Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблемы организации управления учебным процессом в учреждениях, реализующих программы среднего профессионального образования 12
1.1 Особенности организации образовательного процесса в учреждениях среднего профессионального образования 12
1.1.1 Требования к организации образовательного процесса 12
1.1.2 Особенности организации учебного процесса в условиях семестрового расписания 14
1.2 Обзор существующих средств компьютеризации учебного процесса на рынке программного обеспечения 19
1.3 Обзор методов формирования расписания, применяемых при расстановке занятий 26
1.4 Выводы по первой главе 39
Глава 2. Задача формирования семестрового расписания занятий и осуществления замен в нем 41
2.1 Задача формирования семестрового расписания занятий 44
2.1.1 Метод формирования перечня занятий 47
2.1.2 Метод расстановки запланированных занятий в расписании 60
2.2 Метод осуществления замен в расписании занятий 70
2.3 Выводы по второй главе 76
Глава 3. Использование разработанных методов в процессе формирования семестрового расписания занятий 77
3.1 Анализ применения метода формирования перечня занятий 77
3.2 Анализ применения метода расстановки занятий в сетке расписания на предстоящую неделю 90
3.3 Анализ применения метода замен в расписании занятий текущей недели 93
3.4 Выводы по третьей главе 96
Глава 4. Программная поддержка управления образовательным процессом 98
4.1 Общая структура информационной системы управления учебным процессом 98
4.2 Структура и функции подсистемы «Расписание» 99
4.3 Выводы по четвертой главе 112
Заключение 113
Список литературы 115
Приложение А – Пример распределения учебной нагрузки группы на семестр 129
Приложение Б – Описание подсистем информационной системы 140
Приложение В – Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ 169
Приложение Г – Акты внедрения 170
- Обзор существующих средств компьютеризации учебного процесса на рынке программного обеспечения
- Метод расстановки запланированных занятий в расписании
- Анализ применения метода формирования перечня занятий
- Структура и функции подсистемы «Расписание»
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
На современном этапе как система образования (СО) в целом, так и
организационная система отдельного образовательного учреждения
профессионального образования (ОУПО), рассматриваются в контексте реализации перспективных методологий управления. В содержание обучения активно внедряются методы проектного управления (обучения), которые рассматриваются в ряде работ по педагогике, экономике, социологии. При этом формализованные методологии управления в СО и ОУПО (работы в области технических и физико-математических наук) реализуются в парадигме процессного управления возможностью реализации отдельных этапов процесса в качестве проектов.
Организационная система ОУПО является комплексной социально-экономической системой, главная функция которой реализуется в виде образовательного (учебного) процесса. Учебный процесс (УП) является сложным объектом управления, в который вовлечены как социальные (преподаватели, студенты) и экономические (заработная плата, издержки от простоя помещений и оборудования) компоненты процесса, так и информационные (оперативные изменения регламентных документов УП, согласование показателей УП с требованиями ФГОС и трудового законодательства). Кроме того, необходимо учитывать, что управление таким объектом осуществляется комплексом динамически изменяемых управляющих воздействий. Для формирования и актуализации таких управляющих воздействий применимы методы оперативного управления.
Оперативное управление (ОУ) - управление текущими событиями, т.е. совокупность мер, позволяющих воздействовать на конкретные отклонения от установленных показателей процесса. ОУ подразделяется на оперативное планирование, оперативный учет и оперативный контроль.
С точки зрения ОУ главным регламентным документом УП является расписание учебных занятий. Поэтому формирование расписания учебных занятий представляет собой один из наиболее важных компонентов управляющих воздействий при управлении УП. В ОУПО применяются расписания занятий двух видов:
недельное, построенное по принципу типовой недели, когда расписание
одной или двух недель распространяется на весь семестр;
семестровое, построенное по принципу планирования каждой недели
семестра, когда расписания для всех или большинства недель отличаются между
собой.
Процесс формирования семестрового расписания представляет собой последовательность действий – оперативное планирование учебной нагрузки для каждой из учебных групп; расстановка запланированных занятий, полученных на предыдущем этапе в сетке расписания; оперативное изменения расписания, связанное с необходимостью замены одной дисциплины на другую (осуществляется в течение текущей недели).
Как показал анализ существующих работ по теме исследования, в настоящее время методы, связанные с решением задач автоматизированного формирования расписания пригодны для недельного расписания.
Таким образом, разработка комплекса методов и алгоритмов формирования и актуализации семестрового расписания для оперативного управления учебным процессом в профессиональных образовательных организациях является актуальной задачей. Решение данной задачи позволит не только сократить время, необходимое для формирования семестрового расписания занятий, но и улучшить его показатели качества.
Степень разработанности темы исследования
Вопросам управления учебным процессом посвящены исследования
Д.А.Новикова, И.А.Зимней, Э.Ф.Зеера, Е. А. Караваевой, В. И. Байденко,
И.Г.Галяминой, Ю.Г.Татура, А.М.Бершадского, Л.Р.Фионовой, А.В.Лушникова,
М.Б.Гузаирова, И.Б.Герасимовой, Н.И.Юсуповой, О.Н.Сметаниной,
Л.Р.Черняховской, О.И.Пятковского, Е.Г.Комарова, А.Г.Кравец, М.Б.Гитмана, С.В.Тархова, Ф.М.Асвад, И.Л. Кашириной, Н.Н. Клеванского, А.А.Коробкина, Г.Ф. Низамовой и др.
Работы Ф.М. Асвад, И.Л. Кашириной, Н.Н. Клеванского, А.А.Коробкина, Г.Ф. Низамовой посвящены проблеме автоматического составления расписаний занятий с использованием эвристических методов.
Методы, представленные в этих исследованиях, могут быть полезными при выполнении процесса расстановки занятий в сетке расписания. Однако методы, позволяющие автоматизировать процессы оперативного планирования учебной нагрузки и оперативного изменения расписания на сегодняшний день не представлены.
Объектом исследования данной работы является управление учебным процессом
Предметом исследования являются модели и методы формирования семестрового расписания как комплексного управляющего воздействия в управлении образовательным процессом.
Целью работы
Совершенствование оперативного планирования и управления учебным процессом в профессиональных образовательных организациях за счет разработки методов формирования семестрового расписания с возможностями его динамической корректировки в реальном времени.
Для достижения цели в работе были поставлены следующие задачи:
-
Провести анализ подходов к формированию расписания учебных занятий.
-
Разработать метод формирования перечня занятий, планируемых в расписании на предстоящую неделю.
-
Разработать метод расстановки занятий в расписании, позволяющий распределить их по временным интервалам дней недели.
-
Разработать метод оперативных замен в расписании занятий с учетом временных и ресурсных ограничений.
-
Разработать программное обеспечение, реализующее предложенные алгоритмы.
Научная новизна заключается в разработке совокупности методов формирования и актуализации семестрового расписания для оперативного управления учебным процессом:
-
впервые разработан метод формирования перечня занятий, отличающийся согласованием предельной нагрузки и временных ограничений компонентов УП;
-
разработан новый метод расстановки запланированных занятий в расписании, отличающийся от известных реализацией двухэтапного подхода, уменьшающего область поиска генетического алгоритма.
-
впервые разработан метод оперативных замен в расписании занятий, который отличается реализацией рекурсивной процедуры замен с учетом взаимного влияния компонентов УП.
Практическая значимость работы состоит в разработанном программном обеспечении, реализующем предложенные методы. Разработана «Программа управления колледжем» (свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016662422 от 09 ноября 2016 г).
Программа прошла апробацию в двух колледжах Волгоградской области (имеются два акта о внедрении).
Методы исследования. В процессе работы использовались методы дискретной оптимизации: эвристический метод (генетический алгоритм), метод ветвей и границ.
Положения, выносимые на защиту:
-
Методика формирования и актуализации семестрового расписания, позволяющая снизить количество изменений в расписании занятий.
-
Метод формирования перечня занятий, определяющий перечень занятий включаемых в расписание на предстоящую неделю.
-
Метод расстановки запланированных занятий, определяющий расположение занятий в сетке расписания на неделю.
-
Метод оперативных замен в расписании занятий, позволяющий получить список изменений в расписании в связи с заменой одного занятия на другое.
5. Программное обеспечение, реализующее предложенные методы.
Соответствие паспорту научной специальности. Основная область
исследования соответствует паспорту специальности 05.13.10 – «Управление в социальных и экономических системах», а именно пунктам: 4 - Разработка методов и алгоритмов решения задач управления и принятия решений в социальных и экономических системах; 6 - Разработка и совершенствование методов получения и обработки информации для задач управления социальными и экономическими системами.
Степень достоверности включенных в исследование научных положений, выводов, практических рекомендаций обусловлена корректным применением указанных методов исследования и успешным практическим применением результатов диссертационной работы, что отражено в актах внедрения.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на XIX международной научно – практической конференции
«Современные тенденции развития науки и технологий» (г.Белгород, Россия 2016
г.); VI международно-практической конференции «World Science: Problems and
Innovations» (г.Пенза, Россия, 2016 г.); X Всероссийской научно-практической
конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве»
(г.Камышин, Россия, 2015г.); XI Всероссийской научно-практической
конференции «Инновационные технологии в обучении и производстве» (г.Камышин, Россия, 2016г.).
Публикации. Основные положения изложены в 9 печатных работах, в том числе 4 статьи в научных журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает введение, четыре главы, заключение, список использованной литературы из 108 наименований, приложения. Содержание работы изложено на 171 страницах, включает 112 рисунков и 80 таблиц.
Обзор существующих средств компьютеризации учебного процесса на рынке программного обеспечения
Вопросы автоматизации процессов управления образовательными учреждениями всегда являются актуальным [26-45]. Однако, в настоящее время, на рынке программного обеспечения можно выделить лишь несколько наиболее известных программных продуктов, предназначенных для автоматизации учебного процесса в учреждениях, реализующих программы среднего профессионального образования. И лишь немногие из них предназначены для автоматизации не просто отдельных аспектов деятельности образовательного учреждения, а целого ряда комплекса вопросов, касающихся управления учебным процессом.
Одним из самых распространенных продуктов, предназначенных для автоматизации управления учебным процессом, является комплекс программ, разработанный лабораторией математического моделирования и информационных систем [46]. Этот комплекс состоит из отдельных подсистем, которые могут работать как самостоятельно, так и в комплексе с другими, автоматически обмениваясь информацией.
В состав этого комплекса входят подсистемы – планирование, успеваемость, контроль знаний, расписание, студенты, абитуриенты.
Подсистема «расписание» [47] имеет восемь основных модификаций, предназначенных для различных учебных заведений. Для колледжей, техникумов предназначена AVTOR College, для вузов (очная форма обучения)AVTOR HighSchool и т.д.
Система AVTOR College позволяет составлять семестровое расписание (рисунок 1.2).
Отметим, что в системе AVTOR College полная автоматизация процесса составления расписания не достигается. Так, диспетчер образовательного учреждения должен «вручную» определить количество пар, выдаваемых по предмету на той или иной неделе. При этом в программе для дисциплин неудобно регистрировать последовательность выдачи лекций, практических и лабораторных занятий, а также списка преподавателей, которые будут вести эти занятия.
Также не предусмотрены средства автоматической корректировки расписания в случаях, когда необходимо заменить одну дисциплину в расписании занятий на другую и/или когда свободные преподаватели, имеющие учебную нагрузку в данной группе, не могут провести занятия на данной паре. В этих случаях диспетчер образовательного учреждения принимает решение самостоятельно.
В настоящее время большую популярность в образовательных учреждениях среднего профессионального образования приобретает информационная система «1С:Колледж» [48].
Это связано не только с реализованными в этой системе принципами интеграции информационного обеспечения функциональных подсистем образовательного учреждения (приемной комиссии, учебной части), баз документации методического и воспитательного обеспечения и др. Этому способствует также растущая популярность платформы 1С:Предприятия на базе которой создана система 1С:Колледж, что позволяет осуществлять работу в ней пользователей как в режиме взаимодействия через локальную сеть учреждения, так и через Интернет по низкоскоростным каналам связи. Дополнительным преимуществом платформы 1С:Предприятие является наличие широкой сети поддержки через фирмы-франчайзи. Помимо этого, система 1С:Колледж имеет открытый программный код, что позволяет специалистам, работающим в учебном заведении, самостоятельно модифицировать систему под свои нужды.
Недостатком этой системы является практически полное отсутствие возможностей автоматизированной работы с расписанием учебных занятий в подсистеме «Учебная часть». Информацию о расписании учебных занятий пользователь должен вводить самостоятельно (рисунок 1.4), предварительно составив его вручную.
В то же время фирма 1С совместно с ООО «Актив ПМ» разработали программный продукт «1С:Автоматизированное составление расписания Колледж» [49].
Однако набор возможностей (документов, обработок, отчетов), которые диспетчер образовательной организации мог бы использовать, недостаточен для полной автоматизации процесса составления расписания.
В частности, в данной системе нельзя заранее занести в базу не только даты отсутствия преподавателей на работе, но также и пары (на определенные даты семестра), в течение которых они не могут выполнить свою учебную нагрузку.
Такую информацию можно лишь указать, если эти ограничения носят регулярный характер, либо при непосредственном формировании расписания на неделю (рисунок 1.6).
При занесении информации в информационную систему не обеспечивается возможность указания последовательности выдачи лекционного и практического материала по дисциплине, а также вариантов выбора преподавателей из списка обеспечивающих поддержку данной дисциплины (в «1С:Автоматизированное составление расписания Колледж» привязка к дисциплине только единственного преподавателя).
Также отсутствует возможность установки даты начала и окончания выдачи дисциплины. Программа считает этот диапазон равным продолжительности семестра (рисунок 1.7), а количество пар, которые необходимо выставлять по дисциплине на ту или иную неделю, определяется исходя из среднего числа часов на неделю семестра.
Поэтому при формировании расписания диспетчер образовательного учреждения вынужден сам определять, сколько пар по той или иной дисциплине необходимо выставить на определенной неделе.
Как и в случае с программой Avtorcollege,при необходимости замены одной дисциплины в расписание занятий на другую и отсутствия свободных преподавателей на данную пару, имеющих учебную нагрузку в данной группе, принять соответствующее решение диспетчер образовательного учреждения должен самостоятельно
Из наиболее известных на сегодняшний день программ для автоматизации составления расписания занятий в колледжах и техникумах можно отметить – Экспресс расписание колледж [50].
Эта программа имеет ряд преимуществ по отношению к своим аналогам, что проявляется не только в большем количестве отчетов, но и инструментов, которые диспетчер образовательного учреждения может использовать в своей повседневной работе. В данной программе можно указывать даты начала и окончания той или иной дисциплины. Однако, как и в программе «1С:Автоматизированное составление расписания Колледж», отсутствует возможность задавать последовательность выдачи лекционного и практического материала по дисциплинам, а также вносить информацию о том, кому из преподавателей поручается проведение того или иного занятия. Диспетчер образовательной организации, как и в предыдущих случаях, сам должен принимать решение о том, какие дисциплины и в каком количестве необходимо выставлять в расписание занятий на планируемой неделе.
Программа также не способна оказать помощь в подборе предмета на замену, если все преподаватели, которые ведут занятия в группе - заняты в других группах.
Также следует отметить такие системы для автоматизации составления расписания как система «Ника-колледж» фирмы Ника-Софт [51], программный пакет «Колледж» фирмы «Хронобус» [52], «Расписание-колледж» фирмы Аверс [53].
В табл. 1.3 представлен анализ состава функций управления образовательным процессом, реализованных в известных проблемно ориентированных информационных системах (ИС). Анализ показал, что во всех рассмотренных ИС отсутствуют важные для семестрового расписания функции компьютеризированного отбора списка дисциплин и количества занятий по ним, подлежащих изучению на предстоящей неделе, а также механизма оперативных замен в реальном времени в условиях ограниченности образовательных ресурсов. В связи с этим ИС, представленные на рынке программного обеспечения, не полностью решают задачу компьютеризации управления образовательными процессом для учебных заведений, работающих в условиях семестрового расписания.
Метод расстановки запланированных занятий в расписании
Назначение метода: осуществить расстановку занятий в сетке расписания с учетом обязательных ограничений (2.5-2.7) и желательных требований, предъявляемых к расписанию.
Предлагаемый метод можно представить в виде последовательности двух этапов.
На первом этапе для каждой учебной группы осуществляется равномерное распределение занятий дисциплин по дням недели;
На втором этапе происходит расстановка занятий по временным интервалам (номер пары) в течение дня недели (для каждого дня недели процесс выполняется отдельно).
Такой подход (расположение занятий по парам в рамках одного дня) позволяет уменьшить количество вариантов расписания занятий. Например, в случае (расположения занятий по парам в рамках всей недели) количество вариантов расписания для 180 занятий (10 учебных групп по 3 занятия в день в течение 6 дней в неделю) на 18 «пар» (3 «пары» в день 6 дней в неделю) при этом имея 11 аудиторий - составит 310354.
В то же время количество вариантов расписаний для одного дня недели составит 141035.
Рассмотрим реализацию каждого этапа подробно.
Для первого этапа используется идея оценки свободы расположения отдельного занятия в полученном расписании. Занятия, которые должны быть проведены в определенные дни недели, либо такие, для проведения которых задействуются одновременно несколько преподавателей, имеют гораздо меньшую свободу расположения, чем иные. Поэтому составление расписания должно начинаться с добавления в расписание занятий, имеющих наименьшую свободу расположения.
Для оценки свободы расположения занятия используется таблица, структура которой соответствует таблице 2.11.
Группа Дисциплина Fl S S N Преподаватели D N L N к где, Fl – принимает значение, отличное от нуля, если занятие по данной дисциплине имеет приоритет по отношению к иным. Приоритетом обладают занятия по дисциплине, если в течение недели их ведут разные преподаватели, либо эти занятия должны размещаться в расписании в строго определенные дни, либо это занятия, которые ведут одновременно несколько преподавателей;
S – Определяет номер серии занятий, имеющих приоритет над остальными. Принимает значение, отличное от нуля, только в случае значения параметра Fl не равно нулю;
S_N – принимает значение от 1… n (n-число занятий серии S), для занятий дисциплин, имеющих одинаковое значение S;
D_N – определяет количество дней, в течение которых необходимо выдать занятие по дисциплине;
L_N – определяет количество занятий по дисциплине, которые необходимо выдать в течение заданного числа дней, определяемого значением параметра D_N.
Для занятий дисциплин, у которых значение параметра Fl 0, в таблицу 1 заносится отдельная запись. При этом для каждой подобной записи устанавливается значение параметра L_N, равное количеству занятий по данной дисциплине, которые необходимо выдать в течение недели.
k – определяет оценку свободы расположения занятия в расписании.
Рассчитывается по формуле к =
L_N D N На первом шаге первого этапа заполняем табл.2.11 списком занятий, которые необходимо выдать на текущей неделе.
На втором шаге последовательно сортируем все записи по параметрам Fl, S, S_N,k в порядке уменьшения их значений.
На третьем шаге создаем таблицу, структура которой соответствует таблице 2.12.
На четвертом шаге начинаем заполнять таблицу 2.12 на основании данных таблицы 2.11. Для этого последовательно просматриваем записи и в зависимости от значений параметров таблицы выполняем набор действий, приведенных ниже. Если значение параметра k 1, тогда выполняем действия, согласно блок-схеме рисунок 2.7.
1. Если Fl = 0 и к 0.5, тогда
- Последовательно рассматриваем записи в таблице 2.11; - Для нечетных номеров записей таблицы 2.11 расставляем занятия последовательно по одному в день с первого дня недели по последний день. В случае, если все занятия разместить не удалось, организуем обратный цикл (от последнего дня к первому)
- Для четных номеров все делается в обратном порядке.
Такой подход позволяет равномерно распределять учебную нагрузку по дням недели;
2. Если F1 = 0 и к =0.5, тогда
- Если число занятий=3 тогда ставим занятия через 1 день.
- Если число занятий=2 тогда ставим через 2 дня;
- Если число занятий=1 тогда в любой день.
- Если запланированные занятия разместить в желаемые дни не удалось,
- то выставляем их в любые иные доступные дни недели.
3. Если FloO и [(к 0.5) и (к =1)], тогда
Расставляем занятия последовательно по одному в день с первого дня недели по последний день. Если занятия разместить в день по одному не удается, то пытаемся выставлять по несколько занятий в день, соблюдая последовательность их нумерации в серии.
4. Если FK 0 и к =0.5, тогда:
- Если число занятий =3 тогда ставим занятия через день;
- Если число занятий =2 тогда ставим занятия через 2 дня.
Если симметрично расставить занятия в течение недели не удается, то расставляем их в иные дни, соблюдая последовательность их нумерации в серии.
На втором этапе данного метода (расстановка объектов в течение дня) предлагается использовать возможности генетического алгоритма (ГА), получившего свою известность в результате работ Дж.Холланда и его последователей. Искомые переменные в генетическом алгоритме интерпретируются вектором, компонентами которого являются занятия, проводимые в каждой аудитории в течение всех пар рассматриваемого дня недели с указанием учебной группы, занимающей аудиторию, и преподавателя, ведущего занятия в ней (в терминах ГА - особь с соответствующим составом генов). Каждый вариант вектора сопровождается оценкой его качества согласно критерию (см. формулу (2.8)), (в терминах ГА - функции приспособленности особи). Решение ищется на множестве вариантов таких векторов (в терминах ГА -популяции) путем итеративного целенаправленного изменения состава множества рассматриваемых вариантов расписания (в терминах ГА - селекции, скрещивания и мутации), в результате которого определяется «рекордный» вариант расписания, показатель которого при заданном числе итераций - наилучший.
Работа рассматриваемого метода осуществляется с объектами, представляющими из себя следующую структуру:
Все объекты - предметы нумеруются от 1 до п.
Идея подхода, применяемого на данном этапе, заключается в следующем:
- Создается матрица совместимости [20], структура которой представлена в виде таблицы 2.13.
Несовместимыми объектами считаем объекты, которые используют одни и те же ресурсы, такие как преподаватели, аудитории.
- Создается матрица расписания занятий на день, структура которой соответствует таблице 2.14.
В колонках «Пара1»… «Пара5» соответствующего объекта выставляем значение «-1», если на данной паре в группе нельзя планировать проведение какого-либо занятия, либо на данной паре отсутствует возможность использования какого-либо ресурса, таких как аудитория, преподаватель.
- Формируем набор таких шаблонов, состоящий из M элементов
- Заполняем каждый элемент данного набора, используя последовательность действий согласно блок-схеме рисунок 2.8.
- Проверяем каждую группу в каждой матрице расписания на наличие «окон».
- Для ликвидации окон в расписании занятий используется следующая последовательность действий:
а) формируется таблица, структура которой соответствует таблице 2.15.
Анализ применения метода формирования перечня занятий
Типизация вариантов организации учебного процесса, как для студенческих групп, так и для преподавателей основана на следующих позициях, влияющих на процесс формирования расписания:
- Наличие / отсутствие производственных и учебных практик;
- Занятость преподавателей в руководстве практиками;
- Занятость преподавателей в проведении занятий по заочной форме обучения.
Согласно этим позициям выделены следующие 3 типа студенческих групп: Группы 1-го типа (группы первого курса). На первом курсе у групп в течение семестра отсутствуют какие-либо практики, а преподаватели, работающие с этими группами, практически не имеют учебной нагрузки на старших курсах. В качестве исследуемой группы такого типа выбрана группа Э 102 государственного бюджетного профессионального образовательного учреждения Камышинский технический колледж (КТК)
Группы 2-го типа, которые не имеют в течение семестра практик, однако преподаватели, работающие в этих группах, сами ведут практики в течение семестра в других группах, либо дополнительно работают в группах, где в течение семестра предусмотрено проведение практики. В качестве исследуемой группы такого типа выбрана группа второго курса ИС-207 КТК;
Группы 3-го типа, отличающиеся от групп 2-го только тем, что в течение семестра в учебной нагрузке этих групп предусмотрено прохождение практики. В качестве исследуемой группы такого типа выбрана группа третьего курса Э-304 КТК.
Помимо изучения работоспособности модели составления расписания на примере групп трех типов, изучалось влияние модели на учебную нагрузку преподавателей. Также, как и для учебных групп, были выделены три категории преподавателей:
Первая категория: преподаватели, имеющие всю нагрузку на первом курсе.
Вторая категория: преподаватели, которые в своей нагрузке (помимо учебных дисциплин на определенном временном интервале семестра) должны участвовать в проведении практики.
Третья категория: преподаватели, которые не задействованы при проведении практики в какой-либо группе, однако в своей учебной нагрузке имеют дисциплины, которые должны выдаваться в ограниченном временном диапазоне (например, группы заочной формы обучения).
Далее опишем этапы составления расписания с учетом типизации особенностей учебного процесса.
Этап 1. Учебную нагрузку по каждой дисциплине равномерно распределили по количеству недель, в течение которых ее необходимо выдать. В результате проведенных действий получили:
Этап 2. Используя алгоритм, изложенный в разделе 2.1.1 главы 2, распределили недельную учебную нагрузку каждой группы таким образом, чтобы выполнить требование федерального образовательного стандарта: число занятий для групп очной формы обучения не должно превышать 18 занятий на неделю.
Таким же образом были сформированы таблицы распределения учебной нагрузки для всех учебных групп. На основании этих таблиц была получена таблица распределения нагрузки преподавателей.
Применив преобразования, предложенные в методе формирования перечня занятий к таблицам распределения учебной нагрузки преподавателей, получили иное распределение.
На основании данных о распределении учебной нагрузки преподавателей были внесены изменения в распределение учебной нагрузки групп. Таким образом, итоговое семестровое распределение учебной нагрузки для исследуемых групп выглядит следующим образом.
Проведенный анализ подтвердил универсальность метода формирования перечня занятий, изложенного в разделе 2.1.1 главы 2.
Структура и функции подсистемы «Расписание»
Диспетчер организации, прежде чем заниматься вопросом формирования расписания на следующую неделю семестра, должен ввести в ИС различную справочную информацию, такую как:
- перечень кабинетов, используемых в организации для проведения учебных занятий (эту информацию можно ввести один раз при начале эксплуатации информационной системы и менять только по мере необходимости);
- отсутствие преподавателей на определенные даты и пары (если такая информация известна заранее, то ее необходимо внести в ИС как можно раньше, чтобы используемые алгоритмы при формировании расписания на следующую неделю семестра могли предложить варианты действий, направленных на решения проблем, которые могут возникнуть на будущих неделях семестра);
- прочая справочная информация.
Для того чтобы ввести в информационную систему информацию об отсутствии преподавателя на определенные даты, необходимо воспользоваться обработкой «Установить выходные дни» (рисунок 4.2), а информацию об отсутствии преподавателя на определенные пары - с помощью обработки «Установить выходные пары» (рисунок 4.3).
Значение (–1) в поле «Интервал» говорит о том, что система устанавливает преподавателю выходные дни в цикле с 01.09.16 по 10.09.16 с шагом, равным 1.
Для того чтобы определить номера пар, на которых преподаватель по каким-либо причинам не сможет проводить занятия, используется обработка «Установить выходные пары»
Для заполнения информации о кабинетах заполняется соответствующий справочник (рисунок 4.4).
Для того, чтобы в информационной системе соблюдалась нужная последовательность вывода сформированного расписания на печать, необходимо указать группы, расписание для которых следует выводить в первую очередь. Для этого необходимо заполнить регистр сведений «Номер группы в расписании» (рисунок 4.5). Заполнить данный регистр можно и в автоматизированном режиме, воспользовавшись обработкой «Номер группы».
Например, согласно рисунок 4.5 расписание для группы «Э-402» выводится в общем списке на 25-й позиции.
Для того чтобы информационная система при формировании расписания не выставляла занятия группе на ту или иную пару в определенный день, можно воспользоваться обработкой «Установить пустые пары групп» (рисунок 4.6). В поля Пара1, Пара2 и т.д. отметка устанавливается в том случае, если преподаватель отсутствует на соответствующей паре.
Если условия проведения занятий на неделе, для которой составляется расписание, отклоняются от принятых за норму (например, если по каким-то причинам в определенные дни необходимо поставить в группах не более 2 пар, а в другие 5 пар), то для указания подобного рода условий необходимо воспользоваться обработкой «Количество пар в день» (рисунок 4.7).
По окончании ввода различной справочной информации, с использованием документа «Расписание неделя» (рисунок 4.8) формируется расписание учебных занятий. Методика, используемая этим документом, описана в главе 2.
Просмотреть расписание учебных занятий, сгенерированное информационной системой, можно с помощью отчетов:
- расписание черновик (рисунок 4.9). Этот отчет предназначен для просмотра расписания занятий для групп (рисунок 4.10);
- расписание преподавателей черновик (рисунок 4.11). Этот отчет предназначен для просмотра расписания преподавателей (рисунок 4.12).
В расписании занятий отображаются расписание только тех групп или преподавателей, которым предстоит обучаться (вести занятия) в указанный период времени.
После того, как расписание сформировано, осуществляется расстановка кабинетов для тех дисциплин, для которых изначально жестко не были закреплены определенные кабинеты. Для выполнения этих действий необходимо воспользоваться обработкой «Расстановка кабинетов» (рисунок 4.13).
Красным цветом информационная система отмечает те дисциплины, для которых кабинеты не установлены. Используя окно выбора свободных кабинетов и лабораторий на эту пару, диспетчер организации имеет возможность указать аудиторию, в которой будет проводиться это занятие.
Коричневым цветом отмечается лабораторная работа, где преподаватель работает только с определенной подгруппой.
После того, как все аудитории на выбранную дату установлены, следует нажать кнопку «Выполнить». В результате информационная система не только сохранит информацию об аудиториях, но и первоначальный вид расписания на неделю.
Итоговое расписание по группам, сформированное на неделю, можно просмотреть, используя отчет «Расписание первоначальное с кабинетами» (рисунок 4.15, 4.16), а расписание по преподавателям – с использованием отчета «Расписание преподавателей» (рисунок 4.17,4.18).
В течение недели могут возникать различные нештатные ситуации, вследствие которых диспетчеру организации необходимо вносить изменения в расписания занятий. Для этого в информационной системе предусмотрены два специальных документа – «Изменить вручную» (рисунок 4.19) и «Замена автоматическая» (рисунок 4.20).
Диспетчер организации при работе с данным документом должен указать дату, на которую необходимо внести изменения, выбрать специальность и группу и нажать кнопку «Заполнить расписание на день». В результате в табличной части документа отобразится расписание указанной группы на выбранный день (рисунок 4.21). Выбрав «заменяемую» дисциплину и нажав кнопку «Заменить предмет», диспетчер получит список предметов, которые можно поставить в качестве замены (рисунок 4.22).
Выбрав новую дисциплину, диспетчер должен подтвердить свой выбор нажатием кнопки «ОК».
Документ «Замена автоматическая» (рисунок 4.23) применяется в том случае, когда на пару замены отсутствуют преподаватели, свободные от занятий, для привлечения их к работе в данной учебной группе.
При работе с данным документом необходимо указать группу, дату и номер пары, на которой необходимо осуществить замену. После этого при нажатии кнопки «Анализ» диспетчер увидит окно с перечнем дополнительных изменений (рисунок 4.24), необходимых для совершения изменений в расписании ранее указанной группы.
После того, как все необходимые замены сделаны, необходимо воспользоваться обработкой «Корректировка последовательности» (рисунок 4.25).
Эта обработка отслеживает нарушения в последовательности выдачи занятий дисциплины и вносит соответствующие корректировки.
Произведя замены, необходимо вызвать обработку «Расстановка кабинетов в измененном расписании». Она позволяет не только вносить изменения в номера аудиторий, в которых будут проходить занятия, но и фиксирует изменения, происходящие в расписании.
Для того, чтобы отслеживать информацию о проводимых преподавателями консультациях, используется отчет «Консультации» (рисунок 4.27).
Диспетчер имеет возможность отследить для каждой группы количество выданных и оставшихся часов по предметам для каждой группы. Для этого ему необходимо воспользоваться отчетом «Остатки по группам» (рисунок 4.28). Например, согласно приведенному рисунку у группы М-101 на 10.12.15г. по дисциплине Русский язык и литература выдано 72 часа и осталось 9 часов.
При проверке правильности указания преподавателями дат проведения занятий в журналах учебных групп удобно воспользоваться возможностями, предоставляемыми отчетом «Сводное расписание преподавателя» (рисунок 4.29).