硅湖学院教研室排课系统.docx
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硅湖学院教研室排课系统
目录
第一章绪论3
1.1课题背景3
1.2国内外研究及应用现状3
第二章排课系统需求分析6
2.1需求目标6
2.2系统需求分析6
2.3系统解决方案7
2.4系统的功能要求8
2.5系统的功能要求9
2.6E-R图9
第三章排课系统的详细设计流程11
3.1选课的组织和实施11
3.2选课系统的实现13
第四章总结与展望15
参考文献16
硅湖学院教研室排课系统
——基础数据维护模块的设计与开发
作者:
xxxx
摘要:
我国的高等教育规模近年来得到了前所未有的迅速发展,学生和教师的数量也一直在增长,排课工作也变得越来越复杂。
学校对各种教务信息管理系统的需求不断改变和提高,这就要求教务管理系统能不断适应新的需求变化,为教师,学生提供及时有效的管理信息。
为学校信息管理提供一个良好的支撑体系。
作为一个资源管理系统,本系统能够充分利用高校的资源,为师生以及管理者提供一个高效的资源平台,为师生节约了时间,降低了管理者的劳动复杂度,提高了各层人次的工作效率,充分显示了高校信息化的优势。
是电子信息化改造传统产业的一个典型应用。
关键词:
选课系统排课冲突最优性
Abstract:
theourcountryhighereducationscalehasunprecedentedrapiddevelopment,thenumberofstudentsandteachershavebeengrowing,arrangingworkbecamemoreandmorecomplex.Schooleducationaladministrationmanagementinformationsystemforvariousrequirementsconstantlychangeandimprove,whichrequirestheeducationaladministrationmanagementsystemcanadapttothenewdemandchangeconstantly,forteachersandstudentstoprovidetimelyandeffectiveinformationmanagement.Provideagoodsupportforschoolinformationmanagementsystem.Asaresourcemanagementsystem,thissystemcanmakefulluseoftheresourcesofcollegesanduniversities,fortheteachersandstudentsandmanagerstoprovideanefficientresourceplatform,forteachersandstudentstosavetime,reducethecomplexityoflabormanagement,improvedtheworkefficiencyofeachpeople,fullyshowstheadvantageofuniversityinformatization.Istheelectronicinformationisatypicalapplicationoftotransformtraditionalindustries.
Keywords:
electivesystemarrangementconflictoptimality
第一章绪论
1.1课题背景
在“教育信息化带动教育现代化”方针下,数字化校园建设已经由过去的以硬件建设为主,过度到了以深入推广信息为主,加速提高信息应用水平和效益的新阶段。
数字化校园建设是指以数字化信息和网络为基础,实现高校里面的各项资源、管理和服务最大程度的数字化,并提供信息化的手段对这些数字化资源进行高效的使用[1]。
利用计算机网络通讯技术,科学规范地把学校数字化设备资源进行整合和集成,以服务学校的管理、教学与科研工作成为当前国内的数字化校园建设之重点工作。
教务管理系统是运用现代技术手段,数字化、高效率地处理高校教务信息的管理系统,它通过网络,使得整个教务管理工作在合作、交互、自动和有序的环境下实现信息的传输和共享。
教务管理是高校教育信息管理现代化的基础及关键。
高校教务处是在主管校长的领导下,对学校教学工作进行宏观管理的职能部门,是学校的教学管理中枢,学校以教学工作为中心,教务处的工作状态和管理水平往往也能反映一个学校整体教学工作状态和办学水平。
教务管理系统是根据教务管理的工作内容和目标进行设计的,教务管理的过程也就是教务工作者围绕教学这一主题,以教学计划为基础,合理利用现有资源,通过教学及其它一些活动实现教务管理目标的过程。
这些工作完成的如何,直接决定着学校教务管理的成败和管理效率的高低。
1.2国内外研究及应用现状
教务管理系统的发展大致经历了两个阶段:
一是以单机和独立的业务系统为主体的教务管理信息系统发展阶段,时间大致为20世纪80年代到90年代初期。
这一阶段的IT发展特征是:
计算机硬件的价格开始降低,为其在国内普及应用提供了条件。
正是在这一时期,计算机走入了教育行业。
但这时的教务管理信息系统几乎都处于功能间的相互独立状态,大量的数据是以独享方式存在的,没有实现信息的整合。
二是以局域网和数据库为基础的网络教务管理信息系统发展阶段,时间大致为90年代中后期至今。
这一阶段的IT发展特征是:
网络的迅速崛起及网络数据库的普遍应用。
这时的教务管理系统的建设以先进的教育思想和基于Web的教务计算理念为指导,以计算机及网络技术、现代教育技术及信息技术为支撑,以信息的开放式、交互式、共享式为原则,建设一个信息安全可靠、传输快速、分散处理、集中优化、资源共享的教务管理环境。
教务管理系统的设计开始注重数据共享,即开始考虑不同部门之间的数据交换问题。
这使学校整体教务管理的效率得到了很大程度上的提高,重复工作也逐渐得以避免。
主要功能模块包括:
系统及权限管理、公共信息管理、学籍管理、成绩管理、教师管理、毕业管理、考务管理、教材管理、教学计划管理、选课系统、排课系统、教务办公等。
从设计结构上看,大部分教务管理系统采用了比较适于网络方式并易于升级维护的B/S(浏览器/服务器,Browser/Server)结构方式,也有一部分校园管理软件还维持着C/S(客户机/服务器,Client/Server)的结构。
此外,也有一部分软件支持B/S,C/S及LotusDomino多种结构,或在B/S内含其它结构。
整体来说,教务管理系统正在经历着从C/S向B/S结构转变的重大变革。
当今世界管理软件技术的两大主流技术架构是C/S体系结构和B/S体系结构。
C/S是美国Borland公司最早研发。
C/S结构,即大家熟知的客户机和服务器结构,一般用户的计算机称为客户机,用于提供服务的机器称为服务器。
它是软件系统体系结构,通过它可以充分利用两端硬件环境的优势,将任务合理分配到Client端和Server端来实现,降低了系统的通讯开销。
传统的C/S体系结构虽然采用的是开放模式,但这只是系统开发一级的开放性,在特定的应用中无论是Client端还是Server端都还需要特定的软件支持。
第二章排课系统需求分析
2.1需求目标
一个学校的中心是教学,而教务工作是为保障这个中心服务的。
当前各大院校年年扩招,一个年级由原来的10几个班变成几十个班,教务人员在教学资源的调度上,在教学计划的安排上及其他各项保障工作中感到压力越来越大。
在日常教务的管理工作中,学校课表的制定与编排是所有教学活动的基础,它直接影响着学校的运作,学生的学习和老师的教学工作,是高校管理工作中最复杂也是最核心的。
课表的复杂程度与学校的人员基数和教学规模是成正比的,人员基数和教学规模越大,课表制定的难度也急速上升。
那么,如何研究设计一个能够在实际中使用的排课系统是研究人员和管理人员需要共同面对的一个难题,这个问题既是目前信息科学领域研究的一个热点,也是一个亟需解决的重要问题。
2.2系统需求分析
通过调查云南林业职业技术学院的具体实际情况,本文实现的排课系统有以下几方面的设计:
1.教师与课程的对应关系,即怎么样让每个老师去教授他所最擅长的课程,如果某一门课没有老师特别擅长又如何处理
2.一个教室在同一个时间内只可能有一个班在里边上课。
3.一个教室同一时间只可能有一位教师在里边上课。
4.在不考虑合班上课的情况下,同一时间内一位教师只可能在一个班级、一个教室内上课。
5.教师的特殊安排,例如某教师因需要只能在周一和周五上课。
6.教室资源有限,除了不需要占用教室的体育课程外,其他课程都需要安排在教室上课,在尽量少占用有限教室资源的基础上如何更合理的设计课程表。
7.在设计和制定课程表的过程中,排课系统设计有以下的原则需要遵守:
(1)最优化原则
所谓的优化是指用最小的资源(人力、物力、财力和时间)以达到最多的受益。
要根据学校的具体实际情况,科学合理地将现有的学生,教师,教室,以及教学设备,实验设备等进行整合,使有限的资源达到最大的利用率。
(2)按序性原则
由于每个学校的老师,学生及其他相关的教学人员之间都有一定的联系,所以要结合具体学校的教学计划,每个年级,不同的专业,让学生,教师,时间之间形成一个统一的,有机的整体,使他们之间相互影响,相互作用,相互制约,让课程安排按照一定的要求和顺序来组织,尽量达到校园效率的最大化。
(3)整体化原则
因为学校的学生,老师和教室以及其他一些教学资源都是分开的个体,以及学校的各个部门之间都有不同的时间安排和自己的兴趣,利益等,所以难免会有很多的相冲突的地方,所以整体考虑是一个非常重要的因素,当然不可能照顾到所有人的利益,原则上以局部利益服从整体利益的要求。
这就需要一个整体化的原则。
(4)反馈原则
确定课程安排在控制系统、教学管理部门应当及时听取相关建议的执行,理解教学活动、教学秩序、教学效果等,及时并全面收集反馈信息。
利用此反馈信息,最大化计划在执行过程中暴露的冲突,并需将冲突解决在萌芽状态。
2.3系统解决方案
方面的纵向比较,最终确定那一名教师更加的适合本课程的教授。
排课系统首先需要对各个角色录入的数据信息进行统计,然后利用统
计的数据进行排课。
以下将简单介绍排课工作的步骤:
1.教务处向各学院下发教学计划,即根据已经制定好的教学计划下发的具体的教学部,教学计划的内容包括:
学生数量,课程信息,班级,课程总时,可带该课程的老师等。
2.具体学院细化教学计划,即每个学院每个系根据自己系的具体情况,决定该们课程由哪位任课老师来教授,同事给出任课老师的个人信息,以及教授的年级,班级,教授课时等,综合后统一上报教务处。
3.确定上课的时间,依据院系的教师信息以及教务处下发的教学计划信息,教务处工作人员首先安排课程一般的课程,其次再安排每个院系的每个专业课的课堂时间和有特殊需要的课程,最后再安排体育课,实验课,和一些没有特殊要求的课程。
4.确定上课地点,即参照具体的时间安排,根据地点附近的原则安排场地,尽量不要让老师在休息时间的大跨度更换地点。
确保下一个班级有一个好的上课地点。
根据上面的内容生成一个时间表。
5.调整课程,即部门发布了根据时间表,结合特殊的情感状态的部门老师,可以向学校办公室提出书面调整课程应用程序、学术政府根据实际情况,应用程序审批、学术管理部门同意通知调整后,修改后的课程。
除了学术事务办公室的任何部门不需要偷偷调整课程,以确保正常的教学秩序。
2.4系统的功能要求
高校的信息化已在大范围普及,课程表是高校里的一个核心事物,占有举足轻重的地位,但是目前许多高校依然是使用手工排课,浪费了大量的人力,财力,而且排出来的课表质量不高,重复率高,错误率高,冲突率高,严重影响了高校的教学质量。
所以利用排课信息系统来自动进行排课是势在必行,对高校来讲,利用计算机来高校的完成学校的排课任务是适应现代教学制度要求、推动教学管理走向科学化、规范化的必要条件。
2.5系统的功能要求
高校的信息化已在大范围普及,课程表是高校里的一个核心事物,占有举足轻重的地位,但是目前许多高校依然是使用手工排课,浪费了大量的人力,财力,而且排出来的课表质量不高,重复率高,错误率高,冲突率高,严重影响了高校的教学质量。
所以利用排课信息系统来自动进行排课是势在必行,对高校来讲,利用计算机来高校的完成学校的排课任务是适应现代教学制度要求、推动教学管理走向科学化、规范化的必要条件。
因此,高校引进排课系统是合乎发展的选择。
计算机进行排课工作的管理,不仅能够保证各项信息的准确无误和快速输出,计算机还同时具备了传统的手工式管理所没有的优势.它能高效、可靠的处理各种复杂的事务,还从一定程度上实现了智能化办公。
同时随着数据量得迅速膨胀与业务逻辑的日趋复杂,单靠人工处理来实现信息传递和共享非常之复杂,所以各类单位迫切需要一套可以从信息采集,信息处理到信息汇总的自动化信息处理系统。
2.6E-R图
1.班级E-R图,见图2-1
图2-1
2.课程E-R图,见图2-2
图2-2
3.教室E-R图,见图2-3
图2-3
第三章排课系统的详细设计流程
本排课系统以某专业某年级为排课单元进行批量排课,将排课任务划分为以下两部分:
(1)手动排课
(2)自动排课
其中手动排课是实现对授课时段及特殊教师对授课地点以及授课时间有着非常特殊要求的课程设计,主要对象是教师对课程授课时间或地点有特殊要求。
自动排课是针对在职或兼职教师对专业课、公共课的排课设置。
3.1选课的组织和实施
选课制实施应满足教学管理、教师工作和学生学习的需要,因此其具体实施一般分为以下几个阶段(如图4-3所示):
(1)编制计划
该项工作应该将每个学期开设的课程编写成教学计划,其中包括开设的课程名称、任课教师、学分数、上课时间、地点及课程编号等内容。
(2)课程预选
在每个学期末应允许学生预选下学期的课程。
一般可在期末考试前3-4周进行。
(3)发出预选成功通知
系统经过筛选判断,去掉选课人数非常少的课程,记录并通知这部分同学注意在正式选课时改选别的能开出且有空余人数的课程。
将预选情况在两周后打印成表格分送有关学生、教师及教学单位以便核实和做必要的调整。
(4)预排课
根据预选课的情况,选择某门课的人数,课程的性质确定上课地点,然后用排课系统产生课程表,在正式选课前应考虑某门课上课时间是否会与别的课程产生冲突。
(5)正式选课
在放假前一周至最后一周,学生上网正式选课,预选成功的课程呈现提示色,默
认不做更改项,课程表上有冲突的或由于人数太少而取消的课程供学生改选,确认。
(6)课程改选
在开学的第一周或第二周内,学生经过试听某门课程感觉难度很大,向教务部门
提出书面申请,经同意允许学生改选课程,允许学生退掉先前所选课程而改选其它已
经开出的课程。
(7)发出选课正式通知和相关的课程表
在第三周改选课程结束后,即发出选课正式通知和相关的课程表给学生、教师和教学单位,作为已确定的选课依据。
相继确定了某门课程上课学生的资料,以便任课教师作为上课考勤、成绩评定的依据。
学分制选课与排课的组织和实施面临着十分复杂的供需、时空、教学导向和学生心理等各方面的矛盾,这些都必须认真对待,精心安排,否则均可能导致选课出现障碍甚至失败。
3.2选课系统的实现
该子系统主要包括预选课、正式选课和改/补选课程三个功能。
系统通过对选课进行如下处理来实现与用户及其它系统的数据交互。
(1)由预选结果数据生成停开课程数据库、正式开课数据库及教学资源利用状况信息库,为正式选课及信息查询、排课提供数据支撑。
(2)根据预选结果的信息,利用排课系统生成课程表,为正式选课做准备。
(3)根据正式选课数据生成最终选课结果,并提供改/补选课程信息。
(4)课程结束成绩录入的处理,根据最终选课结果导出成绩录入信息库,以便于在课程授课结束后,由授课教师或教务人员录入成绩和计算课程学分。
(5)统计信息的生成,主要生成学生、教师、课程和教室等多种格式的上课时间表及其它查询信息。
3.3排课系统的数据库建模
根据对排课问题的求解方法,定义数据库E-R图,如图5-2所示。
在此E-R模型中,教学任务的定义十分重要,在此将教学任务的主要属性都出,教学任务主性有班级、课程、教师、开课周、周课时、上课所需教室类型等。
在设计中,开课周用20个字符来表示是否安排教学计划(前提为学期教学周定义为20周,若学期教学周为18周,则用18个字符),若某周安排上课,则对应字符为1,否则为0,如:
某课程在一学期每周都安排上课,则字符串为“11111111111111111111”,某课程在一学期只有单周安排上课,则字符串为“10101010101010101010”,某课程在一学期只有双周安排上课,则字符串为“010*********”,某课程在一学期第5到10周安排上课,则字符串为“00001111110000000000”,依此类推。
此外,教学任务对于合班上课的处理可以虚拟为一条教学任务,这样可在排课过程中保持教学任务与教室、时间的一一对应关系。
第四章总结与展望
教务管理系统的建立,对构筑新时期高校电子教务,拓建数字化校园具有重要意义,它改变了传统办公方式和手段,提高了工作效率。
近年来,在“科技兴国”战略的指导下,我国的教育事业得到了蓬勃的发展,各高校都在提高办学质量上狠下工夫,尤其是改善教务管理的硬件和软件环境方面。
校园网络的不断改善使通过网络进行教务管理已成为提高教学质量的有效手段。
本课题从高校教务管理实际应用的角度,分析设计了系统,但后续还有大量细致的开发任务需要努力完成,根据当前仍存在的一些实际需求,系统可以在以下几个方面进行功能扩充和完善:
1.与省级部门的数据接口,如英语和计算机等级考试、电子注册数据等;
2.进一步提高校内各院系之间、师生之间信息的交流;
3.毕业资格审核、照片采集等功能模块的添加;
4.对学校已有数据进行数据挖掘,以获得经验数据为教务教学工作提供参考。
总之任重道远,需要走的路还很长。
参考文献
[1]刘瑞新,张兵义,常永英.ASP动态网站开发毕业设计指导及实例[M].北京:
机械工业出版社,2005.
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[6]谢凡荣.求解排课表问题的一个启发式数值算法.运筹与管理.2005,14(10):
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