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研究生:蔡東鐘
論文名稱:專家系統應用在國民中學排課之研究
論文名稱(外文):A Study of Applying Expert System on Course Scheduling for Junior High School
指導教授:溫嘉榮溫嘉榮引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄師範大學
系所名稱:工藝教育研究所
學門:教育學門
學類:專業科目教育學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1994
畢業學年度:82
語文別:中文
論文頁數:236
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  排課是學校教務行政業務中的一項重要工作。因為受到法規、課程、教師、班級與教學設施等因素的影響,使得排課問題更形變化多端。因此,學校當局每學期都要投注許多人力及時間來編排課表。若能發展相關軟體以輔助處理排課業務,將是一件很有意義的突破。
  本研究基於上述動機,以國民中學為例,應用專家系統方法於解決排課問題。研究重點在於分析影響排課的因素,暸解國民中學人工排課作業,探討專家系統建構方法,進而應用於解決排課問題,並以人工智慧語言Turbo Prolog,實際建構一套排課專家系統雛型,以驗證專家系統應用於排課作業之可行性,並評估其執行效率。
  研究結果顯示,現行國民中學人工排課作業,不但費力耗時無效率,未能兼顧各種排課原則與限制,而且無法保證編排的課表可以完全正確無誤。而應用專家系統方法所建構的排課專家系統雛型,其執行效率高,可以在短時間內產生令人滿意的課表,.且能處理各種預設的排課限制,對於各項排課原則亦能儘量考慮。系統編排的課表符合評估課表優劣的二項指標,法規性與合理性的需求。另一方面,本研究歸納統整的形式化知識,對後續發展相關系統助益良多。
  The Course-scheduling is one of the most important task among instructional affairs of junior high school. Under the influence of factors including regulations, courses, classes, faculty and facilities, the Course-Scheduling is a changeable problem. The school authority must invest much time and man power in course scheduling every semester. It will be a significant breakthrough if we could develop a computer system to assist course scheduling tasks.
  The main purpose of this thesis was to analyze the factors which affecting course scheduling, to understand the details of course scheduling in junior high school and to study Expert System technique to apply it to solve the course scheduling problem. The study utilized artifical intelligence language TURBO PROLOG to design a prototype of Course-scheduling Expert System for conforming the feasiblity of Expert .System technique to solve the problem of Course-scheduling and evaluate its efficiency.
  The analytical results showed of that the operation of manual course scheduling was difficult, time-consuming and low efficient. Manual course scheduling was impossible to meet both the constraints and rules of course scheduling. On the contrary, the Course-scheduling with Expert System method was feasible and more effective. A satisfied timetable could be produced in a short time.
  The timetables, which produced by the prototype of Course-scheduling Expert System, were more satisfied with the needs of teachers than manual method. The conclusions of this study about formal intelligence of expert system would be helpful for future research.
中文摘要-----1
英文摘要-----2
目次-----4
圖目次-----7
表目次-----10
第一章 緒論
  第一節 問題背景與研究動機-----1
  第二節 研究目的與待答問題-----5
  第三節 研究架構、方法與程序-----7
  第四節 研究範圍與限制-----16
  第五節 名詞解釋-----18
第二章 文獻探討
  第一節 專家系統理論探討-----21
  第二節 排課問題探討-----41
  第三節 排課的理論模式-----49
  第四節 電腦排課相關研究之採討-----55
第三章 國民中學人工排課作業分析
  第一節 人工排課作業的架構與流程-----68
  第二節 排課運用的資源-----72
  第三節 排課原則與限制因素-----80
  第四節 排課策略經驗-----84
  第五節 排課結果的查核與效率評估-----88
第四章 排課專家系統雛型設計與測試
  第一節 系統需求與架構-----97
  第二節 知識系統設計-----102
  第三節 推理機置與控制策略-----127
  第四節 系統的執行與運作-----133
  第五節 系統測試與評估-----151
第五章 結論與建議
  第一節 結論-----163
  第二節 建議-----170
  第三節 後續研究之建議-----174
參考文獻
  一、中文部分-----179
  二、英文部分-----182

附錄

附錄一 國民中學教學行政業務-----185
附錄二 國中校務行政資訊系統規劃及開發現況-----186
附錄三 國民中學學校規模之界定-----188
附錄四 國民中學人工排課作業訪問問卷-----189
附錄五 國民中學教師排課需求調查問卷-----191
附錄六 專家訪問名錄-----193
附錄七 國民中學教學科目及每週教學時數表-----194
附錄八 系統測試資料-----195
附錄九 排課專家系統雛型程式-----207
附錄十 教師排課偏好時間符合率計算程式-----235

圖目次

圖1-1 研究架構圖-----7
圖1-2 本研究之研究步驟-----14
圖2-1 專家系統基本架構圖-----24
圖2-2 知識獲得與轉移-----27
圖2-3 事實與規則-----29
圖2-4 前向推導與後向推導之比較-----30
屆2-5 專家系統的發展程序-----31
圖2-6 Turbo Prolog的程式結構-----35
圄2-7 選輯程式系統的組成元素-----36
圖2-8 Turbo Prolog的記憶體區域-----37
圖2-9 引用影響度方程式的排課流程圖-----52
圖2-10 Selim的電腦排課系統流程圖-----58
圖2-11 Lohman的教室排課系統架構圖-----60
圖3-1 排課基本架構-----68
圖3-2 國民中學排課作業流程-----71
圖4-1 排課專家系統雛型架構圖-----101
屆4-2 系統知識決策樹-----110
圖4-3 指定選取流程圖-----112
圖4-4 比較選取流程圖-----112
圖4-5 排課時間偵測模式-----113
圖4-6 連續二節可排時段的優先考慮次序-----115
圖4-7 雙學時空堂偵測流程圖-----116
圖4-8 最佳空堂偵測作業流程圖-----117
圖4-9 排課衝突排解邏輯流程圖-----123
圖4-10 深度優先搜尋順序-----128
圖4-11 排課專家系統雛型功能結構圖-----133
圖4-12 系統主目錄執行畫面-----134
圖4-13 資料建立系統作業邏輯流程圖-----137
圖4-14 資料建立子系統運作流程-----139
圖4-15 資料建立子系統目錄畫面-----140
圖4-16 資料庫建構執行畫面-----140
圖4-17 建立教師資料執行畫面-----141
圖4-18 建立科目資料執行畫面-----141
圖4-19 建立設施資料執行畫面-----142
圖4-20 建立限制資料執行畫面-----142
圖4-21 建立配課資料執行畫面-----143
圖4-22 課表編排系統作業邏輯流程圖-----145
圖4-23 課表編排系統執行畫面-----144
圖4-24 課表查詢(列印)系統作業邏輯流程圖-----147
圖4-25 課表查詢系統目錄畫面-----148
圖4-26 課表查詢系統運作流程-----148
圖4-27 教師課表查詢畫面-----149
圖4-28 班級課表查詢畫面-----149
圖4-29 教師排課偏好時好符合率比較圖-----155
圖5-1 整合電腦多媒體的人機介面架構-----176
圖5-2 排課系統網路架構-----177
圖A-1 國中教學行政業務結構圖-----185
圖A-2 國中校務行政資訊系統整體架構圖-----186

表目次

表2-1 專家系統組成要素功能-----25
表2-2 Turbo Prolog系統限制-----39
表2-3 中小學校與大專院校排課特性比較表-----44
表2-4 示意用課表(一)-----46
表2-5 示意用課表(二)-----47
表2-6 排課的理論模式優缺點比較表-----54
表2-7 引用排課法則之效率分析-----56
表2-8 國外有關排課電腦化研究之比較-----61
表2-9 國內有關排課電腦化研究比較表-----65
表3-1 受訪學校規模比較表-----73
表3-2 受訪學校教學設施數量統計表-----75
表3-3 受訪學校統一課程節數比較表-----77
表3-4 可排時段交集示意表-----79
表3-5 人工排課考慮的限制因素統計表-----83
表3-6 第一類型衝堂情況之分類表-----87
表3-7 受訪學校排課人力統計表-----91
表3-8 受訪學校排課輔助工具統計表-----92
表3-9 受訪學校排課時間統計表-----93
表4-1 配課資料內容-----103
表4-2 科目資料內容-----104
表4-3 教師資料內容-----105
表4-4 班級資料內容-----106
表4-5 教學設施資料內容-----107
表4-6 排課限制資料內容-----108
表4-7 空堂偵測示意表-----114
表4-8 雙學時時段優先次序分類-----115
表4-9 排課限制運用決策表-----119
表4-10 排課原則運用決策表-----122
表4-11 系統資料庫檔案對照表-----138
表4-12 課表編排效率統計表-----154
表4-13 教師排課偏好時段符合率計算法示意表-----156
表4-14 教學設施的使用班級數與課程統計表-----158
表4-15 教學設施上課班級數興節數統計表-----159
表4-16 樣本學校教師排課偏向時段統計表-----161
表A-1 國中校務行政資訊系統開發現況-----187
表A-2 學校規模區分表-----188
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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