基于遗传算法的高校智能排课方法研究

选题目的和意义：

科学的进步，使互联网成为了人们获取信息，传递消息的主要渠道，它的覆盖率也随着时代的发展，逐渐增广，并深入到各个地方和行业。学校是传播知识的圣地，当随着互联网的覆盖，一个好的基于遗传算法的高校智能排课系统也是一个很可取的选择，在传统教学排课的基础上不断加深和升华，让排课管理的方式更加便捷。经过多年的努力，高校智能排课的建设已经取得了很大的进步^[1]。

随着网络技术的发展，基于遗传算法的高校智能排课系统也在不断的改进，越来越好。但是目前也存在许多功能不够完善的排课系统，不仅不会提高高校管理者的工作效率，会对对排课工作造成一定的错误安排，对学校的正常工作带来影响^[2]。目前，基于遗传算法的高校智能排课系统普及速度越来越快，而且功能也在不断强大，但是又缺少一些统管。快速的发展下有很多的问题顺势而生，比如，维护与修改的不方便，系统的利用率比较低，系统缺少必要的手动调整等。互联网的发展和网络的覆盖以及计算机技术的不断进步，让排课工作可以随时随地的进行，不再局限于必须到达办公室解决，让更多的师生快速获得信息，这就是基于遗传算法的高校智能排课系统的意义所在^[3-4]。

经过几年的努力，基于遗传算法的高校智能排课系统取得很大的进步，使得大家获取信息的方式也发生了翻天覆地的改变，从最初的纸质文档，到通过互联网进行查看排课，甚至还可以通过手机进行互动，突破了教育信息化落后的现状，基于遗传算法的高校智能排课系统的开发不仅向人们展示了计算机网络技术的优势，还提高了教师工作效率^[5]。有了更为科学的排课系统，为教学工作提供了必要保证。

国内外研究现状：

互联网的发展促进了教育信息化，让一个新的教育模式产生了--网络办公，并且引发了新的教育革命。

大多数国家已经建立了虚拟大学，以形成一个真正的全球课堂和实现教育的开放性。此外，除国家级开发项目外，还有IMS，SCORM等其他企业组织致力于在线教育管理的学术研究，在线教育技术的研发已经形成了一批标准化、高层次的成果。为了提高中国的教学水平，必须注重和大力发扬、开展网络教育的设计，同时还要注意提高课程的个性化设计和加强合理化教学，拥有好的教学课程和教学方式的同时，也要注重保持高校课程安排及维护的标准化，达到全面的资源共享^[6-7]。

据了解我国绝大部分高校都建立了校园网站，并且拥有独立的多媒体教室。虽然这些高校大部分都处于东部发达地区，但是在国家的带领和支持下，西部地区的教育水平都有了很大提升，拥有了属于自己的教育管理系统。

目前我国智能排课系统的精品不是太多，总体而言情况并不算太好，而且智能排课系统给管理者提供的教学安排，并不能够完全满足他们的工作需求，因此就非常明显的增加了教务处管理者的工作效率，这样的智能排课系统建设不利于用户对资源的有效利用。故而将排课管理和遗传算法相结合，形成一个新兴的完善的智能化管理系统是目前重点发展方向^[8]。

最近几年来，我国高校在不断继续开展和研发各种教务管理系统，各大高校加大网络课程实施力度，开发了大量的管理系统。中国形成了国家级，省级和大学三级质量课程管理体系，开发了一批高品质教学管理软件，教学管理资源在不断的被创造和被丰富中，技术的提高和资源的丰富使我国的高等教学的质量在不断的提高。

一个好的智能排课系统不仅要注重高校教学内容的呈现，和资源的合理分配，还要设计一个便于日常维护的工作条件。基于遗传算法的高校智能排课系统是一种全新的工作方式，课程安排和维护都是通过网络来实现，不但可以自动安排课程，也可以通过手动调整，做到课程的合理安排^[9]。

长久以来，高校的排课一直都是由人力手工去完成的，美国的很多高校直到现在还依然坚持这样的原则，教管中心也就需要花费大量的人力物力去完成这项相当艰辛的工作，即使是这样，可靠性还是依旧得不到保障，一个表格改动的话，甚至其他表格全都要变，简直是犹如多米诺骨牌一般，可能会导致非常惨烈的结果。加拿大的Gotlieb率先提出了关于自动排课系统的数学模型，同时这也是象征着许多科研人员正式对自动排课系统进行正式地，进一步地去研究。然而理想是美好的。现实总是骨感的，真正到了实际应用的时候，许多问题就全都开始迸发出来了。紧接着就是大家对出现的问题进行深入的研究和探讨。来自美国的John Holland教授就率先提出了贪婪算法的概念，不仅如此，在此基础上，教授又与其他研究人员一起，共同探讨创造了一套较为完整的理论体系，也同时提出了遗传算法的概念^[10]。

目前国内外的排课算法也似乎是各有千秋的，西华师范大学选择了贪婪算法作为他们选课系统的基本算法，根据他们的研究情况和软硬件设备的配置，贪婪算法总能得到他们的青睐。

随着信息技术的快速发展，利用计算机实现学校课表的自动编排，不仅解除了手工排课的重复性和繁琐性，减少了教学管理人员的工作量，而且大大提高了教学管理的效率，保证了课程安排的合理性与科学性。一种排课算法的设计其实是一个多种因素制约的大规模组合的问题，其最终目标是在遵守各种排课规则以及满足各种约束条件的情况下合理安排一个学期的上课时段、课程、场地以及教师等各个元素，使他们不互相冲突，既能满足排课的一些硬性制约，同时还尽可能地满足一些软性要求等^[11]。

虽然当前已经出现了许多采用不同算法设计的排课管理系统，但它们普遍存在着不足：或因适用范围太广而导致操作复杂，需手工输入排课信息太多；或因适用范围窄而导致排完课后仍需人工调整，既耗时而且排课质量差。所以为了适应排课系统自动化的需要，对以往不利于排课自动化工作的管理模式进行了改革，建立相应的管理机制，并努力做好服务工作。在管理工作实行了自动化后，排课实际运行的每一个步骤和环节也要进行相应的调整，建立和完善相应的管理机制，与信息化管理工作接轨，适应信息化的管理需要,因此大大节省了人力、物力。