大学教室课程安排实现与应用小议
摘要：通过对当前大学教室排课现状的分析，本文提出并实现了教室课程安排系统的程序设计方法，并在实际操作过程中得到有效的应用。关键词：教室课程安排系统 数据库 课程安排算法
高校招生规模不断扩大，师资、教室不足等矛盾突显,使得课程安排工作量加大。排课过程中关系错综复杂，特别是实行学分制的高校，学生网上选课，排课更为困难，因此高校课程安排成为教务管理中教育探索中需要关注对教学秩序影响最大的工作之一。目前大多数高等院校采用手工方式排课，需要花费比较长时间完成一学期的排课任务。本文通过分析课程安排中存在的各种复杂关系，提出了一套教室排课系统的设计思路，并在实际操作过程中得到有效的应用。
1 系统需求分析
通过分析和研究，提出排课系统所具备的主要功能。
1）排课系统资源的设置与维护：①基本的院系、专业设置管理与维护,包括系类、系部、专业设置情况。②课程任务的设置与维护,课程包含课程号、课程名和该课程所属的开课院系。③教师资源的管理与维护,包含教师身份证、教师名、教师所属院系。④场地资源的`管理与维护,包括教室所在教学楼、教室编号、教室容量、教室的类型和约束,如多媒体教室、语音教室等,以及教室只限在白天使用。⑤班级信息设置与维护,包含班级编号、班级人数等基本信息。
2）教学进程设置：教学进程表是用来反映本学期每个专业的理论教学、实践教学、考试等的教学进度安排。
3）教学任务的设置与维护：将课程任务书下放到各系部后，各系部根据教师情况填报教学任务书。教学任务书反映本学期教学任务的基本情况,包括任课教师、课程名称、授课班级、课程进度,以及教学任务的一些约束等，如是否需要多媒体教室\是否要指定上课时间、是否需要单元课等等。
4）查询、统计功能：排课结束后，要能够查询各种课程表,包括班级课程表、教师课程表、教室课程表的查询以及对使用情况的统计。
5）输出、打印功能根据需要能够打印各种课程表。
6）数据备份与数据恢复功能将相关数据备份，恢复误删除数据等。
尽量做到排课效率高、课程表分布合理、教师课程安排科学、排课运行速度快。另外，要求系统具有良好的可扩展性，界面美观、具有能兼顾本、专科多层次教学的特点。
2 遵循的相关规则
为使排课结果更加合理，排课过程应遵循如下一些规则：
1）一个教室不能同时被两个以上（含两个）的班级使用（合班上课除外）；
2）一个教师不能同时给两个以上（含两个）的班级上课（合班上课除外）；
3）一个班级不能同时上两门课；
4）一个班级同一课程一天内上课不超过3学时；
5）一周内教师任课学时应尽量小于18学时，否则不利于教学效果；
6）一周内班级上课学时应尽量小于24学时，否则不利于学生学习；
7）一周内超过4学时的课程应尽量隔天安排；
8）体育课不排在上午1、2节；
9）应尽量保证优先级高的课程安排在上午。
3 建立数据库
教师、课程、班级、场地、时间、院系是影响排课系统设计的几个最基本的因素。处理好上述影响因素间的关系，是设计数据库的关键，同时也是排课系统设计成功与否的关键。
依据转化规则将所得到的数据模型进行优化，最后可得如下关系模型（关系的码用下划线表示）：
院系（编号，名称）
教师（编号，姓名，所在院系）
班级（编号，班级名称，人数，所在院系）
课程（编号，课程名称，优先级，课程类型，所需场地类型，开课单位）
场地（编号，场地类型，座位数）
时间（编号，时间段，可否上课）
教师任课（教师编号，课程编号）
班级开课（班级编号，课程编号，课程总学时，周学时，课程周数）
上课（班级编号，课程编号，教师编号，场地编号，时间编号，合上编号，S11，… …，S74）
其中，S11，… …，S74分别代表从周一上午12节课至周日晚上78节课的时间段。第一位数字表示星期（周一到周日）；第二位数字表示一天中四节课（12，34，56，78节）中某一节。
4 系统实现
4.1 设计思路
首先，解决班级、课程与教师之间的多对多关系，例如当出现多个班级上同一门课而该课程由多个教师任教时，课程是否合上，由那几个班级合上、那位教师任教的问题。解决上述关系后，应满足可手动调整的要求。然后，取出全部班级，求出班级所上课程的优先级总和，按优先级高低排定班级顺序，按此顺序且遵照排课规则为每一个班级的每一门课程安排上课时间与地点。
4.2 课程安排算法实现
首先，要进行预排课处理。预排课处理的目的是要解决两个基本问题：①班级与课程之间的多对多关系，即合班上课的问题；②课程与教师之间的多对多关系，即为每门课程安排任课教师。
在预排课处理完成后，以班级作为外部大循环、以课程作为内部小循环进行正式的排课处理，即先取一个班级，为该班级所上课程按优先级由高到低排定顺序，再按优先级由高到低取一门课程，为该课程安排时间与场地，依此类推，直到全部班级的全部课程排完。排课处理的目的是要解决两个基本问题：①课程与时间、场地之间的一对一关系；②班级与时间、场地之间的一对一关系；③教师与时间、场地之间的一对一关系。
4.3网络查询功能实现
安装Personal Web Server，打开个人web管理器建立个人网站（虚拟目录）。使用Visual InterDev 6.0设计界面并进行查询功能的编辑。
5 结束语
以上对排课问题的探究，以把约束条件进行优先级分类为基础，借助于人们自然思维的习惯，把排课问题简单化，该系统已在实际问题中得到应用，取得了较好的应用效果。本系统以Visual Basic 6.0作为开发工具，具有界面友好、操作方便以及运行稳定高效等特点。
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