发布时间：2023-12-22 10:13:23
绪论：一篇引人入胜的海洋科学研究，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
随着近年来高校教育事业的快速发展，高校招生人数和专业及课程设置也相应地不断增多。在师资队伍和教学资源有限的情况下，高校排课工作变得越来越复杂和棘手[1]。因此，通过设计科学、合理的排课系统，高效地编排出符合教学规律，且又能满足师生教学要求的课表，是每一位排课人员所面临的一项重大挑战，这也促使排课系统设计和排课工作需要创新和改进。广东海洋大学紧跟高等教育发展浪潮，经历了高校合并、多校区办学过程，已形成多元化的办学形式和多校区的教学管理模式，呈现出在校学生人数多（约三万多名本科生）、班级多（约九百多个）、开设课程多（每学期约六千门），而教室资源（多媒体教室仅两百多间）相当紧张的现状。然而，排课的整个过程充满着矛盾运动，其中包括上课班级、开设课程、任课教师、上课时间、教室等这5个方面在排列组合中发生的冲突和矛盾现象，而班级多、教室少则是排课矛盾的重要方面。因此，在我校的排课过程中经常会出现诸如甩课、双百班课程和原班课程上课时间冲突等现象，在一定程度上影响了排课效率和排课质量。同时，课程表编排是一项系统工作，通常要综合考虑上述5个方面因素，从专业设置、教学计划制定到班级课程的设置、教师指定及各单位教室的使用权限、时间，都是环环相扣，密切相关的，需要反复调整，避免冲突。可见，排课工作本身具有影响因素多、约束条件复杂以及存在不可预测的情况发生，不合理的排课系统设计容易导致排课工作出现效率不高、排课效果不如意结果。因此，急需分析排课中面临的问题及排课需求，以研究设计出一个合理有效的排课系统，实现课表的优化组合和排课资源的最大利用。为了科学、合理地编排课程表，我校通常采用以手工排课与计算机排课相结合的排课方式，使计算机强大的运算功能与排课人员的灵活思维和经验技巧有机结合起来。基于我校现有的排课方式，本文根据我校教学资源的实际情况，在分析排课系统需求的基础上进行了相应的排课系统设计，以构建一个科学、合理的高校排课系统，实现教学资源的最优配置，获得教学工作的最佳效益。
一排课系统需求分析
（一）业务需求分析
从我校的实际情况出发，根据教师、班级、课程、教室、时间等排课要素，合理利用教学资源。排课问题的基本工作流程如下所述：（1）排课工作开始前，教务处高教研究室需要根据各年级各专业的培养方案制定此学期各班级的教学计划，以确定此学期各班级的具体开设课程，包括：课程名、课程号、课程学分、课程性质、开课学院等信息。（2）将各班级的开课数据从教学计划中导入开课任务书。同时设置学年学期、排课参数以及维护教学楼、教室等基础信息。（3）将开课任务下达学院，各学院据此安排任课教师。任课教师可对上课时间、教室类型等条件提出相关排课要求。（4）各开课学院在系统中录入教师开课任务书，包括课程名称、教师、班级、人数、教室类型、上课周次等信息。（5）开课任务录入完毕，检查排课信息无误后，利用系统自动排出预排课表，此时主要是完成对上课时间和空间安排，生成一个“近似最优解”。（6）课表排好后，如果部分课表有特殊要求，对预排课表中的课程、班级、教师、教室、时间等各项进行手动调整。（7）课表定稿后，排课管理员和二级学院的教务员、教师、学生等用户可以查询、导出和打印课表。
（二）功能需求分析
（1）时间资源管理：支持多种节次、周次的划分，如上课节次、考试节次；支持时间模式的管理，如各种任务、教室等教学资源的屏蔽管理。（2）排课批次管理：自行维护排课批次，支持分批次排课，支持校、院二级排课。（3）计算机智能排课：灵活设置排课限制条件，支持分校区排课、支持按教学楼排课。（4）计算机辅助排课：提供人性化的排课界面，支持人工调整，支持排课数据与选课数据同步。（5）排课结果统计：支持按周次、星期、节次、开课学院、教师、班级、教室等类型导出课表，支持时间地点冲突检测、排课学时与计划学时不一致的检测。
（三）非功能需求分析
（1）易用性需求：使软件更简单、高效地适应用户的使用需求和习惯，以方便用户操作。（2）安全可靠性需求：系统应能准确、可靠地运行，保障教务数据的安全性。
二排课系统的总体设计
（一）系统功能结构设计
在排课系统需求详细分析的基础上，我们确立了排课系统的总体功能结构，如图1所示。排课系统功能结构主要由4个子模块组成：系统管理模块、数据管理模块、排课管理模块、课表统计输出模块。四个子模块的各自主要功能目标如下：（1）系统管理模块。主要包括系统常规设置和系统算法设置。系统常规设置主要包括开课学年学期的设置，上课周数、每周上课天数、每天上课节数的设置，上午、下午、晚上上课节次的分配，上课开始与结束时间的设置等。系统算法设置主要是对自动排课参数进行维护，如排课对指定时间、指定教学楼、指定教室、上课专业等初始权重的选择，教室座位选择裕量的设置等。（2）数据管理模块。主要功能是对课程、班级、教师、教室和教学计划等信息进行管理和维护。如对这些基础数据进行查询、添加、录入、修改和删除，同时还可以将课程、班级、教师、教室和教学计划等数据用Excel、Word等形式导出备份。（3）排课管理模块。分为自动排课、手工调课、排课结果统计。自动排课是根据排课设置和准备数据进行基于遗传算法的自动排课；手工调课可以在没有冲突的前提下，按照排课人员自己的意愿对已排课程表进行手动修改；排课结果统计主要包括教室的统计和排课结果冲突检查。（4）课表统计输出模块。排课管理员和二级学院的教务员、教师、学生等用户均可用自己的账号进入系统查询课表，可将课表以文件形式导出，也可直接打印课程表。排课管理员和二级学院教务员可以导出或打印全校课程清单和全校所有教室课表。
（二）系统建模
用例模型是属于UML的静态建模机制，它是系统需求分析阶段所建的第一个模型[2]。通过用例建模描述排课系统要实现的功能。根据对系统的分析，本系统的用例模型如图2所示。顺序图是一种的静态建模方法[2]。在顺序图中，能够清晰的展现各个对象之间交互的时间和顺序关系。排课系统比较重视时间安排问题，因此在排课系统的动态建模中采用顺序图表示相应用例的动态执行情况。如图3为排课系统的顺序图。
（三）数据库设计
（1）数据库概念结构设计。排课问题涉及到学校、学院、专业、班级、课程、教师、学生、教室等数据信息。为了清晰表达排课数据的逻辑关系，采用E-R图（实体-关系图）进行概念模型的设计，如图4所示：（2）数据库逻辑结构设计。根据数据库的设计原则以及排课系统的数据需求分析，创建如下系统所需的关系数据表：排课用户表、学年学期代码表、排课时间模式代码表、教师代码表、排课开课班级表、排课教室状况表、排课时间地点表、排课课程安排表、排课开课任务书、排课结果表。
（四）遗传算法设计分析
遗传算法是一种具有高效性、鲁棒性、并行性和全局最优性的搜索算法，可用于求解各类非线性问题以及对复杂系统进行优化[3]。因此适用于处理约束条件多、规模大、难度系数大的排课问题。利用遗传算法求解排课问题的主要工作流程分为以下几个主要过程[4]：（1）构造排课问题的基因编码：利用二维矩阵方式编码。（2）产生初始种群：随机产生初始种群。（3）冲突检测和消除。（4）计算适应度函数。（5）遗传算子：主要包括选择算子、交叉算子、变异算子。（6）产生最优可行课表。主要工作流程如图5所示（见141页）。根据遗传算法的求解思路对排课问题进行处理[5,6]：采用“课表-教师-班级”与“时间”建立二维矩阵进行编码，并与“教室”进行关联，将其映射为遗传算法的基因。多个基因组成的“基因串”就是一个染色体。所有课程的染色体组合成一个个体，对应排课系统，一个个体即为一种排课方案。多个个体又构成种群，即多种排课方案。通过随机生成染色体的方式，生成初始种群。对初始种群中的个体进行冲突检查，并计算适应度，选择适应度值高的个体保留下来。在选择操作后选取两个个体即两种排课结果进行交叉操作。为了避免陷入局部最优现象，进行变异操作。再次进行冲突检测，并解决冲突，最终得到最优排课方案。经过一次种群迭代之后，产生的新一代种群的适应度值也会有所提高，这样问题逐渐逼近最优解，通过若干代的种群迭代实现全局最优解[6]。这种全局优化搜索的遗传算法，每一步的操作都很简单，而且对问题的依赖性也非常小。
三结束语
本研究根据我校教学资源实际情况，通过对我校排课需求进行分析，设计出了符合我校实际需求且科学的教务排课系统，并实现了课程、教师、班级、教室、时间等资源在教学活动中的合理安排，最大程度上减少了排课人员的工作量，提高了工作效率，有效解决了我校排课中出现的一些困难和麻烦。虽然，本研究所设计的排课系统较好地满足了我校排课工作的阶段性要求，但是，排课问题本身是一个复杂的多目标组合优化问题，影响因素多，数据量庞大，工作强度高。因此，有必要在今后的排课实践中加强研究和探索，不断完善和改进我校的排课系统设计，以满足将来在学分制条件下的排课需求和课程编排。
参考文献
[1]张健立,冯永祥.集宁师范学院排课系统的设计与实现[J].黑龙江教育学院学报,2015,34(1):27-28.
[2]雷景生,等.数据库原理及应用[M].清华大学出版社,2012.
[3]张艳红,王玲玲,腾东兴.基于空间模型和遗传算法的高校排课系统[J].计算机系统应用,2015,24(9):49-55.
[4]陈莎敏.基于遗传算法的自动排课系统的设计与实现[D].东北师范大学硕士学位论文,2011.
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 引言
海洋工程环境这门课重点介绍风、浪、流、冰对海上建筑物的作用以及工程上计算环境作用荷载的方法，最后还介绍了泥沙颗粒的基本性质及波浪潮流作用下海岸岸滩的变形淤涨规律，是船舶与海洋工程专业学生重要的专业基础课，为后续船舶设计和平台设计专业课提供基本知识储备。
1 目前存在的问题
按照中国石油大学（华东）现行船舶与海洋工程专业本科人才培养方案，海洋工程环境课程教学安排在第六学期，理论教学 46 学时，实验教学两学时。其相关课程有流体力学、船舶工程、海洋钻井工程、海洋平台工程等。通过对教学环节各方面的分析总结，发现问题主要存在以下几个方面：
（1）课时不足。海洋工程环境课程的内容很多，囊括了所有海洋工程环境的作用力。有限的学时分配显然很难做到将教材中的内容讲授完全，势必有些内容只能泛泛带过。因为课时紧张，授课方式以教师讲授为主，无法发挥学生学习的主动性，也没有足够的时间与学生进行思维互动，进行启发、提问和讨论，教师毫无余地开展创新教育实验。
（2）缺乏实践。由于实验室建设还未完备，仅开设了一门实验课，即立波的波压力测定实验，实验设备仅有一套，限制了学生实验的积极性和主动性。而且实验也是让学生按照规定程序完成实验，不能很好调动学生的主观能动性，积极参与进来，没有达到实验的真正目的。
（3）教师工程经验不足。海洋环境课程内容多、涉及面广，要求教师除了有较高的理论水平和教学经验之外，还必须具有一定的实践经验。高校教师缺乏必要的实际工程经验，加上个人知识结构的局限性，要在课堂上除传授课本理论知识外，同时调动学生学习的主动性，就成了一项困难的任务。
2 教学改革方法
2.1 调整教学内容
（1）学习专业基础课的目的是深化相关专业课程的学习，为其提供知识储备。首先根据本校学生的学科发展需要合理安排海洋工程环境这门专业基础课的内容，并在提升教师的教育理念，加强教材建设，优化教法，重视实践教学环节的基础上建立海洋工程环境课程的教学团队。团队教师有计划地组织课外答疑活动，引导专业资料的阅读，提高学生对专业知识的理解和应用能力。
（2）重点讲述海浪及波浪作用力部分。这部分共包括三章的内容：海浪、海浪观测与海浪谱以及波浪作用力，除了基础的波浪理论之外，这部分还包括现实的波浪观测和记录方法，随机波的统计意义表达和海浪谱，最后波浪作用力的计算，将理论知识在实践中应用。首次讲课还可以多准备一些材料，介绍本课程的发展沿革，前辈专家学者的创见轶事等等，起到抛砖引玉的效果，有效激发学生的学习兴趣和热情。
（3）重点讲述潮位预报和海流以及冰的作用力部分。讲授时要注意与相关课程的衔接，如潮汐部分可结合海洋学内容讲解；冰的作用力可结合海洋平台稳性计算讲解。讲授时尤其要注意增强授课内容的系统性、条理性。
（4）内容较简单的风和泥沙运动，可适当减少授课时间。讲授时要多列举工程实例，激发学生兴趣，避免枯燥；一些易懂的部分可以适当方式引导学生自学，以教师提问的方式强调重点。教师要注重培养学生自主观察、积极思考的能力。
（5）在教学中应及时补充新标准、新规范、新观念和新的政策法规，最好能结合最新的工程实例，介绍本学科的最新研究成果，帮助学生了解本学科新技术新理论的发展概况。
2.2 多种教学手段的应用
（1）采用多媒体教学。图片、视频、Flash 动画等，能形象表述风、波浪、潮流、海冰、泥沙等海洋动态的物理运动过程，以及外界因素对其产生的影响。对于必要的公式理论推导，可配以板书方式讲授，使教学内容更加丰富生动，简单明了，吸引学生的注意力。
（2）多介绍工程实例。海洋工程环境是一门实践性很强的课程，工程案例是一项不可缺少的教学材料。尤其引入工程事故案例，通过这些工程事故使学生深感海洋环境中设计和校核工况这一关决不能放松，唤起学生的工程责任意识，不仅有助于学生更快理解理论知识，又能培养学生的专业兴趣和对具体问题的分析能力。
（3）引入课堂分析讨论。对于带有启发性或争论性的论题，教师可不直接讲授，而是留给学生自己思考提出结论的余地。在具体操作上有两种方法实现，一是课前布置议题，然后上课时组织学生讨论并发言；二是鼓励学生在课堂上提出问题，对于有争议的问题，由学生随机分组进行小组讨论。
2.3 改革实践教学环节
传统的实验教学主要是验证性实验，学生学习积极性不高，除实验课程外还应加入实习环节。组织学生到唐岛湾，相对于实验室的波浪水槽，通过实际海洋环境的直观感受增加对波浪测定，潮余流测定等观测方法和观测结果在时空上变化的理解。到中海油海工基地参观，可通过技术人员的现场讲解加深对理论知识的掌握和应用。
2.4 强化教师教学能力
海洋工程环境专业的教师必须具备合理的知识结构，除了必备的海工专业基础、流体理论基础外，作为工程类课程的教师，实践经验也非常重要。学校应积极为教师创造实践机会，安排教师深入相关企业和施工现场。同时为教师提供继续深造提高的条件和机会，比如国内外同类大学的短期进修培训，还可以探索团队式教学模式，由老教师一对一指导年轻教师，或全体教师通过定期的教案交流、参与指导学生申报大学生创新实验项目等，逐步提高年轻教师业务能力和综合素质。
3 结语
海洋工程环境是船舶与海洋工程专业一门非常重要的专业基础课程，目前的教学环节和教学方法还不够完善，教学效果未达到预期目标，本文提出的一些教改措施，还需要创造条件进行实践，从而验证其可行性和有效性。
参考文献
[1] 杨飞，陈永芳.船舶工程技术专业项目化课程体系建设研究.武汉船舶职业技术学院学报，2011（5）.
学校自2005年涉足海洋教育，2007年被评为“青岛市帆船运动进校园活动先进集体”，2010年首批被命名为“青岛市海洋教育实验学校”、“青岛市帆船运动俱乐部学校”、“青岛市帆船运动特色学校”， 2011年立项申报青岛市教育科学“十二五”规划课题《蓝色海洋教育实验研究》，学校以“面对真问题、开展真研究、获得真发展”为科研宗旨，以课堂为现场、以教学为中心、以学生为主体、以活动为载体，从实际出发积极开展小课题研究，历经三年，学校校园环境、海洋教育教学、学生海洋意识培养、教师科研氛围等多方面都取得了可喜成绩。
二、课题研究方法
在课题研究与实践中，我们以建构主义学习理论为指导，以主体教育理论为思想基础，采取了实践研究法和反思性教学相结合的研究方法，在海洋教育实践过程中进行研究工作，边实践边反思边总结，不断改进和完善我们的教学实践和课题研究。
1.研究手段：实践活动、现代教育技术、学科教学渗透
2.研究对象：全体学生（受益者）、全体教师（应用者）
3.研究时间：本课题于2011年5月立项申报青岛市教育科学“十二五”规划课题，经过了三个阶段的研究：
第一阶段：2011年6月-2012年6月，准备阶段与初步实施阶段。
第二阶段：2012年7月-2013年12月，全面实施阶段。
第三阶段：2014年1月-2014年9月，应用成果及总结阶段。
4.研究组织：成立了课题组，对研究人员进行明确分工。
三、课题研究解决的问题
1.塑造海洋特色环境，创建海洋育人氛围
虽然我校地处海滨，南依风景秀丽的黄岛区城市阳台、海水浴场，但近年来，随着市场经济的发展，沿海孩子的生活越来越城市化，海洋意识越来越淡漠。学校自2010年申报青岛市海洋教育实验学校以来，在教学楼开辟蓝色海洋教育特色文化长廊，做到让每一面墙壁都说海，每一个边角都讲海，使校园充满了海洋气息和浓郁的海洋文化氛围。
通过宣传橱窗、校园广播、校园网、班团会、国旗下讲话等途径，为师生系统地讲解海洋文化知识，使认识海洋、探究海洋的意识深入到每位师生心中。
2.依托海洋教育资源，发挥海洋地域优势，建立海洋教育基地
建成海洋教育实验室、海洋科普图书室和海洋图书阅览室，建成由海洋动植物标本展览、船模陈列、学生海洋作品展览几个版块组成的校内海洋文化陈列室，供师生随时参观阅读观察研究，为学生提供最直接的感官体验，为学生了解海洋、走近海洋提供物质保障。已招投标购置海水淡化机、海浪发电实验模型等实验设备。
依托帆船运动，拉动海洋教育发展。作为青岛市帆船运动俱乐部学校，学校积极支持学生参加帆船运动，每年暑假组织学生参加青岛市国际帆船运动训练营活动，多次在青岛市中小学帆船运动中获奖。学生在帆船运动中，激发了了解、热爱、探究大海的热情。
3.积极拓展海洋知识教育活动载体
如结合世界环境日、世界水日、世界海洋日等重大节日，在学生中组织《蓝色的家园》读书心得、小论文征集等评选活动。组织开展海洋剪纸、海洋绘画、海洋书法艺术作品、海洋贝壳作品创作比赛、海洋风景摄影等融知识性、趣味性于一体的活动，延伸与拓展学科教学。组织或鼓励学生与家长共同参与灵山湾拉网节、金沙滩文化节，让学生置身于海洋文化气息中更深地了解海洋、热爱海洋。通过开展以海洋文化为载体的实践活动，更好地落实素质教育，培养学生的实践能力与创新能力。寒暑假中，各年级各学科结合蓝色海洋教育，组织开展以“海洋科技、海洋文化”为主题的研究性学习和综合实践活动。鼓励学生在假期中开展实践性、探究性学习，撰写海洋知识小论文、考察报告等，保证了海洋教育的连续性。
4.开发以海洋文化为主题的校本课程
在开设地方课程《蓝色的家园》的基础上，大力倡导学科教学渗透海洋教育，将学科知识与海洋有机结合，将海洋教育课程与课时整合，从海洋生物、海洋地理、海洋环保、海洋文学、海洋开发、渔业生产、海洋体育、海洋维权、海洋战争等方面进行教育，使海洋教育系统、规范地进入到每一个班级。遵循“发现问题――生成主题――实践探究――开发课程――课程实施”的校本课程开发程序，逐步编辑形成《让海洋浸润课堂――海洋知识篇》、《让海洋浸润课堂――海洋维权篇》、《让海洋浸润课堂――海洋战争篇》三本海洋教育系列校本课程。
5.整合课程与课时，开展海洋教育小课题研究
注重研究的实效性，将课题研究与学校的教育教学和课堂教学改革密切结合，宁少勿多，宁精勿杂。加强各学科之间的横向联系，使现代海洋教育涉及各个年级、辐射各门学科，要求各学科教师根据本学科特点开展海洋教育。如美术学科的海边写生、海洋手工品制作，信息技术课教师指导下的学生进行电脑制图描绘开发未来海洋的蓝图。每个教师学期初制定学科渗透海洋教育计划，撰写学科教学渗透海洋教育教案，以课堂为阵地，找准教材与“海洋”结合点，针对性地对学生进行海洋文化教育。各科立足学科实际积极开展小课题研究，积极开展让海洋浸润课堂实践探究活动。
四、课题研究成果
1.依托海洋教育，提升海洋意识
通过《蓝色海洋教育实验研究》课题研究逐步推进，以课堂为现场、以教学为中心、以教育教学中的问题为切入点的研究氛围日渐浓厚，教师根据自身实际、个人兴趣和对教学实践中发现的问题进行立项研究的积极性逐步提高，教师的海洋教育意识和课程开发能力显著提升。学校的海洋教育氛围日渐浓厚，学科教学渗透海洋教育的结合点逐渐增多，初步开发实施《让海洋浸润课堂》系列校本课程，开展了丰富多彩的主题实践活动，推进“海洋知识进课堂”，学生形成了正确的海洋价值观、可持续发展观，逐步引导学生认识海洋、了解海洋、重视海洋，提高海洋意识，普及海洋知识，树立正确的现代海洋观念。进一步激发了学生热爱海洋、保护海洋、探索海洋奥秘的责任感和使命感。蓝色海洋教育正成为学校显著的办学特色。
2.学校海洋教育工作经验不断推广
