Математическое моделирование и прогнозирование динамики возрастной структуры учителей
средних школ России
|
Таблица 1
|
Параметры модели были рассчитаны для двух регионов Российской Федерации: Москвы и Ярославской области.
Исходными данными по Москве были сведения о распределении учителей средних школ города по возрастным группам на 2001 год. Эти сведения, взятые из работы [2], в относительных величинах в расчете на 1000 вакансий приведены в таблице 1.
Поскольку для вычисления коэффициентов модели требовалось распределение по возрастам с точностью до года, была проведена их интерполяция кубическими сплайнами, а ее результаты были сглажены. В итоге получены оценки распределения учителей средних школ Москвы по возрастам, приведенные в таблице 2, а соответствующая гистограмма изображена на рис. 2.
Таблица 2.
Возраст, лет |
Количество учителей |
Возраст, лет |
Количество учителей |
18 |
2 |
42 |
30 |
19 |
7 |
43 |
29 |
20 |
12 |
44 |
29 |
21 |
14 |
45 |
28 |
22 |
15 |
46 |
27 |
23 |
16 |
47 |
26 |
24 |
17 |
48 |
25 |
25 |
18 |
49 |
24 |
26 |
19 |
50 |
23 |
27 |
19 |
51 |
22 |
28 |
19 |
52 |
22 |
29 |
20 |
53 |
21 |
30 |
21 |
54 |
20 |
31 |
22 |
55 |
19 |
32 |
24 |
56 |
19 |
33 |
25 |
57 |
18 |
34 |
25 |
58 |
17 |
35 |
27 |
59 |
16 |
36 |
27 |
60 |
15 |
37 |
28 |
61 |
15 |
38 |
29 |
62 |
14 |
39 |
30 |
63 |
14 |
40 |
30 |
64 |
13 |
41 |
30 |
65 |
12 |
Рис. 2.
Таблица 3
|
Для Ярославской области в качестве исходных использовались статистические данные о численности групп по стажу за три года, приведенные в таблице 3. Здесь и далее для Ярославской области приведены абсолютные значения численностей групп.
Поскольку для модели требовались сведения о распределении по возрасту, был произведен пересчет данных.
Было сделано предположение о том, что в среднем факторы, влияющие на соотношение распределений по возрастам и по стажу (средний возраст выпускников вузов, средний возраст и средняя длительность пребывания в отпуске по уходу за ребенком и т.п.) в Москве и Ярославской области примерно одинаковы. Тогда интересующий нас результат можно было получить при помощи корреляционных таблиц, составленных на основе данных исследования [2].
Поскольку интервалы распределения по стажу в московских и ярославских данных различны, вначале необходимо было получить оценки численности ярославских учителей в группах по стажу с интервалами, соответствующими московским данным.
Таблица 4
|
Эти оценки были получены в предположении о линейности производной функции распределения на границах интервалов путем приближенного вычисления количества учителей со значениями стажа, которых требовалось «передать» из одного интервала в другой (например, численность для значения стажа 8 и 9 лет требовалось «передать» из третьего интервала исходного разбиения во второй интервал нового разбиения). Результаты такого оценивания приведены в таблице 4.
Таблица 5
|
После этого по кросс-таблицам (возраст–стаж), построенным по данным [2], были вычислены коэффициенты корреляции и найдены наиболее вероятные значения функции распределения по возрастам учителей Ярославской области, приведенные в таблице 5.
Как и в предыдущем случае, была проведена интерполяция данных кубическими сплайнами, а ее результаты были сглажены. Оценки распределения численности учителей средних школ Ярославской области по возрастам, приведенные в таблице 6. На рис. 3 приведена гистограмма этого распределения на 2004 год.
Таблица 6
Возраст, лет |
Количество учителей |
||
2002 год |
2003год |
2004год |
|
18 |
5 |
5 |
4 |
19 |
10 |
9 |
8 |
20 |
35 |
33 |
32 |
21 |
59 |
56 |
53 |
22 |
82 |
77 |
73 |
23 |
102 |
95 |
90 |
24 |
119 |
111 |
104 |
25 |
133 |
123 |
115 |
26 |
144 |
133 |
123 |
27 |
154 |
142 |
130 |
28 |
164 |
150 |
136 |
29 |
173 |
158 |
142 |
30 |
184 |
167 |
149 |
31 |
196 |
177 |
158 |
32 |
208 |
188 |
168 |
33 |
223 |
202 |
180 |
34 |
238 |
216 |
193 |
35 |
255 |
232 |
208 |
36 |
271 |
247 |
223 |
37 |
287 |
262 |
238 |
38 |
301 |
277 |
252 |
39 |
314 |
289 |
265 |
40 |
324 |
300 |
277 |
41 |
331 |
308 |
286 |
42 |
336 |
314 |
294 |
43 |
337 |
317 |
299 |
44 |
337 |
318 |
301 |
45 |
333 |
317 |
303 |
46 |
328 |
314 |
302 |
47 |
322 |
310 |
300 |
48 |
314 |
305 |
297 |
49 |
306 |
298 |
292 |
50 |
297 |
291 |
287 |
51 |
288 |
284 |
282 |
52 |
279 |
276 |
276 |
53 |
271 |
269 |
269 |
54 |
262 |
261 |
262 |
55 |
253 |
253 |
255 |
56 |
245 |
245 |
247 |
57 |
236 |
237 |
240 |
58 |
227 |
229 |
232 |
59 |
219 |
221 |
224 |
60 |
210 |
212 |
216 |
61 |
202 |
204 |
208 |
62 |
193 |
196 |
200 |
63 |
185 |
188 |
192 |
64 |
176 |
180 |
185 |
65 |
168 |
172 |
177 |
Рис. 3.
Таким образом, в результате предварительной обработки данных были получены нужные для расчета коэффициентов модели распределения. Поскольку в модели минимальный возраст сотрудников выбран равным 20 лет, то группы, соответствующие возрастам 18 и 19 лет нужно было отбросить, что не создало проблем из-за малочисленности этих групп.
На следующем этапе используем данные из таблиц 2 и 6, содержащих информацию о возрастной структуре учителей средних школ Москвы и Ярославской области в 2001 и 2002-2004 годах соответственно. Наличие этих данных позволяет применить алгоритм (А), для чего требуется еще задать начальное приближение параметров модели.
Для Москвы в этом качестве начального приближения коэффициентов были взяты оценки на основе данных о желании и готовности учителей средних школ сменить работу из [9], поскольку в [3] их использование привело к рассчитанному распределению, достаточно близкому к реальному (хотя при этом, очевидно, минимум расстояния не достигался). Эти оценки приведены в таблице 7.
Таблица 7
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
20 |
0,24 |
43 |
0,17 |
21 |
0,2 |
44 |
0,16 |
22 |
0,19 |
45 |
0,16 |
23 |
0,19 |
46 |
0,16 |
24 |
0,19 |
47 |
0,15 |
25 |
0,19 |
48 |
0,15 |
26 |
0,19 |
49 |
0,14 |
27 |
0,19 |
50 |
0,14 |
28 |
0,19 |
51 |
0,14 |
29 |
0,19 |
52 |
0,13 |
30 |
0,19 |
53 |
0,13 |
31 |
0,19 |
54 |
0,12 |
32 |
0,19 |
55 |
0,12 |
33 |
0,19 |
56 |
0,12 |
34 |
0,19 |
57 |
0,11 |
35 |
0,19 |
58 |
0,11 |
36 |
0,18 |
59 |
0,11 |
37 |
0,18 |
60 |
0,11 |
38 |
0,18 |
61 |
0,1 |
39 |
0,18 |
62 |
0,1 |
40 |
0,17 |
63 |
0,1 |
41 |
0,17 |
64 |
0,1 |
42 |
0,17 |
65 |
0,1 |
В случае Ярославской области наличие данных за три последовательных года позволило просто оценить начальные приближения этих коэффициентов, исходя из анализа динамики численности учителей одного года рождения в течение этих трех лет. На основании имеющихся данных вычислялись предположительные (поскольку сами данные есть результат аппроксимации) реальные коэффициенты мобильности в 2002 и 2003 годах, затем на их основе по формулам модели находились два предположительных значения коэффициентов (с учетом того, что мы считаем параметр ), а в качестве начального приближения выбиралось их среднее арифметическое. Полученные результаты приведены в таблице 8.
Таблица 8
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
20 |
0 |
43 |
0,0745 |
21 |
0 |
44 |
0,0763 |
22 |
0,0143 |
45 |
0,0761 |
23 |
0,0286 |
46 |
0,0746 |
24 |
0,0429 |
47 |
0,071 |
25 |
0,0429 |
48 |
0,0677 |
26 |
0,0429 |
49 |
0,0668 |
27 |
0,0571 |
50 |
0,0614 |
28 |
0,0571 |
51 |
0,0534 |
29 |
0,0642 |
52 |
0,0499 |
30 |
0,0655 |
53 |
0,0437 |
31 |
0,0657 |
54 |
0,0449 |
32 |
0,0655 |
55 |
0,041 |
33 |
0,051 |
56 |
0,0395 |
34 |
0,0542 |
57 |
0,0379 |
35 |
0,0445 |
58 |
0,0363 |
36 |
0,0501 |
59 |
0,0345 |
37 |
0,0497 |
60 |
0,039 |
38 |
0,0522 |
61 |
0,0339 |
39 |
0,0594 |
62 |
0,0352 |
40 |
0,0615 |
63 |
0,0331 |
41 |
0,0686 |
64 |
0,0307 |
42 |
0,0692 |
65 |
0,0281 |
Начальное приближение объемов выпуска педагогов высшими и средними специальными учебными заведениями было взято в следующем виде
для .
Применяя теперь алгоритм (А), после 10 – 20 итераций были получены коэффициенты для модели для ситуаций в Москве и в Ярославской области, приведенные в таблицах 9 и10 соответственно. Следует отметить, что расчеты делались на 1000 рабочих мест для Москвы и на 10000 (что примерно соответствует реальному общему количеству ставок) для Ярославской области.
Таблица 9
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
Условный объем выпуска |
20 |
0,001 |
7 |
21 |
0,005 |
7 |
22 |
0,01 |
7 |
23 |
0,015 |
5 |
24 |
0,015 |
3 |
25 |
0,015 |
2 |
26 |
0,015 |
2 |
27 |
0,015 |
2 |
28 |
0,015 |
1 |
29 |
0,015 |
|
30 |
0,015 |
|
31 |
0,015 |
|
32 |
0,015 |
|
33 |
0,015 |
|
34 |
0,015 |
|
35 |
0,015 |
|
36 |
0,014 |
|
37 |
0,014 |
|
38 |
0,014 |
|
39 |
0,014 |
|
40 |
0,013 |
|
41 |
0,013 |
|
42 |
0,013 |
|
43 |
0,013 |
|
44 |
0,014 |
|
45 |
0,014 |
|
46 |
0,014 |
|
47 |
0,014 |
|
48 |
0,014 |
|
49 |
0,014 |
|
50 |
0,014 |
|
51 |
0,014 |
|
52 |
0,013 |
|
53 |
0,013 |
|
54 |
0,012 |
|
55 |
0,012 |
|
56 |
0,012 |
|
57 |
0,015 |
|
58 |
0,016 |
|
59 |
0,017 |
|
60 |
0,018 |
|
61 |
0,02 |
|
62 |
0,03 |
|
63 |
0,04 |
|
64 |
0,05 |
|
65 |
0,06 |
|
Таблица 10
Возраст t, лет |
Коэффициенты |
Условный объем выпуска |
20 |
0,001 |
70 |
21 |
0,005 |
70 |
22 |
0,03 |
50 |
23 |
0,04 |
30 |
24 |
0,06 |
20 |
25 |
0,06 |
20 |
26 |
0,06 |
20 |
27 |
0,07 |
20 |
28 |
0,07 |
10 |
29 |
0,08 |
|
30 |
0,06 |
|
31 |
0,05 |
|
32 |
0,05 |
|
33 |
0,05 |
|
34 |
0,05 |
|
35 |
0,05 |
|
36 |
0,05 |
|
37 |
0,05 |
|
38 |
0,048 |
|
39 |
0,05 |
|
40 |
0,05 |
|
41 |
0,06 |
|
42 |
0,07 |
|
43 |
0,08 |
|
44 |
0,08 |
|
45 |
0,08 |
|
46 |
0,08 |
|
47 |
0,071 |
|
48 |
0,068 |
|
49 |
0,067 |
|
50 |
0,062 |
|
51 |
0,054 |
|
52 |
0,05 |
|
53 |
0,044 |
|
54 |
0,043 |
|
55 |
0,041 |
|
56 |
0,04 |
|
57 |
0,05 |
|
58 |
0,06 |
|
59 |
0,07 |
|
60 |
0,08 |
|
61 |
0,09 |
|
62 |
0,1 |
|
63 |
0,11 |
|
64 |
0,12 |
|
65 |
0,13 |
|
Для каждого из регионов при помощи модели с использованием найденных коэффициентов проводились расчеты для шести сценариев динамики возрастной структуры учителей средних школ.
1. Достижение стационарного состояния при s=0,9, затем 11 шагов для Москвы (1990–2001 г.г.) и 13 шагов для Ярославской области (1990–2003 г.г.) при s=0,3 (полученное распределение сравнивалось с реальным при расчете коэффициентов). Результаты этого расчета являются приближением нынешней ситуации; они использовались как отправная точка для пяти других сценариев.
2. Сохранение нынешней ситуации (s=0,3) в течение 10 лет.
3. Прекращение дополнительной социальной поддержки учителей (s=0,2, можно представить себе это как отказ от каких-либо доплат, сохранение лишь зарплаты согласно ЕТС), продолжающееся в течение 10 лет.
4. Скачкообразное повышение уровня обеспечения до 0,99 и поддержание его в течение 10 лет.
5. Постепенное повышение уровня обеспечения, соответствующее повышению средней зарплаты учителей до средней зарплаты по стране (s=0,6).в течение 3 лет, затем 7 лет поддержания обеспечения на этом уровне.
6. Постепенное повышение уровня обеспечения до нормального (s=0,99) в течение 5 лет, затем еще 5 лет поддержания обеспечения на этом уровне.
Для каждого сценария было найдено итоговое распределение по возрастам и суммарное количество занятых. Последняя величина определяет дефицит кадров, поскольку количество вакансий мы считаем постоянным.
Рассмотрим результаты прогнозирования динамики возрастной структуры учителей школ в каждом из шести сценариев. Они приведены в расчете на 1000 рабочих мест для Москвы и на 10000 (то есть практически в абсолютных показателях) для Ярославской области.
Москва
Ярославль
Рис. 4.
На рис. 4 приведена картина, которую дает модель для современной (точнее, соответствующей 2001 году для Москвы и 2003 году для Ярославской области) ситуации. Максимум распределения уже сместился на возрасты 40-50 лет в Москве и 35-45 лет в Ярославской области, хотя в нормальной ситуации он должен находиться в районе 23-27 лет, то есть приходиться на возраст выпускников вузов (с учетом возможности обучения в аспирантуре или отпуска по уходу за ребенком). Однако эта ненормальная ситуация еще не вызывает серьезного дефицита кадров: в Москве занята 921 вакансия из 1000, в Ярославле – 9413 из 10000.
Москва
Ярославль
Рис. 5.
На рис. 5 показаны результаты моделирования динамики при сохранении нынешней ситуации в течение 10 лет, т.е. до 2011/2013 годов. Отсутствие изменений социально-экономических условий приводит к тому, что максимум распределения смещается в сторону увеличения возраста, достигает пенсионного и начинается период обвального сокращения числа занятых, появляется значительный дефицит: заняты лишь 637 вакансий на 1000 в Москве и 7515 из 10000 в Ярославской области. Видно, что кризис, который можно ожидать в провинции, не такой жесткий, как в столице, но и там возникает 25%-ный дефицит кадров. Ситуация, при которой все более высокой становится доля учителей старших возрастных групп, помимо обострения проблемы недостатка кадров, в целом, возможно, способна привести к снижению эффективности среднего образования. Растущий культурный, ценностный разрыв между учителями и школьниками, по всей вероятности может затруднять передачу знаний.
Москва
Ярославль
Рис. 6.
На рис. 6 показаны последствия третьего сценария. Как видно, ситуация при ухудшении социального обеспечения учителей также критическая, но принципиально мало отличается от второго сценария. Здесь заняты 523 из 1000 московских вакансий и 6408 ярославских.
Рис. 7 изображает положение дел по прошествии 10 лет в случае скачкообразного перехода к полноценному финансированию. К этому моменту количественная проблема с кадрами уже решена, в Москве заняты 925 из 1000 вакансий, в Ярославской области – 9998, то есть практически 100%. Однако имеет место ярко выраженное в столице и несколько смазанное в провинции расслоение учителей на возрастные группы.
Москва
Ярославль
Рис.7.
У распределения теперь два максимума. Первый – вновь пришедшие молодые специалисты, скорее всего, с новой системой ценностей и со стремлением построить новую эффективную систему среднего образования. Второй – учителя предпенсионного возраста, которые пережили кризис среднего образования, со своими ценностями, хотя в целом и претерпевшими значительные трансформации в кризисный период, однако в целом ориентированными на возрождение старых традиций отечественного образования. Общих точек у этих групп мало, а сотрудники 30-40-летнего возраста, способные осуществить «связь поколений», немногочисленны. Таким образом, условия четвертого сценария, внешне благополучные, могут привести к внутреннему «конфликту поколений», который, правда, будет заметно менее резко выражен в провинции. Подводя итог, можно предположить, что подобная ситуация требует также разработки программы, которая будет обеспечивать нормальное взаимодействие внутри профессионального сообщества на протяжении некоторого переходного периода. Однако в целом, эта ситуация ведет к обновлению в педагогической среде.
Москва
Ярославль
Рис. 8.
Пятый сценарий, представляющий постепенный подъем средней зарплаты учителей до уровня средней зарплаты по стране в течение 3 лет, дает еще через семь лет ситуацию, показанную на рис. 8. Эта ситуация близка в смысле среднеквадратичного отклонения к результатам первого сценария (результатам модели для настоящего момента), в частности, отличие от них не больше, чем их отличие от наблюдаемого распределения. Особой похожестью отличается положение дел, прогнозируемое в этом случае для Ярославля, где заняты 9042 вакансии, а в Москве дефицит даже увеличится, несмотря на проведенное повышение уровня обеспечения – 805 из 1000 вакансий будут заполнены. Таким образом, пятый сценарий предполагает замораживание нынешней не вполне благополучной кадровой структуры.
Москва
Ярославль
Рис. 9.
Наконец, посмотрим на итоги сценария, предполагающего постепенный подъем обеспечения до s=0,99 в течение 5 лет. (Этот срок является максимальным из приводящих к похожим результатам – аналогичная картина получается, если повышение проводить в течение 3 или 4 лет.) После этого были проделаны еще пять шагов, чтобы продолжительность сценария достигла 10 лет. Здесь ситуация с дефицитом кадров выправлена (912 на 1000 вакансий в Москве и 9967 на 10000 в Ярославской области), при этом исчезла угроза «кадрового обвала» из сценария 2, но и нет явного расслоения, как в сценарии 4. В целом, данный сценарий можно назвать наиболее благополучным из исследованных, что, конечно, не мешает предполагать возможность дальнейшей оптимизации управления ситуацией.
Итак, прогнозирование динамики возрастной структуры учителей средних школ в столице и в одном из регионов на период в десять лет, позволяет сделать следующие выводы:
1. Сохранение нынешнего уровня обеспечения учителей, соответствующего параметру s=0,3, приведет через десять лет к наступлению острейшего дефицита кадров в этой области. При этом ситуация не будет принципиально отличаться от варианта, при котором государство перестает проявлять заботу о материальном обеспечении педагогов (s=0,2).
2. Предполагаемое повышение средней зарплаты учителей до средней зарплаты по стране «заморозит» проблемную ситуацию с возрастной структурой. Поскольку нынешняя средняя зарплата учителей примерно вдвое ниже средней по стране, составляющей 8500 рублей, то это повышение соответствует переходу к s=0,6 и описано в пятом сценарии.
3. Одномоментный переход к высокому уровню обеспечения (а если предположить пропорциональную зависимость параметра s от реальной заработной платы, то уровню s=1 соответствует средняя зарплата учителей в 14000 рублей при нынешней покупательной способности) приведет к разделению учителей на две ярко выраженные возрастные группы и возможному «конфликту поколений».
4. Проблема дефицита учительских кадров может быть решена при постепенном, но в течение не более пяти лет, повышении уровня обеспечения до s=1 (средняя зарплата в 14000 рублей при нынешней покупательной способности рубля). При этом следует отметить один важный момент, находящийся за рамками применявшейся математической модели, но, тем не менее, очевидный: для успешного решения кадровой проблемы необходимо кардинальное улучшение системы подготовки молодых специалистов в высших и средних специальных педагогических учебных заведениях.
Литература
1. Дюркгейм Э. О разделении общественного труда. М.: Канон, 1996, 432 с.
2. Собкин В.С., Равлюк С.Г. Учитель об образовании: опыт социологического исследования профессиональной позиции // Социология образования. Труды по социологии образования. Т IX. Вып. XV. М.: ЦСО РАО, 2004, с. 281-338.
3. Степанцов М.Е. Модель возрастной структуры учителей средней школы // Математическое моделирование, 2005, т.17, №3, с. 61-66
4. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г. Синергетика и прогнозы будущего, 2е изд. М.: Эдиториал УРСС, 2001.
5. Ризниченко Г.Ю., Рубин
А.Б. Математические модели
биологический процессов. – М.: Изд-во МГУ, 1993 – 302 с.
6. Тоффоли Т., Марголус Н. Машины клеточных автоматов. М: Мир, 1991.
7. Малинецкий Г. Г. Степанцов М.Е. Клеточные автоматы для расчета некоторых газодинамических процессов // Журнал вычислительной математики и математической физики, 1996, том 36, № 5, с.137-145.
8. Степанцов М.Е. Математическая модель направленного движения группы людей // Математическое моделирование, 2004, т.16, №3, с. 43-49.
9. Собкин В.С., Равлюк С.Г. Если будущее вызывает тревогу // Газета «Первое сентября» №62 от 06.10.2001.