遗传算法-最优化方法教学课件

遗传算法-最优化方法46、法律有权打破平静。——马·格林47、在一千磅法律里，没有一盎司仁爱。——英国48、法律一多，公正就少。——托·富勒49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处罚才能使犯罪得到偿还。——达雷尔50、弱者比强者更能得到法律的保护。——威·厄尔遗传算法-最优化方法遗传算法-最优化方法46、法律有权打破平静。——马·格林47、在一千磅法律里，没有一盎司仁爱。——英国48、法律一多，公正就少。——托·富勒49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处罚才能使犯罪得到偿还。——达雷尔50、弱者比强者更能得到法律的保护。——威·厄尔遗传算法、遗传算法起源遗传算法是由美国的J.Holland教授于1975年在他的专著《自然界和人工系统的适应性》中首先提出的,它是一类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法。在当前信息技术教学中，教师困囿于传统的教学评价，学生的参与意识淡薄，个性得不到发展。信息技术课堂评价应遵循过程性、发展性、多元性的原则，教师应根据教学内容的需要，运用考卷评价法、作品评价法、QQ交流评价等方法提高学生的信息素养。《基础教育课程改革纲要》指出，评价不仅要关注学生学业成就，更要发掘学生的潜能，满足学生的学习需求，帮助学生认识自我，建立自信。然而，由于受应试教育的钳制，传统的评价存在重知识轻能力、重智育轻德育、重技能轻思维、重结果轻过程等的弊病，学生的主体参与意识淡薄，个性化得不到发展。随着后“新课改”时代的到来，教学评价愈来愈受到信息技术教师的重视，教师关注学生的学习过程，注重学生的个性发展，关注学生在群体中与其他个体的交往。评价方式也趋向于多元，让学生在评价中取长补短，促进自我提高。一、信息技术评价应遵循的原则1.过程性原则。建构主义认为，评价应基于学生的“前经验”，要在分析学生认知水平、学习兴趣、操作技能的基础上，实施过程性评价，包括发现问题的能力、解决问题的能力。教师要坚持因材施教的原则，尊重学生的个体差异，针对不同层次的学生提出不同的要求，通过对话交流、引导启发，让每一位学生都能获得进步。过程评价能开启学生智慧、挖掘学生的潜能，促进信息素养的提高。如在“制作多媒体作品――导航页与拙政园页”教学中，教者须对学生自主学习完成文本框的插入与设置、自选图形的使用、视频的插入过程进行评价，对学生根据教师提供的美化方案自主美化作品进行评价。2.发展性原则。教师要以发展的眼光关注学生，让学生既要看到自己的进步，也要看到自己的不足。评价的目的不在于简单好坏优劣的评判，而在于监控，能以评改变教师的教学行为，在于促进，以评促学，及时调整学生的学习方式。由于学生的发展水平不尽相同，部分学生每分钟勉强能打十来个字，但文档的修饰挺漂亮，教师可据此打个“优秀”。3.多元性原则。教师要改变过去评价主体、评价内容、评价角度单一的问题，开展多的评价。评价主体既有过去的师评，还有学生的自评，同伴的互评，能尊重学生，以他们的视角进行评价，如“我们是否已取得进步？”评价的内容既有知识的理解、技能的掌握，还有发现问题能力、解决问题能力，以及信息意识、作品欣赏、价值内化等方面的要求。二、信息技术评价的有效策略1.考卷评价法。教师要根据教学内容、学生发展设计一套测评卷，包括选择、填空、判断、连线、操作题等内容。考卷评价的特点是客观、公正、实时，能了?t学生对知识的掌握程度，最大化地利用信息资源，提高教学效率。（1）考卷既要体现工具性，也要体验人文性，要考查学生运用知识技能、思想方法解决实际问题的能力。例如张兵今天要从家（滨河湾）乘公交车到新华书店买书，但不知道有没有直达车，也不知道怎么换乘。你能帮助张兵解决问题吗？简述解决步骤。你还有其他的解决方法吗？请描述。（2）授人以鱼，不如授人以渔。考卷不仅要重视基础知识、基本技能的考核，还要关注学生能力、思想方法的考核。例如，王明同学听到了一首《南山南》，但又不记得在哪个网站听到了，王明想把这首歌下载到自己的学习机里面（格式是mp3），请你说说王明同学该怎么做？（3）设置一些新颖的情景题，摒弃死记硬背、复杂计算的题目。如呈现IE、RealPlayer、回收站、网上邻居的图标，说说通过哪个图标可以共享局域网中其他计算机的资源？2.作品评价法。学生根据所学内容完成电子作品的制作，如电子报刊、多媒体作品、网页制作、动画制作等，教师须根据学生的信息素养制定合适的量规，开展教学评价活动。如电子报刊作品评价的量规如下：（1）思想性、科学性。要求主题明确，内容健康向上，能完整地表达作品的主题思想，内容贴近学生的生活实际。（2）技术性。要求运用word、powerpoint、zinemaker等准确、简洁地表现作品，并包含报刊的各个要素。（3）艺术性。页面设计要求生动活泼，图文并茂，文字清晰易读，色彩运用得当，页面之间风格协调。（4）创新性。素材获取、内容创作保持原创，主题表现形式新颖，构思巧妙，具有一定的想象力。3.QQ交流评价。信息技术教师要充分利用自己的学科与技术优势，借助于QQ的功能进行评价，能消除学生自卑，让他们将自己的作品发布在QQ空间里，与同伴一起分享自己的成功经验，共同合作探讨遇到的困难，交流作品中的成功地方与不足之处，并提出自己的修改意见。QQ交流评价既有助于学生消除自卑，克服羞于表达的心理，也有助于学生掌握知识、提高技能，创作出优秀的电子作品。总之，在初中信息技术教学中，要开展有效的教学评价，制定科学合理的评价方案与量规，以激发学生的学习兴趣，提高学生的自我评价意识，以达到以评促教、以评促学的效果。一、激发学生积极思维的内涵《数学课程标准》在课程实施建议中明确指出：数学教学要求从学生的生活经验和已有知识出发，创设各种情境，引导学生在教师创设的教学情境中，开动脑筋、积极思维、亲自探索和主动研究获得知识；激发学生学习数学的兴趣，培养学生创新思维能力、掌握数学知识。因此，“创设情境”是数学教学中的一种策略。创设问题情境就是指教师精心设计一定的客观条件，如提供学习材料、动手实践、解决问题的方法等，有意识地设疑问、立障碍、布迷局、揭矛盾，激发他们积极寻找解决问题的方法和途径，排除这种障碍和困难，从而使学生对数学知识处于欲求不得、欲言不能的状态，引导学生主动探究，激发了思维的发生。其实质在于揭示事物矛盾以引起主体内心的冲突，打破主体已有的认知结构的平衡状态，从而激发学生内驱力，唤起思维，促使学生探究，主动学习，优化建构，掌握思维的策略和方法，从而提高解决数学问题的能力。数学教学具有高度的抽象性、严密的逻辑性和广泛的应用性，而初中生的思维正处于以具体形象思维为主要形式向以抽象逻辑思维为主要形式逐步过渡的阶段，数学知识的抽象性与学生认识的具体形象之间存在着矛盾。因此，在初中数学教学活动中，应以问题为主线，通过创设问题情境来调动学生思维的参与，激发其内驱力，使学生真正进入学习状态之中，达到掌握知识、训练思维和提高能力的目的。学生的思维活动是因遇到问题且需要解决而引起的。没有问题的学习是不存在的，过于简单容易的问题，不能很好地调动学生学习的积极性和创造性，难于培养优秀的科学人才；过难过深的问题，又会使学生心灰意冷，不利于激发动机，违背面向全体学生的教学原则。因此，在初中数学课堂教学中，问题情境的创设，应充分利用外在的物质材料，展示内在的思维过程，提示知识的发生、发展的过程；应具有促进学生智力和非智力因素的发展；还应使问题情境结构、数学知识结构和学生认识结构三者和谐统一，促进数学知识结构向学生认识结构的转化；既要创设与当前教学要解决的问题，又要创设与当前问题有关，并能让学生回味思考的问题；充分调动学生的手、脑、眼、耳、口等多种感官直接参与学习活动，因为少年儿童是靠"形式、声音、色彩和感官"来思维的。二、创设教学情境的有效方法在教学活动中，教师要认真仔细地钻研教学课程标准，教材和教学参考书，把握知识分布点、教学重点和难点，了解学生的基础知识，在教学过程中的各个环节都可以创设问题情境，使学生整节课都处于问题情境之中，如一节课开始进，可通过情境设计，提示矛盾，导入新课；讲授新课中，进行情境设计，使矛盾逐步得到解决，巩固练习时，可通过情境设计，使问题不断深化，知识得到扩展和引伸，以创设良好的问题情境为教学的中心，用置疑，问难等灵活的探究方式充分调动学生思维的积极性，促进师生合作与教学合作，既发挥教师的主导作用，又充分调动学生的自主学习的积极性、创造性，激发学习的内在动力，使其学得更多、更快、更好。1.创设自由、宽松、民主、和谐的课堂氛围。陶行知先生说过：“惟独从心里发出来的，才能达到心的深处。”因此，平等、和谐、信任的师生关系，自由、宽松、民主、融洽的课堂气氛是唤起学生学习兴趣并促其主动学习的基础，也是实现主体性参与教学的前提。在课堂教学中，努力创造自由、宽松、民主、平等、和谐、乐学、互相信任、心情愉悦的课堂氛围，使学生的个性潜能得到释放，学生才能把精力放在学习上，愉快的学习，积极主动地探索。对学困生和潜能生更要关注，多与他们沟通，不挖苦、不歧视，用真情关心、爱护他们，使他们真正感受到老师的爱，减少他们因学业成绩不理想而造成精神上的沉重压力，善于发现他们的闪光点，以促其建立自信，变“要我学”为“我要学”，积极主动的参与学习。2.创设直观或实验情境。对某些比较抽象的概念，如果直接让学生学习，学生可能不知从何开始，这时教师可提供直观的材料，或通过具体实验设置问题情境，让学生通过观察、画图、动手操作等实践活动，让学生有感性认识，再让学生来研究具体的问题，这样学生探究问题也就有了明确的方向。3.创设问题情境，培养学生发现问题、解决问题的能力。在创新教学活动中，教师创设探究情境，能引起学生认知冲突，产生对所学知识的关切与渴望。通过探究使学生在积极而自信的状态中，不断地发现问题，不断地解决问题，还能把自己发现的结论作为学习的动力，如讲“等腰三角形”一节时，笔者创设了这样一个情境：“一个等腰三角形的玻璃板被弄破了，只留下底边和一角，怎样才能把这块玻璃配好？”一时间，学生的热情高涨，给出了许多答案，经过师生共同努力，这节课收到了意想不到的效果。总之，初中数学课堂有效创设教学情境，不仅能激发学生求知欲和好奇心，增强学生乐于参与、关注活动的兴趣，引导学生沉浸在探索、思维和发现的身临其境的境界，挖掘学生的内在潜力，开发学生的智力、能力和想象力，培养学生的创造意识和自主探究、合作探究的能力，而且还自然的在思维能力、情感态度与价值观等方面得到进步和发展遗传算法、遗传算法起源遗传算法是由美国的J.Holland教授于1975年在他的专著《自然界和人工系统的适应性》中首先提出的,它是一类借鉴生物界自然选择和自然遗传机制的随机化搜索算法。1.遗传算法简介遗传算法是模拟达尔文的遗传选择和自然淘汰的生物进化过程的计算模型。它的思想源于生物遗传学和适者生存的自然规律,是具有“生存+检测”的迭代过程的搜索算法。遗传算法以一种群体中的所有个体为对象,并利用随机化技术指导对一个被编码的参数空间进行高效搜索。其中,选择交叉和变异构成了遗传算法的遗传操作;参数编码、初始群体的设定、适应度函数的设计、遗传操作设计、控制参数设定等5个要素组成了遗传算法的核心内容。2适用的领域汽车设计,包括材料选择、多目标汽车组件设计、减轻重量等。机电系统设计分布计算机网络的拓扑结构。电路设计,此类用途的遗传算法叫做进化电路。电子游戏设计,例如计算平衡解决方案。机器智能设计和机器人学习。模糊控制系统的训练、移动通讯优化结构时间表安排,例如为一个大学安排不冲突的课程时间表。旅行推销员问题神经网络的训练,也叫做神经进化。函数优化示例求下列一元涵数的最大值f(x)=x·Sin(10·x)+2.0∈[-1,2],求解结果精确到6位小数。1.编码GA是通过某种编码机制把对象抽象为由特定符号按一定顺序排成的串。正如研究生物遗传是从染色体着手,而染色体则是由基因排成的串。GA使用二进制串进行编码。GA对于本例的编码由于区间长度为3,求解结果精确到6位小数,因此可将自变量定义区间划分为3×106等份。又因为221<3×106<222,所以本例的二进制编码长度至少需要22位,本例的编码过程实质上是将区间[1,2]内对应的实数值转化为一个进制串(b21b20.b0)。2.几个术语个体(染色