排课的数学模型和算法在教务管理系统中的应用探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 排课的数学模型和算法在教务管理 系统中的应用探讨 【摘要】智能排课作为教务管理 系统中的一个重要组成部分，其对于高 中院校的管理工作有着非常重要的意义. 本文就以教务管理系统中排课的数学模 型以及算法进行了分析研究. 中国论文网 /9/view-13003287.htm 【关键词】排课；数学模型；算 法；教务管理系统 【基金项目】甘肃省“十三五” 教 育规划课题基于改进的遗传算法的排 课系统研究与设计 （GS【2016】 GHB0118）. 随着我国计算机技术的不断发展， 使得全国高中院校普遍在教务管理的过 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 程中运用到了计算机技术，其中运用状 况良好的有学籍管理子系统、成绩管理 子系统以及教学评估子系统等.但是智能 排课子系统的应用还不广泛，并且在具 体的应用过程中还存在着一定的问题.一 些高中院校在进行排课的过程中往往还 采用常规的人工排课模式，其不仅浪费 大量的人力资源，还无法有效解决教务 管理过程中所存在的一些矛盾.这也就要 求相关的高中院校管理人员能够进一步 优化自身的智能排课系统，并且取得一 个良好的教学管理效果. 一、进行智能排课的应用现状 排课作为教学管理过程中的一个 难点问题，其需要充分考虑到教师、教 室、实验室以及课程分布等多方面的因 素，并且会受到单双周与教师要求等各 个方面的约束，因此，现阶段的高中院 校急需一种应用良好的智能排课子系统 来进行工作，并进一步提升高中院校的 教务管理能力.现阶段一些学者在进行排 课系统的研究过程中，多采用了随机散 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 列方法、拓扑排序方法以及遗传算法等 方式进行研究，但是总体获得的效果却 不尽人意.本文就在此基础上，借助于一 种新型的排课数学模型与算法来对高中 院校的排课系统进行更加深入的研究， 并对现阶段智能排课过程中所存在的一 些问题与矛盾进行有效解决. 二、排课的数学模型以及算法 现阶段我国高中院校多运用学分 制来进行教务管理，而这种模式中的排 课就需要根据指导性教学计划来生成教 学总任务，并需要在各类课程教学班总 人数的要求下来进行教学任务的生成， 并将其传递给各个教学部门里，教学部 门在接收到教学任务之后，就会根据实 际情况来对教学班进行适当的调整，并 在此基础上进行任课教师的合理安排， 而一些对于场地或者时间具备特殊要求 的教学任务，则需要由专门的管理人员 进行安排，并需要在教务处进行统一的 调整，并形成排课总任务. 在进行数学模型的建立过程中， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 就需要将定量资源分配给各个不同的需 求主体，具体说明如下： 1.需求集：需要进行时间与地点 安排的n 程，其特征设置为课程名称、 上课人数、授课教师.按照年级专业来处 理排课任务，具体流程为：确定年级专 业设定开课数为 N，即位 A1，A2，A3，An找出开班数最 大的课程，设定为 M建立 MN. 矩阵 A11A12A1m A21A22A2m An1An2Anm 元素 Aij 代表 Ai 课的第 j 个课号. 2.资源集：即教学时间的集合以 及所需教室的集合. 3.进行条件约束群的建立，具体 包含映射约束以及软约束.其中映射约束 值需要在 MN 矩阵中，M 为需求集中 的元素个数，而 N 则为资源集中的元素 个数，MN，而 Pij 即为资源 I 分配给 需求集 J 的满意程度.软约束则是需求集 中的元素以及资源集中元素特征具有多 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 维性，并且受到不定型的约束. 4.解集：解集一般就是排课的结 果，并且需要按照相关顺序来进行时间 以及教室的分配. 5.排课过程：对于一些拥有着特 殊约束条件的需求集首先需要进行人工 排课，然后将时间资源与教室资源分配 给需求集，完成具体分配之后，还需要 对一些没能够满足的需求集来进行人工 的调整. 在进行资源集的分配过程中还需 要对需求集的算法做如下说明：设定在 资源分配的过程中需要回溯层次数 Hs，并建立 MN 阶映射约束矩阵 A， 如果将该矩阵中的各个元素设置为 0 与 1，则其满意度为一个二元选择，在此 基础上按照需求集的优先级别进行排序， 就能够获得元素个数为 M 的需求向量 B；进行资源集合的排序得到向量 C， 元素个数为 N；检验是否都满足映射约 束以及软约束，若不满足则需要分配 C 中的第 j+1 个元素，如果 C 中所有资源 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 均进行分配之后依旧无法满足 B 的约束 条件，则将该状态确定为回溯点，并运 用变量 YD 来对 I 进行标示，将 B 中的 第 I 个需求进行标识，并且对其进行人 工分配，然后回到第 5 步.分配 B 中的 下一个元素，直到需求 B 中的所有元素 均已经合理分配完成，该算法结束. 三、智能排课系统的功能 1.排课初始化：该功能是排课前 的准备工作，首先需要对每天的上课节 数进行设置，然后将教育总任务初始为 排课总任务，并将所有的排课总任务根 据其优先的级别来进行排序工作. 2.人工固课：在进行自动排课之 前首先需要对一些有着特殊时间要求以 及场地要求的排课任务进行人工排课， 并对进行完成人工排课的因素进行标识. 3.自动排课：按照所设定的条件 以及算法来进行自动排课，并且在排课 的过程中还需要进行交互信息的提供. 四、结束语 排课数学模型资源的分配模 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 型能够进行多维约束矩阵的建立，并且 可以较好地解决资源集以及需