结构优化设计-崔昌禹(哈尔滨工业大学)惩罚函数法与广义乘子法教学课件

结构优化设计--崔昌禹(哈尔滨工业大学)惩罚函数法与广义乘子法1、不要轻言放弃，否则对不起自己。2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。--戴尔．卡耐基。3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。4、守业的最好办法就是不断的发展。5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。结构优化设计--崔昌禹(哈尔滨工业大学)惩罚函数法与广义乘子法结构优化设计--崔昌禹(哈尔滨工业大学)惩罚函数法与广义乘子法1、不要轻言放弃，否则对不起自己。2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。--戴尔．卡耐基。3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。4、守业的最好办法就是不断的发展。5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。4.6惩罚函数法与广义乘子法4.6-1惩罚函数法基本是想利用问题的目标函数和约束函数构造新的目标函数——罚函数(penaltyfunction)约束最优化问题无约束最优化问题关注教学细节，就是关注教育教学的改革与发展，关注教学细节，就是关注学生的成长与进步。只有把细节做好，才能使我们的教学卓有成效，才能使我们的教育主体――学生，体验到成功的喜悦，进而迸发出追求成功的动力。《英语新课程标准》倡导任务型的教学模式，让学生在教师的指导下，通过感知、体验、实践、参与和合作等方式，实现任务目标，感受成功。精心设计的任务型活动对于激发学生的学习兴趣，增强学习的信心，实现教学的目标起到非常重要的作用。笔者通过多年的摸索，觉得小学英语教师应在以下细节中多下功夫。一、活动的设计要控制难易，层层递进维果斯基的“最近发展区”理论认为，学生的发展有两种水平：一种是学生的现有水平，另一种是学生可能的发展水平。两者之间的差距就是最近发展区。学生的进步主要是在最近发展区完成的。因此教师必须准确把握学生已有的知识储备，制定出难易适度的活动内容，让学生能够“跳一跳，摘到桃子”，也就是让学生在教师或同学的帮助下，能运用已有知识解决问题，获得进步。[案例1]教学内容：牛津英语6AUnit7AtChristmas(PartE)教学活动：Jigsawreading活动目的：通过学生自主阅读，理解日记片段的意思，然后通过小组讨论，将片段连成语篇，完整理解日记。活动过程：Step1Readbyyourself(教师将学生分成四大组，同时把日记分成四个片段，分别打印在红、黄、绿、粉四种颜色的纸上，按组每人发一个片段。要求每个学生仔细阅读拿到的日记片段，了解大意。)Step2Shareingroups（教师将学生再次分成四人小组，确保小组内每人有不同的任务，要求学生在小组内交流自己读到的内容，小组成员也可以提出自己的疑问。）Jigsawreading是一种新型的教学形式，它不仅可以促使学生主动获得语言知识,提高阅读能力,而且能培养学生的交流和合作的精神。但是这种活动有一定的难度，小学生在初次接触时会产生茫然和不适应。在实施过程中，教师加强了调控，在每一步后都进行了检查和反馈。反馈的形式也是多样的，有个人汇报，也有小组齐说。由于师生的共同努力，活动难度被分解，活动的有效性得到充分发挥。二、活动的设计应注重学生灵活性的培养在小学英语课堂上，存在着反复跟读、朗读和机械操练的现象。一些教师误以为只要反复朗读若干遍，就能使学生掌握所学单词、句型。事实证明这样的观点是错误，其直接后果就是导致学生的灵活性缺失，在真实交流时张口结舌，语无伦次。[案例2]教学内容：牛津英语3AUnit11Aboyandagirl(PartA)教学活动：猜猜她（他）是谁活动目的：通过复习已学过的单词来自我介绍，培养发散性思维，尝试深层次思考。活动过程：教师先在黑板上画一朵五瓣花，每个花瓣上写上一个字母：g,L,n,t,hStep1Guessthewords(运用头脑风暴，让学生发散思维，依次让学生列举以该字母开头的单词。例如：girl,go…)Step2Askandanswer三年级的学生初次接触英语，词汇量并不大，教师针对学生的认知和思维特点，首先用一朵花吸引学生的注意力，通过5个字母发掘学生大脑中的生词库，简单的头脑风暴后又引导学生将词语运用到对话中，为之后谈论人物的特征做好铺垫。整个环节既遵循了语言学习的规律，又发展了学生的思维能力。三、活动的设计要考虑到学科间的融合在英语活动中适当地融入其它学科的知识，不但能激发学生学习的兴趣，拓宽他们的眼界，还能培养孩子们的想象力和探索精神。[案例3]教学内容：牛津英语5BUnit7ABusyDay(PartB&PartC)教学活动：Guessthetime活动目的：通过对不同国家时间的猜测来巩固所学句型Whattimeisit?It’s…It’stimefor…以及用past和to来表示时间的方法。活动过程：教师用多媒体课件呈现世界各大城市的时间表T:Differentareashavedifferenttimezones.Lookattheform.Herearesomebigcities.CanyoutellmeBeijingTime,LondonTime,NewYorkTimeandsoon?（学生同桌讨论并交流。）T:Now,lookattheformagain.WhenitishalfpastnineinthemorninginBeijing,whattimewillitbeinLondon?(通过表格上显示的时差，学生由北京时间推算出伦敦时间。)T:NewYorkandSanFranciscoareintheUSA,buttheybelongtodifferenttimezone.Sothetimeineachplaceisdifferent.GuessSanFranciscotime.(引导学生了解在同一国家也会有不同的时区。)T．Whydodifferentcitieshavedifferenttime?Pleasefindtheanswerafterclass.(给学生留下课后作业，引导学生对地理知识的进一步探索。)该活动有趣、有效，又拓宽了学生的知识面。学生在学习语言的同时也学会了有助于跨文化交际的相关地理知识，活跃了思维，开阔了视野。总之，成功的教学必定离不开精彩的细节。作为一个教育者，我们要在大处着眼，小处着手，切实关注教学中的细节。让细节完美，让学生成功。就语文课程学习而言，我们很有必要以生活化的情景导入作为切入点，展开更深层次的探讨和研究。尤其是在小学阶段的语文课程教学中，情景教学不但激发了学生的兴趣爱好，而且在活跃课堂教学气氛的同时，有效地提高了教学质量，实为一种效果良好的教学方式。文章针对情境教学法在小学语文教学中的应用展开分析，具有一定的现实意义。一、精心备课，创设课文情境成功的课堂讲学，离不开教师课前悉心的课件准备，因此，教师应该在教学思想方面对情境教学方式有充分的认知和了解，在教学方案的设计中将要设立的情境和课文结合起来，以多种角度、多种形式，实现情境教学的课堂氛围，只有在教师的教学规划和构思中成功地、到位地，对要表现的情境进行良好的自我呈现，才能更加胸有成竹地教授学生。例如，在《望庐山瀑布》这首诗歌的学习中，教师应该对诗中所表达的情境和诗人自身的情感抒发有一定深度的了解，制作的课件要对诗文情境的表达有一个恰当的定位。教案中，可以用多媒体技术，把诗中的风景绘制成一张张连贯美观的教学图片，用投影的方式展现在学生面前，配合高山流水般的轻音乐，作为背景音乐进行听觉烘托，教师对诗句以及作者李白的人生阅历进行简单的阐述来让学生回归诗歌本身。二、结合课文，烘托情境气氛在情境教学中，往往会因为情境设立的特定化，而忽略教学中要求学生学习的知识点。所以在课堂气氛的烘托中，教师要有一个尺度恰当的把握控制，无论是教学情境的走向方面，还是学生在课堂中情感的表达方面。“来源于课文，并基于课文”是课堂教学的初衷。教师在创设的情境中，扮演着讲解和说明的重要角色，以课文的表现为主线，围绕制定好的教案要求来引导学生，丰富学生的情感，点燃学生探索求知的热情，提高学生的想象力和思考能力，调动学生学习的主动性和积极性，给学生足够自由和宽松的教学环境的同时，落实课本教学要求。三、深入分析，实现教学目的在情境创设的过程中，教师应该将归纳完整的教学知识点贯穿到情境中，以适当的停顿和提问的方式，吸引学生的注意力，激发学生渴求学习知识的欲望，鼓励学生学会问是什么、为什么。在良好的师生互动中对课本进行深入的思考，思考的过程亦即学生深入学习和体会的过程；情境化教学模式还能有效地实现提高学生写作能力的教学目的。深度地思考往往会激发学生内心深处的灵感和充斥在脑海中的思绪，在写作过程中能有一个深层次的体会和领悟，对课文主旨和精髓有一个全面的认知和升华。所以，教师在情境化教学中深入引导的教学模式，对学生课文学习和读后感的写作、培养方面能起到很大的帮助作用。情境教学法是一种非常科学、非常有效的教学方式，对学生语言的学习大有裨益。它是突破传统化、单一化的旧教学模式的一种创新体，调查普遍表明，处于小学阶段的学生在这种教学模式下能够更好地接受语文知识，并且能美化心灵，陶冶情操，丰富情感表达。本文以分析情境教学法在小学语文教学中的应用为题，提出了几点看法，希望能够为小学语文教学提供一定的帮助。4.6惩罚函数法与广义乘子法4.6-1惩罚函数法基本是想利用问题的目标函数和约束函数构造新的目标函数——罚函数(penaltyfunction)约束最优化问题无约束最优化问题4.6-1外惩罚函数法考虑约束非线性最优化问题minf(x)g(X)≤h,(x)=0.,j=1,2,…,其中f(x),g(X)(i=1,2,…,m)和h,(xj=,2,…,l)都是定义在R"上的实值函数。记问题(1)的可行域为SmInt.8(X)≤O,i=1,2,F(x)=P((x),;(x),b(x)h(x)=0,jf(x)和约束函数8(x)及h(x)所构造的、具有“惩罚性质”的辅助函数怎罚性质”—要求X∈S当且仅当F(x)=f(x);而x∈S时,F(X)>f(X),并且F(x)f(x)随着X到S的距离的增大而增大对于等式约束问题minf(x)F(xa)=f(x)+o∑h(x)lst.h(x)=0,j=12minF(,o)最优解必使所有h(xj=12…D)都接近0。否则,罚函数F(x)的第二项是很大的正数,与最优解取到极小值矛盾。对于不等式约束问题minf(x)F2(x,o)=f(x)+o2[(0,8,(x)1]st.g(x)≤0,i=1,2,…,mF,XER最优解必使所有g(X)i=l,2,…,m)都接近0或小于0。否则,罚函数的第二项是很大的正数,与最优解取到极小值矛盾。般的约束最优化问题minf(x)F(X,0)=f(x)+oP(x)h(x)=0,j=1,2,…,lminF(x,0)8(x)≤0,i=1,2,其中O是很大的正数,P(X是连续函数Px)=∑98:(x)+Evh(x)q和y是满足下列条件的实值函数q(y)=0,当y≤0时q(y)>0.,当y>O)时y(y)=0y(y)>0.当y≠0时q函数和v的典型取法(y)=[max,y)y(y)其中a≥1和β≥1是给定的常数,通常取作1或2。转化求解法(一):罚函数法外罚函数法step1选取初始数据。给定初始点x,初始罚因子%>0,放大系数a>1允许误差E>0,令k=1Step2求解无约束问题,以xk-1为初始点,求解无约束问题minF(x,O4)=f(x)+yP(x),设其最优解为xStep3检查是否满足终止准则,若yP(x)<E,则选代终止,X。为约束问题minf(X)s.8;(x)≤0.i=1,2,…,mn,的近似最优解;否则h(x)=0,j=1,2,…令Yul=ark,k:k返回Step2转化求解法(一):罚函数法外罚函数法例题例题41用外罚函数法求解约束最优化问题(1)st.x1+x2=1其中x=(x2,x:)2,要求选取n1=005,a=2,=103【解】引入罚函数0x)=G可+2)+(x+x2-1则问题(3)相应的一系列无约束最优化问题为(x,k)其中1=0.05,yx1=2yx,k=12转化求解法(一):罚函数法外罚函数法例题用解析方法求解上述无约束