一种自动排课方法及系统与流程

本申请涉及信息化教育技术领域，特别涉及一种自动排课方法及系统。

背景技术：

根据当前的高考政策，学生需要从物理、化学、生物、地理、历史、政治中选择三门作为高考科目(即等级性考试科目)，其他三门作为合格性考试科目。因此，在学校中需要对学生的选课结果进行合理分班。

现有的分班方法，是通过学生填写分班志愿，然后学校可以统计各种学科组合的学生人数，从而开设各个不同的班级。然而，由于可选的学科较多，学科之间的组合数量也非常多。经常会出现有的学科组合对应的学生人数很少，而有的学科组合对应的学生人数非常多。这样很不利于校方划分班级以及进行排课。因此，目前亟需一种自动化的高效排课方法。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种自动排课方法及系统，能够提高排课的效率。

为实现上述目的，本申请提供一种自动排课方法，所述方法包括：

接收学生输入的选课信息，并根据所述选课信息统计学生选课结果；

接收用户输入的分班条件和设置的分班规则，针对所述学生选择结果进行分班，得到包含固定班和课程班的分班结果；

接收用户输入的排课规则和合班上课规则，并将所述排课规则和所述合班上课规则转换为排课的约束条件，并按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所述约束条件的排课结果。

进一步地，所述选课信息表征从物理、化学、生物、地理、历史、政治中选择三门作为等级性考试科目，并将其他三门作为合格性考试科目。

进一步地，所述分班条件包括现有班级数量、可用教室数量、教室最大容量、各学科教师任课情况中的至少一种；所述分班规则包括学生人数保持均衡、最小化走班上课情况、不拆分原班级、各班级成绩均衡、各班级男女比例均衡中的至少一种。

进一步地，针对所述学生选择结果进行分班包括：

从人数最多的多个选课组合中确定所有的定二学科组合以及优选三科组合，并将所述定二学科组合和所述优选三科组合形成课程组；

将所有非优选三科组合按照所述分班规则平均分配到所述课程组中，并根据所述分班条件调整所述课程组内的选课组合，以使得调整后的课程组尽量满足所有的分班规则；

将所有的所述课程组转换为固定班，并将走一的科目转换为课程班，以及将合格考的科目按照固定班合班上课的方式转换为课程班；

按照所述分班规则的优先级将所有学生分配到各个固定班和课程班里；其中，所述定二学科组合表示存在两个固定学科，所述走一的科目表示其中一个科目需要更换班级学习，所述优选三科组合表示三个学科均为固定学科。

进一步地，得到包含固定班和课程班的分班结果包括：

进行多次自动分班，以得到多次分班结果，按照所述分班规则和各班级的学生人数差距计算各个分班结果的评分，并选取分数最高的分班结果作为最终分班结果。

进一步地，在得到包含固定班和课程班的分班结果之后，所述方法还包括：

接收用户修改后的分班条件和分班规则，重新分班；

或者

接收用户手动输入的调整指令，对所述分班结果进行调整。

进一步地，每个所述约束条件具备对应的权重分数；相应地，采用启发式算法按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所有约束条件的排课结果。

为实现上述目的，本申请还提供一种自动排课系统，所述系统包括：

选课结果统计单元，用于接收学生输入的选课信息，并根据所述选课信息统计学生选课结果；

分班结果确定单元，用于接收用户输入的分班条件和设置的分班规则，针对所述学生选择结果进行分班，得到包含固定班和课程班的分班结果；

排课单元，用于接收用户输入的排课规则和合班上课规则，并将所述排课规则和所述合班上课规则转换为排课的约束条件，并按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所述约束条件的排课结果。

进一步地，所述分班结果确定单元包括：

课程组形成模块，用于从人数最多的多个选课组合中确定所有的定二学科组合以及优选三科组合，并将所述定二学科组合和所述优选三科组合形成课程组；

分配模块，用于将所有非优选三科组合按照所述分班规则平均分配到所述课程组中，并根据所述分班条件调整所述课程组内的选课组合，以使得调整后的课程组尽量满足所有的分班规则；

班级转换模块，用于将所有的所述课程组转换为固定班，并将走一的科目转换为课程班，以及将合格考的科目按照固定班合班上课的方式转换为课程班；

学生分配模块，用于按照所述分班规则的优先级将所有学生分配到各个固定班和课程班里；其中，所述定二学科组合表示存在两个固定学科，所述走一的科目表示其中一个科目需要更换班级学习。

进一步地，每个所述约束条件具备对应的权重分数；相应地，所述排课单元采用启发式算法按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所有约束条件的排课结果。

由上可见，本申请提供的技术方案，至少能够实现以下技术效果：

1.满足所有学生的选课意愿，以优选三科、定二走一的分班方式尽量减少走班。

2.根据学校现有的师资情况进行分班，不需要添加新教师。

3.分班与排课分开，可以独立操作，对分班不满意时只需调整分班，对排课结果不满意时无需重新分班。

4.走班学科采用合班上课的形式减少对师资情况的要求。

附图说明

图1为本申请实施例中自动排课方法的流程图；

图2为本申请实施例中自动排课系统的功能模块示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都应当属于本申请保护的范围。

请参阅图1，本申请提供一种自动排课方法，所述方法包括：

s1：接收学生输入的选课信息，并根据所述选课信息统计学生选课结果；

s2：接收用户输入的分班条件和设置的分班规则，针对所述学生选择结果进行分班，得到包含固定班和课程班的分班结果；

s3：接收用户输入的排课规则和合班上课规则，并将所述排课规则和所述合班上课规则转换为排课的约束条件，并按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所述约束条件的排课结果。

其中，所述选课信息表征从物理、化学、生物、地理、历史、政治中选择三门作为等级性考试科目，并将其他三门作为合格性考试科目。

在一个实施方式中，所述分班条件包括现有班级数量、可用教室数量、教室最大容量、各学科教师任课情况中的至少一种；所述分班规则包括学生人数保持均衡、最小化走班上课情况、不拆分原班级、各班级成绩均衡、各班级男女比例均衡中的至少一种。

在一个实施方式中，针对所述学生选择结果进行分班包括：

从人数最多的多个选课组合中确定所有的定二学科组合以及优选三科组合，并将所述定二学科组合和所述优选三科组合形成课程组；

将所有非优选三科组合按照所述分班规则平均分配到所述课程组中，并根据所述分班条件调整所述课程组内的选课组合，以使得调整后的课程组尽量满足所有的分班规则；

将所有的所述课程组转换为固定班，并将走一的科目转换为课程班，以及将合格考的科目按照固定班合班上课的方式转换为课程班；

按照所述分班规则的优先级将所有学生分配到各个固定班和课程班里；其中，所述定二学科组合表示存在两个固定学科，所述走一的科目表示其中一个科目需要更换班级学习，所述优选三科组合表示三个学科均为固定学科。

在一个实施方式中，得到包含固定班和课程班的分班结果包括：

进行多次自动分班，以得到多次分班结果，按照所述分班规则和各班级的学生人数差距计算各个分班结果的评分，并选取分数最高的分班结果作为最终分班结果。

在一个实施方式中，在得到包含固定班和课程班的分班结果之后，所述方法还包括：

接收用户修改后的分班条件和分班规则，重新分班；

或者

接收用户手动输入的调整指令，对所述分班结果进行调整。

在一个实施方式中，每个所述约束条件具备对应的权重分数；相应地，采用启发式算法按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所有约束条件的排课结果。

具体地，在实际应用中，本申请的方案可以通过以下步骤实现：

(1)学生选课

根据新高考政策，学生从物理、化学、生物、地理、历史、政治中选择三门作为高考科目即等级性考试科目，其他三门作为合格性考试科目；支持采用在线选课或按模板导入选课结果两种模式；系统按照单个学科、学科组合、两两组合等维度自动统计学生选课结果。

(2)选课分班

用户输入分班条件，包括现有班级数量、可用教室数、教室最大容量、各学科教师任课情况等；

用户设置各个分班规则的优先级，主要包括学生人数平均、尽量减少走班、尽量不拆分原班级、各班成绩平均、男女比例平均等；

系统将用户输入内容、选课结果等信息转换为分班条件，同时验证各个条件是否满足分班要求；

系统按照分班条件进行自动分班：首先系统按照人数最多的选课组合确定所有的定二的学科组合及满足优选三科的学科组合形成课程组，其次系统将所有非优选三科的组合按照班级平均人数、分班规则等分配到课程组中，然后根据分班条件调整课程组内的选课组合使其尽量满足所有的分班规则，然后系统将所有课程组转换为固定班，将走一的科目转换为课程班，将合格考的科目按照固定班合班上课的方式转换为课程班，最后按照分班规则的优先级将所有学生分配到各个班里；

系统运行多次自动分班得到多次分班结果，按照分班规则、学生人数差距等计算各个分班结果的评分，选取分数最高的作为最终分班结果。

(3)调整分班

用户可以修改分班条件和分班规则进行重新分班；也可以使用手动调整功能，调整某个学生的班级。用户对分班结果满意后，将优选三科和定二走一的班级转换为行政班，替换原先的班级。

(4)排课

首先系统根据优选三科和定二走一的规则生成各个班级需要上的固定学科及走班学科，走班学科按照合班上课的方式进行排课，其中优选三科班所有学科为固定学科，定二走一班的定二学科为固定学科，走一学科及合格考学科为走班学科；

其次用户设置此次排课所使用的课位，同时可以设置各个课位的优先级；

再次用户可以为各个班级添加其他课程及任课教师，可以按照班级、学科、教师、教室、课时等维度设置排课规则。

然后系统将用户输入的排课规则和走班学科的合班上课规则转换为排课的约束条件(包括硬约束和软约束)，每个约束条件都对应相应的权重分数，采用启发式算法按照班级、学科、教师、教室等维度计算满足所有约束条件的排课结果。

最后用户得到排课结果后如果不满意可以重新进行排课，也可以使用调课功能进行手动调整，满意后可以发布课程表。

请参阅图2，本申请还提供一种自动排课系统，所述系统包括：

选课结果统计单元，用于接收学生输入的选课信息，并根据所述选课信息统计学生选课结果；

分班结果确定单元，用于接收用户输入的分班条件和设置的分班规则，针对所述学生选择结果进行分班，得到包含固定班和课程班的分班结果；

排课单元，用于接收用户输入的排课规则和合班上课规则，并将所述排课规则和所述合班上课规则转换为排课的约束条件，并按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所述约束条件的排课结果。

在本实施方式中，所述分班结果确定单元包括：

课程组形成模块，用于从人数最多的多个选课组合中确定所有的定二学科组合以及优选三科组合，并将所述定二学科组合和所述优选三科组合形成课程组；

分配模块，用于将所有非优选三科组合按照所述分班规则平均分配到所述课程组中，并根据所述分班条件调整所述课程组内的选课组合，以使得调整后的课程组尽量满足所有的分班规则；

班级转换模块，用于将所有的所述课程组转换为固定班，并将走一的科目转换为课程班，以及将合格考的科目按照固定班合班上课的方式转换为课程班；

学生分配模块，用于按照所述分班规则的优先级将所有学生分配到各个固定班和课程班里；其中，所述定二学科组合表示存在两个固定学科，所述走一的科目表示其中一个科目需要更换班级学习。

在本实施方式中，每个所述约束条件具备对应的权重分数；相应地，所述排课单元采用启发式算法按照班级、学科、教师、教室的多个维度计算满足所有约束条件的排课结果。

由上可见，本申请提供的技术方案，至少能够实现以下技术效果：

1.满足所有学生的选课意愿，以优选三科、定二走一的分班方式尽量减少走班。

2.根据学校现有的师资情况进行分班，不需要添加新教师。

3.分班与排课分开，可以独立操作，对分班不满意时只需调整分班，对排课结果不满意时无需重新分班。

4.走班学科采用合班上课的形式减少对师资情况的要求。

上面对本申请的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本发明限制于单个公开的实施方式。如上所述，本申请的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此，虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式，但是其它实施方式将是显而易见的，或者本领域技术人员相对容易得出。本申请旨在包括在此已经讨论过的本发明的所有替代、修改、和变化，以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。