基于大数据的优化决策导排系统技术方案

本发明专利技术基于大数据的优化决策导排系统包括选课信息输入模块；组合分类模块；排班成班信息输入模块；及基础排课单元，其根据预设约束条件生成基础排课表，所述基础排课表包括节次区、日期区、排课区，所述排课区包括多个节次单元，每个节次单元包括多个走班单元，其中节次单元的数量取决于所述约束条件的数量，所述节次单元的走班单元的数量大于等于基础班级数量。本发明专利技术提供一种合理地进行分层排班、灵活地配置班级人数、学生组成、学生所学组合、排课与学校的资源良好匹配的基于大数据的优化决策导排系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种教学系统，特别是涉及一种用于排课的教学系统。
技术介绍
排课问题早在70年代就证明是一个NP完全问题，即算法的计算时间是呈指数增长的，这一论断确立了排课问题的理论深度。对于NP问题完全问题目前在数学上是没有一个通用的算法能够很好地解决。目前大家对NP完全问题研究的主要思想是如何降低其计算复杂度。即利用一个近似算法来代替，力争使得解决问题的时间从指数增长化简到多项式增长。结合到排班、排课表问题就是建立一个合适的现实简约模型，利用该简约模型能够大大降低算法的复杂度，便于程序实现，这是目前最新的解决排课问题一个技术方案。基于新高考政策下(7选3，部分省略有不同，比如上海6选3)的实际情况，以及未来国家教育的发展方向，学生可自主的选择自己感兴趣或擅长的学科、专业学习教育，这使得排班、排课的难度呈指数增长，加之每个学校(培训机构等)特有的教师资源、教室资源、时间因素、个性化需求等多种因素，现有的实现方案已经不能满足。现有技术缺点-自动排班：无法合理的进行分层排班，无法灵活的配置班级人数、学生组成(男女比例、平均成绩、高低分比例等)、学生所选组合等，排班与学校的资源(教师资源、教室资源、时间等)无法很好的匹配，一旦排出，无法进行合理的适应性调整。现有技术缺点-自动排课：排课已被证明是NP完全问题，目前在数学上是没有一个通用的算法能够很好地解决，只能利用一个近似算法来代替，力争使得解决问题的时间从指数增长化简到多项式增长，这样导致排班、排课的结果不实用，特别是基于选考政策(例7选3)下多因素交叉关联模式，甚至无法产生结果；排课结果只是多种可输出结果的一种，并不是最优解；排课结果无法满足学校的个性化需求，例如某些课程上午上课，某些下午上，某些老师在某个时间不上课；排课结果无法进行微调，由于选课走班的多数据关联，牵一发而动全身，可能导致重排；排课结果无法局部调整，例如周一的某几节选考课调整到周三的某几节上。排课的输出结果无法精确的个体(比如某个学生或某些学生在哪个班，如何走班等)；排课与学校的资源(教师资源、教室资源、时间等)无法很好的匹配，一旦排出，无法进行合理的适应性调整。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了解决传统的手工排课带来的工作量巨大、脑力劳动大、无法避免数据误差等问题，同时解决现有的自动排课的计算复杂程度高(NP完全导致服务器不可用)、输出结果不理想(近似算法或其他模型)、输出结果灵活性不够(微调或局部调整)、个性化满足能力不足等方面的问题，实现任何学校(教育机构或其他)、任何因素(空间、时间、资源、模糊性强)、任何个性化需求的交叉都能得到满意输出结果。因此，本专利技术提供一种合理地进行分层排班、灵活地配置班级人数、学生组成、学生所学组合、排班与学校的资源良好匹配的的基于大数据的优化决策导排系统。本专利技术基于大数据的优化决策导排系统，包括选课信息输入模块，其用于输入选课信息并将选课信息初始化，其根据选课信息生成第一辅助决策数据；组合分类模块，其用于显示所有学生选定的组合的选课信息，并且，其根据组合的选课信息生成第二辅助决策数据；排班成班信息输入模块，其用于输入排班成班信息并将排班成班信息初始化，其根据排班成班信息生成第五辅助决策数据；及基础排课单元，其根据预设约束条件生成基础排课表，所述基础排课表包括节次区、日期区、排课区，所述排课区包括多个节次单元，每个节次单元包括多个走班单元，其中节次单元的数量取决于所述约束条件的数量，所述节次单元的走班单元的数量大于等于基础班级数量，基础排课单元通过第一控制模块调整节次单元和/或走班单元在基础排课表中的位置和内容。本专利技术基于大数据的优化决策导排系统与现有技术不同之处在于本专利技术基于大数据的优化决策导排系统通过基础排课单元整体化安排每节课和每节课的走班状况，从而使课程表可整体化地编辑，使其编辑更加智能化。并且排班的优点为：一定能输出结果，且为符合学校(教育机构或其他)理想结果；可以进行分层处理，比如排班中的重点班、试点、试验班、平行班等；可灵活的针对学生所选的组合进行处理也可按照学生原属班级进行处理，对班级的学生组成可细化的某个学生；对班级的组成(组合组成、成绩组成、男女比例、学生人数、层级组成等)进行灵活的配置；整个排课过程均可进行优化调整，优化调整的对象可以是组合组成、成绩组成、男女比例、学生人数、层级组成等，也可细化到某个个体或者小团体，比如某个人、某几个人等。可最大程度的满足每个学校(教育机构或其他)的实际情况和需求。排课的优点为：无论是任何交叉关联因素(空间、时间、资源等)，特别是基于选考政策(例7选3)下多因素交叉关联模式，均可产生排课结果；排课过程数据严谨准确、速度快、消除了大量繁琐的数据整理工作及严谨思维的脑力劳动工作；整个排课排课过程均以大数据的优化决策为依据，故输出结果是几种最优解中的一种(充分满足学校实际情况的)；排课结果充分满足学校的个性化需求，例如某些课程上午上课，某些下午上，某些老师在某个时间不上课；排课结果可以进行调优，例如周一的某几节选考课调整到周三的某几节上，或者某天的某几节课调整到其他某几节课上；排课的输出结果细化到精确的个体(比如某个学生或某些学生在哪个班，如何走班等)；排课与学校的资源(教师资源、教室资源、时间等)很好的匹配，且整个排课过程，均可进行合理的适应性优化调整。下面结合附图对本专利技术的基于大数据的优化决策导排系统作进一步说明。附图说明图1是基于大数据的优化决策导排系统的结构示意图；图2是基于大数据的优化决策导排系统的流程图。具体实施方式如图1、2所示，本专利技术基于大数据的优化决策导排系统包括选课信息输入模块，其用于输入选课信息并将选课信息初始化，其根据选课信息生成第一辅助决策数据；组合分类模块，其用于显示所有学生选定的组合的选课信息，并且，其根据组合的选课信息生成第二辅助决策数据；排班成班信息输入模块，其用于输入排班成班信息并将排班成班信息初始化，其根据排班成班信息生成第五辅助决策数据；班级组合模块，其用于显示所有班级的学生选课组合相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第六辅助决策数据；班级科目模块，其用于显示所有班级的学生选课科目相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第七辅助决策数据；及基础排课单元，其根据预设约束条件生成基础排课表，所述基础排课表包括节次区、日期区、排课区，所述排课区包括多个节次单元，每个节次单元包括多个走班单元，其中节次单元的数量取决于所述约束条件的数量，所述节次单元的走班单元的数量大于等于基础班级数量，基础排课单元通过第一控制模块调整节次单元和/或走班单元在基础排课表中的位置和内容。对某个班级的某个组合中的某个科目的某些人已排到某节次单元的某走班单元中，则在未进行撤回处理的前提下，这些人不可在该节次单元的其他走班单元排课，但可在其他节次单元排其他科目的课。根据基础排课表生成的总课表，可根据约束条件及学校实际资源调整某个或某些节次单元在总课表中的位置。其中，排班成班信息包括但不限于：班级数量、班级总人数、班级组合数、班级组合情况、班级各组合人数。其中，第五辅助决策数据包含但不限于：教师资源信息、教室资源信息、选考科目人数信息、未排课科目、人员及其所属组合信息，已排课走本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：包括选课信息输入模块，其用于输入选课信息并将选课信息初始化，其根据选课信息生成第一辅助决策数据；组合分类模块，其用于显示所有学生选定的组合的选课信息，并且，其根据组合的选课信息生成第二辅助决策数据；排班成班信息输入模块，其用于输入排班成班信息并将排班成班信息初始化，其根据排班成班信息生成第五辅助决策数据；班级组合模块，其用于显示所有班级的学生选课组合相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第六辅助决策数据；班级科目模块，其用于显示所有班级的学生选课科目相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第七辅助决策数据；及基础排课单元，其根据预设约束条件生成基础排课表，所述基础排课表包括节次区、日期区、排课区，所述排课区包括多个节次单元，每个节次单元包括多个走班单元，其中节次单元的数量取决于所述约束条件的数量，所述节次单元的走班单元的数量大于等于基础班级数量，基础排课单元通过第一控制模块调整节次单元和/或走班单元在基础排课表中的位置和内容。根据基础排课表生成的总课表，可根据约束条件及学校实际资源调整某个或某些节次单元在总课表中的位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：包括选课信息输入模块，其用于输入选课信息并将选课信息初始化，其根据选课信息生成第一辅助决策数据；组合分类模块，其用于显示所有学生选定的组合的选课信息，并且，其根据组合的选课信息生成第二辅助决策数据；排班成班信息输入模块，其用于输入排班成班信息并将排班成班信息初始化，其根据排班成班信息生成第五辅助决策数据；班级组合模块，其用于显示所有班级的学生选课组合相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第六辅助决策数据；班级科目模块，其用于显示所有班级的学生选课科目相关信息，并且，其根据组合的选课信息生成第七辅助决策数据；及基础排课单元，其根据预设约束条件生成基础排课表，所述基础排课表包括节次区、日期区、排课区，所述排课区包括多个节次单元，每个节次单元包括多个走班单元，其中节次单元的数量取决于所述约束条件的数量，所述节次单元的走班单元的数量大于等于基础班级数量，基础排课单元通过第一控制模块调整节次单元和/或走班单元在基础排课表中的位置和内容。根据基础排课表生成的总课表，可根据约束条件及学校实际资源调整某个或某些节次单元在总课表中的位置。2.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括原班级模块，其根据组合的选课信息生成第三辅助决策数据。3.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括数据分析模块，其用于实时计算未排组合和/或科目信息、当前的未排组合中两科相同的决策信息、当前未排的组合中单科相同的决策信息、当前未排课的人员及其所选组合、科目、数量等信息、当前在排课的人员所选组合、科目、原属班级、性别、成绩等决策信息、当前可排课的人员及其所选组合、科目、数量等信息、当前未排且必须排的人员及其属性决策信息、冲突检测。4.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括班级组合模块/科目组成模块，其用于生成班级组成信息。5.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括资源信息模块，其用于实时生成所有科目任课教师及该科目选考或学考当前未排课人数及其属性信息。6.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括排班成班信息输入模块通过数据分析模块生成第五辅助决策数据。7.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括班级组合模块的班级科目模块生成班级组成信息。8.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括基础排课单元模块通过数据分析模块生成待撤回人员及其所有属性信息，生成第四辅助决策数据。9.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括基础排课单元模块通过数据分析模块生成当前排课区和/或当前节次区未排且必须排的人员及其属性的决策信息。10.根据权利要求1所述的基于大数据的优化决策导排系统，其特征在于：还包括通过数据分析模块通过自动换算，生成人员的可自定义的21个成绩等级信息；优选地，还包括通过数据分析模块，每个学生在排课区必须且只能排完其所选考课1课时；优选地，还包括第六辅助决策信息与第七辅助决策信息为同步数据；优选地，还包括通过总课表的信息生成学校的总课表信息、教师课表信息、学生走班课表信息，每个学生一个课表，课表不尽相同；优选地，还包括偏好课程判定模块，其基于最近一次的选课信息输入模块输入的选课信息，判定此次选课信息输入模块要输入的偏好选课信息；其中，所述偏好选课信息进行聚类判定；所述偏好课程判定模块将偏好选课信息显示在待选课信息输入的位置；优选地，所述偏好课程判定模块包括：偏好科目单元，其根据科目类型输出偏好科目系数a，其中物理的偏好科目系数a＝3，化学的偏好科目系数a＝2，生物的偏好科目系数a＝1，历史的偏好科目系数a＝-2，地理的偏好科目系数a＝-2，政治的偏好科目系数a＝-2；偏好成绩单元，其抓取选课学生所选课的成绩等级，输出成绩等级系数b，其中当成绩等级为优时，成绩等级系数b＝4，当成绩等级为良时，成绩等级系数b＝3，当成绩等级为及格时，成绩等级系数b＝2；结算输出模块，其根据如下公式得到偏好系数Y，Y＝a1b1+a2b2+a3b3+a4b4+a5b5+a6b6当Y>0时，则输出偏好选课信息为物理、化学、生物和上学期学过的课程；当Y<0时，则输出偏好选课信息为历史、地理、政治和上学期学过的课程；优选地，所述基础排课单元的排课信息包括排课的主体码、排课的分组码、课程类型编码、排课事件现象描述、第一对应码、排课原因、第二对应码、排课类型、排课的所在地和排课方案，所述排课方案包括该排课需要的课时数、备课名称和备课时长；所述排课的所在地包括排课所在的校区；基础排课单元的后台排课方案评估模块就根据选课信息输入模块的排课申请的信息在用于排课的数据库检索出对应的排课人数数据的方式为：把所述用于排课的数据库中的排课的主体码、排课的分组码、课程类型编码、排课现象、第一对应码、排课原因、第二对应码、排课类型、排课的所在地和排课方案的字段分别同选课信息输入模块的排课申请的信息中的排课的主体码、排课的分组码、课程类型编码、排课事件现象描述、第一对应码、排课原因、第二对应码、排课类型、排课的所在地和排课方案相一致的记录查询，并把查询出来的记录中的排课人数数据中的总人数用中的最多人数、最少人数和平均人数作为对应的排课人数数据；优选地，所述选课信息输入模块包括学员偏好测试模块，所述学员偏好测试模块包括用于抓取学员试卷中...

【专利技术属性】
技术研发人员：于学威，
申请(专利权)人：杭州源中通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33