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大學教室課程安排實現與應用小議
摘要：通過對當前大學教室排課現狀的分析，本文提出并實現了教室課程安排系統的程序設計方法，并在實際操作過程中得到有效的應用。關鍵詞：教室課程安排系統 數據庫 課程安排算法
高校招生規模不斷擴大，師資、教室不足等矛盾突顯,使得課程安排工作量加大。排課過程中關系錯綜復雜，特別是實行學分制的高校，學生網上選課，排課更為困難，因此高校課程安排成為教務管理中教育探索中需要關注對教學秩序影響最大的工作之一。目前大多數高等院校采用手工方式排課，需要花費比較長時間完成一學期的排課任務。本文通過分析課程安排中存在的各種復雜關系，提出了一套教室排課系統的設計思路，并在實際操作過程中得到有效的應用。
1 系統需求分析
通過分析和研究，提出排課系統所具備的主要功能。
1）排課系統資源的設置與維護：①基本的院系、專業設置管理與維護,包括系類、系部、專業設置情況。②課程任務的設置與維護,課程包含課程號、課程名和該課程所屬的開課院系。③教師資源的管理與維護,包含教師身份證、教師名、教師所屬院系。④場地資源的管理與維護,包括教室所在教學樓、教室編號、教室容量、教室的類型和約束,如多媒體教室、語音教室等,以及教室只限在白天使用。⑤班級信息設置與維護,包含班級編號、班級人數等基本信息。
2）教學進程設置：教學進程表是用來反映本學期每個專業的理論教學、實踐教學、考試等的教學進度安排。
3）教學任務的設置與維護：將課程任務書下放到各系部后，各系部根據教師情況填報教學任務書。教學任務書反映本學期教學任務的基本情況,包括任課教師、課程名稱、授課班級、課程進度,以及教學任務的一些約束等，如是否需要多媒體教室\是否要指定上課時間、是否需要單元課等等。
4）查詢、統計功能：排課結束后，要能夠查詢各種課程表,包括班級課程表、教師課程表、教室課程表的查詢以及對使用情況的統計。
5）輸出、打印功能根據需要能夠打印各種課程表。
6）數據備份與數據恢復功能將相關數據備份，恢復誤刪除數據等。
盡量做到排課效率高、課程表分布合理、教師課程安排科學、排課運行速度快。另外，要求系統具有良好的可擴展性，界面美觀、具有能兼顧本、專科多層次教學的特點。
2 遵循的相關規則
為使排課結果更加合理，排課過程應遵循如下一些規則：
1）一個教室不能同時被兩個以上（含兩個）的班級使用（合班上課除外）；
2）一個教師不能同時給兩個以上（含兩個）的班級上課（合班上課除外）；
3）一個班級不能同時上兩門課；
4）一個班級同一課程一天內上課不超過3學時；
5）一周內教師任課學時應盡量小于18學時，否則不利于教學效果；
6）一周內班級上課學時應盡量小于24學時，否則不利于學生學習；
7）一周內超過4學時的課程應盡量隔天安排；
8）體育課不排在上午1、2節；
9）應盡量保證優先級高的課程安排在上午。
3 建立數據庫
教師、課程、班級、場地、時間、院系是影響排課系統設計的幾個最基本的因素。處理好上述影響因素間的關系，是設計數據庫的關鍵，同時也是排課系統設計成功與否的關鍵。
依據轉化規則將所得到的數據模型進行優化，最后可得如下關系模型（關系的碼用下劃線表示）：
院系（編號，名稱）
教師（編號，姓名，所在院系）
班級（編號，班級名稱，人數，所在院系）
課程（編號，課程名稱，優先級，課程類型，所需場地類型，開課單位）
場地（編號，場地類型，座位數）
時間（編號，時間段，可否上課）
教師任課（教師編號，課程編號）
班級開課（班級編號，課程編號，課程總學時，周學時，課程周數）
上課（班級編號，課程編號，教師編號，場地編號，時間編號，合上編號，S11，… …，S74）
其中，S11，… …，S74分別代表從周一上午12節課至周日晚上78節課的時間段。第一位數字表示星期（周一到周日）；第二位數字表示一天中四節課（12，34，56，78節）中某一節。
4 系統實現
4.1 設計思路
首先，解決班級、課程與教師之間的多對多關系，例如當出現多個班級上同一門課而該課程由多個教師任教時，課程是否合上，由那幾個班級合上、那位教師任教的問題。解決上述關系后，應滿足可手動調整的要求。然后，取出全部班級，求出班級所上課程的優先級總和，按優先級高低排定班級順序，按此順序且遵照排課規則為每一個班級的每一門課程安排上課時間與地點。
4.2 課程安排算法實現
首先，要進行預排課處理。預排課處理的目的是要解決兩個基本問題：①班級與課程之間的多對多關系，即合班上課的問題；②課程與教師之間的多對多關系，即為每門課程安排任課教師。
在預排課處理完成后，以班級作為外部大循環、以課程作為內部小循環進行正式的排課處理，即先取一個班級，為該班級所上課程按優先級由高到低排定順序，再按優先級由高到低取一門課程，為該課程安排時間與場地，依此類推，直到全部班級的全部課程排完。排課處理的目的是要解決兩個基本問題：①課程與時間、場地之間的一對一關系；②班級與時間、場地之間的一對一關系；③教師與時間、場地之間的一對一關系。
4.3網絡查詢功能實現
安裝Personal Web Server，打開個人web管理器建立個人網站（虛擬目錄）。使用Visual InterDev 6.0設計界面并進行查詢功能的編輯。
5 結束語
以上對排課問題的探究，以把約束條件進行優先級分類為基礎，借助于人們自然思維的習慣，把排課問題簡單化，該系統已在實際問題中得到應用，取得了較好的應用效果。本系統以Visual Basic 6.0作為開發工具，具有界面友好、操作方便以及運行穩定高效等特點。
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