高校排課管理相關問題分析及個性化排課模式探究*

滕金國　李貴安

摘? ?要：排課是高校教學管理中一項十分復雜的工作，受學校教學資源現狀、教學要求、信息技術應用情況等諸多因素制約。文章對高校排課管理中存在的關鍵問題進行了梳理，對產生相關問題的原因進行了分析，對相應問題提出解決思路，并著重從排課系統的排課模式設計入手，提出一種基于教師參與的可提升教室有效使用率的個性化、智能化排課方案。

關鍵詞：排課;個性化排課模式;教學管理信息化;智能排課

中圖分類號：TP393 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2020）19-0046-04

排課是高校本科教學管理中最重要的工作之一，是確保教學活動正常開展的關鍵環節。排課質量直接關系到教學運行的效果，對人才培養質量提升具有一定的影響[1]。然而，排課卻是一項很難令所有人滿意的工作，師生經常反映相關問題。排課是一項復雜的系統工程，其過程是對多個教學要素進行綜合協調的過程，受到諸多因素制約。

大學綜合教務管理系統是全國各大高校本科教學管理中使用最廣泛、最頻繁和最重要的信息系統之一，目前許多高校主要通過教務系統的排課管理功能完成排課工作[2]。系統的使用在一定程度上減少了排課的難度，在很大程度上提高了排課工作的效率。隨著高校教育教學改革的不斷深入和教學管理理念的不斷更新，對教學管理工作提出了更新更高的要求和挑戰。如何為師生提供優質、個性化的服務是排課工作的難點和急需解決的問題。本文以陜西師范大學為例，對目前本科排課中存在的主要問題進行了分析，對問題的解決進行探究與嘗試，以期為高校個性化排課工作提供有益參考。

一、排課資源的現狀和存在的主要問題

1.排課要素及現狀

排課主要涉及課程、時間、地點、教師和班級五個關鍵要素。排課的過程也是這些要素進行協調和分配的過程。陜西師范大學目前每學期開設課程3200余門次，有教師1800余人，全日制本科生17500人左右，行政班級數440個左右，兩個校區共有教室 350 余間，教室的座位數從 30 到 380 不等，每學期教學周次平均18周，每天10小節課[3]。

2.存在的主要問題

學校的排課工作在不斷地進行優化，有許多問題已經解決，但是仍然存在一些很難解決的關鍵問題，需要更進一步解決和改進。

（1）排課工作效率有待進一步提升

排課是教務處和各學院教務人員一學期中最頭疼的工作之一。為編排出一個相對合理的課表，需要對課程進行反復調整，往往要花費大量的時間和精力。在排課階段，加班加點是工作常態，即便如此，每學期完成全校課程排課需要花費至少4個星期的時間。排課工作是教學計劃安排和學生選課工作的中間環節，只能在教學計劃安排工作完成后啟動，而且必須在選課開始前完成，這就對排課的工作效率再提升提出了要求。

（2）教室有效利用率有待進一步提高

通過歷年來的排課實踐來看，學校教室的整體利用率是比較高的，特別是學校雁塔校區周內教室使用率達80%以上，但是教室的有效利用率還有待提升。本文所說的教室有效利用率，是指根據課程需要的時間和大小安排到合適教室的比率。例如，小課容量的課程被安排在了大教室里。

（3）教師對個性化服務滿意度有待提升

排課問題是學校教代會和各類意見反饋會中經常反饋的問題，這反映有部分教師對排課工作的滿意度不高，這也是各大高校長期以來普遍存在而且難以解決的問題。教學質量提升關鍵在于教師，為教師做好服務會對提升教學質量起到保障作用。教學管理的本質是為師生服務，每個教師有自己的個性化需求，在保證教學正常運行前提下，盡可能滿足教師的個性化需求以提高管理服務質量。

二、存在問題的原因分析

對于造成以上問題以及更多排課難問題的原因，本文主要從主觀、客觀和技術三方面因素進行分析。

1.主觀因素

首先，教師個人有許多需求和實際困難。教師因家庭（如接送孩子）、身體（如不能上高樓層）、交通條件（如車限號、離校遠）、承擔公務（如開會）等原因，對排課的時間、樓層、是否連上等會提出不同的要求。

其次，教師對本科教學的重視程度還有待提高。部分教師不能把教學放在最重要的位置上，重科研輕教學的現象仍然存在，有教師為了自己時間方便而不太考慮學生上課時間是否合理，按個人喜好對排課時間提出要求。

第三，教師對排課工作參與度不高。很多情況下教師對排課工作滿意度低的原因不是課程客觀安排得不合理，而是個人需求沒有滿足。排課是對全校教學資源的統籌規劃和安排，涉及面廣，難以使每名教師都滿意。以往的排課中，教師只是需求的提出者，沒有更深層次參與到排課中，所以對排課工作的實際困難并不了解，從而出現不理解，進而對排課工作提出意見。

2.客觀因素

首先，教師資源不足。教師資源是排課中的重要因素，學校每學期可用在本科教學上的教師資源相對缺乏。教師不足會帶來一人帶多門課程和合班上課的問題。一個人帶的課程越多，協調教師時間就越困難，要解決教師的時間沖突、連上、跨校區上課等問題。合班上課需要合并的班級既有公共的空閑時間，同時又要有容量較大的教室，因而對學生時間和教室資源提出了較高要求。

其次，教室資源不足。排課就是將課程安排到指定地點，教室是高校中上課的主要地點，教室資源的不足直接對排課結果造成影響。除了影響排課的成功率和工作效率外，在教室資源有限的情況下，當大家都對教室資源提出需求時，必然導致部分教師的需求不能得到滿足，從而影響教師的滿意度。

第三，校院兩級排課管理模式，對教室有效利用率的影響。校院兩級排課模式是指學校教務部門負責全校公共課的編排，二級學院負責各自學院專業課的編排。公共課編排結束后，需要把剩下的教室資源分配給各學院，由于給學院分配教室時學院的需求還未確定，只能根據學院開設課程的總課時進行大體上的分配，無法按照各學院的實際需要進行分配，從而降低了教室有效使用率。

3.技術因素

排課是一項復雜的系統工程，排課表問題屬于典型的時間表問題。早在20世紀70年代，Even等人已經證明，時間表問題屬于NP完全問題，而NP完全問題是21世紀世界七大數學難題之一[4]。

大學綜合教務管理系統排課功能的易用程度對排課工作的質量和效率起到直接影響。目前市面上各大教務系統產品在排課上基本都支持手動排課和智能排課兩種模式，通過調研發現，大多數產品的手動排課功能基本可以滿足要求，智能排課效果并不理想，排課的成功率和滿意率較低。陜西師范大學多年來一直通過系統中的手動排課功能完成排課，手動排課的效率和滿意度均比智能排課要高。目前教務系統智能排課功能的智能化程度普遍較低，主要原因是智能排課功能的開發需求不明確，而這種需求需要公司技術人員和教學管理人員合作確定。筆者發現，目前的智能排課系統只是根據一般的參數和約束條件（如教室大小限制）進行自動排課，缺乏將教師個人需求和參與這種個性化因素作為約束條件納入到排課過程中。隨著信息技術和教學管理理念的發展，教師參與的個性化排課模式逐漸成為智能排課應該采取的模式。

三、解決問題的思路

1.以制度規范保基本教學運行，以理想信念促教育質量提升[5]

針對部分教師在排課中隨意提出要求的情況，應當完善排課相關管理制度和規范，使教師明確排課相關的權利和義務。例如：在哪種情況下對排課時間可以提出要求、什么情況下可以合班上課等。通過相關制度的規范和約束，可保證常規排課工作的順利進行。

針對部分教師對本科教學重視和認識不夠的問題，除了改進獎勵評價機制外，還應加強理想信念教育。教學不同于其他，教學質量提升需要有奉獻精神和用心付出。當教師對教學足夠重視時，就不會只為了個人方便而提出各種需求，從而可降低在統籌安排全校課表上的難度。陜西師范大學弘揚和踐行的以“扎根西部，甘于奉獻，追求卓越，教育報國”為主要內容的“西部紅燭精神”，潛移默化地影響著全校教師服務學生，奉獻祖國。

2.優化教學資源配置，為教學管理服務提供基礎保障[6]

教師是學校最重要的教學資源，師資缺乏是學校長期以來發展中存在的問題。應該加大人才引進力度，根據教學需要，在保證引進人才質量的基礎上，加大引進人才數量，及時補充教學師資。另外，要進一步落實教授為本科生上課制度，提高可用于本科教學的教師數量。

學校教室資源情況主要包括教室的數量和規格，規格包括座位數、教室類型和設備配置。教室直接關系排課結果，教學資源的配置應根據教學需要進行。對于教室總體數量過少的雁塔校區，可通過新建或改建增加教室數量;而對于教室規格單一的長安校區，可通過改造現有教室的方式，優化教室規格配置。

3.信息技術與教學管理深度融合，探索個性化教學管理新模式[7-10]

信息技術在排課等教學管理上已有廣泛應用，但隨著高校不斷發展，信息技術與教學管理的融合需進一步深化。通過信息技術解決排課問題仍然有著很大的探索空間，從信息技術入手解決排課問題，比從教學管理改革和教學條件改善上入手，更容易操作，制約因素較少，花費代價較低，解決效率較高，效果較明顯，也是本文著重說明的解決思路。

高校應結合自身的科研優勢，來促進這種融合。①應加大對教學管理信息化的支持力度。加大對排課工作的經費支持，根據需要及時對教務管理系統進行升級;加大對排課管理相關研究的支持，具體可通過教改項目、校企合作立項等方式對排課進行研究。②開展排課相關技術的研究與應用。排課相關技術比較復雜，技術性和專業性較強，需要進行大量研究和實踐，這是一般教務系統公司無法單獨做到的。應在排課系統的系統設計、算法設計、數據處理技術、UI設計和實現技術等方面進行研究，使排課系統具有較高的可擴展性、易用性和數據處理效率;綜合應用多種高效排課算法，優化排課流程和數據處理流程，設置合理的控制條件和參數，應用移動互聯網技術，提高教室資源的有效利用率和排課工作效率。

以信息技術為依托，積極探索個性化智能排課模式。信息技術在教學管理中的使用，為向教師提供個性化教學服務提供了新的途徑，使以前無法實現的管理思想得以實現。在排課工作的理念上，可以嘗試讓每一名教師參與到排課過程中，使教師成為排課過程的一個環節。在排課系統的設計上，增加排課系統的教師端功能，使教師可以在線參與排課過程，將需求作為參數輸入到排課系統中。重構排課模型，包括需求的提出模式設計、課程權重的計算算法設計、數據處理模式設計等，以滿足個性化智能排課需要。

四、個性化排課模式探究

本文結合陜西師范大學的管理現狀，從排課系統的排課過程設計上，提出了一種教師可參與的個性化智能排課模式。關鍵環節如下。

1.基本排課參數設置

基本排課參數設置是排課系統完成智能排課應有的基本功能，智能排課過程主要是根據設置參數自動進行的。基本排課參數設置主要包括排課的相關權重設置、軟硬約束條件設置、排課資源屏蔽設置、排課資源查找的算法和規則設置等，如課程屬性權重設置、教室查找的回溯深度設置等。

2.教學計劃錄入環節

教學計劃是學期開課情況的安排，是排課的基礎數據，排課的過程即是對教學計劃進行編排的過程。因此將教學計劃錄入排課系統，是系統排課的一個關鍵環節。錄入系統的教學計劃主要包括每門課的課堂信息、任課教師、上課班級、上課學時、上課周次等。

3.教師排課方案申報

排課方案申報是教師參與排課的過程，是實現個性化排課的主要途徑。教師可根據自己對時間或教室的需要，通過填報志愿的方式在線申報排課方案。每名教師可填報多個志愿，最后系統會根據志愿的順序為每名教師生成一個排課志愿隊列，各個教師的志愿存放在排課志愿池中。在每個志愿中，教師可指定一門或多門課程的上課時間、教學樓、樓層、教室類型等，如圖1所示。

4.排課數據的處理

排課數據處理關系到排課的效率和成功率，是個性化智能排課的關鍵，主要包含三個步驟：

首先，課程優先級（權重）設置。課程的優先級決定課程的編排先后，是智能排課的依據。在此步驟，系統會根據錄入教學計劃的課程屬性、班級數、時間、教師數等因素自動計算每門課的優先級，并記錄為具體數值。

其次，排課方案志愿優先級設置。本文的智能排課是以排課方案為單元進行處理的，每名教師可能帶多門課程，系統會根據方案內的課程數和每門課程的優先級自動計算每個志愿的優先級，并記錄為具體數值。

第三，排課志愿自動處理。流程為：

S1.從排課志愿池中，取每個教師志愿隊列中隊首志愿，按照志愿優先級由高到低排列，組成一個新的排課隊列，優先級高的志愿排在隊首。

S2.從隊首到隊尾依次處理每個志愿。對每一個志愿，如果志愿滿足，則進行排課結果寫入操作，同時將該志愿從志愿池中取掉。如果志愿不滿足，則將該志愿從志愿池中原教師方案隊列去掉，使第二志愿作為隊首志愿。

S3.從志愿池里重新組建排課隊列，重復S2。

S4.所有志愿均處理完后，如果系統沒有未編排課程，則排課結束;如果還有未編排課程，則根據剩余資源情況，自動處理每門課程，直至所有課程處理完畢。

排課隊列如圖2所示。

五、結束語

本文著重從信息技術入手提出排課問題的解決方案，并對個性化排課模式進行了探索，該探索為今后解決排課難題提供了一種思路。經初步驗證，該模式可在一定程度上提升教師的滿意度，同時可提升排課自動化程度和教室有效利用率。然而，在有著大量排課數據的真實環境下，對該模式進行驗證和不斷改進，是下一步需要進行的工作。

參考文獻：

[1]朱守業.影響多媒體課堂教學效果的若干因素及對策分析[J].中國教育技術裝備，2006（10）：31-33.

[2]滕金國，李貴安.高校學生選課系統的性能優化研究及實踐——以陜西師范大學為例[J].中國教育信息化，2017（17）：86-90.

[3]滕金國，李貴安.高校教室資源管理研究與實踐——以陜西師范大學為例[J].中國教育信息化，2018（9）：86-90.

[4]Even S ， Itai A ， Shamir A . On the Complexity of Timetable and Multicommodity Flow Problems[J]. SIAM Journal on Computing， 1976，5（4）：691-703.

[5]佚名.“西部紅燭精神”內涵表述及其數據庫建設正式啟動[J].當代教師教育，2019，12（3）：2.

[6]田愛民.高等學校實施人才引進戰略的探索與實踐——以沈陽農業大學為例[J].高等農業教育，2018（1）：48-51.

[7]楊宗凱，楊浩，吳砥.論信息技術與當代教育的深度融合[J].教育研究，2014，35（3）：88-95.

[8]王運成，周春華，陳楚湘等.基于二叉知識樹推理的可擴展智能排課系統[J].計算機工程與應用，2020（2）：12-17.

[9]張赫男，張紹文.采用改進的混合遺傳算法求解高校排課問題[J].計算機工程與應用，2015（5）：240-246.

[10]林巖.高校教務管理信息平臺中的排課模式研究[J].南京航空航天大學學報（社會科學版），2008（1）：96-100.

（編輯：王曉明）