張蕓蕓++李長青

摘 要：如今的高校規(guī)模越來越大，教師、班級、學(xué)生的數(shù)量越來越多，如果排課僅靠人工完成，排課人員的工作量將十分巨大，而且一旦出現(xiàn)情況進(jìn)行修改就會(huì)非常繁瑣。開發(fā)計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課系統(tǒng)軟件來完成復(fù)雜的排課工作，顯得十分迫切而必要。筆者對高校排課工作做了詳細(xì)、深入的研究，對排課工作各要素、影響條件、排課流程等進(jìn)行了歸納總結(jié)，提出了自動(dòng)排課系統(tǒng)的功能需求，對排課系統(tǒng)界面、模塊和算法進(jìn)行了合理設(shè)計(jì)，并對系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐和結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)，提出了改進(jìn)的地方和努力的方向。

關(guān)鍵詞：高等院校 排課系統(tǒng) 研究設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）05（b）-0009-02

近年來，隨著高校招生規(guī)模的逐步擴(kuò)大，各高校的學(xué)生、班級、教師數(shù)量越來越多，如果課表依靠人工完成，那么排課人員的工作量將十分巨大。人工排課出錯(cuò)的比較大，而且一旦出錯(cuò)修改起來比較麻煩，往往是一處出錯(cuò)必須同時(shí)對多處進(jìn)行修改，操作非常繁瑣。因此，開發(fā)出一種能夠按照規(guī)則和約束條件自動(dòng)生成課表的計(jì)算機(jī)排課系統(tǒng)，來代替復(fù)雜的人工工作，顯得迫切而必要?；赪eb的網(wǎng)絡(luò)課表作為一種新型教務(wù)管理式，給排課人員帶來了極大的便利，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的發(fā)展前景。

1 人工排課問題研究

學(xué)校排課的目的就是對多類資源進(jìn)行組合優(yōu)化，合理安排現(xiàn)有的師資、課程、學(xué)生、教學(xué)場地、教學(xué)時(shí)間等要求，其本質(zhì)是教師、班級、課程在時(shí)間和空間上的合理分配問題。也就是說安排適當(dāng)?shù)慕淌?、教師在要在一定的時(shí)間完成學(xué)校交給的所有任務(wù)。一般而言，排課時(shí)必須充分考慮以下因素：各門課程要安排在最適宜的授課時(shí)間；同一課程在整個(gè)學(xué)期的時(shí)間分布盡量平均；各個(gè)班級的教學(xué)密度盡量均等；每個(gè)教師的工作量盡量相同；教學(xué)場地要滿足教學(xué)任務(wù)的條件需求；同一教學(xué)班級、教學(xué)場地及教師，在同一時(shí)間均只能進(jìn)行一次教學(xué)安排。

2 排課流程分析

從目前國內(nèi)高校的課程安排情況來看，每個(gè)學(xué)年有兩個(gè)學(xué)期，一周上五天課，一天大概有八節(jié)課，上午四節(jié)課，下午四節(jié)課。高校的課程特點(diǎn)如下：部分課程是小班教學(xué)（如英語），大部分課程是不同專業(yè)的混合教學(xué)（如高數(shù)、計(jì)算機(jī)等）；一個(gè)教師可以同時(shí)為多個(gè)班級進(jìn)行授課，也可以講授多門不同的課程；每次授課節(jié)次為連續(xù)的2節(jié)；學(xué)生上課的教室是學(xué)校隨機(jī)安排的。

進(jìn)行排課時(shí)需要考慮以下因素：同一個(gè)教師在不同的課程上不能有時(shí)間的沖突；同一個(gè)班級的不同的課程在時(shí)間上不應(yīng)能有沖突；一門連堂課在一周內(nèi)的時(shí)間間隔應(yīng)均等；排課的時(shí)候不能發(fā)生教室、教師、時(shí)間、教學(xué)設(shè)備上的沖突。

排課工作大致分為4個(gè)流程：（1）下發(fā)教學(xué)計(jì)劃。即學(xué)校將教學(xué)計(jì)劃下發(fā)到各個(gè)課院（系）。（2）落實(shí)教學(xué)任務(wù)。即根據(jù)各院（系）自身的資源和教師情況確定任課教室名單和開課情況，將確認(rèn)的課程、教室、班級反饋給學(xué)校。（3）安排上課時(shí)間。即安排課程上課的時(shí)間不需要考慮地點(diǎn)問題，生成每個(gè)專業(yè)的推薦課程表。（4）安排上課地點(diǎn)。即學(xué)校安排統(tǒng)一的上課地點(diǎn)，目的是為了合理利用教師資源。

3 排課系統(tǒng)的功能需求調(diào)查

當(dāng)前高校使用的排課系統(tǒng)都忽視了教室實(shí)際需求這一重要原則。教師無法隨時(shí)隨地進(jìn)行排課查詢，也不能根據(jù)自身的實(shí)際教學(xué)情況調(diào)換教室，當(dāng)教師遇到特殊情況需要變動(dòng)課程時(shí)，先要到教務(wù)處查詢才能確定是否調(diào)課。除此之外，還有一點(diǎn)就是重點(diǎn)課程與一般課程的教授時(shí)間安排不合理，容易出現(xiàn)重疊現(xiàn)象。

通過筆者對多所高校的調(diào)研，綜合學(xué)校、教師、學(xué)生等各方面的意見，歸納出計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課系統(tǒng)需要具備以下功能：（1）系統(tǒng)界面的登錄權(quán)限要有良好的控制，不同類型的登錄者要有不同的權(quán)限，只能進(jìn)入不同的界面；（2）系統(tǒng)是面向?qū)W生、教師和管理員的，所以界面應(yīng)該是友善的；（3）教師能用自己的用戶名和密碼登錄系統(tǒng)，能在系統(tǒng)上查看自己的教學(xué)計(jì)劃，填寫自己的上課要求；（4）教師、學(xué)生、管理員登錄成功后，都可以在排課系統(tǒng)上查看不同對象的各種課表；（5）教師能在排課系統(tǒng)上隨時(shí)發(fā)送調(diào)課請求；（6）管理員在排課系統(tǒng)上能接收、查看教師發(fā)送的調(diào)課要求；（7）管理員可以在排課系統(tǒng)上隨時(shí)發(fā)布調(diào)課通知；（8）學(xué)生、教師可以通過網(wǎng)絡(luò)查看管理員發(fā)布的調(diào)課通知；（9）學(xué)生在排課系統(tǒng)上可以查詢可上自習(xí)的教室；（10）教師和管理員可以在排課系統(tǒng)上查看可調(diào)課的教室；（11）教師、學(xué)生、管理員進(jìn)入排課系統(tǒng)后，可以修改自己的登錄密碼；（13）好的課表并不要求完全符合教師的要求，只要大部分符合即可；（13）排好的各個(gè)班級的課表不能出現(xiàn)時(shí)間和地點(diǎn)上的沖突；（14）排好的各個(gè)教師的課表不能出現(xiàn)時(shí)間和地點(diǎn)上的沖突；（15）生成的課表能夠按一定的課表格式輸出、打印。

4 排課系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)

由于排課系統(tǒng)的對象是面向?qū)W生、教師和管理員的，所以登錄的權(quán)限也是不同的，排課系統(tǒng)會(huì)根據(jù)三種人群輸入不同的用戶名和密碼，進(jìn)入到各自不同的操作界面。

4.1 管理員界面

管理員能把教學(xué)計(jì)劃和其他排課信息輸入到數(shù)據(jù)庫中；能夠根據(jù)排課要求自動(dòng)進(jìn)行排課；可查看教師的調(diào)課請求；可通知調(diào)課時(shí)間；可按照時(shí)間、教室來查看可調(diào)課的教室；可按照不同教師、班級和教室查看課表；可修改自己登錄界面的密碼。

4.2 教師界面

教師可查看自己的教學(xué)計(jì)劃，填寫對課程的時(shí)間要求；可分別按照時(shí)間、教室來查看可調(diào)課的教室；可提出自己的調(diào)課請求；可接收管理員發(fā)布調(diào)課通知；可查看自己的課表；可查看其他教師的課表；可修改自己的登錄密碼。

4.3 學(xué)生界面

學(xué)生可查看自己的課表；可查看某個(gè)時(shí)間可供上自習(xí)的教室；可分別按照課程、專業(yè)、班級查看課表；可查看管理員發(fā)布的調(diào)課通知；可修改自己的登錄密碼。

登錄界面管理員學(xué)生發(fā)布調(diào)課通知查看調(diào)課請求登錄密碼修改發(fā)布調(diào)課通知登錄密碼修改教師填寫時(shí)間要求發(fā)送調(diào)課請求查看自己課表登錄密碼修改相同的權(quán)限查看調(diào)課通知按教室查看有哪些時(shí)間空閑按班級查看課表按時(shí)間查看有哪些教室空閑按時(shí)間和教室一起查看是否空閑按教室查看課表按教師查看課表。

5 排課系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個(gè)模塊：教學(xué)信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時(shí)活動(dòng)安排模塊、教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊。

5.1 教學(xué)信息模塊

主要功能是完成教學(xué)信息的收集、整理和輸入：（1）設(shè)置學(xué)年、學(xué)期、排課周次、周排課天數(shù)、日排課節(jié)數(shù)、不排課節(jié)次、課程需排節(jié)次與不排節(jié)次、教師對排課時(shí)間的要求等條件；（2）整理教學(xué)任務(wù)與開課計(jì)劃；（3）統(tǒng)計(jì)教學(xué)場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動(dòng)排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動(dòng)編排課表：是由設(shè)定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動(dòng)的進(jìn)行課程、教師、班級、場地、周次以及節(jié)次等資源行程的安排表。生成的課表包括：學(xué)生課程表、教師授課表、教務(wù)處總課表、教學(xué)樓管理課表。其中排課要求包含：需安排的課程的類型，如公共必修課、公共選修課、限選課或者全部課程類型；檢測學(xué)生沖突（分組實(shí)驗(yàn)時(shí)可安排一個(gè)班的學(xué)生同一時(shí)間在不同場地上課，這時(shí)可選擇不檢測學(xué)生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時(shí)間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點(diǎn)是否應(yīng)盡量連續(xù)）；安排場地、教室，是否需要安排指定教室，或安排哪種類型的教室—— 多媒體教室、語音室、實(shí)驗(yàn)室，安排多大容量的教室等；安排周次和節(jié)次，可指定排課大節(jié)構(gòu)成方式，可排課節(jié)次等。

（2）人工輔助編排課表：主要針對電腦無法合理編排課程任務(wù)，就相應(yīng)的要采取逐條輸入教學(xué)任務(wù)、設(shè)置排課條件的方式來進(jìn)行單獨(dú)編排，通過人工排課方式來彌補(bǔ)電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗(yàn)在這種方式中發(fā)揮了重要作用。排課結(jié)束后，排課系統(tǒng)提供多維度的課程表：課程課表、教師課表、班級課表、教室課表、周/日/節(jié)次課表、學(xué)生課表，供排課管理人員根據(jù)工作需要選擇打印。教室安排表為教務(wù)管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時(shí)調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導(dǎo)了解教學(xué)動(dòng)態(tài)、檢查教學(xué)情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當(dāng)遇到突發(fā)性問題時(shí)，就要對原課程表進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學(xué)管理部門網(wǎng)上審批后進(jìn)行調(diào)整。對應(yīng)的流程如下：教室在登錄排課系統(tǒng)后，根據(jù)系統(tǒng)的提示以及可以調(diào)課的時(shí)間，填寫調(diào)課申請表，并將申請表發(fā)送到院系主任和教務(wù)處進(jìn)行審批。排課管理人員辦完后會(huì)將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進(jìn)行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學(xué)生以管理部門。以上，就是調(diào)停課流程。

5.4 課表分析模塊

排課結(jié)束后，系統(tǒng)對自動(dòng)生成的課表進(jìn)行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總體分析排課要求滿足情況以及課程表的總體質(zhì)量，供教學(xué)管理部門分析教學(xué)資源使用情況、教學(xué)運(yùn)行情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計(jì)教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計(jì)周學(xué)時(shí)數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時(shí)活動(dòng)模塊

對學(xué)校的各種臨時(shí)性活動(dòng)作出安排，包括各種形式的學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)、會(huì)議、講座等。接到安排臨時(shí)活動(dòng)的申請后，教務(wù)管理人員將班級、時(shí)間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測有無與教學(xué)任務(wù)或者其他臨時(shí)活動(dòng)沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務(wù)員可繼續(xù)設(shè)置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動(dòng)篩選出符合要求的活動(dòng)場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動(dòng)組織部門、活動(dòng)類型、活動(dòng)主持人、申請日期、活動(dòng)聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動(dòng)主要內(nèi)容，保存并打印臨時(shí)活動(dòng)安排。至此，臨時(shí)活動(dòng)安排成功。

5.6 教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時(shí)間段，按教師個(gè)人、職稱、學(xué)部、課程類型統(tǒng)計(jì)教學(xué)工作量，供管理部門統(tǒng)計(jì)教師課時(shí)費(fèi)或制定相關(guān)決策時(shí)使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)上述功能。在進(jìn)入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學(xué)期等信息進(jìn)行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細(xì)表、教學(xué)實(shí)施計(jì)劃表、班級教學(xué)總信息表、班級上課時(shí)間地點(diǎn)表四個(gè)主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實(shí)際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時(shí)段規(guī)則

不同類型的課程具有不同的課程特點(diǎn)和學(xué)時(shí)要求，對時(shí)段性的要求也不同。例如基礎(chǔ)課、理論課、專業(yè)課應(yīng)盡量安排在上午，選修課盡量安排在下午或晚上；每次授課不宜超過2學(xué)時(shí)，若每周需排2次課，應(yīng)隔天。

6.2 連續(xù)性規(guī)則

大多數(shù)教師都希望集中、連續(xù)授課，因此，每天每個(gè)教師的授課節(jié)次應(yīng)盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學(xué)生的接受度，學(xué)生的課表應(yīng)盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進(jìn)行排課時(shí)，先選擇所要排課的學(xué)期，再選擇相應(yīng)的班級和對應(yīng)的課程，然后選擇該課程的上課起始周次，結(jié)束周次、星期，最后選擇符合條件的教室，計(jì)算出最合適的課表安排，生成班級教學(xué)課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的思考

實(shí)踐證明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，不僅可以避免課程安排的沖突問題，而且有效提高了工作效率，大大減輕了教務(wù)管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運(yùn)行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問題值得思考和改進(jìn)。

7.1 必須堅(jiān)持人和機(jī)器的有機(jī)結(jié)合

很多高校認(rèn)為有了計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計(jì)算機(jī)就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)高校的課程編排情況中，計(jì)算機(jī)僅僅是一個(gè)輔助工具，無論系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多么出色，電腦自動(dòng)排課結(jié)果還是不能夠合理化，某些特殊要求、特殊安排是不可能完成滿足的。因此，排課必須堅(jiān)持以人為主，計(jì)算機(jī)為輔，讓計(jì)算機(jī)協(xié)助排課。一個(gè)優(yōu)秀的排課員，是需要時(shí)間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機(jī)制

系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)對排課管理人員進(jìn)行約束和監(jiān)督，如果排課員隨意更改教學(xué)計(jì)劃或課表安排，系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)給予一定的警示提示，便于校系領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門進(jìn)行監(jiān)督。要真正意義上推行學(xué)分制，就必須解決這個(gè)問題。這也是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高系統(tǒng)使用環(huán)境

目前，大多數(shù)的排課系統(tǒng)軟件，需要在不同的機(jī)器上安裝客戶端，排課員在排課時(shí)，只能在安裝了客戶端的機(jī)器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，我們應(yīng)考慮使用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時(shí)代的特征，真正做到服務(wù)于教學(xué)。

7.4 必須加大對系統(tǒng)安全性的把控

在所有的軟件開發(fā)系統(tǒng)中都存在著漏洞。一旦排課數(shù)據(jù)丟失，將會(huì)給教務(wù)工作帶來很大的麻煩。因此，怎樣才能將安全威脅降到最低，是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學(xué)生的成績一樣重要，是整個(gè)教學(xué)工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時(shí)俱進(jìn)，更多利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學(xué)管理水平的提高。

參考文獻(xiàn)

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5 排課系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個(gè)模塊：教學(xué)信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時(shí)活動(dòng)安排模塊、教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊。

5.1 教學(xué)信息模塊

主要功能是完成教學(xué)信息的收集、整理和輸入：（1）設(shè)置學(xué)年、學(xué)期、排課周次、周排課天數(shù)、日排課節(jié)數(shù)、不排課節(jié)次、課程需排節(jié)次與不排節(jié)次、教師對排課時(shí)間的要求等條件；（2）整理教學(xué)任務(wù)與開課計(jì)劃；（3）統(tǒng)計(jì)教學(xué)場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動(dòng)排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動(dòng)編排課表：是由設(shè)定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動(dòng)的進(jìn)行課程、教師、班級、場地、周次以及節(jié)次等資源行程的安排表。生成的課表包括：學(xué)生課程表、教師授課表、教務(wù)處總課表、教學(xué)樓管理課表。其中排課要求包含：需安排的課程的類型，如公共必修課、公共選修課、限選課或者全部課程類型；檢測學(xué)生沖突（分組實(shí)驗(yàn)時(shí)可安排一個(gè)班的學(xué)生同一時(shí)間在不同場地上課，這時(shí)可選擇不檢測學(xué)生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時(shí)間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點(diǎn)是否應(yīng)盡量連續(xù)）；安排場地、教室，是否需要安排指定教室，或安排哪種類型的教室—— 多媒體教室、語音室、實(shí)驗(yàn)室，安排多大容量的教室等；安排周次和節(jié)次，可指定排課大節(jié)構(gòu)成方式，可排課節(jié)次等。

（2）人工輔助編排課表：主要針對電腦無法合理編排課程任務(wù)，就相應(yīng)的要采取逐條輸入教學(xué)任務(wù)、設(shè)置排課條件的方式來進(jìn)行單獨(dú)編排，通過人工排課方式來彌補(bǔ)電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗(yàn)在這種方式中發(fā)揮了重要作用。排課結(jié)束后，排課系統(tǒng)提供多維度的課程表：課程課表、教師課表、班級課表、教室課表、周/日/節(jié)次課表、學(xué)生課表，供排課管理人員根據(jù)工作需要選擇打印。教室安排表為教務(wù)管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時(shí)調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導(dǎo)了解教學(xué)動(dòng)態(tài)、檢查教學(xué)情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當(dāng)遇到突發(fā)性問題時(shí)，就要對原課程表進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學(xué)管理部門網(wǎng)上審批后進(jìn)行調(diào)整。對應(yīng)的流程如下：教室在登錄排課系統(tǒng)后，根據(jù)系統(tǒng)的提示以及可以調(diào)課的時(shí)間，填寫調(diào)課申請表，并將申請表發(fā)送到院系主任和教務(wù)處進(jìn)行審批。排課管理人員辦完后會(huì)將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進(jìn)行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學(xué)生以管理部門。以上，就是調(diào)停課流程。

5.4 課表分析模塊

排課結(jié)束后，系統(tǒng)對自動(dòng)生成的課表進(jìn)行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總體分析排課要求滿足情況以及課程表的總體質(zhì)量，供教學(xué)管理部門分析教學(xué)資源使用情況、教學(xué)運(yùn)行情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計(jì)教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計(jì)周學(xué)時(shí)數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時(shí)活動(dòng)模塊

對學(xué)校的各種臨時(shí)性活動(dòng)作出安排，包括各種形式的學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)、會(huì)議、講座等。接到安排臨時(shí)活動(dòng)的申請后，教務(wù)管理人員將班級、時(shí)間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測有無與教學(xué)任務(wù)或者其他臨時(shí)活動(dòng)沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務(wù)員可繼續(xù)設(shè)置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動(dòng)篩選出符合要求的活動(dòng)場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動(dòng)組織部門、活動(dòng)類型、活動(dòng)主持人、申請日期、活動(dòng)聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動(dòng)主要內(nèi)容，保存并打印臨時(shí)活動(dòng)安排。至此，臨時(shí)活動(dòng)安排成功。

5.6 教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時(shí)間段，按教師個(gè)人、職稱、學(xué)部、課程類型統(tǒng)計(jì)教學(xué)工作量，供管理部門統(tǒng)計(jì)教師課時(shí)費(fèi)或制定相關(guān)決策時(shí)使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)上述功能。在進(jìn)入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學(xué)期等信息進(jìn)行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細(xì)表、教學(xué)實(shí)施計(jì)劃表、班級教學(xué)總信息表、班級上課時(shí)間地點(diǎn)表四個(gè)主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實(shí)際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時(shí)段規(guī)則

不同類型的課程具有不同的課程特點(diǎn)和學(xué)時(shí)要求，對時(shí)段性的要求也不同。例如基礎(chǔ)課、理論課、專業(yè)課應(yīng)盡量安排在上午，選修課盡量安排在下午或晚上；每次授課不宜超過2學(xué)時(shí)，若每周需排2次課，應(yīng)隔天。

6.2 連續(xù)性規(guī)則

大多數(shù)教師都希望集中、連續(xù)授課，因此，每天每個(gè)教師的授課節(jié)次應(yīng)盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學(xué)生的接受度，學(xué)生的課表應(yīng)盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進(jìn)行排課時(shí)，先選擇所要排課的學(xué)期，再選擇相應(yīng)的班級和對應(yīng)的課程，然后選擇該課程的上課起始周次，結(jié)束周次、星期，最后選擇符合條件的教室，計(jì)算出最合適的課表安排，生成班級教學(xué)課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的思考

實(shí)踐證明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，不僅可以避免課程安排的沖突問題，而且有效提高了工作效率，大大減輕了教務(wù)管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運(yùn)行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問題值得思考和改進(jìn)。

7.1 必須堅(jiān)持人和機(jī)器的有機(jī)結(jié)合

很多高校認(rèn)為有了計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計(jì)算機(jī)就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)高校的課程編排情況中，計(jì)算機(jī)僅僅是一個(gè)輔助工具，無論系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多么出色，電腦自動(dòng)排課結(jié)果還是不能夠合理化，某些特殊要求、特殊安排是不可能完成滿足的。因此，排課必須堅(jiān)持以人為主，計(jì)算機(jī)為輔，讓計(jì)算機(jī)協(xié)助排課。一個(gè)優(yōu)秀的排課員，是需要時(shí)間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機(jī)制

系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)對排課管理人員進(jìn)行約束和監(jiān)督，如果排課員隨意更改教學(xué)計(jì)劃或課表安排，系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)給予一定的警示提示，便于校系領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門進(jìn)行監(jiān)督。要真正意義上推行學(xué)分制，就必須解決這個(gè)問題。這也是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高系統(tǒng)使用環(huán)境

目前，大多數(shù)的排課系統(tǒng)軟件，需要在不同的機(jī)器上安裝客戶端，排課員在排課時(shí)，只能在安裝了客戶端的機(jī)器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，我們應(yīng)考慮使用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時(shí)代的特征，真正做到服務(wù)于教學(xué)。

7.4 必須加大對系統(tǒng)安全性的把控

在所有的軟件開發(fā)系統(tǒng)中都存在著漏洞。一旦排課數(shù)據(jù)丟失，將會(huì)給教務(wù)工作帶來很大的麻煩。因此，怎樣才能將安全威脅降到最低，是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學(xué)生的成績一樣重要，是整個(gè)教學(xué)工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時(shí)俱進(jìn)，更多利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學(xué)管理水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂鈺婕，謝朝陽.基于網(wǎng)絡(luò)選排課系統(tǒng)的UML建模[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)， 2008（14）：71-72，75.

[2] 張建平.基于人工智能的自動(dòng)排課算法[J].電腦學(xué)習(xí)，2008（3）：70-71.

[3] 李芳.高校排課系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)（學(xué)術(shù)交流），2007（8）.

[4] 林巖.高校教務(wù)管理信息平臺(tái)中的排課模式研究[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)：社會(huì)科學(xué)版，2008.

[5] 王如龍，劉淳.高校智能排課算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].電腦與信息技術(shù)，2008.

[6] 宗薇.高校智能排課系統(tǒng)算法的研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)仿真，2011.

5 排課系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個(gè)模塊：教學(xué)信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時(shí)活動(dòng)安排模塊、教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊。

5.1 教學(xué)信息模塊

主要功能是完成教學(xué)信息的收集、整理和輸入：（1）設(shè)置學(xué)年、學(xué)期、排課周次、周排課天數(shù)、日排課節(jié)數(shù)、不排課節(jié)次、課程需排節(jié)次與不排節(jié)次、教師對排課時(shí)間的要求等條件；（2）整理教學(xué)任務(wù)與開課計(jì)劃；（3）統(tǒng)計(jì)教學(xué)場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動(dòng)排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動(dòng)編排課表：是由設(shè)定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動(dòng)的進(jìn)行課程、教師、班級、場地、周次以及節(jié)次等資源行程的安排表。生成的課表包括：學(xué)生課程表、教師授課表、教務(wù)處總課表、教學(xué)樓管理課表。其中排課要求包含：需安排的課程的類型，如公共必修課、公共選修課、限選課或者全部課程類型；檢測學(xué)生沖突（分組實(shí)驗(yàn)時(shí)可安排一個(gè)班的學(xué)生同一時(shí)間在不同場地上課，這時(shí)可選擇不檢測學(xué)生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時(shí)間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點(diǎn)是否應(yīng)盡量連續(xù)）；安排場地、教室，是否需要安排指定教室，或安排哪種類型的教室—— 多媒體教室、語音室、實(shí)驗(yàn)室，安排多大容量的教室等；安排周次和節(jié)次，可指定排課大節(jié)構(gòu)成方式，可排課節(jié)次等。

（2）人工輔助編排課表：主要針對電腦無法合理編排課程任務(wù)，就相應(yīng)的要采取逐條輸入教學(xué)任務(wù)、設(shè)置排課條件的方式來進(jìn)行單獨(dú)編排，通過人工排課方式來彌補(bǔ)電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗(yàn)在這種方式中發(fā)揮了重要作用。排課結(jié)束后，排課系統(tǒng)提供多維度的課程表：課程課表、教師課表、班級課表、教室課表、周/日/節(jié)次課表、學(xué)生課表，供排課管理人員根據(jù)工作需要選擇打印。教室安排表為教務(wù)管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時(shí)調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導(dǎo)了解教學(xué)動(dòng)態(tài)、檢查教學(xué)情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當(dāng)遇到突發(fā)性問題時(shí)，就要對原課程表進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學(xué)管理部門網(wǎng)上審批后進(jìn)行調(diào)整。對應(yīng)的流程如下：教室在登錄排課系統(tǒng)后，根據(jù)系統(tǒng)的提示以及可以調(diào)課的時(shí)間，填寫調(diào)課申請表，并將申請表發(fā)送到院系主任和教務(wù)處進(jìn)行審批。排課管理人員辦完后會(huì)將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進(jìn)行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學(xué)生以管理部門。以上，就是調(diào)停課流程。

5.4 課表分析模塊

排課結(jié)束后，系統(tǒng)對自動(dòng)生成的課表進(jìn)行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總體分析排課要求滿足情況以及課程表的總體質(zhì)量，供教學(xué)管理部門分析教學(xué)資源使用情況、教學(xué)運(yùn)行情況，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計(jì)教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計(jì)周學(xué)時(shí)數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時(shí)活動(dòng)模塊

對學(xué)校的各種臨時(shí)性活動(dòng)作出安排，包括各種形式的學(xué)生社團(tuán)活動(dòng)、會(huì)議、講座等。接到安排臨時(shí)活動(dòng)的申請后，教務(wù)管理人員將班級、時(shí)間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)檢測有無與教學(xué)任務(wù)或者其他臨時(shí)活動(dòng)沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務(wù)員可繼續(xù)設(shè)置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動(dòng)篩選出符合要求的活動(dòng)場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動(dòng)組織部門、活動(dòng)類型、活動(dòng)主持人、申請日期、活動(dòng)聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動(dòng)主要內(nèi)容，保存并打印臨時(shí)活動(dòng)安排。至此，臨時(shí)活動(dòng)安排成功。

5.6 教學(xué)工作量統(tǒng)計(jì)模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時(shí)間段，按教師個(gè)人、職稱、學(xué)部、課程類型統(tǒng)計(jì)教學(xué)工作量，供管理部門統(tǒng)計(jì)教師課時(shí)費(fèi)或制定相關(guān)決策時(shí)使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)上述功能。在進(jìn)入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學(xué)期等信息進(jìn)行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細(xì)表、教學(xué)實(shí)施計(jì)劃表、班級教學(xué)總信息表、班級上課時(shí)間地點(diǎn)表四個(gè)主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實(shí)際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時(shí)段規(guī)則

不同類型的課程具有不同的課程特點(diǎn)和學(xué)時(shí)要求，對時(shí)段性的要求也不同。例如基礎(chǔ)課、理論課、專業(yè)課應(yīng)盡量安排在上午，選修課盡量安排在下午或晚上；每次授課不宜超過2學(xué)時(shí)，若每周需排2次課，應(yīng)隔天。

6.2 連續(xù)性規(guī)則

大多數(shù)教師都希望集中、連續(xù)授課，因此，每天每個(gè)教師的授課節(jié)次應(yīng)盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學(xué)生的接受度，學(xué)生的課表應(yīng)盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進(jìn)行排課時(shí)，先選擇所要排課的學(xué)期，再選擇相應(yīng)的班級和對應(yīng)的課程，然后選擇該課程的上課起始周次，結(jié)束周次、星期，最后選擇符合條件的教室，計(jì)算出最合適的課表安排，生成班級教學(xué)課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果的思考

實(shí)踐證明，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，功能齊全，運(yùn)行穩(wěn)定，不僅可以避免課程安排的沖突問題，而且有效提高了工作效率，大大減輕了教務(wù)管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運(yùn)行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個(gè)問題值得思考和改進(jìn)。

7.1 必須堅(jiān)持人和機(jī)器的有機(jī)結(jié)合

很多高校認(rèn)為有了計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計(jì)算機(jī)就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個(gè)高校的課程編排情況中，計(jì)算機(jī)僅僅是一個(gè)輔助工具，無論系統(tǒng)設(shè)計(jì)的多么出色，電腦自動(dòng)排課結(jié)果還是不能夠合理化，某些特殊要求、特殊安排是不可能完成滿足的。因此，排課必須堅(jiān)持以人為主，計(jì)算機(jī)為輔，讓計(jì)算機(jī)協(xié)助排課。一個(gè)優(yōu)秀的排課員，是需要時(shí)間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機(jī)制

系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)對排課管理人員進(jìn)行約束和監(jiān)督，如果排課員隨意更改教學(xué)計(jì)劃或課表安排，系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)給予一定的警示提示，便于校系領(lǐng)導(dǎo)和相關(guān)部門進(jìn)行監(jiān)督。要真正意義上推行學(xué)分制，就必須解決這個(gè)問題。這也是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提高系統(tǒng)使用環(huán)境

目前，大多數(shù)的排課系統(tǒng)軟件，需要在不同的機(jī)器上安裝客戶端，排課員在排課時(shí)，只能在安裝了客戶端的機(jī)器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲(chǔ)技術(shù)的快速發(fā)展，我們應(yīng)考慮使用云存儲(chǔ)技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時(shí)代的特征，真正做到服務(wù)于教學(xué)。

7.4 必須加大對系統(tǒng)安全性的把控

在所有的軟件開發(fā)系統(tǒng)中都存在著漏洞。一旦排課數(shù)據(jù)丟失，將會(huì)給教務(wù)工作帶來很大的麻煩。因此，怎樣才能將安全威脅降到最低，是所有軟件開發(fā)者值得深思的一個(gè)問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學(xué)生的成績一樣重要，是整個(gè)教學(xué)工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時(shí)俱進(jìn)，更多利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學(xué)管理水平的提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂鈺婕，謝朝陽.基于網(wǎng)絡(luò)選排課系統(tǒng)的UML建模[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)， 2008（14）：71-72，75.

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