学分制体系下排课系统模型的研究信息系统毕业论文.docx
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学分制体系下排课系统模型的研究信息系统毕业论文
安徽工业大学
毕业设计（论文）任务书
课题名称
学分制体系下课程编排模型研究
学院
管理科学与工程学院
专业班级
工051班
姓名
吴雪锋
学号
0590904028
课题工作内容及基本要求:
1．课题目的：
通过对学分制下课程安排分析，研究其相关因子及流程，建立学分制体系下课程编排模型，以达到专业综合训练的目的；
2．应用文献资料：
学习课题相关的编程技术和专业知识，查阅不少于10篇的参考文献，其中外文资料不少于2篇；
3．方案论证（综述）：
通过对教务处实际课程编排情况调查，收集资料，拟订一份切实可行的研究方案；
4．方法手段：
综合应用运筹学、C/S及数据库技术，设计相关的库、表，完成算法设计及代码编写、系统测试；
5．毕业论文：
严格遵照“毕业设计（论文）说明书的撰写内容和规范”的规定，采用A4打印纸，完成正文不少于2.5万字的毕业论文1份，中文摘要（500字以内）及相应的英文摘要，完成3张A3CAD图纸；
6．外语要求：
将一篇不少于20000外文字符的资料翻译成汉语；
7．计算机要求：
熟悉VB等C/S开发工具及SQLSEREVR数据库。
起止时间：
2009
年
2
月
16
日至
2009
年
6
月
14
日共
17
周
指导教师
签字
系主任
签字
院长
签字
中文摘要
排课的问题是指针对于每一课程给予一个时段和教室，它是涉及班级、教师、教室等因素的决策优化问题，也是组合规划中的典型问题。
本文借鉴以往的基于贪心算法和优先级算法的成功排课经验研究的系统，对学期课表的教师、教室、学生三大冲突进行了全面的分析，运用冲突搜索及冲突判断方案获得冲突的数据，然后给出了一个学期课表编排中出现的冲突数据分析及改进方案，最后，给任务书手动调整课表中冲突。
冲突检测需满足一下需求：
检测“一师多课”冲突情况，即一位教师在同一时间内排了一门以上的课；“一室多课”冲突情况，即一个教室在同一时间内排了一门以上的课；“一班多课”冲突情况，即一个班级在同一时间内排了一门以上的课。
关键字：
排课；学分制；冲突判断；数据分析
ABSTRACT
Timetableoftheproblemisthatindicatorsforeachcourseandtheclassroomtogiveaperiod,whichisinvolvedinclasses,teachers,classroomsandotherfactorstooptimizethedecision-making,butalsoatypicalportfolioplanningissues.Thisarticlefromthepastandpriority-basedgreedyalgorithmalgorithm-levelempiricalstudiesofsuccessfulsystemsTimetableforsemesterscheduleofteachers,classrooms,thestudentstoconductacomprehensiveconflictanalysis,theuseofconflictandconflictsearchprogramtodeterminethedataconflict,andthengivenonesemesterintheschooltimetableschedulingconflictsandimprovedataanalysisprogram,finally,toscheduletasksmanuallyadjustthebookintheconflict.
Detectionofconflictneedtosatisfythedemand:
solvethe"onemoreclassdivision"inconflictsituations,thatis,ateacheratthesametimemorethanonerowoftheclass."Onemoreclassroom"inconflictsituations,thatis,aclassroomatthesametimemorethanonerowoftheclass."Agroupofmulti-class"inconflictsituations,thatis,aclassatthesametimemorethanonerowoftheclass.
Keywords:
Timetable;CreditSystem;conflictsjudge;dataanalysis
目录
1.绪论1
1.1学分制排课问题的提出1
1.2学分制排课问题分析1
1.3课题的现状3
1.4课题算法及比较4
1.5课题开发工具5
2．需求分析6
2.1课题研究目的6
2.2系统功能要求6
3．系统分析8
3.1课题开发环境与开发模式8
3.2可行性分析与调查8
3.3管理流程分析9
3.4数据流程分析11
3.4.1数据流程图12
3.4.2数据组织分析15
4．模型建立16
4.1排课模型研究16
4.2模型中相关因素分析16
4.3基于优先级的排课18
4.3.1排课的预处理18
4.3.2排课处理19
4.4排课系统中冲突问题的分析和研究19
4.5冲突的搜索判断和预处理20
4.5.1合理确定课程的编排顺序20
4.5.2时间模式与教室的选择原则21
4.5.3时间与学分的分配原则22
4.5.4排课中的冲突解决策略23
5.系统总体设计24
5.1排课系统中冲突检测相关数据分析24
5.2排课系统中冲突的检测25
5.3排课结果及分析29
5.4冲突检测对排课的意义及改进31
6.系统的进一步研究与思考34
6.1系统的不足34
6.2系统的展望34
结束语36
致谢37
主要参考文献38
1.绪论
1.1学分制排课问题的提出
学分制是我国高校近年来已普遍实行的一种教学管理制度，它的推行可以明显的提高教学质量，它能够利用高校自身所拥有的办学优势和教学资源条件实施因材施教，大大增强了高校办学的活力，同时学分制的推行它能够尊重学生的个体差异，可以实现学生的自主学习、科学化学习，是培养高素质、具有创新精神和自学实践能力的高素质大学生的有力保障。
选课制是学分制的核心制度，选课制允许学生在学校规定的范围内自主选择，包括选择课程、选择教师、选择上课时间，在一定条件下可以选择专业；自主安排学习进程；还可以通过辅修另一专业，跨学院跨专业辅修课程来完善自己的知识结构[1]。
随着我国高校招生规模的扩大，学科种类、学校专业数、学生人数也都逐年增加，但教学资源（教师、教室、上课时间段）还是相对的紧张，手工排课已难以完成高校课表的编排。
另外，由于随着教学改革的进行，学生的自由选课以成为高校实行学分制教学的一个重要的方面，这就对教学资源提出了更高的要求。
其次，在学分制下，高校的教学过程已逐步演化为一个供需求过程，高校教学部门，常以教务处、各学院为主，将各系和授课部门的课程申请进行汇总，他们为学生提供所需的课程，而学生主要根据自己的发展需要选择所需要学习的课程。
传统的学年制排课及以“班级”为单位的排课方式已经不能适应学分制下的以课程为中心的教学模式，这不仅限制了学生的选课自由，还不能充分利用学校的优质教学资源，传统的排课由各学院教研室根据当年的学期培养计划安排相应的教师任教，老师被分配到班级上课，有可能造成师生都不满意的情况。
另外结合安徽工业大学的教学课程开课安排，编排规模大、涉及因素多、结构复杂等因素，人工的对课程进行时间和空间的组合会耗用大量的时间和精力，成为一个繁重的让人头痛的教学管理工作，因此我们必须研究和开发能有效的学分制下高校的计算机排课系统。
1.2学分制排课问题分析
学分制下的排课问题有如下特点[1]：
课程授课对象可以是一个专业，也可以是不同专业的组合，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，学生上课的教室不固定。
排课是将教师与学生在上课时间和上课地点上根据不同的约束条件进行排列组合和统筹规划,简化数学模型可概括为一个资源分配的模型，排课过程最基本的要求是避免冲突现象的发生包括学生冲突、教师冲突、教室冲突，结合我校的实际情况还存在着跨校区的冲突。
在课表中,上课时间、上课地点以及授课教师是主要变量,其中授课教师是确定型的变量而上课时间、上课地点则是我们求解的对象。
对其进行仔细分析，其简化数学模型均可概括为一个资源分配模型，即将某种定量资源分配给不同的需求个体，并同时满足一定的约束条件，是属于运筹学范畴。
下面讨论该数学模型的几个要素:
1.需求集由于资源总量是有限的，故需求集合中包含的元素个数也应是有限的。
每个元素具有一系列特征。
正是这些特征使不同的需求个体相互区别。
对于具体的排课问题而言，需求集合中的元素就是需要安排时间与地点的课程，其特征有课程名称，上课人数，授课教师等等。
2.资源集资源的总数是有限的。
其不同资源也是可以互相区分的。
排课的问题就是要求在避免冲突的情况下，能实现课表的优化组合。
一般来说，排课要满足一下的条件：
（1）必须满足的硬约束条件
①教师不冲突，同一位教师在同一时间只能带一门课程；
②学生不冲突，同一个学生不能在同一个时间安排两门课程；
③教室不冲突，同一个时间不能安排两门或两门以上的课程；
④同一时间安排的课程总数不能大于所提供的教室总数；
⑤资源限制，教师可用时段有限，教室资源有限；
⑥学时要求，每门课必须达到规定的学时（学分）要求，不同的学分每周排的次数不同；
⑦具备“相同课程排在相同的时间”的特点；
⑧合班课程不冲突，合班的专业必须同时能参加合班课程；
⑨某一课程参加学习的总人数不应大于所安排教室的座位数。
（2）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>=5学分的课程尽量排上午，选修课尽量排下午；体育课须安排在上午3、4节课或下午3、4节课；
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；
④班级上课地点尽可能相邻较近，尽量在同一校区。
（3）根据排课经验和我们学校的实际情况，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，周学时大于4的课程尽量不排在相邻两天；
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对于一门课程，尤其是专业课程来说，并不是所有的班级都会选修，而只是由同一专业或相关专业的班级来选修。
即使是同一专业的学生，也
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