计算机排课系统

本表供高校教师、中职教师在职攻读硕士学位研究生用在职人员攻读硕士学位研究生学位论文开题报告论文题目：职业院校排课系统的分析与设计研究生姓名：陈海英研究生学号：第一导师：杨世平第二导师：学位类别：专业领域：年级：所在学院：论文工作起止时间：贵州大学研究生院制2016年10月25日填写填表需知填写本表前，研究生应根据本表各部分要求写出初稿，由指导教师小组组织，在培养单位内公开作学位论文工作的开题报告。参照指导教师小组意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。本表各部分如不够填写，可自行加页。本表一式三份，研究生本人一份，指导教师一份，所在学院一份。请于第三学期结束前完成本表的填写并交所在培养单位存档。课题来源（如属导师或本人主持的课题，注明课题名称、来源、起止时间等，如属自选课题，则注明“自选课题”即可）自选课题二、选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献1.课题研究背景及研究现状：转眼间，我国的素质教育已经实施二十年有余，在这期间随着我国科技水平的发展和素质教育的推进，教育管理愈加显示出多元化、网络化和复杂化。其中以排课系统为代表的一大类具有实时交互性高、数据关系性紧和多方协调性强的功能模块成为教育管理课题的研究重点和核心。近年来我国对职业管理系统的研究已形成对排课系统、资源发布协同系统和教务服务平台形成了三足鼎立之势。其中排课系统更是以数据数据关系复杂性和多方参与实时性而在教务管理中充当核心功能。好在随着计算机和网络技术的发展，一批面向现代化管理的开发和存储技术应运而生，其中sun公司将C++改编并主推的Java技术和微软公司引入的ASP.NET技术在互联网管理应用开发中有最为成熟的应用。排课系统作为职业院校教务管理重要的组成部分，一直作为提髙教学质量，合理科学实现人才培养目标的重要辅助技术手段。我国《关于国民经济和社会发展第十个“五年计划”纲要的报告》ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[2]中明确要求提高教育的现代化和信息化水平，加速教育领域的信息化发展是本时期教育辅助发展事业的主要技术手段，全国应大力普及推进使用基于先进互联网的管理模式。将B/S模式的移动互联网管理技术运用到校园信息化建设中，应用以校园网为依托的校园排课网络化平台会在很大程度上降低人工管理成本，促使教学、科研、服务和管理等各项活动高效有序的开展，对职业学校更好地维护学校排课与教学秩序、提高课程管理水平和排课工作效率、提供更为优质的排课管理服务有重要的意义ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[3]。我国职业院校排课系统的发展依然存在教学资源利用不合理、组织结构设置不合理、职业院校设计的教务管理方式不合理、整体信息化水平明显滞后的特点，不能满足我校教学管理参与方多元化、流程复杂化的需求。在这个背景下提出的基于B/S架构的信息管理系统，旨在大幅削减人工管理成本、实现排课系统动态管理，整体提高职业院校教务管理水平。近年来，我国排课系统也经历了智能化的发展方向：孙建平ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[4]等使用关联规则FP-growth算法，该算法的应用推广很大程度上提高了课表生成的效率，解决了课程冲突问题；唐勇,唐雪飞ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[5]等使用优化适应函数的参数，优化了非线性度约束极高的课程表匹配问题，通过染色、遗传和变异运算，成功的将非线性数据进行了线性分类，完成了排课过程。胡小兵,鲁宏伟ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[7]等通过设置模糊隶属度函数和模糊评价准则有效克服了排课系统多变量高耦合和鲁棒性差的特点，为排课过程提出了专有系统的方法。李玉吉,卢才武ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[8]等使用蚁群算法解决了课程表的多目标组合优化，结合具有优化特性的遗传算法，将染色适应度与种群区间形成交集运算,在该正反馈系统下得到了排课的近似最优解。王璐,邱玉辉ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[10]等使用多Agent对排课系统做出了优化，并提出了基于协商的排课系统的构架，为后续优化过程奠定了良好的基础。以上我国排课系统的智能化算法可以无缝的衔接在ASP.NET体系框架之中。国外职业院校排课系统的研究和应用早于我国，与我国排课系统有些较大的不同：首先表现在国外网上排课平台主要以课程为中心，并且以课程为单位，围绕课程的创建、选课、学习、交互和评价提供相应支持功能，国外网上排课系统形成以课程管理为核心，以资源管理和服务，旗帜鲜明。其次，国外职业院校排课管理系统以中层模块调用为主要开发方式，对接能力强大，这就为排课管理部门的二次开发，这就避免了由于开发者对教育业务不熟悉而产生的开发不合需求问题，方便版本维护和更新。最后国外职业院校排课系统研发人员更加专业，调试和售后服务更有保障。由于我国互联网开发技术大多移植自国外，开发管理和服务相对滞后，因此在外包职业院校排课系统时，势必会产生团队分工不合理，事后服务不完善的问题，这刚好是国外开发团队的优势所在，正因为此，国外整体产业优势比较明显。国外职业院校排课系统理论研究有如下结论，Duncan

Lennox认为网上教学平台主要由三部分组成：“学习管理系统（LMS），e-learning内容管理系统（LCMS）和虚拟课堂（VC）”，课程设计功能类似于LCMS，排课功能类似于LMS，交流协作功能则类似VC，这样的系统将成为排课系统发展的主流。实际应用中，以下几类应用得最为广泛。1MoodleADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[9]（ModularObject-OrientedDynamicLearningEnvironment）由澳大利亚教师MartinDougiamas基于建构主义教育理论而开发，是一款开放源代码的LCMS，是基于PHP的面向对象的模块化应用程序。该程序只需布置好后台，利用类似于Linux命令的操作对网站页面和app端添加相应模块，优势在于使用者能够应用手机即可完成排课，真正实现了互联网管理模式，非常便捷。2SIF（SchoolInteroperabilityFramework)，能够在各应用程序之间交换多种数据，该框架是兼容各类开源模块和各种底层系统的中间框架，在英国有广泛的应用。3Blackboard由美国毕博（Blackboard）公司开发，是一款商业化LCMS，是基于Java语言的块结构应用程序，可支持百万级用户访问。拥有美国近50%的市场份额，利用一个平台框架，集成课程与学习管理功能，集成教学机构学生信息、安全性及认证协议。具有高易用性，使平台使用推广更容易；个性化功能强大，是一个可完全定制的平台；是企业级架构设计，可实现用户以及功能扩展和极高安全性能的特点。4SakaiADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[10]是一款开放源代码的LCMS，是基于Java的面向服务的应用程序，支撑服务的用户数上限为20万。Sakai属于大型网上教学平台，可支持全校或多所高校联合排课；在未来发展前景上，项目具有可靠的可持续发展性；使用协议比较宽松，全世界的高校均可完全免费使用；具有Sakai社区的支持，Sakai具有相对较完善的技术支持和服务体系。2课题研究目标排课系统作为教务管理系统的核心功能模块，不仅在功能上需要满足授课方、管理方和选课方的功能需求，更重要的是它代表了一个学校整体的办学理念和治学水平，通过一套排课系统的功能体现出学校办学的能力和水平。所以本次设计不仅要实现教学计划管理、开课计划管理、分层排课管理、课程表管理、排课标志管理、教学资源管理的功能性需求，更要考虑到用户使用体验、办学理念传达和诸如可用性、易用性、可扩展性、易维护性等非功能需求，使得学校的办学理念和治学水平完整的展现在这套系统之中，通过本套排课系统的设计，达到促进教学现代化改革，全面推进优化教务管理体制，用现代化的技术手段提高教务管理人员的工作效率，也让学生分享到先进互联网技术带来高效体验。3课题研究的理论意义本次开发的排课系统采用ASP.NET互联网开发技术和ADO.NET数据库技术对各个功能性需求分别给予实现，从需求分析、原型设计、数据库设计、功能流程设计、源码开发、代码调试和系统测试均严格按照计算机软件开发标准（

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）进行，因此可以验证计算机软件开发的各阶段理论实施，所开发的模块也可以封存成为接口，为后续的二次开发提供丰富的代码资源，此外由于排课本身是一项高级人工智能活动，算法本身会设计分支定界算法、图论、遗传迭代自优化等多种核心算法，所以本次开发过程也对复杂算法有着理论验证作用。4课题研究的应用前景本次开发的排课系统不仅能满足我校选课排课的一期工程性需求，作为使用ASP.NET互联网开发技术和ADO.NET数据库技术的成熟系统，能够保留接口方便二次开发的进行，其代码具有跨平台性和可复用性，大大降低了开发和维护成本，一经采用就可以顺利衍生出迭代版本和升级版本，有广阔的应用空间，能够起到教务管理优质示范作用，相信在先进的技术体系和管理体系面前，会有越来越多的学校使用优化的排课系统，主动优化的智能排课算法，为后续排课系统智能升级和优化发展铺垫道路。5课题研究的科学意义本文设计的排课管理系统从以下几个方面提升教学管理之中的智能化和自动化水平。1教学管理协同化：由于参与教务管理事务涉及行政管理方、教学师资方、学生方和资源技术辅助等各方人员，所以如何有效将各方合理组织起来、形成优化资源整合成为职业学校排课系统需要解决的主要问题，本次职业学校排课系统设计采用公告协同处理方式，允许所有参与方同时参与、协同办公，从根本上解决了管理时令不及时和效率低下的问题。2管理服务优质化：本次排课系统设计采用10M带宽的优质校园网作为信号传输介质，保证教学计划管理、开课计划管理、课程表管理、排课算法管理、教学资源管理的各项服务高质量进行，为教务管理提供高效技术保障。3优质的资源整合：排课管理过程中会产生大量报表、表单、审批、文案等电子信息资源，传统的纸介质管理方式混乱而低效，会严重制约教务管理过程中的各项事宜，本次设计可以准确而高效的对各类资源进行分类和管理，提高各部门间的信息共享能力。4灵活完善的可扩展接口：本次排课系统设计采用遵循国家标准ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[12]、教育部标准、教育部下属机构标准和国家其他部门标准的规范化标准，高效兼容互联网常用技术接口和规范，具有良好的兼容性和可扩展性。5安全保密性强：本次排课系统设计采用以快速稳定的C#代码作为开发语言，这就在相当程度上保证了系统的稳定性；采用单点登录方式不但可以简化用户操作还可以保证用户登录安全，采用MDE5加密方式保证数据传输和读取的安全；采用IPSecVPV技术建构下一代防火墙进行网络安全防护，保证服务器不被攻击安全运行。6运行过程稳定且易于维护：本次排课系统设计采用以快速稳定的C#代码作为开发语言，与Windows操作系统无缝兼容，使用B/S架构模式，大大简化了维护工作量，只需对后台Web服务器、应用服务器和数据库进行备份即可完成系统日常维护，大大降低维护成本，间接提升了职业学校排课系统效率。6.主要参考文献：[1]刘延姐.职业学校排课系统的设计与实现[D].厦门大学,2014.[2]朱镕基.关于国民经济和社会发展第十个五年计划纲要的报告——2001年3月5日在第九届全国人民代表大会第四次会议上[J].中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报,2001(3):168-179.[3]马涛，曲守宁，土希普等教学竹理网络化的研究与实践[J],山东工业大学学报社会科学版，2004.4（57）：66-69.[4]孙建平,梅晓勇,肖政宏,等.关联规则在高校智能排课系统中的应用[J].计算机应用,2002,22(5):37-38.[5]唐勇,唐雪飞,王玲.基于遗传算法的排课系统[J].计算机应用,2002,22(10):93-94.[6]谢丽萍,彭波.基于C/S模式的机房排课系统开发[J].教育技术导刊,2008,7(9):127-128.[7]胡小兵,鲁宏伟.基于模糊专家系统的排课系统关键技术的研究[J].长沙水电师院学报:自然科学版,2001,16(4):26-28.[8]李玉吉,卢才武,刘冠.蚁群遗传算法在高校智能排课系统中的应用[J].现代电子技术,2010,33(14):121-123.[9]DougiamasM,TaylorP.Moodle:Usinglearningcommunitiestocreateanopensourcecoursemanagementsystem[M].2003.[10]王璐,邱玉辉.基于协商的智能排课系统的研究[J].计算机科学,2006,33(6):214-217.[11]马涛，曲守宁，土希普等教学竹理网络化的研究与实践[J],山东工业大学学报社会科学版,2000(57):66-69.[12]张立立.哈尔滨金融高等专科学校教务管理系统的设计与实现[硕士学位论文],上海：华东师范大学，2010。[13]网络管理员考试同步辅导:网络系统管理与维护篇[M].清华大学出版社有限公司,2005.[14]SimonRobinson.Advanced.NETProgramming[M].北京：清华大学出版社，2003.10~11[15]杨宇.基于.NET的高职高专教务管理系统的设计与实现.[硕士学位论文].上海：华东师范大学，2008.[16]宋万里.基于S2SH的实训室排课系统的设计与实现[J].信息与电脑(理论版),2013,3:55-56.[17]许宏.基于B/S结构的高校教务管理网络系统的分析与设计[J].淮阴工学院学报,200（10）：45~48.[18]王钰芝.基于结构的村镇综合管理信息系统的设计与实现[M],青岛,2012.[19]吴金荣.求解课程表问题的分支定界算法:[硕士学位论文].北京:中国科学院数学与系统科学研究院,2002.[20]王惠青.关于高校选课制的探讨[J]浙江师范大学学报(社会科学版),2002(2).科学教育,2003,(2).[21]王彪,邱泽国.学分制管理模式下高校排课平台的设计与研究[J].黑龙江教育:高教研究与评估,2010(8):54-55.[22]刘飞.地方高校排课现状研究[D].西南大学,2009.[23]苏仰娜.基于遗传算法的优化排课系统[J].河南大学学报:自然科学版,2005,35(1):75-78.[24]宗薇.高校智能排课系统算法的研究与实现[J].计算机仿真,2011,28(12):389-392.[25]滕姿,邓辉文,杨久俊.基于遗传算法的排课系统的设计与实现[J].计算机应用,2007,27(B12):199-201.[26]潘以锋.高校智能排课系统的算法[J].上海师范大学学报:自然科学版,2006,35(5):31-37.[27]王健,董改芳,许道云.自动排课系统的模型与实现[J].贵州大学学报:自然科学版,2004,21(2):194-199.[28]高喜玛,张萍.大学自动排课系统内核算法设计[J].南阳师范学院学报,2003,2(12):55-58.[29]车明,秦存秀,刘凯.基于改进回溯算法的计算机排课系统[J].沈阳工业大学学报,2006,28(6):667-670.[30]李芳.高校排课系统的研究与设计[J].电脑知识与技术,2008(16):925-926.[31]李锐.高校排课系统算法的研究与实现[D][D].2010:10-12,2010.[32]唐洪英,周敏.基于分层分次,贪心算法的排课系统的设计与实现[J].微计算机信息,2006(01X):237-240.[33]黄晓梅,王浩.面向公共机房的智能排课系统设计与实现[J].安徽建筑工业学院学报:自然科学版,2004,12(1):59-62.[34]陆峰,李新.自动排课系统算法的设计与实现[J].微机发展,2005,15(11):60-63.[35]张华.智能排课算法的研究及实现[D][D].山东大学,2010.[36]钟嘉鸣,高春鸣.智能排课系统及多约束条件下的资源分配模型[J].教育信息化,2002(4):56-58.研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题1、研究的主要内容我校教务排课系统是基于整合教学资源、优化组织结构设置、教务信息处理公开透明化、提升排课整体信息化水平目的而设立的。使用兼容性高，可扩展性能优越的基于Web端的网页服务器与数据库服务器架构的教务管理系统可以实现学院的教学计划管理、开课计划管理、分层排课管理、课程表管理、排课标志管理系统设置等功能服务，可以在很大程度上缓解人工管理的压力，为实现教务现代化和智能化奠定良好的基础，反映出我校的办学实力和综合管理能力。2、研究方案：ASP.net技术研究掌握SQLSERVER2005数据库关键技术深入分析教务管理系统的现状，并且开发出基于B/S结构的图书借阅管理系统。3、采取的技术路线：本文本着排课管理和工程实践相结合的原则，以我校排课系统实际项目为依据，探讨.Net数据库开发技术在教务管理项目中的实际应用，从而达到举一反三、抛砖引玉的目的，使得项目从工程的角度提出需求分析、系统设计、代码开发和关键点测试。第一步：简述排课系统项目提出的背景，结合对国内外教务管理的研究进展和技术手段，提出本文设定的目标和研究意义，并提出研究方法和技术手段。第二步：探究排课系统项目开发的技术手段和开发环境，主要从.Net技术和C#语言、SQLSever数据库技术和系统开发、运行环境等方面进行介绍。第三步：对排课系统项目功能性需求和非功能性需求进行详尽分析，对系统架构、功能模块、数据库关系图和表结构以及非功能性需求中的安全防范技术等各个层次进行了相关探讨。第四步：对排课系统项目功能性需求进行展开描述，对其中的关键功能给出相关界面截图和参考代码实现，并给出了相应功能的使用范例希望起到举一反三、抛砖引玉的效果。第五步：对排课系统项目关键功能给出测试，设计测试用例，给出主要模块的验证和调试，并对系统的运营维护给出建议。第六步：结论与展望第七步：致谢4、拟解决的关键问题：该系统功能模块划分，进行详细的需求分析和逻辑分解。数据库设计。制作业务流程和开发逻辑图解决关键模块的代码实现问题5、可行性分析：本文提出的排课系统首先要通过可行性分析，才能构建下一步的技术方案。1管理可行性：随着经济与科技的发展，知识更新和协作管理已经成为职业学校教育和管理的主题。教务处下发课程计划、学生选课、课后对任课教师的评价、资源管理和整合获取第三方服务都需要现代化的管理平台手段，从管理的角度来说是大势所趋。2技术可行性：本设计采用MicrosoftVisualStudio.NET2008作为开发语言，数据库选用SQLserver2005，高效标配，言，与Windows操作系统无缝兼容，使用B/S架构模式，大大简化了维护工作量，只需对后台Web服务器、应用服务器和数据库进行备份即可完成系统日常维护，大大降低维护成本，简洁方便。3运营可行性：本设计遵循”标准性、安全性、兼容性、高效性、保密性、可维护性”ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[13]开发和运营原则，确保排课系统建成后能够高效投入使用，在发生技术性问题时有明确的用户手册和详细说明解决相应问题，并配有技术支持进行针对性指导。综上所述，本次设计的排课系统在经管上、技术上和运营上是切实可行的，可以达到预期制定的排课目标。已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析1.已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件查阅了大量的相关研究资料,对资料有较全面的分析和整理。针对我校教务管理工作，进行了调研以及需求分析。系统开发平台搭建：MicrosoftVisualStudio2008开发环境数据库系统采用小型数据库系统软件SQLServer2005。2.可行性分析（1）本人在我校教务处工作，对我校排课工作较为熟悉，并在研究生学习期间阅读了大量的有关排课优化理论的文章和书籍，为论文的写作和系统的开发打下了良好的理论和实践基础。（2）对ASP开发技术有一定的认识，能比较熟练的开发排课系统。课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结1、2015年8月～2015年9月：论文选题《职业院校教务管理系统的设计与实现》；审题《职业院校教务管理系统的设计与实现》；查阅文献，翻译、整理相关资料，撰写开题报告，准备开题；2、2015年10月：确定题目《职业院校教务管理系统的设计与实现》，完成开题；3、2015年11月～2016年4月：查阅文献，翻译、整理相关资料，设计硬件和软件，逐步完善，达到设计目标；撰写论文大纲，形成毕业论文初稿，并接受中期检查；4、2016年5月～2016年10月：修改、调整完善论文并和导师协商定稿；5、2016年11月～2017年1月：申请并准备参加论文答辩。五、课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果任务安排：1.起至时间2015年8月起~2017年1月止。相关技术研究阶段1、2015年8月～2015年9月：论文选题《职业院校教务管理系统的设计与实现》；审题《职业院校教务管理系统的设计与实现》；查阅文献，翻译、整理相关资料，撰写开题报告，准备开题；2、2015年10月：确定题目《职业院校教务管理系统的设计与实现》，完成开题；3、2015年11月～2016年4月：查阅文献，翻译、整理相关资料，设计硬件和软件，逐步完善，达到设计目标；撰写论文大纲，形成毕业论文初稿，并接受中期检查；4、2016年5月～2016年10月：修改、调整完善论文并和导师协商定稿；5、2016年11月～2017年1月：申请并准备参加论文答辩。3.预期结果能完成论文撰写，顺利通过答辩。利用B/S结构开发高职院校排课系统。六、课程学习完成情况（课程学习没有完成的研究生一般不允许进行开题报告）培养单位（院）成绩管理员签字：年月日七、导师意见导师签字：年月日八、开题专家组审查意见专家组签字（签章）：年月日九、培养单位（院）审查意见院长（签章）：学院公章年月日十、研究生院审查意见负责人（签章）：年月日目录摘要 IIIAbstract IV目录 I第一章 引言 11.1 项目背景 11.2 同类系统研究与应用现状 11.3 研究的内容和主要工作 11.3.1 研究的内容 11.3.2 可行性分析 11.3.3 本人主要工作 21.4 论文研究的目的和意义 21.5 论文结构 21.6 本文运用的主要技术和平台 2第二章 业务分析 32.1 业务描述 32.1.1 业务问题定义 32.1.2 组织职能分析 42.1.3 业务人员分析 42.3 业务流程展示 82.3.1 开课计划流程 82.3.2 排课算法流程 102.3.3 学生选课流程 112.3.4 课程资源管理流程 13第三章 功能分析 143.1 系统开发原则 143.2 系统功能结构 213.2.1 总体功能结构图 223.2.2 子功能结构图 233.3 系统非功能需求分析 14第四章 数据分析 264.1 实体关系分析 264.2 数据库表 294.3 系统数据流分析 144.3.1 顶层数据流图 144.3.2 一层数据流图 164.3.3 二层数据流图 16第五章 总结与展望 395.1 总结 395.2 进一步的工作 39附录（可选） 40参考文献 41致谢 42作为我校排课系统设计和实现的第一步，需求分析是将校方的办学理念和管理思路在排课系统的功能性和非功能性需求的过程。该过程是系统设计和开发的前续过程，在整个软件开发过程中是用时最长，战略意义最高，最直接影响用户体验和基础功能实现的核心过程。忽略需求分析或者不能深刻的挖掘需求将导致整个项目返工，带来很差的用户体验，严重影响校方管理形象和排课效率。我校排课事务是本着建设高效排课管理，提供优质排课服务系统的原则分布进行设计和实施的。校方提出高效管理就是大力推广现代化排课机制的应用，最大程度上降低人力管理投入成本、提高校方和学生使用效率。校方提出的优质服务战略就将排课系统集成资源管理、信息交流、教师评价等优质服务。学校将计划管理的理念融入到排课系统之中，将课程计划、选课管理、排课管理、教学评价有机的结合在了一起，形成排课系统三维一体化管理和服务。本次排课系统需求分析需要搞清在资源管理和教学计划管理、开课计划管理、分层排课管理、课程表管理、排课标志管理等各个模块的参与者角色定位、群体特点和体验评价；搞清业务需求，业务参与者和业务流程是需求分析对业务流程的需求；根据业务类型和业务流程图原则合适的数据组织形式，是需求分析之后得到的另一主要产物。业务描述业务描述是进行需求分析的基础，是整个业务需求在执行上的严谨描述，是系统设计（包括功能设计、非功能设计和数据库设计）的谦虚范本。业务问题定义、组织职能分析和业务人员分析是业务描述的核心要点。业务问题定义随着教育体制的不断改革和深化，信息化排课已成职业院校教务管理的重要组成部分。为改革开放以来我国职业院校排课模式经历了从计划经济体制下千人一面的必选模式发展到了课程种类多种多样、课程配比灵活多变、课程组织缜密优化的选课特点ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[20]；排课模式也从传统的人工教务研讨模式转化为了计算机系统辅助决策模式ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[21]；排课方式从原有的教务系统单方面排课、学生被动接受转变为了教务管理部门排课、学生选课的多方参与模式ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[22]；因此，排课系统的设计不仅要考虑到传统多方参与的增删改查操作，还要考虑到智能优化算法在大数据排课之中的应用。本次排课系统业务问题所涉及的业务包括开课计划管理、智能排课算法、学生选课管理和课程资源管理等主要模块，后续文章逐一给出详细业务流程图例和解释。组织职能分析组织职能结构图是教务各部门流程运转、部门设置及职能规划等最基本的组织结构依据。学院组织结构是进行开课计划管理、智能排课算法、学生选课管理和课程资源管理等一切业务过程的人员关系基础和业服开展依靠，所以搞清我院的组织结构对后续排课工作的展开有至关重要的意义。我院是学校下属的独立分支机构，具有独立的行政管理和教学权利。我院下属行政管理部门、教学部门和科研科研机构，教学科研管理各部门分工明确、资源投入配比合理。党委办公室、行政办公室、教务办公室、研究生与学科建设办公室是我院设置的主要行政管理部门；软件工程系、网络工程系、大数据和云计算工程系、信息安全工程系是我院主要的行事教学和科研权利的分支机构；实验中心和信息技术研究所是我院科学研究和工程项目实施的主要场所。我院具体的组织职能图如图2—1所示:图2—1我院主要的行政科研和教学部业务人员分析职业院校的教务排课过程是一项涉及院校教务方、学院教师方和学生方的多参与方、交互协同要求高的智能管理系统。在该系统中各方涉及的角色定位和主要业务如下：1校教务管理方：该方是整个排课系统事务的综合管控中枢，直接把控着院排课行政职权的行驶和整体排课策略的制定和分发。校教务科根据各专业培养计划列出新学期拟开课程清单，再按开课院系将课程分院系列表，然后教务科将课程列表下达给院系教务员；将具体责任分发给院系部门，当院系行驶排课权利发生争执和纠纷时，校方教务科行驶调节和最终决策的权利，该部分群体是最能够体现排课系统设计理念和实施水平的参与方。2院系教育管理方：该群体是整个排课系统参与过程的核心群体，具体负责衔接校教务管理方，教师方和学生方各类管理和分发事宜。教务管理方将得到的校教务管理方的排课由教务员对照本院系各专业培养计划核对课程列表是否有误，并将发现的错误反馈给教务科，由教务科根据反馈结果修改课程列表，核对无误的课程列表交给院系主管教学的负责人，由教学负责人安排课程的主讲教师，并通知各门课程主讲教师填写课程任务书，课程任务书经院系主管教学负责人审核后返回教务科，教务科根据课程任务书以及教室资源列表进行排课，形成新学期课程表下发给各院系教务员、教师和学生，同时保留部分行政和局部协调的权利，将排课主体过程分类落实到位。3教师参与方:该方是负责核审和确定院系排课管理方所分发的教学通知对算法生成的可以接受的排课安排予以确定，对算法生成的不可以接受的排课安排进行反馈，记录在课程冲突数据库，通过反馈算法进行修正。教师需要通过排课系统将课程需要的课件和资源挂在系统之上，供学生浏览、下载和使用。4学生参与方：学生是对选课系统进行实际验证的主体，也是对教师进行课程评价的主要对象。当院系教育管理方对教师参与方的反馈信息进行确认之后，教育管理方将确认的排课信息发布在系统之上供学生选择，学生根据自身实际情况进行选课，系统进行相应记录，在没有达到限额前选课有效自动生成课表；此外，学生还可以在排课系统上对课程和老师做出评价，对整个排课系统形成了完整闭环，为后续排课系统的优化积累有效数据和接口经验。5系统管理员：系统管理员是院系教育管理方派遣的专门负责整个系统维护的人员，包括对学生、教师、选课进行管理和统计，及系统状态的查看、维护并生成选课报表、排课报表。所涉及的信息包括课程信息、教师信息和学生信息。因此系统管理员具有该系统的最高权限。可以对课程计划过程、智能排课过程、学生选课过程和选课资源管理过程直接作出最高级别的调度。传统的手动排课方式工作量巨大，需要获取、发布和核对大量的报表信息，在各个环节之中都容易出现由于人工录入失误而产生的错误；在面对多重制约超高耦合的海量数据时，手工排课会产生顾此失彼的情况、人工排课往往效率低下；使用人工排课的方法在产生了初级版本的课表之后，依然面临着巨大的挑战，手工排课的方式不便于教务部门对后续课程表格的管理：由于教师和学生对于课程确认和选课始终处于变化的过程中，所以在初级课表产生之后，由于个别课程的调整可能会造成牵动全局，更改后的排课往往也是按照手工的贪心算法进行的，该算法往往会陷入局部最优，不能保障全局优化；另外，手工实现的排课系统不能提供附加的增值服务，当需要资源共享或者教师评价时，手工排课方式就力不从心了。综上所述，使用人工排课的方法无法满足我院排课需求，需要开发新的智能排课系统才能满足这里的业务要求。教务科根据各专业培养计划列出新学期拟开课程清单，再按开课院系将课程分院系列表，然后教务科将课程列表下达给院系教务员。由教务员对照本院系各专业培养计划核对课程列表是否有误，并将发现的错误反馈给教务科，由教务科根据反馈结果修改课程列表，核对无误的课程列表交给院系主管教学的负责人，由教学负责人安排课程的主讲教师，并通知各门课程主讲教师填写课程任务书，课程任务书经院系主管教学负责人审核后返回教务科，教务科根据课程任务书以及教室资源列表进行排课，形成新学期课程表下发给各院系教务员、教师和学生，形成完整的开课计划流程。学生选课流程是在上序两个流程结束之后的后续过程，该过程主要为学生提供选课服务，因此学生可以直接查看选课情况，学生可以根据本人学号和密码登录系统，进行操作，如核实个人信息，查看教师信息、课程信息，以便选课，最终提供学生查看选课结果，查询考试成绩和对课程进行评价的功能。学生在选课过程中应满足如下约束：系统中所有账户能够供用户随时使用，能够随时使用相应功能；没有达到规定人数的课程不能开课；同一时刻，所有账户不能在多个地方登陆；学生选课数目不能超过学校限制；可以选已经超过规定人数的的课程，不能选已经开课的课程。学生选课涉及的具体需求有

：1查看课程：查看所有被选课程和个体课程的详细信息。2选课：

如果课程可以被选。就可以调用这个方法进行选课。

3查看成绩：

如果学生选了某门课并且已经考试，可以查看成绩。

4

取消选课：如果对选的课不满意，在规定的时间内可以取消。5课程评价：学生应能对教师的授课做出评价。教师课程核实作为该过程同时进行的并行过程，应该允许教师系统根据所提交的课程号，进行相应的查询。将查询后的结果输出到屏幕上，应包括课程的基本信息，还需要提供给教师审核教务排课和退课的页面，当教师认为教务排课不合理时，可以通过该页面申请向院系教育管理方申请退课，并将退课的详细信息保存在数据库，以便智能排课系统随时更新排课过程。本次设计的排课系统以高效实现院级排课算法为设计核心，通过使用ASP.NET互联网开发技术和ADO.NET数据库技术最大程度上降低校级教务管理方和院教务管理方人工排课的压力，当教务管理方得到校教务管理方的排课安排后，教务管理方通过初步审核，只需要在排课系统上录入上课时间、上课节次、任课教师和限制条件（包括基本约束条件、核心约束条件和附加约束条件）即可得到由系统优化过的排课结果，以供教师、教务管理方和学生的后续使用，当后续教师确认或者学生选课与预期排课有较大冲突时，该智能排课系统自动进行相应的修正。排课系统的核心算法应该能够承受最大使用频率的压力测试，在开学前一周和学生选课周将会是排课系统承受最大压力的时期，需要满足最大排课量在120000条，同时能够支持200人在线的极限配置。需要支持数据量在10T数量级，运算速度不低于同配置AMD处理器的运算水平，页面响应不长于2S延迟的三层配置集群。对于本次设计的排课系统需要满足以下基本实施原则：1对于有特殊标识上课时间或者上课地点的课程，一律将其置为最高约束优先级，按照核心附加约束条件对待；对于学生或者教师反馈不合适的课程安排，修正为次级优先权，作为核心优先约束条件来对待；对于选课学生较多的课程，应该作为第三极补充限制条件，按照辅助附加约束条件对待；对于学生的调整，应该本着照顾多数的原则，对于教师的调整，应该本着人工分配合理配比的原则，该结果应该作为第三极补充限制条件，按照辅助附加约束条件对待；对于其他导致课程变化的因素，作为最后一级优先级，不做补充限制条件处理。2对开课教室也需要设置占用率，以此作为基本约束条件输入排课系统，结合我院实际情况，本次排课系统的教室占用率如表2-1所示：经过以上的分层次约束条件设计，可以有效将系统排课数据生成多变量解耦优化排课结果。第一主教教师占用率10210310410510610720120220320462%60%64%71%73%64%70%77%72%79%20520620730230330430530630775%80%74%69%70%70%72%66%67%院教学楼占用率103104105106201202203204大厅64%67%75%64%71%73%81%82%80%表2-1：我院教室典型占用率排课算法的第一步是预处理过程，首先要对校教务管理方下发的课程计划进行预处理定义：本次设计根据上课时间将节次分为五种类型，