西部医学院校智能排课系统的应用调查研究

程 琴

(泸州医学院，四川 泸州 646000)

伴随着我国高等教育的快速发展，学科种类的增加、招生规模的不断扩大、学分制的推行、教学资源的限制，教学管理工作任务繁重、管理难度进一步增大，为高校的教学运行造成极大困扰。为了改进高校教务管理手段，西部医学院校大都选用了适合自己的教务管理软件，并进行了一些个性化的修改，以期能实现教务管理的网络化、信息化。然而，采用这样一种先进的管理模式，要解决的核心问题就是课表编排。因为课表是学生选课的依据，是调停课的基础、是各级各类数据指标的计算依据。在以往的教学管理中，许多高校只能通过手工的方式生成，过程复杂、效率低下，且冲突多。随着学科范围的不断扩大，学科科目也越来越多，庞大的课时、教师、教室信息令学校的教务管理人员眼花缭乱，无法迅速、高效地完成排课任务。运用计算机进行智能排课已成为发展的必须趋势，这也是人们一直非常关注却又未能圆满解决的一个现实问题。

一、西部医学院校排课现状

受地域、经济以及专业等多个因素的限制，西部医学院校教学资源(师资、场地、经费等)多有不足、教学管理观念陈旧。大都使用半人工半计算机的方式编排，都是经过反复的修改、尝试，效率不高，甚至有的高校还在采用纯手工的方式进行排课。而使用了教务网络管理系统的高校，排课系统也大都处于闲置状态，致使该系统的其它功能也不能最大限度的得到发挥，这不仅是对资源的一种浪费，也是让西部医学院校教学管理水平停滞落后的重要因素之一。

二、西部医学院校无法实现智能排课原因探析

1．高等教育扩招，教学条件严重滞后

1998年以来，西部高校在高等教育迅猛发展的情况下，低成本扩张，超负荷运行，投入不足，债台高筑，运行艰难，导致整体办学条件较差，生均教学辅助用房、生均校舍面积和生均宿舍面积与国家要求差距较大。而基础设施严重滞后的状况，极大地影响了西部高校的进一步的发展、高层次人才的供给，以及西部高等教育的健康发展。学生人数增加，新校区的建设、外聘教师的增多，教室、实验室资源的紧缺这些因素大大增加了课表编排工作的复杂度。如果采用人工排课，无疑是一项比较繁重的工作，并且存在很多问题，例如:没有严谨的规范，排课随机性较大，同时会消耗大量的时间，排课过程也是不断修改、尝试的过程，排课合理性往往要等到上课时才能反应出来，给老师、学生带来了极大的不便，这就降低了教学效率。因此，大多数高校都希望通过教务网络管理系统中的排课功能实现智能排课，提高排课效率。这种排课模式提高了数据的存储与共享能力，打破了传统手工排课方式，实现了课表的半自动化编排，但离真正的智能排课还有一定的距离。

2．学科发展、专业结构调整等增加了智能排课的复杂度

学科水平是高校质量和水平的重要标志，建设一流的大学就需要建设一流的学科。随着近些年教育教学改革工作的进一步深入，各高校的学科方向得到进一步凝练，专业结构也在紧随其后的进行着一系列的优化。例如:老专业的改造、新专业的建设等等。对于市场经济条件下奇缺的一些新的学科专业，政府对高校的论证不够，审批不严，盲目上马，有个别热门和短缺专业“一哄而起”，使这些专业在师资、设备、场地、用房等方面严重不足，给排课造成了相当大的难度。

3．医学科学本身所具有的特性阻碍了智能排课的进程

医学是一个完整的体系，此体系中，各学科知识严谨而紧密相关，互为补充，互为支持，有严格的先修后续关系。作为医学生，需要掌握的是医学这个体系中所有必备的理论基础，先作为一个初级医师基本适应临床各科的工作，然后在工作中发展其专科特长。这个严密体系中的任何一个环节的缺失，都可能造成基本知识和能力的缺陷，导致无法胜任临床工作，无法履行医者的职责。而在临床上存在一个普遍现象就是一门课程由多个教师分段教学，而门诊、手术时间的不确定性也对课表的自动编排产生了巨大的影响。

4．教学管理人员信息闭塞，教学管理观念陈旧

随着高校的逐步发展，高校教学管理人员学历层次从中专、专科、本科到研究生个人素质有了很大提升，但同时受地域以及惯性思维的影响，教学管理人员缺乏攻坚克难的勇气，大都安于现状，不愿在现有的模式下创新性地开展工作。虽然教学管理观念的更新越来越受到研究者的关注，但就现有的研究来看，尽管人们对教师的教育观念已有所关注，但研究还比较薄弱，而且研究大多集中在讨论教师应转变的一些具体的教育观念上，没有从整体上探讨教师教育观念的发展历程，难以更深层次的触动教育管理观念的真正转变。

5．智能排课系统本身存在的不足

由于各高校的情况不尽相同，比如校区、院系、教学楼、教师，教学运行模式等都各有差别。因此，目前还没有一个软件能排出所有高校的课程，即使一部分高校在使用排课系统，也还不能说它是智能的，或只适合本校或只适合一部分学校，智能二字实在勉强。再从排课系统本身来看，绝大多数是采用C/S结构，即客户端/服务器结构。这种模式缺点就是灵活性差、升级困难、维护工作量大，当客户访问量增加时，会极大的降低访问速度。智能排课系统的难点在于算法，也就是约束条件下的最优结果，取决于系统规模和具体条件。目前各高校使用的排课系统大都是根据各自的特点进行了适应性的改进，首次排课完成率大都不超过80%，其余部分仍然需要手工进行辅助调整，还没有真正意义上的实现智能化排课。

三、智能排课系统在西部医学院校的应用实现对策

尽管在智能排课系统方面的研究较多，然而对西部医学院校而言，排课问题至今没有完善、成熟的解决方案。除了解决上述的这些具体问题之外，最核心和关键的还是要抓住排课工作的实质，找出难点和目标，综合考虑排课问题涉及到的各种因素和约束条件，确定解决问题的总体思路，设计具体实现方案，对于比较复杂的、通用的人工智能算法排课问题进行深入的研究。

1．排课工作的实质

排课工作的重要性和复杂度毋庸置疑，就其本质而言可以抽象为一个时间、空间和人物的组合问题。就是说要在满足各种已知约束条件的情况下找出一个最佳的数学组合，同时在实际操作中它又受到教学组织形式、客观物质条件等多种因素的影响，使这一工作在具体实践时呈现出条件约束复杂的特点。因此，要做好排课工作不仅要建立完善的逻辑模型，还要深入了解教学组织形式及其客观物质条件的特点。由于是在资源受限的条件下保障教学的有序性，自动排课就成为一个多约束、多目标的优化问题。

2．制定排课系统需要实现的目标

课表编排系统大多应用于校园网络，依据学期教学任务、资源、学生学籍以及学期校历等简便快捷、科学合理的完成学期课表及实验编排。具体来说应实现以下几个方面的功能:依据学期开课计划，由承担单位为承担的每门课程确定任课教师;制定学期教学任务并以此为依据确定学期实验教学任务;采用智能编排和辅助编排方式，简便快捷、科学合理地完成学期课表编排与实验安排，学生可以通过网络确定所在上课/上机班级、实验班级;提供简便、快捷的辅助调、停课手段;提供各种课表，如课程课表、教师课表、教室课表、班级课表、学生课表、周/日/节次课表，全校课表;提供各种实验安排表;查看空闲教室、无课学生以便安排临时活动;准确计算相关指标，科学分析排课质量，如课表编排的均衡性、学生上课的流动性、教学场地的使用率、排课要求的满足情况等等;分院系部按职称、学历、学位、性别与年龄区段分析任课/指导教师构成、统计承担学时等等。

3．完善智能排课系统的设计思路

实现计算机自动排课，是学校教学管理工作迈入科学化、规范化和现代化管理的关键步骤，其意义十分重大。首先，排课系统应该从教学资源、课程需求、查询需求等方面进行设计。将应用对象划分为管理人员、教师和学生。针对不同对象的特点及需求进行设计和开发，使之具有灵活、方便、实用的特点。通过合理的条件设置，争取达到95%以上的自动排课率，并可通过人机交互式的辅助排课方式完成剩余未排完课程。其次，找准最实用的算法，自2009到2012年以来相继出现了基于UML算法、着色算法、JSP算法、蚁群算法以及自适应遗传算法的高校排课系统。根据仿真数据来看，相对于传统排课方法而言，自适应遗传算法具有优势，它不仅提高了排课效率，而且提高排课的成功率，有效降低了冲突率，并能够解决医学院校排课所面临的独有难题。再次，确定排课系统应该采用结构。由于传统的C/S结构维护升级困难、访问受限，开放性和可扩充性较差，随着Web技术发展的日益成熟，例如防火墙技术的发展保证了系统的安全性，排课系统的C/S结构必将被B/S结构代替，并对旧的排课方式产生巨大冲击。

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