率也可分为3类：① 高效率型,包含东湖区的4个街道、西湖区的9个街道、青云谱区的2个街道、以及青山湖区的上1个街道和2个镇,这18个地区的中学I_SFSAC均大于0,空间就学效率高于地区平均值,可保持现有中学空间布局或稍加调整完善;② 中等效率型,涉及到东湖区的3个街道、西湖区与青云谱区的各1个街道和1个镇、青山湖区的1个镇、以及红谷滩新区的1个管理处,其中学I_SFSAC皆在-0.2~0之间,大体上能够满足当地居民的教育需求,建议在现有人口规模下适当增加中学数量以完善其空间布局;③ 低效率型,包括东湖区的2个街道、青云谱区的2个街道、青山湖区的2个街道和3个镇、以及红谷滩新区除了凤凰洲之外的其它4个地区,其中学I_SFSAC均小于-0.2,中学覆盖度远低于地区平均值,这些区域的中学数量较少且分布较散,需要依赖周边街道或乡镇的中学教育资源,从而使得就学效率低下,因此急需改进现有的中学布局以提高其就学效率。

3.3 中小学服务区重复度分析

南昌市小学教育资源服务区重复覆盖度在乡镇街道层面上存在较大差异（图6（a）、图7（a））,有9个乡镇街道的重复度超过0.6,其中青山湖区的上海路街道达到最高重复度0.998,重复覆盖效率指数I_MFSAC达到0.664,街道内部或周边地区的小学布局较密集,服务区有较严重的交叉重合,在空间上形成教育资源布局重复浪费状况。重复覆盖率最低的是红谷滩新区的生米镇,其重复度MFSAC与重复覆盖效率指数I_MFSAC仅为0.018与-0.549。

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图6 2018年南昌市中小学教育资源服务区重复度

Fig. 6 Service area overlaps of the schools in the towns/subdistricts of Nanchang city in 2018

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图7 2018年南昌市中小学教育资源服务区重复覆盖效率指数

Fig. 7 Service area overlapping indexes of the schools in the towns/subdistricts of Nanchang city in 2018

依据小学空间重复覆盖率的分布规律,小学教育资源重复率可分为3类：① 高重复型,包括东湖区的1个街道、西湖区的3个街道、青云谱区的1个街道、以及青山湖区的1个街道和2个乡镇,这8个地区的小学教育资源布局存在较大程度的重复浪费;② 中等重复型,分别是东湖区的5个街道、西湖区的2个街道、以及青云谱区与青山湖区的各1个街道和1个镇,这些地区应适当改善和调整现有小学空间布局;③ 低重复型,包括东湖区的3个街道、西湖区的5个街道和1个镇、青云谱区的3个街道、青山湖区的3个镇和1个街道、以及红谷滩新区的所有地区,这21个乡镇/街道的I_MFSAC均小于0,暂时可保持当前小学空间布局现状。

各乡镇街道中学教育资源服务区空间重复效率差异同样较大（图6（b）、图7（b））,空间重复率最高的是青山湖区的湖坊镇,其重复度MFSAC达到0.995,重复覆盖效率指数I_MFSAC为0.404,该乡镇内部及周围的中学之间交通距离较小,服务区交叉重合度较大,中学教育资源存在较严重的重复浪费现象。重复覆盖率最低的是红谷滩新区的九龙湖管理处,其MFSAC与I_MFSAC分别为0与-0.706,显然表明其中学数量少且中学服务区在空间上没有任何重叠浪费部分。

中学教育资源重复率也可分成3类：① 高重复型,包括东湖区的4个街道、西湖区的8个街道和1个镇、青云谱区的1个镇、以及青山湖区的1个街道和3个镇,这18个地区的I_MFSAC均大于0.2,说明这些区域的中学空间距离普遍较近,不能最大程度发挥中学应有的服务效率,应改进现有中学的空间布局;② 中等重复型,涉及东湖区的2个街道、西湖区的1个街道、青云谱区的1个街道、以及红谷滩新区的1个管理处,其I_MFSAC均在0~0.2之间,中学服务区在空间上存在一定程度的重复浪费问题;③ 低重复型,包括东湖区的3个街道、西湖区的1个街道、青云谱区的4个街道、青山湖区的2个街道和3个镇、以及红谷滩新区除凤凰洲之外的其它4个地区,这些地区I_MFSAC均小于0,即中学重复覆盖度低于地区平均值,现有中学服务区在空间上基本没有重叠浪费现象,暂时可保持或适当优化现有中学空间布局。

3.4 中小学空间布局效率综合评价

为了对南昌市中小学教育资源空间布局效率进行综合评价,本文结合各乡镇/街道的I_SFSAC和I_MFSAC 的计算与等级划分结果,将教育资源布局综合效率划分为6个等级（表4）,其中,拥有较高覆盖效率和较低重复率表征优良的教育资源布局;较低覆盖效率和较高重复率表征较差的教育资源布局;而较高覆盖效率和较高重复率或者较低覆盖效率和较低重复率,则表征了教育资源覆盖密集但存在较大资源重复浪费,或者是较低资源重复浪费但教育资源覆盖稀疏,此类是急需大幅调整的教育资源偏差布局地区。

表4 教育资源布局效率综合评价等级划分

Tab. 4 Classification of the integrative spatial efficiency of educational resources

等级	覆盖度/重复度	综合类型	调整思路
1	高效率/低重复	优秀布局	继续维持
2	高效率/中等重复、中等效率/低重复	良好布局	适当完善
3	中等效率/中等重复	中等布局	有待改进
4	高效率/高重复、低效率&低重复	偏差布局	有待调整
5	中等效率/高重复、低效率/中等重复	较差布局	大幅改进
6	低效率/高重复	极差布局	亟待改进

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基于覆盖率与重复率的南昌市中小学教育资源布局效率综合评价结果如图8所示,总体而言中学与小学教育资源布局综合效率属于中等以下布局类型的乡镇/街道较多,分别占了总乡镇/街道数的72.5%和52.5%,其中以偏差布局类型为主;而剩余的中等及以上布局类型中以良好布局类型为主。依据教育资源布局效率综合评价结果总体可分为6类：① 优秀布局类型,小学空间布局为优秀型的5个地区皆位于西湖区,而中学空间布局为优秀型的地区仅有1个位于青云谱区,以上街道中小学覆盖率高且重复率低,综合服务效率高,可继续维持学校现有布局;② 良好布局类型,小学层面有11个地区属于此类型,除红谷滩新区外各辖区皆有分布,其中东湖区4个、西湖区3个、青云谱区2个以及青山湖区2个,而中学层面有9个地区属于此类型,其中东湖区4个、西湖区与青云谱区各2个以及青山湖区1个,这些乡镇/街道的中小学覆盖率较高或中等并且重复率中等或较低,使得综合服务效率较好,应适当完善现有学校布局;③ 中等布局类型,总计4个,分别位于东湖区、青山湖区与红谷滩新区,这些地区的中小学覆盖率中等且重复率中等,综合服务效率仅达到一般水平,应当改进现有学校布局;④ 偏差布局类型,小学层面有18个地区属于该类型,占地区总数的45%,其中东湖区1个、西湖区3个、青云谱区4个、青山湖区5个以及红谷滩新区的全部地区,而中学层面为偏差类型的地区有24个,占地区总数的60%,各辖区皆有分布,其中东湖区3个、西湖区8个、青云谱区2个、青山湖区7个以及红谷滩新区的4个,这些地区的中小学为高覆盖率高重复率或低覆盖率低重复率,学校空间分布存在较显著偏差,造成教育资源分布的不合理,使得综合服务效率较低,应大幅改善现有学校布局; ⑤ 较差布局类型,中学和小学层面各有3个地区属于此类型,其中,小学层面的全部位于东湖区,而中学层面则包括东湖区、西湖区与青云谱区的各1个地区,这些乡镇/街道的中小学为中等覆盖率高重复率或者低覆盖率中等重复率,使得综合服务效率偏低,需要大幅改进现有学校布局;⑥ 极差布局类型,此类型仅出现在中学布局层面,分别是东湖区的八一桥街道以及青山湖区的蛟桥镇,这2个地区的中学覆盖率低且重复率高,学校数量少且较为集中使得综合服务效率极低,亟待大幅改进现有中学布局。

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图8 2018年南昌市中小学教育资源布局效率综合评价

Fig. 8 Integrative evaluation of the spatial layout efficiency of the basic educational resources of Nanchang city in 2018

南昌市中小学服务区空间布局的覆盖率与重复率总体上皆呈现出核心-外围特征,中心乡镇/街道的中小学空间覆盖率与空间重复覆盖率都较高,而较边缘的乡镇/街道覆盖率和重复覆盖率均较低。针对以上分布特征,本文对中小学覆盖率与重复覆盖率进行了相关性分析,结果显示中小学服务区的空间覆盖率与重复覆盖率之间存在高度的正相关性,相关系数分别达到显著的0.7977和0.8383,并通过了显著性检验。此外有些乡镇/街道的中小学数量较少甚至没有,导致其空间布局效率较低,例如东湖区的大院街道作为南昌市政府曾经的驻地,大部分区域都属于政府办公用地,居民数量较少因而街道内只布局了一所小学;东湖区的滕王阁街道濒临赣江为且景区范围较大,居民数量同样分布较少因此也只布局了一所学校。事实上这2个地区的周边街道分布着丰富的中小学,因此当地居民可以跨区域就学。目前处于规划建设阶段的九龙湖管理处是目前南昌市的一大热点区域,房价高发展前景好人口数量不断增加,有相当数量的中小学正在规划建设中,目前当地居民空间就学效率低的状况预计近一两年将得到改善。

4 结论与讨论

本文基于南昌市中小学数据,采用公平性指数和改进的覆盖度模型等,分析了乡镇/街道尺度下南昌市基础教育资源的空间分布特征、分区配置公平性、服务区覆盖度、服务区重复度、综合布局效率等方面的问题。改进的覆盖度模型,避免了传统模型的交叉范围重复计算、指标意义不准确等问题,更有利于学校服务区布局类型的测算。研究表明：

（1）南昌市中小学现有办学规模与江西省基本办学条件之间存在差异,除了生均占地面积、班级数量以及班级教职工配置大体满足基本办学条件之外,各区中小学的班额人数皆不满足基本条件要求,需调整中小学的数量或规模以降低班额人数,同时班级教职工配置数也应适当增加。

（2）居民享受中小学教育资源的公平性在乡镇街道尺度下存在差异。小学教育资源公平性较高的乡镇街道主要位于西湖区与东湖区,而中学教育资源公平性性较高的乡镇街道主要分布在红谷滩新区与青山湖区。

（3）南昌市中小学服务区覆盖度与重复度均呈明显的由中心街道向外围乡镇的发散性递减趋势,教育资源布局的覆盖率与重复率存在较强的正相关性。位于中心城区的乡镇/街道中小学就学效率高、服务区覆盖范围大同时重复率也较高,存在较严重的资源重复浪费情况,而较外围乡镇/街道中小学数量普遍偏少,应适当增加学校数量改进现有空间布局。

（4）在南昌市教育资源空间分布的聚集性层面,中学空间聚集特征远高于小学,近半数乡镇街道的中学空间布局属于高覆盖效率型和高重复型,且基本聚集在中心城区范围内,中学教育资源显著集中且存在较大重复浪费,应调整以改进空间布局效率。

（5）南昌市中小学教育资源在乡镇/街道尺度上的总体空间布局效率差异化明显,以偏差布局类型的地区为主,良好布局类型其次,优秀布局类型较少。教育资源分布的均衡性较差,中小学服务区的高覆盖高重复或低覆盖低重复的偏差状况较显著,综合服务效率偏低,应大幅改善现有中小学空间布局。本研究结果揭示了南昌市中小学教育资源的空间布局特征与存在的问题并给出了相关建议,可为中小学教育资源的布局与调整优化提供决策支持。

但本文仍存在不足之处：① 研究数据属性值较少,且研究区没有涵盖南昌所有市辖区,该数据集诠释整个南昌市中小学空间分布特征与布局效率的能力略有欠缺。未来将采用更全面的学校数据研究整个南昌地区的教育资源问题;② 改进的覆盖度模型在准确度与可信度方面还存在瑕疵,今后将改善模型方法以提高其准确度与可信度,并引入中小学差异性因素、乡镇/街道人口分布特征等对分析结果进一步改进与优化。最后,期待能将研究方法推广应用至其它公共服务设施服务区综合评价工作中。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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兰州市基础教育资源空间分布特征及布局效率研究

2017

... 城市中小学基础教育资源的空间布局反映了城市居民享受教育资源的便捷性与公平性,并在一定程度上表征了地区公共服务设施的空间配置效率^[1],是城市规划与建设中的重要科学性问题.南昌市作为江西省省会城市是中国中部重要的中心城市,其教育资源发展速度与城市发展步伐存在不一致性,总体上教育资源发展相对滞后.在快速城镇化进程中,城市新建设区域可能存在基础教育资源配套不足的问题.另外,受城市空间地形、人口分布以及社会经济等的影响,各市辖区下属乡镇街道的办学条件与资金投入也存在较大差异,南昌市中小学教育资源可能会呈现出空间分布不均衡的问题^[2]. ...

... 教育资源布局研究是城市公共设施配置、城市规划与建设的重要方面,GIS空间分析技术方法已经被广泛应用于教育资源空间布局研究中.在教育资源空间分布与均衡性研究方面,陈芸芬等^[1]采用点格局指数、覆盖度模型等分析了区县、街道尺度下基础教育资源的空间分布特征与布局效率; 钟业喜等^[2,3]使用费用加权距离法从空间可达性角度分析了区县基础教育资源的空间均衡性;迟瑶等^[4]使用主客观权重法、基尼系数等研究了农村基本公共服务综合发展水平与空间差异;孔云峰等^[5]通过构建P中值指派规划与整型规划数学模型来优化县市级尺度下区位配置方法以解决学校区位选址问题;李永超等^[6]采用差异系数法结合相关指标构建首都基础教育均衡性评价模型对教育资源配置与质量等的均衡性进行评价;苏飞等^[7]采用集对分析模型研究了我国省级行政单元下普通高中教育均等化的水平;陈莹^[8]通过构建基础教育资源空间布局分析系统,探究了宣武区小学服务区的划分及其空间可达性;张雪峰^[9]利用引力模型、Huff模型等分析了农村中小学的空间布局特征;杜俊秀等^[10]通过建立中小学布局水平的指标评价体系分析了区县尺度下中小学的空间均衡性;李冉^[11]使用覆盖度模型、Huff模型等探究了西安市城区基础教育资源空间布局的均衡性;韩增林等^[12,13,14]采用GIS中的网络分析,结合最小化阻抗模型和最大化覆盖范围模型,优化了精细化街道尺度下公共服务设施的配置方法;焦中明等^[15]利用比例模型、最近入学距离模型探究了区县中小学的空间布局;夏琪等^[16]采用问卷调查法分析了区县基础教育资源的应用现状;赵林等^[17]通过构建基础教育资源配置评价体系,结合熵值法、面板回归模型研究了省级农村基础教育资源的时空格局演变及其影响因素.在国外众多学者研究了学区、学校环境氛围等教育资源方面的问题,Nunes等^[18]研究了以学生为核心的学校排名对葡萄牙家庭和学校等的影响;Kayiwa等^[19]分析了好学校工具包这种干预手段对学校工作人员心理健康、工作满意度和学校氛围感知的影响;Gordon^[20]探讨了政策变迁对学校教育系统的社会和制度方面的影响;Grapin等^[21]则从改善学校总体环境氛围的角度出发,提出了加强学校社会支持水平的方法和框架;Biriescu等^[22]从区域发展的角度分析了农村教育的重要性并提出了一个相应的检测方案;Tamayo等^[23]采用网络问卷调查法研究了城乡教育之间的差距.现有的教育资源研究与GIS空间分析方法为教育公共服务设施的空间分布与均衡性研究奠定了重要的基础. ...

... 进而引入服务区效率指数

I_{SFSAC}

和重复覆盖效率指数

I_{MFSAC}

来揭示研究区教育资源空间布局效率,

Σ SFSA C_{b} / C

与

Σ MFSA C_{b} / C

分别是研究区教育资源服务区覆盖度和重复率的平均值,C为辖区乡镇/街道总数.

I_{SFSAC}

与

I_{MFSAC}

表征的均是各乡镇/街道的教育资源服务区覆盖度和重复率的相对水平,若服务区效率指数大于地区平均值,说明该区域内学生的就学效率高,反之则低;同理,重复覆盖效率指数小于平均值,说明该区域学校服务区重复率低,反之则高.因此,为更好地评价各乡镇/街道的教育资源布局的类型特征与效率差异,依据表3对服务区效率指数和重复覆盖效率指数进行等级划分,改进的等级划分表依据南昌市教育资源布局效率计算结果的特点以及前人研究结果^[1,32]获得. ...

兰州市基础教育资源空间分布特征及布局效率研究

2017

... 进而引入服务区效率指数

I_{SFSAC}

和重复覆盖效率指数

I_{MFSAC}

来揭示研究区教育资源空间布局效率,

Σ SFSA C_{b} / C

与

Σ MFSA C_{b} / C

分别是研究区教育资源服务区覆盖度和重复率的平均值,C为辖区乡镇/街道总数.

I_{SFSAC}

与

I_{MFSAC}

南昌市基础教育资源空间可达性研究

2011

南昌市基础教育资源空间可达性研究

2011

基于可达性角度的基础教育资源空间优化研究——以南昌市为例

2011

基于可达性角度的基础教育资源空间优化研究——以南昌市为例

2011

武陵山片区扶贫重点县农村基本公共服务均衡化差异分析

2016

武陵山片区扶贫重点县农村基本公共服务均衡化差异分析

2016

县市级义务教育学校区位配置优化设计与实验

2012

县市级义务教育学校区位配置优化设计与实验

2012

首都基础教育均衡性评价模型设计与实现

2010

首都基础教育均衡性评价模型设计与实现

2010

中国普通高中教育均等化及障碍因素分析

2017

中国普通高中教育均等化及障碍因素分析

2017

基于GIS的基础教育资源空间布局研究

2008

基于GIS的基础教育资源空间布局研究

2008

基于GIS的巩义市农村中小学空间布局分析

2008

基于GIS的巩义市农村中小学空间布局分析

2008

中小学布局水平指标体系的空间均衡性分析

2015

中小学布局水平指标体系的空间均衡性分析

2015

西安市城区基础教育资源配置与空间布局的均衡性研究

2014

西安市城区基础教育资源配置与空间布局的均衡性研究

2014

区域公共服务设施优化配置方法研究——以大连市甘井子区兴华街道小学配置为例

2014

区域公共服务设施优化配置方法研究——以大连市甘井子区兴华街道小学配置为例

2014

辽宁省基本公共服务均等化水平时空格局研究

2016

辽宁省基本公共服务均等化水平时空格局研究

2016

我国省域经济发展与公共服务资源配置协调性评价

2014

我国省域经济发展与公共服务资源配置协调性评价

2014

基于GIS的中小学教育资源配置的空间布局研究——以江西赣州南康区为例

2017

基于GIS的中小学教育资源配置的空间布局研究——以江西赣州南康区为例

2017

区域基础教育资源应用现状与建设新思路——基于对南京市江宁区的调研

中国农村基础教育资源配置的时空格局与影响因素

2018

中国农村基础教育资源配置的时空格局与影响因素

2018

The publication of school rankings: A step toward increased accountability?

2015

Effect of the good school toolkit on school staff mental health, sense of job satisfaction and perceptions of school climate: Secondary analysis of a cluster randomized trial

2017

‘Rich’ and ‘Poor’ schools revisited

2015

A multilevel framework for increasing social support in schools

2016

Rural education, an important factor of regional development in the context of local government strategies

2014

Monitoring inclusive education in Chile: Differences between urban and rural areas

2017

... 依据教育部学校规划建设发展中心2002年颁发的《城市普通中小学校舍建设标准》^[24]与中华人民共和国教育部发布的《江西省普通小学、初级中学、高级中学基本办学条件标准》^[25]等政策文件,整理获取了江西省中小学基本办学条件信息表.中小学教育资源相关属性数据来源于各中小学官网^[26]、2018年江西统计年鉴^[27]、2010-2018年南昌统计年鉴^[28]、江西省人民政府网^[29]、南昌市教育局^[30]等,经过整理获得了2018年南昌市东湖区、西湖区、青云谱区以及青山湖区中小学基本情况信息表,包含教职工数、学生人数、班级数量、学校面积、高级教师数和一级教师数等属性字段. ...

2018

2014

... 本研究选取生均占地面积

y_{1}

、区域师生比

y_{2}

、千人教师数

y_{3}

和班额人数

y_{4}

作为评价各地区学校教育资源的指标变量.为统一各指标的数量级,采用极差标准化公式^[31]对其进行处理.此外,针对各指标变量对地区教育资源量的影响度,本文采用容量权重值评分方法进行权重赋值.权重赋值是人为选择的过程,但总体上由客观因素决定.一般而言,生均占地面积对学校的发展影响最大,其次是区域师生比数和千人教师数,可在各乡镇/街道之间重新分配,影响最小的是班额人数,可通过学校内部作调整.参考前人研究结果^[32],本文采取的教育资源指标变量的权重系数如表2所示. ...

2014

... 本研究选取生均占地面积

y_{1}

、区域师生比

y_{2}

、千人教师数

y_{3}

和班额人数

y_{4}

基于GIS的城市基础教育资源布局均衡性研究——以兰州市城关区中小学为例

2011

... 本研究选取生均占地面积

y_{1}

、区域师生比

y_{2}

、千人教师数

y_{3}

和班额人数

y_{4}

... 进而引入服务区效率指数

I_{SFSAC}

和重复覆盖效率指数

I_{MFSAC}

来揭示研究区教育资源空间布局效率,

Σ SFSA C_{b} / C

与

Σ MFSA C_{b} / C

分别是研究区教育资源服务区覆盖度和重复率的平均值,C为辖区乡镇/街道总数.

I_{SFSAC}

与

I_{MFSAC}

基于GIS的城市基础教育资源布局均衡性研究——以兰州市城关区中小学为例

2011

... 本研究选取生均占地面积

y_{1}

、区域师生比

y_{2}

、千人教师数

y_{3}

和班额人数

y_{4}

... 进而引入服务区效率指数

I_{SFSAC}

和重复覆盖效率指数

I_{MFSAC}

来揭示研究区教育资源空间布局效率,

Σ SFSA C_{b} / C

与

Σ MFSA C_{b} / C

分别是研究区教育资源服务区覆盖度和重复率的平均值,C为辖区乡镇/街道总数.

I_{SFSAC}

与

I_{MFSAC}

〈

〉

基于改进覆盖度模型的南昌市基础教育资源空间布局效率分析

Assessing the Spatial Layout Efficiency of basic Educational Resources by an Improved Coverage Model: A Case Study of Nanchang City, China

1 引言

2 研究区概况、数据源与研究方法

2.1 研究区概况

2.2 数据源

2.3 研究方法

3 结果及分析

3.1 中小学教育资源分区配置情况

3.2 中小学服务区覆盖度分析

3.3 中小学服务区重复度分析

3.4 中小学空间布局效率综合评价

4 结论与讨论

参考文献 文献选项 原文顺序 文献年度倒序 文中引用次数倒序 被引期刊影响因子

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子