Модели и методы многокритериальной оптимизации начального расписания занятий

• Автор: Костин, Станислав Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Анализ работ в области решения задачи автоматизированного формирования расписания занятий

Общая характеристика задачи

Подходы к формализации и точные методы генерации расписаний Эвристические методы генерации расписаний.

1.2. Многокритериальное задачи оптимизации расписания занятий

Основные понятия и определения

Особенности решения задач оптимизации расписания

Многокритериальное в задаче формирования оптимального расписания занятий

1.3. Математические основы многокритериальной оптимизации.
Векторные критерии оптимальности
Принцип ЭджвортаПарето.
Методы свертывания векторного критерия
Способы назначения весовых коэффициентов
1.4. Постановка задач исследования
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПТИМИЗАЦИИ РАСПИСАНИЯ ЗАНЯТИЙ
ВУЗА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УЧЕБНЫХ ПЛАНОВ
2.1. Разработка метода многокритериальной оптимизации расписания Разработка математической модели многокритериальной
оптимизации начального расписания занятий
Интегральная оценка расписания.
Метод решения поставленной задачи
2.2. Аналитическое исследование характеристик учебных планов.
Источник статистической информации.
Анализ характеристик учебных планов
2.3 Формирование тестовых заданий и их визуализация
Формирование тестовых заданий
Графическая визуализация формирования расписания занятий.
3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА МНОГОКРИТЕРИАЛЬНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ РАСПИСАНИЯ ЗАНЯТИЙ ВУЗА.
3.1. Оценка качества начальных расписаний
3.2. Анализ работы алгоритма оптимизации.
3.3. Анализ многокритериальной оптимизации расписания
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Составление расписаний учебных занятий наряду с разработкой учебных планов, учебных программ и расписаний экзаменов - одна из наиболее важных и трудоемких задач планирования учебного процесса. Учебный план - документ, устанавливающий общее направление и содержание обучения, определяющий организационные и учебно-методические виды и формы процесса обучения. Учебные планы разрабатываются применительно к конкретным специальностям и в соответствии с установленным профилем подготовки. Учебный план включает график учебного процесса, перечень дисциплин, их объем и распределение по семестрам и видам занятий (включая практику, стажировку, курсовые работы и проекты, самостоятельную работу обучаемых), а также формы и сроки отчетности и контроля знаний. В учебных программах конкретизируется направление и характер учебного плана. Учебная программа - документ, определяющий научное содержание и методическое построение курса по учебной дисциплине, а также объем знаний, которые предстоит дать обучаемым. В учебной программе отражаются цели и задачи курса, содержание, последовательность прохождения и время, отводимое на изучение или выполнение заданий для всех видов занятий. Содержание курса, определенное в учебной программе, конкретизируется в учебных пособиях. Расписание учебных занятий - документ, непосредственно регламентирующий учебную работу обучаемых и преподавателей. Расписание занятий содержит информацию о конкретных занятиях по дисциплинам, дне и времени их проведения, участвующих в них преподавателях и учебных группах (подгруппах, потоках), используемых аудиториях. В практике учебных заведений, как правило, составляются расписания на две недели. В таких расписаниях некоторое количество занятий чередуется с периодом в две недели, а остальные занятия проходят с периодом в одну неделю. Расписание экзаменов - документ, устанавливающий время и место (учебную аудиторию) проведения экзаменов, участвующих в них преподавателей и учебных групп. На составление расписания учебных занятий на семестр всей учебной части ВУЗ’а может требоваться до одного месяца работы []. Расписание должно удовлетворять многочисленным требованиям организационного и методического характера, имеющим различные степени обязательности, часто взаимно противоречивым или даже взаимоисключаемым [; ]. Это затрудняет построение даже допустимых расписаний, не говоря уже об оптимальных. Во многих отечественных [; ] и зарубежных [; ] работах указывается ряд требований и ограничений к расписанию занятий ВУЗ’а с разделением их на обязательные (hard constrain) и желательные (soft constrain). В таблицах табл. Таблица 1. Планирование занятий, требующих использования технических средств (оборудование для лабораторных работ, компьютеры и т. Несоблюдение обязательных требований в процессе формирования расписания делает сформированное расписание полностью непригодным для практического применения. Поддержка объединения групп в потоки и разбиения их на подгруппы для занятий по определенным дисциплинам. Запрет проведения двух и более занятий подряд у одной группы по ряду дисциплин (прежде всего по физическому воспитанию). Ограничение количества пар у академической группы в учебный день (как правило, не менее двух и не более четырех). Наиболее приоритетное требование, поскольку после четырех пар занятий восприятие информации сводится практически к нулю; в то же время проведение одной пары в день провоцирует низкую посещаемость. Равномерность распределения занятий, проводимых у группы, по дням недели. Неравномерное, «рваное» расписание отрицательно влияет на качество восприятия информации как напрямую, так и косвенно, ухудшая общий психологический настрой студента. Планирование лекций только на первые две пары занятий в тот или иной день расписания занятий студенческой группы. Имеет двоякую цель: обеспечивает максимальную восприимчивость студента к новой информации и позволяет ему включиться в учебный процесс и подготовиться к этапу, более сложному, чем простое восприятие и фиксирование информации, - применению ранее полученных знаний на практике (т.