关于教务管理中的自动排课技术可行性的研究

关于教务管理中的自动排课技术可行性的研究

杨鹰

杨鹰/江西景德镇陶瓷学院

【摘要】随着科技，信息技术的快速发展，运用计算机技术进行教务管理中的自动排课已经成为大势所趋。众所周知，排课在高校的教务管理中是一件非常复杂，麻烦的工作。且随着高校的连年扩招，班级人数的增多，教学规模的不断扩大，再涉及教室资源冲突，开课情况，教师资源等环节，人工排课已经难以满足准确排课的需求。这就需要借助于计算机，着眼于排课的设计和实现，进行自动排课。本文介绍了教务管理中自动排课系统的设计和实现，介绍了几种常用的排课算法等内容来验证教务管理中自动排课技术的可行性。希望自动排课技术可以普及各个高校，让排课不再成为难题。

【关键词】自动排课技术；技术可行性

高校的排课工作是为了安排各个课程安排上课地点，时间，授课老师，使得学校的教学工作可以按计划，顺利的开展，是教务管理工作中是一项相当繁琐复杂的工作。当前国内很多学校还采用计算机手工排课办法，基本上使用计算机系统里的字表处理软件，比如word和excel等软件。随着学校的扩招，教学任务的增多以及各种不确定事件的发生，这种工作量巨大且效率低下的排课方法很容易产生课程之间的冲突。为了防止这种情况的激增，现在已经有部分高校采取自动排课技术进行排课，但依旧存在许多地方的不足，在教室，授课教师和资源设计方面还存在问题，适用范围过大，操作也较复杂。而且大多的院校都是根据自己需求对自动排课系统进行设计的，较难满足特殊教学安排，有一定的局限性。针对这些问题，下面就让我们来介绍几种常用的排课算法，设计实现改进的算法来验证教务管理中自动排课技术的可行性。

一、常用自动排课算法介绍

常用的自动排课算法有GeneticAlgorithms法，ConstraintLogicProngramming（CLP）法，相似算法等，下面让我们来依次介绍一下这三种方法。

（一）GeneticAlgorithms法

GeneticAlgorithms法，又被称为进化算法或遗传算法。这种遗传算法的思想来源于达尔文的进化论。在遗传算法里，通过许多的解决方案对一个问题的表现进行排序和评估，选出其中较好的方案当做双亲，再把选出来的的双亲进行恰当的变异操作或者将双亲进行交叉组合，这样就产生一个或者多个的子方案，这些子方案再以同样的办法被排序和评估，直到找到满足条件的方案才终止。

（二）ConstraintLogicProngramming（CLP）法

ConstraintLogicProngramming（CLP）法，是由LP（LogicProgrammingi）中的限制操作构成。这种算法语言综合了LP的优势和限制解决算法高效率的特点。在限制逻辑编程中，关于限制满足问题可以被写成一个Horn字句，在程序运行的时候，这种限制生成并被传输到决策机制中。这种方法在独立域限制中找到一个满足条件的解决方案，所以这种方法很适合解决排课的问题，它允许将所有的限制明示化，但易受课程安排中一些小改动的影响。

（三）相似算法

相似算法运用了教师排课，班级排课，相似排课三种方法。这种方法不用输入复杂，繁琐的教学计划，比如班级排课，只用在班级排课里排出一个年级的一个班级的课程，把这个班级作为样本，通过相似性，就可以自动排出其他班级的课程。最终可以得到最优排课课程，还能降低事后调整工作量，但不能适用于差别太大的班级。

虽然这些方法不能完美的解决所有的高校排课环境，但只要找到适合本校的排课环境，就可以对症下药，找到与之匹配的自动排课算法。

二、自动排课数据库设计

为了各个高校排课的实际需要，我们在数据库里设计了2类基本表，第一类是基本资料数据表，第二类为自动排课中用到的临时数据表。在自动排课的时候，自动排课系统先扫描第一类表，把符合条件的数据都扫描到第二类表的数据表里。再在这些临时数据表里进行资源的匹配操作，就是将课程，班级，教师，教室这4类资源间的匹配条件进行整合，以达到最终合理有效的自动排课结果。下面我们具体对着四类资源数据进行说明。

课程数据表的属性应该包括课程名，课程编号，课程重要性权重，周课时等，按专业分为必修课，选修课，公共课程等，并未每个课程定一个权重比例。班级数据表应包括人数，班级名称，开设课程和相关授课教师等，其中每个学期每个班级最多允许开8门课程。教师数据表应包括姓名，工号，年龄，性别，工作量，可授课程，空闲时段，课程标志等，系统定义每个教师最多可授4门课，按照5个工作日的要求确定授课教师的空闲时间。教师数据表应包括座位数，教室名称，可用时段，类别等。为了区分不同教室，定义座位数在60以下为普通教室，60-100为第二类教室，大于100为第三类教室。

除了这4个基本记录资料，系统使用到的临时队列数据表主要还包括班级空闲时间表，教室时间表，待排课程表，教师空闲时间表和排课表。数据的完整和准确是实现自动排课的基础，一旦有了这个，之后的排课工作就简单了。

三、自动排课的其他可行性

大量计算机排课算法，技术的更新和进步是自动排课实现的基础，但教务管理中自动排课不仅有上述算法及技术上的可行性，还有其他各方面的可行性支持。其中，管理可行性表现在随着现代管理理念，途径和方法的发展，教务管理手段逐渐成熟，信息化教务管理中的自动排课已经是当今时代的大势所趋，自动排课技术已经得到了大部分教务管理人员的认可和支持。经济可行性表现在使用了自动排课技术可以替代过去人工的排课工作，减少这类工资的支出。在提高排课效率的同时，规划教学资源，反馈教学信息，使得教学管理工作更上一层楼。至于营运可行性就表现在当前自动排课操作系统日趋简单，容易理解，只要通过简单的学习就可以上手，大部分教务管理人员和老师都可以操作，对营运环境的要求较低。当然对于自动排课系统的设计还应该着眼于安全，标准，兼容，高校，保密，可维护等实用标准的基础上继续完善，自动排课的软件也应进一步提升，使其能与高校教学安排相契合。

四、总结

教务管理中的自动排课技术对教务管理有着十分重要的意义，为高校自动排课提供了便利，节约了资金，是高校开展教学的基础。通过自动排课系统的整数规划，图论和模型退化，算法等内容的研究，我们找到了许多更加有效的自动排课办法，为自动排课的技术可行性提供了依据。相信在将来，自动排课系统一定会得到更多的完善，为更多高校提供自动排课的可能。

【参考文献】

[1]陈建平，崔振兵；高校自动排课系统核心算法的设计与实现[J]肇庆学院学报2007（2）

[2]杨建红；自动排课系统的设计与实现[J]武汉科技学院学报2006（12）

[3]陆峰，李新；自动排课系统算法的设计与实现[J].微机发展2005（15）

[4]殷联甫，许翔；一个通用排课系统的设计方法[J].研究与设计1998(3)