張洪旗 鄧正杰

摘要：學(xué)校內(nèi)期末時(shí)考試科目繁多，手動(dòng)排考耗時(shí)易錯(cuò)。為解決高校排考需求，該文基于實(shí)地調(diào)研，采集各種數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)出一套預(yù)先進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的高效簡潔，功能齊全的排考系統(tǒng)。在該文中進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)和需求分析，以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果顯示系統(tǒng)有效、可行。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)排考;教務(wù)管理;高校教育;管理信息系統(tǒng);多重約束

中圖分類號：TP311? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）13-0089-04

Abstract：There are many subjects in the final examination in the school， so it is time-consuming and error prone to arrange the examination manually. In order to meet the needs of college test scheduling， this paper designs a set of efficient， simple and fully functional test scheduling system based on field research and data collection. In this paper， the detailed data and requirements analysis， as well as the system design. The system running results show that the system is effective and feasible.

Key words：automatic exam scheduling; educational administration; higher education; management information systems; multiple constraints

1引言

排考工作是教務(wù)處常規(guī)性工作，并且由于大學(xué)的擴(kuò)招，課程增多等原因，排考的工作難度也隨之增高，錯(cuò)誤率也直線上升，諸多弊端[1]也浮現(xiàn)了出來。例如：1）教室空間利用率低，有時(shí)會把人數(shù)較少的班級分配到座位數(shù)較多的教室，然而人數(shù)較多班級分配到座位數(shù)較少的教室，導(dǎo)致一些教室空出大量座位，一些教室不夠坐的情況。2）同科目考試的學(xué)生未在同一時(shí)間進(jìn)行考試，有導(dǎo)致題目泄露的風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅著考試之公平性。3）各科考試時(shí)間緊湊，給學(xué)生增加考試壓力感，影響考生發(fā)揮。4）機(jī)考與筆試，錯(cuò)分進(jìn)非機(jī)房和機(jī)房。5）如果老師臨時(shí)有事，或者其他的調(diào)整，整個(gè)考試安排將會受到影響，就需要重新進(jìn)行排考，重復(fù)巨大的工作量。為了解決如上問題，本文利用先將數(shù)據(jù)進(jìn)行指定排序以增加教學(xué)資源的利用率和減少排考的錯(cuò)誤率，模塊化，等概率分配等方法介紹了一套高效簡潔、易操作的排考系統(tǒng)。

2系統(tǒng)分析

2.1 約束條件分析

排考系統(tǒng)約束條件眾多[2-4]，這就導(dǎo)致了排考系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜度高。為了讓系統(tǒng)更加有條理，一般設(shè)計(jì)有幾項(xiàng)原則：1）將人數(shù)多的班級分配到座位數(shù)多的教室。2）同一科目在教室足夠的情況下，在同一時(shí)間進(jìn)行考試（提高考試公平性）。3）每場考試之間都要些許時(shí)間間隔，給同學(xué)們一定的緩沖時(shí)間。4）該考試科目應(yīng)該在規(guī)定的考試開放日期中完成考試。5）程序可判斷考場是否足以分配此次考試。6）筆試應(yīng)安排在普通教室進(jìn)行考試，機(jī)試應(yīng)安排在機(jī)房進(jìn)行考試。7）主監(jiān)考官為該考試科目學(xué)院的老師擔(dān)任，副監(jiān)考官為本學(xué)院老師擔(dān)任。針對排考系統(tǒng)，國際上已經(jīng)有了諸多的解決思路，并將其劃分為線性優(yōu)化問題， NP完全問題等，國內(nèi)也已經(jīng)有了諸多學(xué)者，對此提出了解決方案，如徐尚進(jìn)，袁利永，陳艮生等學(xué)者[5]。但是算法仍不夠靈活和簡單，對此本文提出了一個(gè)簡單且靈活的符合本校情況的排考系統(tǒng)。

2.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

排考系統(tǒng)的數(shù)據(jù)量較大，并且其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是較為復(fù)雜，要綜合考慮考場，考生，考試科目以及監(jiān)考老師之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系，如圖1。

考場需要考慮座位數(shù)量是否夠考生入座，并且還要考慮是否為機(jī)房，則考場的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含：學(xué)院樓教室號，座位數(shù)，是否為機(jī)房;針對現(xiàn)實(shí)的考試安排，考生基本是一個(gè)班在同一考場進(jìn)行考試，并且為了滿足監(jiān)考教師的約束條件，則考試的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：考生學(xué)號，姓名，班級，所屬學(xué)院;考試科目的限制就比較多，因此數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是最為復(fù)雜的，需要考慮此科目是非為機(jī)考，并且為了配合學(xué)校的教學(xué)安排，要對該考試科目進(jìn)行考試時(shí)間段的限制和滿足監(jiān)考教師的排考約束條件則考試科目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含：科目名稱，考試人數(shù)，是否為機(jī)考，考試時(shí)間，考試開始日期，考試終止日期，所屬學(xué)院。

為了宏觀把控監(jiān)考教師與考生考試之間的聯(lián)系，本文采取了先對考生進(jìn)行排考，后再針對教師與整個(gè)班級之間進(jìn)行匹配和排考，則監(jiān)考教師的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含：姓名，職工號，所屬學(xué)院。

2.3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析

2.3.1考場

設(shè)置一個(gè)標(biāo)記（記為FlagClass）區(qū)分機(jī)房和非機(jī)房，用于針對性進(jìn)行機(jī)考和筆試排考，并且大容量考場提供給班級人數(shù)較多的班級，以提高教室資源的利用率和空間的使用率，在系統(tǒng)中儲存考場信息時(shí)，利用FlagClass進(jìn)行區(qū)分，分別存入ComputerRoomInfo隊(duì)列（機(jī)房隊(duì)列）和normalRoomInfo隊(duì)列（非機(jī)房隊(duì)列），可在空間復(fù)雜度不變的情況下，極大改善了刪、改、查的時(shí)間復(fù)雜度。

2.3.2科目

設(shè)置一個(gè)標(biāo)記（記為FlagSubject）區(qū)分機(jī)考和非機(jī)考，用于與考場中的FlagClass進(jìn)行匹配來到達(dá)，機(jī)考在機(jī)房，筆試在常規(guī)教室的排課目標(biāo)。并且設(shè)置科目允許考試時(shí)間期限，規(guī)定該考試須在指定的時(shí)間段進(jìn)行考試，便于后續(xù)教學(xué)安排的進(jìn)行，可有效地提高教務(wù)處的工作效率。針對此限制，該系統(tǒng)還進(jìn)行優(yōu)化：

ExaminationPeriod=EndTime- StartTime。

其中，ExaminationPeriod表示測試時(shí)限，EndTime表示終止時(shí)間，StartTime表示起始時(shí)間，然后將ExaminationPeriod進(jìn)行由小到大進(jìn)行排序，達(dá)到先將時(shí)間期限較短的科目進(jìn)行先排，期限較長的科目后排，可極大地提高時(shí)間的利用率，并且可有效地解決該科目未能在指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行考試的問題，與考場信息儲存相同，利用FlagSubject作為區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)，分別將科目信息存入SuperiorTestInfo（機(jī)考）隊(duì)列和NormalTesrInfo（筆試）隊(duì)列中，極大改善了刪、改、查的時(shí)間復(fù)雜度。

2.3.3監(jiān)考教師

根據(jù)實(shí)踐調(diào)研，多數(shù)情況下，考試監(jiān)考官分為主監(jiān)考官和副監(jiān)考官，主監(jiān)考官為該考試科目學(xué)院的老師擔(dān)任，副監(jiān)考官為學(xué)生所在學(xué)院老師擔(dān)任，因此在教師信息讀取的時(shí)，就針對該目標(biāo)進(jìn)行了針對性處理，利用二重隊(duì)列的外層索引（index）來達(dá)到數(shù)據(jù)映射的目的[0，1，2……]=[“外語學(xué)院”“文學(xué)院”“信息學(xué)院”……]，然后在處理教師信息時(shí)就可以將該教師加入指定的隊(duì)列中去，最后在學(xué)院中教師選取采用的方法是等概率挑選的方法，并且在挑選后會在進(jìn)行時(shí)間段的標(biāo)記，避免重復(fù)選擇和導(dǎo)致教師時(shí)間沖突等問題。

3算法設(shè)計(jì)

3.1總體思路

基于優(yōu)先數(shù)據(jù)處理的排考系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)算法基本如圖2所示。

基于Excel導(dǎo)入考生信息，將考生以班級分類儲存;將考生以班級為單位按照班級總?cè)藬?shù)由大到小的順序進(jìn)行排序。基于Excel導(dǎo)入考場信息，利用FlagClass（機(jī)房為true，普通教室為false）將考場進(jìn)行分類儲存;將考場以容納量由大到小的順序進(jìn)行排序。基于Excel導(dǎo)入科目信息，利用FlagSubject（機(jī)考為true，筆試則為false）將科目信息進(jìn)行分類儲存;將科目按照ExaminationPeriod（終止時(shí)間-起始時(shí)間）由小到大的順序進(jìn)行排序?；贓xcel導(dǎo)入監(jiān)考教師信息，根據(jù)教師歸屬學(xué)院進(jìn)行分類儲存。

進(jìn)行部分排考（利用考生，考場，考試科目三者信息先行進(jìn)行部分排考）：查找所有學(xué)科中最早考試日期和最晚考試日期，得到日期差，記作n，并且創(chuàng)建n天的時(shí)間表（表中信息包括當(dāng)天的日期，當(dāng)天的教室及其占用情況和學(xué)科安排情況）。然后對非機(jī)考學(xué)科進(jìn)行排考，首先遍歷所有需要考試的學(xué)科，從學(xué)科開始考試日期開始向后遍歷時(shí)間表，尋找可用的時(shí)間段，若早上時(shí)間足夠，則更新該天的日期表，并且break找下一個(gè)學(xué)科，進(jìn)行下一個(gè)學(xué)科的排考，否則就對下午時(shí)間進(jìn)行檢測，如果時(shí)間足夠考試則更新該天的日期表，并且break找下一個(gè)學(xué)科，否則對下一天的時(shí)間進(jìn)行判斷，如此以往，直到找到可用的時(shí)間段，確定好考試時(shí)間后，對班級進(jìn)行遍歷，將考該科目的班級放入該可用時(shí)間段中的空閑房間。同理對機(jī)考科目進(jìn)行排考。完成部分排考后判斷是否所有班級都完成了所有科目的考試安排，如果為否，系統(tǒng)提示考場不足，并結(jié)束排考，否則系統(tǒng)提示部分排考成功。

緊接完成最后的排考工作：對監(jiān)考教師進(jìn)行監(jiān)考安排，對每個(gè)教師創(chuàng)建一個(gè)時(shí)間安排表（監(jiān)考時(shí)間），對每門學(xué)科利用隨機(jī)數(shù)的方法從考試科目所屬學(xué)院中隨機(jī)選出一名教師，進(jìn)行判斷，如該時(shí)間段該教師已經(jīng)有監(jiān)考安排，則重新隨機(jī)選擇，直到選出未有考試安排的教師，然后將其設(shè)置為本場考試的主監(jiān)考官，同理從考生所屬學(xué)院中選出教師擔(dān)任本場考試的副監(jiān)考官。

完成排考后，就對排考結(jié)果進(jìn)行指定排序，最后導(dǎo)出最終考試安排Excel表。

3.2部分操作再優(yōu)化

在進(jìn)行對該系統(tǒng)的測試中，我們發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)在實(shí)際操作中，仍然有許多可提升的空間，對此我們對系統(tǒng)進(jìn)行了進(jìn)一步的完善，如：每次完成排序后，后臺將清空系統(tǒng)中各部分的隊(duì)列，便于進(jìn)行下一次排課;設(shè)置四個(gè)標(biāo)記flag1，flag2，flag3，flag4分別作為考試信息，考場信息，科目信息和校區(qū)設(shè)置的監(jiān)控變量，true為成功導(dǎo)入，false為未導(dǎo)入，用于進(jìn)行排考時(shí)，系統(tǒng)可在排考前就可進(jìn)行先行判斷，給出提示，避免了后續(xù)因?yàn)閿?shù)據(jù)不全和人員遺漏操作而發(fā)生的Bug和錯(cuò)誤;對于已經(jīng)排好后的考試安排信息在輸出至Excel表之前，又進(jìn)行了一次排序，使得數(shù)據(jù)展示更加的清晰，學(xué)生們以及教師們能更好地獲取考試安排信息（排序規(guī)則：第一標(biāo)準(zhǔn)：是否是機(jī)房考試（先非機(jī)房后機(jī)房）、第二標(biāo)準(zhǔn)：考試時(shí)間（考試開始時(shí)間的非遞減）、第三標(biāo)準(zhǔn)：班級名稱（遞增）、第四標(biāo)準(zhǔn)：學(xué)號的順序（遞增））

4排考數(shù)據(jù)展示

導(dǎo)入考生信息一般包括學(xué)號、姓名、班級和學(xué)院，如圖3。

導(dǎo)入考場信息一般包括教室號、座位數(shù)及教室類型，如圖4。

導(dǎo)入科目信息一般包括科目名稱、任課老師、考試人數(shù)、考試類型、考試時(shí)間、考試開始日期、考試終止日期和學(xué)院，如圖5。

導(dǎo)入監(jiān)考教師信息一般包括學(xué)工號，姓名和學(xué)院，如圖6。

考生排考結(jié)果展示一般包括課程名稱，任課老師，校區(qū)，班級，考號，姓名，考試時(shí)間，座位號，教室，考試類型，主監(jiān)考官和副監(jiān)考官。

本系統(tǒng)還可以針對某些對象單獨(dú)輸出相關(guān)信息。比如：班級的考試安排表，如圖7?？忌目荚嚢才疟?，如圖8。監(jiān)考老師的監(jiān)考安排表，如圖9。任課老師所任課程的考試列表，如圖10。

5結(jié)束語

隨著時(shí)代的發(fā)展，簡便化、自動(dòng)化、高效化的工作越來越受到人們的歡迎。隨著高校考生數(shù)量的增加，學(xué)科的增多，人工排考的工作也就越來越煩瑣，于是自動(dòng)高效的排考系統(tǒng)也就應(yīng)運(yùn)而生。可根據(jù)高校的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)排考參數(shù)，讓系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行排考，極大地提高了高校教務(wù)人員的工作效率，以及工作的質(zhì)量，且推動(dòng)了高校的現(xiàn)代化，自動(dòng)化的發(fā)展。本系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際檢驗(yàn)，具有較高的實(shí)踐性，能基本滿足高校排課需求，但仍需進(jìn)一步的改善與優(yōu)化，以增加程序的健壯性和功能。但系統(tǒng)也還有一些不足的地方，比如：未考慮存在補(bǔ)考學(xué)生考試科目相互沖突的情況，以后將進(jìn)一步改進(jìn)。

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【通聯(lián)編輯：王力】