高校自動排課系統(tǒng)的研究與設計

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)情況進行修改就會非常繁瑣。開發(fā)計算機自動排課系統(tǒng)軟件來完成復雜的排課工作，顯得十分迫切而必要。筆者對高校排課工作做了詳細、深入的研究，對排課工作各要素、影響條件、排課流程等進行了歸納總結(jié)，提出了自動排課系統(tǒng)的功能需求，對排課系統(tǒng)界面、模塊和算法進行了合理設計，并對系統(tǒng)運行實踐和結(jié)果進行了總結(jié)，提出了改進的地方和努力的方向。

關(guān)鍵詞：高等院校 排課系統(tǒng) 研究設計

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（b）-0009-02

近年來，隨著高校招生規(guī)模的逐步擴大，各高校的學生、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。人工排課出錯的比較大，而且一旦出錯修改起來比較麻煩，往往是一處出錯必須同時對多處進行修改，操作非常繁瑣。因此，開發(fā)出一種能夠按照規(guī)則和約束條件自動生成課表的計算機排課系統(tǒng)，來代替復雜的人工工作，顯得迫切而必要。基于Web的網(wǎng)絡課表作為一種新型教務管理式，給排課人員帶來了極大的便利，具有非常重要的現(xiàn)實意義和廣闊的發(fā)展前景。

1 人工排課問題研究

學校排課的目的就是對多類資源進行組合優(yōu)化，合理安排現(xiàn)有的師資、課程、學生、教學場地、教學時間等要求，其本質(zhì)是教師、班級、課程在時間和空間上的合理分配問題。也就是說安排適當?shù)慕淌摇⒔處熢谝谝欢ǖ臅r間完成學校交給的所有任務。一般而言，排課時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間；同一課程在整個學期的時間分布盡量平均；各個班級的教學密度盡量均等；每個教師的工作量盡量相同；教學場地要滿足教學任務的條件需求；同一教學班級、教學場地及教師，在同一時間均只能進行一次教學安排。

2 排課流程分析

從目前國內(nèi)高校的課程安排情況來看，每個學年有兩個學期，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。高校的課程特點如下：部分課程是小班教學（如英語），大部分課程是不同專業(yè)的混合教學（如高數(shù)、計算機等）；一個教師可以同時為多個班級進行授課，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)；學生上課的教室是學校隨機安排的。

進行排課時需要考慮以下因素：同一個教師在不同的課程上不能有時間的沖突；同一個班級的不同的課程在時間上不應能有沖突；一門連堂課在一周內(nèi)的時間間隔應均等；排課的時候不能發(fā)生教室、教師、時間、教學設備上的沖突。

排課工作大致分為4個流程：（1）下發(fā)教學計劃。即學校將教學計劃下發(fā)到各個課院（系）。（2）落實教學任務。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，將確認的課程、教室、班級反饋給學校。（3）安排上課時間。即安排課程上課的時間不需要考慮地點問題，生成每個專業(yè)的推薦課程表。（4）安排上課地點。即學校安排統(tǒng)一的上課地點，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

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

通過筆者對多所高校的調(diào)研，綜合學校、教師、學生等各方面的意見，歸納出計算機自動排課系統(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)上查看自己的教學計劃，填寫自己的上課要求；（4）教師、學生、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)上隨時發(fā)布調(diào)課通知；（8）學生、教師可以通過網(wǎng)絡查看管理員發(fā)布的調(diào)課通知；（9）學生在排課系統(tǒng)上可以查詢可上自習的教室；（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、學生、管理員進入排課系統(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）排好的各個班級的課表不能出現(xiàn)時間和地點上的沖突；（14）排好的各個教師的課表不能出現(xiàn)時間和地點上的沖突；（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)的界面設計

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)會根據(jù)三種人群輸入不同的用戶名和密碼，進入到各自不同的操作界面。

4.1 管理員界面

管理員能把教學計劃和其他排課信息輸入到數(shù)據(jù)庫中；能夠根據(jù)排課要求自動進行排課；可查看教師的調(diào)課請求；可通知調(diào)課時間；可按照時間、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計劃，填寫對課程的時間要求；可分別按照時間、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 學生界面

學生可查看自己的課表；可查看某個時間可供上自習的教室；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間空閑按班級查看課表按時間查看有哪些教室空閑按時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)模塊設計

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個模塊：教學信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時活動安排模塊、教學工作量統(tǒng)計模塊。

5.1 教學信息模塊

主要功能是完成教學信息的收集、整理和輸入：（1）設置學年、學期、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、教師對排課時間的要求等條件；（2）整理教學任務與開課計劃；（3）統(tǒng)計教學場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動編排課表：是由設定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動的進行課程、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：學生課程表、教師授課表、教務處總課表、教學樓管理課表。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；檢測學生沖突（分組實驗時可安排一個班的學生同一時間在不同場地上課，這時可選擇不檢測學生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點是否應盡量連續(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、實驗室，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，就相應的要采取逐條輸入教學任務、設置排課條件的方式來進行單獨編排，通過人工排課方式來彌補電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗在這種方式中發(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。教室安排表為教務管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導了解教學動態(tài)、檢查教學情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當遇到突發(fā)性問題時，就要對原課程表進行相應的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學管理部門網(wǎng)上審批后進行調(diào)整。對應的流程如下：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處進行審批。排課管理人員辦完后會將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學生以管理部門。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)對自動生成的課表進行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計數(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，供教學管理部門分析教學資源使用情況、教學運行情況，為領(lǐng)導決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計周學時數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時活動模塊

對學校的各種臨時性活動作出安排，包括各種形式的學生社團活動、會議、講座等。接到安排臨時活動的申請后，教務管理人員將班級、時間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動檢測有無與教學任務或者其他臨時活動沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務員可繼續(xù)設置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動篩選出符合要求的活動場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動組織部門、活動類型、活動主持人、申請日期、活動聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動主要內(nèi)容，保存并打印臨時活動安排。至此，臨時活動安排成功。

5.6 教學工作量統(tǒng)計模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時間段，按教師個人、職稱、學部、課程類型統(tǒng)計教學工作量，供管理部門統(tǒng)計教師課時費或制定相關(guān)決策時使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設計

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)上述功能。在進入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學期等信息進行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細表、教學實施計劃表、班級教學總信息表、班級上課時間地點表四個主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時段規(guī)則

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

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，每天每個教師的授課節(jié)次應盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學生的接受度，學生的課表應盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進行排課時，先選擇所要排課的學期，再選擇相應的班級和對應的課程，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，計算出最合適的課表安排，生成班級教學課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運行結(jié)果的思考

實踐證明，本系統(tǒng)設計合理，功能齊全，運行穩(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，大大減輕了教務管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題值得思考和改進。

7.1 必須堅持人和機器的有機結(jié)合

很多高校認為有了計算機自動排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計算機就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個高校的課程編排情況中，計算機僅僅是一個輔助工具，無論系統(tǒng)設計的多么出色，電腦自動排課結(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，排課必須堅持以人為主，計算機為輔，讓計算機協(xié)助排課。一個優(yōu)秀的排課員，是需要時間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機制

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

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(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，需要在不同的機器上安裝客戶端，排課員在排課時，只能在安裝了客戶端的機器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲技術(shù)的快速發(fā)展，我們應考慮使用云存儲技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時代的特征，真正做到服務于教學。

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，將會給教務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)者值得深思的一個問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學生的成績一樣重要，是整個教學工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時俱進，更多利用現(xiàn)有的計算機技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學管理水平的提高。

參考文獻

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

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

[3] 李芳.高校排課系統(tǒng)的研究與設計[J].電腦知識與技術(shù)（學術(shù)交流），2007（8）.

[4] 林巖.高校教務管理信息平臺中的排課模式研究[J].南京航空航天大學學報：社會科學版，2008.

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

[6] 宗薇.高校智能排課系統(tǒng)算法的研究與實現(xiàn)[J].計算機仿真，2011.

5 排課系統(tǒng)模塊設計

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個模塊：教學信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時活動安排模塊、教學工作量統(tǒng)計模塊。

5.1 教學信息模塊

主要功能是完成教學信息的收集、整理和輸入：（1）設置學年、學期、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、教師對排課時間的要求等條件；（2）整理教學任務與開課計劃；（3）統(tǒng)計教學場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動編排課表：是由設定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動的進行課程、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：學生課程表、教師授課表、教務處總課表、教學樓管理課表。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；檢測學生沖突（分組實驗時可安排一個班的學生同一時間在不同場地上課，這時可選擇不檢測學生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點是否應盡量連續(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、實驗室，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，就相應的要采取逐條輸入教學任務、設置排課條件的方式來進行單獨編排，通過人工排課方式來彌補電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗在這種方式中發(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。教室安排表為教務管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導了解教學動態(tài)、檢查教學情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當遇到突發(fā)性問題時，就要對原課程表進行相應的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學管理部門網(wǎng)上審批后進行調(diào)整。對應的流程如下：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處進行審批。排課管理人員辦完后會將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學生以管理部門。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)對自動生成的課表進行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計數(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，供教學管理部門分析教學資源使用情況、教學運行情況，為領(lǐng)導決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計周學時數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時活動模塊

對學校的各種臨時性活動作出安排，包括各種形式的學生社團活動、會議、講座等。接到安排臨時活動的申請后，教務管理人員將班級、時間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動檢測有無與教學任務或者其他臨時活動沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務員可繼續(xù)設置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動篩選出符合要求的活動場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動組織部門、活動類型、活動主持人、申請日期、活動聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動主要內(nèi)容，保存并打印臨時活動安排。至此，臨時活動安排成功。

5.6 教學工作量統(tǒng)計模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時間段，按教師個人、職稱、學部、課程類型統(tǒng)計教學工作量，供管理部門統(tǒng)計教師課時費或制定相關(guān)決策時使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設計

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)上述功能。在進入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學期等信息進行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細表、教學實施計劃表、班級教學總信息表、班級上課時間地點表四個主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時段規(guī)則

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

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，每天每個教師的授課節(jié)次應盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學生的接受度，學生的課表應盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進行排課時，先選擇所要排課的學期，再選擇相應的班級和對應的課程，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，計算出最合適的課表安排，生成班級教學課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運行結(jié)果的思考

實踐證明，本系統(tǒng)設計合理，功能齊全，運行穩(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，大大減輕了教務管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題值得思考和改進。

7.1 必須堅持人和機器的有機結(jié)合

很多高校認為有了計算機自動排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計算機就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個高校的課程編排情況中，計算機僅僅是一個輔助工具，無論系統(tǒng)設計的多么出色，電腦自動排課結(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，排課必須堅持以人為主，計算機為輔，讓計算機協(xié)助排課。一個優(yōu)秀的排課員，是需要時間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機制

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

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(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，需要在不同的機器上安裝客戶端，排課員在排課時，只能在安裝了客戶端的機器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲技術(shù)的快速發(fā)展，我們應考慮使用云存儲技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時代的特征，真正做到服務于教學。

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，將會給教務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)者值得深思的一個問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學生的成績一樣重要，是整個教學工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時俱進，更多利用現(xiàn)有的計算機技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學管理水平的提高。

參考文獻

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

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[3] 李芳.高校排課系統(tǒng)的研究與設計[J].電腦知識與技術(shù)（學術(shù)交流），2007（8）.

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[6] 宗薇.高校智能排課系統(tǒng)算法的研究與實現(xiàn)[J].計算機仿真，2011.

5 排課系統(tǒng)模塊設計

根據(jù)功能需求可將排課系統(tǒng)分為六個模塊：教學信息模塊、課表編排模塊、輔助調(diào)課模塊、課表分析模塊、臨時活動安排模塊、教學工作量統(tǒng)計模塊。

5.1 教學信息模塊

主要功能是完成教學信息的收集、整理和輸入：（1）設置學年、學期、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、教師對排課時間的要求等條件；（2）整理教學任務與開課計劃；（3）統(tǒng)計教學場地資源等。

5.2 課表編排模塊

課表編排模塊是由電腦自動排課表和人工輔助編排課表兩大部分組成。

（1）電腦自動編排課表：是由設定排課初始化和排課特殊要求后，系統(tǒng)自動的進行課程、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：學生課程表、教師授課表、教務處總課表、教學樓管理課表。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；檢測學生沖突（分組實驗時可安排一個班的學生同一時間在不同場地上課，這時可選擇不檢測學生沖突）；檢測教師沖突（同一教師在同一時間段是否可在不同校區(qū)上課，上課地點是否應盡量連續(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、實驗室，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，就相應的要采取逐條輸入教學任務、設置排課條件的方式來進行單獨編排，通過人工排課方式來彌補電腦編排課程的不足，排課管理人員的經(jīng)驗在這種方式中發(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。教室安排表為教務管理人員分析了解全校教室的分配利用情況、臨時調(diào)度提供依據(jù)。教師授課一覽表則為校系領(lǐng)導了解教學動態(tài)、檢查教學情況提供基本信息。

5.3 輔助調(diào)課模塊

當遇到突發(fā)性問題時，就要對原課程表進行相應的調(diào)整。排課系統(tǒng)可以對教室網(wǎng)上申請和教學管理部門網(wǎng)上審批后進行調(diào)整。對應的流程如下：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處進行審批。排課管理人員辦完后會將調(diào)課記錄與調(diào)課通知單進行打印，將調(diào)課結(jié)果告知教室、學生以管理部門。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)對自動生成的課表進行分析，提供關(guān)于教師、教室、班級的多維度統(tǒng)計數(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，供教學管理部門分析教學資源使用情況、教學運行情況，為領(lǐng)導決策提供數(shù)據(jù)支持。例如：教室方面，按類型和容量分別統(tǒng)計教室使用率及使用次數(shù)；班級方面，可按班級統(tǒng)計周學時數(shù)，按節(jié)次查看上課班級數(shù)等。

5.5 臨時活動模塊

對學校的各種臨時性活動作出安排，包括各種形式的學生社團活動、會議、講座等。接到安排臨時活動的申請后，教務管理人員將班級、時間錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)自動檢測有無與教學任務或者其他臨時活動沖突。如有沖突，系統(tǒng)將提示無法安排；如無沖突，教務員可繼續(xù)設置對使用場地的要求，系統(tǒng)即自動篩選出符合要求的活動場地供管理員選擇。接下來，可勾選活動組織部門、活動類型、活動主持人、申請日期、活動聯(lián)系人、人數(shù)、周次和節(jié)次，輸入活動主要內(nèi)容，保存并打印臨時活動安排。至此，臨時活動安排成功。

5.6 教學工作量統(tǒng)計模塊

排課系統(tǒng)按日/周/月/年/指定時間段，按教師個人、職稱、學部、課程類型統(tǒng)計教學工作量，供管理部門統(tǒng)計教師課時費或制定相關(guān)決策時使用。

界面結(jié)構(gòu)框架如圖1所示。

6 排課系統(tǒng)算法設計

本系統(tǒng)用C++和SQL Server數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)上述功能。在進入排課之前，先對教師、教室、裝備、班級、學期等信息進行編排，建立信息數(shù)據(jù)庫，其中包括課程詳細表、教學實施計劃表、班級教學總信息表、班級上課時間地點表四個主要數(shù)據(jù)表。根據(jù)高校的實際情況和排課方法，本排課系統(tǒng)主要考慮以下規(guī)則。

6.1 時段規(guī)則

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

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，每天每個教師的授課節(jié)次應盡量緊湊，中間無間隔。

6.3 分散性規(guī)則

考慮到學生的接受度，學生的課表應盡量平均分散在每周的五天。

以班級為主進行排課時，先選擇所要排課的學期，再選擇相應的班級和對應的課程，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，計算出最合適的課表安排，生成班級教學課表。以課程為主的排課同上。

7 對系統(tǒng)運行結(jié)果的思考

實踐證明，本系統(tǒng)設計合理，功能齊全，運行穩(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，大大減輕了教務管理人員的工作量。但是，通過系統(tǒng)的運行和廣大師生的反映，發(fā)現(xiàn)有以下幾個問題值得思考和改進。

7.1 必須堅持人和機器的有機結(jié)合

很多高校認為有了計算機自動排課系統(tǒng)，排課工作人員只要能夠熟練使用計算機就行了，人力就可以得到完全解放。不難發(fā)現(xiàn)，各個高校的課程編排情況中，計算機僅僅是一個輔助工具，無論系統(tǒng)設計的多么出色，電腦自動排課結(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，排課必須堅持以人為主，計算機為輔，讓計算機協(xié)助排課。一個優(yōu)秀的排課員，是需要時間的磨礪才能勝任的。

7.2 必須在系統(tǒng)中加入監(jiān)管機制

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

7.3 必須利用現(xiàn)有網(wǎng)絡技術(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，需要在不同的機器上安裝客戶端，排課員在排課時，只能在安裝了客戶端的機器上操作，這就具有很大的制約性。近年來，隨著云存儲技術(shù)的快速發(fā)展，我們應考慮使用云存儲技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的無環(huán)境限制辦公，這樣才能體現(xiàn)科技時代的特征，真正做到服務于教學。

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，將會給教務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)者值得深思的一個問題。排課系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性和學生的成績一樣重要，是整個教學工作最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。希望在以后的研究過程中，軟件開發(fā)者能夠與時俱進，更多利用現(xiàn)有的計算機技術(shù)提高排課質(zhì)量，這樣才有利于教學管理水平的提高。

參考文獻

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

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