[发明专利]基于启发式方法和自适应策略的新高考教学班分班方法

说明书

本发明提供了一种基于启发式方法和自适应策略的新高考教学班分班方法，根据行政班分班后得到的结果，对每个同学的基础信息和选课情况进行筛选统计；根据教学模式以及学考是否上完的信息，利用分班函数进行教学班分班，分班函数包括选考教学班分班函数和学考教学班分班函数，选考教学班分班函数判断每个学生的选考课上课时间是否冲突并将其未固的一门选考科目划分到指定的节次以实现分班；学考教学班分班函数根据选课人数利用蛇形分班策略或排序优先级，以优先级从高到低的顺序分班；对分班结果优化，并保存教学班分班结果。本发明根据学生基础信息、选课科目、各科成绩，通过满足各种规则条件的均衡、结合一定班额范围，划分出学生所在教学班。

技术领域

本发明涉及分班技术领域，特别是涉及一种基于启发式方法和自适应策略的新高考教学班分班方法。

背景技术

随着新高考改革在各个省份的推行，摒弃了传统的文理只分成两个课程系列的模式(文科为政治、历史、地理，理科为物理、化学、生物)，每个学生需要根据自身能力水平和兴趣从6门课(浙江省为7门，包括技术)中任选三门作为高考科目，这造成了每个学生的选课组合由原来的2种变成20种甚至35种。“走班制”模式以行政班为单位，大部分课程在行政班上课，例如语文、数学、英语、美术、音乐、体育和班会等，还有一部分课程要求学生去其他教学班上课，例如政治、历史、地理、物理、化学和生物等。在该种教学模式下，教学班分班涉及到的难度呈指数级增加，学生们的选课组合多种多样，而学校的教室以及教师资源有限，亟需一种智能、高效的教学班分班方法能在短时间之内获取合理的教学班分班方案，最大化减少课时的浪费(如尽量保证每个行政班的所有同学不会出现有需要单独上自习的)，尽可能保证每名同学都能按照自己所选择的选课方案进行上课。

教学班是指有学科属性的班级，分为选考教学班和学考教学班。通常一个班级只上一门科目，如物理1班——由于行政班部分学生不需要上物理课、因此另一部分学生则走班至物理1班上物理。

与行政班不同的是，教学班选考和学考具有两种不同的教学模式。一种模式为选学分开，即同一科目的选考和学考，教学内容和周课时数均不同。例如，在物理学考考完之前，选物理的学生，一周物理上5节课；没选物理的学生，一周物理上2节课。这类情况选学考肯定是分开班级教学。另一种模式为选学合一，即同一科目的选考和学考，教学内容和周课时相同。例如，在物理学考考完之前，选物理和没选物理的学生，一周都上3节物理课。此时无论学生组合是什么，物理都可以在行政班上课，无需走班。然后在物理学考考完之后，只需要将选了物理的人分出去，走班上物理选考班。此类情况，在某科目没结束学考前，均在行政班上课、在结束之后，分出该科选考教学班。优势在于无需分学考教学走班班级。

教学班分班相比于行政班分班有两个重要挑战。一个难点在于需要保证学生上两门课的时间不能有冲突，即不能在同一时间给学生安排两门课。另一个难点在于要满足最小集合同时上课方案。因为如果教学班分不好的话会对排课会有影响：课时数需求较多；学生单独上自习的情况多。因此我们的期望是分班之后，可以将行政班的学生走班课在最小课时的情况下安排完，不存在部分学生上自习的情况。例如，班内所有学生都要上3门走班学考，不同组合学生科目有所不同，三门学考需在3个课时内上完(如果在4个课时上完，就会出现有部分学生上自习的情况)。

该问题本质上是一个NP-难问题，用传统的基于人工手动分班、调整的方法效率太低，有些学校学生数据量较大，人工方式甚至已经无法完成一个合理有效的分班任务，对学校的日常教学管理带来了极大的挑战。目前，有些学校引入了一些信息化管理软件，而这些软件由于受其算法能力的局限，针对教学班分班存在以下问题和缺点：1.智能化很低，需要大量的人工调整和干预，对一所学校的分班需求通常都要花费几天甚至十余天的时间进行优化来满足基本要求，导致分班效率低，不能满足学校在集中的时间段分班管理要求。2.得到的分班结果往往需要牺牲一部分学生的第一选择，退而求其次选择第二、第三感兴趣的课程，无法得到问题的最优解，协调学生选课组合调换也需要大量的人力和时间成本。

发明内容