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课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,6、纪律是自由的第一条件。黑格尔,7、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。马卡连柯,8、我们现在必须完全保持党的纪律，否则一切都会陷入污泥中。马克思,9、学校没有纪律便如磨坊没有水。夸美纽斯,10、一个人应该：活泼而守纪律，天真而不幼稚，勇敢而鲁莽，倔强而有原则，热情而不冲动，乐观而不盲目。马克思,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6、纪律是自由的第一条件。黑格尔,7、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。马卡连柯,8、我们现在必须完全保持党的纪律，否则一切都会陷入污泥中。马克思,9、学校没有纪律便如磨坊没有水。夸美纽斯,10、一个人应该：活泼而守纪律，天真而不幼稚，勇敢而鲁莽，倔强而有原则，热情而不冲动，乐观而不盲目。马克思结构优化设计-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(penalty function),约束最优化问题,无约束最优化问题,校长是中小学校的领导核心。苏联教育家苏霍姆林斯基说：“校长领导学校，首先是教育思想上的领导，其次才是行政上的领导”1。要培育农村优秀教师，打造农村优质教育，研究农村中小学校长对校本教研的认识及发挥校长在校本教研中的作用，是从根本上解决农村教师专业发展的问题，也是保证新课程实验向纵深发展的新的推进策略。,为深入了解农村中小学校长对校本教研的认识的现状与需求，笔者开展了面向罗城县农村中小学校长的问卷调查与访谈调研工作，为提出切实可行的促进农村中小学教师专业发展的对策提供支持。,一、调查方法,1.调查对象：调查对象为来我院参加为期十天校长培训的罗城县51位农村中小学校长，其中中学校长16人，小学校长35人。,2.调查方式：采用问卷调查、个别访谈等方法。对抽查问卷信息用excel应用软件统计和分析，以百分数的方式呈现结果。,3.调查内容：问卷调查以选择题、问答题形式呈现，主要包括校长对本学校开展校本教研的认识、遇到的困难以及结合所任教学校的实际，对开展校本教研的实践与思考这些内容。,二、结果与分析,1.农村中小学校长对校本教研认识的现状及分析,表1数据显示，农村中小学校长对校本教研的作用、制度建设等方面有正确的认识，同时，也初步具备了正确的教育观念。但实际上校长“说出来的”并非他们自己的真正观念，而是书里说的理念或别人嘴里的观念，校长观念的转变不仅仅体现在得出的概念性结论上，更重要的是体现在观念支配下的行为上。农村中小学校长不能把这些正确的教育观念转化为自身的教育行为，就会严重制约教师的专业成长、有效课堂的构建、课题实验向纵深发展。因此，考评农村中小学校长对校本教研的认识，是了解并推进农村学校开展校本教研的首要条件。,2.在校本教研活动开展中遇到的困难及分析,通过访谈了解到，一些中小学校长也想开展校本教研活动，但由于受主客观条件的限制，教研活动开展很不正常。在开展校本教研遇到的五项困难调查中，排在困难第一、二位的是教师观念问题与专家引领问题，分别占56.1%和53.7%，排在第四、五位的是时间问题和资源问题，分别占51.2%和43.9%。这表明，困扰我们开展校本教研的最大困难是教师观念的更新与专家引领问题。,3.农村中小学校长对校本教研活动开展的建议及分析,在调查访谈中，校长们根据自己的学校实际，对校本教研活动的开展提出了一些好的建议。一是以课堂为载体，以教研组为单位，开展集体备课-教师上课-反思调整-重新上课-总结提炼等五个环节的校本教研模式；二是学校投入一定经费，购买教育书籍与订阅教学期刊，加强阅览室建设，规定教师阅读量；三是坚持开展每周一次的教研组学习活动；四是邀请教研员或本校骨干教师开展校本教研专题讲座。,三、对策与建议,充分了解了农村中小校长对校本教研认识的现状需求及期望，我们应该发挥校长在校本教研中的作用，以促进我国农村中小学教师的专业发展，从根本上提高农村地区的教育质量。,1.农村中小学校长是校本教研的制度建设者,作为学校制度建设者和决策者的校长，应确立“科研兴校”的办学理念，整合学校教导处、学科教研组和年级备课组的力量，利用学校现有的资源，在充分吸纳教师们意见的基础上，建立校本教研的培训机制、激励机制和保障机制。,一是建立校本培训与研究制度。邀请教研员或高校教育理论工作者进行校本教研相关理论和具体操作知识的培训工作。让教师们明确自我反思、同伴互助、专业引领三大要素在校本教研的重要意义；明确课例研究的实践模式，帮助教师收获思想与方法，助推教师走向成功。,二是建立集体备课与公开课制度。以“课例”为载体，围绕如何上好一节课展开研究，贯穿在备课组集体备课、设计、上课、说课、评课、教后反思等教学环节中，同伴相互沟通、相互启发，以文本式的教学设计和课堂教学展示为主要研究成果。,三是建立学习型教研组，坚持每周一次的教育理论学习制度。学习理论所蕴含的反思与研究精神，旨在运用所学理论解决自己教学中的实际问题，更重要的是能对自己的实践加以反思，有助于教师用更广阔的视野来思考和实践新课程，从而提高教师的教学水平和专业素质。,四是开展“四个一”专业素养提高活动：每学期读一本教育理论专著，每月阅读一本学科专业期刊，每月写一篇教学反思，每学年撰写一篇教育教学论文。教师读书、思考、研究的过程，也是其教学观念不断更新，教学行为和管理行为不断改善，教学水平不断提升的过程。,五是构建教师专业团队，强调教师之间的专业对话和合作。教学经验丰富、教学成绩突出的教师可发挥传帮带的作用，使新教师尽快适应教师角色；骨干教师、学科带头人要强调团队协作精神，实现成功经验的共享，既借鉴和吸纳他人的经验，又反思和提升自己的经验，从而达到共识、共享、共进，实现教学相长和共同发展。,六是根据本校教育经费实际，建立有利于教师专业成长的经费资助、表彰奖励、考核评价等制度。给教师以人文关怀，尊重和保护教师教学研究的积极性和创造性，增强教师的职业自信心，并建立与之配套的“教师常规工作考核表”，调动每一位教师从事教研的自觉性。总之，校长要创设良好的研修氛围，努力搭建教师成长的平台，促进教师群体奋发向上，追求自我专业发展。,2.农村中小学校长是校本教研的专业引领者,部分农村中小学校长将自己的职业角色定位在行政管理者上，实际上，校长是教师群体中的一员，也是校本教研制度的身体力行者、专业引领者。在课程改革中，校长应以一名教师的身份主动参与新课程改革，具体承担一定的教学或教学指导任务，深入学科教研组，通过听课、评课、师生座谈、课题研究等手段，了解学情、教情，与教师群体探讨、分析在新课程改革实施中遇到的问题与困惑，努力引领教师关注新情况，解决新问题，总结经验，指导教师科学实施课程，始终发挥自己的专业引领作用。,校长身为校本教研的专业引领者，要树立终身学习的理念。一是注重教育类、专业类书籍的阅读，广泛地读书与思考，有利于校长用更深厚的文化底蕴来支撑教育教学，用更广阔的视野来审视与反思学校教研、培训制度的重建，思考与实践新课程的专业引领。二是用心做教育笔记，多读书，勤总结，善反思，这样才能形成自己富有个性的教育思想，并将自己先进的教育思想传递给每一个教师，更新教师群体观念。三是根据教学、教研的实际需要，整合学校教导处、学科教研组和年级备课组的力量，从课堂教学和教研活动两个系列规划研究专题供教师选择。校长要率先垂范，选择教研活动组织、管理方面的专题，开展行动研究。,总之，建立以校为本的教研制度，校长是第一责任人，要懂业务、专业务、精业务、爱业务。通过校本教研，引领学校发展、教师发展，努力推进学校新课程实验向纵深发展。,一、农村中小学实施素质教育存在的问题,较应试教育，素质教育是更科学的合理的先进的教育。但是农村中小学在实施应试教育向素质教育转轨时却遇到了很大的困难和阻力。,（一）教育理念匮乏、落后,教师片面地认为素质教育就是减负，减少教师教和学生学的内容。在素质教育实践过程中，部分中小学出现了这样的现象：教师像卸了包袱一样，不再像以前那样认真钻研教材，研究教法；学生像泄了气一样，学习放松了。其次把发展学生的特长理解为素质教育的全部，但是在实施过程中演化成了形式主义，放手发展学生但却不给予指导和培养，课外活动和兴趣小组成了学生摆脱枯燥无味的课堂学习的“自由玩耍”的天地。另外挂着素质教育的旗帜来搞应试教育，仍然把升学率当成评估质量的硬指标，节假日补课有增无减，把班级分为快慢班，实验班，这对学生的身心造成了极大的伤害。,（二）教育资源配置失衡,1.师资力量薄弱,目前农村中小学教师队伍存在的主要问题是：（1）整体素质不高，结构不合理。从教师来源来看，有的是民办教师转正的，有的是“学历合同”转正的，有的是向社会招收的；从学历层次来看，第一学历合格率低；从年龄结构上看，老教师和年轻教师居多；从职称结构看，高中级职称的少，绝大部分是初级的；从学科结构上看，音体美和农技教师奇缺。（2）教学科研水平偏低。对新课改感到“水土不服”。加之受农村文化的内在影响，经验主义文化模式占主导地位，教学观念落后，教学方法陈旧，对新课程改革中出现的文化冲突普遍感到不适应。（3）农村教师队伍不稳定。由于城乡学校差距悬殊，农村教师受利益驱动，工作不安心，千方百计想调入城镇学校。城镇教育又发展迅速，亟需调配师资，于是通过招考等方式从农村学校挖走了大批优秀的教师。农村教师队伍呈现出不稳定的态势。,2.课程资源单一,目前农村与城市一样执行国家统一的课程方案，使用单一的课程标准，出现“校校同课程，生生同课本”的局面。农村学校教学内容单一化，其实施的目标也是唯一的，即参加中考或高考，仅仅追求升入高一级的学校。加之农村受条件的限制，很少开设综合实践活动课程和开发校本课程，很少使用乡土教材，致使农村课程设置单一，严重脱离农村生产生活的实际。课程与教学跟农村经济和社会发展存在着严重的不适应。,（三）教育教学管理水平不高，教学效果不明显,一些教育行政管理部门为了显示政绩，搞形象工程，过分重视“示范性学校”，“重点学校”的建设和管理，而把农村学校当成“弃儿”，疏于管理。加之一些学校领导教学观念陈旧，教学管理水平不高，工作责任心不强，相当部分校长和教导主任就如何进行教学管理心中无底，无章可循。有些学校或沿袭已制订的制度，学校教学工作缺乏激励机制，目标管理不明确，跟现代教学管理理念很不适应。有些学校领导不思进取，学校干脆不设什么管理制度，农村学校教学管理非常松散。学校没有引进竞争机制，工作既无动力又无压力，教师工作积极性普遍不高，对自己的职业产生倦怠情绪。平时教学只重数量而不重质量，作业批改的越多，越能得高分。教案写的越详越能证明工作积极性高，检查者却不看看教师的教案是怎么写成的。多年来写一次教案却能从容应付许多年，今年抄去年的，明年抄今年的。现在网上教案多如牛毛，教师为了“钻研教材”也都在网上“认真备课”了。,（四）留守学生心理健康问题严重,随着我国经济建设的发展和农村外出务工人员的增多，广大的农村家庭“留守学生”问题已成为当前我国社会转型时期的一个独特而重要问题。由于“留守”在家的孩子缺少父母的爱，在对他们的管教上就很容易出现问题。比如，隔代监护容易产生溺爱、寄养监护会出现偏爱、无人监护就会失爱，而这些孩子又缺少自律意识，部分孩子的学习成绩比较差，人格形成出现了缺馅，心理问题复杂。“留守学生”在心理上的问题比较明显。更多的“留守学生”暴露出性格上的缺陷：如自制力差、自我中心、金钱主义、自私、自卑、孤僻、任性、暴躁、逆反等。有心理问题的“留守学生”，在日常生活和学习过程中就会表现出以下一些症状：更容易违纪，成为教育的难管对象，更为严重者还会走向犯罪道路。普遍有厌学倾向，学习成绩差。缺乏沟通，人际关系和青春期问题突现。,二、解决农村素质教育的建议,（一）转变观念,关于深化教育改革全面推进素质教育的决定指出：“全面推进素质教育是党和政府的重要职责，各级领导班子干部要转变教育观念。充分认识素质教育的重要性和紧迫性。”转变哪些观念呢？就是做好三个转轨：由应试教育向素质教育转轨，由只重智育向“五育”并重全面发展转轨，由单一的升学型办学向综合型办学转轨。作为教育工作者我认为应该在以下几方面来转变观念：1.更新学生观：教师要用发展的眼光看待学生，了解和研究学生。确立学生在教育中的主体性地位，理解、信任、尊重、爱护学生。认识到学生的独创性，鼓励学生发挥特长，发展个性。2.更新教师观：在新课程改革下，教师是学生的诊断师，是学生学习的指导者，是学生生活与心理的辅导者，是评价者和激励者，是学生的管理者，是教育共同体的协调员，同时教师又是一个研究者，是一个不断进取的人。3.更新教学观：教学方式由以讲为主转向合作探究为主，教学内容由封闭转向开放，教学组织形式由单一时空转向灵活时空，教学手段由黑板粉笔转向多样化综合，教学评价由重结果评价转向多元评价。,（二）促进教师专业化成长,要积极地为农村教师创造条件，提高教师的业务水平。鼓励农村教师参加在职或脱产进修，提高学历层次，提升教学水平。精心组织农村教师进行全面的新课程理论培训，使他们能够认真理解，理会和把握新课程改革的指导思想，教育观念，改革目标以及相关的政策措施和各学科课程标准的解读。精心组织农村教师参加信息技术培训，提高信息技术素养。让农村教师定期分批到城镇学校“拜师学艺”，由专家引领，促进专业成长。,（三）加强农村教师职业道德建设，提高教书育人水平,农村教师在师德方面要不断地进行学习和总结，不断地约束自我、提升自我。教育主管部门可将师德建设作为学校办学质量和水平评估的重要指标，加强对教师师德的考评，坚持师德考核与业务考核并重，建立教师自评，教师互评，家长评教师，学生评教师相结合的考评机制。重点考核教师教书育人的实绩和职业道德状况，教学态度和育人效果等。把师德考核结果作为教师职务聘任评优评先的重要依据。,三、结论,当前，三农问题成为我国突出的问题，党和国家花很大的力气去解决，但成效不大，其原因是多方面的，农村教育没有提供积极的智力支撑也是重要的原因。三农问题的解决首先必须要有解决的人才，而人才必须靠教育。教育内容是农村教育的根本，是改革和发展农村教育的关键。我国三农问题的解决要依靠农村教育培养。农村教育的内容要为三农服务，就必须改革过去农村教育内容中脱离农村实际，脱离农业需求，脱离农民需要的内容，使农村教育为农村的发展和振兴做贡献。,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(penalty function),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S,mIn,t.8(X)O,i=1,2,F(x)=P(x),;(x),b(x),h(x)=0,j,f(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XS当且仅当F(x)=f(x),;而xS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,min f(x),F(xa)=f(x)+oh(x),lst.h(x)=0,j=12,min F(,o),最优解必使所有h(xj=12D)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,min f(x),F2(x,o)=f(x)+o2(0,8,(x)1,st.g(x)0,i=1,2,m,F,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,min f(x),F(X,0)=f(x)+oP(x),h(x)=0,j=1,2,l,min F(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y0时,q(y)0.,当yO)时,y(y)=0,y(y)0.当y0时,q函数和v的典型取法,(y)=max,y),y(y),其中a1和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a1,允许误差E0,令k=1,Step2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x,Step3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,min f(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,0 x)=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问题,令,VO(x,72)=0,可得最优解,x1322,同时,有,n P(2)=7E,依次对k=1.2,用上述公式计算x和y2P(x1),结果如表1所示。,转化求解法(一):罚函数法,外罚函数法例题,表1x和2P(x)的关系,Ye P(x,)k,Ye P(a,),00714.0214,2.551,0247507427119710,0111133308610210(0.24870.7463601210,01538046152.958102110.24930.74813.30610,0.19040.5714,2267102120.24960.74901.52210,021620.64861.461102130.24980.74947.61910,02313.0,8.400,024990.7497,3.81210,72l8,4522102150.24990.7498,1.907,02452073564.30510316024990.74999.53610,END,16,、业余生活要有意义，不要越轨。,华盛顿,17,、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。,罗素,贝克,18,、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。,马云,19,、自己活着，就是为了使别人过得更美好。,雷锋,20,、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。,布尔沃,