張明寶 李雨

［摘要］傳統(tǒng)的排課系統(tǒng)忽視了人性化的用戶需求特征，使得其所排課表盡管可行，但是教師的滿意度卻不高。針對該問題，論文提出一種基于web2.0思想構(gòu)建的人性化排課系統(tǒng)。該系統(tǒng)強調(diào)通過教師與教務(wù)員的協(xié)商和配合共同進行排課，既高度體現(xiàn)了教師的排課需求又簡化了教務(wù)人員的排課負擔(dān)。論文對其工作過程及其實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)作了詳細的描述。

［關(guān)鍵詞］排課系統(tǒng)web2.0人性化

［中圖分類號］TP391.6［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）06-0054-03

前言

高校的課表編排是教學(xué)管理的核心工作，對高校合理組織教學(xué)資源意義重大。課表編排工作是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及學(xué)校的數(shù)十個專業(yè)和成千上萬名教師和學(xué)生。課表編排的合理與否、科學(xué)與否，將直接影響課堂教學(xué)的效率和教學(xué)的整體效果。課表編排是一個基于約束的多目標優(yōu)化問題，使用數(shù)學(xué)方法解決這一問題是構(gòu)建計算機排課系統(tǒng)的關(guān)鍵。鄧曦輝（2012）引入貪心算法建立了一種自動排課系統(tǒng)，使用局部最優(yōu)策略通過多階段編排來解決傳統(tǒng)全局最優(yōu)求解的高代價問題。邢芳（2011）使用Agent技術(shù)設(shè)計了一種智能排課系統(tǒng)，并且引入了教師滿意度指標作為智能化程度的度量標準。王璐（2009）詳細設(shè)計了一個基于web的課表編排系統(tǒng)，提出一套完整的課表編排算法并且給出了算法實現(xiàn)?，F(xiàn)有的排課研究重點在于強調(diào)實現(xiàn)計算機的自動化處理，解決課表編排時教師、學(xué)生、教室、時間等相關(guān)因素的沖突問題。教師、學(xué)生與教室、時間這些物理性因素同等對待，忽視了人的屬性，使得現(xiàn)有排課系統(tǒng)缺乏人性化特征，教師和學(xué)生接受排課結(jié)果但并不滿意。針對這一問題，本文從課表編排的人性化需求入手，借鑒web2.0思想提出一種強調(diào)用戶滿意度的課表編排系統(tǒng)，對該系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵問題作了系統(tǒng)闡述。

一、課表編排的人性化需求

伴隨著中國高等教育改革的不斷發(fā)展，高校的專業(yè)、學(xué)生、教師和規(guī)模急劇擴大，很多高校紛紛建立新校區(qū)，過去完整的校園被分割為幾個部分。在這種環(huán)境下，課表編排工作要考量的因素急劇增加，受到的約束也越來越多，很多計算機自動排課系統(tǒng)開始捉襟見肘，需要越來越多的人工干預(yù)。為了減少教務(wù)人員的工作量，簡化各類矛盾和沖突的化解工作，很多高校出臺了嚴格的課表編排制度，對教師加以約束，要求教師無條件接受排課系統(tǒng)編排的課表結(jié)果。這就使得教師對排課系統(tǒng)的滿意度急劇下降。教師在涉及自身時間安排的排課問題上沒有任何的自由度，大家對于這種剛性的、不人性化的排課系統(tǒng)紛紛表達不滿。

很多高校由于擴招使得教學(xué)資源日益緊張，使用排課系統(tǒng)來編排調(diào)度這些資源的優(yōu)化使用確實難度很高，但是我們應(yīng)該看到，在所有這些資源中教師才是最重要的資源。只有讓教師滿意，這樣的排課結(jié)果才能最大限度地發(fā)揮教師的能動性，才能提高教學(xué)效率和效果?？梢姡诵曰攀俏覀冊O(shè)計計算機排課系統(tǒng)的最重要考量因素，而這恰恰長期被人們所忽視。本文在現(xiàn)有工作的基礎(chǔ)上，借鑒web2.0的思想提出一種簡單且高度強調(diào)人性化的課表編排方法，力求解決這一長期被忽視的問題。

二、Web2.0思想在排課系統(tǒng)中的應(yīng)用

Web2.0是萬維網(wǎng)發(fā)展的一種新方向，它是以維基、推特、臉譜網(wǎng)和人人網(wǎng)等為代表，依據(jù)六度分隔理論和一系列互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)實現(xiàn)的新一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。Web2.0的核心理念在于強調(diào)大眾參與性、自由開放性和簡單實用性。

今天絕大多數(shù)排課系統(tǒng)都是基于web1.0的中心化模式，即由教務(wù)人員發(fā)布排課結(jié)果，廣大教師被動使用這一結(jié)果。我們可以借鑒web2.0的思想，將排課活動轉(zhuǎn)變成教務(wù)人員和教師共同參與的活動，大家通過共享的排課應(yīng)用平臺通過溝通和協(xié)商來共同完成排課過程。這樣既滿足了教師的排課需求，又能夠有效地降低教務(wù)人員的排課負擔(dān)，真正體現(xiàn)出人性化的特征。實現(xiàn)這一目標需要我們構(gòu)建一個基于web2.0的排課系統(tǒng)，它應(yīng)該具有大眾參與性、自由開放性和簡單實用性這些鮮明特征。

三、基于web2.0的排課系統(tǒng)的工作過程

基于web2.0的排課系統(tǒng)將完整的排課過程劃分為四個階段，依次為基礎(chǔ)資料準備階段、協(xié)商排課階段、教務(wù)員排課階段和課表發(fā)布階段。前兩個階段的引入體現(xiàn)了web2.0開放性和參與性的特點。圖1所示為完整的排課算法過程。

基礎(chǔ)資料準備階段是指排課機構(gòu)在取得完整的課程計劃、教學(xué)日歷、教師上課計劃和教室使用計劃后制定本次排課的約束規(guī)則集，然后利用排課系統(tǒng)提供的工具將其導(dǎo)入。排課約束規(guī)則集是教師自我排課時應(yīng)該遵循的約束條件，譬如不允許一門課程連著上、某些課程不允許排在晚上等等。它既反映了教學(xué)管理部門對排課的要求，又體現(xiàn)了實際排課時必須要考慮的各類條件的限制。這一工作非常關(guān)鍵，對教務(wù)人員提出了很高的要求，也是本排課系統(tǒng)使用時的難點。

協(xié)商排課階段是指排課機構(gòu)完成基本資料的導(dǎo)入以后，向教師發(fā)布協(xié)商排課通告，開放教師協(xié)商排課平臺，約定協(xié)商排課的起止時間階段，要求大家主動參與自己相關(guān)課程的編排。排課系統(tǒng)記錄排課結(jié)果嚴格遵循“先到先得”的原則。教師登錄排課系統(tǒng)界面按照自身需要指定所需的上課時間和上課地點，然后提交。后臺系統(tǒng)需要對每次用戶的提交進行校驗。首先使用排課約束規(guī)則集校驗本次排課結(jié)果，若遇沖突則返回提交失敗提示并要求用戶重新選擇，若無沖突則校驗該次提交所需時間、地點是否已被別人占用。若被別人占用，系統(tǒng)返回占用者聯(lián)系方式讓其與占用者協(xié)商讓對方取消相關(guān)占用。如果協(xié)商不成，要么該教師另選其他時間或地點，要么留待下一階段教務(wù)人員解決。

只要教師積極參與，在協(xié)商排課階段，絕大多數(shù)教師都能獲得自己需要的課程安排。這一目標的實現(xiàn)需要注意幾點問題：（1）排課機構(gòu)制定的體現(xiàn)本校排課政策和實際約束條件的排課約束規(guī)則集應(yīng)該是完備的；（2）嚴格遵循教師先到先得的原則；（3）排課者一旦獲得對某一時間和地點的占用將保持獨占性，別人無權(quán)取消其占用，只有其本人才能夠取消。（4）引入并發(fā)控制機制避免兩人或多人同一時刻選中相同資源的沖突發(fā)生。

排課機構(gòu)設(shè)定的協(xié)商排課時間到期，立即關(guān)閉教師協(xié)商排課平臺，下面進入教務(wù)員排課階段。該階段和傳統(tǒng)排課系統(tǒng)的工作沒有任何差別，即教務(wù)員將仍然沒有完成編排的課程統(tǒng)一編排。教務(wù)員可以先設(shè)定某一順序，譬如按照未完成排課教師的工號次序或者課程號次序，讓排課系統(tǒng)按照遍歷算法自動排課。系統(tǒng)自動編排每一門課同樣要通過排課約束規(guī)則集校驗和資源占用校驗。自動排課結(jié)束以后，由教務(wù)員手工編排由于沖突而剩余的課程。

課表發(fā)布階段即排課機構(gòu)將已經(jīng)編排好的課表向教師公布，教師若需要進一步調(diào)整可以向排課機構(gòu)反饋，排課人員按照教師需求重新設(shè)定，排課系統(tǒng)依據(jù)排課約束規(guī)則集和資源占用情況進行校驗，校驗通過則修改成功；校驗不通過則由教務(wù)部門裁決。課表發(fā)布期結(jié)束，則產(chǎn)生最終的課表，不再允許隨便變動。

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圖1 基于web2.0排課系統(tǒng)工作過程

四、沖突校驗機制的設(shè)計

通過上述排課工作過程的描述，可以認識到該算法過程的技術(shù)關(guān)鍵在于實現(xiàn)一種有效的沖突校驗機制。無論是教師自主排課還是教務(wù)員啟動的自動排課或者手動排課，都需要校驗排課約束規(guī)則集和資源占用沖突校驗。資源占用沖突校驗主要是檢查課程在時間和地點兩個方面有無沖突，只需通過數(shù)據(jù)庫設(shè)定好的固定約束校驗就可以實現(xiàn)，故不再討論。

排課約束規(guī)則集既要反映學(xué)校教學(xué)安排的政策又要能夠表達實際排課條件的種種限制，建立完備的約束規(guī)則集需要考慮很多因素。同時，為了簡化排課人員的工作負擔(dān)，適應(yīng)各種應(yīng)用環(huán)境的需要，排課系統(tǒng)應(yīng)具有很好的靈活性。根據(jù)這些要求，排課約束集描述應(yīng)該采用一種簡單的并且是可定制的實現(xiàn)機制。我們采用將約束規(guī)則與軟件代碼相分離的方式實現(xiàn)。該方式將排課約束規(guī)則集構(gòu)建過程分為四個步驟：排課約束規(guī)則描述—>約束規(guī)則映射—>SQL完整性約束語句—>寫入數(shù)據(jù)庫。用戶只需要使用排課約束規(guī)則描述工具按照其引導(dǎo)通過點選的方式即可完成一條條約束規(guī)則的構(gòu)建，這些約束規(guī)則自動通過約束規(guī)則映射機制轉(zhuǎn)換為使用SQL語言表述的完整性約束語句并且寫入數(shù)據(jù)庫。限于篇幅本文不再具體展示該過程的技術(shù)細節(jié)。

五、結(jié)束語

傳統(tǒng)高校排課系統(tǒng)忽視了高校教師的人性化需求，盡管可行，但是教師的滿意度很低。本文借鑒web2.0的思想設(shè)計了一種人性化的排課系統(tǒng)。其強調(diào)教師和教務(wù)人員利用互聯(lián)網(wǎng)平臺共同合作安排課程體現(xiàn)了參與性和開放性的特點，其所使用的將約束規(guī)則與代碼實現(xiàn)相分離的實現(xiàn)方法充分體現(xiàn)了簡單實用的特性。本文建立的排課系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就在于其吸收了web2.0的這些特征，其實現(xiàn)方法簡單，值得推廣應(yīng)用。

［參考文獻］

［1］鄧曦輝.淺談貪心算法在排課系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.學(xué)術(shù)探討，2012，（4）:29-30.

［2］邢芳.一種基于B/S 模式的排課系統(tǒng)的設(shè)計［J］.科技廣場,2011，（7）:183-186.

［3］王璐,文武松.基于Aglet 平臺的智能排課系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)［J］.計算機工程與科學(xué),2009,31（9）:149-152.

［4］黃薇.基于B/S 模式智能化排課系統(tǒng)的分析與設(shè)計［J］. 軟件應(yīng)用,2013,（7）:58-59.

［責(zé)任編輯：雷艷］