一、引言
学校排课系统软件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。由于目前许多培训机构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培训机构的发展。
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二、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
教师不冲突:同一位教师在同一时间只能带一门课程;
课表不冲突:同一张课表在同一时间只能有一门课程;
合班课程不冲突:合班班级必须同时参加合班课程;
资源限制:教师可用时段有限;教师资源有限;
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
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。例如美术课,文化课尽量排上午,书法课,舞蹈课尽量排下午;每次授课学时不超过3学时,若每周需排2次课,应隔天。
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尽量紧凑,中间无空课时。
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。
根据排课经验和培训机构的实际情况,我们对排课问题做一下假设和简化:
教师资源足够:可用教师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师资源。
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。
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。
三、搭建信息平台,整合排课环节
学校排课系统软件作为网络高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、公用公共场地、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。
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