[發明專利]基于啟發式方法和自適應策略的新高考教學班分班方法

在審

• 申請號: 202110889258.1
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113610678A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 滕祥意;劉靜
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學廣州研究院
• 主分類號: G06Q50/20
• 分類號: G06Q50/20
• 代理公司: 廣州大象飛揚知識產權代理有限公司 44745
• 代理人: 趙娜

本發明提供了一種基于啟發式方法和自適應策略的新高考教學班分班方法，根據行政班分班后得到的結果，對每個同學的基礎信息和選課情況進行篩選統計；根據教學模式以及學考是否上完的信息，利用分班函數進行教學班分班，分班函數包括選考教學班分班函數和學考教學班分班函數，選考教學班分班函數判斷每個學生的選考課上課時間是否沖突并將其未固的一門選考科目劃分到指定的節次以實現分班；學考教學班分班函數根據選課人數利用蛇形分班策略或排序優先級，以優先級從高到低的順序分班；對分班結果優化，并保存教學班分班結果。本發明根據學生基礎信息、選課科目、各科成績，通過滿足各種規則條件的均衡、結合一定班額范圍，劃分出學生所在教學班。

技術領域

本發明涉及分班技術領域，特別是涉及一種基于啟發式方法和自適應策略的新高考教學班分班方法。

背景技術

隨著新高考改革在各個省份的推行，摒棄了傳統的文理只分成兩個課程系列的模式(文科為政治、歷史、地理，理科為物理、化學、生物)，每個學生需要根據自身能力水平和興趣從6門課(浙江省為7門，包括技術)中任選三門作為高考科目，這造成了每個學生的選課組合由原來的2種變成20種甚至35種。“走班制”模式以行政班為單位，大部分課程在行政班上課，例如語文、數學、英語、美術、音樂、體育和班會等，還有一部分課程要求學生去其他教學班上課，例如政治、歷史、地理、物理、化學和生物等。在該種教學模式下，教學班分班涉及到的難度呈指數級增加，學生們的選課組合多種多樣，而學校的教室以及教師資源有限，亟需一種智能、高效的教學班分班方法能在短時間之內獲取合理的教學班分班方案，最大化減少課時的浪費(如盡量保證每個行政班的所有同學不會出現有需要單獨上自習的)，盡可能保證每名同學都能按照自己所選擇的選課方案進行上課。

教學班是指有學科屬性的班級，分為選考教學班和學考教學班。通常一個班級只上一門科目，如物理1班——由于行政班部分學生不需要上物理課、因此另一部分學生則走班至物理1班上物理。

與行政班不同的是，教學班選考和學考具有兩種不同的教學模式。一種模式為選學分開，即同一科目的選考和學考，教學內容和周課時數均不同。例如，在物理學考考完之前，選物理的學生，一周物理上5節課；沒選物理的學生，一周物理上2節課。這類情況選學考肯定是分開班級教學。另一種模式為選學合一，即同一科目的選考和學考，教學內容和周課時相同。例如，在物理學考考完之前，選物理和沒選物理的學生，一周都上3節物理課。此時無論學生組合是什么，物理都可以在行政班上課，無需走班。然后在物理學考考完之后，只需要將選了物理的人分出去，走班上物理選考班。此類情況，在某科目沒結束學考前，均在行政班上課、在結束之后，分出該科選考教學班。優勢在于無需分學考教學走班班級。

教學班分班相比于行政班分班有兩個重要挑戰。一個難點在于需要保證學生上兩門課的時間不能有沖突，即不能在同一時間給學生安排兩門課。另一個難點在于要滿足最小集合同時上課方案。因為如果教學班分不好的話會對排課會有影響：課時數需求較多；學生單獨上自習的情況多。因此我們的期望是分班之后，可以將行政班的學生走班課在最小課時的情況下安排完，不存在部分學生上自習的情況。例如，班內所有學生都要上3門走班學考，不同組合學生科目有所不同，三門學考需在3個課時內上完(如果在4個課時上完，就會出現有部分學生上自習的情況)。

該問題本質上是一個NP-難問題，用傳統的基于人工手動分班、調整的方法效率太低，有些學校學生數據量較大，人工方式甚至已經無法完成一個合理有效的分班任務，對學校的日常教學管理帶來了極大的挑戰。目前，有些學校引入了一些信息化管理軟件，而這些軟件由于受其算法能力的局限，針對教學班分班存在以下問題和缺點：1.智能化很低，需要大量的人工調整和干預，對一所學校的分班需求通常都要花費幾天甚至十余天的時間進行優化來滿足基本要求，導致分班效率低，不能滿足學校在集中的時間段分班管理要求。2.得到的分班結果往往需要犧牲一部分學生的第一選擇，退而求其次選擇第二、第三感興趣的課程，無法得到問題的最優解，協調學生選課組合調換也需要大量的人力和時間成本。

發明內容