1、多校区排课系统的设计研究【摘 要】随着我国教育事业的发展，为贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020 年）的精神和目标，各学校加快了教育信息化进程，实施数字化校园工程。但同时也随着学校或培训机构的不断兼并与扩张，对教学管理的要求不断提高。本文对目前国内市场主流教学管理系统进行了研究，深入分析多校区管理模式下的教学管理需求。系统采用了基于 B/S、C/S 混合模式下的三层架构，充分利用两种模式的优势，实现了数据的安全性和高交互性，同时又体现了师生教学服务的窗口。系统紧紧围绕多校区集中式管理，体现了严谨又灵活的设计思想。本文主要以苏州网络大学园教学管理系统为例，重点分析了排课系统的
2、设计，经过验证系统实用有效，并成功推广到周边及所高校使用。【关键词】多校区；排课；约束；C/S1.背景与技术分析1.1 教学管理系统的应用现状目前数字化校园平台已广泛应用于各大高等学校，中小学建设水平相对落后。其中，教学管理系统是数字化校园的核心模块。系统掌握着学校几乎所有的基础数据，如学生、专业、课程、教室、教师信息等。同时，教学管理系统也是数字化校园中其他业务系统的应用基础，是学校数字化校园实现的关键。国内教务系统与 21 世纪初出现产品化系统，经过多年的发展，目前国内主流的教学管理系统产品厂商主要有三家。杭州正方、清华优软、湖南青果。他们在国内的市场占有率在不断提高。在开发技术上都采用目
3、前成熟、先进的技术，并且在系统应用架构上基本都采用 B/S、C/S 的混合模式。国外高校使用的教务管理系统大部分是自主研发的产品，或实用开源代码经过二次研发实现的系统。它们都遵行“Open Design”的设计理念，在功能应用中，系统只提供一个框架，在使用前需要做较大的基础数据输入及条件设置工作，不具有通用性。另外，国外高校的教学管理机构的职能、教学模式与国内高校也存在较大的区别。1.2 應用技术分析.NET Framework（.NET 框架）是一款由微软公司开发，致力于敏捷软件开发（Agilesoftwaredevelopment）、快速应用开发（Rapidapplication deve
4、lopment）、平台无关性和网络透明化的软件开发平台。它提供了一个跨语言的统一编程环境。.NET 框架主要包含三个组成部分：公共语言运行库（CLR：Common Language Runtime）、服务框架（Services Framework）和上层的两类应用模板，包含传统的 Windows 应用程序模板（Win Forms）和基于 ASP NET 的面向 Web 的网络应用程序模板（Web Forms 和 WebServices）。有了这些功能用户不必迷惑于 Win32API 和 COM，避免了 DLL 的版本和更新问题（常称为 DLL 地狱），从而大大简化了应用程序的发布和升级。Web
5、 服务（Web Service）是一种全新的 Web 应用程序分支，Web 服务是自包含、自描述、模块化的应用，可以发布、定位、通过 Web 调用。其实 Web service 就是一个应用程序，它向外界暴露出一个能够通过 Web 进行调用的 API。Web Service 有两部分组成 SOAP与 WSDL。SOAP（Simple Object Access Protocol，简单对象访问协议）是由包括Microsoft、IBM、DevelopMentor、UserlandSoftware 在内的多家公司共同提出的技术规范，目的是实现大量异构程序和平台之间的互操作性，从而使存在的应用程序能够
6、被广泛的用户访问。B/S 模式的易操作维护性，已经成为我们开发管理系统的首先方案，但 C/S 模式也有其特定的应用需求，像国内的财务 ERP 系统大部分都是此模式。综合两种模式的优劣之处，本文选用了 C/S 与 B/S 的 混合模式架构，它们分别体现了管理与服务的概念。但有些特殊模块不仅是管理类模块，同时也是服务类模块，它们需要两种模式的结合才能实现。例如：选课、成绩管理模块，管理员需要先在后台设置后基础数据再将选课、成绩录入功能开放给广大师生。采用 C/S 与 B/S 混合模式的教务管理系统，充分发挥了 C/S 模式与 B/S 模式的优势 10。2 系统分析与设计2.1 应用需求分析排课是所
7、有教学管理中最为复杂、繁琐、也是容易出错的业务，课表的合理性更是影响到能否充分合理的利用全部资源，达到最佳教学效果。从宏观管理角度来看，我们可以把教师、教室、课程都看作为学校开展教学的必要资源。如何充分利用现有教学资源来合理、科学的进行教学安排是教学管理的核心业务。本系统实现的排课功能包含初始化排课数据、自动排课、手工修改、课表打印、排课数据回传等功能。另外，初始化排课数据是实施排课重要级，整个过程涉及到多张数据表及多个操作步骤，包括排课约束设置、优先级设置等。2.2 系统架构设计本系统基于.Net Framework 平台开发，采用了 Winform 和 Web 两种界面方式来分别实现 C/
8、S 端和 B/S 端的功能。设计上采用标准的三层架构，包括表示层、业务逻辑层和数据访问层。1、表示层：C/S 端表示层使用 Winform 和 Web Service 实现，在编码上采用 C#和VB.net。Winform 的实现中使用 Web Service 调用，并通过 App.config 来配置 WebService 的发布。B/S 端表示层使用 Aspx 和部分 Html 实现，在页面编码上选择 C#、js 和css 相结合的方式实现；并使用 Web.config 来配置 Web 服务器及数据库服务器的连接。2、业务逻辑层：该层有四个模块组成，业务处理模块（TeachingBLL）、
9、公共类库模块（Common）、系统管理模块（System）、业务实体模块（Model）；大多采用 C#实现。3、数据访问层：用于实现与数据库的交互和访问，从数据库获取数据或保存数据到数据库。该类实现了对 ADO.NET 的封装，封装了一些常用的重复的数据库操作，该层主要以 C#和存储过程实现。2.3 功能设计排课问题实际上是一个在时间、学生、教师和教室的四维空间中，以教学任务和各种约束条件为基础，在解决四个实体之间冲突的前提下找到最优时空解。整个排课过程分为排课前准备工作，自动排课及课表修改和打印工作，业务流程复杂，需要设计全面的功能模塊来完成，具体功能模块见图 1 排课系统功能图。排课约束条
10、件众多，本文将各种排课约束条件划分为三类。强制约束、特殊约束及优化约束。1、强制约束：系统必须实现的约束条件，优先等级最高。1）同一时间，同一教室只能排一门课。2）同一时间，同一班级只能排一门课。3）同一时间，同一教师只能排一门课。2、特殊约束：系统必须实现的约束条件，优先级次之。1）排课时间限制，用于限制某一时间段不能排课。2）教师时间限制，用于设置教师只能排课的时间或不能排课的时间。3）教室时间限制，用于设置教室只能排课的时间或不能排课的时间。3、优化约束：系统不一定要实现的约束条件，目的是为了使课表编排的更合理，优先级最低。1）课程时间块设置，用于设置同一课程上课间隔的优先级，比如同一门
11、课程上课时间间隔两天优先间隔一天。2）课程排课设置，用于设置课程安排的优先级，可以根据学院、专业、课程类别设置。二、排课算法设计系统采用基于多校区的遗传算法，本文中不做详细描述。三、分课表的设计由于课表的使用对象不同，我们需要设计不同类型的课表，而且为了便于课务管理系统设计了多种中课表。本文设计的子课表有班级课表、教师任务书、班级总课表、教师总课表、教室总课表。此系统的特点是功能全面、细节到位、适应性强。系统在整个需求分析、设计、开发过程中紧紧围绕多校区集中式管理的思想，以适应高校在多校区管理模式下的资源节约与整体调配。此外，系统需求进一步开发，完善各功能模块。如排课模块中的版块课程安排、调课等功能；教师管理模块中的教师工作量统计等功能。同时做好排课系统的接口预留，实现与管理单位其他系统的对接。参考文献：1 李尚勇.基于.NET 架构的高职院校调排课系统的设计与实现硕士学位论文.电子科技大学，2006.2 程广平.基于.net 架构的高校教务管理信息系统的设计与实践J.中国现代教育装备，2007（11）.3 谢星星，沈鼓卓.UML 基础与 Rose 建模实用教程.北京：清华大学出版社作者简介：戴阳阳（1981.01-），女，汉族，江苏张家港人，讲师，硕士，主要从事云计算、金融大数据教学研究（作者单位：苏州工业园区职业技术学院）
