基于积分算法的多终端选课系统的研究及实现

迟晓莉+汤春华+汤进军

摘要：针对高校学生选课系统中出现的选课拥堵、选课平台单一等问题进行了分析研究，提出了基于成绩和兴趣积分权重筛选的选课算法，算法给出了学生选课的权重，客观地指导了学生能够选择出适合自己的课程；同时给出了基于Android系统的选课移动终端功能设计，和基于B/S结构的选课功能模块的实现，满足了学生选课时的不同需求。基于积分算法的多终端选课系统能够避免学生选课盲目、选课不方便、不及时等现象的发生。

关键词：成绩和兴趣积分算法；Android系统；移动终端；B/S结构

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

随着高校大学生人数的增加，原始的人工学生选课方法存在工作量大、选课效率低、时间长、安全性差等缺点，给教务管理人员管理学生选课档案带来了困难。近年来，随着互联网及信息技术在各个行业的渗透及应用，各高校也加强了校园信息化建设，数字化的网上选课也成了学生选课方式的主流。目前大多数高校采用的网上选课系统是B/S模式，即浏览器/服务器方式，也就是学生选课时，首先是打开服务器，设定一定的选课时间，学生通过电脑进行选课操作。这种选课方式相对于人工选课方式，提高了选课进程，减轻了教务管理人员的工作强度。但是这种选课方式受制于PC机，存在选课期间大量数据并发性强的特点，容易造成网络拥堵，学生选不上课的现象发生。如果同一时间选课人数太多，还容易造成服务器瘫痪，学生选课失败。由于近年来移动网络的迅速发展，学生通过手机上网越来越普遍，同时手机上网不受时间、空间的限制。因而移动选课系统成为了一种需要。本文的选课系统构建了B/S模式和移动选课两个终端功能系统，这使高校的教务管理系统功能日趋完善，为师生带来了更大的方便。

1 积分算法介绍

在当前的选课系统中常用的选课算法有比较传统的队列算法、专业优先算法、概率算法、传统志愿分类过滤算法等，还有基于人工智能的BP神经网络智能算法，但是神经网络算法还处于研究阶段。传统的选课算法各有其局限性，队列算法由于采用了先到先得的选课选择，因而达不到选课公平、合理的目的；专业优先算法由于采用了预选与筛选相结合的原则，当专业数与课程数增加时，算法复杂度成几何倍数增加，因而只适合少数专业限选课程的选课；概率算法是通过抽签的方式实现的，因而有失公平性。

在传统的选课算法中，经常采用的是基于平均概率分布的志愿分级筛选算法，该算法采用的是在课程预选阶段，对于选课系统提供的多门课程每个学生机会均等，有同样的权利选择各门课程；在课程筛选阶段，计算机根据选课人数、专业优先或者随机抽取的方式对选课的学生进行筛选，部分选课失败的学生需要人工干预调节，增加了教务管理人员的工作量。这种选课算法看似对每个学生公平，但是没有考虑到学生对课程的学习能力、兴趣、适应性等特点，且筛选算法单一、随机性强。本算法是在传统的算法的基础上提出了基于学习能力与兴趣（积分机制）权重相结合的分级筛选算法，具体实现是赋予每个学生在每门课程的积分与兴趣相结合的权重值，此权重值就是学生选择该门课程的权重，在筛选阶段，权重高的学生被优先选中。这种选课算法能够帮助学生根据自己的客观条件理智地选课，筛选阶段也真正实现了学生选课的公平性，避免了“抢课”及“選不上课”等现象的发生，同时还能促进学生对课程成绩的重视。

1.1 积分奖励机制加兴趣权重算法

1.1.1 成绩积分奖励机制权重算法

积分奖励机制的算法思想是在原有积分（以100为原始积分）的基础上，根据学期考试成绩排名、成绩进步、挂科等因素给予积分奖励或倒扣，但是保证成绩优秀的学生与成绩较差的学生的积分差距不要太大，避免较差学生选不上课的现象发生。同时还考虑了不同年级的学生选择同门课程的权重，年级高的给予权重值大，年级低的权重值小，权重值的差距大小合适，由教务管理人员定夺。这样可以较好地控制各年级学生选课选中的概率。endprint

根据对学生现有成绩及以往学生成绩数据进行分析，得出具体的积分函数，根据积分函数计算的结果基本符合实际情况。该系统的算法如下。

1.1.2 兴趣奖励算法

学生对课程的学习兴趣是学生學好一门课程的动力，能有效地促进学生成功完成课程的学习过程。因而在选课系统中加入了学生对课程的兴趣因素。兴趣积分的设定方法如下表。

以大二同系学生，兴趣均为喜欢，系平均分65分，较差学生（挂科6）平均分40分，优秀学生（挂科0）平均分91分为例，通过积分计算函数计算出优秀学生积分为92.8，较差学生积分为80.16。经过验证，最好的学生积分与最差的学生积分能够控制在20分以内，避免了挂科较多的学生选不上课的现象发生。同时大四到大一学生选课的优先级递减，使高年级学生选课的概率提高。

1.2 积分加专业积分的筛选算法

在选课系统的筛选阶段，根据各个学生的积分和专业，系统进行筛选选课的学生。使专业接近的学生优先选课。专业在选课系统的积分设定见表5。

2 Android平台选课功能模块设计

多数智能手机使用的操作系统是Android和IOS操作系统。Android具有开源、多厂商支持、成熟的虚拟机及方便众多的应用的特点，在各种手机、平板上得到广泛应用。本系统整体采用C/S架构，客户端部署在Android操作系统上，服务器端部署在电脑上，客户端与服务器端通过JSON进行交互。JSON是一种基于ECMAScript规范的轻量级的文本传输格式。它易于编码和阅读，同时也易于机器代码生成，能有效地提高网络传输效率。

学生移动客户端首先进行登录，登录成功后进入学生客户端页面。因而学生客户端的系统功能模块如图1。

1） 登录功能：学生根据姓名和密码进行登录，登录成功后进入学生客户端选课页面。

2） 选课、退补选课功能：学生对可以选择的课程进行选课，如果不选了可以退课，如果错过了时间还可以补选课。

3） 查询选课：学生可以查询自己选的课程门数、课程名称、学分等信息。

4） 个人信息管理：学生可以修改自己的登录名称、密码等信息。

5） 公告查询：学生可以查看教务处或者教师发布的各个公告。

3 B/S选课功能模块设计实现

网上选课系统电脑版学生选课模块采用B/S（浏览器/服务器）结构设计，电脑选课功能模块功能与移动端选课功能模块设计相同。在学生选课功能中，主要实现了学生可以浏览修改个人信息；查询课程积分；查询可选课程的基本信息、教师信息等相关信息；浏览修改个人的选课情况等。下面给出学生已选课程界面，如图2。

4 结束语

本文根据传统选课系统出现的学生“抢课”、“选不上课”、选课不方便、不及时等存在的问题。提出了基于成绩和兴趣积分权重相结合的课程选课算法，学生可以根据自己的课程权重客观理智地选择课程，实现了选课的公平性；同时根据学生的实际情况给出了学生选课移动客户端功能模块设计和电脑版学生选课模块中已选课程的界面设计及功能实现代码。该系统的选课功能设计合理，使用方便，能够满足教务管理人员和学生选课的需求，适合高校数字信息化选课的需求。

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