河南工程学院本科毕业设计（论文）开题报告课题名称 高校智能排课系统课题来源 其它 指导教师 李浩 职称 副教授学生姓名 张松豪 学号 201310913129 专业/班级 计算机科学与 技术 1341 班一、 研究的背景、目的和意义1.1 背景随着科学技术的不断发展，各个行业信息化、科学化不断推进。高校该如才能提高办学的效率。这是每个高校都会面临的，也是每个高校需要迫切解决的问题。而采用信息化手段来代替传统的教学管理模式是一个重要的途径。在高校各项教学管理工作中，排课一直是最基本的、最重要的工作，其实质就是给教学计划中设置的课程安排合适的时问和地点，保证整个教学工作能够顺利地进行；同时，排课工作也是一项很复杂的工作，排课是一个 NP 问题，就是始终找不到一个最优的方法能够解决的问题，因为这个问题涉及了多种因素进行组合规划，有教师、学生的因素，也有教室的因素。尤其在目前各高校规模不断扩大，教学资源面临紧张，教师总数不足的前提下，排课工作问题更为凸出。1.2 目的高校通用排课系统正是为了减轻教务人员负担，减少课程安排的出错率，降低修改课程表难度，提高教学资源的合理利用率，从而真正意义上实现教务工作自动化，解决排课这个大难问题的教务办公软件。利用计算机支持学校管理员排课，是适应现代学校的制度要求、推动学校管理走向科学化、系统化、规范化的必要条件，从而达到提高校管理效率的目的。给同学和老师带来方便。1.3 意义目前，高校的排课过程，一般要经历选课、排课、编排教师、安排教室、通知学生等等一些过程。很明显，进行排课的人员工作量会很大，而且他们的这个工作流程也十分的繁琐、复杂，最重要的是还非常容易出错，所以利用现代网络技术的发展，对应的高校智能排课系统的需求也变得很大了，传统的排课系统出现的排课冲突的现象一直都很普遍，所以开发一个新的高校智能排的系统对高校教务管理起着重要作用。二、 国内外文献综述计算机排课问题是一个多目标，有限资源，带有模糊约束条件的组合规划问题，是计算机应用领域一个具有代表性的问题。20 世纪 60 年代末，Gotlieb.C.C 教授就对课程表问题进行了形式化描述。随后，此类研究发展起来。70 年代中期，S.Even 等人就论证了课表问题是 NP 完全类问题，将该问题理论化，同时也说明课表问题有其自身的理论化模型，即课表问题存在解。并且能找到解。但是根据计算和难解性理论，目前还没有解决 NP 完全类问题的多项式算法。到 1979 年，Schmit 和 Strohein 在文献中就列出了 300 多篇已发表的文献。近年来研究这一问题的人员不断增多，国外的运筹学杂志几乎每年都有相关内容的文章那个发表，此外它还广泛的出现在计算机，应用数学，教育管理等杂志上。80 年代初，我国的很多大学也开始研究排课系统软件。大体上说这些排课系统软件可以分为两大类：第一类以所谓班教员模型为主，它是在 Gotlieb.C.C 工作的基础上发展起来的。主要讨论此模型的定义扩充，解的特性及分析，不断提出新的猜测和推论。基本模型变化不大，并且这类模型适合课程长度一致，无合班教室的情况，并不适合一般院校的实际情况。第二类事所谓的课程调度问题，多于图的节点的着色问题有关，模型一旦产生，它的变量往往太多，规模太大，此外根据具体的校情对模型提出的各式各样要求对模型影响较大，有的甚至没有具体的模型可寻。通过对资料的查阅发现以往对课程问题的研究多侧重于自动生成，难度较大实现不易，往往是理论研究上的工作多，而实际应用方面的工作很少。有一些实际的例子，也往往是特定条件下对实际情况简化得到的，至今还没有自动生成可课表系统的软件应用于实际。对计算机而言，不像人工编排那样可以对任何情况进行合理的取舍，因此不存在完全冲突的课表很难排出来。国内高校排课系统中，大连理工大学是从事此类软件开发较早单位。1987 年该校开发了教学组织管理及课程调度系统1.00 版本，之后在此基础上又推出了教学组织管理及课程调度系统2.00 版本，1902 年又推出了教学组织管理及课程调度系统2.01 版本和安排考试补考的考试调度系统 。1994 年又推出了教学调度系统2.20版本。1998 年 年推出的在 Windows 下运行的 3.00 版，现在在各大高校使用比较多，反映较好的有大连理工大学开发的系统和清华大学开发的综合教务排课系统 ，以及北京大学开发上的一套比较新的排课管理系统。三、研究的主要内容和拟采用的研究方法3.1 主要内容主要内容是分析本学校基于完全学分制教学管理模式下排课的要素和制约条件，提出排课问题的难点和目标，通过对排课过程的分析，构建自动排课系统的逻辑模型;以本人所在学校的实际情况为背景，对排课问题进行需求分析，建立系统业务模型，分析排课流程，从而给出排课系统的功能模块框图;使用已知的排课算法，使排课效率和质量得到提高;进行系统详细设计、数据库设计，编程实现自动排课系统全部功能，完成软件开发。对实际的排课问题进行测试，分析评估排课结果的质量和性能并论述系统的可行性和实用性。通过对以上方面的研究，完成高校自动排课系统的设计与实现。智能排课系统需要实现对学校教师、教室、班级、及课程的信息管理，对高校排课，都有智能的管理，主要实现如下的一些功能：班级各种信息的输入，包括班级号，班级名称，年级，班级人数，是否合班。教师各种信息的输入，包括教师号，教师姓名，职称，联系方式。学校课程的增加，删除，修改。学校课程计划的制定。学校的自定义排课，根据需要，人工排课。学校的智能排课，根据需要，随机智能排课。有一些相关的提示。课表查课界面，根据不同条件，查看课程安排。3.2 研究方法本课题在充分了解和熟悉教务排课环节的基础上，通过对排课的要素、制约条件的需求分析，建立基于校园网浏览器端/服务器(B/S)结构自动排课系统的业务模型，对系统进行概要设计、详细设计和数据库设计，结合已知的排课算法，让教务管理系统扩展完善自动排课功能，使教务人员摆脱繁琐、机械的手工排课工作，达到提高排课效率的目的。高校智能排课系统平台采 Windows7 操作系统,数据库主要采用 SQLServer2008， 并 采用 java 语 言 实 现 编 程 开 发 。四、研究进度安排时 间 毕业设计（论文）工作内容2017 年 1 月 1 日2017 年 1月 31 日下达任务书2017 年 2 月 1 日2017 年 3月 31 日组织开题答辩，上交开题报告2017 年 4 月 1 日2017 年 4月 30 日中期检查，填写中期检查表2017 年 5 月 1 日2017 年 5月 31 日完成毕业设计（论文）初稿，呈指导教师审阅2017 年 6 月 1 日2017 年 6月 30 日完成毕业设计（论文）终稿，呈指导教师审阅2017 年 6 月 1 日2017 年 6月 30 日装订毕业设计（论文）终稿，呈指导教师和评阅教师审阅；论文答辩五、主要参考文献1杨怡，高等院校自动排课系统的设计与实现，北京工商大学硕士论文，2001 2王晓听，专家系统在自动排课中的应用研究，北京理工大人学硕士学文，2002 3崔雪梅，自动排课算法设计延边人学学报，2000，V0126，NO3 4Ian Sommerville 著软件工程机械工业出版社 2004.2 5Karl E.Wiegers 著软件需求清华大学出版社 2007.09 6徐天晟，赵丹亚编SQL 数据库使用速查手册人民邮电出版社 2009.02 7陶华亭；张桃改. 基于图论方法的自动优化排课模型研究J 微计算 机信息，2005，178马绍惠等. 基于资源受限的非线性约束多目标排课模型及算法9Katja Schimmelpfeng，Timetabling Model Solved byInteger Programming Published Online: 7 December 2006Springer-Verlag 2006 7 指导教师意见：指导教师签字: 年 月 日 院（部）领导审核意见：学院负责人签字： 学院盖章：年 月 日课题来源：1.科 (教) 研项目；2.实验；3.生产实习；4.工程实践；5.社会调查；6.其它