【摘 要】文章介紹了采用B/S結(jié)構(gòu)和ASP.NET動態(tài)網(wǎng)頁技術，利用VS2005+SQL Server2005設計的排課系統(tǒng)，以及建立該系統(tǒng)的技術方案，包括系統(tǒng)可行性分析和需求分析、系統(tǒng)功能設計及數(shù)據(jù)庫設計，并給出了實現(xiàn)方法。

【關鍵詞】排課系統(tǒng) B/S結(jié)構(gòu) ASP.NET SQL Server2005

一、排課問題提出及實現(xiàn)意義

課表編排是一個涉及到多種因素的典型的組合規(guī)劃問題，它要保證在課程中安排教師，學生，教室不能產(chǎn)生沖突，并且要滿足教師的要求和教室資源等約束條件。目前，國內(nèi)的部分高校仍然采用手工排課的方法，工作量大，排出來的課表不宜調(diào)節(jié)。運用計算運行速度快，處理能力強等特點進行排課能夠快速的得到滿足約束條件的可行結(jié)果，具有排課時間短，人力省和質(zhì)量高的優(yōu)點。

二、排課系統(tǒng)需求分析以及系統(tǒng)功能模塊劃分

排課作為教學管理中重要一部分，由于涉及因素多，約束條件復雜，是整個教學中的重點和難點。在計算機技術和信息技術高速發(fā)展的今天，充分利用現(xiàn)有的信息技術手段和先進的工具，開發(fā)出簡單，高效，實用，安全的排課系統(tǒng)是很有現(xiàn)實意義的。

以目前的技術看，建立B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡應用相對易于把握、成本也是較低的。它是一次性到位的開發(fā)，能實現(xiàn)不同的人員，從不同的地點，以不同的接入方式訪問和操作共同的數(shù)據(jù)庫；它能有效地保護數(shù)據(jù)平臺和管理訪問權限，服務器數(shù)據(jù)庫也很安全。由于B/S架構(gòu)具有先天的方便、快捷、高效的特點，所以本系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)。

基于B/S結(jié)構(gòu)的排課子系統(tǒng)是教學管理系統(tǒng)的一部分，根據(jù)該系統(tǒng)的要求，基于B/S結(jié)構(gòu)的排課系統(tǒng)是集教師信息，班級信息，課程信息，教室信息，課程信息和課表信息于一體的管理信息系統(tǒng)。通過對排課業(yè)務進行分析后，確定排課系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能：

（一）基本信息管理模塊負責對排課所需要的信息進行管理和維護。

（二）課表編排模塊是本系統(tǒng)的核心，主要實現(xiàn)課表的自動編排和手工調(diào)節(jié)功能。

（三）課表管理模塊主要提供對課表的查詢和打印功能。

三、系統(tǒng)設計

（一）系統(tǒng)設計原則與目標

排課子系統(tǒng)是一個關于課程編排的管理信息系統(tǒng)，主要針對學校教學設計，幫助排課人員處理大量復雜的排課信息，有效的生成課表，節(jié)省了排課人員大量的時間和精力。系統(tǒng)設計原則與目標有以下幾點：安全性，防止未經(jīng)授權的人員誤用亂用該系統(tǒng)；經(jīng)濟實用，和已有設施緊密配，合充分利用所有設備，避免重復投資；滿足對容量和容錯的需求；兼容性和擴展性，為滿足未來軟硬件的靈活部署和容量要求，應考慮系統(tǒng)規(guī)模擴展的需求和升級能力；易于管理和維護，系統(tǒng)易于管理和操作；同時，系統(tǒng)維護應盡量集中、簡單，盡量避免復雜系統(tǒng)和多系統(tǒng)組合的維護開銷，減輕維護人員的負擔；強大的可開發(fā)性，系統(tǒng)應配備健壯的開發(fā)接口和豐富的開發(fā)工具，充分支持現(xiàn)有的開發(fā)手段和開發(fā)成果，開發(fā)平臺應該易用并足夠強大以滿足變化的需求。

（二）系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

排課子系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一管理數(shù)據(jù)庫和Web服務器。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶界面完全通過WWW瀏覽器實現(xiàn)，一部分事務邏輯在前端實現(xiàn)，但是主要事務邏輯在服務器端實現(xiàn)，形成所謂3-tier結(jié)構(gòu)，第一層是客戶端（用戶界面），提供用戶與系統(tǒng)的友好訪問；第二層是應用服務器，負責業(yè)務邏輯的實現(xiàn)；第三層是數(shù)據(jù)服務器，負責數(shù)據(jù)信息的存儲、訪問及其優(yōu)化。由于業(yè)務邏輯被提取到應用服務器，大大降低了客戶端負擔，因此也成為瘦客戶結(jié)構(gòu)。

（三）系統(tǒng)主要功能模塊設計

系統(tǒng)主要功能模塊設計包含基本信息管理模塊設計，課表編排模塊設計和課表管理模塊的設計?；拘畔⒐芾砟K提供對排課基本信息的錄入、修改、刪除等功能，這些基本信息包括班級信息，課程信息，教室信息，教師信息。課表編排模塊是本系統(tǒng)的核心部分，就排課問題而言，其本質(zhì)是教室、教師、班級、課程和時間5個要素在各自具備一定限制條件的情況下，尋求一種教師，班級和課程在時間和空間上合理分布的復雜的資源分配問題。在完成了課表的編排之后，特意設計課表管理模塊對課表進行統(tǒng)一的管理。該模塊主要功能是實現(xiàn)教師課表，班級課表和教室課表的查詢和打印。該模塊設計思路為：在頁面中設計三個相應的下拉框，從這三個下拉框中選定相應的項目后，便可以進入相應的課表頁面，從而可查看和打印相應的課表。在經(jīng)過課表的自動排課和手工調(diào)節(jié)之后，已形成最終既無沖突又符合人為意愿的課表。要實現(xiàn)班級課表的查詢，只需調(diào)用最終課表中字段為班級名稱的記錄即可，同樣要查詢教師課表和教室課表，只需調(diào)用最終課表中字段分別為教師編號和教室名稱的記錄即可。在對各課表查看了之后，還可對課表進行打印。

（四）數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫技術是當今信息時代賴以發(fā)展的重要基礎技術之一，也是發(fā)展較快的計算機技術的重要分支。較好地理解數(shù)據(jù)庫設計原理對于設計出性能高效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是很重要的。

B/S結(jié)構(gòu)排課子系統(tǒng)，是一個數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)，許多信息都是保存在數(shù)據(jù)庫中。在數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)的開發(fā)過程中，數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設計是一個很重要的問題。我們這里所說的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計是指各個表結(jié)構(gòu)的設計，包括信息保存在哪些表格中，各個表的結(jié)構(gòu)如何，以及各個表之間的關系。

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計的好壞將直接對應用系統(tǒng)的效率以及實現(xiàn)的效果產(chǎn)生影響，好的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設計會減少數(shù)據(jù)庫的存儲量，數(shù)據(jù)的完整性和一致性比較高，系統(tǒng)具有較快的響應速度，簡化基于此數(shù)據(jù)庫的應用程序的實現(xiàn)等等。

四、統(tǒng)運行環(huán)境

服務器端：（1）硬件環(huán)境：CPU：P4以上；內(nèi)存：256M以上，推薦512M；硬盤：40G以上。（2）軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)：windows 2003 server；微軟.net框架：.NET Framework 2.0；瀏覽器：兼容現(xiàn)今主流瀏覽器。

WEB服務器：IIS7.0；數(shù)據(jù)庫：SQL Server 2005

五、系統(tǒng)具體實現(xiàn)

（一）登錄界面的實現(xiàn)

本排課數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)包含tblClass（班級信息表）， tblStudent（學生信息表），tblSubject（課程科目信息表），tblTeacher（教師信息表），tblRoom（教室信息表），tblTime（課表），admin（管理員信息表）7個表。系統(tǒng)登錄界面提供三種權限的用戶登錄：管理員，教師，學生，以及可實現(xiàn)對教室課表的查詢和打印。管理員在輸入自己的帳號和密碼之后進入系統(tǒng)，可對整個排課業(yè)務進行操作，待排課都完成后，教師輸入自己的名稱和密碼，可進去查詢自己的課表，并可對該課表進行打??；同樣，學生根據(jù)自身的權限，可進入系統(tǒng)查詢和打印自己班級的課表。此外，教師，學生還可以查詢和打印某個教室的課表。

管理員輸入自己帳號和密碼后點擊“登錄”按鈕觸發(fā)登陸事件，然后執(zhí)行事件中登陸驗證代碼。

教師在輸入自己的名稱和密碼之后，點擊“教師登錄”按鈕，系統(tǒng)定向到相應的頁面，實現(xiàn)教師課表的查詢和打印。

同樣，學生輸入自己名稱和密碼后點擊“學生登錄”按鈕，轉(zhuǎn)向相應的事件代碼進行處理，以實現(xiàn)該學生所在班級課表的查詢和打印。

教室查詢邏輯與此類似，不再重復。

（二）班級信息錄入功能的實現(xiàn)

該頁面實現(xiàn)排課基本信息之一的班級信息的添加，修改和刪除功能，頁面文件為Info_Class.aspx. 該頁面組成較為簡單，由一個table表格和一個repeater控件組成，在table表格中用來輸入班級名稱，在repeater控件中用來綁定班級ID和班級名稱，并提供對班級信息的修改和刪除操作。最終班級信息寫入到VB_NET排課數(shù)據(jù)庫中的tblclass表格中。實現(xiàn)代碼較簡單，從略。

（三）課程信息錄入功能的實現(xiàn)

該頁面實現(xiàn)排課基本信息之一的課程信息的添加，修改和刪除，最終將課程信息寫入到數(shù)據(jù)庫中的tblSubject表中。 在添加課程信息時，需要輸入該門課的總課時和每周課時（兩者都必須為整數(shù)，規(guī)定一節(jié)大課為兩個課時），用來計算此課在該學期持續(xù)的時間，在課表中將顯示出該課程到哪一周結(jié)束。該頁面文件為Info_Suject.aspx。其頁面組成和實現(xiàn)方式和Info_Class.aspx類似， 不再累述。

（四）教師信息錄入功能的實現(xiàn)

該頁面實現(xiàn)排課基本信息之一的教師信息添加，修改和刪除，最終將教師信息寫入到數(shù)據(jù)庫中的tblTeacher表中。頁面文件為Info_Teacher.aspx。

（五）教室信息錄入功能的實現(xiàn)

該頁面實現(xiàn)排課最后一項基本信息——教室信息的添加，修改和刪除?？紤]到課都是在特定設備的教室進行，而一老師可以教N個班的N門課程，所以當初在進行數(shù)據(jù)庫tblRoom數(shù)據(jù)表的設計時，為每個教室關聯(lián)了一個教師。 在錄入教室名稱在之后，從關聯(lián)的教師編號下拉框中選定所關聯(lián)的教師，最終將教室信息寫入到數(shù)據(jù)庫的tblRoom表中。

（六）課表自動編排的實現(xiàn)

該頁面為課表自動編排頁面，再經(jīng)過對排課基本信息的錄入，確保無誤之后，排課算法可自動生成一個初排課表。在該課表中，顯示出了課程編排后包含的一些必須因素，如上課地點，上課班級，授課教師和上課時間（包括星期和節(jié)次）。考慮到周末教師和學生需要時間來休息或者處理自己的一些事情，故周六和周日不安排課；同時考慮到學校第一大節(jié)課都是排一些公共課或是一些理論知識課，基本上不排課，故排課時先從第二大節(jié)到第五大節(jié)（晚上）排起，若2—5大節(jié)已經(jīng)排滿，再排第一大節(jié)。實現(xiàn)如下：先定義三個函數(shù)IsPkOver，IsPkOver1，IsPkOver2來判斷課表中有無重復記錄，再定義函數(shù)IntoPk來往課表中插入排課數(shù)據(jù)。

（七）課表手動調(diào)節(jié)的實現(xiàn)

排課問題是個NP完全問題，其復雜度隨著排課規(guī)模成指數(shù)級增長，當排課規(guī)模過大時，會出現(xiàn)“組合爆炸”的問題。該系統(tǒng)只用來排學校的課程，相對來說，排課規(guī)模小很多，但仍無法100%保證經(jīng)排課算法排出來的課表無沖突；同時考慮到，排出來的課表應人性化，應能滿足人的主觀能動性，故系統(tǒng)中設計了課表手動調(diào)節(jié)這一功能。

（八）課表查看管理的實現(xiàn)

在經(jīng)過自動排課手手工調(diào)節(jié)之后，已形成最后的既無沖突又符合排課人員主觀能動性的課表。本頁面實現(xiàn)對課表的查看管理，在頁面中有三個下拉列框，從中分別可選擇某一編號的教師，某班級名稱和某教室名稱，從而可查詢和打印相應的課表。

六、結(jié)語

基于B/S架構(gòu)的排課系統(tǒng)是面對學校課程編排的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它主要完成排課基本信息的管理，課表的自動編排和手動調(diào)節(jié)以及各種課表的查詢和打印等功能。本系統(tǒng)采用主流網(wǎng)絡編程語言ASP.NET來完成整個系統(tǒng)的設計，在數(shù)據(jù)庫的設計上利用了SQL Sever 2005的安全、可靠和高效的數(shù)據(jù)管理特性。

參考文獻：

[1]張海藩.軟件工程導論（第四版）[M].北京：清華大學出版社，2003年.140-141

[2]陳惠貞，陳俊榮.ASP.NET程序設計[M].北京：中國地道出版社，2006年.367-368

[3]馬軍.精通ASP.NET2.0網(wǎng)絡應用系統(tǒng)開發(fā)[M].北京：人民郵電出版社，2006年.7-9

[4]李萬寶.ASP.NET技術詳解與應用實例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005年，11-15