【《高校智能排课系统的设计与实现》9200字】

高校智能排课系统的设计与实现摘要高校的排课问题是所有高校乃至小到大的所有教育行业所必将面临的问题，小学的课程还好，高中的课程就已经比较繁杂了，尤其是高校的课程，安排起来就更是一个难题，因为其不仅要解决课程科目的问题，不同的学生选择不同的专业，这就让班主任或者是学校教务系统安排课程难上加难，而排课系统却一直没有很好解决这个问题的方法。但这又是每个学校在每个学期都终将会面临的一个问题，如何高效的解决这个问题，就成了我必须思考的事情。本文在相关理论的指导下，我在分析了已有排课软件或已有的排课规律的的基础上，想出了一种排课系统的设计方法，对一些在排课过程中遇到的具体的问题给出相应解决方案。希望对于本校甚至更多的高校有所帮助。此系统主要被分为三个部分：系统管理员功能的设计、排课功能的设计、有效且友好的管理和交互界面。关键词：排课系统、排课、有效、设计、简洁目录第1章

绪论………………3

1.1

高校排课系统的背景及现状………………4

1.2

本文章节安排…………4

第2章

可行性的研究………5

2.1

系统开发工具的选择与介绍………………5

2.2

系统的概念模型设计……62.3对现有的排课系统的分析………………62.4成本效益分析…………62.5

本章小结……………7

第3章

需求分析…………73.1系统运行的环境要求…………………73.1.1硬件要求…………73.1.2软件要求…………73.2系统的功能要求………73.3系统的性能需求………7第4章系统设计与实现的详细设计……………8

4.1

系统的信息与高校排课系统模块设计………84.2系统流程图……………8

4.3功能分解……………9

4.4逻辑和物理结构设计……94.4.1各部分E-R图对应的关系模式…………94.4.2确定关系的存取方法…………………94.4.3确定数据库的存储结构…………………134.5数据库设计……………134.5.1定义属性表…………144.6数据字典……………144.7高校智能排课系统的总构架………………16

第5章

数据库实施………175.1

用户界面设计………175.1.1简单易用和个性化需求………………175.1.2对数据的查询……17

5.2

系统的实现与管理……23第6章总结……………24参考文献…………………26绪论1.1高校智能排课系统的背景及现状随着信息技术的飞速发展，各行各业都离不开计算机化，这就是所谓的“科学技术是第一生产力”。科学技术的进步极大地提高了生产力，然而在这个知识密集的地方，如何提高办学效率，更好地完成教学任务，跟上社会发展的步伐，是摆在广大教学工作者面前的迫切问题，是利用信息技术改造传统教育管理方式的重要途径。

近年来，随着高校办公自动化的发展，教务工作的自动化也提上了议事日程，其中最重要的任务之一就是教务工作的学期规划。但也容易出错，难以维护，很难编制出令人满意的进度表。E随着高校师资规模的扩大，手工排课的难度和工作量增大

智能系统是为了减轻教职员工作量，实现教务自动化，解决课堂顺序的教务软件。特别是对于高中的课程，很难很好地解决，但是这个问题是各个学校每个学期都面临的问题。智能排课管理系统的出现给学校带来了很大的便利。通过操作手册，操作员只需输入简单的汉字数字就可以达成自己的目标。作为计算机应用的一部分，使用电脑来排列和管理学校实验室的课程。例如，搜索速度快，搜索方便，可靠性高，存储量大，机密性好，寿命长，成本低等。

设计基于校园网络的人工智能化和操作简单的课程系统的是大学的教务管理信息学部首要任务。综合考虑教师、课程、班级、教室、时间等各方面的因素，使教学表符合教学规则。另外，充分利用现有资源，可以最大限度地发挥作用。在海外关于上课的问题的研究很快。1963年C.C.Gotlieb在他的文章《TheCostructionofClass-Theertime-TTables》中提出了编排教学表的数学模型。1976年，SEven在自己的论文《ThecompulexityTimeLableAndMultiCoodityFlowProble》中首次证明了教学表的问题是NP完全。SEven的论证将人们对课堂问题的复杂性的认识进一步提高到理论的高度。对国内的授课问题的研究推迟了。1984年，清华大学在《清华大学学报》上，林漳希和林尧瑞就这个课题发表了实验性研究成果。我们发现这些软件有以下不足。每学期的课、老师、教室的信息都比较固定，但是不能再利用。无法保存每学期的历史数据。不方便。没有提供广泛的等级使用制度。自动上课的速度很慢。因此，现在的智能排课系统正在朝着解决这些问题的方向发展。1.2

本文章节安排本文从智能排课系统的大环境背景展开研究，第一章介绍了本文的研究背景，当然，当然，当然，还有国内外的课程规划体系以及研究的意义；在第二章中，详细介绍了课程规划系统的关键技术以及开发工具的使用，画出了系统的概念模型图；在第三章，则是详细的对于我设计的系统的某单一部分的程序的需求分析与准备；第四章，阐述了系统的设计和性能功能，其中BEM部分编写了部分数据库功能；第五章介绍了整体功能项目设计完成以及数据库的实施和登录界面的操作展示；第六章，总结了本排课系统功能设计的过程以及对未来工作的愿景，以及对系统实现过程中老师对于我论文工作的帮助的感谢。第2章

可行性的研究

2.1

系统开发工具的选择与介绍在当今社会，目前世界上设计程序有大量软件和开发工具的选择，选择是多样的也是多元化的。在仔细分析了各部分软件和开发工具的优缺点后，结合我要设计的课程规划系统的需求和现有的硬件环境，我决定选择microsoftwindows平台下的visualbasic6.0（简称VB6.0）作为连接sqlserver2000数据库的软件开发工具。VisualBasic是一种可视化的、面向对象的、面向事件的、结构化的高级程序设计，可用于在Windows环境下开发应用程序，高效有力。与windows的专业开发工具SDK相比，使用visualBasic的开发人员不需要具备C/C++编程基础，在visualbase环境下，采用事件控制编程机制，采用新的、易用的可视化设计工具，借助Windows内部程序接口（API）和动态链接库（DLL）、动态数据交换（DDE）、对象连接与嵌入（OLE）、开放数据访问（ODBC）等技术，我们可以高效、快速地开发功能强大的Windows环境下，具有丰富图形界面的应用软件系统，visualbasic一般具有以下特点：1、可视化编程如果我们使用传统的编程语言来设计程序，我们就通过编写代码来设计用户界面。在设计过程中我们看不到界面的实际显示效果。目前我们需要编译和执行程序才能看到用户界面，如果程序设计完成后对界面效果不满意，就必须回到原来的程序中去，在大多数情况下，这种编程编译修改操作可以重复多次，这严重影响了我们设计软件的开发效率，visualbasic提供了一种可视化的设计工具，简化了Windows界面设计的复杂性。开发人员不需要为界面进行设计，而是编写大量的程序代码，利用系统提供的工具visualbasic根据设计要求自动生成界面设计代码。程序员只需编写部分代码即可实现程序功能，大大提高了程序设计的效率，，也大大缩短了我们编程的时间。2、面向对象的程序设计根据4.0版本，VisualBasic支持面向对象编程，但它与一般的面向对象编程语言（c+）并不完全相同，VisualBasic是面向对象编程方法（OOP）的应用，它将程序和数据汇总为一个对象，并为每个对象配备自己的属性，使对象成为一个真实的对象，每个对象都以图形方式显示在界面上，都是可视的。3、结构化程序设计语言Visualbasic是在Basic语言的基础上发展起来的。Visualbasic语句易于理解，能够自动检查语法错误，并且具有强大灵活的调试器和编译器，visualbasic是一种解释性语言。在输入代码的同时，解释系统将高级语言分成计算机可以检测到的机器指令，并对每个句子的语法错误进行评估。4、事件驱动编程机制Visualbasic可以通过事件来执行对象操作，一个对象可以生成多个事件，但是每个事件都可以用一个程序同时应答，如果用visualbasic来设计大型应用软件，就没有必要了创建一个有明显开始和结束的程序，但是要编写许多小的子程序，也就是说要处理。这些过程集中在不同的对象上，由用户操作驱动，触发一个事件来完成一个特定的功能，这对程序员来说很方便，提高效率。。2.2

系统的概念模型设计系统的概念模型设计如图2.3对现有的排课系统的分析基于大数据背景，随着我国市场经济的快速发展和信息技术水平的不断提高，如利用先进的互联网技术改进管理人员的管理手段，提高教育单位课程规划的管理水平，是当今社会面临的一个问题，如何提高教育管理水平，只有高水平、高质量的管理才能满足教育发展的需要，是运用高科技手段提高校园教育项目管理水平的有效途径。科学技术在教育管理和现代化方面发挥着越来越重要的作用，教育项目管理的计算机化和科学化已成为现代生活水平进入高水平的重要标志。另一方面关于课程管理系统的软件有很多，教学管理人员也尝试过一些，但总觉得不太好用，不能完全满足我们的需求，所以大家都放弃了使用这些软件。，这些软件大多是市场上的独立版本。虽然现在很多都是网络版，但是大部分都是在局域网上运行的，因此，系统的发展方向应该是网络版排课系统的开发，这一点在将来会得到改进。2.4成本效益分析我设计的系统的开发平台和开发工具都是市面上免费提供的，所以基本上不存在经济的问题，课程规划系统还处于开发阶段，因此开发的软件必须不断地修改和维护。高校智能排课系统的建立，取代了传统的手工排课方式，节省了人力和时间。如果一所大学的教育行政部门需要提高效率，就需要更好地优化课程。2.5

本章小结在刚开始设计排课系统的选择使用工具环节，我自己陷入了迷茫；市面上有太多的开放工具和开源代码可供我选择，那么哪一个软件适合我使用呢？在查询了相关资料后，我还是决定使用VisualBasic6.0，而功能的设计与实现环节却并不是一帆风顺，刚开始我仅仅是局限于老师给出的任务设计书的安排，设计程序太过简单是一部分，另外一部分就是功能的缺失了。尽管找到了合适的编程软件，但是代码界面的设计与实现我也不知从何着手。系统的设计初始，是建立了概念模型，概念模型建好后，我从系统的功能需求出发一部分一部分修改程序，过程还是比较艰难的。

第3章

需求分析3.1系统运行的环境要求3.1.1硬件要求1、486/DX66Mhz以上CPU2、内存16M以上(使用WindowsNT需要32M以上内存)3、硬盘容量1GB以上3.1.2软件要求1、操作系统应使用MicrosoftWindows95及以上版本或者更高版本。2、安装有VisualBasic语言及SQLServer2000数据库3、安装有eclipseIDE4、安装有HeidiSQL用于打开程序3.2系统的功能要求当今社会，利用计算机实现计算机自动排课管理一定会适用于越来越多的大学。对于教育机构来说，使用计算机来支持他们高效的日常课程无疑减轻了管理者和教师的压力，适应现代教学体系的要求，是推进教学管理科学化、规范化的前提；然而，课程规划本身是一项琐碎、复杂、非常细致的工作，如课表信息的输入、教师自主的教学规定、课程规划系统局限性的输入、课表的自动编制等。一般来说，不允许犯错误。这样，老师会花费大量的时间和精力。然而如果人们设计出一套完整的智能计算机系统用于排课的排课系统，不仅可以保证排课信息的准确、快速发布，而且具有人工排课管理无可比拟的优点。例如检索速度快、检索方便、可靠性高、存储容量大、使用寿命长、保密性好、成本低等优点，这些优点可以大大提高课程计划的效率，而智能化的课程计划管理也是一个重要前提，推动教育管理科学化、规范化，与世界接轨。3.3系统的性能需求本系统在性能上应达到如下要求：系统软件具有速度快、稳定、可靠性高等特点，同时具备牢固性和高容错性、自主纠错能力；该类系统软件在操作上应简单方便，同时设计的接口应美观且简洁明了；系统软件应有良好的扩展结构，以便于将来功能的扩展和维护；；数据库数据精确度符合高校单一定制业务的需要。第4章系统设计与实现的详细设计

4.1

系统的信息与高校排课系统模块设计模块是软件设计结构的基础，软件结构的好坏可以充分体现模块属性。同时，模块化某种软件的目的是在降低软件复杂度的同时，使软件的设计、测试和调试、维护等业务内容更加易懂。通过接口连接这些模块的工作量也在增加。从这些特性中，可以得到如图所示的总成本（或工作量）曲线。当然，在考虑将成本和系统模块化时，尽量使模块接近图中的M。应最小化系统模块的开发成本，尽量避免不足的模块化或超量化。图4－1模块与成本关系图Chart4-1Relationbetweenmoduleandcost基于以上原因，我在临时接受总体规划时，根据高校不同资源配置和资源配置比例以及不同相关因素的综合考虑，课程结束系统分为以下三个功能模块：第一个是师生可管理的管理模块，也可进行学校课程管理，二是教师模块，教师可以对学生进行管理、选课、成绩以及给学生拟定培养计划等，第三，学生模块，实现学生选课、查看成绩、查看上课时间和地点等功能。4.2系统流程图图4－2系统流程图Chart4-2Systemflowchart4.3功能分解在高校进行排课管理时，管理员必须清楚的知道每一模块所对应的所有功能，因而在这进行将模块功能细分化，主要可分解为以下5个子功能版型：1．核心信息管理子系统功能：可新增、保存、删除、编辑班级信息、教师信息、教室信息2．用户管理子系统功能：用户可以配置和修改密码，自由配置和组织用户权限，并可以重新登录排课系统；3.数据管理子系统功能：该子模块包括教室、教师、班级、教案、课表数据的保存、查询、更新和删除；4课程功能编程管理子系统：本模块主要包括两部分：课程自动编程和手工编程。4.4逻辑和物理结构设计4.4.1各部分E-R图对应的关系模式（1）学生（电话号码）——其主关键字为学号;（2）教师（电话号码）——其主关键字为工号（3）课时——其中主关键字为课程号（4）成绩——主关键字为学号以及课程号4.4.2确定关系的存取方法在我们的实际项目中，最常用的访问方法是索引方法。使用索引不仅可以减少数据查询时间，而且在建立索引时还应遵循以下规则：索引建立在需要频繁搜索的序列上；索引建立在主关键字上；索引中经常使用的列是坚持的，也就是说，我们需要索引外键；由于FOI指数是分类的，所以指定的FOI范围是连续的，只有这样才能充分利用指数函数，避免指数带来的负面影响。。4.4.3确定数据库的存储结构在确定数据库的存储结构时，主要是指数据存储位置的确定和数据存储结构的显示，通常包括报表的存储配置和存储结构的确定，索引、日志、备份等，并确定系统存储参数的配置(1)创建管理员表:CREATETABLE`admin`( `AID`DECIMAL(2,0)NOTNULL, `ANAME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `APSW`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`AID`))COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDB;（2）创建课程表CREATETABLE`course`( `CNO`VARCHAR(20)NOTNULL, `CNAME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CMARK`DECIMAL(65,30)NULLDEFAULTNULL, `TNO`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CTIME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CPLACE`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CKIND`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CDESC`VARCHAR(100)NULLDEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`CNO`), INDEX`TNO`(`TNO`), CONSTRAINT`teacher-course`FOREIGNKEY(`TNO`)REFERENCES`teacher`(`TNO`)ONUPDATECASCADEONDELETECASCADE)COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDB;（3）创建院系表CREATETABLE`departs`( `DNAME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `MAJOR`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `DCLASS`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `ID`INT(20)NOTNULLAUTO_INCREMENT, `MAJORID`INT(11)NULLDEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`ID`))COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDBAUTO_INCREMENT=61；创建教室表CREATETABLE`room`( `RID`INT(11)NOTNULL, `RNAME`VARCHAR(25)NOTNULLCOLLATE'utf8_general_ci', `PNAME`VARCHAR(25)NULLDEFAULTNULLCOLLATE'utf8_general_ci', `PSTATU`VARCHAR(25)NOTNULLCOLLATE'utf8_general_ci', `PTIME`VARCHAR(25)NULLDEFAULTNULLCOLLATE'utf8_general_ci', PRIMARYKEY(`RID`), INDEX`1`(`RID`)USINGBTREE)COLLATE='latin1_swedish_ci'ENGINE=InnoDB;创建学生课程管理表CREATETABLE`student_course`( `SNO`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `CNO`VARCHAR(10)NULLDEFAULTNULL, `CSCORE`INT(65)NULLDEFAULTNULL, `STATU`INT(255)NULLDEFAULT'0', INDEX`SNO`(`SNO`)) COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDB;（6）创建教师表CREATETABLE`teacher`( `TNO`VARCHAR(20)NOTNULL, `TNAME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `SEX`INT(65)NULLDEFAULTNULL, `DEPARTMENT`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `NATIONALITY`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `NATIVEPLACE`VARCHAR(40)NULLDEFAULTNULL, `TELEPHONE`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `TBIRTH`DATETIMENULLDEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`TNO`) )COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDB（7）创建学生基本信息表:CREATETABLE`student`( `SNO`VARCHAR(20)NOTNULL, `SNAME`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `SEX`INT(65)NULLDEFAULTNULL, `SCLASS`VARCHAR(40)NULLDEFAULTNULL, `DEPARTMENT`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `NATIONALITY`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `NATIVEPLACE`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `TELEPHONE`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `MAJOR`VARCHAR(20)NULLDEFAULTNULL, `SBIRTH`DATETIMENULLDEFAULTNULL, PRIMARYKEY(`SNO`))COLLATE='utf8_general_ci'ENGINE=InnoDB;4.5数据库设计高校智能课程规划管理系统是一个非常复杂的系统，需要大量的数据架构来支持。在某种程度上，智能课程管理系统的设计过程实际上是一个标准化、完整的数据库设计过程。经过多年的数据库发展，关系数据库系统（RDBMS）是目前最成熟的数据库管理系统，也是应用最广泛、最流行的数据库管理系统。所以在这边我也采用该模式。4.5.1定义属性表1.bClass表字段名称类型字段大小说明ClassID字符班级编号ClassName文本16班级名称DepID文本16学院编号SpecID文本16专业编号、ClassStuNum整型4班级人数图4-5-1班级表Chart4-5-1Classtable2.bClassRoom表字段名称类型说明ClassRoomID字符教室编号，字段大小10ClassRoomName文本教室名称，字段大小16ClassTypeID字符教室类型，字段大小16ClassRoomStuNum整型容纳人数，字段大小4BuildingID字符教学楼编号，字段大小10ClassRoomFlag整型教室标识符，字段大小4图4-5-2教室表Chart4-5-2Classroomtable3.bCourse表字段名称类型说明CourseID字符课程编号，字段大小10CourseName字符课程名称，字段大小20CourseYXJ字符课程优先级，字段大小10ClassID字符班级编号，字段大小10CourseFlag整型课程标识符，字段大小4图4-5-3课程表Chart4-5-3Coursetable4.bTeacher表字段名称类型说明TeacherID字符教师编号，字段大小10TeacherName文本教师名称，字段大小16DepID文本学院编号，字段大小16CourseID字符课程编号，字段大小10图4-5-4教师表Chart4-5-4Teachertable5.bTempTable表字段名称类型说明ClassID字符班级编号，字段大小10CourseID字符课程编号，字段大小10TeacherID字符教师编号，字段大小10ClassRoomID字符教室编号，字段大小10TTime整型时间标识，字段大小4Week整型周数，字段大小4图4-5-5临时课程表Chart4-5-5TemporaryCourseSchedule4.6数据字典数据元素是不能在数据库关系中进一步细分的数据单元。下表列出了名称、数据类型、长度以及值是否可以为空。数据库“SMjwxt”是使用MySQL数据库创建的。基本表列表和表结构如下表所示：数据库中的表：：数据库表名关系模式名称备注admin管理员登录管理员信息表course课程课程信息表room教室教室安排信息roomname教室命名教室信息student学生学生个人信息Student_course学生课程学生课程信息teacher教师教师个人信息User_student学生登录学生登录信息User_teacher教师登录教师登录信息Admin（管理员）数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述AIDDECIMAL2主键管理员编号ANAMEVARCHAR20管理员账号APSWVARCHAR20管理员密码user_student情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述SNOVARCHAR20外键学生学号USPSWVARCHAR20学生密码user_teacher情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述TNOVARCHAR20外键教师工号UTPSWVARCHAR20教师密码course数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述CNOVARCHAR20主键课程编号CNAMEVARCHAR20课程名称CMARKDECIMAL65学分TNOVARCHAR20外键授课教师编号CTIMEVARCHAR20课程时间CPLACEVARCHAR20上课地点CKINDVARCHAR20课程类型CDESCVARCHAR20课程描述Room情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述RIDINT11主键教室号RNAMEVARCHAR25教室名PNAMEVARCHAR25预约人PSTATUVARCHAR25预约状态PTIMEVARCHAR25预约时间Roomname情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述RoomnameVARCHAR255教室名称Student（学生）情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述SNOVARCHAR20主键学号SNAMEVARCHAR20姓名SEXINT65性别SCLASSVARCHAR40班级NATIVEPLACEVARCHAR20籍贯TELEPHONEVARCHAR20电话号码MAJORVARCHAR20专业SBIRTHDATETIME出生日期student_course情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述SNOVARCHAR20外键学生学号CNOVARCHAR10课程编号CSCOREINT65学科成绩STATUINT255课程状态Teachert情况数据表，结构如下：字段名字段类型长度约束控制描述TNOVARCHAR20主键工号TNAMEVARCHAR20姓名SEXINT65性别DEPARTMENTVARCHAR20院系NATIONALITYVARCHAR20民族NATIVEPLACEVARCHAR40籍贯TELEPHONEVARCHAR20电话号码TBIRTHDATETIME出生日期4.7高校智能排课系统的总构架图4-7高校智构架能排课系统总构架Chart4-7Thegeneralframeworkoftheuniversity'sintellectualframeworkcapableofarrangingcoursessystem第5章

数据库实施5.1

用户界面设计随着科技的发展，视窗操作系统开始在全国内的推广和流行，在设计用户所需界面时，不仅仅需要设计出界面，而且更需要设计出的界面符合人们的需求，而为了符合人们对某一界面的特殊需求，则需要遵循以下几点原则来设计：5.1.1简单易用和个性化需求不管设计什么系统，最终都面临适合什么样的使用者的问题，我设计的课程系统使用图形学校化的用户界面，界面功能键的设定和布局，完全具有高中校智能排课系统独特的统一风格。。5.1.2对数据的查询查询是所有信息系统中不可缺少的功能，不仅是需要查询课程，还应具有其他的查询功能。本系统设计的是一种可对任意指定的表、按所有需要的字段进行的查询。查询的结果，在本系统中特地用数据窗口对象显示输出。对于查询的结果，用户也可以根据自己的需求，选择显示的字段和设计自己的视图。当然，系统下一步应该提供的功能就是根据查询结果，生成各式各类的报表，以及反馈给用户他们所需要查询的信息。5.2

系统的实现与管理数据库已经设置安装完全，以下是部分设计功能截图：用户登录界面：首页展示：学生管理功能：可实现学生个人信息的添加、删除、修改功能其中学生信息：管理员可导入学生