面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，人機(jī)協(xié)同的排課方法。在統(tǒng)一教學(xué)資源下，即教學(xué)場(chǎng)館(所)及其可用時(shí)間段、任課教師及其可支配時(shí)間段、選課學(xué)生及其可行時(shí)間段、所開(kāi)設(shè)的課程，面向同一教學(xué)單位所有可能學(xué)生類別或群體的共排課問(wèn)題，排課過(guò)程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)排課模塊和人工輔助排課模塊協(xié)同完成。計(jì)算機(jī)排課進(jìn)程中，當(dāng)排課結(jié)果小于預(yù)期目標(biāo)函數(shù)值時(shí)，暫停排課，通知人工協(xié)作進(jìn)程進(jìn)行調(diào)整或刪除部分排課記錄，進(jìn)而，計(jì)算機(jī)在此基礎(chǔ)上統(tǒng)籌優(yōu)化，在剩余的教學(xué)資源空間中繼續(xù)根據(jù)規(guī)則庫(kù)約束進(jìn)行自動(dòng)求解。如此反復(fù)上述協(xié)同過(guò)程，直至獲得滿意排課可行解，達(dá)到目標(biāo)函數(shù)值要求，或任課教師的個(gè)性化上課時(shí)間要求。
【專利說(shuō)明】面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種排課方法，尤其涉及一種面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人際協(xié)同啟發(fā)式排課方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高校排課問(wèn)題隨著我國(guó)高等教育改革的不斷深化，變得越來(lái)越突出。一方面，在招生規(guī)模擴(kuò)大，學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)模式不斷出現(xiàn)的情況下，以往的以“班級(jí)”為單位的排課方法與新的培養(yǎng)模式不相符；另一方面，由于高校招生類別不斷細(xì)化，如本科、學(xué)術(shù)型碩士、專業(yè)型碩士、博士等，而現(xiàn)階段我國(guó)本科和研究生教學(xué)體系是分開(kāi)進(jìn)行的，缺乏統(tǒng)一教學(xué)資源管理平臺(tái)，同一學(xué)校又公用統(tǒng)一教學(xué)資源，即教學(xué)場(chǎng)館(所)及其可用時(shí)間段、任課教師及其可支配時(shí)間段、選課學(xué)生及其可行時(shí)間段、所開(kāi)設(shè)的課程，以往僅單方面針對(duì)某一學(xué)生類別的排課策略，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的要求。再者，隨著高校校區(qū)、師資隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大，更加人性化，個(gè)性化的排課要求也使得排課的工作量大幅度增加。
[0003]排課問(wèn)題是典型的多目標(biāo)組合優(yōu)化問(wèn)題，S.Even等人證明排課問(wèn)題為NP完全類問(wèn)題。在早期，排課問(wèn)題的解決方法主要為模擬手工排課的啟發(fā)式方法，該方法具有人工排課的靈活性特點(diǎn)，一定程度上減輕了手工排課的繁雜工作量，但由于缺乏全局范疇的優(yōu)化統(tǒng)籌，當(dāng)教學(xué)資源相對(duì)緊缺，排課量大時(shí)，容易造成排課后期部分課程無(wú)解，即排課失敗，而不得不返回重新調(diào)整。后來(lái)，研究者們將排課問(wèn)題簡(jiǎn)化為一些經(jīng)典問(wèn)題來(lái)求解，出現(xiàn)了整數(shù)規(guī)劃法、拉格朗日松弛法、切割平面法以及基于網(wǎng)絡(luò)流方法等。此類方法很大程度上簡(jiǎn)化了排課問(wèn)題，但也往往忽略了部分實(shí)際過(guò)程中的約束條件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代智能優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用模擬退火、禁忌搜索、遺傳算法、HSA等方法，在局部尋優(yōu)求解方面具有較好性能，但類似算法通常針對(duì)某些高校自身教學(xué)體系的特點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì)，缺乏對(duì)實(shí)際問(wèn)題的復(fù)雜多約束性考慮，忽略了統(tǒng)一教學(xué)資源環(huán)境下各種資源的綜合調(diào)配及優(yōu)化處理。因而，缺少通用性及系統(tǒng)性，這種現(xiàn)象在我國(guó)當(dāng)前在用的排課系統(tǒng)中較為突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制的一種面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，具有:啟發(fā)式排課單元、人工排課單元、存儲(chǔ)多種排課約束條件的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)選課學(xué)生、任課教師和教室的相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0005]工作時(shí)，啟發(fā)式排課單元針對(duì)一待排課程Ci,調(diào)用所述規(guī)則庫(kù)中的排課約束條件，確定與課程Ci的所有選課學(xué)生和任課教師均不沖突的時(shí)間段D，選擇在時(shí)間段D空閑的所
有教室；
[0006]所述的啟發(fā)式排課單元根據(jù)表示排課均勻度的目標(biāo)函數(shù)I，得到課程Ci的排課結(jié)果，完成課程Ci的排課；
[0007]所述的目標(biāo)函數(shù)I為:
【權(quán)利要求】
1.一種面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，具有:啟發(fā)式排課單元、人工排課單元、存儲(chǔ)多種排課約束條件的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和存儲(chǔ)選課學(xué)生、任課教師和教室的相關(guān)信息的數(shù)據(jù)庫(kù)； 工作時(shí)，啟發(fā)式排課單元針對(duì)一待排課程Ci,調(diào)用所述規(guī)則庫(kù)中的排課約束條件，確定與課程Ci的所有選課學(xué)生和任課教師均不沖突的時(shí)間段D，選擇在時(shí)間段D空閑的所有教室; 所述的啟發(fā)式排課單元根據(jù)表示排課均勻度的目標(biāo)函數(shù)I，得到課程Ci的排課結(jié)果，完成課程Ci的排課； 所述的目標(biāo)函數(shù)I為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，其特征還在于:所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的教室信息還包括各教室的位置信息； 所述的啟發(fā)式排課單元，所述的啟發(fā)式排課單元根據(jù)表示排課均勻度和教室距離的目標(biāo)函數(shù)II，得到課程Ci的排課結(jié)果，完成課程Ci的排課； 所述的目標(biāo)函數(shù)II為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，其特征還在于:所述的數(shù)據(jù)庫(kù)中還存儲(chǔ)有教師滿意度和禁忌時(shí)間段； 所述的啟發(fā)式排課單元根據(jù)表示排課均勻度、教室距離和教師滿意度的目標(biāo)函數(shù)III，得到課程Ci的排課結(jié)果，完成課程Ci的排課； 所述的目標(biāo)函數(shù)III為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，其特征還在于:所述的規(guī)則庫(kù)中至少包含如下規(guī)則； 約束1:在同一時(shí)間，學(xué)生s e S只能上一門(mén)課程
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面向統(tǒng)一教學(xué)資源的人機(jī)協(xié)同啟發(fā)式排課系統(tǒng)，其特征還在于: 所述的啟發(fā)式排課單元采用貪心算法選擇在時(shí)間段D空閑的教室容量\減去Ci的上課人數(shù)最小的教室。
【文檔編號(hào)】G06Q50/20GK103996154SQ201410250360
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】張德珍, 陳剛, 孟麗艷, 王營(yíng), 高鵬, 李永華, 郭賽君 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)