基于積分算法的多終端選課系統的研究及實現

遲曉莉+湯春華+湯進軍

摘要：針對高校學生選課系統中出現的選課擁堵、選課平臺單一等問題進行了分析研究，提出了基于成績和興趣積分權重篩選的選課算法，算法給出了學生選課的權重，客觀地指導了學生能夠選擇出適合自己的課程；同時給出了基于Android系統的選課移動終端功能設計，和基于B/S結構的選課功能模塊的實現，滿足了學生選課時的不同需求?；诜e分算法的多終端選課系統能夠避免學生選課盲目、選課不方便、不及時等現象的發生。

關鍵詞：成績和興趣積分算法；Android系統；移動終端；B/S結構

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）28-0081-03

Abstract： This paper analyzes and studies the problems of selecting courses in the studentselection course system， such as congestion of course selection 、Single course selection platform and so on. this paper puts forward the selection algorithm Based on the score and interest integral weight screening. The algorithm gives the weights of the course selection， and objectively guides the students to choose the courses suitable for themselves. At the same time， it gives the function design of the course selecting mobile terminal Based on Android system， and the realization of Course selection module Based on the B/S structure. The multi terminal course selection system Based on integral algorithm can avoid the blind selection of students， the inconvenience of selecting courses and the delay of the course selection.

Key words： score and interest integration algorithm； Android system；mobile terminal； B/S structure

隨著高校大學生人數的增加，原始的人工學生選課方法存在工作量大、選課效率低、時間長、安全性差等缺點，給教務管理人員管理學生選課檔案帶來了困難。近年來，隨著互聯網及信息技術在各個行業的滲透及應用，各高校也加強了校園信息化建設，數字化的網上選課也成了學生選課方式的主流。目前大多數高校采用的網上選課系統是B/S模式，即瀏覽器/服務器方式，也就是學生選課時，首先是打開服務器，設定一定的選課時間，學生通過電腦進行選課操作。這種選課方式相對于人工選課方式，提高了選課進程，減輕了教務管理人員的工作強度。但是這種選課方式受制于PC機，存在選課期間大量數據并發性強的特點，容易造成網絡擁堵，學生選不上課的現象發生。如果同一時間選課人數太多，還容易造成服務器癱瘓，學生選課失敗。由于近年來移動網絡的迅速發展，學生通過手機上網越來越普遍，同時手機上網不受時間、空間的限制。因而移動選課系統成為了一種需要。本文的選課系統構建了B/S模式和移動選課兩個終端功能系統，這使高校的教務管理系統功能日趨完善，為師生帶來了更大的方便。

1 積分算法介紹

在當前的選課系統中常用的選課算法有比較傳統的隊列算法、專業優先算法、概率算法、傳統志愿分類過濾算法等，還有基于人工智能的BP神經網絡智能算法，但是神經網絡算法還處于研究階段。傳統的選課算法各有其局限性，隊列算法由于采用了先到先得的選課選擇，因而達不到選課公平、合理的目的；專業優先算法由于采用了預選與篩選相結合的原則，當專業數與課程數增加時，算法復雜度成幾何倍數增加，因而只適合少數專業限選課程的選課；概率算法是通過抽簽的方式實現的，因而有失公平性。

在傳統的選課算法中，經常采用的是基于平均概率分布的志愿分級篩選算法，該算法采用的是在課程預選階段，對于選課系統提供的多門課程每個學生機會均等，有同樣的權利選擇各門課程；在課程篩選階段，計算機根據選課人數、專業優先或者隨機抽取的方式對選課的學生進行篩選，部分選課失敗的學生需要人工干預調節，增加了教務管理人員的工作量。這種選課算法看似對每個學生公平，但是沒有考慮到學生對課程的學習能力、興趣、適應性等特點，且篩選算法單一、隨機性強。本算法是在傳統的算法的基礎上提出了基于學習能力與興趣（積分機制）權重相結合的分級篩選算法，具體實現是賦予每個學生在每門課程的積分與興趣相結合的權重值，此權重值就是學生選擇該門課程的權重，在篩選階段，權重高的學生被優先選中。這種選課算法能夠幫助學生根據自己的客觀條件理智地選課，篩選階段也真正實現了學生選課的公平性，避免了“搶課”及“選不上課”等現象的發生，同時還能促進學生對課程成績的重視。

1.1 積分獎勵機制加興趣權重算法

1.1.1 成績積分獎勵機制權重算法

積分獎勵機制的算法思想是在原有積分（以100為原始積分）的基礎上，根據學期考試成績排名、成績進步、掛科等因素給予積分獎勵或倒扣，但是保證成績優秀的學生與成績較差的學生的積分差距不要太大，避免較差學生選不上課的現象發生。同時還考慮了不同年級的學生選擇同門課程的權重，年級高的給予權重值大，年級低的權重值小，權重值的差距大小合適，由教務管理人員定奪。這樣可以較好地控制各年級學生選課選中的概率。endprint

根據對學生現有成績及以往學生成績數據進行分析，得出具體的積分函數，根據積分函數計算的結果基本符合實際情況。該系統的算法如下。

1.1.2 興趣獎勵算法

學生對課程的學習興趣是學生學好一門課程的動力，能有效地促進學生成功完成課程的學習過程。因而在選課系統中加入了學生對課程的興趣因素。興趣積分的設定方法如下表。

以大二同系學生，興趣均為喜歡，系平均分65分，較差學生（掛科6）平均分40分，優秀學生（掛科0）平均分91分為例，通過積分計算函數計算出優秀學生積分為92.8，較差學生積分為80.16。經過驗證，最好的學生積分與最差的學生積分能夠控制在20分以內，避免了掛科較多的學生選不上課的現象發生。同時大四到大一學生選課的優先級遞減，使高年級學生選課的概率提高。

1.2 積分加專業積分的篩選算法

在選課系統的篩選階段，根據各個學生的積分和專業，系統進行篩選選課的學生。使專業接近的學生優先選課。專業在選課系統的積分設定見表5。

2 Android平臺選課功能模塊設計

多數智能手機使用的操作系統是Android和IOS操作系統。Android具有開源、多廠商支持、成熟的虛擬機及方便眾多的應用的特點，在各種手機、平板上得到廣泛應用。本系統整體采用C/S架構，客戶端部署在Android操作系統上，服務器端部署在電腦上，客戶端與服務器端通過JSON進行交互。JSON是一種基于ECMAScript規范的輕量級的文本傳輸格式。它易于編碼和閱讀，同時也易于機器代碼生成，能有效地提高網絡傳輸效率。

學生移動客戶端首先進行登錄，登錄成功后進入學生客戶端頁面。因而學生客戶端的系統功能模塊如圖1。

1） 登錄功能：學生根據姓名和密碼進行登錄，登錄成功后進入學生客戶端選課頁面。

2） 選課、退補選課功能：學生對可以選擇的課程進行選課，如果不選了可以退課，如果錯過了時間還可以補選課。

3） 查詢選課：學生可以查詢自己選的課程門數、課程名稱、學分等信息。

4） 個人信息管理：學生可以修改自己的登錄名稱、密碼等信息。

5） 公告查詢：學生可以查看教務處或者教師發布的各個公告。

3 B/S選課功能模塊設計實現

網上選課系統電腦版學生選課模塊采用B/S（瀏覽器/服務器）結構設計，電腦選課功能模塊功能與移動端選課功能模塊設計相同。在學生選課功能中，主要實現了學生可以瀏覽修改個人信息；查詢課程積分；查詢可選課程的基本信息、教師信息等相關信息；瀏覽修改個人的選課情況等。下面給出學生已選課程界面，如圖2。

4 結束語

本文根據傳統選課系統出現的學生“搶課”、“選不上課”、選課不方便、不及時等存在的問題。提出了基于成績和興趣積分權重相結合的課程選課算法，學生可以根據自己的課程權重客觀理智地選擇課程，實現了選課的公平性；同時根據學生的實際情況給出了學生選課移動客戶端功能模塊設計和電腦版學生選課模塊中已選課程的界面設計及功能實現代碼。該系統的選課功能設計合理，使用方便，能夠滿足教務管理人員和學生選課的需求，適合高校數字信息化選課的需求。

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