基于遺傳算法的隨機(jī)優(yōu)化搜索基于遺傳算法的隨機(jī)優(yōu)化搜索基于遺傳算法的隨機(jī)優(yōu)化搜索第4章基于遺傳算法的隨機(jī)優(yōu)化搜索41基本概念4.2基本遺傳算法4.3遺傳算法應(yīng)用舉例4.4遺傳算法的特點(diǎn)與優(yōu)勢4.1基本概念1.個(gè)體與種群●個(gè)體就是模擬生物個(gè)體而對問題中的對象(一般就是問題的解)的一種稱呼,一個(gè)個(gè)體也就是搜索空間中的一個(gè)點(diǎn)。●種群(population)就是模擬生物種群而由若干個(gè)體組成的群體,它一般是整個(gè)搜索空間的一個(gè)很小的子集。在農(nóng)村，由于很多學(xué)生在小學(xué)都沒有學(xué)過英語，所以在上初中時(shí)，剛接觸英語，他們的學(xué)習(xí)積極性非常高，對英語這一學(xué)科表現(xiàn)出很高的熱情。但是，隨著時(shí)間的推移，知識面的擴(kuò)大，詞匯記憶量的增多，他們漸漸地懶惰起來。成績就一步步地下落，有的學(xué)生甚至整天貪玩不讀書，呈現(xiàn)放棄這一學(xué)科的局面，久而久之便產(chǎn)生了英語后進(jìn)生。我曾經(jīng)有過一個(gè)設(shè)想，也做過一次嘗試：如果把學(xué)生從初一這一英語零起點(diǎn)徹底地抓好，能不能讓所有的學(xué)生在英語成績方面都大獲全勝呢？至少都能考及格呢？結(jié)果，雖然學(xué)生的整體成績很好，但我還是失敗了，因?yàn)槲覠o能讓所有的學(xué)生都考及格。在此，我想對學(xué)生掉隊(duì)的原因進(jìn)行簡單地分析：一、后進(jìn)生掉隊(duì)原因淺析造成學(xué)生英語學(xué)科掉隊(duì)的原因很多，具體說來，可以歸納為以下九個(gè)方面：（1）怕吃苦，意志力薄弱。有很多學(xué)生從小學(xué)就沒有養(yǎng)成良好的讀書習(xí)慣，不主動學(xué)習(xí)。且英語教學(xué)中，有大量的知識需要掌握，主動積極，能吃苦的學(xué)生可能就學(xué)得好，而不努力、被動的學(xué)生肯定就學(xué)不好。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)過程中，有的同學(xué)起床很早，時(shí)間抓得特別緊，能吃苦，不怕累，意志堅(jiān)強(qiáng)，而有的同學(xué)則相反，課外活動時(shí)間無所事事，作業(yè)不認(rèn)真，不主動學(xué)習(xí)，只喜歡整天玩耍。通過對走讀學(xué)生的家訪，我又發(fā)現(xiàn)，英語成績差的學(xué)生回家后要么做家務(wù)活，要么玩耍，家長們都說孩子不看書，只喜歡看電視。（2）接受能力的影響。有的學(xué)生聽話，也喜歡讀書，但學(xué)習(xí)進(jìn)步緩慢，很多東西在短時(shí)間內(nèi)無法記住。面對學(xué)校眾多學(xué)科的要求，他們手足無措，心有余而力不足。這就導(dǎo)致他們在學(xué)習(xí)中漸漸落伍了。（3）學(xué)生對漢語相當(dāng)熟悉。當(dāng)他們接觸一門與漢語表達(dá)方式迥然不同的新語種時(shí)，由于兩種語言相差甚遠(yuǎn)，在接受教育時(shí)，心理上產(chǎn)生一些障礙。初學(xué)者不掌握英語的一些特點(diǎn)，一部分學(xué)生常常用學(xué)習(xí)漢語的規(guī)律來學(xué)習(xí)英語，因而產(chǎn)生心理上的不適應(yīng)。所以，初學(xué)者學(xué)習(xí)外語的過程，就是他們不斷克服這種舊的認(rèn)知習(xí)慣，建立新的認(rèn)知習(xí)慣，克服漢語的干擾，不斷掃除心理障礙的過程。這個(gè)過程過渡得越快，英語學(xué)習(xí)效果就越好；難以克服，則掉隊(duì)。（4）教師對如何克服學(xué)生的心理障礙研究不夠，指導(dǎo)跟不上去。由于教師不掌握學(xué)生心理障礙，單從知識和技能上指導(dǎo)，矢不中的，沒有收到預(yù)期的效果。方法的不力，使這些本來可以爭取過來的同步學(xué)習(xí)者，沒有爭取過來。后進(jìn)生隊(duì)伍的不斷擴(kuò)大使后進(jìn)生在心理上也得到“安慰”。他們覺得既然有這么多人都學(xué)不好英語，我何必勉強(qiáng)跟著學(xué)，我倒不如把這個(gè)時(shí)間用到數(shù)學(xué)、語文上去，用到這些學(xué)科上還能有點(diǎn)效果，用到英語上是白費(fèi)時(shí)間。這種情緒一旦在班里蔓延開來，則愈加不可收拾，甚至?xí)绊懙揭徊糠忠庵静粓?jiān)定的中等成績學(xué)生。（5）現(xiàn)行中學(xué)英語教材每節(jié)課的份量很重。由于教學(xué)內(nèi)容多，時(shí)間緊，有的學(xué)校個(gè)別班級甚至完不成課時(shí)教學(xué)計(jì)劃。為了解決這一問題，很多學(xué)校采用加課時(shí)的辦法，有的采取趕進(jìn)度的辦法。加課時(shí)導(dǎo)致學(xué)生負(fù)擔(dān)過重，趕進(jìn)度造成學(xué)生消化不良。加之學(xué)生年齡小，自控力差，貪玩，不大動腦筋研究自己的學(xué)習(xí)方法，在學(xué)習(xí)上遇到困難沒有及時(shí)解決，便滑了下來。（6）教師原有的教學(xué)模式、教學(xué)方法使掉了隊(duì)的學(xué)生更加不適應(yīng)。有的學(xué)生既已掉了隊(duì)，這已說明教師原有的教學(xué)模式、教學(xué)方法已不為這部分學(xué)生接受，他們的知識與技能和成績好的學(xué)生相比拉了一大截，要讓這部分學(xué)生趕上來，不能只給他們“吃大鍋飯”，要給他們“開小灶”，他們需要個(gè)別幫助。（7）農(nóng)村落后的讀書思想對學(xué)生的影響很大。很多學(xué)生認(rèn)為，成績差，反正也考不上學(xué)校，這些東西學(xué)了也沒用。有的學(xué)生已經(jīng)有初中畢業(yè)后不繼續(xù)升學(xué)的打算，他們覺得不值得在英語學(xué)習(xí)上花費(fèi)那么多時(shí)間和精力。這一部分學(xué)生是不大好爭取的。而且，這部分學(xué)生還不是少數(shù)，他們的影響力在學(xué)生中也是很大的。由于學(xué)生沒有了學(xué)習(xí)的動力，掉隊(duì)就是自然的了。（8）初級階段過分重聽說、輕讀寫，導(dǎo)致學(xué)生成績沒有從試卷上體現(xiàn)出來。大綱把九年義務(wù)教育英語教學(xué)目的定為“打好初步的基礎(chǔ)。把中學(xué)階段的英語教學(xué)視為實(shí)現(xiàn)真實(shí)交際的準(zhǔn)備階段，而不是要求學(xué)了英語就立即用英語去進(jìn)行真實(shí)的交際。中學(xué)英語教學(xué)有其自身的規(guī)律和特點(diǎn)，這就是在初級階段要重視聽說訓(xùn)練，在高級階段要重視閱讀訓(xùn)練。在初級階段如果不抓聽說訓(xùn)練，學(xué)生把英語學(xué)成聾啞英語，在后兩個(gè)階段便無法學(xué)下去。初級階段重視聽說訓(xùn)練并不意味要放棄讀寫訓(xùn)練。一些學(xué)生在初級階段往往練了嘴皮子，但在學(xué)的時(shí)侯沒有入腦入心，一動筆就崩潰，因而掉隊(duì)。（9）班級大，學(xué)生多，教師無法細(xì)致照顧每一個(gè)同學(xué)?，F(xiàn)在，雖然學(xué)生越來越少了，逐年下降，但還有很多學(xué)校班級過大，學(xué)生人數(shù)多，教師照顧不過來，造成了當(dāng)前英語教學(xué)質(zhì)量不高、學(xué)生大面積掉隊(duì)。當(dāng)然，還有一些學(xué)校教師素質(zhì)不高也是一條重要原因。二、解決英語后進(jìn)生掉隊(duì)的方法要使大部分學(xué)生都積極努力起來，首先必須對其進(jìn)行思想教育，讓學(xué)生充分認(rèn)識知識的重要性。學(xué)習(xí)的目的不僅僅是為了考一所好的學(xué)校，即使考不上學(xué)校也應(yīng)該好好學(xué)習(xí)，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和心理品質(zhì)。其次，教育學(xué)生要充分認(rèn)識自我，認(rèn)識人生，扮演好自己的人生角色：當(dāng)學(xué)生時(shí)好好學(xué)習(xí)，走出社會好好工作。要知道，人生的勝利果實(shí)是用漢水換來的，坐享其成是不可能的?？朔睦碚系K，對學(xué)生進(jìn)行有針對性的心理治療是防止大面積掉隊(duì)的一項(xiàng)重要措施；全面、準(zhǔn)確地貫徹教學(xué)大綱，對防止大面積掉隊(duì)也有重要意義。對于接受能力較弱的學(xué)生，教師應(yīng)該給予理解，多加指導(dǎo)，耐心幫助，最終獲得成功。針對學(xué)生因?yàn)槌煽儾羁紝W(xué)校沒希望而不想讀書的這些問題，英語教師可以在課后協(xié)同班主任去做這些學(xué)生和他們家長的工作，多給后進(jìn)生講一些身邊有遠(yuǎn)大志向的學(xué)生的事例來開導(dǎo)他們，多給他們講一些知識的重要性。有的后進(jìn)生就是在一念之差的驅(qū)使下便索性和英語決別的。對這樣的學(xué)生，教師應(yīng)該做些個(gè)別工作，使他們回到學(xué)習(xí)英語的隊(duì)伍里來。總之，后進(jìn)學(xué)生的掉隊(duì)原因復(fù)雜，要教育就必須研究，有針對性地進(jìn)行教育，要采用不同的教育方法。而我上面說的，都是一些膚淺的東西，要想真正地教育好學(xué)生，還需要每一位教師堅(jiān)苦地努力和深入地探索。1當(dāng)前德育形勢筆者認(rèn)為當(dāng)前我國青少年成長氛圍越來越類似于“新人類”,特別是越來越多的青少年沉溺于電腦等虛擬世界,缺少與人接觸的自然感覺。隨著我國獨(dú)生子女家庭的劇增,獨(dú)生子女大都過著父母溺愛的生活,客觀上培養(yǎng)了他們唯我獨(dú)尊的個(gè)性,加上這幾年城市化速度劇增,青少年情感受到很大的沖擊。2當(dāng)前德育創(chuàng)新教育的主要任務(wù)提高民族的創(chuàng)新能力,關(guān)鍵是教育,教育的目的在立人,這當(dāng)然要首推德育。作為德育工作第一線的教師,應(yīng)當(dāng)把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,提高到政治高度來認(rèn)識,自覺結(jié)合當(dāng)前中學(xué)生的特點(diǎn),爭取為新人類做好德育工作。3當(dāng)前德育工作中創(chuàng)新教育的主要內(nèi)容培養(yǎng)學(xué)生具有現(xiàn)代人必須具有的健康的人格;培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力所具有的創(chuàng)新品質(zhì);培養(yǎng)學(xué)生從事科技創(chuàng)新所具有的科學(xué)方法;培養(yǎng)學(xué)生從事科技創(chuàng)新所具有的人文素質(zhì)。3.1人格健康的教育德育教育的根本任務(wù)是影響人格,形成德性。所謂人格,就是人的性格、氣質(zhì)、能力等特征的總和,它對人的事業(yè)成敗、人際關(guān)系的和諧發(fā)展和創(chuàng)新能力的形成具有重要作用。市場經(jīng)濟(jì)社會的逐步形成,社會競爭力的加劇,畢業(yè)生分配制度的改革和當(dāng)代大中專生多是獨(dú)生子女等原因,使得學(xué)生人格的發(fā)展不平衡,而另一方面學(xué)習(xí)社會化的形成又要求學(xué)生對他人負(fù)責(zé),學(xué)會合作。3.2創(chuàng)新品質(zhì)的教育創(chuàng)新品質(zhì)是學(xué)生具有創(chuàng)新能力必須具備的品質(zhì),它包括好奇心、興趣、愛好、自信心、質(zhì)疑、意志力、研究能力等。好奇心、興趣、探求欲和想象力是進(jìn)入科學(xué)創(chuàng)造大門的最好導(dǎo)向,是科學(xué)研究的驅(qū)動力,是創(chuàng)新人才最重要的素質(zhì)。有自信心的人才能勇于創(chuàng)新,不怕風(fēng)險(xiǎn),敢于質(zhì)疑,善于發(fā)現(xiàn);勇于創(chuàng)新意識是科學(xué)創(chuàng)造的必備素質(zhì);勤奮刻苦和集中注意(有問題)的品質(zhì)和頑強(qiáng)的意志,堅(jiān)韌的毅力是創(chuàng)造發(fā)明成功的保證;具有一定的研究能力品質(zhì)是完成創(chuàng)新成果的堅(jiān)強(qiáng)后盾。創(chuàng)新品質(zhì)的教育要與課堂教學(xué)密切結(jié)合,充分發(fā)揮課堂主渠道作用,要以學(xué)生的個(gè)性品質(zhì)培養(yǎng)為主,狠抓成長過程。3.3創(chuàng)新方法的教育長期以來,學(xué)生不是主動的學(xué)習(xí),而是被動的接受,嚴(yán)重束縛思維的發(fā)展和個(gè)性的形成,限制創(chuàng)新能力的發(fā)揮。學(xué)生掌握學(xué)習(xí)方法,掌握創(chuàng)新的方法后,會將這種方法和品質(zhì)轉(zhuǎn)化為巨大的力量,有利于學(xué)生智力和創(chuàng)造力的發(fā)展。教師要提高學(xué)生對創(chuàng)新方法學(xué)習(xí)意識的認(rèn)識,主動學(xué)習(xí),善于學(xué)習(xí),又要做好他們學(xué)習(xí)上的參謀和助手。3.4人文素質(zhì)的教育教師教育學(xué)生既要看到中國傳統(tǒng)文化的優(yōu)點(diǎn),又要主動學(xué)習(xí)西方文化中有用東西,善于吸收傳統(tǒng)的中國文化和西方文化中對學(xué)生道德的形成和創(chuàng)新能力的形成起推動作用的文化。要善于在對比中教育學(xué)生,在高雅的人文教育中,幫助學(xué)生形成高品位的人文素質(zhì)。4當(dāng)前德育創(chuàng)新教育的主要方法4.1深入學(xué)習(xí)創(chuàng)新教育理論是起點(diǎn)創(chuàng)新教育理論的掌握,對于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和形成,對于學(xué)生創(chuàng)新能力的形成是起點(diǎn)。班主任應(yīng)當(dāng)首先認(rèn)真學(xué)習(xí)創(chuàng)新教育理論,深刻掌握創(chuàng)新教育理論并融入到自己的生活和學(xué)習(xí)中。采取各種行之有效的教育方法,如成立理論學(xué)習(xí)小組,開展豐富多彩的創(chuàng)新理論學(xué)習(xí)競賽,出黑板報(bào),辦有關(guān)創(chuàng)新教育的手抄報(bào),邀請知名人士講座等,讓學(xué)生認(rèn)識到在校期間不僅要學(xué)習(xí)知識,更要掌握創(chuàng)新知識,增強(qiáng)為國家為社會服務(wù)的責(zé)任感和緊迫感。4.2建立平等的師生關(guān)系是保證平等的師生關(guān)系有利于充分調(diào)動學(xué)生的積極性,促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展的創(chuàng)造性的形成,真正貫徹學(xué)生是教學(xué)主體地位的教學(xué)觀念。班主任要深入到學(xué)生中去,要做學(xué)生的朋友,和學(xué)生之間建立平等合作的關(guān)系;要經(jīng)常了解其他任課教師和學(xué)生之間的關(guān)系,積極主動地在學(xué)生和其他任課教師之間牽線搭橋,為師生和睦相處多做工作;要積極了解學(xué)生上課時(shí)的學(xué)習(xí)情況,有針對性地開展工作,把學(xué)生的積極思維和主動學(xué)習(xí)積極地調(diào)動起來,從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。4.3共同探索創(chuàng)新教育的課堂機(jī)制是關(guān)鍵班主任要善于調(diào)動學(xué)生和任課教師的積極性,做到共同探索的良好局面。定期舉行師生碰頭會,交流學(xué)習(xí)心得;邀請教師做評委,舉辦班級知識競賽和創(chuàng)新大比武活動;定期深入班級聽課,實(shí)際了解課堂教學(xué)的情況,為有針對性地開展創(chuàng)新教育蓄積能量。4.4開展豐富多彩的課外創(chuàng)新活動是延伸班主任要在課外創(chuàng)新活動的質(zhì)量上下工夫,每開展一項(xiàng)活動都要充分調(diào)查,仔細(xì)論證,深入思考再付諸實(shí)施?；顒右坏┐_定,班主任可把活動的目的告訴學(xué)生,其他事項(xiàng)應(yīng)當(dāng)放手讓學(xué)生自己去做,不能越俎代庖。4.5形成創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制是保障班主任要吸納學(xué)生共同制定創(chuàng)新的激勵(lì)機(jī)制,發(fā)揮集體的作用。形成鼓勵(lì)提問,鼓勵(lì)發(fā)明,鼓勵(lì)創(chuàng)新的良好班風(fēng),把具有創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力作為學(xué)生之間互相評價(jià)的一項(xiàng)重要標(biāo)準(zhǔn),對于有重大發(fā)明和創(chuàng)新成果的學(xué)生要聯(lián)合學(xué)校給予重獎(jiǎng)。第4章基于遺傳算法的隨機(jī)優(yōu)化搜索41基本概念4.2基本遺傳算法4.3遺傳算法應(yīng)用舉例4.4遺傳算法的特點(diǎn)與優(yōu)勢4.1基本概念1.個(gè)體與種群●個(gè)體就是模擬生物個(gè)體而對問題中的對象(一般就是問題的解)的一種稱呼,一個(gè)個(gè)體也就是搜索空間中的一個(gè)點(diǎn)?！穹N群(population)就是模擬生物種群而由若干個(gè)體組成的群體,它一般是整個(gè)搜索空間的一個(gè)很小的子集。2.適應(yīng)度與適應(yīng)度函數(shù)適應(yīng)度(fitness)就是借鑒生物個(gè)體對環(huán)境的適應(yīng)程度,而對問題中的個(gè)體對象所設(shè)計(jì)的表征其優(yōu)劣的一種測度●適應(yīng)度函數(shù)itnessfunction)就是間題中的全體個(gè)體與其適應(yīng)度之間的一個(gè)對應(yīng)關(guān)系它一般是一個(gè)實(shí)值函數(shù)。該函數(shù)就是遺傳算法中指導(dǎo)搜索的評價(jià)函數(shù)3.染色體與基因染色體(chromosome)就是問題中個(gè)體的某種字符串形式的編碼表示。字符串中的字符也就稱為基因(gene)。例如:個(gè)體染色體1001(2,5,6)0101011104.遺傳操作亦稱遺傳算子(geneticoperator),就是關(guān)于染色體的運(yùn)算。遺傳算法中有三種遺傳操作:●選擇-復(fù)制(selection-reproduction)●交叉(crossover,亦稱交換、交配或雜交)●變異(mutation,亦稱突變)選擇-復(fù)制通常做法是:對于一個(gè)規(guī)模為N的種群S按每個(gè)染色體x∈S的選擇概率P(x)所決定的選中機(jī)會,分M次從S中隨機(jī)選定N個(gè)染色體,并進(jìn)行復(fù)制。這里的選擇概率P(x)的計(jì)算公式為PLW/=f(x∑f(交叉就是互換兩個(gè)染色體某些位上的基因。例如,設(shè)染色體S1=01001011,S2=10010101,交換其后4位基因,即010011011,1001010101000101,100111011