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1、ISM法在高校面向专业排课中的应用作者：俞守法陈吉宏区晶莹 摘要:高校针对某专业的课程安排是专业教学计划制订中的一个难题。本文以华南农业大学信息管理与信息系统本科专业为例,提取该专业中的20门必修课程作为要素,使用解释结构模型法对这些课程进行分析,提出一种新的更加符合认知规律的解释结构模型绘图方法:逆向绘图法,并应用C++语言编程建立专业排课运算模型。本研究可为高校专业教学计划的制订提供更加合理的参考。 关键词:ISM;面向专业;课程安排 一、引言在高校,针对某专业的课程安排是该专业教学计划制订的一项重要内容,安
2、排的合理性关系到该专业培养计划的顺利进行 目前普遍存在的问题是:同一个专业的各门课程之间的先修与后修关系经常存在不合理的现象,其主要原因是每个专业培养课程的数量繁多,课程之间的关系错综复杂,给课程的安排带来困难,因此经常需要在教学计划实施过程中不断地进行调整,影响了正常的教学秩序,增加了教务工作的强度。国内外学者对于专业排课问题进行了多方向的研究,有学者对地方高校排课现状进行研究,运用文献分析法、调查研究的分析法和规范研究方法对地方高校排课问题进行调查分析,较好地实现了计算机自动排课功能。也有学者从数学模型的角度进行分析
3、,提出了一种依据教学计划由计算机自动排序各学期课程的设计方案,并对教学计划生成的算法进行了描述。目前对排课的研究很多,方法也很多,如:遗传算法,模拟退火算法,蚁群算法,专家系统算法等,但主要都是面向全校性的排课,对面向专业计划制订的课程安排研究甚少。 本文试图应用系统工程中的解释结构模型(InterpretiveStructureModeling,简称ISM)法,并对其进行改进来对高校面向专业的课程进行更加合理的安排。 二、解释结构模型法 解释结构模型技术是美国J·N·沃菲尔德教授于1973年提出的。其基本思想是通过
4、各种创造性技术,提取问题的构成要素,利用有向图、矩阵等工具和计算机技术,对主要要素及相互关系等信息进行处理,最后用文字加以解释说明,明确问题的层次和整体结构,提高对问题的认识和理解程度。 对于课程安排这样一个多样化、层次化的多元素的复杂系统,常规的分层分解方法已经不能有效地解决问题。而ISM法恰恰就是用来描绘这样的复杂网状结构的优秀方法,它能利用各要素(课程)之间复杂、已知的关系,揭示出系统的内部结构。 通常ISM的工作程序包括:①设定问题,明确ISM的分析目标;②选择构成系统的要素;③构思模型,建立邻接矩阵;④建立可
5、达矩阵;⑤进行区域划分;⑥进行级位划分;⑦根据级位划分结果建立解释结构模型。 三、应用实例 本文以华南农业大学信息管理与信息系统本科专业(下称信管专业)为例,运用ISM法为该专业构建一个课程安排模型。 (一)问题提出4 本文针对信管专业在教学计划制订过程中主要的20门必修课程的先后顺序进行更加合理的安排。20门必修课程如下:S1:高等数学Ⅰ;S2:法律基础;S3:线性代数;S4:管理信息系统;S5:大学计算机基础;S6:战略管理与组织行为学;S7:计算机网络技术;S8:软件工程;S9:管理学;S10:程序设计;S1
6、1:数据库原理与应用;S12:数学模型与预测学;S13:专业概论;S14:概率论与数理统计;S15:系统工程;S16:数据结构;S17:高等数学Ⅱ;S18:信息经济学;S19:信息管理学;S20:运筹学。 (二)建立邻接矩阵 假设系统由n(n≥2)个要素(S1,S2,……,Sn)所组成,要素集合为S,则有:S={S1,S2,……,Sn}。邻接矩阵(A)是表示系统要素间基本二元关系或直接联系情况的方阵。若A=(aij)n×n,Si,Sj为系统中两个要素,则其定义式为: an1,SiRSj(即Si对Sj有某种二元关系)0
7、,SiRSj(即Si对Sj有某种二元关系) 各课程的邻接矩阵由该专业的专业主任及相关的任课教师通过调查法与头脑风暴法进行确定。 (三)建立可达矩阵 对于有n个要素的系统(S1,S2,……,Sn),可达矩阵R=(rij)n×n的元素为: rij1,从Si经若干支路可到达Si0,从Si没有到达Sj的路径且an=1(认为每个节点自身可达) 传统的由邻接矩阵求可达矩阵的方法是: R=(A+I)r=(A+I)r-1≠(A+I)r-2≠L≠(A+I)2≠(A+I),0pr≤n-1 其中A为可达矩阵,I为n阶单位矩阵,且矩
8、阵的运算符合布尔代数的运算规则,即0+0=1,0+1=1,1+0=1,1+1=1,0×0=0,,0×1=1,1×0=0,1×1=1。传统求可达矩阵的计算方法要计算大量的矩阵乘法,计算速度比较慢。为此国内外学者对这方面进行了大量的研究,其中转移矩阵算法是一种比较优化的算法之一,因此本文选择该方法来求可达矩
