DELPHI高校教務排課系統

高校教務排課系統

指導教師：崔旭姓名：韓濤

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一、理論基礎以及準備過程二、可行性研究三、用戶需求分析四、編程工具五、總體設計六、詳細設計

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緒論

對于每個學校來說，每到一個新學期的開始，首當其沖的任務就是該學期的課程如何安排的問題，而課程安排又涉及年級、班級、教師、課程、學校等方方面面的因素，如何排出一個好并且適用的課程表，是一項復雜的系統工程。傳統的人工進行排課，最令人擔心的問題就是——出現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。利用計算機輔助進行課表編排工作，既提高了排課工作的科學性，又可大大減輕管理人員的工作強度，提高工作效率，從而使學校教務管理現代化邁上了一個新臺階。

排課教師根據原始依據設置好學?；厩闆r及排課要求，讓計算機排出課程表，適度調課后的課表就能滿意地應用于新的學期。本文主要對該排課系統的設計思想、主要算法以及實現技術進行詳細介紹。3

高校排課管理系統網絡結構圖

數據庫服務器在防火墻里面，WEB服務器在外邊，也可以在防火墻里面，可以在Internet上，也可在校園局域網。教務管理人員通過校園網訪問數據庫服務器；學生和教師通過校園網或者互聯網訪問WEB服務器。4

可行性研究（一）學生和教師的移動代價（二）教室的利用（三）教師的工作量（四）排課系統的時間復雜度（五）公共課分班問題（六）教學區(qū)域劃分問題（七）課程優(yōu)先級問題（八）課程合理分布問題5一個界面友好，操作簡單，排課自動化程度高的程序。應具有以下功能：1.友好簡潔的操作界面，易于非專業(yè)人員操作。2.具有文檔導入功能，以導入各各期的開課計劃。3.具有對班級、教室、教師表信息的簡單輸入、修改功能。4.能夠根據開課計劃自動生成排課表，具有一定的手工排定功能。5.具有自由度高的排課結果修改功能

需求分析6

條件限制1．公共課合班上課問題2．教學資源緊張帶來的移動代價問題3．有的課程是以周為單位進行授課的4．有部分課程要求多班合上。5．教室數量有限，原則上是讓所有的教室都充分利用。6．學生教師合理休息問題7．醫(yī)學院很多課程一門課要求多個教師在不同類型的教師中授課，需要對各類型的課程劃分等級8.同一班學生課程合理分布的問題7

編程語言和數據庫的采用系統采用Borland的Delphi7.0進行開發(fā)。

Delphi是全新的可視化編程環(huán)境，為我們提供了一種方便、快捷的Windows應用程序開發(fā)工具。它使用了MicrosoftWindows圖形用戶界面的許多先進特性和設計思想，采用了彈性可重復利用的完整的面向對象程序語言(Object-OrientedLanguage)、當今世界上最快的編輯器、最為領先的數據庫技術。對于廣大的程序開發(fā)人員來講，使用Delphi開發(fā)應用軟件，無疑會大大地提高編程效率。不同的數據庫開發(fā)軟件對數據庫的操作是不一樣的，在Delphi中，數據庫應用程序可以通過Borland數據庫引擎BDE(BorlandDataBaseEngine)來操作數據庫中的數據。事實上，應用程序是通過數據訪問組件和BDE連接，再由BDE去訪問數據庫來完成對數據庫的操作的，并非直接操作BDE。這樣用戶只需關心數據組件即可，不用去直接和BDE打交道。8基于BDE的數據庫應用程序BORLANFDDATABASEENGINESQLLinksODBCSocket網絡協議ODBC驅動程序OracleSybaseSQLServerDB2InformixODBC數據源ParadoxdBase

基于BDE的數據庫應用程序的結構圖9

教師信息教室信息學校信息信息處理程序信息存儲數據庫排課處理程序課程調配數據庫顯示課程表表格生成程序學院機構相鄰關系程序學院機構相鄰關系數據庫學生信息數據庫教師信息數據教室數據學生信息該系統的系統流程圖如下：10

總體設計該系統的模塊結構如下：高校教務排課系統學生信息劃分模塊學生公共課分班劃分學生年級、校區(qū)、各學院距離學生課程科目信息、教學區(qū)域的劃分課程排列模塊學生課程科目、課類對應分配學生科目對應教室分配對應教師形成課程表分配對應科目上課時間調整教師、教室和上課時間從數據庫中取數據打印課程表排課結果放入數據庫11數據流程圖（DataFlowDiagram,簡稱DFD）是新系統邏輯模型的主要組成部分，它可以反映出新系統的主要功能、系統與外部環(huán)境間的輸入輸出、系統內部的處理、數據傳送、數據存儲等情況。它的繪制依據是現行系統流程圖，數據流程圖是管理信息系統的總體設計圖。該系統的數據流程圖如下：121、classtoom

（教室（場地））表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵classroomnumber教室編號唯一標識一個教室int4NYcollege教室所屬教學樓、機構教室在那個教學樓/學院char10NNnumberlimit教室人數限制教室一次性容納上課人數int4NNschoolarea教室所屬校區(qū)教室是哪個校區(qū)的char10NNclassroomtype教室類型教室是什么類型的char10NNremarks備注改進系統可能會用到char10YNclassroomtypenumber表示教室類型根據需要檢索對應類型教室int4NN

數據庫設計132、teachingplan（教學計劃）表

數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵coursnumber課程代碼課程科目編號int4NYsemester學期著名課程講授年度char10NNcoursehours講授學時講授時間/學期int4NNclassroomtype該科目需要的教室類型該科目需要什么類型的教室char10NNcredit學分科目學分int4NNteachernumber授課教師編號給對應專業(yè)講授該科目的教師編號char10NNclassnumber班級編號對應教師教給哪些班講授該科目char10NN3、professionInformation（專業(yè)信息）表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵professionnumber專業(yè)編號唯一標識一個專業(yè)int4NYprofessionname專業(yè)名稱專業(yè)名稱char10NNdepartment所在系名稱對應專業(yè)所在系char10NNgrade年級對應專業(yè)學生入學時間char10NNcollege學院名稱對應專業(yè)、系所在教學樓/機構char10NNschoolearea學院所在校區(qū)學院所屬校區(qū)char10NNcountn專業(yè)人數該年級該專業(yè)對應的人數int10NNremarks備注系統升級和改進時備用char10NN144、course（課程科目）表

不同類型的課程，對于一個專業(yè)來說，重要性不同，別的專業(yè)認為是重要的課程科目，這個專業(yè)認為是不重要得，所以數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵coursnumber課程編號唯一標識一門課程int4NYcoursename課程名稱課程科目名稱char10NNcoursetype課程所屬課類上課科目所屬課類char10NNcourseclass課程級別該科目是‘A’、‘B’級課char10NNremarks備注備用字段char10YN5、weektime(星期—時間)表不同性質科目的課程要在合理的時間講授，可以提高學生對知識掌握的熟練成都，所以要為上課時間互分級別是必須的。數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵days排課天數上課日期的星期數用阿拉伯數字表示int4NYtimes上課課節(jié)數上課每節(jié)課課節(jié)數用阿拉伯數字表示int4NNtimeclass時間級別該上課時間級別char2NNremarks備注備用字段char10YN156、collegerelate教學樓相鄰關系表（該表是根據每個學校實際情況由電腦自動生成而定，學校不相同表不會相同）relatecollege1college2……collegencollege1college2……collegen7、courseplanblank(課程任務)表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵coursenumber唯一標識一個科目課程科目代號int4NYteachernumber教師編號講授該科目的教師編號int4NNdayt排課天數上課日期的星期數用阿拉伯數字表示int4NYtimet上課課節(jié)數上課每節(jié)課課節(jié)數用阿拉伯數字表示int4NNclassroommumber上課教室編號學生上課的教室編號char10NNsameteachernumber教師同時上課號“1”表示教師上課中“0”表示無課int4NNclassnumber學生分班班級號學生分班上課的班級號int4NNsameroomnumber教室使用標識“1”表示教室使用中“0”表示空閑int4NNsamestudentnumber學生上課標識“1”表示學生上課中“0”表示學生無課int4NN168、courseform（課程）表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵coursnumberber唯一標識一個科目課程科目代號int4NYteachernumber教師編號講授該科目教師編號int4NNdays上課日期星期上課日期是星期幾char10NNtimes上課課節(jié)數是該星期的第幾節(jié)課char10NNclassroommumber上課教室編號學生上課的教室編號int4NNclassnumber學生分班班級號學生分班上課的班級號int4NN9、classroomnarea(教室區(qū)域關系)表（該表是根據學校實際情況形成的，和獨立教學區(qū)域不相關）數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵classroomnumber上課教室編號學生上課的教室編號int4NYschoolarea教室所在校區(qū)教室在那個校區(qū)，校區(qū)名稱char10NNcollegeschool教室所在教學樓教室所在的對應校區(qū)教學樓名稱char10NNsameroomnumber教室被使用標識號“1”表示教室使用中“0”表示空閑int1NN1710、teacherinformation(教師信息)表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵teachernumber教師編號唯一標識教師int4NYteachername教師姓名教師姓名char10NNteachersex教師性別表示教師性別char4NNsectionnumber教師所屬部門代碼標識教師部門int4NNtitle職稱教師職稱char10NNremarks備注備注char10NN11、section（部門）表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵sectionnumber教師所屬部門代碼標識教師部門int4NNYsectionname教師所屬部門名稱部門名稱char10NNcollege部門所在教學學樓名稱char10NNschoolarea教學樓所屬校區(qū)char10NNremarks備注備注char10NN1812、courseclass(課程分班)表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵courseumbertber唯一標識一個科目課程科目代號int4NYclassnumber班級編號對應科目班級編號int4NNprofessionnumberall專業(yè)編號對應班級包括的專業(yè)編號nchar50NNremarks備注備注char10NN13.admin(用戶登陸)表數據項名稱含義說明數據類型長度是否空主鍵Qx權限普通教研室和教處權限的劃分int4NNID帳號用戶帳號char10NYczy密碼用戶密碼char10NN19

E-R模型圖

簡單的E-R模型圖：

20獨立教學區(qū)域的劃分

一個學校的一個教學樓或一個學院教學資源難免出現緊張問題，這就涉及到學生或教師移動的問題，而且最重要的是移動后保證正常合理的可持續(xù)上課問題21獨立教學區(qū)域具體分配方案如果學生不需要移動,那么相鄰上課教學樓為本身,是’E’級相鄰關系。當兩個區(qū)域相距1100米以內（約10分鐘路程），那么兩區(qū)域相鄰關系為較高級，在數據庫中用字母‘A’表示，排課時，如果一個校區(qū)出現教學資源沖突，優(yōu)先考慮到相鄰關系為‘A’的地方上課或者調用相應學院所屬校區(qū)，調用相應教學資源。當兩個區(qū)域相距1100米～15公里左右時（大約60分鐘路程），為‘B’級相鄰關系如果一個區(qū)域出現教學資源緊張時，可以考慮安排另一地區(qū)學生使用本區(qū)域資源，但是由于路程較遠，所以，如果在這個路程范圍內，學生去上課的時候，可以考慮讓這些學生在這個區(qū)域上其他科目的課程，用來添補由于路程問題給學生帶來上課限制。當兩個區(qū)域相距15公里～50公里左右的時候（約2小時路程），為‘C’級相鄰關系，如果教室或者教師等教學資源在前面的路程范圍內，任何情況下都不能滿足學生上課的需求時，我們考慮讓學生在本區(qū)域的星期六和星期天上課，因為在這一路程范圍內，學生要坐很長時間的車去上課，如果考慮學生不能早起，晚上的趕車回本區(qū)域休息，不利于學生學習，從這一距離范圍開始開始考慮只允許教師移動。當兩個區(qū)域相距50公里以上時，為‘D’級相鄰關系，學生不可能到該地方上課，不需要考慮，但是，我們需要討論教師問題，50公里以上的路程，花費時間最少2個小時，也就是說，很有可能一個滿足相應條件的教師到該地方授課當天趕不回自己對應的劃分教學區(qū)域上課，而且第二天教師來不及或匆忙趕回自己所屬區(qū)域開始其他授課任務，更何況教師的吃飯、住宿等事情，這些問題經濟上的花費由學校承擔，與其花費這么大，而且效果不好，教師人困馬乏，不如用這筆花費去重新聘請一名教師，會極大的解決教師資源緊張的壓力。22這樣形成如類是下表的學校各機構以及學院相鄰關系表：

relatecollege1college2……collegencollege1ECDcollege2BEB……EcollegenDAE23同一專業(yè)學生課程的均勻分布排課過程中要避免對一科目和一個專業(yè)的課程安排過密的情況，所以在對某一科目分配時間的時候，當首次授課時間確定后，如果沒有完成規(guī)定的授課次數，就需要在相隔幾天后繼續(xù)上課，總之，要讓每一科目的授課次數較為平均的分布在14天（除星期日不上課）里分布，就可達到學生合理的利用時間習和休息。teachingplan表中的某一科目首先判斷每大周上課次數，在courseplanblank表中，給出該科目的第一節(jié)課上課時間后，為了避免同一科目授課次數過于密集和同一批學生上課時間過于集中，人為的把第一次上課時間的星期數加上一個數得到這門課講授其他次數上課時間，也就是說，排完課之后，對于有單雙周之分的課程，一大周兩個星期內課程差一節(jié)課，但是兩個星期上課時間相似只不過是單周或雙周多上的一節(jié)節(jié)課，而對于無單雙周分別的課程，單雙周課程安排時間完全一樣，利用這個方法排課，一次性逐個對courseplanblank表中每一項同時分配教室和上課時間，分配完畢后，把信息對應轉化到courseform表中24

課程類型分類和課程優(yōu)先排列級別劃分根據課程科目需要的教師以及教室類型兩者者的對應關系，可以分為：一科目對應一種類型的教師，由固定教師授課、一科目對應多類型教室，由唯一固定教師授課、一科目對應多類型教師，由不同教師授課、一科目對應固定一種類型教師，但是需要多個授課教師講授該科目，如果把非教師、教室、科目一一對應的科目按正常課程排課，由于教學資源沖突，很可能這些課程會由于教學資源沖突而無法正常排課，這里說的是教學資源沖突，不是教學資源緊張，教學資源沖突，會導致學生或教師移動到其他相鄰教學區(qū)域去上課，就需要考慮休息、經濟花費、可持續(xù)上課等復雜因素，增加系統開銷不說，對本校區(qū)的教學資源也是一種浪費。于是，調整和合理的分配教學資源，根據課程性質把課程分優(yōu)先級排課，降低系統開銷，是首要問題。教學資源緊張的問題，實際上是學生、教師、教室等綜合因素互相作用引起的，根據課程科目授課地點的約束，把教室或場地總體上分為專用的和公用的，專用教室或場地不和其他課程科目沖突，所以只需要考慮學生問題就可以了，如果是同級多專業(yè)學生共同上課，那么這類課需優(yōu)先排課，這樣才能讓學生有時間各自獨立上以專業(yè)為單位的課，同樣，考慮科目類型時，不是以專業(yè)為單位授課的課程科目，都需要優(yōu)先考慮為其排課。另外，如果同一門課對應要求多個不同科目的教師講解，為了避免在以后排課時，教師發(fā)生沖突，完不成教學任務，所以，這樣的課要先排課，同樣，如果同一個科目的課程需要多個不同類型的教室，為了避免教室沖突問題，也需要對這樣的科目優(yōu)先排課，如果一科目既需要多個不同科目的教師講授，又需要多個不同類型教室授課的話，那么，這門課就更需要優(yōu)先考慮。當把以上一切都處理好后，才能安排為專業(yè)為單位，教室類型單一的課程科目排課。25

上課時間級別的劃分

由于課程的講授方式不同，著重點不同，也就是說，有的課程需要學生花費很多精力去學習，而有的課程不需要浪費過多精力，我們把這些課程分類，分級別，專業(yè)課、實驗課、基礎必修課等課程費精力研究，公共課等課程不需要浪費很多經歷，所以我把課程級別分為A、B兩個級別，專業(yè)課、實驗課、基礎必修課等課程為A級課，公共課等課程為B級課，同樣，A級課需要學生在頭腦清醒，經歷旺盛的時候上課，B級課則不需要這么多拘束。26

上課時間與課程科目的匹配

不同科目，對于不同的專業(yè)來說，其重要性不同，例如：高等數學課，對與理工科學生來說，極端重要，但是對于文科學生來說，就顯得不那么重要等等問題，根據課程對一個專業(yè)的重要性來選擇上課時間，提高授課效率理所當然，我們把課程分為專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、公共基礎課、專業(yè)基礎課、非專業(yè)選修課、非基礎公共課、其他課程這幾類，并為他們劃分級別，專業(yè)必修課、專業(yè)選修課、公共基礎課、專業(yè)基礎課為高級別課程‘A’級別，應當在一天中學習最好的時間里講授這類課程，其他課程為的級別‘B’的課程，可以在一天中除學習最佳時間以外其他時間授課，除此之外，高級別課程可以在任何時間里講授，這樣下來，我們就要把一天中的上課時間分出等級，來和課程進行匹配，每天的早上1－2節(jié)課是上課最佳時間，那么這個上課時間等級最高為‘A’級別，每天的3－4節(jié)和5－6節(jié)共同跨越了午休時間，就讓這段上課時間等級為‘B’級別，7－8節(jié)課上課時間為‘C’級別，9－10節(jié)課上課時間為‘D’級別。如果學生B’級別時間有課，那么，無論這個時間是3－4節(jié)還是5－6節(jié)都把時間加‘1’，來尋找新的上課時間，從而避免午休時間沖突。通過級別劃分，可以更清晰的為某一科目劃分上課時間斷，避免了如早上第一節(jié)課上體育課的問題。除此之外，如果涉及到移動問題，需要計算路程時間，用時間級別來確定移動問題，比用時間和課節(jié)數算起來方便。27

時間級別對照表課節(jié)數時間課程級別18：00----9：35A29：10----11：25B311：45----13：4B413：35----15：10C515：25----17：00

D28排課系統邏輯流程圖29排課系統總體算法

開始排課

為與該類課有關班級寫入數據

是

是否是公共必修課（類）

否

是否能找出可排時段

是

是否是專業(yè)選修課（類）

否

是否是專業(yè)必修課（類）

否

是否能找出可排時段

是

是否能找出可排時段

是

為與該類課有關班級寫入數據

為與該類課有關班級寫入數據

為與該類課有關班級寫入數據

排課成功

否

否

否

是否是公共選修課（取一類課）

30使用說明及運行環(huán)境使用說明:以下“必選”項目是必須進行的操作；“可選”項目是可以進行也可以不進行的操作?！?】由“輸入密碼”窗體進入主窗體（必選）。運行軟件進入“輸入密碼”窗體后有三種選擇：（1）按“確定”按鈕進入主窗體（2）按“注冊”按鈕進入注冊窗體，關閉注冊窗體回到“輸入密碼”窗體后再按“確定”按鈕進入主窗體。（3）按“退出”按鈕退出《排課高手》，回到Windows。【2】更改系統設置（可選）。進入主窗體后，按“系統”按鈕，進入“系統設置”窗體。如果需要更改運行密碼，就輸入原密碼，再輸入新密碼，再輸入一遍新密碼讓計算機確認。如果需要更改系統其他設置（各模塊是否自動保存數據；排課時是否有響聲提示；是否顯示提示），可以選擇或不選有關項。最后按“確定”按鈕，回主窗體。以后使用本軟件時必需輸入密碼。如果不需要更改默認的系統設置，則本步驟可省略。運行環(huán)境硬件配置：486或以上的CPU；64M或以上的內存（班級數越多需要的內存越大），彩色顯示器（分辨率為800×600或以上）；寬行打印機。軟件平臺：Windows95/98/Me/2000簡體中文版31登陸界面登陸用戶有不同的權限，超級管理員是系統管理人員的權限最大，可以添加用戶、更改課程、修改系統，管理員的權限是進行統一排課和為個教研室分配一般用戶帳號和密碼，然后當一般用戶課程申請結束后，有權進行排課。一般用戶則只能提出課程申請，和對自己范圍內的課程進行簡單的調整。32

登陸畫面流程圖33

信息設置1、課程設置34