[发明专利]面向统一教学资源的人机协同启发式排课系统

摘要

本发明提供的面向统一教学资源的人机协同启发式排课系统，人机协同的排课方法。在统一教学资源下，即教学场馆(所)及其可用时间段、任课教师及其可支配时间段、选课学生及其可行时间段、所开设的课程，面向同一教学单位所有可能学生类别或群体的共排课问题，排课过程由计算机自动排课模块和人工辅助排课模块协同完成。计算机排课进程中，当排课结果小于预期目标函数值时，暂停排课，通知人工协作进程进行调整或删除部分排课记录，进而，计算机在此基础上统筹优化，在剩余的教学资源空间中继续根据规则库约束进行自动求解。如此反复上述协同过程，直至获得满意排课可行解，达到目标函数值要求，或任课教师的个性化上课时间要求。

主权项

一种面向统一教学资源的人机协同启发式排课系统，具有：启发式排课单元、人工排课单元、存储多种排课约束条件的关系数据库和存储选课学生、任课教师和教室的相关信息的数据库；工作时，启发式排课单元针对一待排课程C_i，调用所述规则库中的排课约束条件，确定与课程C_i的所有选课学生和任课教师均不冲突的时间段D，选择在时间段D空闲的所有教室；所述的启发式排课单元根据表示排课均匀度的目标函数I，得到课程C_i的排课结果，完成课程C_i的排课；所述的目标函数I为：$\mathrm{Max}\underset{s=1}{\overset{\stackrel{\‾}{s}}{\mathrm{\Σ}}}\frac{\underset{j=1}{\overset{{\mathrm{CG}}_s-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_{\mathrm{sj}}}{{\mathrm{CG}}_s}/\stackrel{\‾}{s}$目标函数I表示所有学生的课程间隔均匀度；其中CGs表示学生s的课程数目，a_sj：若第s个学生的第j节课与第j+1节课之间的时间间隔满足均匀间隔J_s，则a_sj＝1，否则a_sj＝0；表示选择课程C_i的学生总数；J为每天开课的时间段，$J=\{\mathrm{1,2},...,j,...,\stackrel{\‾}{j}\},\stackrel{\‾}{j}\≤5;$J_s：第s个学生两门相邻课程的时间均匀间隔，且其中，为每周的上课时间段与学生s开设的课程数目CG_s的比值结果取整；W为每周开课的天次，$W=\{\mathrm{1,2},...,w,...,\stackrel{\‾}{w}\},\stackrel{\‾}{w}\≤7;$在排课过程中，若空闲教室资源为0，则所述的启发式排课单元向人工排课单元发出互斥锁Mutex阻塞自己，同时要求所述的人工排课单元干预；所述的人工排课单元相应所述请求，增加空闲教室资源；当所述的目标函数II小于设定阈值时，所述的人工排课单元控制所述的启发式排课单元重新排课。在所述启发式排课单元完成全部课程的排课后，人工排课单元修改或者删除本次排课结果中的不满意课程；若本次修改的课程无需重排，则终止所述启发式排课单元，最终完成排课。