遗传算法改进及经典算法应用教学课件

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,*,*,时间反复无常，鼓着翅膀飞逝,遗传算法改进及经典算法应用PPT.,遗传算法改进及经典算法应用PPT.时间反复无常，鼓着翅膀飞逝遗传算法改进及经典算法应用PPT.遗传算法原理,一段玉帅马聪,聪舒豪杰,主要内容,遗传算法概述,遗传算法基本原理,遗传算法改进,遗传算法的应用及一些问题,一、农村中学学生对电脑的熟悉程度,随着信息时代的到来，电脑逐渐渗透到人类社会生活和生产的各个领域，尤其是家庭电脑的普及，给广大中小农村中学学生会带来多大影响呢？而农村中学学生对电脑的熟悉程度将会影响到现代教育技术的研究和发展，我们首先就此问题进行了调查。,农村中学学生对电脑熟悉程度调查,通过分析以上结果，我们可以得出几点体会：,1.虽然电脑正以惊人的速率占领家庭和学校教育市场，但大部分农村中学学生仍对电脑处于不太熟悉状态，农村中学学生接触电脑的机会仍是有限的，可以推断大部分农村中学学生对现代教育技术的了解也是较少的。现在的农村中农村中学学生是二十一世纪社会的建设者，面临以信息技术应用为代表的信息科技时代，广大农村中学学生这种对电脑的熟悉程度是令人担忧的。,2.不同性别的农村中学学生对这个问题差异性显著，男生中熟悉电脑并经常使用的人数要多于同类女生；大部分女生都不太熟悉电脑，这与男、女农村中学学生的学习心理、智力发展特点有关。,二、农村中学学生对农村中学信息技术的态度,现代教育技术进入农村中学化学课堂是近几年教学改革的成果，农村中学学生如何看待这种新的教学方式，是积极的态度还是持犹豫和怀疑，这直接关系到在现代教育技术教学中是否能充分调动农村中学学生的积极性。对于曾经参与和未参与过信息技术教学的两类农村中学学生我们分别做了调查。农村中学学生对化学课堂教学中使用现代教育技术的态度,1.有70%以上的农村中学学生认为农村中学化学课堂教学中适合使用信息技术辅助。我们可以推断认为，大部分农村中学学生无论是否参与过信息技术教学，在本体意识上对其都持有积极的态度，而现代教育技术教学过程会对农村中学学生这种积极态度的形成和稳定起到促进作用。,2.对比现代教育技术化学教学与一般化学教学的效果，有67.3%的农村中学学生认为更好，说明了多数农村中学学生肯定了现代教育技术化学教学的优势；但也有近33%的农村中学学生认为一般甚至不好，说明现代教育技术教学仍有待进一步研究和实践，如何突出它的优势，辅助化学课堂教学，确实起到提高教学质量的作用。使用信息技术的化学课与一般化学课比较调查,3.化学课堂教学是否还使用现代教育技术，大部分农村中学学生持赞同态度，说明了大多数农村中学学生希望信息技术继续发展完善。也有近34%的农村中学学生持无所谓甚至反对的意见，这需要具体分析原因，努力改进信息技术中的不足才能使其转变态度。,三、农村中学学生对农村中学信息技术作用的认识,多媒体信息技术作为一种辅助手段进入农村中学化学课堂教学，其“辅助”作用究竟表现在哪些方面？如何在课堂上充分发挥它的“辅助”功能？我们就此问题对农村中学学生进行了调查，希望通过了解农村中学学生的感受，帮助教师对现代教育技术的作用形成较客观的认识。,农村中学学生对化学课堂使用信息技术作用的认识调查,在这项调查中，我们列了十二个选项，其中既有积极作用，也有消极作用，调查结果表明：,1.大部分农村中学学生认同现代教育技术的积极作用，其中有81.3%的农村中学学生认为能用动画的画面帮助理解物质的微观变化；76.2%的农村中学学生认为可以提高化学学习兴趣、集中注意力、上课不累；70%的农村中学学生通过信息技术中的实验录像，更清楚地观察实验现象；60%以上的农村中学学生认为可以利用信息技术软件重复演示过的实验，用信息技术和大屏幕展示重点知识省时、清楚，使所学的知识增多，记忆效果好。教师应充分利用这些现代教育技术化学教学的优势，提高教学质量和效率。,2.有44.4%的农村中学学生认为用信息技术上课能多做练习，巩固知识，但也有19%农村中学学生持有反对意见，认为上课用信息技术做习题效果不好。说明信息技术软件虽然能提供大量的习题和多种表现形式，但如果将其作为“题海战术”的工具是不受普遍欢迎的。因此利用信息技术做课堂练习，还应符合农村中学学生的认知特点，重点研究习题的质量而不是数量。,3.只有20.6%的农村中学学生选择了“用信息技术展现知识可代替老师的讲解”，说明大部分农村中学学生注重教师的主导作用，对信息技术的辅助作用有正确的理解，他们不赞同教师作为“放映员”，农村中学学生作为“观众”，整堂课都由信息技术代替教师进行讲解、实验、提问的化学课堂，这种教学方式应被淘汰。,在素质教育的背景下，初中音乐欣赏教学不仅可以培养学生良好的音乐素养，还可以提高学生的审美情趣，对于学生的健康成长有着重要影响。互动教学模式在初中音乐欣赏课堂上的应用，构建和谐的师生关系，使学生在一种轻松愉悦的教学氛围中，充分发挥想象力和创造力，学习大量的音乐知识，不断提高综合素质，实现德智体美劳的全面发展。,一、初中音乐欣赏课互动教学的重要原则,1.主体性原则,初中音乐欣赏课互动教学要充分体现学生的主体学习地位，尊重学生的想法和观点，发挥学生的主体性非智力因素作用。首先，教师要相信学生的主体能力，大胆放手让学生去自由发挥，彻底转变传统的专制作风和教学观念，真正认识到学生才是学习的主体。其次，掌握学生主体性的内容和形式，在初中音乐课堂中，发挥学生主体性的方式有很多，学生可以主动和自觉地进行音乐欣赏学习，在学习过程中自主创新、训练和探索，教师要充分调动学生的积极性和主动性，开展丰富多彩的音乐欣赏教学活动。最后，激发学生的主体意识，学生的主体意识主要分为动力系统和操作系统，动力系统主要由学生的非智力因素组成，这些非智力因素能够维护和激发学生的主体活动意识，操作系统主要由学生的智力因素组成，通过运用、记忆、概括、感知客体，开展和参与多种主体活动。,2.活动性原则,在初中音乐欣赏课互动教学过程中，教师要精心设计活动内容，激发学生的学习兴趣，使学生能够积极主动地动脑、动耳、动眼、动口、动手，自主去行动，为学生创设丰富的教学情境，促使学生积极开展自主学习活动。首先要结合音乐欣赏课程的教学目标和教学内容，设计整个教学互动的形式和层次，为学生提供广阔的能动空间，其次促进学生之间的互动交流，运用多种方式激励和引发学生积极主动参与教学活动，使学生相互促进、相互影响、共同发展。,3.民主性原则,初中音乐欣赏互动教学课堂，要充分体现师生之间和谐平等的关系，坚持民主性的原则，教师要鼓励学生积极地表达自己的想法和观点，尊重学生的个性化意见，给予学生参与教学活动展示自己能力的机会，注重学生在文化基础、认知能力、心理特征等方面的差异，重视培养学生信念、动机、意志、情感等人格因素，营造和谐、民主、自由的音乐教学氛围，通过教师和学生之间的积极互动和相互合作，推动学生的全面发展。,4.开放性原则,初中音乐欣赏互动教学课堂要坚持开放性原则，结合音乐的发展和变化，开展具有现实意义的课堂教学，一方面，在初中音乐欣赏课堂中，教师要积极运用多种教学方法和手段，激发学生的音乐兴趣，引导学生不断去发现、探索、认知和理解，调动学生表现自我的欲望。另一方面，充分利用音乐教学和其他学科之间的联系，形成生生之间、师生之间的和谐互动交流。,二、初中音乐欣赏互动教学模式应用,1.问题探究互动教学模式,在初中音乐欣赏课堂中利用问题探究的互动教学模式，在教学过程中，教师和学生共同创设丰富的教学情境，引发和挖掘学生的想法和疑问，提出相应的问题或者假设，学生可以以个人或者小组的形式，积极参与问题探究。通过问题探究，强化学生自主学习的内在动机，促进学生正确认识问题、全方位多角度探究，形成良好的价值取向和个性品质。,例如，在初中音乐欣赏课彩色的中国教学过程中，教师和学生积极地进行互动，教师首先提出课堂导入的问题：彩色的中国描绘了怎样的情景？然后为学生播放音乐，在欣赏过程中，指导学生注意倾听音乐的情感变化和歌词内容，发挥自己的想象力和创造力，感受作者是在怎样的情境中创造出了这样的音乐，然后邀请学生谈谈自己的想法和观点。接着进入下一个问题探究阶段，该音乐表达了作者怎样的爱国情怀？教师可以为学生讲述音乐背景知识，启发学生的音乐思维，在音乐欣赏中，帮助学生树立正确的价值取向，培养学生的音乐情趣。,2.课堂讨论的互动教学模式,教师讲解学生听讲早已成为音乐欣赏课程主要的教学模式，这种传统的教学模式，使教师成为音乐教学活动的主体，教师完全根据自己的经验和想法安排教学计划，很少考虑学生的想法和意见，很大程度上抑制了学生的兴趣，学生很少有机会展示和表现自己。为了提高初中音乐欣赏课程的教学质量和效果，可以采用课堂讨论的互动教学模式，使每一个学生都能参与到音乐欣赏教学活动中来，充分调动学生的积极性和主动性。,例如，在初中音乐欣赏课程在希望的田野上教学中，教师精心准备教学课件，提出教学问题：音乐中表现了怎样的场景，出现了哪些事物？歌曲表现了怎样的情感？然后给学生们一段欣赏音乐的时间，让学生们自己体会和感悟音乐，激发学生的想象力和创造力，引导学生发散思维，认真倾听和感悟音乐的魅力。最后，教师组织学生开展课堂讨论，学生可以以个人或者小组的形式参与课堂讨论，积极发表自己的想法和观点，在这个过程中，教师要耐心地和学生进行沟通交流，即使一些学生的想法和观点比较简单幼稚，教师也要充分尊重学生的个体差异，不能伤害学生的自尊心，注意培养学生的发散思维和批判思维，全面了解学生的想法和观点，结合音乐背景，有针对性地进行指导和教育，讲解重点的音乐专业知识。课堂讨论的互动教学模式，有利于培养学生的个性化品质，有利于发展学生主动探究、独立思考、坚持真理、敢想敢说的性格。,3.小组合作学习的互动教学模式,小组合作学习是一种重要的课堂教学形式，在初中音乐欣赏课程教学中应用小组合作学习的互动教学模式，积极开展有指导、有组织的互帮、互学、互教活动，突出学生之间的合作学习，加强学生之间的沟通交流，加深对音乐知识的体会和理解，培养学生良好的人际交往能力，加深学生和学生、学生和教师之间的感情。,例如，在初中音乐欣赏课程金色的秋天教学中，教师可以将全班学生分成几个合作学习小组，教师布置教学课题：音乐中主要使用了哪些乐器？音乐表达了作者怎样的情感？描述一下金色秋天的景象。合作学习小组成员共同完成教学课题，学生在合作学习小组中，自由发表自己的想法和观点，掌握其他小组成员的想法，最后选出一名学生总结小组成员的主要观点。在小组合作学习的互动教学模式中，教师作为指导者和辅助者，学生是教学活动的主体，在自由轻松的氛围中，激发学生的学习兴趣，不断提高音乐欣赏教学的质量和水平。,结束语,初中音乐欣赏课程对于培养学生的音乐素养和审美情趣有重要作用，在音乐欣赏课程教学中，教师要加强和学生之间的互动交流，坚持互动教学的重要原则，积极开展丰富多彩的互动教学活动，调动学生的积极性和主动性，推动学生全面发展。,遗传算法原理,一段玉帅马聪,聪舒豪杰,主要内容,遗传算法概述,遗传算法基本原理,遗传算法改进,遗传算法的应用及一些问题,遗传算法概述,1、优化方法,传统的优化方法(局部优化),共轭梯度法、拟牛顿法、单纯形方法,全局优化方法,GA、漫步法(Random Walk)、模拟退火法,遗传算法(GA)遗传算法是模拟在自然环境中,的遗传和进化过程而形成的一种全适应概率搜索,算法,2、遗传算法优点,遗传算法(GA)模拟自然选择和自然遗传,过程中发生的繁殖、交叉和基因突变现象,在,每次迭代中都保留一组候选解,并按某种指标,从解群中选取较优的个体,利用遗传算子(选择,交叉和变异)对这些个体进行组合,产生新一代,的候选解群,重复此过程,直到满足某种收敛,指标为止。其遗传进化操作过程简单,容易理,解,GA流程,问趋的初始(倏逸)解丁,编码成染色体(向量,确定种群P(t),计算各染色体的迳应度,种群P(t种群P(t+1),通过遗传运算存优去劣,种群P(t+1,什群满足预定标,解码染色休,问题解答空间,1、基本思想,模拟自然界优胜劣汰的进化现象,把搜索空间映射为,遗传空间,把可能的解编码成一个向量一染色体,向量的,每个元素称为基因。通过不断计算各染色体的适应值,选,择最好的染色体,获得最优解。,2、遗传算法的基本运算,(1)选择运算,(2)交换操作,(3)变异,Q选择运算,从旧的种群中选择适应度高的染色体,放入匹,配集(缓冲区),为以后染色体交换、变异,产生,新的染色体作准备,选择方法一适应度比例法(转轮法),某染色体被选的概率:P。,P,f(x,f,(x;),x;为种群中第i个染色体,f(xi)为第i个染色体的适应度,值,1)计算各染色体适应度值,2)累计所有染色体适应度值,记录中间累加值S,mid和最后累加值sum=f(xi,腺3)产生一个随机数M,0(N(sum,4)选择对应中间累加值S-mid的第一个染色体,进入交换集,5)重复(3)和(4),直到获得足够的染色体。,举例,1.具有6个染色体的二进制编码、适应度值、P累,计值,染色体的适应度和所占的比例,色体适应度值所比例累计,01110,000,00100,01I00,12,4,8,16,用转轮方法进行选择,染色体被选的概率,染色体12345678910,适应度,8217721211737,被选概0.10.0020.00.00.10.1000.00.0,229264939,适应度,1027343648,9666976,被选的染色体个数,随机数234976,2757,所选染色,体号码,37103137,66,、节制使快乐增加并使享受加强。,德谟克利特,67,、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。,裴斯泰洛齐,68,、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。,歌德,69,、懒人无法享受休息之乐。,拉布克,70,、浪费时间是一桩大罪过。,卢梭,