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大學(xué)教室課程安排實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用小議
摘要：通過對當(dāng)前大學(xué)教室排課現(xiàn)狀的分析，本文提出并實(shí)現(xiàn)了教室課程安排系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)方法，并在實(shí)際操作過程中得到有效的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：教室課程安排系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 課程安排算法
高校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，師資、教室不足等矛盾突顯,使得課程安排工作量加大。排課過程中關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，特別是實(shí)行學(xué)分制的高校，學(xué)生網(wǎng)上選課，排課更為困難，因此高校課程安排成為教務(wù)管理中教育探索中需要關(guān)注對教學(xué)秩序影響最大的工作之一。目前大多數(shù)高等院校采用手工方式排課，需要花費(fèi)比較長時(shí)間完成一學(xué)期的排課任務(wù)。本文通過分析課程安排中存在的各種復(fù)雜關(guān)系，提出了一套教室排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并在實(shí)際操作過程中得到有效的應(yīng)用。
1 系統(tǒng)需求分析
通過分析和研究，提出排課系統(tǒng)所具備的主要功能。
1）排課系統(tǒng)資源的設(shè)置與維護(hù)：①基本的院系、專業(yè)設(shè)置管理與維護(hù),包括系類、系部、專業(yè)設(shè)置情況。②課程任務(wù)的設(shè)置與維護(hù),課程包含課程號、課程名和該課程所屬的開課院系。③教師資源的管理與維護(hù),包含教師身份證、教師名、教師所屬院系。④場地資源的管理與維護(hù),包括教室所在教學(xué)樓、教室編號、教室容量、教室的類型和約束,如多媒體教室、語音教室等,以及教室只限在白天使用。⑤班級信息設(shè)置與維護(hù),包含班級編號、班級人數(shù)等基本信息。
2）教學(xué)進(jìn)程設(shè)置：教學(xué)進(jìn)程表是用來反映本學(xué)期每個(gè)專業(yè)的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)、考試等的教學(xué)進(jìn)度安排。
3）教學(xué)任務(wù)的設(shè)置與維護(hù)：將課程任務(wù)書下放到各系部后，各系部根據(jù)教師情況填報(bào)教學(xué)任務(wù)書。教學(xué)任務(wù)書反映本學(xué)期教學(xué)任務(wù)的基本情況,包括任課教師、課程名稱、授課班級、課程進(jìn)度,以及教學(xué)任務(wù)的一些約束等，如是否需要多媒體教室\是否要指定上課時(shí)間、是否需要單元課等等。
4）查詢、統(tǒng)計(jì)功能：排課結(jié)束后，要能夠查詢各種課程表,包括班級課程表、教師課程表、教室課程表的查詢以及對使用情況的統(tǒng)計(jì)。
5）輸出、打印功能根據(jù)需要能夠打印各種課程表。
6）數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)功能將相關(guān)數(shù)據(jù)備份，恢復(fù)誤刪除數(shù)據(jù)等。
盡量做到排課效率高、課程表分布合理、教師課程安排科學(xué)、排課運(yùn)行速度快。另外，要求系統(tǒng)具有良好的可擴(kuò)展性，界面美觀、具有能兼顧本、�？贫鄬哟谓虒W(xué)的特點(diǎn)。
2 遵循的相關(guān)規(guī)則
為使排課結(jié)果更加合理，排課過程應(yīng)遵循如下一些規(guī)則：
1）一個(gè)教室不能同時(shí)被兩個(gè)以上（含兩個(gè)）的班級使用（合班上課除外）；
2）一個(gè)教師不能同時(shí)給兩個(gè)以上（含兩個(gè)）的班級上課（合班上課除外）；
3）一個(gè)班級不能同時(shí)上兩門課；
4）一個(gè)班級同一課程一天內(nèi)上課不超過3學(xué)時(shí)；
5）一周內(nèi)教師任課學(xué)時(shí)應(yīng)盡量小于18學(xué)時(shí)，否則不利于教學(xué)效果；
6）一周內(nèi)班級上課學(xué)時(shí)應(yīng)盡量小于24學(xué)時(shí)，否則不利于學(xué)生學(xué)習(xí)；
7）一周內(nèi)超過4學(xué)時(shí)的課程應(yīng)盡量隔天安排；
8）體育課不排在上午1、2節(jié)；
9）應(yīng)盡量保證優(yōu)先級高的課程安排在上午。
3 建立數(shù)據(jù)庫
教師、課程、班級、場地、時(shí)間、院系是影響排課系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾個(gè)最基本的因素。處理好上述影響因素間的關(guān)系，是設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵，同時(shí)也是排課系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功與否的關(guān)鍵。
依據(jù)轉(zhuǎn)化規(guī)則將所得到的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化，最后可得如下關(guān)系模型（關(guān)系的碼用下劃線表示）：
院系（編號，名稱）
教師（編號，姓名，所在院系）
班級（編號，班級名稱，人數(shù)，所在院系）
課程（編號，課程名稱，優(yōu)先級，課程類型，所需場地類型，開課單位）
場地（編號，場地類型，座位數(shù)）
時(shí)間（編號，時(shí)間段，可否上課）
教師任課（教師編號，課程編號）
班級開課（班級編號，課程編號，課程總學(xué)時(shí)，周學(xué)時(shí)，課程周數(shù)）
上課（班級編號，課程編號，教師編號，場地編號，時(shí)間編號，合上編號，S11，… …，S74）
其中，S11，… …，S74分別代表從周一上午12節(jié)課至周日晚上78節(jié)課的時(shí)間段。第一位數(shù)字表示星期（周一到周日）；第二位數(shù)字表示一天中四節(jié)課（12，34，56，78節(jié)）中某一節(jié)。
4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
4.1 設(shè)計(jì)思路
首先，解決班級、課程與教師之間的多對多關(guān)系，例如當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)班級上同一門課而該課程由多個(gè)教師任教時(shí)，課程是否合上，由那幾個(gè)班級合上、那位教師任教的問題。解決上述關(guān)系后，應(yīng)滿足可手動(dòng)調(diào)整的要求。然后，取出全部班級，求出班級所上課程的優(yōu)先級總和，按優(yōu)先級高低排定班級順序，按此順序且遵照排課規(guī)則為每一個(gè)班級的每一門課程安排上課時(shí)間與地點(diǎn)。
4.2 課程安排算法實(shí)現(xiàn)
首先，要進(jìn)行預(yù)排課處理。預(yù)排課處理的目的是要解決兩個(gè)基本問題：①班級與課程之間的多對多關(guān)系，即合班上課的問題；②課程與教師之間的多對多關(guān)系，即為每門課程安排任課教師。
在預(yù)排課處理完成后，以班級作為外部大循環(huán)、以課程作為內(nèi)部小循環(huán)進(jìn)行正式的排課處理，即先取一個(gè)班級，為該班級所上課程按優(yōu)先級由高到低排定順序，再按優(yōu)先級由高到低取一門課程，為該課程安排時(shí)間與場地，依此類推，直到全部班級的全部課程排完。排課處理的目的是要解決兩個(gè)基本問題：①課程與時(shí)間、場地之間的一對一關(guān)系；②班級與時(shí)間、場地之間的一對一關(guān)系；③教師與時(shí)間、場地之間的一對一關(guān)系。
4.3網(wǎng)絡(luò)查詢功能實(shí)現(xiàn)
安裝Personal Web Server，打開個(gè)人web管理器建立個(gè)人網(wǎng)站（虛擬目錄）。使用Visual InterDev 6.0設(shè)計(jì)界面并進(jìn)行查詢功能的編輯。
5 結(jié)束語
以上對排課問題的探究，以把約束條件進(jìn)行優(yōu)先級分類為基礎(chǔ)，借助于人們自然思維的習(xí)慣，把排課問題簡單化，該系統(tǒng)已在實(shí)際問題中得到應(yīng)用，取得了較好的應(yīng)用效果。本系統(tǒng)以Visual Basic 6.0作為開發(fā)工具，具有界面友好、操作方便以及運(yùn)行穩(wěn)定高效等特點(diǎn)。
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