Implementación de una heurística para la programación automática de horarios de una escuela secundaria

Abstract

Desde 2009 en Argentina se está llevando a cabo el proyecto Nueva Escuela Secundaria (NES) con el objetivo de reestructurar el nivel medio de la educación pública modificando los planes de estudio. Esto supone, entre otros, el desafío de elaborar horarios escolares que incluyan nuevas asignaturas, docentes y proyectos así como también un uso eficiente de los recursos edilicios de la escuela. A diferencia de la universidad, en la escuela secundaria los alumnos son agrupados según el año que estén cursando y no tienen libertad de elegir a qué asignaturas asistir durante el ciclo lectivo, dado que están preestablecidas por la currícula. El problema consiste en designar una asignatura a cada hora cátedra de cada curso, de manera tal que se cumplan los requerimientos del sistema educativo y de la disponibilidad docente.En la actualidad, los horarios escolares en las escuelas secundarias son elaborados manualmente, dando lugar a un amplio margen de mejora. Para desarrollar una herramienta que permita automatizar este procedimiento garantizando la elaboración de horarios de buena calidad, hemos implementado una heurística que divide el problema en etapas que combinan Programación Lineal Entera (PLE) y un algoritmo de búsqueda local (extit{stochastic hill-climbing}). El objetivo es aumentar el cumplimiento de características deseables del horario, como la compactación de horas de una misma asignatura o la reducción de horas inactivas de los docentes, respetando las condiciones que garantizan la factibilidad.Al aplicar la herramienta desarrollada a los horarios de una escuela secundaria pública de la Ciudad de Buenos Aires, según un sistema de penalizaciones elaborado para medir cualitativamente un horario, el resultado de la automatización mostró una mejora del $55.82%$ y del $73.28%$ con respecto a los horarios confeccionados manualmente en 2017 y 2018, respectivamente. El incremento de la calidad se vio reflejado, entre otros, en una mejor distribución de los recursos edilicios, en una disposición temporal equilibrada de las asignaturas y en horarios de trabajo más favorables para los docentes.