排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告(排課系統(tǒng)開題報(bào)告)
排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告
排課系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開題報(bào)告
1．本課題的研究意義國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢
信息社會(huì)的高科技，經(jīng)濟(jì)化的高效益，使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已普及到經(jīng)濟(jì)和社會(huì)工作的各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)雖然與人類的關(guān)系愈來愈密切，還有人由于計(jì)算機(jī)操作不方便繼續(xù)用手工勞動(dòng)。為了適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)人們高度強(qiáng)烈的時(shí)間觀念，排課管理系統(tǒng)為學(xué)校帶來了極大的方便。該軟件是以編程語言為實(shí)現(xiàn)語言，其功能在系統(tǒng)內(nèi)部有源代碼直接完成。通過操作手冊，使用者可以了解本軟件的基本工作原理。操作人員只需輸入一些簡單的漢字、數(shù)字，即可達(dá)到自己的目標(biāo)。
排課管理系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)的一種應(yīng)用系統(tǒng),其開發(fā)主要包括數(shù)據(jù)庫的建立，充分滿足正常的題庫管理的前提下，提供了多角度的題庫信息查詢和題庫信息分析報(bào)表，使學(xué)校管理人員可以隨時(shí)掌握學(xué)校的排課情況，進(jìn)一步指導(dǎo)學(xué)校的教學(xué)。真正實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)一體化，為學(xué)校全方位的信息化管理奠定了基礎(chǔ)。
排課系統(tǒng)是信息管理系統(tǒng)，其開發(fā)的功能主要包括：通過計(jì)算機(jī)排課管理，智能排課，實(shí)現(xiàn)無紙化排課，分析學(xué)校課程現(xiàn)狀，通過強(qiáng)大的查詢和檢索高效的數(shù)據(jù)，提高辦事效率。
傳統(tǒng)的人工排課使用手工操作存在許多弊端，如重復(fù)勞動(dòng)嚴(yán)重、效率低下、且不能達(dá)到資源的最優(yōu)化配置等，將產(chǎn)生大量的文件和數(shù)據(jù)，這對于查找、更新和維護(hù)都帶來了不少的困難。最令人擔(dān)心的問題就是——出現(xiàn)教室資源沖突或教師資源沖突的情況，而且工作繁瑣，工作量巨大,尤其是在給大學(xué)校園進(jìn)行排課時(shí)出現(xiàn)的問題更多。當(dāng)前高校教務(wù)管理所涉及到的信息資料數(shù)量大、類型多，還可能帶有大量的統(tǒng)計(jì)輸出，同時(shí)學(xué)校規(guī)模的不斷擴(kuò)大和招生人數(shù)的逐年攀升導(dǎo)致傳統(tǒng)的排棵手段已無法滿足現(xiàn)代化管理的要求。
在教學(xué)計(jì)劃的不斷完善和各高校校園網(wǎng)建立的大背景下，設(shè)計(jì)滿足高校教務(wù)要求的排課系統(tǒng)顯得十分必要。而據(jù)了解，排課管理是高校教務(wù)處重復(fù)性比較強(qiáng)且急需得到解決的工作， 且排課系統(tǒng)有安全性要求高、交互性強(qiáng)、處理數(shù)據(jù)量大等人工難以實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。
因此設(shè)計(jì)一個(gè)基于校園網(wǎng)絡(luò)的人工智能化且操作簡便的排課系統(tǒng)是高校教務(wù)管理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的首要條件，同時(shí)也是一大難點(diǎn)，因?yàn)榕耪n管理要求綜合考慮教師、課程、班級、教室、時(shí)間等諸方面的因素，統(tǒng)籌兼顧，使課表既符合教學(xué)規(guī)律，又能夠充分利用現(xiàn)有資源使其最大限度地發(fā)揮作用。
2．本課題的基本內(nèi)容，預(yù)計(jì)可能遇到的困難，提出解決問題的方法和措施
排課系統(tǒng)主要是針對本學(xué)校的實(shí)際排課情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的。通過對學(xué)校的排課情況進(jìn)行深入了解，并查閱和瀏覽了相關(guān)資料、軟件，在此基礎(chǔ)上我們對系統(tǒng)需求進(jìn)行了較徹底的分析，考慮到算法的復(fù)雜性及開發(fā)時(shí)間的限制，我們將排課系統(tǒng)定位于算法實(shí)現(xiàn)簡單，但實(shí)用性強(qiáng)且人性化的系統(tǒng)，所以在設(shè)計(jì)該排課系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)滿足如下要求：
1．掌握學(xué)校所有課程和教師的信息，包括教室，班級，任課老師及課程時(shí)間。
2．提供靈活的瀏覽和查詢功能，可查看某個(gè)班級多有課程信息。
3．可對課程信息和教師信息進(jìn)行刪除和編輯。
4．可對課程進(jìn)行變動(dòng)管理和自動(dòng)排課功能。
5．在自動(dòng)排課完成后，將排課異常信息給予反饋。完全依賴自動(dòng)排課排出的課表不能完全符合客觀需求，同時(shí)我們在算法及優(yōu)先級確定的精確度方面的水平也有限，因此，增加手動(dòng)調(diào)節(jié)功能，以進(jìn)一步確保合理性。
根據(jù)以上的要求自動(dòng)排課系統(tǒng)的主要功能包括：通過計(jì)算機(jī)可進(jìn)行排課管理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排課即無紙化排課，并能分析學(xué)校課程和教師資源的現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)查詢，能夠充分的利用學(xué)校教師，教室等有限資源?？紤]到大學(xué)課程變化較多，靈活性較大，所以在功能設(shè)計(jì)上，我們將采取手動(dòng)與自動(dòng)相結(jié)合進(jìn)行排課，以達(dá)到合理安排課程的目的。該排課系統(tǒng)可分為以下三大模塊：
排課系統(tǒng)開題報(bào)告
排課系統(tǒng)開題報(bào)告
排課系統(tǒng)就是計(jì)算與排課軟件結(jié)合而成系統(tǒng)。鑒于排課算法復(fù)雜，計(jì)算量龐大，要求相關(guān)計(jì)算機(jī)有較高的運(yùn)算能力，再者，由于課程表要顯示的信息較多，可能對顯示屏的大小或屏幕分辨率有一定的要求。
一、 題目背景
1、國內(nèi)國外發(fā)展
隨著Internet的逐步發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)不僅僅是科研部門學(xué)術(shù)交流的平臺(tái)，在其他的方面上也得到了很大的發(fā)展，尤其是在校園網(wǎng)的分支教務(wù)管理上，同時(shí)在教務(wù)管理的主要分之選課排課系統(tǒng)的應(yīng)用上得到了較大的發(fā)展，國外針對此問題展開的研究較早。1963年C C Gotlieb 在他的文章《The Construction of Class-Teacher Time-Tables》中提出了課表編排的數(shù)學(xué)模型。這篇文章引起了人們對于選排課問題的重視。1976年S Even在其論文《The Complexity of Timetable And Multi Commodity Flow Problem 》中，第一次證明了課表問題是NP完全的。S Even的論證進(jìn)一步地將人們對課表問題復(fù)雜性的認(rèn)識提高到理論高度。
而國內(nèi)對排課問題的研究較晚。1984年，清華大學(xué)在《清華大學(xué)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了林漳希和林堯瑞在該課題上的實(shí)驗(yàn)性研究成果《人工智能技術(shù)在課表編排中的應(yīng)用》。
如今國內(nèi)軟件市場上也有很多通用型的排課軟件，例如“排課無憂” 、“排課高手”等等。這些通用軟件往往無法滿足學(xué)校的某些特殊要求。因此，針對學(xué)校的一些特殊要求，我設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于校園網(wǎng)之子系統(tǒng)選排課系統(tǒng)。
2、需求背景分析
網(wǎng)上選排課系統(tǒng)是針對在校學(xué)生和教師使用，從學(xué)生的角度來說，由于學(xué)校教學(xué)制度的改革，現(xiàn)在大部分高等學(xué)校開始實(shí)行的是學(xué)生的自主選課模式，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式：學(xué)生按照學(xué)校安排好的課程上課已經(jīng)不能適應(yīng)新型的教學(xué)方式，如果按照傳統(tǒng)方式宣科，一方面浪費(fèi)了大量的人力和物力;另一方面浪費(fèi)時(shí)間以及在人為的統(tǒng)計(jì)過程中不可避免出現(xiàn)的差錯(cuò)的情況。從教師的角度來說，由于教師提出代課申請完成課程發(fā)布的`工作，因此通過網(wǎng)上進(jìn)行課程發(fā)布能大幅度的減少教師的工作量，減少錯(cuò)誤的發(fā)生幾率。作為教師，只要通過自己的電腦來操作即可，不必于奔波在教務(wù)處和辦公室之間?；诖说仍驈亩岢鼍W(wǎng)上選排課系統(tǒng)的研究進(jìn)行實(shí)施與探討。
二、 主要原理與依據(jù)
服務(wù)器系統(tǒng)為Linux系統(tǒng)，前臺(tái)采用JSP語言，后臺(tái)采用sqlserver2000數(shù)據(jù)庫。
1 掌握學(xué)校所有的課程和教師的信息。包括每門課程的時(shí)間、班級以及任課老師的姓名等。
2 針對不同的人員授予不同的權(quán)限。提供靈活的瀏覽、查詢功能?？梢圆榭茨硞€(gè)系、某個(gè)班級所有課程的信息。
3 可以對一個(gè)或多個(gè)班級進(jìn)入課程管理與排課表管理，可以不限次的生成該班級課程表。
4 可以對課程進(jìn)行變動(dòng)管理。既可以手工排課，又可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排序功能。
5 幫助系統(tǒng)維護(hù)可以實(shí)現(xiàn)：操作日志、重新登錄、打印設(shè)置(包括統(tǒng)計(jì)各種報(bào)表及打印等)、退出等操作。
6 提供一種或多種課程表輸出功能，并使用活動(dòng)的模板輸出功能，輸出樣式可以由用戶自定義。
7 實(shí)現(xiàn)功能全面化，由于每個(gè)學(xué)?；虬嗉壍拿刻煺n程數(shù)目或時(shí)間都不太一樣，實(shí)現(xiàn)智能計(jì)算總課程數(shù)目和管理對應(yīng)的時(shí)間段，并且根據(jù)每門課程的獨(dú)立分布式來進(jìn)行排列(例如：大學(xué)語文自動(dòng)排列的分布方式可以是周一至周六，那么系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將其平均分布在周一至周六這些天里)
8用戶管理：設(shè)置兩個(gè)級別用戶：管理員和普通用戶，管理員有權(quán)限操作系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)，普通用戶只能以執(zhí)行查詢，輸出之類的功能，無法對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的操作，用戶使用本系統(tǒng)之前必須先通過身份認(rèn)證(用戶級別、用戶名和密碼，密碼輸入有次數(shù)限制，連續(xù)三次輸入錯(cuò)誤密碼則鎖定該用戶)
(2)設(shè)計(jì)及連接數(shù)據(jù)庫
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)是本系統(tǒng)的起點(diǎn)，它的分析結(jié)果是否準(zhǔn)確地反映了用戶的實(shí)際要求，將直接影響到后面各個(gè)階段的設(shè)計(jì)，并影響到設(shè)計(jì)結(jié)果是否合理和實(shí)用。它的基本任務(wù)是回答“系統(tǒng)必須做什么”的問題。至此，本階段的主要任務(wù)有明確系統(tǒng)的開發(fā)目的，分析系統(tǒng)功能的具體要求。
數(shù)據(jù)庫連接對動(dòng)態(tài)網(wǎng)站來說是最為重要的部分，在與后端數(shù)據(jù)庫連接時(shí)可以采用ODBC或JDBC技術(shù)。
三、所應(yīng)用技術(shù)難點(diǎn)
首先，排課時(shí)設(shè)置了排課優(yōu)先級：優(yōu)先級最高的是公共課，因?yàn)楣舱n一般合班上課的班級個(gè)數(shù)較多，最容易產(chǎn)生時(shí)間沖突，優(yōu)先級次之的是每周平均課時(shí)最多的課程，同樣，因?yàn)槠骄n時(shí)多，選擇時(shí)間時(shí)進(jìn)行排課沖突的機(jī)會(huì)就大，最后是總課時(shí)最多的課程。
其次，產(chǎn)生的時(shí)間是在教師和所有上課的班級共同的空閑時(shí)間集合中產(chǎn)生，并且盡量保證時(shí)間選擇上的均勻性，防止一周幾次課集中于某一段時(shí)間。
四、題目計(jì)劃安排及預(yù)期成果
1、 開發(fā)進(jìn)度，以周為單位進(jìn)行安排。(只需安排系統(tǒng)開發(fā)階段的內(nèi)容，論文寫作不算在內(nèi))
開發(fā)時(shí)間 開發(fā)內(nèi)容 完成情況
第一周(3.12—3.18) 開題報(bào)告
第二周(3.19—3.25) 需求分析、概要設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
第三周(3.26—4.1) 總體設(shè)計(jì)開始
第四周(4.2—4.8) (選課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)用戶登錄模塊
第五周(4.9—4.15) (選課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)學(xué)生選課子系統(tǒng)
第六周(4.16—4.22) (選課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)課程管理子系統(tǒng)
第七周(4.23—4.29) (排課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段) 教師管理子系統(tǒng)
第八周(4.30—5.6) (排課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)教室管理子系統(tǒng)
第九周(5.7—5..13) (排課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)課程安排子系統(tǒng)
第十周(5.14—5.20) (排課系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段)排課管理子系統(tǒng)
第十一周(5.21—5.27) 測試
第十二周(5.28—6.3) 論文
七、參考文獻(xiàn)
1. Bob Reselman , Richard Peasley , Wayne Pruchniak. Jsp 使用指南
[M]. 電子工業(yè)出版社 2004年
2. Ned Snell. 中文版Microsoft Office 2000 自學(xué)通[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社 2002年
3. Microsoft. Jsp 中文版控件大全[M] 電子工業(yè)出版社 2004年
4. Craig Eddy ，Timothy Buchanan中文Sqlserver 2000 24學(xué)時(shí)教程[M] 機(jī)械工業(yè)出版社 2000年
5. 許育誠.軟件測試與質(zhì)量管理[D].上海:海事大學(xué),2004.6.
6. 景新梅.軟件產(chǎn)業(yè)原動(dòng)力[J].中國計(jì)算機(jī)報(bào),2005.7:32-33.
7. 軟件設(shè)計(jì)模式.itisedu/軟件設(shè)計(jì)模式.htm[EB/OL].2004.3.
8. 陳紹英,戴金龍.軟件測試案例分析[J].測試員,2005.8:23-25.
9. 劉亞濱,楊紅.精通Eclipse[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.5.
10. Wendy Boggs,Michael Boggs.UML與Rational Rose 2002從入門到精通[M].北京:電子工業(yè)出版社,2002.7:213-378.