高校實驗課排課系統的設計與研究

高璐

【摘 要】為了充分利用實驗室資源，提高實驗室工作效率，本文設計了一個高校實驗室排課系統。該系統利用Visual Basic作為開發語言，集高校實驗課教學安排、實驗課排課、實驗室預約管理和實驗課課表查詢等功能為一體。系統實現了將專任教師、教授課程、上課地點這三個因素與上課時間的匹配問題，極大地優化了高校實驗室資源分配。

【關鍵詞】實驗室；排課系統；Visual Basic

1 研究背景及現狀

排課是高校實現教學任務順利進行的前提。目前大學生數量與日劇增，高校開設課程更加多元化，排課的難度變得越來遠大。實驗中心作為高校教學環境中重要的一環，其排課也面臨著諸多問題[1]。傳統手動排課多采用實驗員制作表格的方式，專任教師到實驗員處預約實驗課程時間及地點，由實驗員統一調度分配。當確定好實驗課上課地點時，再由實驗員通知專任教師。這種方法工作量巨大，繁瑣，而且無法對整個實驗中心的教室資源做整體分配，造成資源浪費。人工排課出現錯誤的幾率極大，一旦出錯，將導致實驗教學任務無法順利進行，無法維持正常的教學秩序，造成教學事故，影響教學質量[2]。

目前，已存在一些排課系統，如基于貪婪算法的排課系統[3]，基于遺傳算法的排課系統，人工智能排課系統[4]。這些排課系統都是針對高校基礎課程的排課系統。實驗課與理論課相比，具有實驗課時少，上課時間零散，需按照實驗項目授課等特殊性，因此，目前針對基礎課的排課系統并不適用于實驗課排課。

本文針對實驗課課程的特殊性，設計了一個排課系統。該系統將專任教師、教授課程、上課地點這三個因素與上課時間相匹配，充分地利用了實驗室資源，實現了資源分配的最優化，極大地提高了實驗室工作效率，調高了實驗教學質量。

2 實驗課排課系統的設計與實現

2.1 實驗課排課系統的功能分析

高校實驗課排課管理分為高校教務處、二級學院和實驗中心三個層次。高校教務處負責下發每個學期的實驗教學任務，二級學院負責審核和實驗教學任務，實驗中心負責實驗課排課的具體安排和調度。根據高校實驗課排課的管理模式，該排課系統主要分為以下幾個模塊：系統管理模塊、教學任務準備模塊、實驗課程排課模塊、實驗室預約管理模塊、實驗課表查詢模塊、實驗課工作量統計模塊和沖突預警模塊。各模塊功能如下：

（1）系統管理模塊

該模塊包括ID驗證模塊、用戶權限模塊和密碼管理模塊。ID驗證模塊用于用戶登錄，每個老師都有一個登陸ID，登陸后可以查看自己的實驗教學任務；用戶權限模塊將不同用戶設置了不同權限，專任教師只能查看自己的實驗教學任務，實驗中心主任和實驗秘書能夠查詢到整個學院的實驗開課任務；密碼管理模塊能夠通過預留的通信方式幫助遺忘密碼的用戶找回密碼。

（2）教學任務準備模塊

該模塊包括教學任務管理模塊、教學任務審批模塊、大綱撰寫模塊和實驗項目查詢模塊。在每個學期開始前，由教務處在添加教學任務模塊中統一導入各個學院的實驗教學任務；二級學院在教學任務審批模塊中對所有的教學任務審核，審核通過后，通知專任教師排課。專任教師在正式排課前需要在大綱撰寫模塊中撰寫每門課程的大綱，對于已經撰寫好的大綱可以直接調用；實驗項目查詢模塊中可以查詢整個學院開設實驗課的實驗項目名稱、實驗項目編號、實驗類別、實驗類型等信息。

（3）實驗課程排課模塊

該模塊包括學生名單管理模塊、實驗分批管理模塊、實驗項目添加模塊、時間檢索模塊和教室檢索模塊。其中，學生名單管理模塊包含了整個學院班級名稱、班級人數、班級學生名字、學生學號等信息，教師可通過添加班級名稱選擇需要上課的學生；實驗室分批管理模塊實現了實驗分批教學，由于實驗場地有限，學生人數與日俱增，同一個實驗室往往無法容納一個班級的學生，可將同一個班級的學生分成若干批，實現小班教學，更好地鍛煉學生的動手實踐能力；實驗項目添加模塊用于添加每次實驗課程的實驗項目名稱，規范實驗課授課內容；時間檢索模塊用于安排實驗課上課時間，專任教師可以手動輸入時間，也可以利用系統搜索可以排課的時間；教室檢索模塊包含了整個學院可用的所有教室的詳細信息，包括教室門牌號、可容納人數和教室使用情況。

（4）實驗室預約管理模塊

該模塊主要針對實驗室開放項目。高校實驗室除了為學校上課提供場地外，也可供師生在課余時間研究感興趣的課題。老師可在該模塊預約需要使用的實驗室名稱、使用時間，并填寫使用理由。實驗中心主任負責教師預約實驗室的審批和調度。實驗室開放項目能夠極大地提高實驗室利用率，更好地幫助學生將理論與實踐結合到一起，提高了學生對于專業課程的興趣。

（5）實驗課表查詢模塊

該模塊用于匯總所有課程的課表信息。專任教師可在該模塊中查找到實驗課程的時間、上課地點和上課班級。

（6）實驗課工作量統計模塊

該模塊用于統計專任教師和實驗技術人員的工作量。每一門課程對應一位專任教師和一位實驗技術人員，根據實驗學時、實驗人時數和分批情況系統自動計算出各位老師的工作量。

（7）沖突預警模塊

該模塊用于檢測整個系統中是否存在沖突的情況，系統按照以下準則統一管理：

一門課程只能對應一位專任教師；

一門課程可以對應不同授課地點，但在同一時間，只能對應一個授課地點；

一位專任教師可以對應多門教授課程；

一位專任教師在同一時間只能在同一地點教授同一課程；

一個學生在同一時間只能在同一地點上同一課程。

2.2 系統的實現

該系統利用Visual Basic作為開發語言[5]，在Windows平臺下實現了專任教師、教授課程、上課地點這三個因素與上課時間的匹配，將實驗室資源重新整合并充分調度分配，提高了實驗室工作效率，維護了實驗教學秩序，保障了實驗教學質量。實驗課排課過程如下：專任教師登錄實驗課排課系統，根據培養方案撰寫大綱，也可利用已有的實驗大綱；根據開課情況導入課程對應的授課班級學生的名單；如果需要分批教學，可根據實際情況對學生分批管理；根據實驗學時添加實驗項目，實驗項目可從實驗大綱中導出；專任教師可自行安排上課時間，也可以規定時間范圍使用系統自動搜索可利用的上課時間，并從可選擇的上課時間中安排合理的上課時間；系統會通過學生人數篩選出滿足授課條件的教室，專任教師可從中挑選可利用的教室；最后，系統會對所排課程進行檢測，是否有沖突的情況，如果有，系統會報警提示，專任教師可自行更改，或聯系實驗中心做相應的調整。

3 結束語

本文利用Visual Basic作為開發語言，設計了一個實驗課排課系統，解決了專任教師、教授課程、上課地點這三個因素與上課時間匹配的問題，充分地利用了實驗室資源，極大地提高了實驗室工作效率。

【參考文獻】

[1]李振，王曉全.基于專家系統的交互式排課系統的實現[J].鄭州大學學報.2010.31（4）：124-128.

[2]于小鵬，李政.用VBA實現的排課模板[J].哈爾濱師范大學自然科學學報，2008.24：（2）：72-73.

[3]李春芬，何曉陽.排課系統的改進及輔助功能設計[J].實驗科學與技術，2004（12）：45-67.

[4]高陽，謝宇專.高校排課管理系統的開發[J].喀什師范學院學報，20085，26（6）：69-71.

[5]楊忠寶，康順哲.VB語言程序設計教程[M].北京人民郵電出版社，2006.