本表供高校教師、中職教師在職攻讀碩士學位研究生用在職人員攻讀碩士學位研究生學位論文開題報告論文題目：職業院校排課系統的分析與設計研究生姓名：陳海英研究生學號：第一導師：楊世平第二導師：學位類別：專業領域：年級：所在學院：論文工作起止時間：貴州大學研究生院制2016年10月25日填寫填表需知填寫本表前，研究生應根據本表各部分要求寫出初稿，由指導教師小組組織，在培養單位內公開作學位論文工作的開題報告。參照指導教師小組意見修改初稿后正式填寫本表，所填內容一經確定，一般不隨意變動。本表各部分如不夠填寫，可自行加頁。本表一式三份，研究生本人一份，指導教師一份，所在學院一份。請于第三學期結束前完成本表的填寫并交所在培養單位存檔。課題來源（如屬導師或本人主持的課題，注明課題名稱、來源、起止時間等，如屬自選課題，則注明“自選課題”即可）自選課題二、選題的國內外研究現狀及水平、研究目標及意義（包括應用前景、科學意義、理論價值）以及主要參考文獻1.課題研究背景及研究現狀：轉眼間，我國的素質教育已經實施二十年有余，在這期間隨著我國科技水平的發展和素質教育的推進，教育管理愈加顯示出多元化、網絡化和復雜化。其中以排課系統為代表的一大類具有實時交互性高、數據關系性緊和多方協調性強的功能模塊成為教育管理課題的研究重點和核心。近年來我國對職業管理系統的研究已形成對排課系統、資源發布協同系統和教務服務平臺形成了三足鼎立之勢。其中排課系統更是以數據數據關系復雜性和多方參與實時性而在教務管理中充當核心功能。好在隨著計算機和網絡技術的發展，一批面向現代化管理的開發和存儲技術應運而生，其中sun公司將C++改編并主推的Java技術和微軟公司引入的ASP.NET技術在互聯網管理應用開發中有最為成熟的應用。排課系統作為職業院校教務管理重要的組成部分，一直作為提髙教學質量，合理科學實現人才培養目標的重要輔助技術手段。我國《關于國民經濟和社會發展第十個“五年計劃”綱要的報告》ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[2]中明確要求提高教育的現代化和信息化水平，加速教育領域的信息化發展是本時期教育輔助發展事業的主要技術手段，全國應大力普及推進使用基于先進互聯網的管理模式。將B/S模式的移動互聯網管理技術運用到校園信息化建設中，應用以校園網為依托的校園排課網絡化平臺會在很大程度上降低人工管理成本，促使教學、科研、服務和管理等各項活動高效有序的開展，對職業學校更好地維護學校排課與教學秩序、提高課程管理水平和排課工作效率、提供更為優質的排課管理服務有重要的意義ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[3]。我國職業院校排課系統的發展依然存在教學資源利用不合理、組織結構設置不合理、職業院校設計的教務管理方式不合理、整體信息化水平明顯滯后的特點，不能滿足我校教學管理參與方多元化、流程復雜化的需求。在這個背景下提出的基于B/S架構的信息管理系統，旨在大幅削減人工管理成本、實現排課系統動態管理，整體提高職業院校教務管理水平。近年來，我國排課系統也經歷了智能化的發展方向：孫建平ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[4]等使用關聯規則FP-growth算法，該算法的應用推廣很大程度上提高了課表生成的效率，解決了課程沖突問題；唐勇,唐雪飛ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[5]等使用優化適應函數的參數，優化了非線性度約束極高的課程表匹配問題，通過染色、遺傳和變異運算，成功的將非線性數據進行了線性分類，完成了排課過程。胡小兵,魯宏偉ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[7]等通過設置模糊隸屬度函數和模糊評價準則有效克服了排課系統多變量高耦合和魯棒性差的特點，為排課過程提出了專有系統的方法。李玉吉,盧才武ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[8]等使用蟻群算法解決了課程表的多目標組合優化，結合具有優化特性的遺傳算法，將染色適應度與種群區間形成交集運算,在該正反饋系統下得到了排課的近似最優解。王璐,邱玉輝ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[10]等使用多Agent對排課系統做出了優化，并提出了基于協商的排課系統的構架，為后續優化過程奠定了良好的基礎。以上我國排課系統的智能化算法可以無縫的銜接在ASP.NET體系框架之中。國外職業院校排課系統的研究和應用早于我國，與我國排課系統有些較大的不同：首先表現在國外網上排課平臺主要以課程為中心，并且以課程為單位，圍繞課程的創建、選課、學習、交互和評價提供相應支持功能，國外網上排課系統形成以課程管理為核心，以資源管理和服務，旗幟鮮明。其次，國外職業院校排課管理系統以中層模塊調用為主要開發方式，對接能力強大，這就為排課管理部門的二次開發，這就避免了由于開發者對教育業務不熟悉而產生的開發不合需求問題，方便版本維護和更新。最后國外職業院校排課系統研發人員更加專業，調試和售后服務更有保障。由于我國互聯網開發技術大多移植自國外，開發管理和服務相對滯后，因此在外包職業院校排課系統時，勢必會產生團隊分工不合理，事后服務不完善的問題，這剛好是國外開發團隊的優勢所在，正因為此，國外整體產業優勢比較明顯。國外職業院校排課系統理論研究有如下結論，Duncan

Lennox認為網上教學平臺主要由三部分組成：“學習管理系統（LMS），e-learning內容管理系統（LCMS）和虛擬課堂（VC）”，課程設計功能類似于LCMS，排課功能類似于LMS，交流協作功能則類似VC，這樣的系統將成為排課系統發展的主流。實際應用中，以下幾類應用得最為廣泛。1MoodleADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[9]（ModularObject-OrientedDynamicLearningEnvironment）由澳大利亞教師MartinDougiamas基于建構主義教育理論而開發，是一款開放源代碼的LCMS，是基于PHP的面向對象的模塊化應用程序。該程序只需布置好后臺，利用類似于Linux命令的操作對網站頁面和app端添加相應模塊，優勢在于使用者能夠應用手機即可完成排課，真正實現了互聯網管理模式，非常便捷。2SIF（SchoolInteroperabilityFramework)，能夠在各應用程序之間交換多種數據，該框架是兼容各類開源模塊和各種底層系統的中間框架，在英國有廣泛的應用。3Blackboard由美國畢博（Blackboard）公司開發，是一款商業化LCMS，是基于Java語言的塊結構應用程序，可支持百萬級用戶訪問。擁有美國近50%的市場份額，利用一個平臺框架，集成課程與學習管理功能，集成教學機構學生信息、安全性及認證協議。具有高易用性，使平臺使用推廣更容易；個性化功能強大，是一個可完全定制的平臺；是企業級架構設計，可實現用戶以及功能擴展和極高安全性能的特點。4SakaiADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[10]是一款開放源代碼的LCMS，是基于Java的面向服務的應用程序，支撐服務的用戶數上限為20萬。Sakai屬于大型網上教學平臺，可支持全校或多所高校聯合排課；在未來發展前景上，項目具有可靠的可持續發展性；使用協議比較寬松，全世界的高校均可完全免費使用；具有Sakai社區的支持，Sakai具有相對較完善的技術支持和服務體系。2課題研究目標排課系統作為教務管理系統的核心功能模塊，不僅在功能上需要滿足授課方、管理方和選課方的功能需求，更重要的是它代表了一個學校整體的辦學理念和治學水平，通過一套排課系統的功能體現出學校辦學的能力和水平。所以本次設計不僅要實現教學計劃管理、開課計劃管理、分層排課管理、課程表管理、排課標志管理、教學資源管理的功能性需求，更要考慮到用戶使用體驗、辦學理念傳達和諸如可用性、易用性、可擴展性、易維護性等非功能需求，使得學校的辦學理念和治學水平完整的展現在這套系統之中，通過本套排課系統的設計，達到促進教學現代化改革，全面推進優化教務管理體制，用現代化的技術手段提高教務管理人員的工作效率，也讓學生分享到先進互聯網技術帶來高效體驗。3課題研究的理論意義本次開發的排課系統采用ASP.NET互聯網開發技術和ADO.NET數據庫技術對各個功能性需求分別給予實現，從需求分析、原型設計、數據庫設計、功能流程設計、源碼開發、代碼調試和系統測試均嚴格按照計算機軟件開發標準（

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）進行，因此可以驗證計算機軟件開發的各階段理論實施，所開發的模塊也可以封存成為接口，為后續的二次開發提供豐富的代碼資源，此外由于排課本身是一項高級人工智能活動，算法本身會設計分支定界算法、圖論、遺傳迭代自優化等多種核心算法，所以本次開發過程也對復雜算法有著理論驗證作用。4課題研究的應用前景本次開發的排課系統不僅能滿足我校選課排課的一期工程性需求，作為使用ASP.NET互聯網開發技術和ADO.NET數據庫技術的成熟系統，能夠保留接口方便二次開發的進行，其代碼具有跨平臺性和可復用性，大大降低了開發和維護成本，一經采用就可以順利衍生出迭代版本和升級版本，有廣闊的應用空間，能夠起到教務管理優質示范作用，相信在先進的技術體系和管理體系面前，會有越來越多的學校使用優化的排課系統，主動優化的智能排課算法，為后續排課系統智能升級和優化發展鋪墊道路。5課題研究的科學意義本文設計的排課管理系統從以下幾個方面提升教學管理之中的智能化和自動化水平。1教學管理協同化：由于參與教務管理事務涉及行政管理方、教學師資方、學生方和資源技術輔助等各方人員，所以如何有效將各方合理組織起來、形成優化資源整合成為職業學校排課系統需要解決的主要問題，本次職業學校排課系統設計采用公告協同處理方式，允許所有參與方同時參與、協同辦公，從根本上解決了管理時令不及時和效率低下的問題。2管理服務優質化：本次排課系統設計采用10M帶寬的優質校園網作為信號傳輸介質，保證教學計劃管理、開課計劃管理、課程表管理、排課算法管理、教學資源管理的各項服務高質量進行，為教務管理提供高效技術保障。3優質的資源整合：排課管理過程中會產生大量報表、表單、審批、文案等電子信息資源，傳統的紙介質管理方式混亂而低效，會嚴重制約教務管理過程中的各項事宜，本次設計可以準確而高效的對各類資源進行分類和管理，提高各部門間的信息共享能力。4靈活完善的可擴展接口：本次排課系統設計采用遵循國家標準ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[12]、教育部標準、教育部下屬機構標準和國家其他部門標準的規范化標準，高效兼容互聯網常用技術接口和規范，具有良好的兼容性和可擴展性。5安全保密性強：本次排課系統設計采用以快速穩定的C#代碼作為開發語言，這就在相當程度上保證了系統的穩定性；采用單點登錄方式不但可以簡化用戶操作還可以保證用戶登錄安全，采用MDE5加密方式保證數據傳輸和讀取的安全；采用IPSecVPV技術建構下一代防火墻進行網絡安全防護，保證服務器不被攻擊安全運行。6運行過程穩定且易于維護：本次排課系統設計采用以快速穩定的C#代碼作為開發語言，與Windows操作系統無縫兼容，使用B/S架構模式，大大簡化了維護工作量，只需對后臺Web服務器、應用服務器和數據庫進行備份即可完成系統日常維護，大大降低維護成本，間接提升了職業學校排課系統效率。6.主要參考文獻：[1]劉延姐.職業學校排課系統的設計與實現[D].廈門大學,2014.[2]朱镕基.關于國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要的報告——2001年3月5日在第九屆全國人民代表大會第四次會議上[J].中華人民共和國全國人民代表大會常務委員會公報,2001(3):168-179.[3]馬濤，曲守寧，土希普等教學竹理網絡化的研究與實踐[J],山東工業大學學報社會科學版，2004.4（57）：66-69.[4]孫建平,梅曉勇,肖政宏,等.關聯規則在高校智能排課系統中的應用[J].計算機應用,2002,22(5):37-38.[5]唐勇,唐雪飛,王玲.基于遺傳算法的排課系統[J].計算機應用,2002,22(10):93-94.[6]謝麗萍,彭波.基于C/S模式的機房排課系統開發[J].教育技術導刊,2008,7(9):127-128.[7]胡小兵,魯宏偉.基于模糊專家系統的排課系統關鍵技術的研究[J].長沙水電師院學報:自然科學版,2001,16(4):26-28.[8]李玉吉,盧才武,劉冠.蟻群遺傳算法在高校智能排課系統中的應用[J].現代電子技術,2010,33(14):121-123.[9]DougiamasM,TaylorP.Moodle:Usinglearningcommunitiestocreateanopensourcecoursemanagementsystem[M].2003.[10]王璐,邱玉輝.基于協商的智能排課系統的研究[J].計算機科學,2006,33(6):214-217.[11]馬濤，曲守寧，土希普等教學竹理網絡化的研究與實踐[J],山東工業大學學報社會科學版,2000(57):66-69.[12]張立立.哈爾濱金融高等專科學校教務管理系統的設計與實現[碩士學位論文],上海：華東師范大學，2010。[13]網絡管理員考試同步輔導:網絡系統管理與維護篇[M].清華大學出版社有限公司,2005.[14]SimonRobinson.Advanced.NETProgramming[M].北京：清華大學出版社，2003.10~11[15]楊宇.基于.NET的高職高專教務管理系統的設計與實現.[碩士學位論文].上海：華東師范大學，2008.[16]宋萬里.基于S2SH的實訓室排課系統的設計與實現[J].信息與電腦(理論版),2013,3:55-56.[17]許宏.基于B/S結構的高校教務管理網絡系統的分析與設計[J].淮陰工學院學報,200（10）：45~48.[18]王鈺芝.基于結構的村鎮綜合管理信息系統的設計與實現[M],青島,2012.[19]吳金榮.求解課程表問題的分支定界算法:[碩士學位論文].北京:中國科學院數學與系統科學研究院,2002.[20]王惠青.關于高校選課制的探討[J]浙江師范大學學報(社會科學版),2002(2).科學教育,2003,(2).[21]王彪,邱澤國.學分制管理模式下高校排課平臺的設計與研究[J].黑龍江教育:高教研究與評估,2010(8):54-55.[22]劉飛.地方高校排課現狀研究[D].西南大學,2009.[23]蘇仰娜.基于遺傳算法的優化排課系統[J].河南大學學報:自然科學版,2005,35(1):75-78.[24]宗薇.高校智能排課系統算法的研究與實現[J].計算機仿真,2011,28(12):389-392.[25]滕姿,鄧輝文,楊久俊.基于遺傳算法的排課系統的設計與實現[J].計算機應用,2007,27(B12):199-201.[26]潘以鋒.高校智能排課系統的算法[J].上海師范大學學報:自然科學版,2006,35(5):31-37.[27]王健,董改芳,許道云.自動排課系統的模型與實現[J].貴州大學學報:自然科學版,2004,21(2):194-199.[28]高喜瑪,張萍.大學自動排課系統內核算法設計[J].南陽師范學院學報,2003,2(12):55-58.[29]車明,秦存秀,劉凱.基于改進回溯算法的計算機排課系統[J].沈陽工業大學學報,2006,28(6):667-670.[30]李芳.高校排課系統的研究與設計[J].電腦知識與技術,2008(16):925-926.[31]李銳.高校排課系統算法的研究與實現[D][D].2010:10-12,2010.[32]唐洪英,周敏.基于分層分次,貪心算法的排課系統的設計與實現[J].微計算機信息,2006(01X):237-240.[33]黃曉梅,王浩.面向公共機房的智能排課系統設計與實現[J].安徽建筑工業學院學報:自然科學版,2004,12(1):59-62.[34]陸峰,李新.自動排課系統算法的設計與實現[J].微機發展,2005,15(11):60-63.[35]張華.智能排課算法的研究及實現[D][D].山東大學,2010.[36]鐘嘉鳴,高春鳴.智能排課系統及多約束條件下的資源分配模型[J].教育信息化,2002(4):56-58.研究的主要內容、研究方案及準備采取的技術路線、擬解決的關鍵問題1、研究的主要內容我校教務排課系統是基于整合教學資源、優化組織結構設置、教務信息處理公開透明化、提升排課整體信息化水平目的而設立的。使用兼容性高，可擴展性能優越的基于Web端的網頁服務器與數據庫服務器架構的教務管理系統可以實現學院的教學計劃管理、開課計劃管理、分層排課管理、課程表管理、排課標志管理系統設置等功能服務，可以在很大程度上緩解人工管理的壓力，為實現教務現代化和智能化奠定良好的基礎，反映出我校的辦學實力和綜合管理能力。2、研究方案：ASP.net技術研究掌握SQLSERVER2005數據庫關鍵技術深入分析教務管理系統的現狀，并且開發出基于B/S結構的圖書借閱管理系統。3、采取的技術路線：本文本著排課管理和工程實踐相結合的原則，以我校排課系統實際項目為依據，探討.Net數據庫開發技術在教務管理項目中的實際應用，從而達到舉一反三、拋磚引玉的目的，使得項目從工程的角度提出需求分析、系統設計、代碼開發和關鍵點測試。第一步：簡述排課系統項目提出的背景，結合對國內外教務管理的研究進展和技術手段，提出本文設定的目標和研究意義，并提出研究方法和技術手段。第二步：探究排課系統項目開發的技術手段和開發環境，主要從.Net技術和C#語言、SQLSever數據庫技術和系統開發、運行環境等方面進行介紹。第三步：對排課系統項目功能性需求和非功能性需求進行詳盡分析，對系統架構、功能模塊、數據庫關系圖和表結構以及非功能性需求中的安全防范技術等各個層次進行了相關探討。第四步：對排課系統項目功能性需求進行展開描述，對其中的關鍵功能給出相關界面截圖和參考代碼實現，并給出了相應功能的使用范例希望起到舉一反三、拋磚引玉的效果。第五步：對排課系統項目關鍵功能給出測試，設計測試用例，給出主要模塊的驗證和調試，并對系統的運營維護給出建議。第六步：結論與展望第七步：致謝4、擬解決的關鍵問題：該系統功能模塊劃分，進行詳細的需求分析和邏輯分解。數據庫設計。制作業務流程和開發邏輯圖解決關鍵模塊的代碼實現問題5、可行性分析：本文提出的排課系統首先要通過可行性分析，才能構建下一步的技術方案。1管理可行性：隨著經濟與科技的發展，知識更新和協作管理已經成為職業學校教育和管理的主題。教務處下發課程計劃、學生選課、課后對任課教師的評價、資源管理和整合獲取第三方服務都需要現代化的管理平臺手段，從管理的角度來說是大勢所趨。2技術可行性：本設計采用MicrosoftVisualStudio.NET2008作為開發語言，數據庫選用SQLserver2005，高效標配，言，與Windows操作系統無縫兼容，使用B/S架構模式，大大簡化了維護工作量，只需對后臺Web服務器、應用服務器和數據庫進行備份即可完成系統日常維護，大大降低維護成本，簡潔方便。3運營可行性：本設計遵循”標準性、安全性、兼容性、高效性、保密性、可維護性”ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[13]開發和運營原則，確保排課系統建成后能夠高效投入使用，在發生技術性問題時有明確的用戶手冊和詳細說明解決相應問題，并配有技術支持進行針對性指導。綜上所述，本次設計的排課系統在經管上、技術上和運營上是切實可行的，可以達到預期制定的排課目標。已進行的科研工作基礎和已具備的科學研究條件（包括已經取得的科研成果、已經完成的科學實驗及調查研究、具備的主要儀器設備及資料與數據等），以及可行性分析1.已進行的科研工作基礎和已具備的科學研究條件查閱了大量的相關研究資料,對資料有較全面的分析和整理。針對我校教務管理工作，進行了調研以及需求分析。系統開發平臺搭建：MicrosoftVisualStudio2008開發環境數據庫系統采用小型數據庫系統軟件SQLServer2005。2.可行性分析（1）本人在我校教務處工作，對我校排課工作較為熟悉，并在研究生學習期間閱讀了大量的有關排課優化理論的文章和書籍，為論文的寫作和系統的開發打下了良好的理論和實踐基礎。（2）對ASP開發技術有一定的認識，能比較熟練的開發排課系統。課題研究起止年限、任務安排、分階段要求和預期結1、2015年8月～2015年9月：論文選題《職業院校教務管理系統的設計與實現》；審題《職業院校教務管理系統的設計與實現》；查閱文獻，翻譯、整理相關資料，撰寫開題報告，準備開題；2、2015年10月：確定題目《職業院校教務管理系統的設計與實現》，完成開題；3、2015年11月～2016年4月：查閱文獻，翻譯、整理相關資料，設計硬件和軟件，逐步完善，達到設計目標；撰寫論文大綱，形成畢業論文初稿，并接受中期檢查；4、2016年5月～2016年10月：修改、調整完善論文并和導師協商定稿；5、2016年11月～2017年1月：申請并準備參加論文答辯。五、課題研究起止年限、任務安排、分階段要求和預期結果任務安排：1.起至時間2015年8月起~2017年1月止。相關技術研究階段1、2015年8月～2015年9月：論文選題《職業院校教務管理系統的設計與實現》；審題《職業院校教務管理系統的設計與實現》；查閱文獻，翻譯、整理相關資料，撰寫開題報告，準備開題；2、2015年10月：確定題目《職業院校教務管理系統的設計與實現》，完成開題；3、2015年11月～2016年4月：查閱文獻，翻譯、整理相關資料，設計硬件和軟件，逐步完善，達到設計目標；撰寫論文大綱，形成畢業論文初稿，并接受中期檢查；4、2016年5月～2016年10月：修改、調整完善論文并和導師協商定稿；5、2016年11月～2017年1月：申請并準備參加論文答辯。3.預期結果能完成論文撰寫，順利通過答辯。利用B/S結構開發高職院校排課系統。六、課程學習完成情況（課程學習沒有完成的研究生一般不允許進行開題報告）培養單位（院）成績管理員簽字：年月日七、導師意見導師簽字：年月日八、開題專家組審查意見專家組簽字（簽章）：年月日九、培養單位（院）審查意見院長（簽章）：學院公章年月日十、研究生院審查意見負責人（簽章）：年月日目錄摘要 IIIAbstract IV目錄 I第一章 引言 11.1 項目背景 11.2 同類系統研究與應用現狀 11.3 研究的內容和主要工作 11.3.1 研究的內容 11.3.2 可行性分析 11.3.3 本人主要工作 21.4 論文研究的目的和意義 21.5 論文結構 21.6 本文運用的主要技術和平臺 2第二章 業務分析 32.1 業務描述 32.1.1 業務問題定義 32.1.2 組織職能分析 42.1.3 業務人員分析 42.3 業務流程展示 82.3.1 開課計劃流程 82.3.2 排課算法流程 102.3.3 學生選課流程 112.3.4 課程資源管理流程 13第三章 功能分析 143.1 系統開發原則 143.2 系統功能結構 213.2.1 總體功能結構圖 223.2.2 子功能結構圖 233.3 系統非功能需求分析 14第四章 數據分析 264.1 實體關系分析 264.2 數據庫表 294.3 系統數據流分析 144.3.1 頂層數據流圖 144.3.2 一層數據流圖 164.3.3 二層數據流圖 16第五章 總結與展望 395.1 總結 395.2 進一步的工作 39附錄（可選） 40參考文獻 41致謝 42作為我校排課系統設計和實現的第一步，需求分析是將校方的辦學理念和管理思路在排課系統的功能性和非功能性需求的過程。該過程是系統設計和開發的前續過程，在整個軟件開發過程中是用時最長，戰略意義最高，最直接影響用戶體驗和基礎功能實現的核心過程。忽略需求分析或者不能深刻的挖掘需求將導致整個項目返工，帶來很差的用戶體驗，嚴重影響校方管理形象和排課效率。我校排課事務是本著建設高效排課管理，提供優質排課服務系統的原則分布進行設計和實施的。校方提出高效管理就是大力推廣現代化排課機制的應用，最大程度上降低人力管理投入成本、提高校方和學生使用效率。校方提出的優質服務戰略就將排課系統集成資源管理、信息交流、教師評價等優質服務。學校將計劃管理的理念融入到排課系統之中，將課程計劃、選課管理、排課管理、教學評價有機的結合在了一起，形成排課系統三維一體化管理和服務。本次排課系統需求分析需要搞清在資源管理和教學計劃管理、開課計劃管理、分層排課管理、課程表管理、排課標志管理等各個模塊的參與者角色定位、群體特點和體驗評價；搞清業務需求，業務參與者和業務流程是需求分析對業務流程的需求；根據業務類型和業務流程圖原則合適的數據組織形式，是需求分析之后得到的另一主要產物。業務描述業務描述是進行需求分析的基礎，是整個業務需求在執行上的嚴謹描述，是系統設計（包括功能設計、非功能設計和數據庫設計）的謙虛范本。業務問題定義、組織職能分析和業務人員分析是業務描述的核心要點。業務問題定義隨著教育體制的不斷改革和深化，信息化排課已成職業院校教務管理的重要組成部分。為改革開放以來我國職業院校排課模式經歷了從計劃經濟體制下千人一面的必選模式發展到了課程種類多種多樣、課程配比靈活多變、課程組織縝密優化的選課特點ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[20]；排課模式也從傳統的人工教務研討模式轉化為了計算機系統輔助決策模式ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[21]；排課方式從原有的教務系統單方面排課、學生被動接受轉變為了教務管理部門排課、學生選課的多方參與模式ADDINNE.Ref.{CFC5E970-346B-46A7-9D9E-CBB4D0EC9ED3}[22]；因此，排課系統的設計不僅要考慮到傳統多方參與的增刪改查操作，還要考慮到智能優化算法在大數據排課之中的應用。本次排課系統業務問題所涉及的業務包括開課計劃管理、智能排課算法、學生選課管理和課程資源管理等主要模塊，后續文章逐一給出詳細業務流程圖例和解釋。組織職能分析組織職能結構圖是教務各部門流程運轉、部門設置及職能規劃等最基本的組織結構依據。學院組織結構是進行開課計劃管理、智能排課算法、學生選課管理和課程資源管理等一切業務過程的人員關系基礎和業服開展依靠，所以搞清我院的組織結構對后續排課工作的展開有至關重要的意義。我院是學校下屬的獨立分支機構，具有獨立的行政管理和教學權利。我院下屬行政管理部門、教學部門和科研科研機構，教學科研管理各部門分工明確、資源投入配比合理。黨委辦公室、行政辦公室、教務辦公室、研究生與學科建設辦公室是我院設置的主要行政管理部門；軟件工程系、網絡工程系、大數據和云計算工程系、信息安全工程系是我院主要的行事教學和科研權利的分支機構；實驗中心和信息技術研究所是我院科學研究和工程項目實施的主要場所。我院具體的組織職能圖如圖2—1所示:圖2—1我院主要的行政科研和教學部業務人員分析職業院校的教務排課過程是一項涉及院校教務方、學院教師方和學生方的多參與方、交互協同要求高的智能管理系統。在該系統中各方涉及的角色定位和主要業務如下：1校教務管理方：該方是整個排課系統事務的綜合管控中樞，直接把控著院排課行政職權的行駛和整體排課策略的制定和分發。校教務科根據各專業培養計劃列出新學期擬開課程清單，再按開課院系將課程分院系列表，然后教務科將課程列表下達給院系教務員；將具體責任分發給院系部門，當院系行駛排課權利發生爭執和糾紛時，校方教務科行駛調節和最終決策的權利，該部分群體是最能夠體現排課系統設計理念和實施水平的參與方。2院系教育管理方：該群體是整個排課系統參與過程的核心群體，具體負責銜接校教務管理方，教師方和學生方各類管理和分發事宜。教務管理方將得到的校教務管理方的排課由教務員對照本院系各專業培養計劃核對課程列表是否有誤，并將發現的錯誤反饋給教務科，由教務科根據反饋結果修改課程列表，核對無誤的課程列表交給院系主管教學的負責人，由教學負責人安排課程的主講教師，并通知各門課程主講教師填寫課程任務書，課程任務書經院系主管教學負責人審核后返回教務科，教務科根據課程任務書以及教室資源列表進行排課，形成新學期課程表下發給各院系教務員、教師和學生，同時保留部分行政和局部協調的權利，將排課主體過程分類落實到位。3教師參與方:該方是負責核審和確定院系排課管理方所分發的教學通知對算法生成的可以接受的排課安排予以確定，對算法生成的不可以接受的排課安排進行反饋，記錄在課程沖突數據庫，通過反饋算法進行修正。教師需要通過排課系統將課程需要的課件和資源掛在系統之上，供學生瀏覽、下載和使用。4學生參與方：學生是對選課系統進行實際驗證的主體，也是對教師進行課程評價的主要對象。當院系教育管理方對教師參與方的反饋信息進行確認之后，教育管理方將確認的排課信息發布在系統之上供學生選擇，學生根據自身實際情況進行選課，系統進行相應記錄，在沒有達到限額前選課有效自動生成課表；此外，學生還可以在排課系統上對課程和老師做出評價，對整個排課系統形成了完整閉環，為后續排課系統的優化積累有效數據和接口經驗。5系統管理員：系統管理員是院系教育管理方派遣的專門負責整個系統維護的人員，包括對學生、教師、選課進行管理和統計，及系統狀態的查看、維護并生成選課報表、排課報表。所涉及的信息包括課程信息、教師信息和學生信息。因此系統管理員具有該系統的最高權限。可以對課程計劃過程、智能排課過程、學生選課過程和選課資源管理過程直接作出最高級別的調度。傳統的手動排課方式工作量巨大，需要獲取、發布和核對大量的報表信息，在各個環節之中都容易出現由于人工錄入失誤而產生的錯誤；在面對多重制約超高耦合的海量數據時，手工排課會產生顧此失彼的情況、人工排課往往效率低下；使用人工排課的方法在產生了初級版本的課表之后，依然面臨著巨大的挑戰，手工排課的方式不便于教務部門對后續課程表格的管理：由于教師和學生對于課程確認和選課始終處于變化的過程中，所以在初級課表產生之后，由于個別課程的調整可能會造成牽動全局，更改后的排課往往也是按照手工的貪心算法進行的，該算法往往會陷入局部最優，不能保障全局優化；另外，手工實現的排課系統不能提供附加的增值服務，當需要資源共享或者教師評價時，手工排課方式就力不從心了。綜上所述，使用人工排課的方法無法滿足我院排課需求，需要開發新的智能排課系統才能滿足這里的業務要求。教務科根據各專業培養計劃列出新學期擬開課程清單，再按開課院系將課程分院系列表，然后教務科將課程列表下達給院系教務員。由教務員對照本院系各專業培養計劃核對課程列表是否有誤，并將發現的錯誤反饋給教務科，由教務科根據反饋結果修改課程列表，核對無誤的課程列表交給院系主管教學的負責人，由教學負責人安排課程的主講教師，并通知各門課程主講教師填寫課程任務書，課程任務書經院系主管教學負責人審核后返回教務科，教務科根據課程任務書以及教室資源列表進行排課，形成新學期課程表下發給各院系教務員、教師和學生，形成完整的開課計劃流程。學生選課流程是在上序兩個流程結束之后的后續過程，該過程主要為學生提供選課服務，因此學生可以直接查看選課情況，學生可以根據本人學號和密碼登錄系統，進行操作，如核實個人信息，查看教師信息、課程信息，以便選課，最終提供學生查看選課結果，查詢考試成績和對課程進行評價的功能。學生在選課過程中應滿足如下約束：系統中所有賬戶能夠供用戶隨時使用，能夠隨時使用相應功能；沒有達到規定人數的課程不能開課；同一時刻，所有賬戶不能在多個地方登陸；學生選課數目不能超過學校限制；可以選已經超過規定人數的的課程，不能選已經開課的課程。學生選課涉及的具體需求有

：1查看課程：查看所有被選課程和個體課程的詳細信息。2選課：

如果課程可以被選。就可以調用這個方法進行選課。

3查看成績：

如果學生選了某門課并且已經考試，可以查看成績。

4

取消選課：如果對選的課不滿意，在規定的時間內可以取消。5課程評價：學生應能對教師的授課做出評價。教師課程核實作為該過程同時進行的并行過程，應該允許教師系統根據所提交的課程號，進行相應的查詢。將查詢后的結果輸出到屏幕上，應包括課程的基本信息，還需要提供給教師審核教務排課和退課的頁面，當教師認為教務排課不合理時，可以通過該頁面申請向院系教育管理方申請退課，并將退課的詳細信息保存在數據庫，以便智能排課系統隨時更新排課過程。本次設計的排課系統以高效實現院級排課算法為設計核心，通過使用ASP.NET互聯網開發技術和ADO.NET數據庫技術最大程度上降低校級教務管理方和院教務管理方人工排課的壓力，當教務管理方得到校教務管理方的排課安排后，教務管理方通過初步審核，只需要在排課系統上錄入上課時間、上課節次、任課教師和限制條件（包括基本約束條件、核心約束條件和附加約束條件）即可得到由系統優化過的排課結果，以供教師、教務管理方和學生的后續使用，當后續教師確認或者學生選課與預期排課有較大沖突時，該智能排課系統自動進行相應的修正。排課系統的核心算法應該能夠承受最大使用頻率的壓力測試，在開學前一周和學生選課周將會是排課系統承受最大壓力的時期，需要滿足最大排課量在120000條，同時能夠支持200人在線的極限配置。需要支持數據量在10T數量級，運算速度不低于同配置AMD處理器的運算水平，頁面響應不長于2S延遲的三層配置集群。對于本次設計的排課系統需要滿足以下基本實施原則：1對于有特殊標識上課時間或者上課地點的課程，一律將其置為最高約束優先級，按照核心附加約束條件對待；對于學生或者教師反饋不合適的課程安排，修正為次級優先權，作為核心優先約束條件來對待；對于選課學生較多的課程，應該作為第三極補充限制條件，按照輔助附加約束條件對待；對于學生的調整，應該本著照顧多數的原則，對于教師的調整，應該本著人工分配合理配比的原則，該結果應該作為第三極補充限制條件，按照輔助附加約束條件對待；對于其他導致課程變化的因素，作為最后一級優先級，不做補充限制條件處理。2對開課教室也需要設置占用率，以此作為基本約束條件輸入排課系統，結合我院實際情況，本次排課系統的教室占用率如表2-1所示：經過以上的分層次約束條件設計，可以有效將系統排課數據生成多變量解耦優化排課結果。第一主教教師占用率10210310410510610720120220320462%60%64%71%73%64%70%77%72%79%20520620730230330430530630775%80%74%69%70%70%72%66%67%院教學樓占用率103104105106201202203204大廳64%67%75%64%71%73%81%82%80%表2-1：我院教室典型占用率排課算法的第一步是預處理過程，首先要對校教務管理方下發的課程計劃進行預處理定義：本次設計根據上課時間將節次分為五種類型，