一种基于web2.0的人性化排课系统

张明宝 李雨

［摘要］传统的排课系统忽视了人性化的用户需求特征，使得其所排课表尽管可行，但是教师的满意度却不高。针对该问题，论文提出一种基于web2.0思想构建的人性化排课系统。该系统强调通过教师与教务员的协商和配合共同进行排课，既高度体现了教师的排课需求又简化了教务人员的排课负担。论文对其工作过程及其实现的关键技术作了详细的描述。

［关键词］排课系统web2.0人性化

［中图分类号］TP391.6［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2014）06-0054-03

前言

高校的课表编排是教学管理的核心工作，对高校合理组织教学资源意义重大。课表编排工作是一个复杂的系统工程，涉及学校的数十个专业和成千上万名教师和学生。课表编排的合理与否、科学与否，将直接影响课堂教学的效率和教学的整体效果。课表编排是一个基于约束的多目标优化问题，使用数学方法解决这一问题是构建计算机排课系统的关键。邓曦辉（2012）引入贪心算法建立了一种自动排课系统，使用局部最优策略通过多阶段编排来解决传统全局最优求解的高代价问题。邢芳（2011）使用Agent技术设计了一种智能排课系统，并且引入了教师满意度指标作为智能化程度的度量标准。王璐（2009）详细设计了一个基于web的课表编排系统，提出一套完整的课表编排算法并且给出了算法实现。现有的排课研究重点在于强调实现计算机的自动化处理，解决课表编排时教师、学生、教室、时间等相关因素的冲突问题。教师、学生与教室、时间这些物理性因素同等对待，忽视了人的属性，使得现有排课系统缺乏人性化特征，教师和学生接受排课结果但并不满意。针对这一问题，本文从课表编排的人性化需求入手，借鉴web2.0思想提出一种强调用户满意度的课表编排系统，对该系统实现的关键问题作了系统阐述。

一、课表编排的人性化需求

伴随着中国高等教育改革的不断发展，高校的专业、学生、教师和规模急剧扩大，很多高校纷纷建立新校区，过去完整的校园被分割为几个部分。在这种环境下，课表编排工作要考量的因素急剧增加，受到的约束也越来越多，很多计算机自动排课系统开始捉襟见肘，需要越来越多的人工干预。为了减少教务人员的工作量，简化各类矛盾和冲突的化解工作，很多高校出台了严格的课表编排制度，对教师加以约束，要求教师无条件接受排课系统编排的课表结果。这就使得教师对排课系统的满意度急剧下降。教师在涉及自身时间安排的排课问题上没有任何的自由度，大家对于这种刚性的、不人性化的排课系统纷纷表达不满。

很多高校由于扩招使得教学资源日益紧张，使用排课系统来编排调度这些资源的优化使用确实难度很高，但是我们应该看到，在所有这些资源中教师才是最重要的资源。只有让教师满意，这样的排课结果才能最大限度地发挥教师的能动性，才能提高教学效率和效果。可见，人性化才是我们设计计算机排课系统的最重要考量因素，而这恰恰长期被人们所忽视。本文在现有工作的基础上，借鉴web2.0的思想提出一种简单且高度强调人性化的课表编排方法，力求解决这一长期被忽视的问题。

二、Web2.0思想在排课系统中的应用

Web2.0是万维网发展的一种新方向，它是以维基、推特、脸谱网和人人网等为代表，依据六度分隔理论和一系列互联网新技术实现的新一代互联网应用模式。Web2.0的核心理念在于强调大众参与性、自由开放性和简单实用性。

今天绝大多数排课系统都是基于web1.0的中心化模式，即由教务人员发布排课结果，广大教师被动使用这一结果。我们可以借鉴web2.0的思想，将排课活动转变成教务人员和教师共同参与的活动，大家通过共享的排课应用平台通过沟通和协商来共同完成排课过程。这样既满足了教师的排课需求，又能够有效地降低教务人员的排课负担，真正体现出人性化的特征。实现这一目标需要我们构建一个基于web2.0的排课系统，它应该具有大众参与性、自由开放性和简单实用性这些鲜明特征。

三、基于web2.0的排课系统的工作过程

基于web2.0的排课系统将完整的排课过程划分为四个阶段，依次为基础资料准备阶段、协商排课阶段、教务员排课阶段和课表发布阶段。前两个阶段的引入体现了web2.0开放性和参与性的特点。图1所示为完整的排课算法过程。

基础资料准备阶段是指排课机构在取得完整的课程计划、教学日历、教师上课计划和教室使用计划后制定本次排课的约束规则集，然后利用排课系统提供的工具将其导入。排课约束规则集是教师自我排课时应该遵循的约束条件，譬如不允许一门课程连着上、某些课程不允许排在晚上等等。它既反映了教学管理部门对排课的要求，又体现了实际排课时必须要考虑的各类条件的限制。这一工作非常关键，对教务人员提出了很高的要求，也是本排课系统使用时的难点。

协商排课阶段是指排课机构完成基本资料的导入以后，向教师发布协商排课通告，开放教师协商排课平台，约定协商排课的起止时间阶段，要求大家主动参与自己相关课程的编排。排课系统记录排课结果严格遵循“先到先得”的原则。教师登录排课系统界面按照自身需要指定所需的上课时间和上课地点，然后提交。后台系统需要对每次用户的提交进行校验。首先使用排课约束规则集校验本次排课结果，若遇冲突则返回提交失败提示并要求用户重新选择，若无冲突则校验该次提交所需时间、地点是否已被别人占用。若被别人占用，系统返回占用者联系方式让其与占用者协商让对方取消相关占用。如果协商不成，要么该教师另选其他时间或地点，要么留待下一阶段教务人员解决。

只要教师积极参与，在协商排课阶段，绝大多数教师都能获得自己需要的课程安排。这一目标的实现需要注意几点问题：（1）排课机构制定的体现本校排课政策和实际约束条件的排课约束规则集应该是完备的；（2）严格遵循教师先到先得的原则；（3）排课者一旦获得对某一时间和地点的占用将保持独占性，别人无权取消其占用，只有其本人才能够取消。（4）引入并发控制机制避免两人或多人同一时刻选中相同资源的冲突发生。

排课机构设定的协商排课时间到期，立即关闭教师协商排课平台，下面进入教务员排课阶段。该阶段和传统排课系统的工作没有任何差别，即教务员将仍然没有完成编排的课程统一编排。教务员可以先设定某一顺序，譬如按照未完成排课教师的工号次序或者课程号次序，让排课系统按照遍历算法自动排课。系统自动编排每一门课同样要通过排课约束规则集校验和资源占用校验。自动排课结束以后，由教务员手工编排由于冲突而剩余的课程。

课表发布阶段即排课机构将已经编排好的课表向教师公布，教师若需要进一步调整可以向排课机构反馈，排课人员按照教师需求重新设定，排课系统依据排课约束规则集和资源占用情况进行校验，校验通过则修改成功；校验不通过则由教务部门裁决。课表发布期结束，则产生最终的课表，不再允许随便变动。

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图1 基于web2.0排课系统工作过程

四、冲突校验机制的设计

通过上述排课工作过程的描述，可以认识到该算法过程的技术关键在于实现一种有效的冲突校验机制。无论是教师自主排课还是教务员启动的自动排课或者手动排课，都需要校验排课约束规则集和资源占用冲突校验。资源占用冲突校验主要是检查课程在时间和地点两个方面有无冲突，只需通过数据库设定好的固定约束校验就可以实现，故不再讨论。

排课约束规则集既要反映学校教学安排的政策又要能够表达实际排课条件的种种限制，建立完备的约束规则集需要考虑很多因素。同时，为了简化排课人员的工作负担，适应各种应用环境的需要，排课系统应具有很好的灵活性。根据这些要求，排课约束集描述应该采用一种简单的并且是可定制的实现机制。我们采用将约束规则与软件代码相分离的方式实现。该方式将排课约束规则集构建过程分为四个步骤：排课约束规则描述—>约束规则映射—>SQL完整性约束语句—>写入数据库。用户只需要使用排课约束规则描述工具按照其引导通过点选的方式即可完成一条条约束规则的构建，这些约束规则自动通过约束规则映射机制转换为使用SQL语言表述的完整性约束语句并且写入数据库。限于篇幅本文不再具体展示该过程的技术细节。

五、结束语

传统高校排课系统忽视了高校教师的人性化需求，尽管可行，但是教师的满意度很低。本文借鉴web2.0的思想设计了一种人性化的排课系统。其强调教师和教务人员利用互联网平台共同合作安排课程体现了参与性和开放性的特点，其所使用的将约束规则与代码实现相分离的实现方法充分体现了简单实用的特性。本文建立的排课系统最大的优势就在于其吸收了web2.0的这些特征，其实现方法简单，值得推广应用。

［参考文献］

［1］邓曦辉.浅谈贪心算法在排课系统中的应用［J］.学术探讨，2012，（4）:29-30.

［2］邢芳.一种基于B/S 模式的排课系统的设计［J］.科技广场,2011，（7）:183-186.

［3］王璐,文武松.基于Aglet 平台的智能排课系统的研究与实现［J］.计算机工程与科学,2009,31（9）:149-152.

［4］黄薇.基于B/S 模式智能化排课系统的分析与设计［J］. 软件应用,2013,（7）:58-59.

［责任编辑：雷艳］