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        對教育資源分配不平衡現(xiàn)狀的調(diào)研及數(shù)學(xué)建模分析

        2019-01-28 10:50:40劉潤霏
        速讀·中旬 2019年2期
        關(guān)鍵詞:教育資源調(diào)研建模

        劉潤霏

        摘 要:愈演愈烈的“擇校風(fēng)”和名目繁多的“補(bǔ)習(xí)班”讓廣大家長和學(xué)生苦不堪言,而這背后的根源在于長期以來不同地區(qū)的不同學(xué)校發(fā)展的不均衡,以致兩極分化,優(yōu)質(zhì)教育資源逐漸集中于少數(shù)地區(qū)的少數(shù)學(xué)校。教育資源不平衡逐漸成為社會壓力的主要來源。如何讓“擇校風(fēng)”平靜下來,讓每一位受教育者都能得到良好的教育,這是教育行政部亟待解決的難題。本文選取師資力量、師生比、生均圖書值、生均電腦設(shè)備值、生均教室面積五個方面作為衡量一個學(xué)校教育資源的主要因素,運(yùn)用層次分析法將五個因素凝練為一個量化指標(biāo)來評價一個學(xué)校的教育資源水平。為了對有限的資源進(jìn)行分配并使效益最大化,我們建立了線性規(guī)劃模型,用MATLAB工具求解,得到了每所中學(xué)資源的逐年配備數(shù)量,最終達(dá)到教育資源水平的均衡配置。本文選取了X區(qū)(縣)具有代表性的12所不同水平層次的中學(xué),教育資源量化指標(biāo)計算得到的結(jié)果與實(shí)際情況相吻合。我們利用線性規(guī)劃模型,提出的“五年規(guī)劃”實(shí)現(xiàn)教育資源均衡的策略,可供教育行政部門決策時參考。

        關(guān)鍵詞:教育資源;不平衡;調(diào)研;建模

        一、問題重述與提出

        我生長于西安,深深地感受到這種由于教育資源的不平等而造成的社會壓力。小升以及中考的時候,我都會奔波在各個輔導(dǎo)班以此進(jìn)入一個好學(xué)校,父母也會因?yàn)樯龑W(xué)壓力感到煩惱?,F(xiàn)在我想通過自己的努力,來緩解一下這方面的社會壓力。我利用課余時間對西安市中小學(xué)教育資源的實(shí)際情況進(jìn)行了一個具體的調(diào)研,希望通過數(shù)學(xué)建模的方法提出一個合理的并且切實(shí)可行的方案,來對西安市現(xiàn)階段的教育資源進(jìn)行合理地調(diào)配,并且向西安市相關(guān)部門建議進(jìn)而得到批準(zhǔn)與執(zhí)行,希望以此來緩解一下由于教育資源的不平等而帶來的社會壓力。我列出以下問題。

        1.建立一個可以用來評估教育資源的數(shù)學(xué)模型,并用來評估現(xiàn)階段西安市教育資源。

        2.對現(xiàn)有教育資源如何調(diào)配提供一個合理的方案。

        用第2問的模型對現(xiàn)階段西安市教育資源的重新調(diào)配提供一個合理的方案,并用第1問的模型來評估該方案的合理性與可行性。

        二、問題分析

        (一)問題1的分析

        教育資源,即教育人力資源、物力資源和財力資源的總和。人力資源包括教育者人力資源和受教育者人力資源,即在校生數(shù)、班級生數(shù)、招生數(shù)、畢業(yè)生數(shù)、行政人員數(shù)、教學(xué)人員數(shù)、教學(xué)輔助人員數(shù)、工勤人員數(shù)和生產(chǎn)人員數(shù)等。物力資源包括學(xué)校中的固定資產(chǎn)、材料和低值易耗物品。固定資產(chǎn)分為共用固定資產(chǎn)、教學(xué)和科學(xué)研究用固定資產(chǎn)、其他一般設(shè)備固定資產(chǎn)。

        根據(jù)中學(xué)實(shí)際情況,教師的整體實(shí)力往往是評價一所中學(xué)質(zhì)量高低的關(guān)鍵因素,同時也是家長孩子比較關(guān)注的方面。學(xué)校若擁有數(shù)量較多且資質(zhì)較高的教師,教學(xué)質(zhì)量就會相應(yīng)提高,學(xué)生實(shí)際水平也會提高。學(xué)生水平高最終會體現(xiàn)在考試成績、身心素質(zhì)等方面,這也將拉開學(xué)校之間的水平。鑒于此,本文決定著重收集以教師人數(shù)及職稱、學(xué)歷為代表的數(shù)據(jù)以反映一所中學(xué)的教師整體水平。

        除了擁有足夠多的優(yōu)秀教師,一所學(xué)校里的學(xué)生數(shù)將同樣影響該學(xué)校的資源。如果一所中學(xué)里學(xué)生數(shù)過多,勢必會造成教師資源分配不足,使得學(xué)生實(shí)際水平達(dá)不到該有的高度。而學(xué)生數(shù)過少的話,會造成浪費(fèi)。

        以上主要是教育人力資源,而決定一所中學(xué)教育資源的高低往往還需要一些硬件設(shè)施指標(biāo),如圖書資源、實(shí)驗(yàn)儀器資源、運(yùn)動設(shè)施資源、國際交流資源等,這些資源雖然不能從根本上決定一所中學(xué)的教學(xué)質(zhì)量,但是同樣也可以影響學(xué)生的綜合素質(zhì),有些家長和孩子會對這類資源比較關(guān)注。

        通過上述具有代表性的資源,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理能成為反映一所中學(xué)教育資源的若干指標(biāo),將這些指標(biāo)合理統(tǒng)一并賦予權(quán)重,最終可以得到能夠評價一所中學(xué)教育資源的唯一指標(biāo)。

        (二)問題2的分析

        對于教育資源不平衡的問題,需要漫長的時間來一點(diǎn)一點(diǎn)解決。首先得提高國家經(jīng)濟(jì)能力水平,再提高國民素質(zhì)、健康,需要花費(fèi)很多人力,物力和財力。其次,現(xiàn)在的學(xué)生要自己改變和創(chuàng)新,不要隨著他人的指使變得死板,從而無法改善。從具體上來說,將各中學(xué)的教育資源進(jìn)行重新分配顯然是不可能的,幾乎沒有實(shí)現(xiàn)的可能,而且就算是可以實(shí)現(xiàn),這樣的方法也不一定是最好的,造成的結(jié)果也不一定是最公平的。

        通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),目前中學(xué)里的教師大部分都是來自于師范類學(xué)校,并且其中有很大比例是師范生。師范生,大學(xué)生的一類,所修專業(yè)屬于教育方向,是未來教師的預(yù)備者。根據(jù)師范生的特殊性,可以考慮通過合理調(diào)度師范生的就業(yè)去向,來達(dá)到平衡教育資源的目的。

        除了調(diào)度師范生,合理利用教育經(jīng)費(fèi)也是一項可以有效平衡教育資源的措施。教育經(jīng)費(fèi),是指中央和地方財政部門的財政預(yù)算中實(shí)際用于教育的費(fèi)用。教育經(jīng)費(fèi)包括教育事業(yè)費(fèi)和教育基本建設(shè)投資等。教育事業(yè)費(fèi)除了正常的人員經(jīng)費(fèi)以外,可以用來對教育資源不發(fā)達(dá)的中學(xué)的教師進(jìn)行補(bǔ)貼,而教育基本建設(shè)投資則著重對這些中學(xué)配備必要的基礎(chǔ)設(shè)施。

        綜上,針對教育資源不發(fā)達(dá)的中學(xué),可以從調(diào)度引導(dǎo)師范生、進(jìn)行經(jīng)費(fèi)補(bǔ)貼、進(jìn)行教育基本建設(shè)這三方面來解決。而不同的中學(xué),其教育資源不發(fā)達(dá)的根本原因又不盡相同,因此對于可提供的有限的資源,如何進(jìn)行分配,盡量使得所有教育資源不發(fā)達(dá)的中學(xué)提升的最多(使其達(dá)到同樣的教育資源水平并盡量接近平均水平),成了一個最優(yōu)化的問題。

        三、問題假設(shè)

        假設(shè)只對每所中學(xué)中進(jìn)行教學(xué)的老師進(jìn)行統(tǒng)計;假設(shè)每所中學(xué)里每個班的人數(shù)是完全相同的,且任課老師的工作量也是保持一樣的假設(shè)培養(yǎng)出的師范生在學(xué)歷相同的前提下沒有優(yōu)異差別;假設(shè)政府調(diào)配的師范生都比較配合,基本滿足計劃的要求;假設(shè)X區(qū)(縣)教育資源獨(dú)立,不受其他影響;假設(shè)本文中涉及政府所能提供的資源均在政府實(shí)際所能承受范圍之內(nèi)。

        四、符號約定

        五、模型的建立與求解

        (一)問題1模型建立

        1.確定二級指標(biāo)

        為了確定每所中學(xué)的教育資源E,先需要確定影響教育資源的各項指標(biāo)具體表達(dá)形式,以下逐一進(jìn)行分析計算。

        (1)師資力量T

        根據(jù)每所中學(xué)實(shí)際情況,以教師職稱作為權(quán)重對教師人數(shù)進(jìn)行求和,可以確定中學(xué)的師資力量T為:

        (2)師生比F

        對于學(xué)生能夠享受到的教師資源,在此定義指標(biāo)師生比F,生師比即可通過學(xué)??値熒藬?shù)求得,亦可通過班級總師生人數(shù)求得,為了對各學(xué)校更具有普遍性,將兩類師生比結(jié)合起來有:

        說明:

        第一,根據(jù)實(shí)際情況,各中學(xué)班級人數(shù)相差不大,因此取α為0.8,β為0.2;

        第二,學(xué)校生師比即全校教師人數(shù)與全校學(xué)生人數(shù)的比值,表示有[F1=STeaSSch];

        第三,班級生師比則考慮每個班級內(nèi)教師人數(shù)與學(xué)生人數(shù)的比值,對于每個班級的教師人數(shù),統(tǒng)計得到高中每個年級平均學(xué)生有9節(jié)課,則需要9位教師,根據(jù)實(shí)際情況往往是每位教師會教2個班同一門課,因此對于每個班就需要9/2位教師,則表示有[F2=9/2SCla]。

        (3)最后引入生均圖書值L,生均電腦設(shè)備值C,生均教室面積R三項指標(biāo)表示學(xué)校的基礎(chǔ)設(shè)施,簡單的,有:

        在實(shí)際中,需對以上五項指標(biāo)均進(jìn)行歸一化處理,即對于任一項指標(biāo),在所研究的n所中學(xué)內(nèi),以數(shù)值最高的那一所中學(xué)為100.0000,以此對其他中學(xué)的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,如對于師資力量T,有

        其中[T0j]表示第j所中學(xué)的師資力量未歸一化處理之前的原始數(shù)據(jù)。

        2.確定一級指標(biāo)

        確定了影響教育資源E的五項指標(biāo),以下使用層次分析法,來確定每所中學(xué)的教育資源E與各二級指標(biāo)間的權(quán)重關(guān)系。

        首先構(gòu)建重要性判斷矩陣如表2所示。

        經(jīng)過一致性檢驗(yàn),最終確定每一項指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)如表3所示。

        則最終每所中學(xué)的教育資源E可表示為:

        且按照4)中方法對E進(jìn)行歸一化,從而有教育資源水平最高的中學(xué)得分為100分。

        (二)問題2模型建立

        記問題1中的各項二級指標(biāo)如表4所示。

        問題2認(rèn)為對于已存在的n所學(xué)校(教育資源欠發(fā)達(dá)學(xué)校),對其進(jìn)行教育資源的調(diào)配與補(bǔ)充,以此來提高其教育資源水平。政府每年有一定數(shù)額的教育支出,這些有限的資源將進(jìn)行合理的分配補(bǔ)助給這幾所教育資源欠發(fā)達(dá)學(xué)校,并且認(rèn)為在一年的調(diào)配與補(bǔ)充后,這些中學(xué)的教育資源水平將達(dá)到同一高度,最終使得該水平盡量足夠高,定義該教育資源水平為目標(biāo)教育資源水平[Ex]。

        根據(jù)實(shí)際情況,可調(diào)配與補(bǔ)充的資源如表5所示。

        通過以上最優(yōu)化求解,可得到[△s4j]、[△SLj]、[△SCj]即當(dāng)年對各教育資源欠發(fā)達(dá)中學(xué)詳細(xì)的資源分配結(jié)果,以及[Ex]即當(dāng)年對各教育資源欠發(fā)達(dá)中學(xué)進(jìn)行資源分配后總體提升水平。

        (三)問題3的求解

        1.評價與排序

        以X區(qū)(縣)為例,根據(jù)收集到的該區(qū)縣12所中學(xué)所有指標(biāo)的數(shù)據(jù),通過問題1中建立的模型,代入數(shù)據(jù)得到這12所中學(xué)的教育資源水平如表6所示。

        進(jìn)行排序處理,即可得到了X區(qū)這12所中學(xué)的教育資源排名及平均水平如圖1所示,圖中藍(lán)色橫線表示這12所中學(xué)的平均水平,可見高于平均水平的中學(xué)僅有4所,而其余8所均低于平均水平,排名第一的中學(xué)的水平超出排名最后一名的中學(xué)高達(dá)64.74%,本文主要針對排名靠后的5所中學(xué):5、6、8、9、10,對其進(jìn)行教育資源的調(diào)配與補(bǔ)充。

        2.規(guī)劃與分配

        根據(jù)問題2中模型,以下結(jié)合實(shí)際情況開展分配方案。

        本文主要考慮包括陜西師范大學(xué)等的陜西籍免費(fèi)師范生,據(jù)統(tǒng)計留在西安的師范生近似有100人,考慮留在X區(qū)(縣)的人數(shù)約為20人。則將這些學(xué)生分配給問題1中的教育資源欠發(fā)達(dá)中學(xué)。

        而據(jù)西安市統(tǒng)計年鑒,X區(qū)(縣)每年的教育支出約為5.55億元,又根據(jù)西安市教育局預(yù)算支出分類明目,對于中學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的支出約占總支出的0.25%,則X區(qū)(縣)可提供約1387500元用于購買圖書及電腦設(shè)備。利用這筆支出的10%用于購買圖書,可購入30元每本的圖書共4625本;90%用于購買電腦設(shè)備,可購入5000元每臺(含安裝費(fèi)及網(wǎng)線支出)共250臺。將以上資源分配給問題1中的教育資源欠發(fā)達(dá)中學(xué),用于提高其教育水平。

        據(jù)此有[STea=20SL=4625SC=250],代入問題2中計算模型,最終得到結(jié)果如表7所示。

        在進(jìn)行了調(diào)配與補(bǔ)充之后,X區(qū)這12所中學(xué)的教育資源排名及平均水平如圖2所示。

        教育資源水平評分圖

        按照問題2中所建立的模型,對其中教育資源欠發(fā)達(dá)的五所中學(xué)進(jìn)行資源調(diào)配之后,使其達(dá)到了相同的水平,并且相比于之前均不同程度上有所提高。各中學(xué)與調(diào)配前后的水平如下圖所示。

        從對比圖圖3來看,雖然被分配資源的五所中學(xué)其教育資源水平均有所提升,不過從整體來看,其提升水平仍然有限,暫時無法改變當(dāng)前教育資源不平衡的現(xiàn)狀。可見,教育資源不平衡的問題并非一朝一夕所能解決,為此,本文特別提出“五年計劃”,意為將這一年所進(jìn)行的資源調(diào)配從五年的長遠(yuǎn)角度來看,假設(shè)在所調(diào)配師范生表現(xiàn)良好的情況下,這些師范生將有資格評選為中級教師,如此,其所在的中學(xué)的教育資源水平又會得到提升,這樣也更加符合實(shí)際,改變教育資源不平衡是需要一點(diǎn)一滴的努力。

        根據(jù)以上計劃,將以分配好的[△s4j]人數(shù)保持不變,而將其等級進(jìn)行提升,即改變?yōu)閇△s3j],同理通過問題1中的模型進(jìn)行計算,結(jié)果如圖4所示。

        教育資源水平對比圖

        可以看出在五年之后所研究的五所中學(xué)的教育資源水平有了顯著的提升,也確定了本模型的合理性。

        3.評價與應(yīng)用

        實(shí)際上在十年之后這樣的效果會更加明顯,為了更好地落實(shí)本模型的效果,特此提出以下幾點(diǎn)建議,來更好地改善教育資源不平衡的社會現(xiàn)狀。

        建議教育局實(shí)際考察各中學(xué)的教育資源現(xiàn)狀,可采用本文所建立的模型進(jìn)行評估。并提出合理有效的長期方案;建議教育局等相關(guān)部門對教育資源欠發(fā)達(dá)的學(xué)校進(jìn)行合理的補(bǔ)助,以提高其教育資源水平,亦可采用本文所建立的模型進(jìn)行規(guī)劃;建議教育資源欠發(fā)達(dá)的學(xué)校積極配合教育部門提出的方案,為所調(diào)配的師范生提供優(yōu)質(zhì)的待遇,并能從自身出發(fā),改善教育資源水平落后的現(xiàn)狀;建議每年畢業(yè)的應(yīng)屆師范生,積極響應(yīng)政府關(guān)于調(diào)配師范生去教育資源落后學(xué)校的號召,發(fā)揚(yáng)奉獻(xiàn)社會、實(shí)現(xiàn)自我價值的精神,為實(shí)現(xiàn)教育資源公平化而貢獻(xiàn)力量;建議社會各界包括學(xué)生家長在內(nèi),應(yīng)正確看待現(xiàn)有的教育現(xiàn)狀,理性求學(xué),不要盲目攀比、隨波逐流。

        六、模型的優(yōu)缺點(diǎn)與改進(jìn)

        (一)模型的優(yōu)點(diǎn)

        統(tǒng)計并采用了真實(shí)數(shù)據(jù),所用數(shù)據(jù)指標(biāo)都能夠準(zhǔn)確客觀地反映一所中學(xué)的教育資源水平;采用了規(guī)劃模型使得提升教育資源水平的效果達(dá)到最優(yōu)化;提出“五年規(guī)劃”的設(shè)想,使模型更具有現(xiàn)實(shí)意義、富有合理性。

        (二)模型的缺點(diǎn)與改進(jìn)

        所采取的數(shù)據(jù)量還不夠多,所涉及的范圍也不夠廣,一定程度上影響了模型的普適性,還需要進(jìn)一步收集更多數(shù)據(jù)以驗(yàn)證模型;模型所確定的指標(biāo)有限,假設(shè)了在理想狀況下的主要因素,放棄了現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜因素對的模型的影響,如畢業(yè)師范生的意愿、薪酬待遇等。

        參考文獻(xiàn)

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