专题三-Monte-Carlo模拟课件

专题三MonteCarlo模拟6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。7、心急吃不了热汤圆。8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。9、只为成功找方法，不为失败找借口(蹩脚的工人总是说工具不好)。10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。--戴尔．卡耐基。专题三MonteCarlo模拟专题三MonteCarlo模拟6、黄金时代是在我们的前面，而不在我们的后面。7、心急吃不了热汤圆。8、你可以很有个性，但某些时候请收敛。9、只为成功找方法，不为失败找借口(蹩脚的工人总是说工具不好)。10、只要下定决心克服恐惧，便几乎能克服任何恐惧。因为，请记住，除了在脑海中，恐惧无处藏身。--戴尔．卡耐基。数学建模专题三Montecarlo模拟2013-6-27Lxy,ChinaJiliangUr内容提纲数学建模专题三MonteCarlo模拟>1.引言>2Montecar10模拟基本思想>3.随机数生成函数>4.应用实例举例5.排队论模拟>6Montecarlo模拟求解规划问题013-6-27Lxy,ChinaJiliangUniversty1开发背景相比单片机技术日新月异，单片机市场日益多元细分的今天，我国大部分高校的单片机教学现状尽如人意，主要存在以下几点问题。首先，教学与实践是分开的；学生对老师讲的没有一个很具体的认识，所以，学生在没有做实验前只能靠自己的想象来理解老师所讲的知识点，没有一个更系统、更直观的认识，并且所学习内容一成不变，经常会出现讲课时学生想象，当见到实物时与想象差变很大无法提高学生的学习兴趣，并且晦涩难懂不易理解，而且该课程相对比较抽象，学生普遍反映入门较难且难以理解单片机的内部结构，而单片机的传统教学方式多以课堂原理来讲解与少量硬件实验相结合，实践内容少，不能充分激发学生兴趣，使其处于被动接受知识而不是主动求知[1]。其次是基本上都采用5l单片机作为研究性教学工具，学生对其他系列型号的单片机陌生，实际运用能力较差。学生照方抓药，不利于学生自主性的培养，即使会运用也只会简单的，而设计性实验也与社会要求的单片机应用设计过程相差甚远，大多数学生难以真正掌握单片机的设计与调试。只会照搬书本无法融会贯通，使教学与实际相差甚大，无法达到教学目的。最后，是教学手段单一。大多还停留在“黑板+粉”学习方式，或者多媒体PPT的阶段。教授效率不高、填鸭式、互动少，使得学生被动疲惫，前一个还没有理解就需要强加入另一个知识点，教学效果难如人意，学生缺乏主观能动性。综上，单片机目前的教学现状与技术一线存在着一定的脱节与差距，不利于对学生单片机实践与开拓创新能力的培养，而单片机的学习是微观的，是具体的。本着教与学两方面共同努力的思想，单片机教学的改革势在必行。创新型教学工具是指学生在教师的指导下，为了更全面系统地学习并熟练运用单片机这门课程，而开发的教学工具。它是把大家在课程中所遇到的实验问题加以全面地整合的一本教学工具书。构建一个开放性的活动课程，通过学生自主独立地发现问题、实验、调查、信息搜集。并且会把接线图、原理、还有常见的一些运用方法、还有程序都会加进去，使学生能够更加直观的理解其工作原理，并且能够简单运用其所学知识与生活实际相结合。教育部2005年一号文件《关于进一步加强高等学校本科教学工作的若干意见》中指出培养学生的自主学习和创新能力。加强高等学校本科教学工作的主要任务和要求是：着眼于国家现代化建设和人的全面发展需要、加大教学投入、强化教学管理、深化教学改革、坚持传授知识、培养能力、提高素质协调发展，更加注重能力培养，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力、全面推进素质教育。文中指出更加注重能力培养，着力提高大学生的学习能力、实践能力和创新能力与开发创新型单片机教学工具的目的一致[2]。2单片机教学工具的开发2.1单片机教学工具的设置将教学工具引入课堂以实际操作为主看为辅，以便老师高效教学，学生更加生动形象地理解，引发学生对知识的自主学习、自主理解、自主认知和自主运用。项目式教学中教师的作用是辅助，是配角，是给各组学生提供资料、方法，让学生能够针对问题主动思考并得到解决[3]。单片机教学工具要以提高教学质量，使用便捷方便，引导学生创新思维能力和对知识的认知能力为核心。是以《单片机原理与应用》课本为指导整合了上面的实验项目，把它以模块的形式呈现出来，同学们可以通过观看老师试验进而自主运用，从而自主认知。通过这种模式完善课程体系与教学内容，重视内容与技能的有机结合。强化学生能力的培养真正地把实践搬到了课堂上。具体模块有：LED流水灯；16×16点阵；十字路口交通指示灯；温度传感器；电子万年历；八路抢答器；录音播放；模块，实现了理论与实践相结合。2.2单片机教学工具的课堂辅助教学要充分利用教学工具的课堂辅助教学，教师引导学生自主设计、制作和拓展案例。掌握大量实用方法、技巧和经验。让学生在真实的环境中学以致用，善教者必善问，善问者必善思。在课堂教学中应围绕单片机工作原理与案例设计。将单片机教学工具与课程内容有机的结合进行讲述。适时向给学生提出问题，激发学生的问题意识，培养学生自主探究的学习习惯，例如：在讲解单片机循环结构程序设计时，可以提出一个LED流水灯的实验让学生自己动手操作，观察实验现象，可以从实质上了解控制元件与被控元件的连接方式，从而掌握运用。2.3单片机教学工具的实验室教学大学实验一般演示模仿的验证性式样，如果提前自己掌握了基础实验，那么学生就可以自主拓展实验设计，这样可以提升学生的动手能力，达到切实掌握单片机应用技术的要求。这里可以将与单片机教学内容相应的子模块如“16×16点阵伺”除了验证性的操作之外，还可在下达技术要求的基础之上，让学生在开放式实验室中自行设计开发，即由验证性实验拓展为分析设计的综合性实验，使学生在“做中学”，引导学生在实验中独立思考。自己动手发现和解决问题，自主建构课程的知识与能力体系，培养学生的创新能力和专业素养。2.4持续性教学工具评价将单片机教学工具与课程内容有机结合进行讲述，适时向给学生提出问题，激发学生的问题意识，培养学生自主探究的学习习惯单片机教学工具要以提高教学质量，引导学生创新思维能力为核心。使学生在“做中学”，引导学生在实验中独立思考。自己动手发现和解决问题，自主建构课程的知识与能力体系，培养学生的创新能力和专业素养和解决问题的能力。3结语单片机广泛运用在家用电器、智能仪器仪表、工业自动化、自动控制、通信、国防技术尖端、汽车电子设备等领域[4]，所以，在学生要主动学习课程内容时，更需要善于自主学习，在学习过程中要善于观察和总结，充分调动自己的求知和创新能力。并且与老师形成互动，在完成老师所讲内容上加以利用，并且有一定的创新能力将所学知识运用于生活实际。素质教育是以全面提高公民思想品质、科学文化和身体、心理、劳动技能素质，培养能力，发展个性为目的的基础教育。相对应试教育讲，它是符合教育规律的更高层次、更高水平、更高质量的教育。国家教委颁布的新编订的《全日制高级中学历史教学大纲》强调了历史学科“具有认识社会和教育的功能，同国家的政治经济、文化、外交等活动以及人们的社会生活有着密切的关系”，高中历史教育“对进行社会主义精神文明建设，提高人民素质；对全面贯彻教育方针，培养德、智、体等方面全面发展的社会主义建设者和接班人有着重要作用。”中学历史教学的指导思想，培养学生的目标和任务与素质教育的指向是一致的，应把素质教育当作首要任务来完成。素质教育的内容和任务表明，历史课堂教学必须转变教学观念。从实践上说，则要抓好三个“注重”：一、注重激发学生的主体意识这是提高学生素质的重要途径。素质教育的主体性原则告诉我们，要在充分发挥教师的主导作用下，广泛地让学生主动参与，积极思考、亲自实践；要培养学生的自我意识、竞争意识和创新意识；要发展学生的自我调控能力，创造性思维和适应社会的能力。即要在充分发挥学生的主体性的基础上，不断开发学生的潜能，促进其主体性进一步发展，把被动接受“要我学”转化为主动的“我要学”，实施学生参与式的教学方法。学生的参与要落实在整个教与学的过程中、落实在课堂。著名心理学家布鲁纳指出：“知识乃是一个过程，不是结果。”这句话深刻地揭示了现代教学观的一个重大转变，就是从强调学习的结果转向了学习的过程。所谓学习的过程，包括学生主动探究问题动机的培养和探究方法与思路的发展。激发学生学史兴趣，使学生爱学历史，这仅是一方面，更重要的是要培养学生主动探究问题的动机，也就是思维的积极性。学生在课堂上如果能不断爆发思维的火花，置疑、释疑，并能运用历史思维解决实际问题，那么学生参与的积极性和参与的程度就越高，对学生的潜能开发程度也越高，越有利“要我学”向“我要学”转化。二、注重提高学生的全面发展素质素质教育的一条重要原则就是整体性原则，有的学者将其概括为三个方面：一是素质教育对象的全体，二是要把素质教育的内容作为一个整体，三是进行多种内容的素质教育必须取向一致，使其协调发展，互相促进。以下分别说明：1．素质教育是面向全体学生的教育，它要使每位学生在原有的基础上都得到全面的应有的发展，无论是好学生还是后进学生，受教育的机会都是均等的从人的素质培养过程的规律来看，任何一个智力正常的学生，都具备学好历史科基础的潜力，虽然历史讲的是过去的事，但它和现实关系密切，故事性较强，贯穿的人物都是有血有肉的，可以再设情境，再现历史场面，学好历史可以得到观察事物的方式、方法，增强认识事物和判断事物的能力。改革后的教材，图文并茂，直观性强，这些都有利于激发学生的学史兴趣。从理论上说，没有学不好历史的学生，虽然学生之间的个别差异是存在的。针对发展水平和特点各自不同、但却有巨大潜力的学生，必须区别对待，因势利导，用爱心、责任感，开发“后进生”的学习潜能，激活学史动机，并使之内化成学史动力。区别对待不仅体现在量的方面，如知识掌握多或少的量关系上，而且体现在知识钻研的深与浅思维能力的高与低上。如：小字部分，方框中的原始资料，都可以有弹性地增减；以某个历史事件为例，如果说后进生只需掌握时、地、人、事、议，而对较高水平的学生则可要求在背景、影响或作用等问题的分析上多下些功夫。区别对待不是降低对后进生的要求，而是经过一段时间的努力，把他们引入正轨后，逐渐对其加码，促其赶上其他学生，使全体学生的水平得到提高。现代教学理论认为学生在学习活动中学习策略的优劣，直接决定着他们的学习效果。学生在学习过程是一个不断形成和激发动机的过程，学生的学习受其动机的策略的支配。因此，研究“学”是促使后进生转化的关键。我国目前仍有许多中下水平的学生，全面提高学生的整体水平，这是素质教育的大课题，历史教育工作者要从道义上、行动上关心、探索这个问题，走出一条改革的新路子。2．要把素质教育内容作为一个有机的整体，促进学生的整体成长和全面提高素质教育应该是完整意义上的教育，光有“一般学识”或只讲“培养能力”是不完整的。素质教育强调学生的全面发展和整体发展，即不仅要使学生德、智、体、美、劳全面发展，而且要使学生个性得到充分的自由和谐的发展。学校德育教育是多方面的，但历史学科在德育方面的意义极为重要。历史教育是培养学生爱国主义思想的主要手段。爱国之心是一种强烈的感情，这是中华民族对民族、国家的认同感和归属感的纽带。祖国和爱国的观念在历史中形成，也需要历史认识来巩固。历史教学也有助于净化心灵，陶冶情操，启迪智慧，史学对人生的启示，在于激扬人的真、善、美，树立科学的人生观、世界观、理想观、历史观，使人成为品德高尚，乐观进取的人。总之，中学历史思想教育内容与素质教育中的德育内容是一致的。3．取向一致，以形成教育合力，使其协调发展，互相促进实施素质教育在人的认识观念上与应试教育有差距，这就需要学校、家长、社会重视支持，全社会协调一致。学生的教育主战场在学校，因此学校必须摆正各种学科的位置，对历史学科也是如此，才能充分发挥历史学科的综合性功能。教师可充分利用家长学校、家访、倡议书等形式，晓之以理，阐明历史教育在素质教育中的地位，历史的社会功能以及历史学科在人格塑造上的意义，形成强大的教育合力，促进学生主体内部的积极性，实现素质教育水平的提高。4．注重素质教育过程中的能力培养培养提高学习能力是素质教育的重要内容。高中新大纲在历史课教学的目的中明确提出了知识教育、能力培养、思想教育三大目的任务。全面阐述了高中历史教学的任务，即知识教育是基础，思想教育是灵魂和导向，能力培养是关键。大纲把能力培养放到中心位置，从五个方面阐明了培养能力的要求。第一，再认和复述重要的历史事实、历史结论和基本线索。第二，对历史事件、历史现象进行分析，认识历史事实之间的联系与区别，形成正确的历史概念。第三，能够运用辩证唯物主义与历史唯物主义的观点和方法，对历史上的重大事件和重要人物作出实事求是的评价。第四，对与教学内容有关的历史资料进行分析和解释。第五，能够运用所学的知识理论，对某些现实问题进行正确的思考。这五项能力概括了历史学科能力的整体结构。大纲第一次明确提出“在考查学生历史知识的同时，注重考查能力”并要求高等学校入学考试应以本大纲为依据。这就把能力培养的目的与教学评估联系起来，把能力测试的要求作为学校各类考试命题的准则之一。素质教育强调培养学生自我学习、自我教育、自我发展的能力。历史学科应把培养学生的自学能力，即吸收摄取加工信息的方法和能力，作为最佳能力结构的一个重要组成部分来落实。我国著名教育家陶行知说“‘学’字的意义是要自己去学”，学会学习是指在课堂教学中，教师根据教材内容，学生的学习状况，适时地对学生进行学习目的、学习心理、学习方法指导的一种策略。第一，学会阅读。第二，学会用范例理论原理去认识和解决同类问题，使知识达到有效迁移。第三，学会讨论。世纪之交，世界各国为增强综合国力，各国的教育改革都更关注国民素质的提高，关心学校教育，我国正处于社会巨大变迁的历史转折时期，迫切要求培养和塑造出适合时代要求的具有新素质新的精神面貌的一代新人。素质教育的主要对象虽然是年青一代学生，但同时也进一步提高了对历史教师的要求――教师本身也需要提高整体素质。时代呼唤历史教育工作者必须有所建树，为完成应试教育向素质教育的转变，多做探索，多做努力。数学建模专题三Montecarlo模拟2013-6-27Lxy,ChinaJiliangUr内容提纲数学建模专题三MonteCarlo模拟>1.引言>2Montecar10模拟基本思想>3.随机数生成函数>4.应用实例举例5.排队论模拟>6Montecarlo模拟求解规划问题013-6-27Lxy,ChinaJiliangUniversty数学建模专题三引言Introduction)MonteCarlo模拟Montecarlo方法:蒙特卡罗方法,又称随机模拟方法,属于计算数学的一个分支,它是在上世纪四十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的亦称统计模拟方法,statisticalsimulationmethod→利用随机数进行数值模拟的方法Montecarlo名字的由来:Montecarlo是摩纳哥(monaco)的首都,该城以赌博闻名NicholasMetropolis(1915-1999)LxychinaLianguMerte-Carlo,Monaco数学建模专题三Montecarlot方法的基本思想_-MonteCarlo口二十世纪四十年代中期,由于科学技术的发展和电子计算机的发明,蒙特卡罗方法作为一种独立的方法被提出来,并首先在核武器的试验与研制中得到了应用。但其基本思想并非新颖,人们在生产实践和科学试验中就已发现,并加以利用。口一个简单实例2013-6-27Lxy,ChinaJiliangUniversty数学建模专题三举例MonteCarlo模拟口Buffon投针实验1768年,法国数学家Comtedebuffon利用投针实验估计π的值2L2013-6-27Lxy,ChinaJilonguniversly数学建模专题三SolutionMonteCarlo模拟ThepositioningoftheneedlerelativetonearbylinescanbedescribedwitharancascomponentsA∈[O,d)b∈[O,丌)Therandomvectorisuniformlydistributedontheregion[0,d)X[O,T).Accordingly,ithasprobabilitydensityfunction1/dTTheprobabilitythattheneedlewillcrossoneofthelinesisgivenbytheintegralp=C∫÷M=2013-6-27Lxy,ChinaJiliangUniversty例1.蒲丰投针问题数学建模专题三MonteCarlo模拟利用关系式求出n值212lNP其中N为投计次数,m为针与平行线相交次数。这就是古典概率论中著名的蒲丰氏问题。013-6-27Lxy,ChinaJiliangUniversty数学建模专题三MonteCarlo模拟一些人进行了实验,其结果列于下表:实验者年份投计次数π的实验值沃尔弗Wof)185050003.1596斯密思(mh)185532043.1553福克斯(Fox)189411203.1419拉查里尼190134083.1415929Lazzarini)013-6-27Lxy,ChinaJiliangUn