Delphi高校教务排课系统论文.doc

1高校教务排课系统第一章引言（一）排课系统研究的意义对于每个学校来说，每到一个新学期的开始，首当其冲的任务就是该学期的课程如何安排的问题，而课程安排又涉及年级、班级、教师、课程、学校等方方面面的因素，如何排出一个好并且适用的课程表，是一项复杂的系统工程，充分考验了排课人的智慧。传统的人工进行排课，最令人担心的问题就是出现教室资源冲突或教师资源冲突的情况。而且工作繁琐，工作量巨大。计算机软件技术应用于学校的课程安排是发展的必然。充分发挥计算机的优势，将大量复杂的判断与运算交给计算机来做，是真正意义上的人脑的“减负”。利用计算机辅助进行课表编排工作，既提高了排课工作的科学性，又可大大减轻管理人员的工作强度，提高工作效率，从而使学校教务管理现代化迈上了一个新台阶。（二）现状分析和存在的问题目前，我国的高校排课系统始终没有一个合理的通用的算法，一般来说，大部分高校使用的排课系统，一般都是自行设计开发，根据自己学校的教学楼分布情况、课程讲授方法设计的排课系统，只适用于一个或一类学校，但是由于各学校实际情况不同，所以，即使同一个排课系统，在不同的学校，系统消耗的代价也不一样，并且排课出错处理如：学生和教师的合理休息问题、移动距离最合理分配以及不同类型课程在一起排课时怎样充分利用教学资源等问题都不能同时合理的解决，大部分是以牺牲其他方面为代价的。计算机排课系统的关键技术是形成采用框架式可维护的排课策略库。这个策略库要具有学生、教师、教室、课程等多因素自动综合的求优排课算法，课程时间分布的自动平衡和时间段限定，听课人数和教室容量的自动求优、人数模糊、适应交大地域分散特点的教室地理位置自动求近以及位置限定算法等，也就是说，根据课程科目的实际特点，由计算机调用策略库中的算法，自动生成课程安排表。（三）本文解决的技术关键目前在国内众多的高校自动排课系统中，没有一个能够适应高校内部复杂约束条件的限制，所以已经趋向于冲突检查与手工排课结合完成排课功能。在我的排课系统，主要对不同类型课程进行等级划分，排列出课程的排课优先级别，通过优先次序对不同类型的课程使用不同的算法进行排课，能够非常方便地处理各种排课约束条件的限制，例如教师和教室冲突、班级冲突、教师上课时间和地点选择、分层次教学、单双周排课、一课多教师教学、课程连上和隔天教学等各种各样的约束。同时该系统还能够非常迅速地得到排课结果，例如排一千门课只需几分钟时间等一系列问题。2第二章需求分析（一）系统所具备的功能的探讨首先肯定排课系统是一个评价标准很难达到统一的问题，同一个排课结果，从学生角度看，不同专业的学生看法不同，有的认为这样上课自己一星期很近张，有的学生认为自己一星期很轻松，有的认为自己一星期时间分配很合理，由于排课系统中所制约的各种因素，例如教师、教室、时间、学生以及授课学时等等。针对于排课系统评价的依据因素问题，我们从以下几点做了研究，探求其实现的可能性：1、学生和教师的移动代价这种评价是考虑一个学校地理分布环境，可供安排教室上课的教学楼和每个校区各教学机构（教研室）的分布情况。所谓的学生移动代价就是指针对排课结果，在其安排课程的顺序上学生不断地要换教室，这更换教室或更换教学楼之间移动的距离是多少，花费多少时间，如果到很远的地方上课，除去正常休息时间能否让学生和教师来得及返回本部校区完成其他教学任务。如果经常让同一批学生和教师在两个或两个距离较远的地区奔波，时间、经济和精力上的花费必然很大，学生经济和精力负担会过重，从学生角度讲，经济负担是一个问题。所以合理分配学生上课，可以有效地从经济等多方面解决教师和学生负担问题。2、教室的利用随着高校招生的规模日益扩大，在为课程排定教室的教室利用率问题也日益尖锐起来，这给教务管理部门对教室的灵活管理和分析统计方面提出了一个新的课题。所谓的教室利用率就是一个教室在一个星期内被使用的次数，在很多情况下，一个校区的一些科目的教师不能满足学生上课需求，那么就需要学生到别的校区上课，除去路程等因素外，其他近距离校区是否有相应教室也是一个问题，所以，当发生以上问题时，就需要考虑其他近距离校区的教室使用情况。3、教师的工作量在高等院校对于一门课程均有若干名教员担任该课程的讲课任务，有的排课系统软件是按照随机抽取的原则进行班级与教员的匹配的，那么这就存在着一个教师工作量是否安排合理的问题。所谓的教师工作量就是某一教员他(她)的日工作量和周工作量是多少，用来衡量教师工作量的标准就是教师的日（周）平均工作量，这可以通过算法来实现，然后计算出来的数值再加一个上下限。我们订为每个教师每天工作量为两节课，如果某一个教员的日（周）工作量在教师的日（周）平均工作量范围内，我们就可以评价该排课系统是比较好的。反之，则不够好。从教师的工作量角度来评价一个排课系统，我们可以对其排课算法进行优劣评价。4、排课系统的时间复杂度不同课程科目，需要不同的上课时间，不同类型的教学设施，合理安排上课时间，给不同级别的科目加一些时间上的限制，可以让学生不至于因为要上各类型的课，由于场地或设施等其他原因而在不同的教室或场地上来回奔波；同时，合理分配学生上课时间，根据学生课节数，安排时间上课，不能让学生集中几天上课，然后其余几天休息，这样就失去教学意义。我们要尽量然让每个专业的课程均匀分布在所有上课时间内。5、公共课分班教学问题既然是公共课，避免不了分班上课的问题，但是，分班的方法是一个让人头3痛的问题，从学生角度讲，不同的学院同一门公共课讲解的深度和广度不同，而且同一门科目对不同学院的学生级别也不尽相同，例如：理科的数学公共课是基础课，而对于文科来说，未必是基础课，那么教师对不同学院讲解深度必然不同，所以，在为学生分班的时候，我们以学院为单位分班，根据对应科目需要的教室容量，可以把一个学院学生分一个或尽量分配成各班人数相差不多的多个班级上课（不可能人数相等，因为是按专业上课，个专业人数不一定相等）。分班问题大部分由各教研室人工完成，我们的目的是要得到分班信息，进行排课。6、教学区域划定问题对于一个学校来说,难免出现教学紧张的问题,出现教学资源紧张，对于某一科目来说，在一大周14天内所允许的上课时间范围里，在一个教学区域没有适合讲授该科目的教学资源，就需要学生或者教师移动的问题，这些需要从经济方面、学生可持续上课方面、教师和须生合理休息等综合方面讨论教师和学生移动的合理性。7、系统必须具备可修改性任何系统都有弊端，从系统功能上来讲，系统很多功能都是针对用户当前需求来设计的，为了满足用户需求难免牺牲了系统其他方面的性能，当用户的需求改变时，就要求我们在最短的时间里修改系统，满足用户需求。8、系统必须具备完善性系统在使用过程中，用户会在原有系统的基础上，不断对系统提出新的要求和新功能，就需要我们在系统原有功能的基础上，为系统增加新的功能来完善系统，满足用户需求，就要为原有的系统提供可完善系统功能的接口，对用户和软件开发者来说都有益处，用户可以在最短的时间里得到所需要的，软件开发着也能在最短的时间里完善系统，不需要浪费太多时间，最主要的时双方在经济上都获益。（二）需求分析本系统是针对大学的开课特点进行开发，主要操作人员为教务处老师，根据学校各教研室提供的开课计划生成开课表。1、功能要求根据教务办老师的要求，该排课系统应主要应有以下功能：排课的自动化程度要高，系统应能自动生成排课计划,最好不要有太多的人机交互界面。排课计划的生成是根据已给出的开课计划（Word文档），可以采用手动输入方式，最好能实现文档导入功能。排课计划要合理，结果中不能有太多的冲突。每门课程的上课时间在可能的情况下尽量采取隔一天（或几天）上一次的方式。由于某些公共课学校已给出统一的上课时间，要求系统要有手动排课功能，在生成排课计划前能手动指定某些课程的安排时间。要有较自由度较高的结果修改功能，能够自由的对排课结果时行调整。2、条件限制：公共课老师基本全由学校指定，专业课基本由各教研室学院的老师负责。一般大学各校区分布在该学校所在地区的各处，即使同一个校区，个别教学楼或各学院之间距离相距也很远，不能让学生把上课时间放在走路上。服表、服设专业开设的某些专业课程是以周为单位连续开设的，其同年级班级的大部分课是在一起上的。4有部分课程要求多班合上。教室数量有限，原则上是让所有的教室都充分利用。体育课的开设是以年级为单位，开课时间由学校统一安排。很多课程一门课要求多个教师在不同类型的教师中授课，需要对各类型的课程划分等级（三）系统开发环境1、编程语言的采用：系统采用Borland的Delphi7.0进行开发。Delphi是全新的可视化编程环境，为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。它使用了MicrosoftWindows图形用户界面的许多先进特性和设计思想，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(Object-OrientedLanguage)、当今世界上最快的编辑器、最为领先的数据库技术。对于广大的程序开发人员来讲，使用Delphi开发应用软件，无疑会大大地提高编程效率。不同的数据库开发软件对数据库的操作是不一样的，在Delphi中，数据库应用程序可以通过Borland数据库引擎BDE(BorlandDataBaseEngine)来操作数据库中的数据。事实上，应用程序是通过数据访问组件和BDE连接，再由BDE去访问数据库来完成对数据库的操作的，并非直接操作BDE。这样用户只需关心数据组件即可，不用去直接和BDE打交道。数据库引擎(BDE)Delphi内置了数据库引擎（BORLANFDDATABASEENGINE）（BDE），为开发数据库应用程序提供了灵活性和通用性工具。它基于驱动程序的体系结构和面向对象的特征为访问各种数据库提供了一致的接口。在Delphi中，数据库应用程序必须与数据库建立联系，而这个联系则通过BDE来完成，所有的数据库的存取也都是由BDE来完成的。要使Delphi的数据库应用程序可以访问数据，通常必须在用户端配置BDE和建立数据库别名（Alias）。例如，Paradox用一个目录来表示数据库，目录中的每一个文件表示一个数据库表。基于BDE的数据库应用程序的结构如下图：