3.1. Mục đích thiết kế chính của phần mềm TKBU

Phần mềm TKBU được thiết kế với 3 mục đích sau:

1. Nhập và lưu trữ được toàn bộ thông tin chuẩn bị cho công việc xếp Thời khóa biểu của Nhà trường, trong đó trọng tâm là tạo được các Bảng Phân công giảng dạy môn học theo lớp và Bảng báo dạy giáo viên dành cho mỗi Khoa/Bộ môn.

2. Tạo công cụ trợ giúp việc Xếp Thời khóa biểu trên máy tính, hỗ trợ việc tìm kiếm, kiểm tra trùng giờ, trùng tiết, tạo được những thời khóa biểu hoàn chỉnh phục vụ công việc chính của Ban Điều hành thuộc Phòng Đào tạo của Nhà trường. In ra các bảng Thời khóa biểu chính thức cũng như các mẫu thời khóa biểu trích ngang của lớp học, giáo viên và hội trường.

3. Bước đầu và chuẩn bị cho việc Quản lý toàn diện Chương trình đào tạo, Quản lý Báo dạy, Quản lý Thời khóa biểu trong Nhà trường.

Chú ý rằng phần mềm TKBU chưa phải là phần mềm Quản lý thực sự các công việc của Phòng Đào tạo nhà trường như Chương trình Đào tạo, Báo dạy, Thời khóa biểu, Giáo viên, Sinh viên. Các sản phẩm này sẽ được triển khai tiếp theo. Phần mềm TKBU sẽ là sản phẩm đầu tiên của hướng phát triển này.

Về đầu trang

3.2. Các chức năng cơ bản của phần mềm TKBU

Theo thiết kế ban đầu, phần mềm TKBU có các chức năng chính sau đây:

1. Nhập và lưu trữ các thông tin gốc chính ban đầu phục vụ bài toán Quản lý Chương trình đào tạo và Xếp Thời khóa biểu.

2. Nhập thông tin Phân công giảng dạy lớp học và các chức năng tương ứng như in bảng báo dạy cho bộ môn.

3. Hỗ trợ xếp Thời khóa biểu cho các lớp học và in ấn các Thời khóa biểu này.

Về đầu trang

3.3. Mô hình các đối tượng chính trong TKBU

Các đối tượng dữ liệu chính của phần mềm TKBU được chia làm 4 loại sau đây:

1. Dữ liệu từ điển (Dictionary Data)

Dữ liệu từ điển bao gồm các loại dữ liệu tham chiếu chính của toàn bộ phần mềm. Dữ liệu từ điển bao gồm:

A. Nhóm dữ liệu liên quan đến Chương trình đào tạo:

1. Hệ đào tạo (Training Program)

2. Ngành đào tạo (Branch)

3. Chuyên ngành đào tạo (Speciality)

4. Môn học Khung (Main Subject)

Mô hình quan hệ giữa các đối tượng trên đã được mô tả sơ bộ trong hình 3 và chính là Chương trình đào tạo KHUNG theo mô hình của Bộ Giáo dục & Đào tạo.

Chú ý: Khái niệm Môn học Khung trong mô hình của Bộ GD&ĐT sẽ được thể hiện thành Môn học Khung (Main Subject) trong TKBU, còn khái niệm Học phần sẽ được thể hiện thành Môn học (Subject) trong TKBU.

Trong mô hình quản lý đào tạo của Học viện Kỹ thuật Quân sự, khái niệm Môn học Khung không là đối tượng quản lý, tuy vậy chúng tôi vẫn đưa vào khái niệm này để tham khảo và phát triển trong tương lai.

B. Nhóm dữ liệu liên quan đến tổ chức quản lý nhân sự nhà trường:

1. Trường (School)

2. Khoa (Faculty)

3. Bộ môn (Department)

Nhóm dữ liệu này đóng vai trò trung tâm vì chúng sẽ có quan hệ trực tiếp với hầu như tất cả các nhóm dữ liệu khác trong mô hình Thời khóa biểu nhà trường.

<>bC. Nhóm dữ liệu liên quan đến cơ sở vật chất nhà trường

1. Vị trí, địa điểm (Site, Place)

2. Tòa nhà (Building)

Nhóm dữ liệu này có liên quan trực tiếp đến 2 đối tượng Thời khóa biểu chính là Lớp học và Hội trường. Mỗi Lớp học sẽ được gán một vị trí học xác định của nhà trường và mỗi hội trường phải nằm trong một tòa nhà xác định.

Mô hình quan hệ giữa các đối tượng này như sau:

D. Nhóm các dữ liệu tham chiếu khác

1. Danh sách Tỉnh, Thành phố (Province)

2. Danh sách Quận, Huyện (Distric)

3. Dân tộc (Nation)

4. Danh sách Quốc gia trên thế giới (Country)

Nhóm dữ tham chiếu này không đóng vai trò quan trọng trong mô hình bài toán Thời khóa biểu, tuy vậy nó sẽ quan trọng trong các mô hình quản lý nhân sự, quản lý giáo viên hay sinh viên.

2. Dữ liệu gốc Thời khóa biểu (TKB Origin Data)

Bao gồm các dữ liệu tham chiếu quan trọng dùng làm cơ sở chính trong mô hình bài toán Thời khóa biểu. Nhóm này bao gồm 4 đối tượng chính là Lớp học, Giáo viên, Hội trường và Môn học.

1. Lớp học (Class)

Lớp học được hiểu trong mô hình bài toán Thời khóa biểu là một đơn vị chính để sắp xếp Thời khóa biểu. Mỗi lớp học bao gồm một tập hợp cố định sinh viên được tập hợp từ một khóa học nào đó. Kiểu lớp như vậy được gọi LỚP NIÊN CHẾ (để phân biệt với LỚP TÍN CHỈ sẽ được trình bày sau).

Cần chú ý phân biệt khái niệm Lớp Thời khóa biểu trong TKBU với khái niệm Lớp quản lý sinh viên hay Lớp chuyên ngành.

Ví dụ: Lớp XE1, XE2 là các lớp được tạo ra để quản lý sinh viên (Hệ học viên), các lớp XeQS35, ĐA34 là các lớp được chia theo chuyên ngành, chúng có thể không phải là các lớp theo Thời khóa biểu.

Các thông tin liên quan đến lớp học bao gồm:

Mã lớp được qui định bởi 6 ký tự. Tuy nhiên chưa có qui chuẩn cho việc xác định mã lớp học hiện thời tại HVKTQS.

2. Giáo viên (Teacher)

Giáo viên là một trong các đối tượng chính của mô hình bài toán Thời khóa biểu.

Các thông tin thuộc tính của giáo viên là:

Mã giáo viên có thể cho phép là 6 ký tự (để thể hiện được trên màn hình và in ra thời khóa biểu. Hiện nay hệ thống Mã giáo viên trong mô hình Thời khóa biểu HVKTQS chưa sử dụng đến.

3. Phòng học (Room)

Phòng học là đối tượng dữ liệu quan trọng thứ 3 và là cấu thành tạo nên dữ liệu Thời khóa biểu.

Các thông tin thuộc tính của phòng học là:

Mã hội trường có thể dùng 6 ký tự (để có thể in được trên TKB với khổ giấy A3). Hiện tại các hội trường được đánh mã không thống nhất và không chuẩn. Việc đánh mã hội trường nên được qui hoạch đồng thời với tên các tòa nhà và các vị trí của nhà trường.

Ví dụ một cách đánh mã số hợp lý:

Vị trí: đặt tên theo A, B, C, ... (cho phép tới 10 vị trí)

Tòa nhà: Dùng 2 ký tự để qui định đặt tên cho các tòa nhà trong toàn bộ các khu vực khác nhau của Học viện. Ví dụ:

Khu A, đường Hoàng Quốc Việt, các toà nhà bắt đầu bằng các chữ cái từ A đến H

Khu B, 361, các toà nhà bắt đầu bằng các chữ cái từ I đến M

Khu C, Vĩnh Yên, các toà nhà bắt đầu bằng các chữ cái từ P đến T.

Khi đó ký hiệu một hội trường sẽ có ý nghĩa duy nhất sau đây:

Với cách đã mã hội trường như trên, mỗi hội trường sẽ có một Mã duy nhất và dễ hiểu đối với mỗi giáo viên trong nhà trường.

4. Môn học (Subject)

Môn học là một trong những đối tượng trung tâm nhất của bài toán xếp Thời khóa biểu HVKTQS. Mô học (Subject) chính là khái niệm HỌC PHẦN đã được mô tả trong mô hình Chương trình đào tạo của Bộ Giáo dục & Đào tạo. Do thói quen nên chúng tôi vẫn giữ tên MÔN HỌC để chỉ một module học tập trọn vẹn trong một học kỳ của một lớp học nào đó. Mỗi môn học sẽ tương ứng với một học phần của một chương trình đào tạo nào đó. Môn học sẽ được gán cho mỗi lớp học trong một học kỳ tạo ra bảng PCGD của lớp học này. Đồng thời môn học theo qui định sẽ do một bộ môn trong nhà trường đảm nhiệm giảng dạy.

Các thông tin chính của môn học bao gồm:

Trong mô hình bài toán Thời khóa biểu HVKTQS, môn học là đối tượng quản lý chính để tạo nên Chương trình đào tạo. Sơ đồ sau mô tả quan hệ giữa Môn học với các đối tượng khác:

Theo truyền thống mã môn học được ký hiệu bởi 4 ký tự, trong đó 2 ký tự đầu tiên chỉ Bộ môn phụ trách môn học này. Ví dụ: Mã môn học 01HA, Toán rời rạc, 4 đvht chuẩn là môn học do bộ môn 01-Bộ môn Toán, khoa CNTT đảm nhiệm.

Theo chúng tôi, mỗi môn học phải được đặc trưng bởi các thông số chính sau đây trong mô hình chương trình đào tạo chi tiết:

- Là một đơn vị kiến thức học thuật được giảng dạy trọn vẹn trong phạm vi một học kỳ với số tiết dạy dao động từ 1 đến 6 đơn vị học trình (từ 15 - 90 tiết học).

- Mỗi môn học sẽ tương ứng với một nội dung và đối tượng tiếp thu kiến thức cố định. Tuỳ thuộc vào tính chất, mục đích và đối tượng mà xác định môn học.

- Mỗi môn học nên được giao chính cho một bộ môn phụ trách. Mỗi bộ môn lại giao cho một vài giáo viên đảm nhiệm viết giáo án, bài tập, đề kiểm tra cho môn học này. Tuy nhiên trên thực tế giảng dạy có thể phân công cho một bộ môn khác hoặc giáo viên khác.

Hiện tại hệ thống các môn học của HVKTQS được quản lý khá lỏng lẻo và rất không đồng bộ.

Sau đây là dự kiến một cách tiếp cận hợp lý với thực tế của Học viện KTQS hiện nay:

Mã môn học được qui định bởi 6 ký tự (là con số tối đa cho việc in dữ liệu TKB lớp của Học viện trên khổ giấy A3) với ý nghĩa như sau:

Giải thích thêm cho sơ đồ trên:

- 2 ký tự đầu tiên: không có gì phải bàn. Việc giao môn học cho đơn vị là bộ môn dạy chính như hiện nay là khá hợp lý. Với 2 ký tự để mã hóa các bộ môn chúng ta có thể mã hóa được 36² = 1296 bộ môn.

- 2 ký tự tiếp theo: dùng để chỉ hệ thống các môn học (học phần) được phân công cho Khoa hoặc Bộ môn đảm nhiệm. Hệ thống tên môn học này có thể thống nhất ở mức KHOA. Ví dụ với khoa CNTT, HA dùng ký hiệu môn Toán rời rạc, JG - phương pháp tính, JA - xử lý ảnh. Hệ thống Mã hóa tên môn này sẽ được qui định thống nhất trên qui mô toàn HVKTQS.

- 1 ký tự (số) tiếp theo: một chữ số từ 1 đến 9 chỉ ra số đơn vị học trình chuẩn của môn học này. Ký hiệu này có thể bỏ qua hoặc nếu bằng chữ số 0 dùng để chỉ sự không xác định số đơn vị học trình chuẩn của môn học này. Với cách ký hiệu này nhìn vào mã môn, học sinh và giáo viên có thể hiểu ngay số tiết cần dạy của môn học này.

- 1 ký tự sau cùng: ký tự này dùng để chỉ các đặc thù riêng biệt cho môn học này. Vi dụ môn học 01HA40 là Toán rời rạc dùng cho các lớp kỹ sư Tin học bình thường của Học viện, còn 01HA41 dùng để dạy cho các lớp hệ cao đẳng ngành CNTT với mức độ kiến thức nhẹ hơn, còn 01HA42 dùng để dạy cho lớp kỹ sư tài năng với sự chuyên sâu và nâng cao rõ rệt.

Với môn học chúng ta có 3 tham số dữ liệu: Mã môn, Tên môn, Tên đầy đủ môn học. Với ví dụ trên ta có:

Như vậy theo mô hình trên, các Khoa, Bộ môn sẽ cùng với Phòng Đào tạo quản lý thống nhất hệ thống 4 ký tự cuối của các môn học trong chương trình tổng thể đào tạo của Học viện. Phòng Đào tạo để quản lý chung chỉ việc thêm 2 ký tự chỉ mã bộ môn vào các mã môn học này.

Với mô hình qui định mới của mã môn học, phần mềm TKBU có thể thực hiện được một số chức năng cơ bản của công việc Quản lý Tổng thể Chương trình đào tạo.

Hình 12. Màn hình xem, điều chỉnh chương trình đào tạo chi tiết

3. Dữ liệu Kế hoạch giảng dạy (Scheduling Data)

Bao gồm các dữ liệu chuẩn bị cho kế hoạch giảng dạy của năm học hay học kỳ hiện thời. Các dữ liệu này là thông tin cần thiết trực tiếp để xếp Thời khóa biểu cho các lớp học.

1. Bảng PCGD

Bảng Phân công giảng dạy (PCGD) là bảng lưu trữ thông tin phân công học và dạy cho từng lớp học của học kỳ hiện thời. Với mỗi lớp cần xếp Thời khóa biểu, chúng ta cần gán một danh sách các môn học được phân bổ cho lớp này và danh sách các giáo viên dạy kèm theo.

Về lý thuyết sau khi đã thiết kế chương trình đào tạo tổng thể cho từng hệ, ngành và chuyên ngành, danh sách các môn học của lớp trong học kỳ hiện thời sẽ tự động được sinh ra. Trên thực tế phòng đào tạo sẽ phải điều chỉnh khá nhiều để phù hợp với tình hình triển khai giảng dạy cụ thể.

2. Lớp ghép

Lớp ghép là khái niệm lớp "ảo" dùng để chỉ việc ghép nhiều lớp học chung một môn học nào đó. Công việc ghép lớp với mục đích tăng hiệu suất giảng dạy của giáo viên.

Như vậy khá niệm "Lớp ghép" là hoàn toàn mới trong mô hình phần mềm TKBU. Mỗi lớp ghép sẽ phải tương thích với các lớp ghép thành viên của mình về môn học, khối lượng giảng dạy, giáo viên dạy tương ứng.

Mô hình lớp ghép được mô tả trong sơ đồ sau:

Các "lớp ghép" được quản lý trong TKBU một cách độc lập.

Hình 14. Danh sách các "lớp ghép" do phần mềm quản lý

Việc khởi tạo và thao tác trên các lớp ghép (hay lớp tách) là một việc hoàn toàn mới đối với các nhân viên tác nghiệp xếp thời khóa biểu tại Học viện. Tuy nhiên đây là những công việc cần thiết và là quan trọng trong mô hình bài toán xếp Thời khóa biểu trong các nhà trường Đại học & Cao đẳng.

3. Lớp tách

Lớp tách là khái niệm ngược lại với lớp ghép. Khi một lớp học bình thường học một môn học phải tách ra thành một vài lớp con nhỏ hơn, ta thu được khái niệm "lớp tách". Việc tách lớp được đặt ra đối với các môn học có nhu cầu học đặc biệt với số lượng học sinh hạn chế (ví dụ Ngoại ngữ, Thí nghiệm Hóa học, ....). Với mỗi lần tách lớp như vậy chúng ta cần tạo ra các lớp tách và TKBU quản lý danh sách các lớp tách một cách độc lập.

Hình 15. Danh sách lớp tách

4. Lớp tín chỉ

Lớp tín chỉ là khái niệm lớp học đặc biệt được thiết lập dựa trên các môn học phân cho giáo viên giảng dạy trong học kỳ hiện thời và học sinh đăng ký học tự do. Mô hình lớp tín chỉ hiện là mô hình học chính thức của hầu hết các trường đại học trên thế giới. Tại Việt Nam cũng đã bắt đầu hình thành hình thức học này, tuy nhiên tại HVKTQS chưa triển khai mô hình này.

5. Kế hoạch ngày nghỉ và môn học

Dữ liệu lưu trữ các ngày và buổi nghỉ trong năm học hiện thời.

Hình 16. Màn hình nhập ngày nghỉ trong năm học

6. Yêu cầu giáo viên

Dữ liệu lưu trữ các yêu cầu cụ thể của giáo viên. Mô hình yêu cầu giáo viên trong TKBU là mô hình theo tuần. Màn hình nhập yêu cầu giáo viên có dạng sau:

Hình 17. Màn hình nhập Yêu cầu giáo viên

4. Dữ liệu Thời khóa biểu (TKB Data)

Đây là khối dữ liệu lớn nhất và phức tạp nhất của phần mềm: dữ liệu Thời khóa biểu cụ thể trong học kỳ hiện thời. Có 3 khối dữ liệu thời khóa biểu: thời khóa biểu Lớp học, thời khóa biểu Giáo viên, thời khóa biểu Hội trường.

Một màn hình đặc biệt của phần mềm được thiết kế để làm việc với các Thời khóa biểu này. Chúng ta có thể xem, thao tác đồng thời với 3 loại thời khóa biểu trên màn hình.

Một đặc điểm rất quan trọng của màn hình Thời khóa biểu của phần mềm TKBU là 2 khái niệm sau đây:

1. Khái niệm đồng bộ Thời khóa biểu

Đây là khái niệm rất quan trọng chỉ ra tự tương thích và đồng bộ giữa 3 thời khóa biểu lớp, giáo viên, phòng học thể hiện trên màn hình. Khi một ô TKB được chọn trong 1 trong 3 thời khóa biểu trên, các ô thời khóa biểu của 2 thời khóa biểu còn lại luôn chỉ ra đúng vị trí và các đối tượng đang có tại ô hiện thời.

Việc thể hiện thời khóa biểu một cách đồng bộ là một công cụ rất tốt giúp người xếp Thời khóa biểu có cách nhìn tốt nhất trong việc tư duy xếp của mình. Đây là một đặc điểm rất mạnh của phần mềm TKBU.

2. Khái niệm ô thời khóa biểu lớp đồng bộ và chưa đồng bộ

Một đặc thù nữa rất cơ bản của TKBU là chức năng cho phép xếp dữ liệu trên TKB lớp "trước khi" đồng bộ dữ liệu. Chức năng này cho phép người xếp Thời khóa biểu sẽ tiến hành xếp theo 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: xếp nhanh dữ liệu lên TKB lớp mà chưa cần quan tâm đến việc trùng giờ, trùng tiết giáo viên hay hội trường.

Giai đoạn 2: tinh chỉnh, đồng bộ Thời khóa biểu, hoàn thiện chức năng xếp Thời khóa biểu.

Về đầu trang

3.4. Qui trình xếp Thời khóa biểu mới

Sơ đồ của hình 1 cho ta biết qui trình xếp Thời khóa biểu hiện nay tại Phòng Đào tạo, HVKTQS trước khi áp dụng phần mềm TKBU.

Sau khi cài đặt và sử dụng phần mềm mới TKBU, qui trình xếp Thời khóa biểu sẽ được mô tả như sau:

Từ sơ đồ trên ta có nhận xét rằng mặc dù chỉ là bước đầu chuyển sử dụng CNTT trong công tác lập Thời khóa biểu nhưng hầu hết các công đoạn của quá trình nhập, xếp Thời khóa biểu là hoàn toàn trên máy tính.

School@net