高校實(shí)驗(yàn)課排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究

高璐

【摘 要】為了充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，提高實(shí)驗(yàn)室工作效率，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)高校實(shí)驗(yàn)室排課系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用Visual Basic作為開發(fā)語言，集高校實(shí)驗(yàn)課教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)課排課、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理和實(shí)驗(yàn)課課表查詢等功能為一體。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將專任教師、教授課程、上課地點(diǎn)這三個(gè)因素與上課時(shí)間的匹配問題，極大地優(yōu)化了高校實(shí)驗(yàn)室資源分配。

【關(guān)鍵詞】實(shí)驗(yàn)室；排課系統(tǒng)；Visual Basic

1 研究背景及現(xiàn)狀

排課是高校實(shí)現(xiàn)教學(xué)任務(wù)順利進(jìn)行的前提。目前大學(xué)生數(shù)量與日劇增，高校開設(shè)課程更加多元化，排課的難度變得越來遠(yuǎn)大。實(shí)驗(yàn)中心作為高校教學(xué)環(huán)境中重要的一環(huán)，其排課也面臨著諸多問題[1]。傳統(tǒng)手動(dòng)排課多采用實(shí)驗(yàn)員制作表格的方式，專任教師到實(shí)驗(yàn)員處預(yù)約實(shí)驗(yàn)課程時(shí)間及地點(diǎn)，由實(shí)驗(yàn)員統(tǒng)一調(diào)度分配。當(dāng)確定好實(shí)驗(yàn)課上課地點(diǎn)時(shí)，再由實(shí)驗(yàn)員通知專任教師。這種方法工作量巨大，繁瑣，而且無法對整個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的教室資源做整體分配，造成資源浪費(fèi)。人工排課出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率極大，一旦出錯(cuò)，將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)無法順利進(jìn)行，無法維持正常的教學(xué)秩序，造成教學(xué)事故，影響教學(xué)質(zhì)量[2]。

目前，已存在一些排課系統(tǒng)，如基于貪婪算法的排課系統(tǒng)[3]，基于遺傳算法的排課系統(tǒng)，人工智能排課系統(tǒng)[4]。這些排課系統(tǒng)都是針對高校基礎(chǔ)課程的排課系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)課與理論課相比，具有實(shí)驗(yàn)課時(shí)少，上課時(shí)間零散，需按照實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目授課等特殊性，因此，目前針對基礎(chǔ)課的排課系統(tǒng)并不適用于實(shí)驗(yàn)課排課。

本文針對實(shí)驗(yàn)課課程的特殊性，設(shè)計(jì)了一個(gè)排課系統(tǒng)。該系統(tǒng)將專任教師、教授課程、上課地點(diǎn)這三個(gè)因素與上課時(shí)間相匹配，充分地利用了實(shí)驗(yàn)室資源，實(shí)現(xiàn)了資源分配的最優(yōu)化，極大地提高了實(shí)驗(yàn)室工作效率，調(diào)高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2 實(shí)驗(yàn)課排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)課排課系統(tǒng)的功能分析

高校實(shí)驗(yàn)課排課管理分為高校教務(wù)處、二級學(xué)院和實(shí)驗(yàn)中心三個(gè)層次。高校教務(wù)處負(fù)責(zé)下發(fā)每個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，二級學(xué)院負(fù)責(zé)審核和實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中心負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)課排課的具體安排和調(diào)度。根據(jù)高校實(shí)驗(yàn)課排課的管理模式，該排課系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)模塊：系統(tǒng)管理模塊、教學(xué)任務(wù)準(zhǔn)備模塊、實(shí)驗(yàn)課程排課模塊、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理模塊、實(shí)驗(yàn)課表查詢模塊、實(shí)驗(yàn)課工作量統(tǒng)計(jì)模塊和沖突預(yù)警模塊。各模塊功能如下：

（1）系統(tǒng)管理模塊

該模塊包括ID驗(yàn)證模塊、用戶權(quán)限模塊和密碼管理模塊。ID驗(yàn)證模塊用于用戶登錄，每個(gè)老師都有一個(gè)登陸ID，登陸后可以查看自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)；用戶權(quán)限模塊將不同用戶設(shè)置了不同權(quán)限，專任教師只能查看自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中心主任和實(shí)驗(yàn)秘書能夠查詢到整個(gè)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)開課任務(wù)；密碼管理模塊能夠通過預(yù)留的通信方式幫助遺忘密碼的用戶找回密碼。

（2）教學(xué)任務(wù)準(zhǔn)備模塊

該模塊包括教學(xué)任務(wù)管理模塊、教學(xué)任務(wù)審批模塊、大綱撰寫模塊和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查詢模塊。在每個(gè)學(xué)期開始前，由教務(wù)處在添加教學(xué)任務(wù)模塊中統(tǒng)一導(dǎo)入各個(gè)學(xué)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)；二級學(xué)院在教學(xué)任務(wù)審批模塊中對所有的教學(xué)任務(wù)審核，審核通過后，通知專任教師排課。專任教師在正式排課前需要在大綱撰寫模塊中撰寫每門課程的大綱，對于已經(jīng)撰寫好的大綱可以直接調(diào)用；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目查詢模塊中可以查詢整個(gè)學(xué)院開設(shè)實(shí)驗(yàn)課的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目編號、實(shí)驗(yàn)類別、實(shí)驗(yàn)類型等信息。

（3）實(shí)驗(yàn)課程排課模塊

該模塊包括學(xué)生名單管理模塊、實(shí)驗(yàn)分批管理模塊、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目添加模塊、時(shí)間檢索模塊和教室檢索模塊。其中，學(xué)生名單管理模塊包含了整個(gè)學(xué)院班級名稱、班級人數(shù)、班級學(xué)生名字、學(xué)生學(xué)號等信息，教師可通過添加班級名稱選擇需要上課的學(xué)生；實(shí)驗(yàn)室分批管理模塊實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)分批教學(xué)，由于實(shí)驗(yàn)場地有限，學(xué)生人數(shù)與日俱增，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)室往往無法容納一個(gè)班級的學(xué)生，可將同一個(gè)班級的學(xué)生分成若干批，實(shí)現(xiàn)小班教學(xué)，更好地鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目添加模塊用于添加每次實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱，規(guī)范實(shí)驗(yàn)課授課內(nèi)容；時(shí)間檢索模塊用于安排實(shí)驗(yàn)課上課時(shí)間，專任教師可以手動(dòng)輸入時(shí)間，也可以利用系統(tǒng)搜索可以排課的時(shí)間；教室檢索模塊包含了整個(gè)學(xué)院可用的所有教室的詳細(xì)信息，包括教室門牌號、可容納人數(shù)和教室使用情況。

（4）實(shí)驗(yàn)室預(yù)約管理模塊

該模塊主要針對實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目。高校實(shí)驗(yàn)室除了為學(xué)校上課提供場地外，也可供師生在課余時(shí)間研究感興趣的課題。老師可在該模塊預(yù)約需要使用的實(shí)驗(yàn)室名稱、使用時(shí)間，并填寫使用理由。實(shí)驗(yàn)中心主任負(fù)責(zé)教師預(yù)約實(shí)驗(yàn)室的審批和調(diào)度。實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目能夠極大地提高實(shí)驗(yàn)室利用率，更好地幫助學(xué)生將理論與實(shí)踐結(jié)合到一起，提高了學(xué)生對于專業(yè)課程的興趣。

（5）實(shí)驗(yàn)課表查詢模塊

該模塊用于匯總所有課程的課表信息。專任教師可在該模塊中查找到實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)間、上課地點(diǎn)和上課班級。

（6）實(shí)驗(yàn)課工作量統(tǒng)計(jì)模塊

該模塊用于統(tǒng)計(jì)專任教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的工作量。每一門課程對應(yīng)一位專任教師和一位實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員，根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)人時(shí)數(shù)和分批情況系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出各位老師的工作量。

（7）沖突預(yù)警模塊

該模塊用于檢測整個(gè)系統(tǒng)中是否存在沖突的情況，系統(tǒng)按照以下準(zhǔn)則統(tǒng)一管理：

一門課程只能對應(yīng)一位專任教師；

一門課程可以對應(yīng)不同授課地點(diǎn)，但在同一時(shí)間，只能對應(yīng)一個(gè)授課地點(diǎn)；

一位專任教師可以對應(yīng)多門教授課程；

一位專任教師在同一時(shí)間只能在同一地點(diǎn)教授同一課程；

一個(gè)學(xué)生在同一時(shí)間只能在同一地點(diǎn)上同一課程。

2.2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)利用Visual Basic作為開發(fā)語言[5]，在Windows平臺下實(shí)現(xiàn)了專任教師、教授課程、上課地點(diǎn)這三個(gè)因素與上課時(shí)間的匹配，將實(shí)驗(yàn)室資源重新整合并充分調(diào)度分配，提高了實(shí)驗(yàn)室工作效率，維護(hù)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序，保障了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)課排課過程如下：專任教師登錄實(shí)驗(yàn)課排課系統(tǒng)，根據(jù)培養(yǎng)方案撰寫大綱，也可利用已有的實(shí)驗(yàn)大綱；根據(jù)開課情況導(dǎo)入課程對應(yīng)的授課班級學(xué)生的名單；如果需要分批教學(xué)，可根據(jù)實(shí)際情況對學(xué)生分批管理；根據(jù)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)添加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可從實(shí)驗(yàn)大綱中導(dǎo)出；專任教師可自行安排上課時(shí)間，也可以規(guī)定時(shí)間范圍使用系統(tǒng)自動(dòng)搜索可利用的上課時(shí)間，并從可選擇的上課時(shí)間中安排合理的上課時(shí)間；系統(tǒng)會(huì)通過學(xué)生人數(shù)篩選出滿足授課條件的教室，專任教師可從中挑選可利用的教室；最后，系統(tǒng)會(huì)對所排課程進(jìn)行檢測，是否有沖突的情況，如果有，系統(tǒng)會(huì)報(bào)警提示，專任教師可自行更改，或聯(lián)系實(shí)驗(yàn)中心做相應(yīng)的調(diào)整。

3 結(jié)束語

本文利用Visual Basic作為開發(fā)語言，設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)課排課系統(tǒng)，解決了專任教師、教授課程、上課地點(diǎn)這三個(gè)因素與上課時(shí)間匹配的問題，充分地利用了實(shí)驗(yàn)室資源，極大地提高了實(shí)驗(yàn)室工作效率。

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