基于规则库的教室资源管理系统设计与实现

2015-11-14秦新国丁国勇

中国教育信息化·高教职教 2014年11期

关键词：管理模式

秦新国++丁国勇

摘要：日常教学活动中，针对教室资源管理中存在教室使用信息不透明、使用效率不高等问题，作者设计并实现了一套基于规则库的教室资源管理系统，使用户可以实时了解当前教室资源的使用情况，也大大提高了教室使用效率和管理效率。

关键词：教室资源管理；规则库；管理模式

中图分类号：G48 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2014）21-0065-03

一、教室资源管理现状

随着办学规模的扩大，教室资源的数量急剧增加，教室资源管理的工作量也越来越大，人工管理教室资源的模式已不能满足当前的需求，通过对教室资源管理过程进行分析，可以把教室资源管理中存在的诸多问题总结如下：第一，教师和学生无法及时了解当前教室的使用情况，管理人员也无法对教室使用情况进行整体把握和有效的调控；第二，利用电子表格或纸质材料记录教室借用记录容易丢失数据，且历史借用记录的维护和查询也比较困难；第三，随着学校规模的不断扩大，全校教室资源管理仅仅依靠单个职能部门，不仅管理的工作量非常大，而且工作效率也比较低；第四，教室使用过程中经常出现冲突现象，缺乏有效的检测机制。

二、系统设计方案

在日常教学活动中，教室资源的使用主要包括：教学任务安排的需要，教师调停课、补课的需要，院系开展教学活动的需要，校内/外培训的需要，考试安排的需要，但不管何种使用情形，最终它们都将转化为教室的借用问题。因此，解决好教室借用问题就成了本系统设计的关键。

1.系统设计指导思想

教室资源管理系统的设计遵循以下四个原则：

第一，提供实时教室资源使用情况查询接口，便于师生迅速掌握相关信息。教室的使用情况是一个动态变化的过程，及时掌握当前哪些教室正在使用，哪些教室可以用，可以方便教师顺利开展教学活动，方便学生找到合适的教室自习；方便管理人员对教室资源进行合理调度。

第二，提供教室使用冲突检测机制，避免教室借用冲突，保障正常的教学秩序。

第三，管理人员可以对教室资源的借用设置相应的规则，规定哪些教室可以用、哪些教室不能用。当然，规则的维度应该是多元的，以便于对教室资源的借用活动进行灵活、有效的调度。

第四，尽量提高教室资源的使用效率，避免高利用率、低就坐率以及教室孤岛现象。

2.教室借用流程设计（见图1）

根据使用对象的不同，教室资源的使用可以分为两类，一种校内用户使用，另一种是校外用户使用。对于前者，一般表现为日常教学活动，这时，用户可以直接打印教室借用申请单，并送交多媒体办公室办理教室借用手续；而对于后者，一般表现为校外培训，为了维护学生的合法权益，教务处需要对校外机构进行相应的审核，审核通过后方能进一步履行教室借用手续。

三、系统实现过程中的关键技术

1.教室借用查询信息表示

用户在履行教室借用手续时，先要查询出当前可用的空教室，然后有针对性地借用相关教室。在查询空教室时，用户需输入相应的查询参数，查询参数的结构如图2所示：

其中Term表示当前学期信息；WeekDes表示教室借用的周数信息，用20位二进制数表示，二进制数的长度表示当前学期有效的周数，其中0表示无效，1表示有效，如00010000000000000000表示当前查询的是第四周的空教室；Week表示借用星期集合信息，如“Week=1”表示当前查询的是星期一的空教室，“Week=1，2”表示当前查询的是星期一和星期二的空教室，多个取值之间用逗号分隔；Bjc表示借用起始节次；Ejc表示借用截止节次；Capacity表示参加活动的学生人数，Capacity的值应小于等于借用教室的容量，在教室借用过程中教室容量与Capacity相当的教室将优先推荐，以提高教室的使用率。

周数信息的构造对普通用户来讲比较复杂，在实际操作过程中，周数信息的构造对用户是透明的，实际使用过程中，用户只需要提供借用日期即可，系统会根据用户的输入自动转换。使用二进制格式表示每学期的周数信息比较直观，在处理教室的批量借用时也比较灵活。譬如，要借用一间1至18周都有空的教室，那么在表示周数信息时只需要将二进制数的1至18位全部用1表示即可。另外，使用这种数据结构也便于教室借用冲突计算。

2.即时空教室检测算法

即时空教室是指在指定的时间范围内，从学校所有可用的教室资源中去除已经被使用的教室资源后剩余的教室资源集合。

教室冲突现象是指不同的用户借用的同一间教室在使用时间上存在重叠，使同一间教室在相同的时间内同时开展两个或两个以上的教学活动的现象。假设存在教室R，那么在同一周、同一天有两个借用时间段[A，B]和[C，D]，它们存在冲突的可能可以描述如下：①[C，D]的起点落在[A，B]内；②[C，D]的终点落在[A，B]内；③[A，B]是[C，D]的子集。（见图3）

综上所述，检查某间教室在某个时间段是否被占用的算法可用sql描述如下：

if exists（select * from roomBorrowInfoList where roomID = @roomID and （f_weekdesOper（@weekdes，weekdes） = 1） and term = @term and [week] = @week and @bjc >= bjc and @Bjc <= ejc）

or exists（select * from roomBorrowInfoList where roomID = @roomID and （f_weekdesOper（@weekdes，weekdes） = 1） and term = @term and [week] = @week and @ejc >= bjc and @ejc <= ejc）endprint

or exists（select * from roomBorrowInfoList where roomID = @roomID and （f_weekdesOper（@weekdes，weekdes） = 1） and term = @term and [week] = @week and @bjc <= bjc and @ejc >= ejc）

begin

print '当前教室已经被使用'

end

其中，roomBorrowInfoList表示当前已经被借用的教室信息集合，其数据来源由两部分组成，分别是排课所需的教室信息和开展其它教学活动所需的教室信息。weekdesOper是数据库自定义函数，用于计算查询周和目标周之间是否存在重叠，其算法描述如下：

--计算给定的两个周数之间是否存在重叠

CREATE function F_WeekdesOper（@w1 varchar（20），@w2 varchar（20））

returns int

begin

declare @flag int

set @flag = 0

while len（@w1） > 0 and len（@w2） > 0

begin

if left（@w1，1） = left（@w2，1） and left（@w1，1） = '1'

begin

set @flag = 1

end

set @w1 = stuff（@w1，1，1，''）

set @w2 = stuff（@w2，1，1，''）

end

return @flag

end

掌握了教室冲突检测算法后，再查询教室资源集合中符合要求的空教室就比较容易了。在查询时间一定的前提下，将当前可用的教室资源和已经借用的教室信息之间进行冲突计算，如果不冲突就是可用的教室，反之亦然。其查询过程可描述如下：

Foreach（Room in RoomList）

{

Foreach（RoomBorrowInfo in RoomBorrowInfoList）

{

如果当前教室借用和已经借用的教室信息在时间上发生冲突那么

当前教室不可以使用！

否则

当前教室可以使用！

}

3.教室借用规则表示

教室借用活动应符合两个前提条件：一是教室资源是公共教学资源，院系或教师不得长期占用一些教室。随着招生规模的不断扩大，教室资源相对比较匮乏，充分提高教室的使用效率至关重要。二是学校能约束用户的借用行为，以保障特殊时期学校对教室的需要，如国家等级考试、学校期末考试等。为此，我们从两个方面来定义教室借用规则。

第一，管理员可以为教室使用申请设定一个时间阈值，用户只能申请特定时间范围内的教室。如果用户想申请超出时间阈值以外的教室，那么他就必须到教务处履行相应的借用手续。这可以避免少数用户肆意占用教室资源的问题。

第二，制定一个教室借用规则库，详细定义教室资源借用的约束条件，以便对教室借用进行更细微的调控。规则的定义主要包括以下四个方面：

（1）教室禁止借用的时间范围；

（2）教室禁止借用的楼宇信息；

（3）教室禁止借用的楼层信息；

（4）教室禁止借用的教室信息。

教室借用规则采用XML格式来进行描述，不仅可以明确表示规则模型中各个部分的意义，而且增强了规则的扩展性。教室借用规则可以描述如下：

//借用规则节点

敏知楼//楼宇约束

2 //楼层约束

2010-12-7 0：00：00//时间约束

2010-12-15 0：00：00