最優(yōu)化模型與算法教學(xué)課件

最優(yōu)化模型與算法最優(yōu)化模型與算法最優(yōu)化模型與算法最優(yōu)化錢園氣法內(nèi)容概要■優(yōu)化模型簡介優(yōu)化模型分類優(yōu)化算法及其分類Matlab優(yōu)化工具箱現(xiàn)代智能優(yōu)化算法英語課程標(biāo)準(zhǔn)指出，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，英語教學(xué)應(yīng)以學(xué)生為中心，以培養(yǎng)積極向上、開拓進(jìn)取、和諧發(fā)展的人為最基本的教育目的，而不是簡單地教給學(xué)生多少個(gè)單詞和句型。那么，如何在英語課堂教學(xué)中體現(xiàn)“以生為本”的思想，促進(jìn)日常教學(xué)的情知交融呢？筆者結(jié)合自己的教學(xué)實(shí)踐，總結(jié)出以下五條教學(xué)策略。一、以趣激學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)瑞士著名教育家皮亞杰說過：“所有智力方面的活動都要依賴于興趣?！边@句話一針見血，道出了興趣對學(xué)習(xí)的重要性。興趣是人們力求認(rèn)識某種事物或愛好某種活動并伴有積極情緒色彩的心理傾向，是推動人們進(jìn)行活動的最現(xiàn)實(shí)、最活躍的內(nèi)部動機(jī)。新課程認(rèn)為，課堂的有效性首先體現(xiàn)在是否調(diào)動了學(xué)生的積極性。因此，我們要想方設(shè)法，設(shè)計(jì)能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生主動參與學(xué)習(xí)。如在NSEFCBook2Unit4WildlifeProtection的閱讀教學(xué)中，筆者設(shè)計(jì)了三輪競賽，穿插于教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在上課的一開始就進(jìn)行第一輪競賽：聽聲音辨動物。讓學(xué)生根據(jù)聲音辨認(rèn)各種動物，并用英語作簡要描述。在學(xué)生了解了課文大意后，穿插第二輪競賽：看錄像片段，回答問題。一段配有英文解說詞的錄像展示了藏羚羊生活的溫馨場面及慘遭殺戮的血腥場面。學(xué)生在受到視覺沖擊后肯定有很多話想表白，于是筆者設(shè)計(jì)了以下兩道題供搶答：1.WhydidMiludeerdisappearinChina?2.WhowashuntingandkillingtheTibetanantelopes?等學(xué)生對課文的信息有了全面的理解后，進(jìn)入第三輪競賽：設(shè)計(jì)公益廣告。學(xué)生以四人小組為單位，設(shè)計(jì)一則保護(hù)動物、保護(hù)環(huán)境的公益廣告，并要求用英語解說作品創(chuàng)意。最后，評選最佳廣告設(shè)計(jì)。這些新穎有趣的課堂活動從學(xué)生的興趣出發(fā)，充分調(diào)動了學(xué)生的積極性，給學(xué)生留下了深刻的印象，達(dá)成了很好的教學(xué)效果。二、駕馭教材，設(shè)計(jì)貼近學(xué)生生活的教學(xué)任務(wù)羅杰斯認(rèn)為，如果要使學(xué)生全身心地投入學(xué)習(xí)活動，那么就必須讓學(xué)生面臨對他們個(gè)人有意義或有關(guān)的問題。然而，受客觀條件的限制，教材的內(nèi)容很難完全貼近所有學(xué)生的生活實(shí)際，這就需要教師以教材為基礎(chǔ)，創(chuàng)設(shè)貼近學(xué)生生活實(shí)際的教學(xué)任務(wù)，從而使學(xué)生能夠“學(xué)生活中的英語，在英語中學(xué)生活”。筆者在教學(xué)SEFCBook2AUnit9SavingtheEarth時(shí)，設(shè)計(jì)了以下一些貼近當(dāng)?shù)貙W(xué)生生活的任務(wù)。1.讓學(xué)生對教師拍攝于附近的有關(guān)環(huán)境污染題材的照片加注英語注釋。2.讓學(xué)生暢談美好的自然環(huán)境對人類的好處。3.述說自己曾經(jīng)做過的有害于環(huán)境的事情。4.根據(jù)實(shí)際，以四人小組為單位，排演一則反映污染環(huán)境的小品。5.提供保護(hù)環(huán)境的錦囊妙計(jì)。6.從自己的生活出發(fā)，設(shè)計(jì)一張精美的經(jīng)過電腦排版的報(bào)紙或手抄報(bào)，報(bào)中必須有一篇自己原創(chuàng)的關(guān)于環(huán)保的作文。這些貼近學(xué)生生活、學(xué)習(xí)經(jīng)歷和社會實(shí)際的任務(wù)不僅鼓勵(lì)學(xué)生去關(guān)心周邊的生活，也培養(yǎng)了學(xué)生對英語學(xué)習(xí)的興趣。新課程是一種實(shí)踐性課程，突顯“以人為本”，注重引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注生活。新課程本身就應(yīng)該被看做是生活的一部分，教師應(yīng)放開手腳，讓學(xué)生大膽去嘗試，去體驗(yàn)，去探索，從而學(xué)到最生活化的英語。三、授人以漁，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)新課程強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者主觀能動的結(jié)果，只有學(xué)習(xí)者清晰地意識到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，并為了實(shí)現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)目的去努力，學(xué)習(xí)才可能會成功。所以我們的教學(xué)不能僅僅停留在知識的傳授上，而應(yīng)該教會學(xué)生如何主動地學(xué)習(xí)，如何自主地去探索知識，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，如何變學(xué)習(xí)過程為探索創(chuàng)新的過程。因此，我們應(yīng)該給學(xué)生布置一定的自主學(xué)習(xí)的任務(wù)。比如，要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作：收集與課文內(nèi)容相關(guān)的資料，猜測每個(gè)生詞的意思，查詞典了解生詞的用法，跟磁帶有感情地朗讀課文并標(biāo)注語調(diào)，掌握課文大意等等，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。另外，針對學(xué)生在閱讀理解、完形填空等考試題型中容易失分的情況，可以輔導(dǎo)學(xué)生以四人小組為單位，收集有價(jià)值的閱讀材料并設(shè)計(jì)成閱讀理解或完形填空題，經(jīng)由老師和全班同學(xué)一起測試后，公正地評定出最佳試題。當(dāng)然，這個(gè)任務(wù)并不輕松，需要學(xué)生積極思考，設(shè)計(jì)出難度適宜的問題及具有干擾性的選項(xiàng)，但這絲毫不影響他們的學(xué)習(xí)熱情。實(shí)踐表明，這個(gè)形式的學(xué)習(xí)可以充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，引導(dǎo)學(xué)生自主探索和學(xué)習(xí)，增強(qiáng)解題能力，同時(shí)還能使學(xué)生在不知不覺中變被英語牽著鼻子走為主動地獲取英語知識，使他們真正成為英語試卷的主人、英語學(xué)習(xí)的主人。四、融洽關(guān)系，構(gòu)建動感和諧課堂情感等非智力因素是影響學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)程的重要因素。通常，師道總是和尊嚴(yán)聯(lián)系在一起。常言道：一日為師，終身為父。但在英語課堂上這種嚴(yán)父孝子的師生關(guān)系只會拉開師生之間的距離，從而導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生因?yàn)榕路稿e(cuò)而不敢發(fā)言、因?yàn)楸焕蠋煼穸ǘ货瓴徽?、因?yàn)榕吕蠋煻聦W(xué)英語的這種我們不愿看到的局面。如果，師生關(guān)系從貓鼠關(guān)系轉(zhuǎn)化成良師益友的關(guān)系，那將別有洞天。比如，筆者經(jīng)常利用正式講課前的時(shí)間，采用英語聊天的形式，和學(xué)生拉近距離。如果有些學(xué)生不習(xí)慣用英語交流，教師可以很隨意地起個(gè)頭，如：“Doyouhavemuchhomeworktoday?”“HowdoyoulikeZhouJielun?”“Ilikethebookwhichyouarereadingverymuch.Doyoulikeit?”“DoyoulikeeatingKFC?”等等。師生間可以無拘無束、敞開心扉地談?wù)劚舜说男睦镌?，談?wù)劚舜说臒?、快樂、無奈等等。這種談話比課堂上的各種互動更具開放性、隨意性，令人覺得輕松愉悅。有些學(xué)生甚至還會用英語向筆者暗示自己的一些不滿，這個(gè)時(shí)候我們?nèi)艚栌⒄Z這門語言，以設(shè)身處地的方式加以開導(dǎo)，那將會起到意想不到的效果：原來還是一張烏云密布的臉，剎那間就陽光燦爛了。而且在點(diǎn)點(diǎn)滴滴的交談中，學(xué)生不知不覺把筆者當(dāng)成是可以傾訴的知音了。這樣的溫馨和諧自然而然會一直伴隨整個(gè)課堂。師生間一旦心靈相通，還有什么關(guān)系難以處理？還有什么目標(biāo)不能完成呢？用以生為本的思想為指導(dǎo)，構(gòu)建起民主、尊重、信任、合作的師生關(guān)系，創(chuàng)建一個(gè)撒滿和諧音符的動態(tài)課堂，必然極大地提高課堂效率，提升學(xué)生的成績。五、因材施教，促進(jìn)各層面學(xué)生進(jìn)步對于英語水平不一的整個(gè)班級學(xué)生，我們不能把所有學(xué)生都放在同一個(gè)起跑線上，以同一個(gè)尺度來要求不同的學(xué)生。而應(yīng)該進(jìn)行分層教學(xué)，在共同的教學(xué)目標(biāo)下根據(jù)個(gè)體的差異，提出不同的要求，采用不同的教學(xué)方法，使每個(gè)學(xué)生的潛能在教師的培養(yǎng)下都得到充分的發(fā)展。首先，我們可以按學(xué)習(xí)能力把學(xué)生分成三個(gè)層次。然后，每個(gè)層次的負(fù)責(zé)人于每個(gè)周末反饋給教師該層學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，并且附上這層學(xué)生學(xué)習(xí)過程中特別的要求、特別的困難或在哪些方面需要教師特別的輔導(dǎo)、督促等等。接著，教師在課堂提問、課堂評價(jià)、作業(yè)布置、教學(xué)評價(jià)、階段測試、個(gè)體輔導(dǎo)等方面從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，采用分層策略，讓學(xué)生“能跑則跑，能走則走”。這樣的教學(xué)使優(yōu)等生有學(xué)頭，中等生有勁頭，學(xué)困生有奔頭，每個(gè)學(xué)生都能在自己的層面上取得長足的進(jìn)步，從而帶動整個(gè)班級在動態(tài)平衡中向前健康地發(fā)展。教育的本質(zhì)是育人，為人的終身發(fā)展奠定基礎(chǔ)，教育不是制造“考試機(jī)器”?！耙陨鸀楸尽笔沁@個(gè)時(shí)代對教育提出的新要求，是新課程竭力推崇的新理念。現(xiàn)代教育理論認(rèn)為：教育的真正意義在于發(fā)現(xiàn)人的價(jià)值，發(fā)揮人的潛力，發(fā)展人的個(gè)性。一位名人曾把教師比喻成根雕藝術(shù)家，因?yàn)樵诟袼囆g(shù)家眼中，每一根木頭都有自己的特點(diǎn)，都可以去雕琢、去塑造，都能挖掘出它的藝術(shù)價(jià)值。教師面對的是有血有肉、富有情感的人，更應(yīng)該以生為本，在課堂上最大限度地挖掘?qū)W生的潛能，提高課堂效率?！鲋行W(xué)家校合作對學(xué)生、家庭和學(xué)校的發(fā)展都有著非常重要的意義，是教育自身發(fā)展的應(yīng)有之義，應(yīng)該得到教育工作者的高度重視。當(dāng)前我國各級各類中小學(xué)校在不同程度上都開展了一些家校合作的活動，但是仍然存在著一些問題，只有分析和解決這些問題，才可以提高家校合作的教學(xué)水平。一、農(nóng)村中小學(xué)家校合作的現(xiàn)狀和問題1.家校缺少聯(lián)系教育處于被動家長和教師都深知家校合作的重要性，但卻缺少實(shí)際聯(lián)系，缺乏真誠交流。教師一般都要等到學(xué)生成績嚴(yán)重下降或者違反紀(jì)律時(shí)，才會和家長進(jìn)行溝通交流，家長一般在學(xué)生有事需要請假時(shí)，才會主動和教師聯(lián)系，家長和教師沒有及時(shí)的對學(xué)生的學(xué)習(xí)和生活情況進(jìn)行溝通。一些農(nóng)村家長由于自身的文化程度較低，對學(xué)生缺乏教育上的指導(dǎo)，不積極參加學(xué)校組織的教育活動。所以導(dǎo)致不能及時(shí)的解決學(xué)生存在的問題，教育處于被動。2.家庭溺愛學(xué)生“嚴(yán)師”不能發(fā)揮作用由于計(jì)劃生育政策的實(shí)施，現(xiàn)在大部分家長把所有的愛都傾注在孩子身上，不希望教師批評自己的孩子，不愿意教師給學(xué)生留太多的作業(yè)。這就給教師出了難題，常言道“嚴(yán)師出高徒”，中小學(xué)生的自制力有限，身心還未發(fā)展成熟，需要有嚴(yán)師管教著引導(dǎo)著，才有可能成為國家棟梁，而家長的過分溺愛會讓“嚴(yán)師”不能很好的發(fā)揮作用，這是當(dāng)前很多中國家庭在教育上出現(xiàn)的一大問題。3.過于看重成績不利學(xué)生成長在當(dāng)前教育模式下，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績是家校最關(guān)注的部分。過分的調(diào)成績會使低分學(xué)生自我否定，喪失信心，被教師邊緣化。分?jǐn)?shù)確實(shí)重要，但是過分關(guān)注學(xué)習(xí)成績，對于學(xué)生的成長是百害而無一利的，成績優(yōu)先的想法會讓中小學(xué)生感受到來自學(xué)校和家長的壓力，過分的強(qiáng)調(diào)成績可能會使低分的學(xué)生自我否定，喪失信心，在這種環(huán)境下學(xué)習(xí)的學(xué)生也容易產(chǎn)生學(xué)習(xí)成績高于一切的錯(cuò)誤心理。4.學(xué)生沉迷于網(wǎng)絡(luò)嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)當(dāng)前越來越多的中小學(xué)生接觸到手機(jī)、電腦這些電子產(chǎn)品，如果能好好利用，會有利于他們獲取知識，提高學(xué)習(xí)效率，但是有的學(xué)生不動腦子，用作業(yè)幫直接搜索答案，甚至沉迷于游戲，追劇等不能自拔，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)，不利于學(xué)生養(yǎng)成獨(dú)立思考解決問題的良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。而且學(xué)生還缺少戶外運(yùn)動，不利于學(xué)生的身心健康，給家校合作也帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。二、農(nóng)村中小學(xué)家校合作的應(yīng)對策略1.對家長進(jìn)行全新的定位，明確家長的責(zé)任。家長是家校聯(lián)系的主要紐帶，家長要對自己進(jìn)行全新的定位，規(guī)范家長要對學(xué)生負(fù)的責(zé)任。學(xué)生的在校情況，由教師向家長進(jìn)行傳達(dá)，讓家長全面的了解學(xué)生的在校情況，及時(shí)掌握學(xué)生的生理和心理變化，家長要依據(jù)教師提供的信息，改變引導(dǎo)方式，尊重孩子，平等的和孩子進(jìn)行溝通和交流，和教師共同肩負(fù)起培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任，促進(jìn)學(xué)生全面健康的發(fā)展。2.家長需要加強(qiáng)自身修養(yǎng)，成為教學(xué)的輔助者。家長要通過各種途徑學(xué)習(xí)教育知識，了解孩子的身心發(fā)展規(guī)律，支持“嚴(yán)師”按照教育規(guī)律結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，運(yùn)用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法進(jìn)行合理有效的教學(xué)，成為教師教學(xué)的輔助者，起一個(gè)推動作用，讓家庭成為學(xué)生學(xué)習(xí)的有利因素。而不是一味的“溺愛”孩子，避免與教育規(guī)律發(fā)生相沖突的事件，阻礙學(xué)生的發(fā)展。特別是當(dāng)前農(nóng)村，留守兒童較多，多數(shù)跟隨爺爺奶奶生活，這一點(diǎn)顯得尤其重要。3.家校聯(lián)手，因材施教，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。學(xué)生的學(xué)習(xí)成績固然重要，但不能把成績作為衡量一個(gè)學(xué)生的好壞的標(biāo)準(zhǔn)。對于學(xué)習(xí)有困難的學(xué)生，學(xué)校要鼓勵(lì)他們樹立“天生我材必有用”的信心，多組織一些有意義的活動，發(fā)現(xiàn)并挖掘?qū)W生愛好與特長。家長也要及時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生，而不是扯后腿，讓學(xué)生健康快樂地成長。學(xué)校教師要通過各種有效方式，定期與不定期地和家長進(jìn)行溝通，反饋學(xué)生在學(xué)校的情況。反之亦然。學(xué)生在家校遇到了任何問題，教師和家長都要及時(shí)進(jìn)行交流，共同探討問題產(chǎn)生的原因，尋求解決問題的方法。教師與家長溝通交流時(shí)要秉承真誠尊重的態(tài)度，以促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展為出發(fā)點(diǎn)和歸宿，達(dá)到“家校共育”的目的。4.雙管齊下，讓孩子遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)侵害。首先家長自己應(yīng)作出榜樣，不要在學(xué)生面前眼不離手機(jī)，有不文明上網(wǎng)行為。另外，家長要嚴(yán)格限制孩子上網(wǎng)時(shí)間，多多陪伴孩子出去游玩放松心情。學(xué)校要加強(qiáng)這方面的教育，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生健康上網(wǎng)，文明上網(wǎng)，遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)侵害。家庭和學(xué)校做到密切聯(lián)系，及時(shí)交流學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，雙管齊下，讓孩子遠(yuǎn)離網(wǎng)絡(luò)侵害，促進(jìn)學(xué)生健康發(fā)展。如果好好的利用家校合作可以促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展，如果利用不好的話，也就流于形式了，對學(xué)生起不到任何促進(jìn)作用。學(xué)校要深化家校合作的理論研究，加強(qiáng)家校合作主體的教育，優(yōu)化價(jià)值觀念，拓寬家校合作的渠道，促進(jìn)深度合作，共同推動學(xué)生的全面發(fā)展?！咀顑?yōu)化錢園氣法內(nèi)容概要■優(yōu)化模型簡介優(yōu)化模型分類優(yōu)化算法及其分類Matlab優(yōu)化工具箱現(xiàn)代智能優(yōu)化算法優(yōu)化模型簡介—概念、基本形式什么是優(yōu)化?就是從各種方案中選取一個(gè)最好的。從數(shù)學(xué)角度看,優(yōu)化理論就是研究如何在狀態(tài)空間中尋找到全局最優(yōu)點(diǎn)。般的優(yōu)化具有下面形式ming(x)≥0,x∈D其中x1,x2…,x1∈9(即問題的可行域,代表問題參數(shù)的選擇范圍),即min∫(X),其中X∈Ω(矢量形式)。八x)是決策問題的數(shù)學(xué)模型也是決策問題的目標(biāo)函數(shù),g(x)≥0是決策問題的約束條件,X是決策問題的決策變量,D是決策問題的定義域(可行域)。問題歸結(jié)為求極值。極值點(diǎn)非常多,需要找到全局最小點(diǎn)求問題的最大和最小是同一個(gè)問題,算法完全一樣分布模型的參數(shù)估計(jì)問題是典型的優(yōu)化問題,最大似然估計(jì)模型是典型的優(yōu)化模型優(yōu)化模型分類根據(jù)是否存在約束條件有約束模型,無約束模型注:有約束問題通常采用轉(zhuǎn)換方法將有約束模型轉(zhuǎn)換為無約束模型再求解。2根據(jù)目標(biāo)函數(shù)和約束條件表達(dá)式的性質(zhì)線性規(guī)劃,非線性規(guī)劃,二次規(guī)劃,多目標(biāo)規(guī)劃等注:最常見的優(yōu)化模型為非線性規(guī)劃模型。3根據(jù)決策變量的連續(xù)性連續(xù)性優(yōu)化模型,離散性優(yōu)化模型(典型的組合優(yōu)化問題,最短路)注:兩類模型在求解方法上有較大不同,本次講解針對前一種。優(yōu)化算法及其分類什么是優(yōu)化算法?專門用于求解優(yōu)化模型的方法叫做優(yōu)化算法,優(yōu)化算法與優(yōu)化模型有本質(zhì)區(qū)別優(yōu)化算法可分為兩大類梯度類算法牛頓法、二分法、共軛梯度法、梯度下降法、單純形法等,該類算法也稱為局部優(yōu)化算法,明顯缺陷是局部優(yōu)化。Matlab優(yōu)化工具箱多用該類算法2非梯度類算法(1)遍歷搜索法,在組合優(yōu)化中稱為窮舉法,計(jì)算量大,適用于小規(guī)模計(jì)算求解(2)隨機(jī)搜索法,包括遺傳算法、模擬退火算法、群類算法、禁忌搜索法等又稱為現(xiàn)代優(yōu)化算法,是一類全局最優(yōu)算法,求解的準(zhǔn)確性與時(shí)間長度、迭代次數(shù)直接相關(guān)MATLAB優(yōu)化工具箱常用的優(yōu)化功能函數(shù)求解線性規(guī)劃問題的主要函數(shù)是linprog求解二次規(guī)劃問題的主要函數(shù)是quadprog求解無約束非線性規(guī)劃問題的主要函數(shù)是fminbnd、fminunc和fminsearch。求解約束非線性規(guī)劃問題的函數(shù)是fmincon多目標(biāo)優(yōu)化問題的MATLAB函數(shù)有fgoalattain和mInimax優(yōu)化求解一般步驟針對具體工程問題建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型建立目標(biāo)函數(shù)文件minf(x1,x2…x)不等式約束條件st.g(x)≤0表示成g(X)≤0的建立約束函數(shù)文件形式建立調(diào)用優(yōu)化工具函數(shù)的M文件或命令文件運(yùn)行優(yōu)化工具函數(shù)的M文件或命令文件求解無約束