基于遗传算法的排课管理平台的设计与实现.docVIP

基于遗传算法的排课管理平台的设计与实现摘要：本文意在编写一套适用于江苏信息学院的自动排课系统，通过校园网构建一个交流平台来连接教师、学生和教学管理部门。利用并结合J2EE技术、Struts技术、MVC结构设计、SOA技术实现B/S结构的数据信息管理目标；通过对排课算法进行算法分析与算法设计，建立基于遗传算法的排课数学模型。同时利用算法中的各项约束条件和混合编码方法简化排课过程中存在的问题。关键词：排课；排课管理；遗传算法中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）15-0011-02一、国内外研究动态（一）背景与意义排课管理作为教育教学中的重要环节，其目的是为教师、学生安排合适的教学地点与时间。排课管理是教学管理中一项复杂的工作，只有合理安排好了课程时间与地点，才能保障教学工作的有序进行[1]。关于教学排课管理研究已经有近四十多年之久，在理论以及实际应用中都取得了丰硕的成果。然而，现有教学排课管理在面对复杂教学排课环境及大规模教学排课管理时存在的问题至今尚未完全解决，特别是随着各大高校学生的大力扩招，给教学排课管理带来了巨大的压力。在国内，目前教学排课管理采用系统自动排课与人工排课的方式[2]，系统首先进行自动排课，然后找出存在冲突的课程进行人工调整，并根据经验判断将课程安排到合理的位置。由于人工调整缺乏理论指导与数据模型，使教学排课管理具有一定的盲目性，因此需要利用计算机技术与合适的排课算法解决人工干预的问题，这对于推动教学的发展也起到了非常重要的作用[3]。排课管理通过将各个年级开设的课程汇总，然后根据学校全年教学计划任务和教学资源定制各个年级课程表，从而达到优化教学资源的目的，通过设计一个有效的智能排课系统，减轻教学管理工作者的劳动强度，提高教学工作效率，为规范教学管理工作流程提供技术支持，从而保障学校的正常教学秩序。排课管理是非常复杂而烦琐的管理过程，在学校规模大、约束（条件）复杂以及规律不断变化的环境下，目前许多排课软件与排课算法无法满足实际需求，为满足学校排课需求及师生对教学资源利用的要求，规避资源限制等约束条件，本研究对江苏信息学院排课管理进行了研究分析以满足学院实际排课需求。（二）国内外研究现状和发展态势排课问题是教育界非常关心的问题，对于排课问题研究主要集中在理论、启发式有哪些信誉好的足球投注网站技术应用求解、系统求解设计、遗传算法应用求解上。在国外，排课算法起源于20世纪50年代，1963年Gotlieb提出“排课算法数学模型”这一概念，标志着排课算法研究进入了科学的殿堂。自此以后，许多学者也参与到了排课算法研究中，早期的大多数求解都存在诸多问题，无法完全应用于实际生活中，如Ferland、吴金荣等人将排课问题化成整数规划来求解，但这种方法计算量巨大，只能应用到小数据量环境中，无法适用于实际应用中。而何永太和胡顺仁等人则采用图论中的染色问题进行排课研究，由于图论的染色问题本身也是NP完全问题，其计算比较复杂，也只能应用于特殊条件中，因此至今没有一个切实可行的算法。到了20世纪90年代，国外对于排课算法研究非常活跃，提出了一种新的课表编排方法，它以“人”为单位，利用格朗日松弛法及分支定界技术进行排课算法研究。而在我国，对于排课算法的研究却要始于20世纪80年代，从模拟手工排课到运用人工智能，逐步发展，取得了一定的成绩。随着人工智能的发展，开始在排课算法中引入了生物界进化思想和遗传算法，依靠其超强的并行有哪些信誉好的足球投注网站能力和在解决优化问题中表现出来的优势，已经被广泛使用。特别是生物进化思想和遗传思想的出现，出现了基于遗传算法来求解排课问题。本课题就是利用了基于遗传算法进行排课算法设计，并结合J2EE技术、Struts技术、MVC结构设计、SOA技术实现系统开发设计。二、理论意义及实用价值随着社会经济的发展，高校规模的扩大增加了教学管理的难度及造成了教学资源的相对紧张，但显然这些学校的师资、教学设备和其他教学资源都不能及时有效地进行补充，所以无法适应教学发展的需求，这其中排课问题就尤为突出。不仅在普通高校出现了以上问题，在高职院校也出现同样的问题。江苏信息职业技术学院经过六十多年的艰苦创业，现有全日制在籍学生共一万多人，学校形成了中高职衔接、职成教一体的办学体系。目前采用的是2004年引进学院的教务排课系统，经过十年的运营，技术已经落后，不能很好地满足日常教学工作的需要。本文也是基于这个原因，意在编写一套适用于江苏信息学院的自动排课系统。三、目标、研究内容和研究方法（一）工作目标与任务结合江苏信息学院的现实，再造教务教学管理的管理流程，使它更加科学化、规范化。据此建立一套教学制管理制度，不但要适合江苏信息学院的现实，还要完成选课排课的信息化与自动化。最后设计一个排课系统，与现有运行的排课系统相比，该系统支持全学分