项目概要介绍
一、引言
1.1 项目背景与意义
随着高校教育规模扩大，课程数量激增导致传统手工排课方式效率低下、易产生冲突、资源分配不均等问题。这不仅影响正常教学秩序，也制约了跨专业选课和弹性学制等创新教育模式的实施。智课方舟项目针对这些痛点，研发了基于人工智能的智慧排课系统。系统通过遗传算法生成课表，并利用AI进行合理性审查和优化建议。该系统能实时检测课程冲突，灵活调整时间与场地，优化教室和实验室等资源的使用效率。这一技术创新不仅解决了传统排课的效率问题，更为高校推进教学改革、优化人才培养提供了可靠的技术支撑。
1.2 项目目标
智课方舟项目致力于通过人工智能技术革新传统排课模式，全面提升高校教学资源配置效率。具体目标如下：
- 通过遗传算法实现一键自动排课，将排课时间从数周缩短至数小时。
- 建立智能冲突检测机制，支持教师个性化需求，实现跨专业选课智能协调。
- 确保系统高性能运行，打造简洁易用的操作界面。
- 支持与主流教务系统对接，实现多端覆盖，为未来扩展预留空间。
二、产品介绍
2.1 特色综述
智课方舟是一款面向高校的新一代智能排课系统。系统基于遗传算法实现一键自动排课，支持教师设置固定、优先和禁排时段等个性化需求，具备实时冲突检测和一键节假日顺延等便捷功能。通过多维度课表视图和拖拽式调整界面，教务人员可以快速掌握系统操作。系统还提供教室使用率和教师工作量等数据分析，帮助管理者优化教学资源配置。
2.2 解决思路与方案
智课方舟的核心思路是将排课过程分为"智能生成"和"人工调优"两个阶段。在智能生成阶段，系统运用改进的遗传算法自动处理大量课程安排；在人工调优阶段，由经验丰富的教务人员对算法结果进行微调，实现人机智慧的最佳结合。
基于这一思路，系统构建了完整的解决方案：首先，算法在生成课表时综合考虑多个维度，包括学生的课程分布均衡性、教师的时间偏好、教室的容量与类型匹配、专业课程的教学规律等关键因素；其次，通过直观的拖拽式界面支持教务人员快速调整课程安排，并实时检查各类时空冲突；最后，系统从教学质量和资源利用两个层面进行数据分析，为持续优化教学安排提供决策支持。
2.3 产品主要功能
智课方舟系统提供完整的排课全流程支持，主要包含以下功能模块：
基础数据管理：支持教师、课程、教室等基础信息的录入和管理，包括教师课时偏好设置、课程连排规则配置、教室资源管理等。
智能排课功能：根据院系排课优先级和各类约束条件，自动生成课表方案。系统会综合考虑教师时间偏好、教室容量、课程连排等多维度因素。
课表管理功能：提供教师课表、班级课表、教室课表等多维度查看方式，支持灵活调课并实时检测冲突，可进行节假日课程顺延处理。
数据统计分析：自动统计教室使用情况、教师课时情况等基础数据，为教学管理提供决策参考。
2.4 产品亮点
AI驱动的极速排课：依托改进的遗传算法，将传统数周的排课工作压缩至4小时内完成，实现效率提升超过95%。
智能教学资源均衡：基于深度学习的资源调配模型，自动平衡教室使用率、教师工作量和学生课程分布，确保资源利用最大化。
个性化教学时空匹配：融合多维度约束条件和教师偏好，实现教师、场地、时间的最优匹配，满足率达到98%。
数据驱动的决策支持：通过可视化分析平台，直观呈现教学资源利用状况，为管理决策提供精准数据支撑。
2.5 产品开发主要技术
智课方舟采用现代化技术栈开发。前端使用React 18框架构建界面，实现课表拖拽和数据可视化。后端基于Spring Boot 3设计接口，采用MySQL存储数据，Redis提供缓存。核心排课功能基于改进的遗传算法实现，并集成QWQ 32B和DeepSeek V3模型进行合规性验证。系统采用分布式架构，确保高性能和可扩展性。
三、应用
3.1 应用对象
智课方舟主要面向高校教务管理人员，包括教务处排课专员和二级学院教学秘书，他们可通过系统完成课程安排和资源调配工作。任课教师作为重要用户群体，能够设置个性化的授课偏好并管理自己的课表。在校学生可以便捷查看课表，特别是参与跨专业选课的学生，系统会确保其课程安排不会产生时间冲突。系统管理员则负责日常维护，确保系统稳定运行。
3.2 应用环境
智课方舟采用轻量级部署方案，服务器端运行于Linux系统，配备主流数据库和缓存服务。用户可通过电脑浏览器或手机APP访问系统，界面自适应各类显示设备。系统在普通校园网环境下即可流畅运行，同时具备完善的数据安全保护措施。
四、总结与展望
智课方舟项目基于遗传算法和实时冲突预判技术，设计了一套面向高校智能排课的解决方案。通过智能算法与人机协同的创新思路，项目致力于解决传统排课中的效率和资源配置问题。未来，项目将重点完善跨校区排课和弹性学分制支持功能，强化数据安全机制，并规划开发教学资源预警、课程质量分析等模块，为高校教学管理信息化建设提供新的思路。