Xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động trong trường đại học mở tp hồ chí minh

Do đó, cần xem xét 8 đối tượng có liên quan Khóa – ngành, Học kỳ - Năm học, Môn học, Nhóm môn học, Sinh viên, Thời gian và kế hoạch đào tạo, Phòng học và cơ sở tổ chức thi, các quy định

TRẦN LÊ TRỌNG PHÚC

XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ THÔNG TIN

VÀ HỖ TRỢ XẾP LỊCH THI TỰ ĐỘNG

TRONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin quản lý

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

TRẦN LÊ TRỌNG PHÚC

XÂY DỰNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ THÔNG TIN

VÀ HỖ TRỢ XẾP LỊCH THI TỰ ĐỘNG

TRONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH

CHUYÊN NGÀNH: HỆ THỐNG THÔNG TIN QUẢN LÝ

MÃSỐ CHUYÊN NGÀNH: 60.34.48

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS HUỲNH TƯỜNG NGUYÊN

TP HỒ CHÍ MINH, tháng 6 năm 2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH TƯỜNG NGUYÊN

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1

2

3

4

5

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa Quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sữa chữa (nếu có)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KH-KTMT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN LÊ TRỌNG PHÚC MSHV: 12321071

Ngày, tháng, năm sinh: 12/12/1981 Nơi sinh: Khánh Hòa

Chuyên ngành: Hệ thống thông tin quản lý Mã số: 60.34.48

I TÊN ĐỀ TÀI:

Xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động

trong trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh

II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

1 Khảo sát và phân tích hiện trạng: các yếu tố, các đối tượng và các ràng buộc ảnh hưởng đến việc xếp lịch thi tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh

2 Nghiên cứu và đề xuất phương pháp thực hiện

3 Chạy thử và đánh giá hệ thống

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014

V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS HUỲNH TƯỜNG NGUYÊN

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2014

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS HUỲNH TƯỜNG NGUYÊN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KH&KTMT

LỜI CÁM ƠN

Đối với người trưởng thành, sự lựa chọn đầu tiên là luôn xem xét và tự quản lý việc

học tập (William Charland)

Lời đầu tiên, xin được gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Khoa học và

Kỹ thuật máy tính đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa học Trong thời gian hai năm học tập tại trường, tôi đã nhận được sự tận tình hướng dẫn, giảng dạy của các thầy cô cũng như các cán bộ quản lý của khoa

Đặc biệt, tôi xin được gởi lời tri ân đến thầy Huỳnh Tường Nguyên người trực

tiếp hướng dẫn trong suốt thời gian làm đề cương và thực hiện luận văn Những gợi

ý, định hướng đúng lúc của thầy cho phép tôi hoàn thành nghiên cứu của mình Thực hiện đề tài này ngoài việc đánh giá hoàn tất khóa học còn mang đến những cái nhìn mới tổng quan, hệ thống và cơ hội áp dụng kiến thức học được vào trong công việc thực tế

Tôi chân thành cám ơn các đồng nghiệp đã hỗ trợ, cung cấp thông tin dữ liệu cũng như tư vấn, góp ý trong thời gian thực hiện luận văn

Cuối cùng, xin được gởi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè, những người đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn này

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2014

Học viên cao học khóa 2012

Trần Lê Trọng Phúc

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Luận văn này được thực hiện nhằm mục đích xây dựng hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh Để đạt được mục đích đề

ra, đề tài cần thực hiện qua ba giai đoạn chính như sau

Bước đầu, khảo sát phân tích hiện trạng tại trường dựa trên 5 yếu tố (Phòng học và Trang thiết bị, Đặc thù lực lượng giảng viên, Quy mô và hình thức đào tạo, Chương trình – Kế hoạch đào tạo, Tính năng phần mềm hỗ trợ xếp TKB) Do đó, cần xem xét 8 đối tượng có liên quan (Khóa – ngành, Học kỳ - Năm học, Môn học, Nhóm môn học, Sinh viên, Thời gian và kế hoạch đào tạo, Phòng học và cơ sở tổ chức thi, các quy định liên quan đến tổ thức kỳ thi kết thúc môn học) và các ràng buộc cụ thể (bao gồm 7 ràng buộc cứng và 6 ràng buộc mềm)

Bước hai, trên cơ sở các bài toán thời khóa biểu và bài toán xếp lịch thi, bên cạnh tham khảo các phương pháp giải quyết vần đề từ các bài báo, công trình nghiên cứu liên quan, tác giả đề xuất phương pháp thực hiện dựa trên lý thuyết đồ thị có những cải tiến, hiệu chỉnh phù hợp với những đặc trưng riêng đã nêu ở trên

Bước cuối cùng, các yếu tố và đối tượng này ảnh hưởng trực tiếp đến công việc xếp lịch thi do đó cần được phân tích, xem xét khi xây dựng hệ thống hỗ trợ tự động Các ràng buộc cứng và mềm thể hiện các đặc trưng riêng của công tác xếp lịch thi của trường Đây cũng chính là cơ sở để đánh giá hệ thống khi triển khai có đạt được yêu cầu, mục tiêu ban đầu đề ra hay không Việc chạy thử nghiệm với dữ liệu thực cho phép đối chiếu với mục tiêu ban đầu đề ra dựa trên 4 tiêu chí: hiệu quả, an toàn, năng suất, sự thỏa mãn các ràng buộc mềm

Những đánh giá và kết luận của báo cáo cho thấy tính khả thi khi triển khai

hệ thống này vào sử dụng thực tế

ABSTRACT

The master thesis aims to create a timetabling decision support system for exam schedule at the Open University Ho Chi Minh City To achieve this goal, the three major phases should be taken into account as described below

First, survey analysis on current situation based on five elements: classroom, teachers and other staffs, education programs (size and form), education plan, and software functionality Furthermore, we should consider eight related objects (school year – academic speciality, semester - year, course, student groups, time and education plan, classrooms, regulations for organizing final exam) and other specific constraints including seven hard-constraints and six soft-constraints

Second, after reviewing several related timetabling problems in the literature,

a new approach based on graph theory is proposed to adapt into real situation with its own characteristics as mentioned above and to get improvement of solution quality

And third, the elements and objects imposed directly to exam schedules should be analyzed They are considered for creating the software system The hard and soft constraints represent the particular features of our exam scheduling This is also the basis for evaluating the system meet the requirements or not So, running demo with real data permits to evaluate obtained solution to satisfy the goal with four evaluation factors: efficacy, safety, productivity and soft constraint satisfaction

The evaluation and conclusions emphasize feasibility of deploying the proposed system into practical use

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan toàn bộ nội dung của luận văn này là kết quả do chính tôi học tập, nghiên cứu và thực hiện Những dữ liệu thu thập và chạy thử là dữ liệu thực

tế và khách quan

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1: Các đối tượng và phân hệ liên quan đến lịch thi 20

Bảng 3.2: Các thuộc tính của bảng thời khóa biểu 23

Bảng 3.3: Các thuộc tính của bảng đăng ký môn học 23

Bảng 3.4: Các thuộc tính bảng cơ sở, ca thi 24

Bảng 3.5: Bảng các hình thức tổ chức thi 25

Bảng 3.6: Các ràng buộc và các đối tượng liên quan 27

Bảng 3.7: Bảng ma trận trọng số các môn học 30

Bảng 3.8: Bảng cụ thể hóa các ràng buộc 38

Bảng 4.1: Các thông tin của thời khóa biểu 37

Bảng 4.2: Các môn học tương đương 38

Bảng 4.3: So sánh phương pháp thực hiện dựa trên các ràng buộc 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1: Quan hệ giữa các đối tượng và phân hệ truy xuất dữ liệu 21 Hình 3.2: Đồ thị và trọng số các môn học 29 Hình 4.1 Mô hình chất lượng sử dụng 40

Chương 1:   TỔNG QUAN 1  

1.1   Lý do chọn đề tài: 1  

1.2   Mục đích nghiên cứu: 2  

1.2.1   Khảo sát, phân tích hiện trạng 2  

1.2.2   Xây dựng hệ thống Quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động: 2  

1.2.3   Đánh giá việc triển khai hệ thống: 3  

1.3   Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: 3  

1.4   Phương pháp nghiên cứu: 3  

Chương 2:   CƠ SỞ LÝ LUẬN 4  

2.1   Giới thiệu: 4  

2.2   Tình hình nghiên cứu liên quan 5  

2.3   Hiện trạng chung: 8  

2.4   Hiện trạng tại trường Đại học Mở Tp HCM: 10  

2.5   Các đối tượng liên quan đến việc xếp lịch thi: 13  

2.6   Tóm tắt chương: 16  

Chương 3:   BÀI TOÁN XẾP LỊCH THI VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 17  

3.1   Phát biểu bài toán: 17  

3.1.1   Những ràng buộc cứng: 17  

3.1.2   Những ràng buộc mềm: 18  

3.2   Quy trình thực hiện: 19  

3.2.1   Phân tích và xác định nguồn dữ liệu: 19  

3.2.4   Phương pháp thực hiện: 27  

3.2.4.1   Phương pháp tham khảo: 28  

3.2.4.2   Phương pháp đề xuất: 30  

3.2.4.3   Triển khai thực hiện, chạy thử và hiệu chỉnh: 36 

3.3  Tóm tắt chương: 36 

Chương 4: KIỂM THỬ, ĐÁNH GIÁ THỰC HIỆN 37 

4.1  Giới thiệu về phần cơ sở dữ liệu thực hiện đánh giá: 37 

4.2  Thực hiện xếp lịch thi: 38 

4.2.1  Xếp lịch thi đợt 1: 39 

4.2.2  Thực hiện xếp lịch thi đợt 2: 39 

4.3  Đánh giá chất lượng của hệ thống: 39 

4.3.1   Đánh giá kết quả thực hiện của hệ thống: 39  

4.3.2   Đánh giá kết quả thực hiện so với phần lịch thi đã được công bố: 41  

4.3.3   Đánh giá chung: 44  

4.3.4   Tóm tắt chương: 44 

Chương 5: KẾT LUẬN 45 

5.1  Tóm tắt nội dung nghiên cứu: 45 

5.2  Những hạn chế: 45 

5.3  Kết luận: 46 

5.4  Hướng nghiên cứu tiếp theo: 47

Tài liệu tham khảo 48

Phụ lục A: Lịch thi do hệ thống thực hiện 51

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài:

Hiện nay, chúng ta đang sống trong thời đại phát triển và đạt được nhiều thành tựu đáng kể của công nghệ thông tin Các loại thông tin, số liệu, âm thanh, hình ảnh đều được số hóa, từ đó được lưu trữ, phân loại, xử lý và chia sẻ thông tin dưới sự hỗ trợ của máy tính Tất cả các ngành, các lĩnh vực đều xem công nghệ thông tin là nền tảng để nâng cao hiệu quả, cải thiện chất lượng từ khâu sản xuất đến cung ứng dịch vụ

Trong lĩnh vực giáo dục cũng được sự hỗ trợ hiệu quả từ công nghệ thông tin Rất nhiều công ty, tổ chức hoặc bản thân các cở sở đào tạo đều phát triển các sản phẩm phần mềm để hỗ trợ công tác quản lý và đào tạo, từ một phần riêng lẻ đến một hệ thống đa chức năng bao gồm toàn bộ các hoạt động: điều phối giảng đường, quản lý hồ sơ sinh viên, đăng ký môn học, học phí, quản lý thư viện

Đến đầu năm học 2013-2014, công nghệ thông tin được áp dụng vào tất cả các quy trình quản lý sinh viên tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh Từ khâu tuyển sinh đầu vào, quản lý thông tin sinh viên, xếp thời khóa biểu, quản lý điểm, xét tốt nghiệp… Tuy nhiên, vẫn còn một số bộ phận, việc áp dụng công nghệ thông tin chỉ dừng ở mức cơ bản như sử dụng Winword, Excel do các phần mềm quản lý không đáp ứng chính xác và đầy đủ các đặc thù riêng của công việc

Trong đó, xếp lịch thi cho sinh viên là một trong những công việc chính yếu trong công tác sinh viên và đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo kế hoạch đào tạo năm học Nếu lịch thi được tổ chức tốt, thời gian tổ chức thi sẽ được rút ngắn, cán bộ coi thi được bố trí hợp lý và hiệu quả, số lượng đề thi được giảm bớt,

có cơ sở để đánh giá chất lượng giảng dạy (sử dụng cùng đề thi); quỹ phòng, tài nguyên cơ sở vật chất khác được sử dụng tối ưu

Nhưng thực tế hiện nay, dữ liệu được trích từ hệ thống phần mềm Quản lý đào tạo ra tập tin Excel và sau đó lịch thi được sắp xếp dựa trên cảm tính của nhân viên phụ trách Cách làm này có thể dẫn đến việc không theo kịp kế hoạch đào tạo,

thời gian tổ chức thi kéo dài, có thể nhiều sai sót do thao tác thủ công, không tối ưu được việc sử dụng các nguồn tài nguyên, sinh viên có thể bị trùng lịch thi

Do đó, việc xây dựng một hệ thống quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi

tự động để giải quyết những vấn đề nêu trên, hỗ trợ công tác quản lý, đảm bảo kế hoạch đào tạo là việc làm cần thiết

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Mục đích của đề tài được thực hiện để đạt được kết quả là xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động, được thể hiện qua 3 nội dung chính sau:

1.2.1 Khảo sát, phân tích hiện trạng: công việc xếp lịch thi hiện tại, các yêu cầu

và các đối tượng liên quan

- Khảo sát hiện trạng hệ thống hiện tại và các phương pháp đang được

sử dụng để xếp lịch thi

- Xác định các yếu tố, các đối tượng có ảnh hưởng đến việc xếp lịch thi

tự động

1.2.2 Xây dựng hệ thống Quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động:

Dựa trên các tài liệu nghiên cứu, các bài báo về tự động hóa xếp lịch thi trong

và ngoài nước; sử dụng các bộ mã nguồn mở, các module hỗ trợ sẵn có Hệ thống này phải đáp ứng được nhu cầu đặc trưng của nhà trường, nâng cao chất lượng quản

lý và phục vụ sinh viên Cụ thể là có thể xây dựng được lịch thi theo từng học kỳ đáp ứng một số yêu cầu sau:

- Thời gian thực hiện công việc xếp lịch thi được rút ngắn, tránh các sai sót khách quan do được thực hiện tự động

- Lịch thi được tổ chức dưới dạng cơ sở dữ liệu có cấu trúc và được chuẩn hóa giúp dễ dàng truy xuất và phục vụ các nhu cầu thống kê, báo cáo nếu có

1.2.3 Đánh giá việc triển khai hệ thống:

Cuối cùng, đánh giá việc triển khai hệ thống mới trong điều kiện thực tế theo các tiêu chí sau:

- Thời gian thực thi thực tế của hệ thống

- Khả năng đáp ứng các yêu cầu của bài toán đặt ra

- Mức độ sử dụng các nguồn tài nguyên như cơ sở tổ chức thi, cán bộ coi thi, thời gian tổ chức thi

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Trong phạm vi luận văn này xây dựng hệ thống quản lý thông tin và hỗ trợ xếp lịch thi tự động tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh Trong đó, bao gồm lịch thi theo học kỳ cho nhiều hệ Đại học, Cao đẳng, Đại học bằng thứ 2, liên thông

từ Cao đẳng lên Đại học và cho 15 ngành khác nhau

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

 Phân tích, đánh giá hệ thống xếp lịch hiện tại

 Phân tích và đưa ra các ràng buộc, yêu cầu đặc trưng, các yếu tố ảnh hưởng

và các đối tượng liên quan trực tiếp đến việc xây dựng hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động của trường Đại học Mở Tp HCM

 Tìm hiểu, nghiên cứu và áp dụng các bài toán xếp lịch thi Cụ thể là các vấn

đề sau:

- Nghiên cứu lý thuyết đồ thị, bài toán tô màu và các giải thuật

heuristic có liên quan để gom các nhóm lớp không có xung đột, có thể tổ chức thi chung

- Nghiên cứu các bài báo, các báo cáo đã được công bố có mô hình

và các yêu cầu tương tự với hệ thống dự định triển khai

 Đánh giá lại việc triển khai hệ thống trong điều kiện thực tế

Chương 2: CƠ SỞ LÝ LUẬN

Chương 2 trình bày tổng quan về lý thuyết bài toán xếp lịch thi, các nghiên cứu có liên quan Quan trọng nhất là phần trình bày hiện trạng và các yếu tố, đối tượng có liên quan trực tiếp đến việc xếp lịch thi tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh làm cơ sở để xây dựng hệ thống xếp lịch hỗ trợ xếp lịch thi tự động

2.1 Giới thiệu:

Vấn đề xếp lịch đã được nghiên cứu từ hơn 40 năm Thao tác xếp lịch diễn

ra ở rất nhiều lãnh vực khác nhau như: bảng phân công trực y tá, lập lịch thi đấu thể thao, lập lịch vận tải và theo ý kiến chủ quan trong quá trình nghiên cứu của tác giả lập lịch trong các trường đại học, cao đẳng (cơ sở đào tạo) như thời khóa biểu, lịch thi được nghiên cứu rộng rãi nhất

Vấn đề xếp lịch có thể được phân loại như một loại lập kế hoạch, trong đó thường cung cấp thông tin về thời gian cho các sự kiện đặc biệt xảy ra và liên quan đến việc phân bổ các nguồn tài nguyên Hay nói cách khác, xếp lịch là việc phân bổ các nguồn tài nguyên vào khoảng thời gian hay thời điểm bắt buộc cụ thể Công việc này luôn là một thách thức khó do với số lượng lớn của các đối tượng cần được xếp lịch và những ràng buộc cứng hoặc mềm cần được thỏa mãn

Theo tác giả Burke (2012): “Xếp lịch là một vấn đề với bốn thông số: T, bộ hữu hạn về thời gian; R, một bộ hữu hạn các nguồn lực; M, một bộ hữu hạn của các cuộc họp (meeting); và C, một tập hợp hữu hạn các ràng buộc Vấn đề là gán thời gian và nguồn lực cho các cuộc họp để thỏa mãn các ràng buộc ở mức cao nhất.”

Các kỹ thuật xếp lịch tại các cơ sở đào tạo đã được nguyên cứu và ứng dụng

tự động từ những năm 1985 và cho đến nay vẫn còn rất nhiều nghiên cứu khác nhằm cải tiến, tối ưu bài toàn xếp lịch theo từng đặc trưng cụ thể của cơ sở đào tạo Trong bài toán xếp lịch tại các cơ sở đào tạo có thể chia làm 02 (hai) bài toán chính: Thời khóa biểu các khóa học (Course timetabling) và lịch thi (Examination timetabling)

Những đặc trưng cơ bản của 2 nhóm này được xem là tương tự nhau: sinh viên và giảng viên không thể tham dự vào cùng hai hay nhiều khóa học / lớp học tại cùng một thời điểm, tuy nhiên chúng cũng có những đặc trưng riêng Trong thời khóa biểu các khóa học, kế hoạch học tập được xếp vào những khoảng thời gian và phòng học cụ thể trải dài trong tuần, không có giảng viên và sinh viên tham dự 2 lớp học (hoặc nhiều hơn) tại cùng một thời điểm và yêu cầu về sức chứa phòng học cũng phải được thỏa mãn Đối với lịch thi, các ca thi phải được xếp vào các khoảng thời gian hữu hạn (thường từ 2 đến 3 tuần), không sinh viên nào phải tham dự 2 kỳ thi cùng một thời điểm và yêu cầu về sức chứa phòng thi cũng phải được thỏa mãn

Trường Đại học Mở Tp HCM tổ chức đào tạo theo hình thức tín chỉ, sinh viên lích lũy đủ số tín chỉ quy định sẽ được xét và công nhận tốt nghiệp Đầu mỗi học kỳ, sinh viên sẽ căn cứ theo Chương trình đào tạo đã công bố và tình hình học tập của cá nhân để tự đăng ký môn học theo ngành mình đã chọn Kết thúc thời gian đăng ký môn học và thời gian hoàn tất đóng học phí, nhà trường sẽ căn cứ theo sĩ số đăng ký, lên lịch thi và công bố cho sinh viên trên trang web trường và trang cá nhân của sinh viên

2.2 Tình hình nghiên cứu liên quan

Xếp lịch nói chung đã được nghiên cứu từ lâu, mục tiêu chính là đưa công việc này được thực hiện tự động và tối ưu các nguồn tài nguyên trên cơ sở dữ liệu cho trước Do tính chất đặc trưng của từng đơn vị đào tạo dẫn đến các yêu cầu, ràng buộc riêng biệt từ đó các rất nhiều tác giả đưa ra những nghiên cứu khác nhau tạo nên sự đa dạng trong bài toán xếp lịch

Hiện nay, do tính cấp thiết của đề tài vào trong ứng dụng thực tế, trong và ngoài nước đều có các công trình nghiên cứu liên quan Các công trình nghiên cứu này chủ yếu tập trung vào phần ứng dụng và các giải thuật cải tiến, các heuristic tô màu đồ thị để gom nhóm lớp, khóa học phần xếp các nhóm vào lịch cụ thể đóng một phần rất quan trọng nhưng lại ít được đề cập đến

Trong nước, có bài báo cáo “Thuật toán tô màu đồ thị và ứng dụng xếp lịch thi” của tác giả Nghiêm Văn Hưng Trong báo cáo, tác giả chỉ tóm tắt phần lý thuyết đồ thị, việc xây dựng các heuristic trong bài toán tô màu và ứng dụng heuristic “largest degree first recursive” nhưng không chứng minh được tính hiệu quả hay sự vượt trội so với các heuristic còn lại Bên cạnh đó cũng như không nói

rõ các bước làm cụ thể trong ứng dụng xếp lịch thi cũng như phần gán các nhóm vào lịch thi cụ thể

Trên thế giới, có rất nhiều bài báo liên quan đến việc xếp lịch nhưng chủ yếu vẫn xoay quanh phần ứng dụng đồ thị và các thuật giải cải tiến để gom các nhóm không xung đột

Lịch sử của việc xếp lịch nói chung và xếp lịch thi đã trãi qua hơn 40 năm dưới dạng các bài báo khoa học ở các hội nghị, báo cáo khác nhau, đặc biệt có luận văn tiến sĩ “Phương pháp tìm kiếm trong lập lịch thi” của tác giả Syariza Abdul Rahman (2012) thực hiện tại trường Đại học Nottingham bao quát toàn bộ các nội dung có liên quan đến việc xếp lịch thi Quá trình nghiên cứu của công việc xếp lịch

có thể tóm lược như sau: Những tiếp cận đầu tiên của việc xếp lịch thi có khuynh hướng sử dụng những sắp xếp heuristic, trong đó, các heuristic được sử dụng để đo lường những khó khăn của việc xếp lịch của một kỳ thi cụ thể ( Foxley và Lockyer, 1968) Những heuristic này thường dựa trên các heuristic tô màu đồ thị (Burke, 1994) Ý tưởng chung là những nhóm môn thi có độ phức tạp cao sẽ được lên lịch thi trước, những nhóm môn thi còn lại sẽ được lên lịch sau Hiệu quả của cách tiếp cận này đã được chứng minh, đặc biệt khi việc ghi vết ngược (backtracking) được thêm vào trong quá trình xử lý (Carter, 1994) Bên cạnh đó, có bài báo “University Timetabling via Graph Coloring: An Alternative Approach” của tác giả Timothy A Redl Trong bài báo này tác giả đã nêu rõ các ràng buộc của bài toán xếp lịch thi và chia thành hai loại chính: điều kiện cần (essential conditions) và điều kiện tham khảo (preferential conditions) Điểm nổi bật là đưa ra ý tưởng mới, kết hợp việc xây dựng đồ thị với gán phòng thi trực tiếp trên đồ thị Với thao tác này, theo tác giả sẽ

giảm bớt số bước xếp lịch thi, dẫn đến giảm thời gian thực thi Nhưng trong bài báo này lại không đảm bảo được sự tối ưu trong việc sử dụng cơ sở tổ chức thi

Những năm tiếp theo, cách tiếp cận sử dụng meta-heuristic đã được ứng dụng vào công việc xếp lịch Meta- heuristic là loại heuristic tổng hợp có thể được

sử dụng cho nhiều loại bài toán khác nhau Kỹ thuật này được phát triển đầu tiên bởi Thompson và Dowsland (Thompson và Dowsland, 1996) Họ chia quá trình xếp lịch thành 2 giai đoạn Giai đoạn đầu tiên liên quan đến việc tìm kiếm một giải pháp

có thể chấp nhận được Sau đó, giai đoạn 2 sẽ cố gắng thực hiện việc tối ưu các ràng buộc mềm để cho ra một lịch thi có chất lượng tốt hơn Kỹ thuật tương tự cũng được phát triển bởi Hertz vào năm 1991 Tác giả Boufflet và Nigre áp dụng giải thuật tìm kiếm Tabu để giải quyết thành công vấn đề thực tế tại trường Đại học Kỹ Thuật Compiegne (Bourfflet và Negre, 1996) Thuật toán Tabu là một phương pháp giải gần đúng, được ứng dụng để tìm lời giản gần tối ưu đối với bài toán lớn Kỹ thuật này còn được áp dụng rất nhiều ở các nghiên cứu sau này

Bên cạnh đó các phương pháp dựa trên giải thuật di truyền cũng được đưa vào để giải quyết bài toán xếp lịch Từ những năm 1993, các tác giả Corne, Fang và Mellish đã nghiên cứu thuật giải di truyển vào trong vấn đề xếp lịch tại trường Đại học Edinburgn Sau đó cũng rất nhiều bài báo áp dụng phương pháp này Năm

2012, tác giả Meysam Shahvali Kohshori và Mohammad Saniee Abadeh đã áp dụng thuật toán di truyển lai là sự kếp hợp giữa giải thuật di truyền, logic mờ và tìm kiếm cục bộ

Gần đây nhất, có bài báo “Adaptive linear combination of heuristic orderings in constructing examination timetables” của tác giả Syariza Abdul Rahman và các công sự đăng trong “European Jornal of Operational Reseach” năm

2013 Trong bài báo này các tác giả đưa ra đề xuất kết hợp tuyến tính giữa các giải thuật tô màu đồ thị với những điều chỉnh theo kinh nghiệm (heuristic modifier) mục đích là tối ưu sự phân bố các nhóm lớp vào trong các khung thời gian tổ chức thi

Cụ thể, quá trình xếp lịch thi được thực hiện qua 3 giai đoạn:

 Xây dựng (constructor): những nhóm lớp không xung đột theo

phương pháp tô màu đồ thi được gán vào các khung thời gian (ca thi) theo thứ tự mặc định Khi đó sẽ còn lại những nhóm lớp không thể tổ chức thi

 Phân tích (Analyzer): sau khi hoàn tất những nhóm lớp không thể

tổ chức thi sẽ được đánh trọng số

 Xếp ưu tiên (Prioritizer): những nhóm lớp được đánh trọng số sẽ

được xem như khó giải quyết và được ưu tiên gán trước vào các khung thời gian

Quá trình được lặp lại đến khi những ràng buộc được thỏa và trả ra kết quả tốt nhất Kết quả này đã được các tác giả thực nghiệm trên hai bộ cơ sở dữ liệu có sẵn và cho kết quả thực nghiệm rất khả quan

Như vậy, thông qua các bài báo và các nghiên cứu có liên quan cho thấy vấn đề lập lịch nói chung và xếp lịch thi nói riêng đã được quan tâm nghiên cứu rất lâu, rất nhiều giải thuật, thuật toán tối ưu đã được đưa ra Các nghiên cứu này hầu hết tập trung vào việc cải tiến các thuật toán gom nhóm nhằm tăng độ tối ưu đối với các ràng buộc mềm trong từng trường hợp cụ thể Từ đó cho thấy, giai đoạn phân tích các ràng buộc và tìm được thuật toán thích hợp rất quan trọng trong việc triển khai thành công một hệ thống xếp lịch tự động

2.3 Hiện trạng chung:

Hiện nay, mặc dù rất nhiều nghiên cứu và phần mềm xếp lịch được triển khai trong các cơ sở đào tạo, nhưng việc triển khai sử dụng một phần mềm đưa vào trong thực tế còn rất nhiều khó khăn, đa phần vẫn dựa vào thao tác thủ công với sự

hỗ trợ ở mức thấp nhất của máy tính

Theo luận văn báo cáo của tác giả Chu Thị Hạnh “Các yếu tố các yếu tố ảnh hưởng đến việc triển khai thực hiện sắp xếp thời khóa biểu tự động cho trường đại

học” thực hiện vào tháng 06 năm 2013, tác giả trình bày công tác xếp thời khóa biểu

ở các cở sở đào tạo tại thành phố Hồ Chí Minh có liên quan đến những vấn đề sau:

 Quy trình xây dựng chương trình và kế hoạch đào tạo: Mỗi cơ sở

đào tạo có một mô hình quản lý riêng cho các chương trình đào tạo Vào đầu mỗi năm học hay mỗi học kỳ, cơ sở đào tạo căn cứ vào chương trình đào tạo đã xây dựng lên kế hoạch đào tạo năm học chi tiết Tuy nhiên, trên thực tế quá trình xếp thời khóa biểu và lịch thi dựa trên Chương trình đào tạo và Kế hoạch đào tạo năm học luôn gặp một số khó khăn nhưng phòng học chuyên dụng không đủ, giảng viên giảng dạy

 Quy trình xếp thời khóa biểu và quản lý phòng học: vấn đề khó

khăn mà các cơ sở đào tạo thường gặp phải là quỹ phòng học không

ổn định, thường xuyên đổi mới, di dời và sửa chữa Do đó, đây cũng là yếu tố ảnh hưởng đến việc xếp lịch tự động

 Quy mô và hình thức đào tạo: Hầu hết các trường đều đào tạo đa

ngành, đa lĩnh vực và có nhiều hình thức đào tạo khác nhau Đa số các cơ sở đào tạo vẫn trong giai đoạn chuyển đổi mô hình đào tạo theo hình thức niêm chế sang đào tạo theo tín chỉ Đây cũng chính

là yếu tố gây ảnh hưởng đến việc đưa phần mềm hỗ trợ và công tác xếp lịch tự động

Ngoài ra, trong phần nghiên cứu, tác giả còn đưa ra các 5 yếu tố then chốt ảnh hưởng đến việc triển khai thực hiện sắp xếp Thời khóa biểu tự động Cụ thể như sau:

 Phòng học và Trang thiết bị: vấn đề thường gặp là số lượng phòng

học có giới hạn, thường xuyên phải xây sửa, đi dời và đổi mới

 Đặc thù lực lượng giảng viên: Nếu lực lượng giảng viên cơ hữu ít,

phải mời thỉnh giảng nên phụ thuộc vào rất nhiều vào thời gian rảnh của giảng viên

 Quy mô và hình thức đào tạo: Sự đa dạng về số lượng ngành nghề

đào tạo, số lượng sinh viên theo học, các bậc đào tạo, các hình thức đào tạo sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng xếp thời khóa biểu tự động

 Chương trình – Kế hoạch đào tạo: Chương trình đào tạo thể hiện

đầy đủ các nội dung: trình độ đào tạo, đối tượng đào tạo, điều kiện học tập và điều kiện tốt nghiệp; mục tiêu đào tạo, chuẩn kiến thức,

kỹ năng của người học khi tốt nghiệp; khối lượng kiến thức lý thuyết, thực hành, thực tập; kế hoạch đào tạo theo thời gian thiết kế; phương pháp và hình thức đào tạo; cách thức đánh giá kết quả học tập; các điều kiện thực hiện chương trình Do đó, nếu chương trình

và kế hoạch đào tạo nếu thường xuyên thay đổi, yêu cầu về tính chất phòng học của các ngành học đặc thù như phòng máy, phòng thí nghiệm

 Tính năng phần mềm hỗ trợ xếp TKB: là năng lực của phần mềm Trong đó, theo kết luận của tác giả yếu tố tính năng phần mềm hỗ trợ xếp thời khóa biểu chiếm vai trò rất lớn (52,2%) trong việc thực hiện tự động

Yếu tố này, theo đánh giá chủ quan tại nơi làm việc là do tính năng phần mềm không cung cấp đủ độ linh hoạt trong từng cơ sở đào tạo với nhiều ràng buộc đặc trưng cụ thể khác nhau

2.4 Hiện trạng tại trường Đại học Mở Tp HCM:

Công tác xếp lịch thi tại trường Đại học Mở Tp HCM được thực hiện tại phòng Quản lý đào tạo Nhân viên phụ trách căn cứ vào Kế hoạch đào tạo hằng năm

và kết quả đăng ký môn học trong từng học kỳ để xếp lịch thi

Kết thúc đợt đăng ký môn học và thời hạn đóng học phí, nhân viên trích dữ liệu từ hệ thống lấy các thông tin như: nhóm môn học, quỹ phòng trống, các mã môn học tương đương, các yêu cầu đặc trưng của môn học do Khoa cung cấp và số

lượng đăng ký để lên lịch thi Sau khi được xếp, lịch thi được chuyển về Khoa để kiểm tra, phản hồi và điều chỉnh Cuối cùng, lịch thi được chuyển cho trung tâm Khảo thí và kiểm định chất lượng để xếp phòng thi cụ thể và tổ chức kỳ thi

Phần dữ liệu lấy từ hệ thống phần mềm hỗ trợ, sau đó chuyển sang Excel và được nhân viên xếp theo thói quen, cảm tính Sau khi xếp xong sẽ kiểm tra một số các ràng buộc bằng một số các module viết thêm và điều chỉnh Thông thường, thời gian để làm công việc này mất khoảng 01 (một) tháng để thực hiện nhưng vẫn không thể thỏa mãn hết tất cả các ràng buộc

Công tác xếp lịch thi không thể thực hiện tự động có thể xem xét dưới các yếu tố sau:

2.4.1 Phòng học và Trang thiết bị:

Hiện nay, trường Đại học Mở Tp HCM chỉ có một cơ sở chính tại cơ sở Võ Văn Tần với số lượng phòng rất hạn chế, chủ yếu để đặt các phòng ban làm việc, còn lại khoảng 20 phòng học với sức chứa gần 2000 chỗ ngồi Những phòng học này chủ yếu phục vụ có các lớp học của chương trình Đào tạo đặc biệt và chương trình cao học Các cơ sở còn lại chủ yếu là hợp đồng thuê và thường thay đổi cơ sở hoặc sửa đổi chức năng phòng học cho phù hợp với nhu cầu đào tạo Do đó, quỹ

phòng thường xuyên thay đổi theo từng học kỳ

2.4.2 Đặc thù lực lượng giảng viên:

Trường Đại học Mở Tp HCM đang trong giai đoạn mở rộng quy mô đào tạo, giảng viên cơ hữu đang được tuyển dụng vào để đáp ứng như cầu dạy học Bên cạnh đó, một lượng giáo viên thỉnh giảng vẫn còn được mời giảng Do đó, việc đánh giá chất lượng giảng dạy giữa các giảng viên là nhu cầu rất cần thiết Vào cuối các học kỳ, nhà trường tiến hành đánh giá chất lượng giảng dạy thông qua việc lấy ý của sinh viên, song song là việc đánh giá thông qua phân tích kết quả học tập của sinh viên Để thực hiện được điều này, việc sử dụng đề thi chung trong các kỳ thi cuối khóa là yêu cầu cần thiết làm cơ sở cho việc đánh giá

2.4.3 Quy mô và hình thức đào tạo:

Trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh đào tạo đa ngành, đa cấp bậc,

đa hệ và đang theo hướng đào tạo theo học chế tín chỉ Mỗi hình thức đào tạo có yêu cầu thời gian học tập và dự thi khác nhau Việc đào tạo theo học chế tín chỉ tạo

sự linh hoạt cho sinh viên chủ động thời gian học, nhưng cũng gây rất nhiều khó khăn trong quá trình xếp lịch thi, do không thể áp dụng cách xếp lịch thi của hình thức niêm chế, có thể phân buổi thi theo ngành – khoá đào tạo

Ngoài ra, sinh viên còn tham gia một số môn học trái ngành, học vượt đây cũng là lý do gây khó khăn trong việc xếp lịch

2.4.4 Chương trình – Kế hoạch đào tạo:

Đặc thù của trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh hiện nay đang được triển khai một năm có 03 (ba) học kỳ Do đó, lịch thi yêu cầu phải được xếp theo kế hoạch, công bố đúng tiến độ, thời gian tổ chức thi phải tuân theo kế hoạch Lịch thi công bố trễ, hoặc thời gian tổ chức thi dài hơn kế hoạch sẽ dẫn đến việc thiếu quỹ phòng, trùng thời gian học của học kỳ sau và thời gian thi của học kỳ trước

2.4.5 Tính năng phần mềm hỗ trợ xếp TKB:

Thực tế triển khai tại đơn vị đang công tác đang sử dụng phần mềm quản lý đào tạo Edusoft do Công ty TNHH một thành viên phần mềm Anh Quân cho thấy: đây là phần mềm quản lý đào tạo hỗ trợ khá hiệu quả các công tác quản lý của trường với nhiều phân hệ như:

 Quản lý sinh viên

 Xếp thời khóa biểu

Đặc biệt, phần xếp lịch thi hoàn toàn không được sử dụng do sự chồng chéo

về phân quyền, chức năng giữa hai phòng ban: phòng Quản lý đào tạo - nơi lên lịch

và trung tâm Khảo thí và kiểm định chất lượng nơi bố trí và tổ chức lịch thi cụ thể Ngoài ra, tồn tại những yêu cầu cụ thể mà phân hệ xếp lịch thi không thể đáp ứng như việc lên lịch theo cơ sở thay vì theo từng phòng học cụ thể

Đứng trước yêu cầu đó, việc xây dựng một hệ thống độc lập đáp ứng nhu cầu của cụ thể của đơn vi đang công tác là việc làm cần thiết

2.5 Các đối tượng liên quan đến việc xếp lịch thi:

Các đối tượng sau đây có những đặc thù riêng biệt và có liên quan việc xếp lịch thi, do đó khi xây dựng hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động phải quan tâm đến các đối tượng này

2.5.1 Khóa – ngành:

Khái niệm Khóa – Ngành được sử dụng để xác định các sinh viên cùng khóa tuyển sinh, cùng nhập học và cùng học theo chương trình đào tạo của một ngành

2.5.2 Học kỳ - Năm học:

Học kỳ là một khoảng thời gian nhất định trong quá trình tổ chức đào tạo bao gồm:

 Thời gian dành cho các hoạt động giảng dạy, học tập các môn học

 Thời gian giành cho việc đánh giá kiến thức (kiểm tra, thi, bảo vệ khóa luận hoặc đồ án tốt nghiệp)

 Thời gian dự trữ

Năm học ở trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh gồm ba học kỳ, mỗi học kỳ có 13 – 15 tuần dành cho các hoạt động giảng dạy và học tập Thời gian thực hiện các hoạt động học tập, giảng dạy và thi trong mỗi học kỳ (kể cả các ngày nghỉ

lễ, nghỉ hè, nghỉ Tết ) được quy định trong kế hoạch đào tạo năm học do phòng Quản lý đào tạo ban hành hàng năm

2.5.3 Môn học:

Môn học là đơn vị cấu thành của chương trình đào tạo, gồm tập hợp những tri thức về một lĩnh vực chuyên môn và được tổ chức giảng dạy trọn vẹn trong một học kỳ Hoạt động học tập, giảng dạy của một môn học bao gồm một hay kết hợp một số hình thức như sau :

- Giảng dạy lý thuyết – tổ chức thành các lớp môn học;

- Giảng dạy, hướng dẫn thực hành, bài tập – tổ chức theo lớp hay

theo từng nhóm;

- Giảng dạy thí nghiệm, thực hành tại phòng thí nghiệm, phòng thực

hành;

- Hướng dẫn thực tập, thực tập tốt nghiệp tại các cơ sở bên ngoài;

- Hướng dẫn đồ án, tiểu luận và khóa luận tốt nghiệp theo từng đề

của phòng học/phòng thí nghiệm hoặc được sắp xếp theo các yêu cầu riêng đặc thù của môn học

2.5.5 Sinh viên:

Có nhiều đối tượng sinh viên, học viên được đào tại trường Đại học Mở Tp

Hồ Chí Minh, nhưng đối tượng Sinh viên Chính quy được giới hạn trong phạm vi luận văn này

Sinh viên chính quy của một Khóa – Ngành đào tạo của trường là những thí sinh trúng tuyển kỳ thi tuyển sinh đại học, cao đẳng – hệ chính quy hàng năm theo quy chế của Bộ Giáo dục và Đào tạo và hoàn tất thủ tục nhập học theo quy định của nhà trường

Sinh viên chính quy được đào tạo theo hình thức tín chỉ, trên cơ sở kế hoạch

tổ chức đào tạo của ngành học, sinh viên được đăng ký môn học rất linh hoạt, có thể đăng ký những môn học tương đương ở những Khóa – Ngành khác nhau hoặc đăng

ký học vượt hoặc giảm số lượng tín chỉ đăng ký, đăng ký cải thiện điểm theo điều kiện và năng lực học tập của cá nhân Điều này là một nguyên nhân dẫn đến việc trùng lịch thi

2.5.6 Thời gian và kế hoạch đào tạo:

Nhà trường tổ chức đào tạo theo khoá học, năm học và học kỳ Khoá học là thời gian thiết kế để sinh viên hoàn thành một chương trình cụ thể Tuỳ thuộc chương trình, khoá học thời gian đào tạo có những quy định cụ thể riêng

Mỗi đầu năm học, phòng Quản lý đào tạo công bố Kế hoạch đào tạo cụ thể cho từng năm học và từng học kỳ Trên cơ sở kế hoạch năm học, nhân viên phụ trách sẽ căn cứ để xếp lịch thi

2.5.7 Phòng học và cơ sở tổ chức thi:

Các môn học khác nhau thường có các yêu cầu đặc thù khi học cũng như khi tổ chức thi: như phòng máy, phòng lab, phòng thí nghiệm Do đó, yêu cầu về tính chất phòng học là một trong nhưng yếu tố cần được xem xét khi xếp lịch thi

2.5.8 Các quy định liên quan đến tổ thức kỳ thi kết thúc môn học:

Các quy định chính liên quan đến việc xây dựng hệ thống xếp lịch thi tự động bao gồm:

- Cuối mỗi học kỳ, nhà trường tổ chức một kỳ thi chính để đánh giá

kết quản học tập của sinh viên

- Thời gian dành cho sinh viên ôn thi mỗi môn học tỷ lệ thuận với số

tín chỉ của môn học đó, ít nhất 2/3 ngày cho một tín chỉ

2.6 Tóm tắt chương:

Trong chương này đã trình bày tổng quan về bài toán xếp lịch trong các cơ

sở đào tạo, bao gồm 2 bài toán chính: xếp thời khóa biểu và xếp lịch thi Bên cạnh

đó, tác giả đã trình bày các yếu tố ảnh hưởng và các đối tượng cần được quan tâm khi triển khai xây dựng một hệ thống hỗ trợ xếp lịch tự động Phần cuối, tác giả đã trình bày hiện trạng và các yếu tố và đối tượng ảnh hưởng trực tiếp đến việc xếp lịch thi tại trường Đại học Mở thành phố Hồ Chí Minh

Chương 3: BÀI TOÁN XẾP LỊCH THI

VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Chương hai đã trình bày bài toán xếp lịch nói chung, các yếu tố và các đối tượng liên quan Trong chương ba sẽ trình bày bài toán xếp lịch thi, khảo sát, phân tích hiện trạng thực tế tại cơ sở đào tạo và các giai đoạn triển khai thực hiện hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động

3.1 Phát biểu bài toán:

Carter and Laporte (1996) định nghĩa vần đề xếp lịch thi như sau:

Xếp lịch thi là việc gán những kỳ thi vào trong giới hạn số lượng những ca thi (time-slots) mà không gây ra các xung đột (vi phạm các ràng buộc) Tập các kỳ thi E= e1, e2, , en được gán vào giới hạn số lượng các ca thi T= t1, t2, , tm và thỏa mãn các ràng buộc cứng (hard constraints) và ràng buộc mềm (soft constraints) Những ràng buộc cứng khi được đáp ứng cho ra một giải pháp khả thi Mặt khác, thỏa mãn các ràng buộc mềm sẽ cho ra kết quả tối ưu

Hay hiểu theo nghĩa khác, lập lịch thi là công việc sắp xếp việc sử dụng tập hợp các nguồn tài nguyên hợp lý vào các khung thời gian thỏa mãn một số các yêu cầu cụ thể Các nguồn tài nguyên bao gồm: nhóm lớp, giảng đường, phòng học, cán

bộ coi thi

Lịch thi tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh có những yêu cầu tương

tự việc xếp lịch thi tại những cơ sở đào tạo khác, bên cạnh đó cũng có những ràng buộc riêng Tất cả những ràng buộc này có thể được chia thành hai nhóm:

(2) Do được tổ chức theo học chế tín chỉ, việc tổ chức thi không theo

lớp mà theo nhóm lớp Mỗi nhóm lớp tương tự như các lớp học tổ chức đào tạo theo niêm chế nhưng ở mỗi học kỳ, mỗi môn học số lượng sinh viên ở cùng một nhóm lớp có thể khác nhau

(3) Các môn học có yêu cầu đặc biệt như: phòng thí nghiệm, phòng

máy phải được đáp ứng

(4) Thời gian dành cho sinh viên ôn thi mỗi môn học tỷ lệ thuận với số

tín chỉ của môn học đó, ít nhất 2/3 ngày cho một tín chỉ

(5) Do kết quả xếp lịch thi gởi trung tâm Khảo thí và kiểm định chất

lượng tổ chức triển khai thực hiện nên lịch thi được phân theo cơ sở

mà không phân theo phòng cụ thể

(6) Sức chứa của cơ sở thi phải lớn hơn số lượng sinh viên tham gia dự

thi

(7) Sinh viên không thi quá 2 ca / ngày Trong trường hợp phải thi 2 ca

liên tục/ngày không được chuyển địa điểm thi giữa 2 ca

3.1.2 Những ràng buộc mềm:

(1) Nhóm lớp được tổ chức học ở đâu, sinh viên sẽ được ưu tiên thi tại

cơ sở đó Trong trường hợp không tổ chức được tại địa điểm học, nhóm lớp được tổ chức tại những cơ sở khác, nhưng càng ít càng tốt

(2) Tối ưu việc sử dụng cơ sở tổ chức thi / giảm số lượng ca thi

(3) Những môn học cùng tính chất (nội dung, tín chỉ ) được yêu cầu

ưu tiên thi đề chung (thi cùng ca) để đảm bảo đánh giá khách quan kết quả giảng dạy của các giáo viên

(4) Số lượng chênh lệch sinh viên thi giữa ca 1 và ca 2, giữa ca 3 và ca

4 phải càng ít càng tốt

(5) Giảm số lượng chênh lệch thí sinh giữa các đợt thi để đảm bảo sử

dụng tối ưu cán bộ coi thi

(6) Thời gian tổ chức thi càng ngắn càng tốt và phải nằm trong kế

hoạch đào tạo

3.2 Quy trình thực hiện:

Công việc xây dựng hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động được thực hiện qua giai đoạn sau:

 Phân tích và xác định nguồn dữ liệu

 Thực hiện lấy dữ liệu

 Chuẩn hóa các ràng buộc

 Phương pháp thực hiện

 Triển khai thực hiện

 Chạy thử và hiệu chỉnh

3.2.1 Phân tích và xác định nguồn dữ liệu:

Nhằm phục vụ công tác quản lý đào tạo, trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh đã triển khai hệ thống phần mềm Quản lý đào tạo Edusoft được triển khai trên nền Visual Foxpro phiên bản 9.0 Thường trên Visual Foxpro người xây dựng cơ sở

dữ liệu không tổ chức thành các hệ cơ sở dữ liệu riêng biệt như trên các hệ Quản trị

cơ sở dữ liệu khác mà tổ chức thành từng tập tin riêng rẽ tương ứng với từng bảng

dữ liệu vào trong nhiều thư mục, tương ứng với các phân hệ và các học kỳ Đây là giải pháp được sử dụng rất nhiều đối với các hệ thống triển khai trên hệ Quản trị cơ

sở dữ liệu Visual Foxpro Với đặc điểm này cung cấp sự linh hoạt khi cần thiết mở rộng cơ sở dữ liệu như khi quản lý theo từng quý, năm hay trong môi trường giáo dục là theo từng học kỳ Mỗi đầu kỳ sử dụng, các thư mục sẽ được tạo mới tránh sự phình to của tập tin cơ sở dữ liệu Trên phần mềm Quản lý đào tạo Edusoft, ở mỗi đầu học kỳ nhân viên phụ trách sẽ khởi tạo học kỳ mới tương ứng với các phân hệ

làm việc Ngoài ra, với việc triển khai cơ sở dữ liệu theo hình thức này, những nhà quản trị sẽ tận dụng khả năng quản lý, phân quyền của hệ điều hành thay cho khả năng quản lý, phân quyền của Visual Foxpro

3.2.1.1 Các đối tượng và phân hệ liên quan đến việc xếp lịch thi:

Để cung cấp dữ liệu đầu vào cho hệ thống hỗ trợ xếp lịch thi tự động, các đối tượng sẽ được truy xuất tương tứng với một số các phân hệ trong hệ thống hiện tại đang vận hành:

1 Khóa – ngành Chương trình đào tạo

2 Thời khóa biểu Xếp thời khóa biểu

3 Nhóm môn học

Quản lý điểm Chương trình đào tạo Xếp thời khóa biểu Đăng ký môn học

4 Giảng viên Quản lý nhân sự

5 Sinh viên Quản lý sinh viên

6 Môn học Chương trình đào tạo

7 Thời gian và kế hoạch đào tạo Chương trình đào tạo

8 Phòng học và cơ sở tổ chức thi Quản lý phòng học

Bảng 3.1: Các đối tượng và phân hệ liên quan đến lịch thi

3.2.1.2 Quan hệ giữa các đối tượng và các phân hệ sử dụng để trích xuất dữ liệu:

Thời khóa biểu

hoạch đào tạo

- Giảng viên -Môn học

Chương trình đào tạo

Quản lý phòng học

Cơ sở học

Hình 3.1: Quan hệ giữa các đối tượng và phân hệ truy xuất dữ liệu

3.2.2 Thực hiện lấy dữ liệu

Quá trình chuẩn bị dữ liệu đầu vào cho hệ thống xếp lịch thi tự động được thực hiện qua 04 giai đoạn:

3.2.2.1 Tổng hợp dữ liệu thời khóa biểu:

Đây là giai đoạn đầu tiên, cơ sở dữ liệu được tổ chức dưới các tập tin xếp vào trong các phân hệ (các thư mục) khác nhau Đây cũng là giai đoạn quan trọng nhất, việc lấy đúng và đủ tránh việc xếp thiếu hoặc chồng chéo lịch thi Để thực hiện tốt giai đoạn này, cần hiểu rõ cần khai thác những bảng dữ liệu nào, nằm ở đâu và quan

hệ giữa các bảng dữ liệu này

 Đầu vào: Dữ liệu từ các phân hệ: Quản lý điểm, Chương trình đào tạo, Xếp

thời khóa biểu, Đăng ký môn học

 Đầu ra: 2 bảng cơ sở dữ liệu chính:

- Thời khóa biểu chi tiết tương ứng với học kỳ cần xếp lịch thi,

- Danh sách đăng ký môn học, cung cấp thông tin và số lượng sinh

viên đăng ký môn học

STT Thuộc tính Kiểu Kích

thước Diễn giải

1 F_MANH Ký tự 4 Nhóm môn học

2 F_MAMH Ký tự 8 Mã môn học

3 F_MAMHTD Ký tự 8 Mã môn học tương đương

4 F_MANV Ký tự 5 Mã giảng viên

5 SLDKMH Số nguyên 10 Số lượng đăng ký môn học

STT Thuộc tính Kiểu Kích

thước Diễn giải

8 F_MAHEDT Ký tự 2 Hệ đào tạo

9 F_MAKH Ký tự 2 Khoa quản lý

10 F_MANG Ký tự 2 Ngành quản lý

11 F_KHOAHOC Ký tự 12 Khóa học

12 F_TUANBD Số nguyên 11 Tuần lễ bắt đầu môn học

13 F_TUANKT Số nguyên 11 Tuần lễ kết thúc môn học

14 F_DAY Ký tự 3 Cơ sở học

15 F_LOAITC Ký tự 2 Loại tổ chức thi

Bảng 3.2: Các thuộc tính của bảng thời khóa biểu

STT Thuộc tính Kiểu Kích

thước Diễn giải

1 F_MASV Ký tự 10 Mã sinh viên đăng ký

sở tổ chức thi

STT Thuộc tính Kiểu Kích

thước Diễn giải

1 F_NGAY Ngày 8 Ngày

2 F_THU Số nguyên 4 Thứ

3 F_CA Số nguyên 4 Ca có thể tổ chức thi

4 F_DAY Ký tự 3 Cơ sở tổ chức thi

5 F_SUCCHUA Số nguyên 15 Sức chứa cở sở tổ chức

thi

Bảng 3.4: Các thuộc tính bảng cơ sở, ca thi

3.2.2.3 Cập nhật các thông tin yêu cầu liên quan:

Trước khi xếp lịch thi, một số các thông tin không được hiển thị trên thời khóa biểu sẽ được cập nhật vào dữ liệu Các thông tin này do Khoa đào tạo cung cấp Gồm 2 thông tin chính:

 Các môn học tương đương:

Trong giai đoạn chuyển từ hình thức đào tạo niêm chế sang hình thức đào tạo tín chỉ và thay đổi chương trình đào tạo giữa các khóa, do đó trong hệ thống tồn tại rất nhiều môn học cùng tên cùng tính chất nhưng lại mang những bộ mã khác nhau Về bản chất, đây chính là cùng một môn học Vậy nên cần quy về chung một bộ mã để có thể xếp chung lịch thi với nhau

 Loại tổ chức thi:

Các môn học có yêu cầu đào tạo đặc trưng tùy thuộc vào tính chất môn học, hoặc được phân chia quản lý giữa các Khoa đào tạo và phòng Quản lý đào tạo Thông tin này cần được cập nhật để có thể cho ra lịch thi chính xác:

STT Hình thức tổ chức thi

cuối khóa Diễn giải

1 Thi trên máy Yêu cầu thi phòng máy

2 Khoa tổ chức thi Do khoa tự sắp xếp tổ chức thi kết

thúc môn

3 Nộp tiểu luận Nộp tiểu luận, không tổ chức thi

4 Thi vấn đáp Thi vấn đáp trực tiếp với giảng viên

Bảng 3.5: Bảng các hình thức tổ chức thi

3.2.2.4 Hiệu chỉnh và cập nhật dữ liệu

Đây là giai đoạn cuối cùng, các thông tin còn thiếu như ngành đào tạo, khóa học, cơ sở học sẽ được kiểm tra và cập nhật Lý do còn thiếu là do các lớp tạm, lớp ghép được đưa vào thời khóa biểu để có thể tổ chức thi nhưng không tổ chức lớp học Những thông tin này rất cần thiết cho giai đoạn tiếp theo được thực thi hiệu quả

Ngoài ra, các ca thi tương ứng với ngày thi, giờ thi cụ thể sẽ được mã hóa bởi các số nguyên, tương ứng với các màu được gán trong quá trình xếp lịch tự động

3.2.3 Chuẩn hóa các ràng buộc

Như đã nêu ở trên, có tất cả 08 đối tượng cần được xem xét trong quá trình xếp lịch thi Tám đối tượng này bao gồm:

(8) Các quy định liên quan đến tổ thức kỳ thi kết thúc môn học

Các đối tượng này sẽ được xem xét trên mối tương quan với các ràng buộc để

có thể chuẩn hóa đưa vào trong phương pháp thực hiện Ở đây, chỉ xem xét một số các ràng buộc đặc trưng của trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh Các ràng buộc này có ảnh hưởng trực tiếp đến phương pháp đề xuất phần sau:

Loại ràng buộc

C: cứng

M: mềm

Các đối tượng liên quan

Ghi chú

1 Những môn học cùng mã

môn học được yêu cầu ưu

tiên thi đề chung

M (3)

Tổ chức thi theo môn

2 Kết quả xếp lịch thi được

phân theo cơ sở mà không

phân theo phòng cụ thể

C (7)

3 Thời gian dành cho sinh

viên ôn thi mỗi môn học tỷ

lệ thuận với số tín chỉ của

C (1), (8)

Lịch thi của một ngành cách nhau ít nhất 2 ngày

khóa-STT Ràng buộc

Loại ràng buộc

C: cứng

M: mềm

Các đối tượng liên quan

Ghi chú

môn học đó, ít nhất 2/3

ngày cho một tín chỉ

4 Sinh viên không thi quá 2

ca / ngày Trong trường

hợp phải thi 2 ca liên tiếp

/ngày không được chuyển

địa điểm thi giữa 2 ca

C (5)

5 Nhóm lớp được tổ chức

học ở đâu, sinh viên sẽ

được ưu tiên thi tại cơ sở

Giai đoạn thứ 2, các nhóm hoặc môn học được tìm thấy trên giai đoạn một, được xếp vào các ca thi, ngày thi và phòng thi tương ứng

3.2.4.1 Phương pháp tham khảo:

Trong quá trình tìm hiểu và tham khảo, tác giả thấy trong báo cáo của tác giả Mohammad Malkawi (2008) đã đề xuất một phương pháp giải dựa trên tô màu

đồ thi có nhiều tương đồng với bài toán xếp lịch thi tại trường Đại học Mở Tp Hồ Chí Minh

Tác giả đã mô hình bài toán xếp lịch thi dưới dạng một đồ thị vô hướng G

là một cặp có thứ tự (V, E), trong đó, V là tập các định và E là tập các cạnh vô hướng nối liền các đỉnh Hai đỉnh được gọi là kề nếu có 1 cạnh nối liền Việc tô màu cho đỉnh là gán màu cho những đỉnh của đồ thị sao cho không có hai đỉnh kề

bất kỳ có cùng màu Vấn đề xếp lịch thi được tác giả định nghĩa như sau: “Một khóa học được mô tả bởi một đỉnh của đồ thị, hai đỉnh được xem là kề nếu hai khóa học tương ứng được đăng ký ít nhất cùng một sinh viên Sau đó, là việc gán từng khóa học cho từng ca thi cụ thể sao cho hai khóa học kề nhau không được đưa vào cùng một ca thi, bên cạnh đó, tập hợp các ràng buộc cũng được thỏa mãn.”

Điểm nổi bật của bài báo là trong quá trình tô màu cho đồ thị, các ràng buộc cũng được kiểm tra đồng thời Các ràng buộc tác giả đưa ra như sau:

- Thời gian và số lượng ca thi / ngày do người dùng định nghĩa trước

- Quy mô của từng ca thi phụ thuộc vào lượng phòng sẵn có và sẵn