智能分班排课方法及系统技术方案

本申请涉及教学领域，公开了一种智能分班排课方法及系统，可以最大程度地减少分班结果中学生的走班率，使得排课结果更加优质可靠。该方法包括：获取学生的选课组合和课程成绩，并获取成班人数条件，其中每种选课组合包括N种选考课程，N≥2；根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，得到分班结果；基于该分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案。

【技术实现步骤摘要】
智能分班排课方法及系统
本申请涉及教学领域，特别涉及智能分班排课技术。
技术介绍
随着新高考制度的实行，“走班制”教学模式逐渐替代传统的高中教学模式。这种教学模式的启动，导致课程安排涉及的因素和限制条件增多，同时大量的排课任务带来的教学资源匮乏问题，也增加了学校的排课难度。目前，大部分使用遗传算法的排课模型都是基于传统的教学模式，并未充分考虑走班制下的课程特点，涉及的排课因素和约束条件不够全面和合理，导致最终的排课结果无法兼顾满足学生上课、教师教学、学校资源配置等需求。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种智能分班排课方法及系统，可以最大程度地减少分班结果中学生的走班率，使得排课结果更加优质可靠。本申请公开了一种智能分班排课方法，包括：获取学生的选课组合和课程成绩，并获取成班人数条件，其中每种选课组合包括N种选考课程，N≥2；根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，得到分班结果；基于所述分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案。在一个优选例中，所述成班人数条件包括最小成班人数；所述根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，进一步包括：按照整数变量i从N到0的顺序，依次重复执行以下步骤，直到所有学生分班完成；重复执行以下步骤，直到不存在当前未分班学生的选课组合中具有i种相同选考课程的学生数量大于或等于最小成班人数的情况：在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合，如果该学生集合中学生数量大于或等于所述最小成班人数，则对该学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果从该学生集合中选择多名学生形成至少一个班，直到该学生集合中剩余的学生数量小于所述最小成班人数。在一个优选例中，所述成班人数条件还包括最大成班人数；所述在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合，如果该学生集合中学生数量大于或等于所述最小成班人数，则对该学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果从该学生集合中选择多名学生形成至少一个班，直到该学生集合中剩余的学生数量小于所述最小成班人数，进一步包括：在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合；根据所述学生集合中学生的数量、所述最小成班人数和所述最大成班人数确定对应的成班结果，所述成班结果包括成班班级数量及每个成班班级的人数；对所述学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生分配至各成班班级中。在一个优选例中，所述根据该学生集合中学生的数量、所述最小成班人数和所述最大成班人数确定成班结果，进一步包括：根据约束条件“且最小”计算所述成班结果，其中couSizei表示所述学生集合中学生数量，mi表示所述成班结果中的成班班级数量，aij表示在mi个成班班级中的第j个成班班级的人数。在一个优选例中，所述对所述学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生分配至各成班班级中，进一步包括：根据公式计算所述学生集合中每个学生的选课组合的课程成绩的离散系数，其中CVik表示所述集合中第k个学生的选课组合的课程成绩的离散系数，nk表示第k个学生的选课组合的总课程数量，Sikj表示所述学生集合中第k个学生的第j门课程的成绩；将所述集合中的学生按照所述离散系数降序排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生依次分配至各成班班级中。在一个优选例中，所述基于所述分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案，进一步包括：基于分班结果，构建以班级为列、教学时间段为行的二维数据表；根据排课规则和冲突检测机制，采用随机生成的方式将“班级-教室-课程-教师”组合信息分配“教学时间段”组合信息中以得到初始种群，所述初始种群包括生成的各排课方案；根据实际排课的约束条件，对各排课方案中的课程冲突次数、课程的教学时间段均匀度、学生上课时间段分配的均匀度、课程的教学时间段安排优先度和教室利用率进行评估，并根据评估结果计算所述初始种群中个体的适应度；如果所述个体的适应度不满足优化标准，则通过选择、交叉、变异的迭代优化所述初始种群以生成新一代种群直至所生成的新一代种群的个体适应度满足所述优化标准为止，输出最优个体作为最优排课方案。在一个优选例中，所述根据实际排课的约束条件，对各排课方案中的课程冲突次数、课程的教学时间段均匀度、学生上课时间段分配的均匀度、课程的教学时间段安排优先度和教室资源利用率进行评估，并根据评估结果计算所述初始种群中个体的适应度，进一步包括：根据公式计算各课程的教学时间段均匀度，其中uc表示第c种课程的教学时间段均匀度，dcαβ表示第c种课程的第α个教学时间段到第β个教学时间段的距离，ntime表示第c种课程的教学时节总数；根据公式计算各学生上课时间段分配的均匀度，其中vd表示第d个学生上课时间段分配的均匀度，dpw表示一周内上课的天数，nperioddf表示第d个学生在第f天上课节数，表示第d个学生一周上课节数的均值；根据公式计算各课程的教学时间段安排优先度，其中courseweightvs表示第v个课程在第s个教学时间段的教学效果权重，ngcourse表示课程总数，ppd为一天内教学时间段个数；根据公式计算教室利用率，其中nclass表示分班班级总数，nsuclasse表示第e个班级的学生数量，msturoome表示第e个班级安排教室的容量。根据公式计算所述初始种群中各个体的适应度，其中fg表示第g个个体的适应度，crashg表示第g个个体的冲突次数，包括教师冲突、班级冲突、教室冲突和学生上课冲突，courses表示排课任务中的课程种类总数，students表示选课分班学生总数。本申请还公开了一种智能分班排课系统包括：分班模块，用于获取学生的选课组合和课程成绩，并获取成班人数条件，其中每种选课组合包括N种选考课程，N≥2，并根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，得到分班结果；排课模块，用于基于所述分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案。本申请还公开了一种智能分班排课系统包括：存储器，用于存储计算机可执行指令；以及，处理器，用于在执行所述计算机可执行指令时实现如前文描述的方法中的步骤。本申请还公开了一种计算机可读存储介质所述计算机可读存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如前文描述的方法中的步骤。本申请实施方式中，至少包括以下优点和有益效果：本申请的实施方式根据学生的选课组合和课程成绩两个维度设计分班策略，将选课课程相同且成绩接近的学生分到同一个班级，这样可以最大程度地减少分班结果中学生的走班率，使得基于该分班结果得到的排课结果更加优质可靠，同时可以实现走班制教学模式下的分层教学，有利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能分班排课方法，其特征在于，包括：/n获取学生的选课组合和课程成绩，并获取成班人数条件，其中每种选课组合包括N种选考课程，N≥2；/n根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，得到分班结果；/n基于所述分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能分班排课方法，其特征在于，包括：
获取学生的选课组合和课程成绩，并获取成班人数条件，其中每种选课组合包括N种选考课程，N≥2；
根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，得到分班结果；
基于所述分班结果生成初始种群，使用遗传算法获取最优排课方案。


2.如权利要求1所述的智能分班排课方法，其特征在于，所述成班人数条件包括最小成班人数；所述根据选课组合、课程成绩、和成班人数条件分班，进一步包括：
按照整数变量i从N到0的顺序，依次重复执行以下步骤，直到所有学生分班完成；
重复执行以下步骤，直到不存在当前未分班学生的选课组合中具有i种相同选考课程的学生数量大于或等于最小成班人数的情况：
在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合，如果该学生集合中学生数量大于或等于所述最小成班人数，则对该学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果从该学生集合中选择多名学生形成至少一个班，直到该学生集合中剩余的学生数量小于所述最小成班人数。


3.如权利要求2所述的智能分班排课方法，其特征在于，所述成班人数条件还包括最大成班人数；所述在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合，如果该学生集合中学生数量大于或等于所述最小成班人数，则对该学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果从该学生集合中选择多名学生形成至少一个班，直到该学生集合中剩余的学生数量小于所述最小成班人数，进一步包括：
在当前未分班学生中，挑选课组合中具有i种相同选考课程的学生形成学生集合；
根据所述学生集合中学生的数量、所述最小成班人数和所述最大成班人数确定对应的成班结果，所述成班结果包括成班班级数量及每个成班班级的人数；
对所述学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生分配至各成班班级中。


4.如权利要求3所述的智能分班排课方法，其特征在于，所述根据该学生集合中学生的数量、所述最小成班人数和所述最大成班人数确定成班结果，进一步包括：
根据约束条件“且最小”计算所述成班结果，其中couSizei表示所述学生集合中学生数量，mi表示所述成班结果中的成班班级数量，aij表示在mi个成班班级中的第j个成班班级的人数。


5.如权利要求3所述的智能分班排课方法，其特征在于，所述对所述学生集合中的学生按照课程成绩进行排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生分配至各成班班级中，进一步包括：
根据公式计算所述学生集合中每个学生的选课组合的课程成绩的离散系数，其中CVik表示所述集合中第k个学生的选课组合的课程成绩的离散系数，nk表示第k个学生的选课组合的总课程数量，Sikj表示所述学生集合中第k个学生的第j门课程的成绩；
将所述集合中的学生按照所述离散系数降序排序，根据排序结果和所述成班结果将所述学生集合中的学生依次分配至各成班班级中。


6.如权利要求1所述的智能分班排课方法，其特征在于，所述基于所述分班结果生成初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新华，李琳璐，姜玉奇，李宁，
申请(专利权)人：浙江蓝鸽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33