对教务系统中排课系统的思考
[摘要]本文结合我国高职院校教务排课系统的现状，在深入分析普通高职院校现有排课的流程、特点和难点的基础上，提出智能排课系统，使高校实现课表网络化管理和查询成为一件十分方便的事，信息化给传统排课系统带来了巨大的挑战，给创新提供无限条件和机遇。随着现代化技术的广泛运用，电子文件的大量产生，充分利用信息技术和信息设备使排课的过程信息化是大势所趋。
[关键词]信息化排课系统 高职院校
一、引言
教务系统的排课问题是典型的多类资源组合优化问题，它是针对有限的师资、教学场地及教学时间资源，为达成最佳教学目标而进行的综合有效规划，通俗地讲即安排适当的教室、教师在恰当的时间完成学校的全部教学任务。一般而言，在教师讲授课程、班级及各门课程的课时数量确定的前提下，排课必须满足下述基本要求：教学场地要满足教学任务的条件需求；同一教学班级、教学场地及教师，在同一时间均只能进行一次教学安排。此外，课程安排还必须遵从教育教学的客观规律，使所有教学任务在尽可能科学的时间进行。为此，还必须根据下列因素对课表做出优化：各门课程安排在最适宜的授课时间；同一课程的教学时间间隔必须合理；各个班级、教师乃至学校整体的课程密度尽可能平均等。由于目前许多高校存在合班课、选修课及教学资源不足的现实，排课问题变得更为复杂。
如果课表依靠人工生成，那排课人员的工作量十分巨大，因此我们必须找到一种能自动按规则和约束条件生成课表的方法。计算机和现代网络技术为特征的现代信息技术极大地促进了高校的发展，现行的教育模式和方法面临着前所未有的挑战。基于WEB的网络课表作为一种新的教务管理形式具有非常重要的现实意义和广阔的发展前景。它给使用者提供了极大的方便，教师和学生能通过网络获得最新信息。
二、高职院校排课流程
高职校的排课问题有如下特点：课程可以是小班教学也可以是不同专业合班；同一个教师可以讲授多门不同的课程；每次授课节次为连续的2节或3节；学生上课的教室不固定，排课阶段基本分为阶段1：下发教学计划。学校将教学计划下发到各开课学院(系)，下发的数据是课程信息和计划学生人数信息。阶段2：落实教学任务。各学院(系)根据自身的资源情况和教师情况确定任课教师名单和开课情况等信息。此处的班级不是行政班，而是根据专业和课程等因素拆分出的学生集。阶段2结束后，各学院向学校返回(课程，教师，班级)信息。阶段3：安排上课时间。这一阶段包括校院两级排课，但只安排课程的上课时间，不考虑地点问题。这一阶段结束后，生成每个专业的推荐课表，推荐课表是以下信息的集合：(课程，教师班级，时间)。阶段4：安排上课地点。由学校统一安排全部课程的授课地点。阶段3和4分离的目的是充分合理利用教室资源。相对于其他约束条件，可用教室资源通常可以认为是足够的。
三、排课的约束条件
排课过程需要满足的约束条件包括两个方面：
第一方面必须满足的硬件约束条件
(1)教师不冲突，同一位教师在同一时间只能带一门课程；
(2)课表不冲突，同一张课表在同一时间只能有一门课程；
(3)合班课程不冲突.合班班级必须同时参加合班课程；
(4)资源限制，教师可用时段有限；教室资源有限；
(5)学时要求，每门课必须达到规定的学时(学分)要求。
第二方面应尽量予以满足的软约束条件，使课表更为人性化
(1)时段要求：根据课程特点和学时要求，不同课程的时段要求不同。例如基础课、理论课、专业课尽量排上午，选修课尽量排下午；每次授课学时不超过3学时，若每周需排2次课，应隔天。
(2)教师课表的连续性要求：大多数教师希望集中、连续授课，因此每天每个教师授课节次应尽量紧凑，中间无空课时。
(3)班级课表的分散性要求：考虑到学生的接受度，学生的课表应尽量平均分散在每周的五天。
根据排课经验和高校的实际情况，我们对排课问题做以下假设和简化：
(1)教室资源足够。可用教室资源通常远远大于教师和可用时段，在排课算法设计中暂不考虑教室资源。
(2)将每天的13节课分为5个时段。
(3)不考虑学生课表的分散度要求。由于选课制度的实行，学生可以一定程度上自主调节学习计划和课表。因此，学生每周的课时数大致是均匀分散的。
(4)不考虑教师调整及合班调整情况。人工排课过程中，可以对阶段2的个别不合理操作进行调整，还可以互换两个教师所带的班级。
四、搭建信息平台，整合排课环节
计算机排课系统作为网络科学新技术功能模块之一，系统要满足以下几个基本条件：操作简单，排好的课表通过网页形式可直接查询和打印；设置简单：流程合理，界面清晰，管理人员可快速对系统进行设置及初始化；功能实用：可以方便地对固定课、无课、共用公共场地、教师活动安排等进行设置；排课灵活：手工排课，自动排课可交替实施，课表调整自动判断是否满足已设条件等；调课方便：在管理员的允许下，教师之间可以实现相互调课，优化扫描结果；多种方法信息输出：通过IE直接预览、打印输出班级课表、教师课表和总课程表等；数据安全：数据能自动定期备份，手工备份及恢复。
由于这是基于计算机的自动排课系统，因此在实现排课及查询的基本功能外还要着重考虑系统的安全性问题，以避免受到人为的攻击与破坏。计算机排课是系统自动调用数据库收集的信息然后利用设定的约束条件和算法进行排课。整个课表生成过程以计算机自动生成为主，手工调整为辅的形式产生。排课问题实质上是课程、班级、教室、教师、时间这五维关系的冲突问题，要合理的解决这个问题就要结合之前提到的一些基本原则以及排课的一些基本要求。由于排课管理员不能完全了解每位教师的实际情况，使安排的上课时间与教师个人在学习上或生活中的时间发生冲突，造成今后频繁的调课操作，即增加了工作量。因此可以设计一个信息采集的接口，使整个系统更加人性化。
五、结论
随着各校办学规模的扩大及各种软、硬设施的不断变化，学校排课工作变得越来越复杂，人工排课已经不能适应学校的发展，而现代计算机技术则将原本繁琐而又复杂的排课工作变得简单与高效。本文讨论了高职院校课表问题的要求和难点，在分析现有各种排课算法的优缺点和排课基本流程要求的基础上，结合排课的实践，提出了计算机排课方案，适应了高校的进一步发展。
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