进化策略+进化规划教学课件

进化策略+进化规划进化策略+进化规划进化策略+进化规划进化策略和进化规划德国学者Schwefel和Rechenburg美国学者Fogel分别提出进化策略ES和进化规划EP。这三种方法具有共同的本质,分别强调了自然进化中的不同方面:遗传算法强调染色体的操作,进化策略强调了个体级的行为变化。而进化规划则强调种群级上的行为变化。现在学术界把遗传算法GA、进化策略ES和进化规划EP通称为进化算法EC。81进化算法的早期研究进化算法起源于20世纪30年代的通过仿真生物进化过程进行机器学习的研究。早在1932年,Cannon就把自然进化想象为一个学习过程。与自然进化过程的机制和结果稍微不同是,Cannon不是通过维持一个特定的种群来进行搜索,而是对单个个体反复进行随机试验。到了1950年,Turn认识到,在机器学习和进化之间存在着明显的关系。1959年,Friedman推测,利用变异和选择的仿真可以设计“思想机器”,并且指出下棋的程序可以用这种方法设计。在1960年,Cambel猜想:在导致知识扩张的所有过程中,都要涉及“盲目一变化一选择一幸存”的过程。此后些学者逐渐将进化理论用于随机工程控制、机器学习和函数优化等领域摘 要：在职高语文教学工作中，教师应当注重学生写作能力与表达能力培养，一方面是为了提高学生的语文综合能力，另一方面也是为了学生在走出校门之后能够更好地胜任岗位工作。针对这样的目标，职高语文教师应当在语文教学中强化创新，优化教学过程，整合教育资源，拓展教学空间，努力凝聚作文教学的合力，为学生的全面发展奠定良好基础。笔者多年从事职高语文教学与研究，在提高学生写作能力与表达能力方面开展了一些探究与尝试，本文将作简要论述。相对来讲，职高学生在作文方面的基础要薄弱一点，无论是书面表达还是口语表达，许多学生还存在着阅读量偏少、文学积累量少等方面的问题。因此，要强化作文教学，得多举措并形成合力，努力提高作文教学成效。一、强化文学阅读积累，有效提升学生文学积淀二、改革课程配套设置，有效配合作文课堂教学一是开设读写课。职高作文教学中，仅仅依靠每周固定的作文教学时间，是难以完全满足提高学生作文能力需求的，职高语文教学具有比普通高中更加宽泛的教学空间，教师可以有效运用这一契机，改革教学配套设施，在教学中增加读写课，为学生搭建多读多写的平台。二是开设口语课。在职高生的发展中，口语表达能力也非常重要，这是学生将来走上社会的一项重要技能，教师可以从早读时间中分出一点，专门进行“一分钟口头作文”专项训练活动，按照学号顺序依次进行，确定一系列的主题让学生自主选择，自主发挥，通过这样的方式，训练学生的口头语言表达能力。三是开设研究课。为了提高学生在作文写作与口语表达方面的成效，教师还要定期组织学生开展学习经验体会汇报交流活动，让学生讲述自己在学习中的经验体会与疑难困惑，加大交流力度，实现相互之间的充分借鉴。三、改进作文教学模式，有效提高师生互动效应一是拓展课堂教学空间。为了提高作文教学的实效性，教师不一定完全要将学生禁锢在课堂之内，可以尝试开展一些拓展与创新，让学生亲身参与实践活动而积累写作素材，提高教学实效性。二是发挥范文引领作用。职高学生的语文基础并不均衡，相当比例的学生在作文写作方面存在畏难情绪，不得要领，此时，教师可以发挥示范作文的作用，教师可以选择一些优秀作文作为载体，开展分析，引导学生学会科学选材与组织文章结构，发挥示范作用。三是开展作文自主评改。开展自主评改一方面可以提高学生对一些常见问题的分析解决能力，另一方面也可以让学生在自主评改中吸收借鉴其他学生的成功经验，有效提高作文写作能力。四、加强理论联系实际，有效增强学生履职能力一是强化应用文体训练。职高学生中绝大多数毕业后要直接走向社会，从事各行各业，因此，在职高作文教学中，教师一定要强化应用文体的写作训练，为学生未来的岗位发展积蓄后劲。二是强化语言表达训练。语言沟通和交流能力也是学生必须强化的基本技能，教师在作文教学中要有意识地强化这方面知识，将文明用语、职场交流要点等内容作为补充教学信息，提升学生语文综合能力。三是强化实践情境训练。教师还可以在作文教学或口语训练中，通过撰写演讲稿、发言稿以及即兴表达等方面训练，提高学生的思维能力与语言能力。综上所述，在职高语文教学中，教师一定要强化作文教学工作，优化教学过程，强化改革创新，努力为学生的发展奠定基础，拓展空间。在知识体系、经济信息化快速发展的今天，学生是否拥有较强的创新意识和创新能力，直接关系到国家的发展。要想实施创新教育，我们就要从培养小学生的创新精神来入手，以提高创新能力为核心，带动学生整体素质的自主构建和协同发展。青少年作为跨世纪的一代，肩负着实现中华民族伟大复兴强国梦的历史重任。现如今，国际竞争压力较大，这个时代带给了我们更多的挑战，同时也赋予了我们更多的机遇。作为小学教师，我们要勇于面对国际国内环境，结合社会环境实际，努力培养小学生的科技创新能力，要有计划、有目的地进行创造性的教育工作。农村小学的学生要搞好科技创新实践活动，需要从以下几个方面进行探索。一、激发兴趣，营造创新教育环境科技创新实践活动的效果在很大程度上取决于“趣”被激发的程度。学生对所学知识有兴趣，才能主动参与、主动学习。培养学生的学习兴趣是非常关键的。创造良好的创新教育环境，让学生充分感受到科技创新的新奇之处，可大大增加学生的好奇心，提高学习效率。例如，在科技创新实践活动中，让学生通过看科技录像，去亲子制作图片并进行展览；组织学生去参观各种有关科技的课外活动；听科普知识讲座和广播讲述科学家的发明故事；读科普文章和生活小妙招、小窍门。讲最喜欢的科学家的故事和对科技活动看后的感受。这些活动能极大地激发学生热爱科学、学习科学的兴趣，有效引导了学生树立远大理想，立志做科学的主人。总之，我们要善于激发学生的学习兴趣，教师要对学生进行正确、巧妙、有效的引导。在此基础之上，我们要加强额外的辅导，从而进一步激发学生参与活动和发明创造的激情。要利用好各种科技活动。学校每学期搞一到两次科普宣传和竞赛活动。辅导教师要十分注意保护学生的设想，不轻率下断语，要和学生一道认真探讨，充分论证设想活动设计的可行性、可操作性和适用性。对于实在难以成功的也想方设法向学生解释说明。遇到困难时辅导教师要善于用古今中外科学家的业绩帮助学生克服畏难情绪，激发学生兴趣，发展学生个性。二、感受乐趣，让学生乐于参与科技创新实践活动实践活动的选题，最好是从学生身边感兴趣事物或现象着手，这样的选题符合少年儿童认知需要，容易激发少年儿童的兴趣，易于活动的开展。可引导学生参与一些简单、贴近生活的实践活动，感受乐趣。在生活中，可以让学生认真观察小动物的生活规律、兴趣爱好；观察每种植物，运用写作文的形式，记录植物生长的过程；亲自动手拼装一种玩具或制作一些手工作品，可以将自己的创新作品参加一些科技创新知识竞赛活动，提高学生的自信心。这些简单的活动，让学生充分感受到制作的乐趣，使学生爱上创造，从而提高学生的自信心、成就感，激发创造潜能。三、创意活动，展现科技创新特色如何提高学生创造力的重要途径就是开展小发明特色活动，对于培养学生创造性思维，创新精神起着极其重要的作用。因此，我们提倡学生动手、动脑的实践，在实践活动中发现新的事物和方法，或者发现新的现象和规律实现创造目标。（一）开展创意发明特色活动学生想象力、创造力的培养在学生创造活动中起着非常关键的作用。可以通过以下步骤来完成。一是临摹仿效，学习阅读科技作品的创意。把过去的东西用自己的头脑再造出来，把前人的东西加以创新，创作出新的作品。二是鼓励学生大胆创新。但不是空想，让学生把自己的幻想和现实结合。如读了一篇童话和绘本故事，可展开想象创编故事和绘制绘本。三是引导让学生自己设计，自己制作，发明一种构想的作品。在创意的基础上，让学生积极地行动起来。在活动中，学生可以通过一种方法然后联想到另一种改进方法，能做到触类旁通、融会贯通。在发明的过程中既能培养学生的洞察力、创造性能力、丰富的想象力，还可以提高他们的创新能力。（二）开展实践活动，对作品进行晒展教师要积极组织学生去开展实践活动，多多进行展示交流，并针对某一主题开展一定范围内的竞赛活动，为学生提供相互学习、彼此交流的平台，同时让学生体会到实践的成功体验。如开展科技创新知识竞赛活动、听专家做“实践活动知识讲座”或科普知识讲座活动、实地考察或参观调查活动、小论文交流活动、科技发明作品征集比赛活动、展示学生科技发明成果活动、为学生的小发明申请专利等活动。每学期排出了活动安排表，由相关教师进行辅导，学生定期进行各种创新实践活动。让学生通过多方面的实践、多层面的交流以及不同作品的展示，产生了科技创新的成功感，激发了创造潜能。总之，创新精神是一个民族不断发展的灵魂，是我们国家强盛壮大的根本动力，是社会不断进步的源泉，是人才成长的重要基因。作为一名小学教师，我们应该不断激发小学生的科技创新能力，逐步培养他们的创新精神，从而为祖国培养出更多的能够适应未来社会需要的科技型人才。进化策略和进化规划德国学者Schwefel和Rechenburg美国学者Fogel分别提出进化策略ES和进化规划EP。这三种方法具有共同的本质,分别强调了自然进化中的不同方面:遗传算法强调染色体的操作,进化策略强调了个体级的行为变化。而进化规划则强调种群级上的行为变化。现在学术界把遗传算法GA、进化策略ES和进化规划EP通称为进化算法EC。81进化算法的早期研究进化算法起源于20世纪30年代的通过仿真生物进化过程进行机器学习的研究。早在1932年,Cannon就把自然进化想象为一个学习过程。与自然进化过程的机制和结果稍微不同是,Cannon不是通过维持一个特定的种群来进行搜索,而是对单个个体反复进行随机试验。到了1950年,Turn认识到,在机器学习和进化之间存在着明显的关系。1959年,Friedman推测,利用变异和选择的仿真可以设计“思想机器”,并且指出下棋的程序可以用这种方法设计。在1960年,Cambel猜想:在导致知识扩张的所有过程中,都要涉及“盲目一变化一选择一幸存”的过程。此后些学者逐渐将进化理论用于随机工程控制、机器学习和函数优化等领域82进化策略进化策略(EvolutionaryStrategies)是在1965年由Rechenburg和Schwefela独立提出的早期的进化策略的种群中只包含一个个体,并且只使用变异操作在每一代中,变异后的个体与其父代进行比较,并选择较好的个,这种选择策略被称为(1+1)策略。进化策略中的个体用传统的十进制实型数表示,即:X+1=X+N(0,a)X第t代个体的数值N(0,o)—服从正态分布的随机数,其均值为零,标准差为σ82进化策略进化策略的一般算法可以描述如下:(1)问题为寻找实值n维矢量x,使得函数F(x):R→R取极值。不失般性,设此程序为极小化过程。(2)从各维的可行范围内随机选取亲本x,i=1,…,p的初始值。初始试验的分布一般是均匀分布(3)通过对于x的每个分量增加零均值和预先选定的标准差的高斯随机变量,从每个亲本x产生子代x1(4)通过将误差F(x)和F(x’),i=1,…,p进行排序,选择并决定哪些矢量保留。具有最小误差的p个矢量变成下一代的新亲本(5)进行新试验,选择具有最小方差的新子代,一直到获得充分解,或者直到满足某个终止条件82进化策略在这个模型中,把试验解的分量看做个体的行为特性,而不是沿染色体排列的基因。可以和GA一样,假设这些表现型特征具有基因根源,但是它们之间的联系实质并没有被弄清楚,所以我们把着重点放在个体的行为特性上。假设不管发生什么遗传变换,所造成各个行为的变化均遵循零均值和某个标准差的高斯分布。由于基因多效性和多基因性,特定基因的改变可以影响许多表现型特征。所以在创造新子代时,较为合适的是同时改变亲本所有分量82进化策略进化策略的最初试验采用上述算法,主要采用单亲本一单子代的搜索,即“(1+1)进化策略(1+1)-ES)”,其中单个子代是由单个亲本产生的,它们都被置于生存竞争中,较弱的一个要被挑选出来消去。当把这种算法用于函数优化时,发现它有两个缺点:(1)各维取定常的标准差使得程序收敛到最优解的速度很慢;(2)点到点搜索的脆弱本质使得程序在局部极值附近容易受停滞的影响(虽然此算法表明可以渐近地收敛到全局最优点)82进化策略(+1)-ES:早期的(1+1)ES,没有体现群体的作用,只是单个个体在进化,具有明显的局限性。随后,Rechenberg又提出(p+1)ES,在这种进化策略中,父代有μ个个体(>1),并且引入重组(Recombination)算子,使父代个体组合出新的个体在执行重组时,从个父代个体中用随机的方法任选两个个体(X1,d1)=((x},x,…,x}),(,o,…,c)(x2,a2)=((x,x,…,x),(,,…,2))82进化策略然后从这两个个体中组合出如下新个体:(X,d)=(,邓,…,x),(吖,,…,))式中q=1或2,它以相同的概率针对=1,2,…,n随机选取对重组产生的新个体执行突变操作,突变方式及σ的调整与(1+1)-ES相同。将突变后的个体与父代μ个个体相比较,若优于父代最差个体,则代替后者成为下一代μ个个体新成员,否则,重新执行重组和突变产生另一新个体82进化策略(p+1)ES和(1+1)-ES具有相同的策略:只产生一个新个体(p+1ES的特点在于:(1)采用群体,其中包含μ