Mô hình bài toán Quản lý & Xếp Thời khóa biểu các trường Đại học, Cao đẳng

1. Mô hình bài toán Quản lý & Xếp Thời khóa biểucác trường Đại học, Cao đẳng Bùi Việt HàCông ty Công nghệ Tin học Nhà trường Hà Nội 24-4-2009

2. Nội dung • Hệ thống quản lý đào tạo nhà trường • Mô hình tổng quát bài toán xếp Thời khóa biểu cho các trường Đại học và Cao đẳng • Mô hình dữ liệu của bài toán xếp Thời khóa biểu • Một số đặc thù các nhà trường Đại học, Cao đẳng của Việt Nam • Giới thiệu các chức năng chính phần mềm TKBU 3.0 • Trao đổi, thảo luận

3. I. Hệ thống thông tin phần mềm quản lý đào tạo nhà trường

4. Mô hình hệ thống Quản lý Đào tạo Nhà trường Tuyển sinh Chương trình đào tạo Quản lý hồ sơ học sinh Quản lý Kế toán Thời khóa biểu Quản lý Thi Quản lý Hồ sơ Cán bộ Quản lý & điều hành giảng dạy Quản lý điểm học sinh Quản lý Thư viện Thông tin WEB SITE Nhà trường

5. Các module phần mềm chính Thông tin Tuyển sinh Khoa, Bộ môn Chương trình đào tạo TKBU Quản lý Giảng dạy Giáo viên Quản lý Chương trình Đào tạo Quản lý Học tập Sinh viên Tổng hợp dữ liệu phòng Đào tạo

6. Định hướng phần mềm quản lý đào tạo TKBU Quan hệ dữ liệu Quan hệ chương trình QLDTQuản lý Chương trình đào tạo QLGVQuản lý Giảng dạy giáo viên QLSVQuản lý Học tập sinh viên QLTSQuản lý Tuyển sinh QLTTWTổng hợp thông tin phòng Đào tạo Web Site Đào tạo nội bộ Nhà trường

7. 6 module chính Quản lý đào tạo Hỗ trợ xếp Thời khóa biểu Quản lý Chương trình Đào tạo Quản lý giảng dạy giáo viên Quản lý học tập sinh viên Quản lý tuyển sinh Tổng hợp thông tin phòng Đào tạo

8. 6 module chính Hỗ trợ xếp Thời khóa biểu • Cho phép nhập toàn bộ thông tin của chương trình đào tạo. • Tự động sinh phân công môn học cho các lớp mới • Nhập toàn bộ thông tin gốc TKB: lớp học, giáo viên, phòng học, pcgd, kế hoạch thực tập. • Xem, xếp, điều chỉnh thời khóa biểu từng lớp học trực tiếp trên màn hình máy tính • Xếp lịch thi môn học • In ấn, thống kê dữ liệu liên quan đến thời khóa biểu

9. 6 module chính • Cho phép nhập toàn bộ thông tin của chương trình đào tạo KHUNG và CHI TIẾT • Mã hóa thông tin đào tạo: hệ, ngành, chuyên ngành, môn học • Cho phép xem, điều chỉnh thông tin các môn học bất cứ lúc nào • Tự động sinh phân công môn học cho các lớp mới • Quản lý toàn bộ quá trình học tập của các lớp học Quản lý Chương trình Đào tạo

10. 6 module chính • In trích thời khóa biểu giáo viên đến từng ngày trong học kỳ và năm học • Thực hiện các truy vấn dữ liệu trực tiếp trên thời khóa biểu • Khai báo trực tiếp trên máy tính quá trình dạy của giáo viên • Tính tải dạy của từng giáo viên • Thực hiện các tính toán qui đổi giờ dạy giáo viên Quản lý giảng dạy giáo viên

11. 6 module chính • Phân lớp học sinh đầu năm • Nhập và theo rõi quá trình học tập, thi hết môn của từng sinh viên • Tự động tính toán các loại điểm trung bình • Tính toán và xử lý việc lên lớp, chuyển lớp, chuyển hệ, ngành, bảo lưu, thôi học của sinh viên • Quản lý quá trình thu học phí của sinh viên (nếu có) Quản lý học tập sinh viên

12. 6 module chính • Nhập thông tin gốc của tuyển sinh như danh sách học sinh, môn học, hệ thi, ... • Đăng ký học sinh theo môn thi • Tự động đánh số báo danh, phân chia phòng thi, phân công cán bộ coi thi • Theo rõi quá trình làm bài và nộp bài thi • Đánh phách, chia túi bài thi • Nhập điểm thi theo túi bài thi • Tổng hợp kết quả thi và in ấn theo các mẫu khác nhau Quản lý tuyển sinh

13. 6 module chính • Tổng hợp thông tin Thời khóa biểu, học viên, giáo viên tại phòng đào tạo • Thực hiện được những truy vấn dữ liệu tức thời như tìm kiếm thông tin, tính toán nhanh, tổng hợp dữ liệu nhanh • Chuyển đổi thông tin tổng hợp lên dạng HTML để đưa lên mạng Internet/Intranet Tổng hợp thông tin phòng Đào tạo

14. II. Mô hình bài toán xếp Thời khóa biểu tổng quát

15. Bài toán xếp Thời khóa biểu • Công việc xếp Thời khóa biểu là công việc trung tâm và nặng nề nhất của các Phòng Đào tạo mỗi Nhà trường. • Mặc dù bài toán xếp Thời khóa biểu được nhiều nhà khoa học quan tâm, nhu cầu xếp Thời khóa biểu rất lớn, tuy nhiên số lượng các phần mềm hỗ trợ xếp Thời khóa biểu xuất hiện không nhiều tại Việt Nam cũng như trên thế giới. • Hầu hết các trường đại học Việt Nam cũng như trên thế giới hiện giờ vẫn phải xếp Thời khóa biểu bằng tay.

16. Phần mềm TKBU tại Việt Nam 1986-87: Một nhóm các chuyên gia Tin học HVKTQS bắt đầu tham gia dự án viết chương trình xếp Thời khóa biểu mô hình trường Đại học, dữ liệu thử nghiệm là Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. 1988: Nhóm quyết định lập trình trên PC. Tháng 8/1988, lần đầu tiên xếp xong cho mô hình TKB tuần ĐHBK Hà Nội. 1989: Viết phần mềm hỗ trợ xếp TKB cho HVKTQS. 1998: Công ty School@net thành lập. Năm 2002, công ty School@net bắt đầu quay lại nghiên cứu bài toán xếp Thời khóa biểu cho Đại học, Cao đẳng và THCN. 2004: Ra đời phiên bản TKBU 1.0 dành cho HVKTQS, bản hỗ trợ thời khóa biểu học kỳ. 2006: TKBU 2.0. Hỗ trợ thêm các mô hình thời khóa biểu tuần, tuần có giai đoạn. 2009: TKBU 3.0. Hỗ trợ mô hình quản lý CTĐT mới.

17. Phần mềm TKB trên thế giới • Một điều đáng ngạc nhiên là số lượng các phần mềm Thời khóa biểu trên thế giới không nhiều. Sau đây là một số phần mềm • Mimosa (www.mimosasoftware.com), được đánh giá là phần mềm số 1 cho các trường đại học hiện nay. Chỉ hỗ trợ lớp học tín chỉ. Download miễn phí bản dùng thử tại địa chỉ trên. Đang được dùng tại 49 quốc gia. • Gp-untils (www.grupet.at), là phần mềm số 1 châu Âu với quảng cáo là đã bán hơn 15000 bản tại 60 quốc gia trên thế giới. Mô hình thời khóa biểu tuần, phù hợp với mô hình trường phổ thông. Không cho phép download trực tiếp. • iMagic Timatable Master (www.imagicsoftware.biz), phần mềm của công ty iMagic, Australia. Quảng cáo là có thể xếp cho mọi loại nhà trường. Các chức năng còn nghèo nàn. Download miễn phí bản Demo. • aScTimetable (www.asctimetables.com), phần mềm xếp Thời khóa biểu phổ thông. Hình thức khá đẹp. Download demo. • S’CoolTime (www.srm-conseil.com), phần mềm công ty SRM Conseils, Pháp. Download demo.

18. Các đặc điểm chung của phần mềm TKB trên thế giới • Dữ liệu Thời khóa biểu: binary. • Các đối tượng cần tạo Thời khóa biểu chính: Lớp học, Giáo viên, Bài giảng (Course), Hội trường. • Thể hiện đa dạng các view thời khóa biểu khác nhau theo lớp, giáo viên, hội trường. • Chức năng cho phép điều chỉnh, xếp tay thời khóa biểu ngay trên màn hình. • Xuất dữ liệu thời khóa biểu ra HTML để đưa lên mạng Internet.

19. Phân loại mô hình xếp TKB • Phân loại mô hình TKB theo những tiêu chí nào? • Khuôn dạng thời gian TKB • Lớp niên chế hay lớp tín chỉ • Các tiêu chí phân loại khác

20. 1. Khuôn dạng TKB 1- Mô hình TKB 1 tuần: các tiết học phân bổ như nhau cho tất cả các tuần của học kỳ hoặc năm học. Đây là mô hình chuẩn của Thời khóa biểu, tuy nhiên ít trường dùng mô hình này. 2- Mô hình TKB học kỳ: các tiết học phân bổ cho từng ngày trong suốt học kỳ. Các trường quân sự thường áp dụng mô hình này. 3- Mô hình TKB 2 tuần: phân biệt TKB của tuần chẵn và tuần lẻ trong học kỳ. 4- Mô hình TKB từng tuần trong một học kỳ: mỗi học kỳ TKB được xếp nhiều lần, mỗi lần là một TKB tuần. Một số trường có mô hình đào tạo phức tạp, cần đi thực tế hoặc thực hành nhiều sẽ áp dụng mô hình này.

21. 2. Lớp niên chế hay tín chỉ • Có 2 kiểu phân chia lớp học cho Thời khóa biểu: Lớp niên chế (Normal Class) và lớp tín chỉ (Credit Class): • Lớp niên chế: Lớp học được xác định cố định trong suốt thời gian TKB có hiệu lực. Môn học sẽ được gán cho các lớp này. • Lớp tín chỉ: Lớp học được xác định theo chương trình giảng dạy của giáo viên. Học sinh tự đăng ký theo học các lớp này. Tại Việt Nam, phần lớn mô hình TKB theo lớp niên chế, trên thế giới phần lớn mô hình theo lớp tín chỉ.

22. Lớp niên chế hay tín chỉ Lớp Niên chế Lớp Tín chỉ • Cần phân lớp cho mỗi đầu năm học • Phân công giảng dạy cho lớp học dễ dàng • Xếp Thời khóa biểu rất phức tạp • Quản lý học sinh dễ dàng • Tổ chức lớp ghép, tách rất phức tạp • Yêu cầu về hội trường lớn và phức tạp • Không cần phân lớp, học sinh tự đăng ký học • Phân bổ lớp tín chỉ khá phức tạp • Xếp Thời khóa biểu dễ dàng • Quản lý học sinh rất khó và phức tạp • Không cần ghép hay tách lớp • Yêu cầu hội trường đơn giản

23. Lớp niên chế hay tín chỉ Lớp Niên chế Lớp Tín chỉ Course 1------------- ------------- ------------- ------------- Course 2------------- ------------- ------------- ------------- Course 3------------- ------------- ------------- ------------- Bảng PCGD------------- ------------- ------------- ------------- Bảng PCGD------------- ------------- ------------- ------------- Bảng PCGD------------- ------------- ------------- ------------- Xếp TKB Xếp TKB TKB giáo viên TKB phòng TKB lớp TKB giáo viên TKB phòng

24. 3. Các tiêu chí xếp loại khác • - Xếp loại theo cách nhà trường xếp Thời khóa biểu: theo 1 hoặc nhiều giai đoạn. • - Xếp loại theo cách nhà trường quản lý các đối tượng thông tin chính của Thời khóa biểu, ví dụ môn học được giao về cho Khoa hay Bộ môn. • - Xếp loại theo cách thể hiện thông tin trên Thời khóa biểu.

25. Phân loại dạng TKB đại học Việt Nam 1 (WEEKLY) - Mô hình TKB 1 tuần: các tiết học phân bổ như nhau cho tất cả các tuần của học kỳ hoặc năm học. Đây là mô hình chuẩn của Thời khóa biểu, tuy nhiên ít trường dùng mô hình này. 2 (KEYWEEK) - Mô hình TKB tuần được chia thành các giai đoạn. Mỗi lớp học có một giai đoạn riêng của mình. Đa số các trường Đại học VN dùng mô hình này. 3 (ALL WEEK) - Mô hình TKB từng tuần trong một học kỳ. Một số nhà trường cao đẳng và THCN dùng mô hình này. 4 (DAILY) - Mô hình TKB theo ngày trong suốt một học kỳ. Nhiều trường quân sự của Việt Nam đang sử dụng mô hình này.

26. Qui trình xếp TKB bằng tay • Có 2 kiểu xếp TKB: • Xếp TKB 1 lần: phòng đào tạo thực hiện toàn bộ công việc xếp Thời khóa biểu. • Xếp TKB theo nhiều bước: • Phòng đào tạo chuẩn bị kế hoạch chi tiết, xếp sơ bộ tại các Khoa/Bộ môn và hoàn thiện tại Phòng đào tạo. • Xếp sơ bộ tại Phòng đào tạo, xếp chi tiết tại Khoa/Bộ môn và kiểm tra lại tại Phòng đào tạo.

27. Chương trình Đào tạo Thông tin Tuyển sinh TT năm học trước Phòng Đào tạo Sắp xếp LỚP Phân phối Môn học Xếp TKB sơ bộ Xếp TKB chính thúc In TKB Khoa, Bộ môn Qui trình xếp TKB bằng tay

28. Các đặc thù mô hình Thời khóa biểu tại Việt Nam • Hệ thống thông tin bắt nguồn từ Chương trình đào tạo KHUNG và CHI TIẾT. • Mô hình Thời khóa biểu theo buổi học: Sáng-Chiều-Tối, các tiết học được đánh số từ 1 theo từng buổi học. • Mỗi buổi học không quá 6 tiết, việc xếp tiết được tiến hành theo đơn vị là 2 hoặc 3 tiết liên tục. • Phần lớn các nhà trường Việt Nam có mô hình TKB theo lớp niên chế. • Sự phức tạp của tính chất môn học tạo nên những khó khăn chính của công việc xếp Thời khóa biểu. • Hoàn toàn không có khuôn mẫu thống nhất, mỗi trường có một mô hình Thời khóa biểu riêng.

29. Mô hình tổng quát Chương trình Đào tạo Quyết định 04/1999/QĐ-BGD&DT về Qui chế Tổ chức Đào tạo, Kiểm tra, Thi và Công nhận tốt nghiệp Đại học và Cao đẳng hệ chính qui ban hành ngày 11/2/1999. Quyết định 25/2006/QĐ-BGD&DT về Qui chế Đào tạo Đại học và Cao đẳng hệ chính qui ban hành ngày 26/06/2006. Chương trình Đào tạo là lõi thông tin đào tạo của các Phòng Đào tạo các nhà trường Đại học & Cao đẳng, là thông tin gốc từ điển của mô hình bài toán Thời khóa biểu.

30. Chương trình KHUNG Các môn học Khung Cơ bản: dùng chung cho các Hệ đào tạo Hệ đào tạo: Kỹ sư Tin học Đại cương: dùng chung cho các Ngành Ngành: Phần mềm Cơ sở ngành: dùng chung cho các Chuyên ngành Chuyên ngành: dùng cho một Chuyên ngành Chuyên ngành: Trí tuệ nhân tạo Môn bắt buộc Môn tự chọn

31. Chương trình KHUNG & CHI TIẾT Các học phần chi tiết Hệ đào tạo: Kỹ sư tin học Ngành: Phần mềm Môn học Khung sẽ được phân rã thành nhiều học phần chi tiết. Mỗi học phần được dạy trọn vẹn trong 1 học kỳ với thời lượng từ 1 đến 5 đơn vị học trình. Chuyên ngành: AI Chương trình KHUNG Chương trình CHI TIẾT

32. Chương trình Đào tạo CHI TIẾT Các học phần chi tiết Học kỳ Hệ đào tạo: Kỹ sư tin học Ngành: Phần mềm Chuyên ngành: AI Môn học Khung sẽ được phân rã thành nhiều học phần chi tiết. Mỗi học phần được dạy trọn vẹn trong 1 học kỳ với thời lượng từ 1 đến 5 đơn vị học trình. Phân bổ chương trình môn học

33. Chương trình đào tạo chi tiết

34. Môn học  Học phần • Mỗi học phần mang các đặc trưng sau: • Là một phần chuyên môn của môn học khung • Được học khép kín trong một học kỳ • Được phân bổ cho từng lớp học cụ thể của nhà trường trong từng học kỳ • Mang một đặc tính môn học cố định (ghép lớp, tách lớp, thực tập, hình thức thi-kiểm tra) • Do một (hoặc một vài) giáo viên đảm nhiệm • Được học trong một (hoặc một vài) hội trường

35. Các đối tượng thông tin chính của Chương trình đào tạo Môn học khung Hệ đào tạo Ngành đào tạo Học phần Chuyên ngành

36. Mô hình Chương trình đào tạo (Education Program) Chương trình KHUNG-----------------danh sách môn học khung Hệ đào tạoTrnProgram EduProg - Chương trình đào tạo mẫu-------------------- Thông tin chung và đặc thù về Chương trình đào tạo mẫu này Môn học KhungMain Subject Ngành đào tạoBranch Chương trình CHI TIẾT-------------danh sách môn học (học phần) Môn học (học phần)Subject Chuyên ngành đào tạoSpec

37. Chương trình đào tạo trong các nhà trường Việt Nam • Chương trình đào tạo KHUNG linh hoạt • Không mô tả chương trình CHI TIẾT Như vậy các nhà trường toàn quyền quyết định chương trình đào tạo chi tiết cho các hệ, ngành và chuyên ngành của trường mình. • Nhà trường quyết định việc phân loại lớp học • Không qui định về cách mã hóa các thông tin Chương trình đào tạo và các đối tượng đào tạo khác Khác với môi trường đại học, các nhà trường phổ thông có hệ thống tên lớp, môn học thống nhất toàn quốc, điều này cho phép thiết kế mô hình hỗ trợ xếp Thời khóa biểu thống nhất và có thể đóng gói một phần mềm xếp Thời khóa biểu cho các trường phổ thông.

38. 2 • 3 • 4 • 5 • 6 • 7 • CN . Môn học . Giáo viên dạy . Lớp học . Kiểu lớp: bình thường, ghép, tách . Hình thức học . Hội trường Bản chất công việc xếp Thời khóa biểu là gì? • Không trùng giờ, trùng tiết lớp, giáo viên, hội trường • Liên kết chính xác với lớp ghép, tách • Bảo đảm tiến độ môn học hợp lý • Thỏa mãn các ràng buộc của giáo viên

39. Các khó khăn chính của bài toán xếp TKB các trường đại học Việt Nam • Mô hình các môn học không thống nhất, đa dạng và có quá nhiều đặc thù phụ thuộc vào từng ngành nghề và từng nhà trường. • Mô hình lớp học (niên chế) rất đa dạng, các kiểu học ghép, tách phụ thuộc chặt chẽ vào giáo viên, môn học và phòng học. • Chương trình đào tạo không thống nhất cùng với tính chất đa dạng, phức tạp của môn học gây rất nhiều khó khăn cho việc xếp Thời khóa biểu. • Khuôn dạng Thời khóa biểu không thống nhất. • Yêu cầu giáo viên đa dạng và mâu thuẫn.

40. Các khó khăn chính của bài toán xếp TKB các trường đại học Việt Nam • Như vậy, khó khăn lớn nhất của bài toán xếp Thời Khóa Biểu các nhà trường Đại học, Cao đẳng của Việt Nam nằm chính ở khâu thiết kế mô hình dữ liệu hệ thống đáp ứng các đặc thù về xếp thời khóa biểu của từng trường cụ thể.

41. III. Mô hình dữ liệu tổng quát của bài toán xếp Thời khóa biểu Đại học, Cao đẳng

42. Các đối tượng dữ liệu chính của Thời khóa biểu Dữ liệu gốc TKB TKB Origin Data Dữ liệu Từ điển Dictonary Data Dữ liệu TKB TKB Data Dữ liệu Kế hoạch giảng dạy Scheduling Data

43. Các đối tượng dữ liệu chính Phần dữ liệu tương đối cố định, không thay đổi Dữ liệu gốc TKB TKB Origin Data Dữ liệu Từ điển Dictonary Data Dữ liệu TKB TKB Data Dữ liệu Kế hoạch giảng dạy Scheduling Data Phần dữ liệu thay đổi theo TKB học kỳ

44. Các đối tượng dữ liệu chính Dữ liệu Từ điển Dictonary Data Dữ liệu tham chiếu chính: quốc gia, tỉnh, thành phố, dân tộc, ... Dữ liệu gốc liên quan đến TKB như địa điểm, tòa nhà, hội trường, giáo viên, khoa, bộ môn, ngành đào tạo, môn học, lớp học. Dữ liệu gốc TKB TKB Origin Data Dữ liệu Kế hoạch giảng dạy Scheduling Data Bao gồm các dữ liệu gốc và cơ sở cho kế hoạch giảng dạy và xếp TKB trong học kỳ hiện thời của nhà trường. Dữ liệu Thời khóa biểu Lớp, Giáo viên, Phòng học. Dữ liệu TKB TKB Data

45. 1. Dữ liệu từ điển • Nhóm dữ liệu Chương trình đào tạo • Nhóm dữ liệu Trường - Khoa - Bộ môn • Nhóm dữ liệu Vị trí – Tòa nhà • Nhóm dữ liệu từ điển tra cứu khác

46. Dữ liệu từ điển A-Hoàng Quốc Việt C- Vĩnh yên Hệ đào tạo Nhà H6 Ngành đào tạo B- 361 Chuyên ngành Khoa Toán-Tin Khoa Vật lý Bộ môn VL lý thuyết Bộ môn VL hạt nhân Bộ môn VL chất rắn Trường ĐHKHTN

47. 2. Dữ liệu gốc TKB • Danh sách lớp học • Danh sách hội trường • Danh sách giáo viên • Danh sách môn học

48. DS Lớp học: lớp niên chế Mã lớp Tên lớp Tên đầy đủ của lớp Ca học (sáng/chiều) Khoá học Học kỳ Năm thứ Hệ đào tạo Ngành đào tạo Chuyên ngành đào tạo Bộ môn phụ trách Khoa phụ trách Trường Vị trí lớp Hội trường định sẵn Thời gian bắt đầu, kết thúc học kỳ Thông tin bổ sung Lớp học

49. Lớp học: lớp niên chế Mã lớp Tên lớp Tên đầy đủ của lớp Ca học (sáng/chiều) Khoá học Học kỳ Năm thứ Hệ đào tạo Ngành đào tạo Chuyên ngành đào tạo Bộ môn phụ trách Khoa phụ trách Trường Vị trí lớp Hội trường định sẵn Thời gian bắt đầu, kết thúc học kỳ Thông tin bổ sung Lớp học là một đơn vị xếp Thời khóa biểu, là một đơn vị nhóm học sinh học tập theo chương trình. Chú ý phân biệt với các khái niệm lớp học theo chức năng quản lý, theo chuyên ngành hẹp, .... Mã Lớp học cho phép đặt từ 4 – 6 ký tự có ý nghĩa mô tả đặc trưng của lớp học này.

50. Lớp ghép to (Super Class) Super Class 1 Super Class 2 Lớp ghép to (Super Class) là một “lớp to” bao gồm một số lớp thường ghép lại. Các lớp này dùng để xếp thời khóa biểu cho các môn học cần học ghép lớp thường lại với nhau. Normal Classes