西部醫(yī)學院校智能排課系統(tǒng)的應用調(diào)查研究

程 琴

(瀘州醫(yī)學院，四川 瀘州 646000)

伴隨著我國高等教育的快速發(fā)展，學科種類的增加、招生規(guī)模的不斷擴大、學分制的推行、教學資源的限制，教學管理工作任務繁重、管理難度進一步增大，為高校的教學運行造成極大困擾。為了改進高校教務管理手段，西部醫(yī)學院校大都選用了適合自己的教務管理軟件，并進行了一些個性化的修改，以期能實現(xiàn)教務管理的網(wǎng)絡化、信息化。然而，采用這樣一種先進的管理模式，要解決的核心問題就是課表編排。因為課表是學生選課的依據(jù)，是調(diào)停課的基礎、是各級各類數(shù)據(jù)指標的計算依據(jù)。在以往的教學管理中，許多高校只能通過手工的方式生成，過程復雜、效率低下，且沖突多。隨著學科范圍的不斷擴大，學科科目也越來越多，龐大的課時、教師、教室信息令學校的教務管理人員眼花繚亂，無法迅速、高效地完成排課任務。運用計算機進行智能排課已成為發(fā)展的必須趨勢，這也是人們一直非常關注卻又未能圓滿解決的一個現(xiàn)實問題。

一、西部醫(yī)學院校排課現(xiàn)狀

受地域、經(jīng)濟以及專業(yè)等多個因素的限制，西部醫(yī)學院校教學資源(師資、場地、經(jīng)費等)多有不足、教學管理觀念陳舊。大都使用半人工半計算機的方式編排，都是經(jīng)過反復的修改、嘗試，效率不高，甚至有的高校還在采用純手工的方式進行排課。而使用了教務網(wǎng)絡管理系統(tǒng)的高校，排課系統(tǒng)也大都處于閑置狀態(tài)，致使該系統(tǒng)的其它功能也不能最大限度的得到發(fā)揮，這不僅是對資源的一種浪費，也是讓西部醫(yī)學院校教學管理水平停滯落后的重要因素之一。

二、西部醫(yī)學院校無法實現(xiàn)智能排課原因探析

1．高等教育擴招，教學條件嚴重滯后

1998年以來，西部高校在高等教育迅猛發(fā)展的情況下，低成本擴張，超負荷運行，投入不足，債臺高筑，運行艱難，導致整體辦學條件較差，生均教學輔助用房、生均校舍面積和生均宿舍面積與國家要求差距較大。而基礎設施嚴重滯后的狀況，極大地影響了西部高校的進一步的發(fā)展、高層次人才的供給，以及西部高等教育的健康發(fā)展。學生人數(shù)增加，新校區(qū)的建設、外聘教師的增多，教室、實驗室資源的緊缺這些因素大大增加了課表編排工作的復雜度。如果采用人工排課，無疑是一項比較繁重的工作，并且存在很多問題，例如:沒有嚴謹?shù)囊?guī)范，排課隨機性較大，同時會消耗大量的時間，排課過程也是不斷修改、嘗試的過程，排課合理性往往要等到上課時才能反應出來，給老師、學生帶來了極大的不便，這就降低了教學效率。因此，大多數(shù)高校都希望通過教務網(wǎng)絡管理系統(tǒng)中的排課功能實現(xiàn)智能排課，提高排課效率。這種排課模式提高了數(shù)據(jù)的存儲與共享能力，打破了傳統(tǒng)手工排課方式，實現(xiàn)了課表的半自動化編排，但離真正的智能排課還有一定的距離。

2．學科發(fā)展、專業(yè)結構調(diào)整等增加了智能排課的復雜度

學科水平是高校質(zhì)量和水平的重要標志，建設一流的大學就需要建設一流的學科。隨著近些年教育教學改革工作的進一步深入，各高校的學科方向得到進一步凝練，專業(yè)結構也在緊隨其后的進行著一系列的優(yōu)化。例如:老專業(yè)的改造、新專業(yè)的建設等等。對于市場經(jīng)濟條件下奇缺的一些新的學科專業(yè)，政府對高校的論證不夠，審批不嚴，盲目上馬，有個別熱門和短缺專業(yè)“一哄而起”，使這些專業(yè)在師資、設備、場地、用房等方面嚴重不足，給排課造成了相當大的難度。

3．醫(yī)學科學本身所具有的特性阻礙了智能排課的進程

醫(yī)學是一個完整的體系，此體系中，各學科知識嚴謹而緊密相關，互為補充，互為支持，有嚴格的先修后續(xù)關系。作為醫(yī)學生，需要掌握的是醫(yī)學這個體系中所有必備的理論基礎，先作為一個初級醫(yī)師基本適應臨床各科的工作，然后在工作中發(fā)展其專科特長。這個嚴密體系中的任何一個環(huán)節(jié)的缺失，都可能造成基本知識和能力的缺陷，導致無法勝任臨床工作，無法履行醫(yī)者的職責。而在臨床上存在一個普遍現(xiàn)象就是一門課程由多個教師分段教學，而門診、手術時間的不確定性也對課表的自動編排產(chǎn)生了巨大的影響。

4．教學管理人員信息閉塞，教學管理觀念陳舊

隨著高校的逐步發(fā)展，高校教學管理人員學歷層次從中專、?？啤⒈究频窖芯可鷤€人素質(zhì)有了很大提升，但同時受地域以及慣性思維的影響，教學管理人員缺乏攻堅克難的勇氣，大都安于現(xiàn)狀，不愿在現(xiàn)有的模式下創(chuàng)新性地開展工作。雖然教學管理觀念的更新越來越受到研究者的關注，但就現(xiàn)有的研究來看，盡管人們對教師的教育觀念已有所關注，但研究還比較薄弱，而且研究大多集中在討論教師應轉變的一些具體的教育觀念上，沒有從整體上探討教師教育觀念的發(fā)展歷程，難以更深層次的觸動教育管理觀念的真正轉變。

5．智能排課系統(tǒng)本身存在的不足

由于各高校的情況不盡相同，比如校區(qū)、院系、教學樓、教師，教學運行模式等都各有差別。因此，目前還沒有一個軟件能排出所有高校的課程，即使一部分高校在使用排課系統(tǒng)，也還不能說它是智能的，或只適合本?；蛑贿m合一部分學校，智能二字實在勉強。再從排課系統(tǒng)本身來看，絕大多數(shù)是采用C/S結構，即客戶端/服務器結構。這種模式缺點就是靈活性差、升級困難、維護工作量大，當客戶訪問量增加時，會極大的降低訪問速度。智能排課系統(tǒng)的難點在于算法，也就是約束條件下的最優(yōu)結果，取決于系統(tǒng)規(guī)模和具體條件。目前各高校使用的排課系統(tǒng)大都是根據(jù)各自的特點進行了適應性的改進，首次排課完成率大都不超過80%，其余部分仍然需要手工進行輔助調(diào)整，還沒有真正意義上的實現(xiàn)智能化排課。

三、智能排課系統(tǒng)在西部醫(yī)學院校的應用實現(xiàn)對策

盡管在智能排課系統(tǒng)方面的研究較多，然而對西部醫(yī)學院校而言，排課問題至今沒有完善、成熟的解決方案。除了解決上述的這些具體問題之外，最核心和關鍵的還是要抓住排課工作的實質(zhì)，找出難點和目標，綜合考慮排課問題涉及到的各種因素和約束條件，確定解決問題的總體思路，設計具體實現(xiàn)方案，對于比較復雜的、通用的人工智能算法排課問題進行深入的研究。

1．排課工作的實質(zhì)

排課工作的重要性和復雜度毋庸置疑，就其本質(zhì)而言可以抽象為一個時間、空間和人物的組合問題。就是說要在滿足各種已知約束條件的情況下找出一個最佳的數(shù)學組合，同時在實際操作中它又受到教學組織形式、客觀物質(zhì)條件等多種因素的影響，使這一工作在具體實踐時呈現(xiàn)出條件約束復雜的特點。因此，要做好排課工作不僅要建立完善的邏輯模型，還要深入了解教學組織形式及其客觀物質(zhì)條件的特點。由于是在資源受限的條件下保障教學的有序性，自動排課就成為一個多約束、多目標的優(yōu)化問題。

2．制定排課系統(tǒng)需要實現(xiàn)的目標

課表編排系統(tǒng)大多應用于校園網(wǎng)絡，依據(jù)學期教學任務、資源、學生學籍以及學期校歷等簡便快捷、科學合理的完成學期課表及實驗編排。具體來說應實現(xiàn)以下幾個方面的功能:依據(jù)學期開課計劃，由承擔單位為承擔的每門課程確定任課教師;制定學期教學任務并以此為依據(jù)確定學期實驗教學任務;采用智能編排和輔助編排方式，簡便快捷、科學合理地完成學期課表編排與實驗安排，學生可以通過網(wǎng)絡確定所在上課/上機班級、實驗班級;提供簡便、快捷的輔助調(diào)、停課手段;提供各種課表，如課程課表、教師課表、教室課表、班級課表、學生課表、周/日/節(jié)次課表，全校課表;提供各種實驗安排表;查看空閑教室、無課學生以便安排臨時活動;準確計算相關指標，科學分析排課質(zhì)量，如課表編排的均衡性、學生上課的流動性、教學場地的使用率、排課要求的滿足情況等等;分院系部按職稱、學歷、學位、性別與年齡區(qū)段分析任課/指導教師構成、統(tǒng)計承擔學時等等。

3．完善智能排課系統(tǒng)的設計思路

實現(xiàn)計算機自動排課，是學校教學管理工作邁入科學化、規(guī)范化和現(xiàn)代化管理的關鍵步驟，其意義十分重大。首先，排課系統(tǒng)應該從教學資源、課程需求、查詢需求等方面進行設計。將應用對象劃分為管理人員、教師和學生。針對不同對象的特點及需求進行設計和開發(fā)，使之具有靈活、方便、實用的特點。通過合理的條件設置，爭取達到95%以上的自動排課率，并可通過人機交互式的輔助排課方式完成剩余未排完課程。其次，找準最實用的算法，自2009到2012年以來相繼出現(xiàn)了基于UML算法、著色算法、JSP算法、蟻群算法以及自適應遺傳算法的高校排課系統(tǒng)。根據(jù)仿真數(shù)據(jù)來看，相對于傳統(tǒng)排課方法而言，自適應遺傳算法具有優(yōu)勢，它不僅提高了排課效率，而且提高排課的成功率，有效降低了沖突率，并能夠解決醫(yī)學院校排課所面臨的獨有難題。再次，確定排課系統(tǒng)應該采用結構。由于傳統(tǒng)的C/S結構維護升級困難、訪問受限，開放性和可擴充性較差，隨著Web技術發(fā)展的日益成熟，例如防火墻技術的發(fā)展保證了系統(tǒng)的安全性，排課系統(tǒng)的C/S結構必將被B/S結構代替，并對舊的排課方式產(chǎn)生巨大沖擊。

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