[发明专利]一种智能排课建模验证方法、系统

说明书

本发明属于系统形式化建模与验证领域和智能排课技术领域，公开了一种智能排课建模验证方法、系统，所述智能排课建模验证方法包括：使用MSVL语言对排课系统的功能需求分析进行系统建模，自定义业务实体的MSVL数据结构及算法，将核心模块编写为MSVL代码；使用命题投影时序逻辑PPTL公式描述系统期望性质，包括对课程、教师、教室、学生的约束在内的排课业务性质；使用PPTLCheck对系统MSVL代码与PPTL性质公式进行自动的模型检测验证。本发明能够在满足学校教学管理要求的前提下，较为合理地利用教学资源编排课表，且及时响应教学资源和约束条件的变化，是排课系统和基于MSVL的验证方法的成功结合。

技术领域

本发明属于系统形式化建模与验证领域和智能排课技术领域，尤其涉及一种智能排课建模验证方法、系统。

背景技术

目前，在开展教学工作的过程中合理分配各类教学资源使教学工作顺利展开，这一过程称为排课。排课问题属于教育资源分配管理问题，涉及到授课教师、课程、学生、教室和上课时间这五个关键要素。在进行资源分配时，若可分配的资源是无限的，为保证资源的顺利分配通常可通过适当的增加资源来完成；若可分配的资源是有限的，需要优化分配计划来保证顺利分配。在排课问题中，学校的授课教师和教室等教学资源是相对有限的，所以解决排课问题的重点是在教学资源有限的情况下如何优化分配计划，合理高效利用学校有限的教学资源，制定出合理高效的课表，提高教学质量和排课效率。传统的排课采用人工排课的方式，教务人员根据学校的教学计划和教学资源以及自身的排课业务经验和排课过程中的具体观察进行调整，最终得到排课结果。但随着数据量的增大及约束条件的增加，人工排课已经无法完成编排高质量课表的目标。因此，亟需一种新的智能排课方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的排课采用人工排课的方式，但随着数据量的增大及约束条件的增加，人工排课已经无法完成编排高质量课表的目标。

解决以上问题及缺陷的难度为：在使用MSVL程序对系统进行建模的过程中，由于现有的转换工具中不含Java语言到MSVL的转换器，所以需要采用手工转换的方式建立MSVL程序模型对智能排课系统程序进行分析。这一手工转换的方式无疑大大增加了验证过程的工作量。

解决以上问题及缺陷的意义为：在MSVL统一模型检测框架下对智能排课Java系统进行建模和验证可在满足学校教学管理要求的前提下，较为合理利用教学资源编排课表，并且可以及时响应教学资源和约束条件的变化，错误率小，效率高，降低了人力、财力和时间成本，提高排课系统安全性，保障课表编排质量。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种智能排课建模验证方法、系统，尤其涉及一种基于MSVL的智能排课建模验证方法、系统。

本发明是这样实现的，一种智能排课建模验证方法，所述智能排课建模验证方法包括以下步骤：

步骤一，使用MSVL语言对排课系统的功能需求分析进行系统建模，自定义业务实体的MSVL数据结构及算法，将核心模块编写为MSVL代码，实现了MSVL语言对系统进行建模，为验证过程做了模型准备；

步骤二，使用命题投影时序逻辑PPTL公式描述系统期望性质，包括对课程、教师、教室、学生的约束在内的排课业务性质，实现了排课业务性质的抽象化且用PPTL公式进行描述，为验证过程做了性质准备；

步骤三，使用PPTLCheck对系统MSVL代码与PPTL性质公式进行自动的模型检测验证，结果表明排课系统能够满足排课业务性质，尚未发现基本业务逻辑存在问题。

进一步，步骤二中，所述业务性质需要满足的约束条件分为硬约束条件和软约束条件；其中，所述硬约束为课表必须满足的基本规则，是指课程、授课教师、教室、上课学生、时间这五种核心要素之间的相互影响和制约，包括：

课程约束，同一节课在同一教学时间段内不能被重复安排；