遺傳算法-最優(yōu)化方法教學課件

遺傳算法-最優(yōu)化方法46、法律有權打破平靜?！R·格林47、在一千磅法律里，沒有一盎司仁愛。——英國48、法律一多，公正就少?！小じ焕?9、犯罪總是以懲罰相補償；只有處罰才能使犯罪得到償還?！_雷爾50、弱者比強者更能得到法律的保護?！ざ驙栠z傳算法-最優(yōu)化方法遺傳算法-最優(yōu)化方法46、法律有權打破平靜?！R·格林47、在一千磅法律里，沒有一盎司仁愛。——英國48、法律一多，公正就少。——托·富勒49、犯罪總是以懲罰相補償；只有處罰才能使犯罪得到償還?！_雷爾50、弱者比強者更能得到法律的保護?！ざ驙栠z傳算法、遺傳算法起源遺傳算法是由美國的J.Holland教授于1975年在他的專著《自然界和人工系統(tǒng)的適應性》中首先提出的,它是一類借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機制的隨機化搜索算法。在當前信息技術教學中，教師困囿于傳統(tǒng)的教學評價，學生的參與意識淡薄，個性得不到發(fā)展。信息技術課堂評價應遵循過程性、發(fā)展性、多元性的原則，教師應根據(jù)教學內容的需要，運用考卷評價法、作品評價法、QQ交流評價等方法提高學生的信息素養(yǎng)。《基礎教育課程改革綱要》指出，評價不僅要關注學生學業(yè)成就，更要發(fā)掘學生的潛能，滿足學生的學習需求，幫助學生認識自我，建立自信。然而，由于受應試教育的鉗制，傳統(tǒng)的評價存在重知識輕能力、重智育輕德育、重技能輕思維、重結果輕過程等的弊病，學生的主體參與意識淡薄，個性化得不到發(fā)展。隨著后“新課改”時代的到來，教學評價愈來愈受到信息技術教師的重視，教師關注學生的學習過程，注重學生的個性發(fā)展，關注學生在群體中與其他個體的交往。評價方式也趨向于多元，讓學生在評價中取長補短，促進自我提高。一、信息技術評價應遵循的原則1.過程性原則。建構主義認為，評價應基于學生的“前經驗”，要在分析學生認知水平、學習興趣、操作技能的基礎上，實施過程性評價，包括發(fā)現(xiàn)問題的能力、解決問題的能力。教師要堅持因材施教的原則，尊重學生的個體差異，針對不同層次的學生提出不同的要求，通過對話交流、引導啟發(fā)，讓每一位學生都能獲得進步。過程評價能開啟學生智慧、挖掘學生的潛能，促進信息素養(yǎng)的提高。如在“制作多媒體作品――導航頁與拙政園頁”教學中，教者須對學生自主學習完成文本框的插入與設置、自選圖形的使用、視頻的插入過程進行評價，對學生根據(jù)教師提供的美化方案自主美化作品進行評價。2.發(fā)展性原則。教師要以發(fā)展的眼光關注學生，讓學生既要看到自己的進步，也要看到自己的不足。評價的目的不在于簡單好壞優(yōu)劣的評判，而在于監(jiān)控，能以評改變教師的教學行為，在于促進，以評促學，及時調整學生的學習方式。由于學生的發(fā)展水平不盡相同，部分學生每分鐘勉強能打十來個字，但文檔的修飾挺漂亮，教師可據(jù)此打個“優(yōu)秀”。3.多元性原則。教師要改變過去評價主體、評價內容、評價角度單一的問題，開展多的評價。評價主體既有過去的師評，還有學生的自評，同伴的互評，能尊重學生，以他們的視角進行評價，如“我們是否已取得進步？”評價的內容既有知識的理解、技能的掌握，還有發(fā)現(xiàn)問題能力、解決問題能力，以及信息意識、作品欣賞、價值內化等方面的要求。二、信息技術評價的有效策略1.考卷評價法。教師要根據(jù)教學內容、學生發(fā)展設計一套測評卷，包括選擇、填空、判斷、連線、操作題等內容。考卷評價的特點是客觀、公正、實時，能了?t學生對知識的掌握程度，最大化地利用信息資源，提高教學效率。（1）考卷既要體現(xiàn)工具性，也要體驗人文性，要考查學生運用知識技能、思想方法解決實際問題的能力。例如張兵今天要從家（濱河灣）乘公交車到新華書店買書，但不知道有沒有直達車，也不知道怎么換乘。你能幫助張兵解決問題嗎？簡述解決步驟。你還有其他的解決方法嗎？請描述。（2）授人以魚，不如授人以漁?？季聿粌H要重視基礎知識、基本技能的考核，還要關注學生能力、思想方法的考核。例如，王明同學聽到了一首《南山南》，但又不記得在哪個網站聽到了，王明想把這首歌下載到自己的學習機里面（格式是mp3），請你說說王明同學該怎么做？（3）設置一些新穎的情景題，摒棄死記硬背、復雜計算的題目。如呈現(xiàn)IE、RealPlayer、回收站、網上鄰居的圖標，說說通過哪個圖標可以共享局域網中其他計算機的資源？2.作品評價法。學生根據(jù)所學內容完成電子作品的制作，如電子報刊、多媒體作品、網頁制作、動畫制作等，教師須根據(jù)學生的信息素養(yǎng)制定合適的量規(guī)，開展教學評價活動。如電子報刊作品評價的量規(guī)如下：（1）思想性、科學性。要求主題明確，內容健康向上，能完整地表達作品的主題思想，內容貼近學生的生活實際。（2）技術性。要求運用word、powerpoint、zinemaker等準確、簡潔地表現(xiàn)作品，并包含報刊的各個要素。（3）藝術性。頁面設計要求生動活潑，圖文并茂，文字清晰易讀，色彩運用得當，頁面之間風格協(xié)調。（4）創(chuàng)新性。素材獲取、內容創(chuàng)作保持原創(chuàng)，主題表現(xiàn)形式新穎，構思巧妙，具有一定的想象力。3.QQ交流評價。信息技術教師要充分利用自己的學科與技術優(yōu)勢，借助于QQ的功能進行評價，能消除學生自卑，讓他們將自己的作品發(fā)布在QQ空間里，與同伴一起分享自己的成功經驗，共同合作探討遇到的困難，交流作品中的成功地方與不足之處，并提出自己的修改意見。QQ交流評價既有助于學生消除自卑，克服羞于表達的心理，也有助于學生掌握知識、提高技能，創(chuàng)作出優(yōu)秀的電子作品?？傊诔踔行畔⒓夹g教學中，要開展有效的教學評價，制定科學合理的評價方案與量規(guī)，以激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的自我評價意識，以達到以評促教、以評促學的效果。一、激發(fā)學生積極思維的內涵《數(shù)學課程標準》在課程實施建議中明確指出：數(shù)學教學要求從學生的生活經驗和已有知識出發(fā)，創(chuàng)設各種情境，引導學生在教師創(chuàng)設的教學情境中，開動腦筋、積極思維、親自探索和主動研究獲得知識；激發(fā)學生學習數(shù)學的興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新思維能力、掌握數(shù)學知識。因此，“創(chuàng)設情境”是數(shù)學教學中的一種策略。創(chuàng)設問題情境就是指教師精心設計一定的客觀條件，如提供學習材料、動手實踐、解決問題的方法等，有意識地設疑問、立障礙、布迷局、揭矛盾，激發(fā)他們積極尋找解決問題的方法和途徑，排除這種障礙和困難，從而使學生對數(shù)學知識處于欲求不得、欲言不能的狀態(tài)，引導學生主動探究，激發(fā)了思維的發(fā)生。其實質在于揭示事物矛盾以引起主體內心的沖突，打破主體已有的認知結構的平衡狀態(tài)，從而激發(fā)學生內驅力，喚起思維，促使學生探究，主動學習，優(yōu)化建構，掌握思維的策略和方法，從而提高解決數(shù)學問題的能力。數(shù)學教學具有高度的抽象性、嚴密的邏輯性和廣泛的應用性，而初中生的思維正處于以具體形象思維為主要形式向以抽象邏輯思維為主要形式逐步過渡的階段，數(shù)學知識的抽象性與學生認識的具體形象之間存在著矛盾。因此，在初中數(shù)學教學活動中，應以問題為主線，通過創(chuàng)設問題情境來調動學生思維的參與，激發(fā)其內驅力，使學生真正進入學習狀態(tài)之中，達到掌握知識、訓練思維和提高能力的目的。學生的思維活動是因遇到問題且需要解決而引起的。沒有問題的學習是不存在的，過于簡單容易的問題，不能很好地調動學生學習的積極性和創(chuàng)造性，難于培養(yǎng)優(yōu)秀的科學人才；過難過深的問題，又會使學生心灰意冷，不利于激發(fā)動機，違背面向全體學生的教學原則。因此，在初中數(shù)學課堂教學中，問題情境的創(chuàng)設，應充分利用外在的物質材料，展示內在的思維過程，提示知識的發(fā)生、發(fā)展的過程；應具有促進學生智力和非智力因素的發(fā)展；還應使問題情境結構、數(shù)學知識結構和學生認識結構三者和諧統(tǒng)一，促進數(shù)學知識結構向學生認識結構的轉化；既要創(chuàng)設與當前教學要解決的問題，又要創(chuàng)設與當前問題有關，并能讓學生回味思考的問題；充分調動學生的手、腦、眼、耳、口等多種感官直接參與學習活動，因為少年兒童是靠"形式、聲音、色彩和感官"來思維的。二、創(chuàng)設教學情境的有效方法在教學活動中，教師要認真仔細地鉆研教學課程標準，教材和教學參考書，把握知識分布點、教學重點和難點，了解學生的基礎知識，在教學過程中的各個環(huán)節(jié)都可以創(chuàng)設問題情境，使學生整節(jié)課都處于問題情境之中，如一節(jié)課開始進，可通過情境設計，提示矛盾，導入新課；講授新課中，進行情境設計，使矛盾逐步得到解決，鞏固練習時，可通過情境設計，使問題不斷深化，知識得到擴展和引伸，以創(chuàng)設良好的問題情境為教學的中心，用置疑，問難等靈活的探究方式充分調動學生思維的積極性，促進師生合作與教學合作，既發(fā)揮教師的主導作用，又充分調動學生的自主學習的積極性、創(chuàng)造性，激發(fā)學習的內在動力，使其學得更多、更快、更好。1.創(chuàng)設自由、寬松、民主、和諧的課堂氛圍。陶行知先生說過：“惟獨從心里發(fā)出來的，才能達到心的深處?！币虼耍降?、和諧、信任的師生關系，自由、寬松、民主、融洽的課堂氣氛是喚起學生學習興趣并促其主動學習的基礎，也是實現(xiàn)主體性參與教學的前提。在課堂教學中，努力創(chuàng)造自由、寬松、民主、平等、和諧、樂學、互相信任、心情愉悅的課堂氛圍，使學生的個性潛能得到釋放，學生才能把精力放在學習上，愉快的學習，積極主動地探索。對學困生和潛能生更要關注，多與他們溝通，不挖苦、不歧視，用真情關心、愛護他們，使他們真正感受到老師的愛，減少他們因學業(yè)成績不理想而造成精神上的沉重壓力，善于發(fā)現(xiàn)他們的閃光點，以促其建立自信，變“要我學”為“我要學”，積極主動的參與學習。2.創(chuàng)設直觀或實驗情境。對某些比較抽象的概念，如果直接讓學生學習，學生可能不知從何開始，這時教師可提供直觀的材料，或通過具體實驗設置問題情境，讓學生通過觀察、畫圖、動手操作等實踐活動，讓學生有感性認識，再讓學生來研究具體的問題，這樣學生探究問題也就有了明確的方向。3.創(chuàng)設問題情境，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。在創(chuàng)新教學活動中，教師創(chuàng)設探究情境，能引起學生認知沖突，產生對所學知識的關切與渴望。通過探究使學生在積極而自信的狀態(tài)中，不斷地發(fā)現(xiàn)問題，不斷地解決問題，還能把自己發(fā)現(xiàn)的結論作為學習的動力，如講“等腰三角形”一節(jié)時，筆者創(chuàng)設了這樣一個情境：“一個等腰三角形的玻璃板被弄破了，只留下底邊和一角，怎樣才能把這塊玻璃配好？”一時間，學生的熱情高漲，給出了許多答案，經過師生共同努力，這節(jié)課收到了意想不到的效果。總之，初中數(shù)學課堂有效創(chuàng)設教學情境，不僅能激發(fā)學生求知欲和好奇心，增強學生樂于參與、關注活動的興趣，引導學生沉浸在探索、思維和發(fā)現(xiàn)的身臨其境的境界，挖掘學生的內在潛力，開發(fā)學生的智力、能力和想象力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造意識和自主探究、合作探究的能力，而且還自然的在思維能力、情感態(tài)度與價值觀等方面得到進步和發(fā)展遺傳算法、遺傳算法起源遺傳算法是由美國的J.Holland教授于1975年在他的專著《自然界和人工系統(tǒng)的適應性》中首先提出的,它是一類借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機制的隨機化搜索算法。1.遺傳算法簡介遺傳算法是模擬達爾文的遺傳選擇和自然淘汰的生物進化過程的計算模型。它的思想源于生物遺傳學和適者生存的自然規(guī)律,是具有“生存+檢測”的迭代過程的搜索算法。遺傳算法以一種群體中的所有個體為對象,并利用隨機化技術指導對一個被編碼的參數(shù)空間進行高效搜索。其中,選擇交叉和變異構成了遺傳算法的遺傳操作;參數(shù)編碼、初始群體的設定、適應度函數(shù)的設計、遺傳操作設計、控制參數(shù)設定等5個要素組成了遺傳算法的核心內容。2適用的領域汽車設計,包括材料選擇、多目標汽車組件設計、減輕重量等。機電系統(tǒng)設計分布計算機網絡的拓撲結構。電路設計,此類用途的遺傳算法叫做進化電路。電子游戲設計,例如計算平衡解決方案。機器智能設計和機器人學習。模糊控制系統(tǒng)的訓練、移動通訊優(yōu)化結構時間表安排,例如為一個大學安排不沖突的課程時間表。旅行推銷員問題神經網絡的訓練,也叫做神經進化。函數(shù)優(yōu)化示例求下列一元涵數(shù)的最大值f(x)=x·Sin(10·x)+2.0∈[-1,2],求解結果精確到6位小數(shù)。1.編碼GA是通過某種編碼機制把對象抽象為由特定符號按一定順序排成的串。正如研究生物遺傳是從染色體著手,而染色體則是由基因排成的串。GA使用二進制串進行編碼。GA對于本例的編碼由于區(qū)間長度為3,求解結果精確到6位小數(shù),因此可將自變量定義區(qū)間劃分為3×106等份。又因為221<3×106<222,所以本例的二進制編碼長度至少需要22位,本例的編碼過程實質上是將區(qū)間[1,2]內對應的實數(shù)值轉化為一個進制串(b21b20.b0)。2.幾個術語個體(染色