高校实验课排课系统的设计与研究

高璐

【摘 要】为了充分利用实验室资源，提高实验室工作效率，本文设计了一个高校实验室排课系统。该系统利用Visual Basic作为开发语言，集高校实验课教学安排、实验课排课、实验室预约管理和实验课课表查询等功能为一体。系统实现了将专任教师、教授课程、上课地点这三个因素与上课时间的匹配问题，极大地优化了高校实验室资源分配。

【关键词】实验室；排课系统；Visual Basic

1 研究背景及现状

排课是高校实现教学任务顺利进行的前提。目前大学生数量与日剧增，高校开设课程更加多元化，排课的难度变得越来远大。实验中心作为高校教学环境中重要的一环，其排课也面临着诸多问题[1]。传统手动排课多采用实验员制作表格的方式，专任教师到实验员处预约实验课程时间及地点，由实验员统一调度分配。当确定好实验课上课地点时，再由实验员通知专任教师。这种方法工作量巨大，繁琐，而且无法对整个实验中心的教室资源做整体分配，造成资源浪费。人工排课出现错误的几率极大，一旦出错，将导致实验教学任务无法顺利进行，无法维持正常的教学秩序，造成教学事故，影响教学质量[2]。

目前，已存在一些排课系统，如基于贪婪算法的排课系统[3]，基于遗传算法的排课系统，人工智能排课系统[4]。这些排课系统都是针对高校基础课程的排课系统。实验课与理论课相比，具有实验课时少，上课时间零散，需按照实验项目授课等特殊性，因此，目前针对基础课的排课系统并不适用于实验课排课。

本文针对实验课课程的特殊性，设计了一个排课系统。该系统将专任教师、教授课程、上课地点这三个因素与上课时间相匹配，充分地利用了实验室资源，实现了资源分配的最优化，极大地提高了实验室工作效率，调高了实验教学质量。

2 实验课排课系统的设计与实现

2.1 实验课排课系统的功能分析

高校实验课排课管理分为高校教务处、二级学院和实验中心三个层次。高校教务处负责下发每个学期的实验教学任务，二级学院负责审核和实验教学任务，实验中心负责实验课排课的具体安排和调度。根据高校实验课排课的管理模式，该排课系统主要分为以下几个模块：系统管理模块、教学任务准备模块、实验课程排课模块、实验室预约管理模块、实验课表查询模块、实验课工作量统计模块和冲突预警模块。各模块功能如下：

（1）系统管理模块

该模块包括ID验证模块、用户权限模块和密码管理模块。ID验证模块用于用户登录，每个老师都有一个登陆ID，登陆后可以查看自己的实验教学任务；用户权限模块将不同用户设置了不同权限，专任教师只能查看自己的实验教学任务，实验中心主任和实验秘书能够查询到整个学院的实验开课任务；密码管理模块能够通过预留的通信方式帮助遗忘密码的用户找回密码。

（2）教学任务准备模块

该模块包括教学任务管理模块、教学任务审批模块、大纲撰写模块和实验项目查询模块。在每个学期开始前，由教务处在添加教学任务模块中统一导入各个学院的实验教学任务；二级学院在教学任务审批模块中对所有的教学任务审核，审核通过后，通知专任教师排课。专任教师在正式排课前需要在大纲撰写模块中撰写每门课程的大纲，对于已经撰写好的大纲可以直接调用；实验项目查询模块中可以查询整个学院开设实验课的实验项目名称、实验项目编号、实验类别、实验类型等信息。

（3）实验课程排课模块

该模块包括学生名单管理模块、实验分批管理模块、实验项目添加模块、时间检索模块和教室检索模块。其中，学生名单管理模块包含了整個学院班级名称、班级人数、班级学生名字、学生学号等信息，教师可通过添加班级名称选择需要上课的学生；实验室分批管理模块实现了实验分批教学，由于实验场地有限，学生人数与日俱增，同一个实验室往往无法容纳一个班级的学生，可将同一个班级的学生分成若干批，实现小班教学，更好地锻炼学生的动手实践能力；实验项目添加模块用于添加每次实验课程的实验项目名称，规范实验课授课内容；时间检索模块用于安排实验课上课时间，专任教师可以手动输入时间，也可以利用系统搜索可以排课的时间；教室检索模块包含了整个学院可用的所有教室的详细信息，包括教室门牌号、可容纳人数和教室使用情况。

（4）实验室预约管理模块

该模块主要针对实验室开放项目。高校实验室除了为学校上课提供场地外，也可供师生在课余时间研究感兴趣的课题。老师可在该模块预约需要使用的实验室名称、使用时间，并填写使用理由。实验中心主任负责教师预约实验室的审批和调度。实验室开放项目能够极大地提高实验室利用率，更好地帮助学生将理论与实践结合到一起，提高了学生对于专业课程的兴趣。

（5）实验课表查询模块

该模块用于汇总所有课程的课表信息。专任教师可在该模块中查找到实验课程的时间、上课地点和上课班级。

（6）实验课工作量统计模块

该模块用于统计专任教师和实验技术人员的工作量。每一门课程对应一位专任教师和一位实验技术人员，根据实验学时、实验人时数和分批情况系统自动计算出各位老师的工作量。

（7）冲突预警模块

该模块用于检测整个系统中是否存在冲突的情况，系统按照以下准则统一管理：

一门课程只能对应一位专任教师；

一门课程可以对应不同授课地点，但在同一时间，只能对应一个授课地点；

一位专任教师可以对应多门教授课程；

一位专任教师在同一时间只能在同一地点教授同一课程；

一个学生在同一时间只能在同一地点上同一课程。

2.2 系统的实现

该系统利用Visual Basic作为开发语言[5]，在Windows平台下实现了专任教师、教授课程、上课地点这三个因素与上课时间的匹配，将实验室资源重新整合并充分调度分配，提高了实验室工作效率，维护了实验教学秩序，保障了实验教学质量。实验课排课过程如下：专任教师登录实验课排课系统，根据培养方案撰写大纲，也可利用已有的实验大纲；根据开课情况导入课程对应的授课班级学生的名单；如果需要分批教学，可根据实际情况对学生分批管理；根据实验学时添加实验项目，实验项目可从实验大纲中导出；专任教师可自行安排上课时间，也可以规定时间范围使用系统自动搜索可利用的上课时间，并从可选择的上课时间中安排合理的上课时间；系统会通过学生人数筛选出满足授课条件的教室，专任教师可从中挑选可利用的教室；最后，系统会对所排课程进行检测，是否有冲突的情况，如果有，系统会报警提示，专任教师可自行更改，或联系实验中心做相应的调整。

3 结束语

本文利用Visual Basic作为开发语言，设计了一个实验课排课系统，解决了专任教师、教授课程、上课地点这三个因素与上课时间匹配的问题，充分地利用了实验室资源，极大地提高了实验室工作效率。

【参考文献】

[1]李振，王晓全.基于专家系统的交互式排课系统的实现[J].郑州大学学报.2010.31（4）：124-128.

[2]于小鹏，李政.用VBA实现的排课模板[J].哈尔滨师范大学自然科学学报，2008.24：（2）：72-73.

[3]李春芬，何晓阳.排课系统的改进及辅助功能设计[J].实验科学与技术，2004（12）：45-67.

[4]高阳，谢宇专.高校排课管理系统的开发[J].喀什师范学院学报，20085，26（6）：69-71.

[5]杨忠宝，康顺哲.VB语言程序设计教程[M].北京人民邮电出版社，2006.