引言

随着教育信息化的不断推进，传统的排课方式已难以满足现代教学管理的需求。为提升教学资源的利用率和教学管理的效率，走班排课系统应运而生。该系统通过智能化算法优化课程安排，并结合移动端App提供便捷的操作界面，使教师、学生和管理人员能够随时随地进行课程查询与管理。

一、走班排课系统概述

走班排课系统是一种基于计算机技术的课程安排管理系统，主要用于解决传统固定班级制下课程安排复杂、资源分配不均等问题。系统的核心功能包括课程表生成、教室调度、教师工作量分析、学生选课管理等。

1.1 系统架构设计

系统采用前后端分离架构，前端使用React框架构建用户界面，后端采用Spring Boot框架进行业务逻辑处理，数据库使用MySQL存储数据。同时，系统支持RESTful API接口，便于与App进行数据交互。

1.2 核心功能模块

课程管理：支持课程信息录入、修改、删除，以及课程类型（如必修课、选修课）的分类。

排课算法：采用贪心算法和约束满足问题（CSP）模型，根据教师、教室、时间等条件自动生成最优排课方案。

教室调度：实时监控教室使用情况，避免冲突并提高教室利用率。

数据统计与分析：提供教师工作量、学生选课率等多维度数据分析，辅助学校决策。

二、App功能与实现

为了提升用户体验，系统配套开发了移动端App，支持iOS和Android平台。App主要功能包括课程查询、选课操作、通知提醒、个人资料管理等。

2.1 App技术架构

App采用Flutter框架开发，实现跨平台兼容性。App与后端系统通过HTTP协议通信，使用JSON格式传输数据。同时，App集成PushKit推送服务，用于及时通知用户重要课程变动。

2.2 主要功能模块

课程查看：用户可查看个人课程表、课程详情及教师信息。

选课操作：支持在线选课、退课、选课状态查询等功能。

消息通知：接收来自系统的课程调整、考试安排等通知。

个人中心：管理个人信息、查看历史选课记录、修改密码等。

三、系统与App的集成与通信

系统与App之间的数据交互依赖于RESTful API接口，所有请求均通过HTTPS协议进行加密传输，确保数据安全性。

3.1 API接口设计

系统提供如下主要API接口：

/api/course/list：获取课程列表。

/api/schedule/plan：获取排课计划。

/api/selection/add：添加选课记录。

/api/notification/list：获取通知列表。

3.2 数据交互流程

App在启动时会向系统发起登录请求，验证用户身份后，获取用户权限信息。随后，App根据用户角色（教师、学生、管理员）加载相应的数据和功能模块。用户在App中进行操作时，数据将通过API提交至系统服务器，由系统完成业务逻辑处理。

四、系统部署与配置手册

本节将详细介绍如何部署走班排课系统及配套App，适用于学校IT部门或技术人员。

4.1 系统部署环境

系统部署需满足以下环境要求：

操作系统：Linux（推荐Ubuntu 20.04）

Java版本：JDK 11

数据库：MySQL 8.0

Web服务器：Nginx

4.2 部署步骤

安装JDK 11并配置环境变量。

安装MySQL并创建数据库，导入初始SQL脚本。

部署Spring Boot后端应用，配置数据库连接信息。

部署Nginx作为反向代理，配置负载均衡。

配置防火墙，开放80、443、8080等必要端口。

4.3 App集成与发布

App开发完成后，需通过Google Play和Apple App Store进行发布。发布前需准备以下内容：

App图标与描述信息

应用商店账号

签名证书（用于iOS）

隐私政策与用户协议

五、系统操作手册

本节将指导用户如何使用走班排课系统及配套App。

5.1 系统登录

访问系统网址，输入用户名和密码。

点击“登录”按钮进入主界面。

5.2 课程管理操作

进入“课程管理”页面，选择“新增课程”。

填写课程名称、类型、学分、授课教师等信息。

点击“保存”按钮，完成课程添加。

5.3 排课操作

进入“排课管理”页面。

选择“自动生成排课表”或“手动调整”。

确认排课结果后，点击“保存”。

5.4 App使用指南

下载并安装App，打开后注册或登录账户。

进入“我的课程”页面，查看个人课程表。

点击“选课”按钮，选择需要选修的课程。

关注“通知”页面，及时了解课程变动信息。

六、代码示例

以下为系统核心功能的代码示例，展示排课算法的基本实现。

6.1 Spring Boot后端代码

package com.example.schedule;

import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import java.util.*;

@RestController
@RequestMapping("/api/schedule")
public class ScheduleController {

    @PostMapping("/plan")
    public Map generateSchedule(@RequestBody Map request) {
        List courses = (List) request.get("courses");
        List rooms = (List) request.get("rooms");

        // 调用排课算法生成排课表
        List scheduleList = ScheduleService.generate(courses, rooms);

        Map response = new HashMap<>();
        response.put("schedule", scheduleList);
        return response;
    }
}
    

6.2 Flutter App代码

import 'package:flutter/material.dart';
import 'package:http/http.dart' as http;
import 'dart:convert';

class CoursePage extends StatefulWidget {
  @override
  _CoursePageState createState() => _CoursePageState();
}

class _CoursePageState extends State {
  List _courses = [];

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    fetchCourses();
  }

  Future fetchCourses() async {
    final response = await http.get(Uri.parse('https://api.example.com/api/course/list'));
    if (response.statusCode == 200) {
      setState(() {
        _courses = json.decode(response.body);
      });
    }
  }

  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title: Text('课程列表')),
      body: ListView.builder(
        itemCount: _courses.length,
        itemBuilder: (context, index) {
          var course = _courses[index];
          return ListTile(title: Text(course['name']));
        },
      ),
    );
  }
}
    

七、结论

走班排课系统与配套App的结合，不仅提升了课程管理的智能化水平，也为师生提供了更加便捷的操作体验。未来，系统可进一步引入人工智能算法优化排课策略，并增强移动端功能，以适应更加复杂的教学场景。