最佳路径（精选十篇）
最佳路径 篇1
一、《最佳路径》的教学隐喻
对于《最佳路径》(苏教版四年级下册),我曾经教过几次,多是照本宣科性质的,至今回想不出太多值得回忆的教学细节,只感觉自己只是教参的一个忠实执行者罢了。但直到最近一次思考该文的教学时,我才发现之前自己其实并没有读懂这篇课文。
《最佳路径》讲的是世界级的建筑大师为迪斯尼乐园设计路径的故事,其不同版本已经为广大教师所熟知。故事所包含的道理可以用四个字来概括———顺其自然。笔者所在的学校曾经有过这样的尝试:在草坪上学生抄近的小道上铺上了碎石,从此这条小道的使用率竟然超过了旁边的道路。但无论是课文中的那个老太太,还是作为大师的格罗培斯自己,甚至还是笔者所在学校的决策者,他们的行为其实是一样的,只是基于现实得出了解决问题的方法———路,总是客观存在于我们面前的。
但是教学是一个作用于学生心灵的工作,而且教学的路径也不明显,无论是灌输,还是讲授、启发、探究,说白了只是一种存在于意识中的教学思路。
这是我所意识到的教学隐喻:在寻找教学的最佳路径之前,教师不妨先让学生自己到《《最佳路径》的文本中走一走,看看他们能够获得什么,然后再据此进行教学。
二、探究教学的最佳路径
实际的教学基本遵循了如下三个步骤:
步骤一:学生自由阅读、自由思考。
在学生阅读之前,教师不做任何引导,不设任何情境,只做了一个简单的引入,告诉学生这是一篇有趣的课文,同学们自己先去读一读、想一想。这一步骤又分成两个小步骤:一是自主阅读;二是阅读后的交流。
步骤二:学生展示。
师:同学们刚刚进行自主阅读与讨论,现在能说说你们阅读后的感想吗?这篇文章讲了些什么呢?
生1:这篇文章讲的是世界建筑大师格罗培斯设计的迪斯尼儿童乐园马上要对外开放了,然而各景点之间的道路还没有设计好,于是施工部门就打电报催他,让他快点定稿。然而,格罗培斯从事建筑研究有40多年,但是他这次好像不会修路了,因为他修改了50多次(学生埋头看书),没有一次是令他满意的,他很焦躁。后来他从自由采摘葡萄中得到了启发,对如何修景点之间的道路有了自己的看法。
我不厌其烦地将这位学生的回答描写出来,是因为像他这样回答的竟然有三个小组,一个小组有四五个学生。我当时在课堂上听到这位学生的描述时,心想:难怪学生的自由阅读不可取,说了这么多,还没有触及到文本的真实意图。但教学尝试至此,总不能半途而废,我只好硬着头皮继续下去。
师:还有同学有不同的看法吗?
生2:我觉得这篇课文主要告诉我们这样一个道理:做事的时候要顺从大多数人的想法,这样才能获得大家的认同。
这是一位语文基础很好的女学生,她的妈妈是一位初中语文老师,对她的语文学习有较多的指导,她的发言也常常能够一语中的。我在欣喜之余进行了追问。
师:你为什么会有这样的想法?
生2:很显然,从这篇课文来看,课文的结尾是重要的内容,具有画龙点睛的作用,本文的关键也就在于此。
师:很好!你为什么感觉到最后一个自然段很重要呢?
生2:因为这篇课文前面的内容其实都是为这一自然段服务的。
我听到此处有了这样的思考:那三个小组的学生在阅读的时候认识到这一点了吗?于是回过头来再询问,这次是另外一个小组的一位女学生回答的。
师:你们三个小组刚才阅读时有这样的想法吗?与刚才那位同学的想法不一样没关系,要说出自己的真实想法,老师特别想听你们真实的想法。(为了防止学生怕说错了受到责怪,笔者特别和颜悦色地跟学生强调真实想法的重要性。)
生3:我们小组讨论的时候感觉到这篇课文前半部分是在讲格罗培斯是多么急于把这条路造出来,后面部分也先讲了他去买葡萄,到最后才想到修路的其他办法。因此对于这篇课文,我们觉得不能只说最后两自然段才提到了修路的好办法。
师:你的意思是本文的意思不只是讲寻找修路的办法,还讲了格罗培斯在修路前的心理活动,是吗?
生3:是的。
生4:(与生3是同一个小组,在下面插话)这篇课文的题目有问题。
师:哦?什么问题?
生4:为什么叫“最佳路径”呢?只在最后两个自然段才写了路径。上次我写作文时,到最后才写到与题目相关的内容,还被老师评了个中呢!
我想起来了,这位学生之前写过一篇文不对题的文章,给了个中评,这位学生还记得如此清晰,竟然与本文的学习联系在了一起。
生2:老师,我感觉他们的想法不对。这篇文章前面的描写都是为了后面的描写作准备的,没有前面的描写,后面直接描写就没有意思了。
生4:写太多了吧,都与标题无关。
师:真的无关吗?
我找到了一个介入他们争论的机会,而学生见到老师这么反问,感觉似乎有不对的地方 , 于是都开 始了重新 阅读———这令我特别高兴,因为我并没有让学生去重新阅读,他们却自主地去阅读了,看来他们觉得有重新阅读的必要。片刻之后……
生2:其实肯定是有关的。没有前面的描写,就看不出这条路径为什么是最佳路径。
师:说得好像有些道理!(为了防止给其他学生一种倾向性的引导,我加了些不肯定的语气,同时用眼神对生2给予鼓励。)
生5:老师,我感觉标题里的“最佳”是有含义的。什么叫“最佳”?肯定是比较之后才知道是最佳的,没有比较就不知道是不是“最佳”了。
师:说得好!没有比较,就没有“最”的认识。
生3:老师,我刚才尝试了一下,如果不看前面的内容,只看课文后面一部分,感觉就不好玩了。
师:不好玩了?
生3:是的,好像就是格罗培斯找到了一种修路的方法,没有什么新奇的地方。
……
经过一番分析,学生终于发现:看似简单的撒下草种,却是让游客对路径作出选择,游客的选择才是建筑师的最终选择,这才是“最佳”的真实含义!
三、对最佳路径的反思
经过一番周折,教学竟然也顺利地抵达了预期的目标,不过路径与以往的教学却大不相同。在课堂上,我没有感觉到一点点累,在课后反而非常兴奋:第一,为什么那么多的学生一开始会啰嗦地介绍课文?第二,“最佳”的含义怎样才能被学生自主发现?第三,语文教学到底应当怎样顺其自然?
经过一番思考之后,我以为:学生“啰嗦”是因为初读文本时的直接感受,这虽然有些不足,却是学生的真实学习结果,值得认真对待;课文标题是“最佳路径”,但读懂“最佳”的含义,却需要学生自己去比较,没有一个自主比较的过程,只凭着教师的讲,学生对“最佳”的理解可能会大打折扣。
25最佳路径 教案 篇2
教材分析：
《最佳路径》讲述的是世界建筑大师既迪斯尼乐园的设计者格罗培斯在设计迪斯尼乐园时，遇到一个难题：各景点之间的路该怎样连接，还没有具体方案。教学目标：
1、默读课文，把握课文内容，了解迪斯尼乐园的路径是怎样成为最佳路径的，并从它的设计过程中受到启示：为人们做事情，顺应人们的需要，给人以自由选择的空间，就可以产生最好的办法和意想不到的效果。
2、学会1个会认字“滨”。教学重点：
使学生发现葡萄园主卖葡萄的方法与格罗培斯设计方案之间的联系 教学难点：
使学生从这件事中感悟作者要表达的意思：为人们做事情，顺应人们的需要，给人以自由选择的空间，就可以产生最好的办法和意想不到的效果。教学方法：讲授法、讨论法等 教学准备：多媒体课件 教学安排：1课时
总课时：
上课时间：
备课时间： 教学过程：
一、理解题意：
最佳路径：就是最好的路线。
二、自由朗读课文，要求读准字音。能说说课文主要讲了一件什么事吗？
讲的是世界著名的建筑大师格罗培斯为迪斯尼乐园的路径设计大伤脑筋，后来从一位年老的葡萄园主卖葡萄的方法上受到启发，最终他设计的路径被评为世界最佳设计。
三、随机板书：
启发：格罗培斯年迈的葡萄园主 有什么问题？
1、这位从事建筑研究40多年，攻克过无数个建筑方面的难题，在世界各地留下70多处精美的杰作的建筑大师，怎么会从一位老太太身上受到什么启发呢？
2、从中受到什么启发？
3、结果怎样？
四、带着问题寻找解决问题的最佳切入点，进行思考：
1、要想解决这些疑问，深入理解课文内容，我们首先要弄明白的是什么？我们在思考问题的时候，是否也要寻找一个“最佳途径”呢？这个“最佳途径”就是能够解决问题的切入点。——年迈无力的老太太是怎么做的？结果怎样？
2、从文中寻找答案——“只要在路旁的箱子里投入五法郎，就可以摘一篮葡萄上路。” ——“在这绵延上百里的葡萄产区，总是她的葡萄最先卖完。”
3、由此我们又会产生什么问题？——为什么回是这个结果？
4、假如你是一个过路人，你看到这些不同的兜售方式，你回选择哪种？为什么？ 老太太的：
“无人看管”，大家可以走进园里自由选择，无拘无束地挑选自己称心如意的葡萄，同时享受亲自摘葡萄的乐趣。直接从葡萄架上摘，果子更新鲜。
“只要……就可以……”这种方法给人以自由，任其选择的做法，使人们感到被信任、被尊重。
5、同学们感受到的这些也就是格罗培斯受到的启发吧！
6、格罗培斯受老太太卖葡萄的方法的启发而产生了路径设计方案，再读课文，看看格罗培斯是怎么做的？他的做法与老太太有没有异曲同工之处呢？ ——撒上草种，提前开放；按照足迹，铺设道路
——都把选择的权利交给了大家，让大家去寻找最适合最佳的东西，都是顺其自然的，都包含着对人们的信任、尊重……
7、道路铺设好了了，还被评为世界最佳设计。评委们是怎么想的呢？大家能以模拟的形式再现一下当时的讨论过程吗？小组讨论。
格罗培斯的设计方案是：宽，走的人多；窄：走的人少；没人走的地方，不用设计。
格罗培斯追求完美，先后修改了50多次，还不满意，最后让大家共同来创造，这样的路径已不是哪一个人的设计，而是大家共同的选择，是把游人放在了第一位的。
这许多小道踩出来了，但并不一律，“有宽有窄”，宽的走的人多，窄的走的人少些，却又“优雅自然”，道路的设计不是用脑子挖空心思想出来的，而是用脚走出来的，据此铺设的人行道就没有刻板的模式，富有艺术性的优雅。行人走出来的路是优雅自然的，格罗培斯在按照踩出来的痕迹铺设路径时，一定会施展全部的本领，使路径更美。这样的路是行人自己走出来的，不仅美观，而且保证了人们游玩时的方便、快捷。
设计路径的方法不同寻常，这样的设计是顺其自然的，看来在没有办法的时候，顺其自然是一种最佳的选择，包含着深刻的道理，给人以极大的启迪。
如此设计是格罗培斯从法国南部卖葡萄的年迈老人那里获得启发，汲取了“给人自由，任其选择”的精神而完成的。格罗培斯对待“微不足道”的问题同样认真对待，他对工作认真负责，一丝不苟。
7、各位评委不仅完全理解了格罗培斯的设计方案，设计思想，体会到了他的良苦用心，而且从这件事上，从设计师身上，获得了很大的启迪：“给人自由，任其选择”这样顺自然的方式，收到了意想不到的效果，最终成就了“最佳”。这个“最佳设计”的产生，来自一个建筑设计大师的敬业精神，来自于一个透过表象看到本质的智者的思考，来自于善于联系，极富创造力的建筑艺术家的设计。真是受益匪浅啊！
8、在文燕的原著中，结尾是这样的，很富有哲理，推荐给大家。出示文字，指名读：
“在这个世界上，不知道该怎么办的时候，选择顺其自然，也许是最佳选择。同样的，人在生活无所适从的时候，选择顺其本性，也许不失为聪明之举。”
五、小练笔：请代表评委给格罗培斯写颁奖词。附：板书：25*最佳路径 启发
《最佳路径》的启示 篇3
一、事情完美的结果大都源于众人共同的智慧。
从整个故事中可以看出，虽然格罗培斯在设计迪斯尼乐园的路径中占有重要的作用，但是设计的成功也离不开众人的参与、帮助和支持。所以在做任何事情时，我们都不应该忽视集体的作用和力量。
二、在平时生活中要善于观察和发现。
格罗培斯是从年迈的葡萄园主——一位老太太那里得到启发而产生路径的设计方案，这看似简单的做法，却显示出格罗培斯的非凡智慧。假如当时他对这一事情毫不在意，也许就考虑不到“撒下草种，提前开放”的方案。所以我们平时也应该善于观察和发现，这样就可能会有新的收获。
三、无论何时都不要放弃对完美的追求。
格罗培斯为了寻找最佳路径，对各个景点之间的道路修改了50多次还不满意，如果他不追求完美，就不会设计出如此出色的路径。所以，无论何时我们都不要放弃对完美的追求。这样我们才会使结果更加完美。而相信他人、尊重他人，则又是追求理想结果的最佳途径。
【快乐思维】
寻找教育学生的“最佳路径” 篇4
师:同学们,格罗培斯在“山重水复疑无路”的时候,从一位葡萄园主身上受到了启发,从而“柳暗花明又一村”。读读文章的第3、4、5自然段,看看你有怎样的读书体会。
(生读书、圈画、写批注。)
生:我觉得格罗培斯是个特立独行的人。一般人在接到催促的电报后,会连夜飞回迪斯尼乐园,到现场去设计路径,可他却不是这样的,而是去地中海海滨清理思绪。可能他知道“欲速则不达”吧!
师:你也是个特立独行的孩子,有自己的见解。
生:我觉得格罗培斯还是一个善于思考的人。一般人采摘葡萄后,就去品尝酸甜可口的葡萄,分享采摘葡萄的快乐。估计很少有人将老奶奶的这种做法与自己的工作联系起来,只有格罗培斯做到了,所以他成功了。
师:靠着善于思考,他攻克了无数个建筑方面的难题。
生:老奶奶的葡萄园没人收费,自己投入5法郎,即可摘一篮葡萄上路。我觉得老奶奶很尊重游客,很信任他们。
生:老师,我有个疑问。难道没有游客摘两篮葡萄上路,或是不放入5法郎吗?
“是呀,是呀……”几个学生附和起来。听着学生枯燥地说出诚实与信任两者之间的关系,看着学生将信将疑的眼神,我想到学校附近的黄桥中学的“诚信报摊”,每天从北侧来的学生都耳濡目染,这不是很好的素材吗?
师:黄桥中学门前的“诚信报摊”,相信大家都不陌生。有熟悉情况的同学,请向大家介绍一下。
生:我爸爸就在黄桥中学工作,所以我和门卫叔叔很熟。上次,我也问过他们同样的问题。门卫叔叔告诉我:报摊两年来没少过一分钱。当你给予了对方信任后,对方怎么可能会为了1元钱,来玷污自己的道德和良心呢?
(刚才的几个孩子听了该同学的介绍后,恍然大悟。)
生:对于那些行人来说,开着小汽车,谁也不会为了这区区一篮子葡萄,而出卖自己的良心。
师:更何况自由地采摘葡萄———
生:就是来放松心情的。谁要是真这样做了,还提心吊胆的,生怕被别人发现。
生:老师,我有一个疑问。大师受到启发后,为何不立即赶回住地发电报,还要去摘一篮葡萄呢?
这一问题得到了部分孩子的响应:是呀,大师已经找到灵感,为何还要去摘一篮葡萄?在四人小组热烈地讨论后,孩子们纷纷找到了自己的“路径”:
“老师,我觉得格罗培斯是想谢谢这位老太太。”我朝他竖起大拇指,继续追问:“为什么要谢谢她呢?”他沉思片刻后,说道:“可能是老太太给了他启示,使他终于想到该怎么设计路径了。”
“我也同意这种看法:格罗培斯是想通过买葡萄这种方法,表达对老太太的感谢。老太太这种卖葡萄的做法,仿佛让他拨开云雾见到了青天。”
我笑着问:“有可能。倘若你是格罗培斯,你还有别的原因吗?”学生的思维继续在扩散。我静静地等待着,相信会有别样的精彩。果然,小何坚定地说道:“大师可能是想亲眼目睹众人其乐融融地采摘葡萄的情景。如果葡萄园里的路也是客人自己走出来的,那大师正好可以验证一下自己的设想,也可以现场采访采摘葡萄的游客,了解他们的真实想法。”
我用赞赏的目光看着他们,说:“同学们可真是格罗培斯的知音。”
孩子们在思维的碰撞、交流中,走进了文本,走近了格罗培斯,纷纷表达自己的想法。
最佳路径教案最新 篇5
1、默读课文，自学1个会认字“滨”。
2、把握课文内容，了解迪斯尼乐园的路径是怎样设计并被评为最佳路径的。
3、从迪斯尼乐园路径的设计过程中受到启示：人们做事情，要学会顺应需求，如果在工作中能坚持“以人为本”，给人以自由选择和发挥的空间，或许反而可以产生更好的创意和意想不到的效果。教学重点：
了解葡萄园主卖葡萄的方法与格罗培斯设计方案之间的联系 教学难点：
使学生从这件事中感悟作者要表达的意思：为人们做事情，顺应人们的需要，给人以自由选择的空间，或许反而可以产生更好的创意和意想不到的效果。教学安排： 1课时 教学过程：
一、明确自学方法（提示）：
1、自读课文，突破字词难点
2、把握内容，口头简要复述
3、思考问题，深入理解课文
4、拓展交流，得到启发借鉴
二、理解题意
1、板书课题：最佳路径（指名读一读）
2、讨论课题：“最佳路径”是什么意思？（全班讨论，各抒己见，）
3、指名小结：“最佳路径”指的是
4、思考：课文按什么描写？（“事情发展的顺序”指名说一说）
三、朗读课文
1、提出朗读要求：
读准字音，词义清晰 读顺语句，段落流畅 叙事动人，启迪心智
2、自由朗读课文 学生：自由朗读（找出文中的生字词，做一做标记）教师辅导：注意正音（“海滨”“迪斯尼”等词语）；及时鼓励
3、指名朗读课文
分段朗读：叙述课文所写事件 教师辅导：积极评价，肯定优点
四、把握内容
1、提出问题：能说说课文主要讲了一件什么事吗？
2、指名复述：课文主要内容
3、指名小结：
课文讲述的是世界著名的建筑大师格罗培斯为迪斯尼乐园的路径设计大伤脑筋，后来从一位年老的葡萄园主卖葡萄的方法上受到启发，最终他设计的路径被评为世界最佳设计。
五、引导思考
1、提出问题
（1）建筑大师格罗培斯是怎样从一位年迈无力的老太太身上受到启发的？
（2）格罗培斯从老太太的故事中受到什么启发？（3）课文讲述的结果是怎样的？
2、自学思考
（1）复读课文，思考以上问题
（2）从课文中找到回答以上问题的主要内容，做一做笔记
3、深入讨论：
（1）法国著名葡萄产地的那些园主们特意把葡萄摘下来提到路边去叫卖，结果他们的生意怎样？（指名说一说）
（2）那位年迈无力的老太太是怎样售卖自己的葡萄的？为什么老太太的葡萄总是最先卖完？
从文中寻找答案
——“只要在路旁的箱子里投入五法郎，就可以摘一篮葡萄上路。” ——“在这绵延上百里的葡萄产区，总是她的葡萄最先卖完。”（全班讨论，交流；指名讲一讲）
（3）文中哪句话概括了老太太卖葡萄的方式（在文中找一找，划一划，读一读）（4）老太太卖葡萄的方式有什么优点？ 从文中寻找答案 ：
A.“无人看管” ——人们可以走进园里自由选择，无拘无束地挑选自己称心如意的葡萄，又能享受亲自采摘葡萄的乐趣。B.从葡萄架上直接摘下来的果子更新鲜。C.“你只要在路旁的箱子里投入无法郎，就可以摘一篮葡萄上路”——这种方法给人以自由选择的做法，更能体现出人们得到了老太太的信任和尊重。（全班讨论，交流）
（5）格罗培斯受老太太卖葡萄的方法的启发而产生了路径设计方案，格罗培斯是怎么做的？
从文中寻找答案 ：
——“撒上草种，提前开放”；“按照足迹，铺设道路”。（全班讨论，交流，指名读一读有关语句）
（6）格罗培斯的“道路设计法”与老太太的“葡萄销售法”有什么相似的“妙处”？ ——两者都是把自由选择的权利交给了人们，让人们自己去寻找最适合的最佳的东西，都体现了“以人为本”的精神；包含着对人们的信任和尊重，能让人们充分发挥个人智慧，同时还展示了富有创意的生活情趣。（全班讨论，交流，指名小结）
（7）格罗培斯具体是怎样设计迪斯尼乐园里的道路呢？为什么能被评为世界最佳设计（结合课文，自由想象，全班讨论，交流）
“在迪斯尼乐园提前开放的半年里，草地被踩出许多小道，这些踩出的小道有宽有窄，优雅自然。第二年，格罗培斯让人按这些踩出的痕迹铺设了人行道。1971年伦敦国际园林建筑艺术研讨会上，迪斯尼乐园的路径设计被评为世界最佳设计。” ——“有宽有窄”：宽，让走的人多些；窄，让走的人少些，没人走的地方，也许就不用设计了。
——“优雅自然”：道路的设计，恰恰是人们用脚走出来的，据此铺设的人行道就满足了人们的兴趣爱好，更让大家知道，这样的路是行人自己走出来的，这样的路不仅美观，而且保证了人们游玩时的方便、快捷。
——“迪斯尼乐园的路径设计被评为世界最佳设计”：格罗培斯善于联想，是一位极富创造力的建筑艺术家。他的设计充分反映了迪斯尼乐园把游人放在了第一位的“以人为本”的精神，既体现“人文性”又富有“艺术感”。
六、拓展交流练笔
1、提出问题
（1）课文讲述的这个关于迪斯尼乐园的故事，给了我们什么启示？（2）我们在生活、学习、工作中，有哪些地方可以借鉴格罗培斯这个“最佳路径”的设计方法来处理事务呢？
2、学生思考，讨论，交流
A.启示：为人们做事情，顺应人们的需要，给人以自由选择的空间，或许反而可以产生更好的创意和意想不到的效果。（学生同桌或小组探讨后，指名谈一谈）B.借鉴： 5 生活中—— 学习中—— 工作中——
（学生动笔把自己的体会写在练习本上，再指名读一读）
3、教师小结 人们做事情，要学会顺应需求，如果在工作中能坚持“以人为本”，给人以自由选择和发挥的空间，或许反而可以产生更好的创意和意想不到的效果。
七、布置作业
1、完成“词语采集”
2、熟读课文
3、把小练笔“借鉴”继续写详细
附：（板书）25*最佳路径 遇到难题
得到启发 } 评为“最佳路径”
阅读课的最佳路径 篇6
教学目标具有导向、激励、检测的功能。为阅读课设定明确适度的教学目标，对有效促进学生语文素养的发展至关重要。首先，阅读课应当以“学习语言文字的运用”为基本着眼点。这不仅是阅读教学的需要，也是学生成长的需要。其次，还要关注学段的目标要求。就拿《最佳路径》一课来说，具体的理解目标有三：
1. 体会关键词句在表情达意上的作用。这一课的关键词和题目有关。课文的题目就像人的眼睛，是吸引读者、展现课文的“灵魂之窗”。比如题目中的“最佳”二字，就拥有非常丰富的思想内涵，是理解的重点。
2. 把握课文的主要内容。教学时，要沿着“最佳路径”这条“红线”，引导学生概括出“大伤脑筋”“启发”和“最佳”。在课题的统领下，把这三个词语串连起来，稍微扩展一下，就是对课文主要内容的概括。
3. 复述叙事性课文大意。《最佳路径》一文基本上是按照事情的起因、经过、结果这一发展顺序来写的。即遇到问题（大伤脑筋），研究问题（深受启发），解决问题（获得最佳）。按照这个顺序，简单复述课文大意，并由口语复述迁移到写作上来。
阅读教学在很大程度上，是一个通过语言文字明白“说什么”，再由“说什么”到理解“怎样说”的过程。从实际的教学来看，“概括”“复述”也好，“写作迁移”也罢，其实都是在训练学生“语言文字运用”的能力。
二、 方法要简约
1. 要关注问题意识的培养。学贵有疑，发现问题、研究问题、解决问题的意识是思维创新的基石，也是学生发展的最迫切需要。阅读课上，教师要给学生自由，把尽可能多的时间，尽可能大的空间留给学生，培养他们自主发现、提出、研究、解决问题，而教师则在他们确有困难，急需帮助时，给予必要的指点、引导、示范。
2. 要关注“主问题”的设定与推进。课时是有限的，因此抓住主要矛盾，在有限的时间、空间范围内，寻找、发现、研究、解决“牵一发而动全身”的主问题，并以此为“主旋律”开展本课的阅读、探讨，是提高课堂效率，促进学生发展的关键举措。这其中，沿着主问题心无旁骛地向前推进，与确定主问题同样重要，如果游离了主问题的思维轨道，就会使整个的教学“跑调”，而最终“不知所云”。
在《最佳路径》的主问题设计和实施过程中，我也有过“跑偏”的教训。按照原来的设想，这个主问题贯穿整个故事发展的全过程。但是在第一次试讲之后，我发现课文中还塑造了格罗培斯这个人物形象，为了表现自己解读课文的“深度”以及教学目标的“全面”，我又多问了一个问题：“格罗培斯是个怎样的人？”结果再次试讲时，却发现原本比较顺畅的课堂流程，在这里阻塞凝滞了。因为这个问题没有抓住课文的本质，教师的导向和学生的期待之间出现了偏差。其实文本主要讲最佳路径是如何设计出来的，并不是特别想突出格罗培斯这个人。这一点明显和《钱学森》《詹天佑》等以塑造人物形象为主的课文不同。最后，我们决定把这个看似“圆满”的问题从主问题中删除，剩下的问题是：认真阅读课文，说一说最佳路径是什么，它是怎样设计出来的？然后让学生从课文中找出相关的词、句、段，说一说自己的体会。后来，在抓大放小、解决“主问题”的过程中，格罗培斯形象认识的问题自然而然地解决了。
请看我们的教学实施建议：（1）从对课题的分析入手，培养学生发现问题、提出问题的意识和能力。给学生自由选择的机会，在此基础上，教师综合大家意见梳理出主问题。（2）放开手脚，让学生围绕主问题，充分读书、思考、讨论、阐述，并通过对相关语言文字的诵读、揣摩，去感悟、体会、品味语言文字究竟是怎样表情达意的。（3）总结本课所运用的表达方法和叙述顺序，并适度进行语言文字方面的迁移练习。
阅读课的“最佳路径”告诉我们：在教学目标设计上既不能固步自封，也不能改旗易帜，以自己的所谓“深度”解读，替代学生的语言文字训练，另外，还要注意：在教学实施过程中，既不能按照教师拟定的教学目标强势推进，也不能为了标榜所谓“自由”，一味迁就学生，不顾课程目标的要求和课堂教学的效率。这里有一个教到什么程度的问题，这个“度”掌握好了，阅读课的“最佳路径”也就真正找到了。
条状图最佳尤拉路径选择分析 篇7
1、逻辑意念图
首先把C M O S电路转化成一个意念图,这个意念图的构成包含两种元素,一个是节点,一个是边线,其中源漏极相连处为节点,晶体管部分为边线,在CMOS电路中,包含N、P两种逻辑,而且nMOS和pMOS是成对出现的,因而产生两种意念图,一个是N逻辑意念图,另一个是P逻辑意念图。二者是双生的,也就是可以由一个产生另一个[2]。下面以一个简单的逻辑电路为例进行说明。
图1为逻辑的CMOS电路,电路的上半部分是pMOS部分,下面是n M O S部分。
按照意念图的构成原则分别对P电路和N电路绘制意念图,也可以先绘出一个,然后从中产生另一个。图2为P意念图(其中虚线部分为由P意念图转化为N意念图原理的简单说明,文中不再细述),图3为N意念图。其中器件内部为边线,用器件名称标注,源漏极、电源与源极或地与漏极相连处为节点,用小写字母表示,x为输出端节点。
2、尤拉路径
在意念图中所有的边线可以串成一系列,而且在P、N中所对应的边线都有相同的名字(同一个输入晶体管),那么这个逻辑门中的扩散层就不会被切割成两段以上。这个边线串成一列的顺序称为路径,而一个路径可以包含所有的边线称为尤拉路径(Euer Path)。依据尤拉路径可以绘制条状图。
依照P、N意念图,我们可以分别找到多条的尤拉路径,复杂电路可以进行分割,总能找到对应的尤拉路径。如通过图2我们可以找到:VDD—A—B—D;C—D—VDD—A—B等。通过图3可以有:D—A—B—C—G N D;D—C—B—A—GND等。比较P和N意念图中的路径,找到相同的尤拉路径,一般电路中,尤拉路径具有多条,在如图1的电路中,能够找的的P、N逻辑相同的尤拉路径有:C—B—A—D;D—C—B—A;D—A—B—C;A—B—C—D。
3、条状图
根据我们所找到的尤拉路径,就可以绘制出电路的条状图。其中不同的尤拉路径,对版图的接点数目、负载电容影响不同,从而影响电路的性能[3]。我们以D—C—B—A和D—A—B—C这两条尤拉路径为例进行对比分析。图4为二者的条状图。从中我们可以看出,条状图(a)中输出X对应2个p MOS和1个nMOS的漏电容,2个接点;而(b)中输出X对应2个p MOS和1个nMOS的漏电容,3个接点。(b)比(a)中多出了一个接点,从而把版图的输出电容增大并将版图复杂化。
4、尤拉路径与输出电容和接点的关系
通过对不同路径的条状图分析可以看出,尤拉路径的选择影响着版图输出接点数目和电容等,关系着制成的电路性能。在绘制条状图前,我们能够由尤拉路径大致估计输出接点和负载电容的大小。
(1)路径每通过一次输出节点,就会增加一个接点。如图2的P意念图中,如果我们选择A—B—C—D路径,该路径通过输出节点只有x一次,则p MOS与输出相连只有一个接点;反之,如果我们选取D—A—B—C路径,该路径由节点x开始,终点仍为节点x,两次经过输出节点,则p MOS与输出相连的节点将为2个。比第一种路径增加了1个接点。
(2)尤拉路径每穿过一次输出节点,输出电容为2个漏电容,路径每开始或终止到输出节点,输出电容为1个漏电容。如图2 P意念图中,尤拉路径为A—B—C—D时,路径穿过输出节点x一次,则输出电容为2个漏电容;同理,选取D—A—B—C路径时,路径开始于输出节点x一次,一个漏电容,终止于输出节点x一次,一个漏电容,共2个。
(3)对于电源,接地的接点数目和源漏极连接数目可以按照上面的接点数、漏电容判断方法进行判断。如图3 N意念图中,当采用A—B—C—D尤拉路径时,接地接点数为2个,漏极连接数目为3个。
由此可见,在绘制条状图前,我们可以通过对尤拉路径的观察、选择,进行电路性能的大致估算,通过比较和优化,选择最佳的尤拉路径来进行条状图的绘制,进一步完成性能很好的版图。
创新性说明,本文从版图的实际设计中寻求规律,并通过多方验证,可以用于教学和实践中。
参考文献
[1]赛因特.集成电路板图基础-实用指南.清华大学出版社.2006
[2]Wayne Wolf现代VLSI电路设计.科学出版社.2002
《最佳路径》(第二课时)教学设计 篇8
《最佳路径》 (义务教育课程标准实验教科书苏教版语文四年级下册) 是一篇内容生动、含义深刻、意蕴深远的课文。课文叙述了世界著名的建筑大师格罗培斯为迪斯尼乐园设计路径时, 从一位年老的葡萄园主“给人自由, 任其选择”的卖葡萄方法上受到启示, 产生了“撒下草种, 提前开放”的路径设计策略, 最终他的路径设计被评为世界最佳设计的过程。启示我们:尊重他人, 相信他人, 给人自由和选择的机会, 其本身就是一种最佳选择。
设计理念:
叶圣陶先生说:“作者思有路, 遵路识斯真。”文本的写法决定学生的学法和教师的教法。这篇文章突出的写作特点在于格罗培斯设计路径的方法与老太太卖葡萄任其选择的方法形成互文阐释, 并促进两者之间互相比较, 互相启迪, 互相拓展, 深化了文本的内涵。在教学中, 应引导学生从老太太卖葡萄的做法入手, 深入探究其中的道理, 最终实现对文本语言文字的理解和内容的解读。
教学目标:
1郾了解格罗培斯设计迪斯尼乐园路径的方法与法国南部农民卖葡萄的方法之间的联系。
2郾正确、流利、有感情地朗读课文。
3郾感悟课文中蕴含的哲理:给人自由, 顺其自然, 任其选择, 其本身就是一种最佳选择。
教学过程:
一、整体读文, 多元感知
1郾学生自由读文, 分组选择其中一种方法完成概括内容的练习:
(1) 对设计方案不满意—— (从老太太的做法中受到启发) —— (撒下草种提前为游客开放) ——按踩出的小道铺路成为最佳设计
(2) 格罗培斯 (对设计方案不满意) ——格罗培斯 (从老太太的做法中受到启发) ——格罗培斯 (要求施工人员撒下草种提前为游客开放) ——格罗培斯 (的路径设计被评为最佳设计)
(3) 用上“路径设计、葡萄”说说课文讲了一件什么事。
2郾分别指名交流, 互相评议补充修正。
3郾教师小结:概括一篇文章的主要内容, 可以用列小标题的方法, 可以用抓主要人物的方法, 也可以用抓核心词的方法。
(设计意图:教给学生多种概括课文主要内容的方法, 并在阅读中加以训练, 内化为学生的学习能力, 同时整体感知课文内容。)
二、依文质疑, 入文探理
1郾这篇课文中有许多让我们意想不到之处, 你能就这些地方提出问题吗?学生提的主要问题可能有:
(1) 为什么被誉为世界建筑大师的格罗培斯却设计不出让自己满意的方案?
(2) 为什么许多园主把葡萄提到路边卖, 而停车买的人却很少?
(3) 为什么老太太的葡萄却总是最先卖完?
(4) 为什么格罗培斯要让施工人员按照游人踩出的痕迹铺设道路?
2郾围绕“为什么老太太的葡萄却总是最先卖完”深入研读第5自然段。
(1) 熟读并讲故事。淤学生自由读课文, 勾画出自己认为的重点词语, 并想想这些词语为什么重要。于交流, 说看法。指导读词语。 (许多无人看管只要……就……起初担心总是最先卖完) 盂运用关键词练习讲故事。榆“开火车”讲故事。
(2) 创设情境, 融情想象写话。淤情境:假如有一天, 你们都到了老太太的葡萄园里, 你看到的是一个怎样的葡萄园?你会怎样在里面摘葡萄呢?摘完后, 你的心情怎么样?请展开你的想象写下来。 (学生一边看大屏幕上的葡萄园, 一边想象写话。) 于学生交流。组内交流, 再指名交流。
(3) 表达感悟:老太太的葡萄之所以最先卖完, 是因为 () 。淤互相讨论。于指名说。盂教师小结。 (老太太不加限制, 也不加控制, 给游客充分的信任, 充分的尊重, 让游客自己做主, 自由选择, 选择自己满意的, 选择自己喜欢的。同时也给了游客舒畅、自由、快乐、无拘无束的心情。) 榆回说故事, 扩充词义, 深化理解。
(4) 联系生活拓展理解。
我们生活中有类似的现象吗?说说看。
(设计意图:引导学生自主质疑, 培养问题意识, 并让问题从学生中来, 再回到学生中去, 让学生立足文本的语言文字, 想象体验, 联系生活深入感悟探究, 最终领悟老太太做法的独特和巧妙, 同时为其他问题的探究做好铺垫。)
三、比较探究, 自主释疑
1郾学生自主选择剩下的三个问题中的一个进行自主探究。
(1) 教师教给方法:淤抓住关键词细读每个问题对应的段落。于与老太太卖葡萄的做法进行比较思考。
(2) 自主探究。
(3) 指名交流并说说自己是怎么想的。
(4) 教师适时点拨。
问题一:格罗培斯只是站在自己的角度来设计, 无法考虑到游人的自我需要, 当然也就不知道游人是否满意。
问题二:在路边卖葡萄的人强化了监督控制, 游客没有自由选择的空间。
问题四:格罗培斯把草地当做“图纸”, 让游客自己在上面选择自己满意的道路, 这就充分尊重了游客的想法、需要和意见。
2郾教师总结提升。
(设计意图:教给学生自主探究的策略和方法, 让学生自主去读文明理, 培养其独立思考解决问题的能力。)
3郾思考并回答课后习题4。
四、拓展写话, 升华认识
1郾情境创设:如果你是颁奖的评委, 请你联系课文为格罗培斯的最佳设计写一份颁奖词, 述说理由。
(1) 学生写作。
(2) 指名交流;评价小结。
2郾联系生活:课文中给我们介绍了格罗培斯的路径设计被评为最佳设计, 其实最佳这个词在我们生活中运用很广泛, 你还会说——最佳 () 。
(1) 学生交流。
基于层次式匹配的最佳路径匹配算法 篇9
随着电子地图和导航系统的迅速普及,城市内出行变得越来越方便。但是现有导航系统的缺陷———单纯以几条固定路径的导航选择并不能让很多出行者绕开拥堵路段,而且还使得某些拥堵路段更加拥堵。另外,大量的定位系统使各个系统保存了大量的轨迹数据,如何从这些轨迹数据中挖掘有效信息,从而给不同爱好的出行者提供更加合适的出行线路是当前城市计算领域研究的热点之一。
路径优化是路径规划的核心问题,目前最有影响力的流行算法是Dijkstra在1959年提出的最短路径算法,Dijkstra算法,用于寻找两个点之间的最短路径。但是由于其算法的计算复杂度太高。很多学者对该算法进行了改进,提出了基于启发式搜索的A*算法以及基于记录历史路径的D*算法。因此,在城市内汽车保有量的不断剧增,以及影响交通情况的诸多因素影响下,上述研究方案在实际使用过程中并不能发挥很好的作用。
二、算法框架
本课题旨在以城市内的出租车定位轨迹数据为基础进行数据挖掘,挖掘城市内两个站点之间的最佳路径。为了实现这个目标,本文将从两个目标角度对出租车定位数据进行挖掘。首先,根据轨迹数据统计每个路段在不同时间段的进度和出度,并在此基础上计算基于信息熵的聚类分析,以构成整个城市的不同交通集中区域;接着,根据区域间的相连轨迹固定每个区域之间的最短距离,结合每个区域所在位置到区域出口之间的路径,就可以得出两个点之间的最佳路径规划。
为了提高检索效率,本文采用分层处理方式来提高检索速度,即按不同层次对整个城市进行逐层划分,从而使得整个城市的空间区域变成一个典型的树结构。按照上面的实现思想,本系统的实现流程如下:
(一)数据初始化
系统先将出租车轨迹数据(定位信息)按照每个路段划分成路径片段,即出租车经过每个路段的信息(路段编号,进入时间,离开时间),并导入公路网络信息。
(二)基于信息熵的区域划分算法
每个路段都有入度和出度(由于路段内有停车场或小区,单位时间内出度并不等于入度),如果将单位时间内每个路段的出入度之差作为该路段在该单位时间的信息熵,那么一些相邻路段之间的组合就是区域,如果将每个区域的向外的出入度之差作为该区域的信息熵,那么城市区域的划分就是将这些路段组合起来,使得整个系统的信息熵最低,就是我们所需要的区域划分。
(三)构建基于轨迹频繁模式挖掘和层次匹配的最佳路径模式库
按照传统的轨迹数据挖掘算法将出租车轨迹数据进行频繁模式挖掘,然后将挖掘获得频繁模式来构建两个点之间的最佳路径。其实现过程可以分为以下几个步骤:
1.按照上一个阶段获取的区域,结合历史轨迹数据,挖掘任何两个区域之间在不同时刻的最佳频繁路径,构建模式库;并确定每个区域连接其他区域的出入口,将其定义为关键点。
2.根据轨迹数据挖掘区域内不同时刻内、每个路段到每个关键点的最佳频繁路径模式。
3.上述两个模式集合构成整个最佳路径模式库。
(四)层次式最佳路径模式库的搜索
1.一旦用户输入起始位置和目标位置之后,系统会自动根据当前时间以及对应特征(比如周末、非周末等)进行路径频繁模式匹配。整个过程将以顶层为参数按照下面的流程递归调用。
2.将传入层作为当前层,系统按照输入的起始点和终点判断两个点是否处在同一个子区域。
3.如果两个点处在同一个子区域,且该区域已经没有子区域,那么直接对起始点和目标点进行匹配;如果匹配,则返回此两个点的匹配路径;如果还存在子区域,则递归进入下一层。
4.如果没有找到,则直接使用百度地图的路径导航。
随着电子地图、移动设备和定位技术的迅猛发展,越来越多的导航系统开始左右人们的出行。但是当前大多导航系统还停留在一些规定好的固定路径作为导航线路,这使一些拥堵路段变得更加拥堵。而本文则是采用历史轨迹数据挖掘,将大多数人采用的行走路径作为导航路径,这种方案给出行者提供更加灵活多变的优化路径。同时,为了提高历史路径的匹配效率,本文还采用层次式匹配思想来提高匹配效率,提供算法的实时性。
摘要：提出了以分段的轨迹数据为基础,结合时空数据挖掘技术,挖掘基于带时效的频繁模式。并基于这个频繁模式给出行者提供最佳的行车路线。同时,为了提高算法效率,提出了一种基于层次式模式匹配的思想,用分层的思想来过滤大量模式之间的匹配。
关键词：路径规划,交通控制,轨迹聚类
参考文献
基于个体脆弱性区域疏散最佳路径 篇10
关键词：CBRN事故,疏散路径,优化,个体脆弱性
0 引言
针对危险化学品、生化制剂、放射性或核物质 (CBRN) 事故情景, 区域疏散是可选的公众保护策略之一[1]。2003年, 中石油川东北气矿"12.23"井喷失控事故, 地方政府疏散了井场周边5公里范围内6.5万名群众。2004年, 重庆天原化工总厂“4.16”液氯储罐爆炸事故, 地方政府疏散了事故核心区外1公里范围内群众15万人[2]。2011年, 福岛第一核电站事故疏散范围随事态恶化不断扩大, 从最初的3公里, 最终延伸到了40公里[3]。按照我国相关法规要求, 涉及CBRN事故的重大危险源或危险设施的生产经营单位及地方政府应当制定应急预案, 疏散方案作为其中一项重要内容, 主要用于保护周边公众安全健康。采用区域疏散措施应以避免群众暴露于有毒有害物质伤害, 或者最大程度降低暴露程度, 不致于形成严重后果为目的, 因此评估疏散方案优劣的一个最重要准则是可最大限度地降低事故对公众安全健康造成的后果。
最短路径算法是解决疏散方案优化问题中的一种经典方法, 传统算法多局限于单一路权最短路的求解, 以“当量长度”最短作为路线优化决策目标[4,5]。而对于CBRN事故, 路径优化问题不仅需要考虑疏散道路的“当量长度”, 还应同时考虑公众暴露过程中的个体脆弱性。为解决这一问题, 本文提出区域疏散路径的多目标优化决策模型, 并研究适合该模型的算法。
1 个体脆弱性计算
1.1 个体脆弱性模型
注:I为辐射强度, W/m3;Ps为静态超压的峰值, Pa;D为致死剂量;C为毒物浓度, ppm;tex为暴露时间, s;k1、k2、a为取决于事故类型的参数。
事故后果主要由致灾因素的危险性和人的个体脆弱性两个因素共同决定。对于CBRN事故, 个体脆弱性模型可以根据个体因暴露于致灾因素 (如放射性沉降物、毒气、热辐射、冲击波超压) 出现不同严重程度后果可能性的对应关系建立, 用于确定事故中区域范围内可能造成的人员安全健康损失。
1.2 个体致死概率
根据各事故后果模型 (如毒气泄漏模型、蒸汽云爆炸模型等) 计算出的某一重大事故场景产生毒物浓度数值、冲击波超压值或热辐射通量, 借助人体健康脆弱性模型和概率方程可得到个体致死概率pD。根据相应的“概率变量”Y, 人员由于暴露于剂量D而出现的各种后果 (死亡、各种伤害等) 的条件概率可通过概率方程[7]计算, 即:
2 CBRN事故最佳疏散路径模型
在区域疏散方案制定过程中, 理想的情况是确保疏散人员能选择到最佳的疏散路径。CBRN事故中影响疏散路径选择的因素主要有两个方面:一是疏散的时效性, 一般以路径“当量长度”衡量[5];二是疏散人员的安全性, 可用路径上的个体致死概率pD衡量。根据图论的理论及方法, 可将CBRN事故最佳疏散路径求解问题描述为:对于网络G= (V, E) , 其中V (G) ={vi}为图G的节点集, 任一节点vi∈V (G) 对应于平面内的点 (xi, yi) ;E (G) ={e|e= (vp, vq) = (vp, vq) , vp、vq∈V}为图G的边集;事故地点和安全出口分别用节点O和节点D表示。
首先考虑人员疏散时的安全性。CBRN事故中, 以有毒气体泄漏为例, 随有毒有害物质不断扩散, 道路通行条件动态变化, 区域最佳疏散路径也在动态变化。为实现最佳疏散路径的动态搜索, 可参考Markov随机人员疏散模型[8]将疏散过程离散化, 根据表1中有毒气体的个体脆弱性模型, 路段 (i, j) 上的累积暴露剂量由不同时间的均匀网格格点质量浓度和暴露时间得到[9]:
其中, ck—t时刻路段 (i, j) 上第k个网格格点的毒物浓度;tk—个体在路段 (i, j) 上第k个网格内的暴露时间;m为节点间路段 (i, j) 上的均匀网格个数;a为与气体种类有关的毒负荷指数, 几种常见有毒气体毒负荷指数见表2。
其次考虑人员的疏散效率。道路长度不是影响疏散效率的唯一因素, 其他情况 (如坡度、路面平整性、风速、障碍物、交通工具) 等会对疏散产生影响, 相关影响因素可以转化为道路当量长度[5]来表示:
其中, Lij为i, j节点间路段的当量长度;kt为取决于路段中交通工具的影响系数;kg为取决于路段坡度的影响系数;kv为取决于路段中风速的影响系数;kb为取决于路段中堵塞水平的影响系数;lij为i、j节点间路段的实际长度;lijm为i、j节点间路段中第m个局部通行障碍物的当量长度值, 1≤m≤Nb;Nb为i、j节点间路段中局部通行障碍物的个数。综上, CBRN事故最佳疏散路径模型可如下表示:
其中, P为O→D的一条可行路线;D (P) 为个体在路线P上吸收的有毒气体总平均剂量;L (P) 称为路线P的当量长度;l表示L (P) 的最大允许值。CBRN事故的最佳疏散路径即求O→D的一条路线P*, 使个体在路线P上吸收的有毒气体总平均剂量最小, 同时当量长度在可接受范围[0, 1]内。
3 CBRN事故最佳疏散路径模型算法研究
3.1 静态最优疏散路径算法
令D0=min D (P) , L0=min L (P) , 通过对两个不同的路权进行去量纲化处理为图G构造一个新的权重, 即wij=αDij/D0+ (1-α) Lij/L0 (0≤α≤1) , 并建立如下辅助决策函数:
可以证明辅助决策函数有如下性质成立:
性质1假设Pα是网络G的关于新权重wij的一条O→D的最短路, 则Pα满足式 (9) 。
对于α∈[0, 1], 若存在满足式 (10) 的v1→vn的一条路Pα, 则对应得到两个目标函数值D (Pα) 和L (Pα) , 因此D (Pα) 和L (Pα) 实际是关于α的函数, 记作g1 (α) =D (Pα) 和g2 (α) =L (Pα) , 并有如下性质成立:
性质2 g1 (α) 为[0, 1]上的减函数, g2 (α) 为[0, 1]上的增函数。
根据性质1, 求满足式 (9) 的路径Pα问题实际上属于单目标最短路问题, 可通过经典的最短路算法实现。假设G中对应于α=0和α=1的新权重wij的O→D的最短路P0和P1存在, 根据性质1可知, g2 (0) =αD (P0) /D0+ (1-α) L (P0) /L0, g2 (1) =αD (P1) /D0+ (1-α) L (P1) /L0:若g2 (0) >l, 那么P*无解;若g2 (0) =l, 那么则P*=P0;若g2 (1) ≤l, 则P*=P1;若g2 (0)
(1) 若g2 (1/2) =l, 则不可能有另一路径P∈P, 同时满足L (P) ≤l且D (P)
(2) 若g2 (1/2)
(3) 若g2 (1/2) >l, 则可能有另一路径P∈P, 同时满足L (P) ≤l且L (P0)
因此, [u, v]表示当前搜索区间, 初始时[u, v]=[0, 1], 然后不断迭代取中点寻找最优路径, 或者可以得到一个更小的区间[u, 1/2]或[1/2, v], 或者恰好得到模型的最优解P*。因此在区间[0, 1]内通过二分法获得满足f2 (α) ≤l的一系列最优解的采样值, 这些采样值中满足minf1 (α) 的路径即为最优解p*。满足式 (9) 的路径可调用Dijkstra算法求出, 算法流程见图1。
3.2 动态最优疏散路径算法
灾变时期, 道路上的致死剂量随时间不断变化, 所选最佳路线也应随之更新。依据启发式算法思想[10], 可将人员行进过程离散化, 把节点s至节点t的最优疏散路径问题分割为若干子问题, 每个子问题均是求解静态权重下的双目标最短路令Δt表示时间间隔, min, 其中i=0, 1, …, T-1, T为疏散时间划分的时间间隔的数量。假设在t=t+i-Δt时刻人员到达节点vi, 根据各种参数和条件模拟灾变过程, 根据所得数据更新路段的权重值, 利用CBRN事故静态最优疏散路径的二分搜索算法寻找当前节点vi与目标节点D之间的最佳疏散路径pvi, D, 人员到达目标节点D算法结束, 其中节点v0=O。那么双目标优化动态最优路径可表示为
其中, p*vi, D为按照CBRN事故静态最优疏散路径的二分搜索算法得到的当前节点vi与目标节点D之间最佳疏散路径;pv (i-1) , vi为v (i-1) →vi的一条路线且pv (i-1) , vi⊂p*v (i-1) , D;pO, v1为O→v1的一条路线;l (i) 为t=t+i-Δt时刻当前节点vi与目标节点D之间可行疏散路径当量长度的最大允许值。算法流程见图2。
3.3 算例测试
高含硫井场一旦发生毒气泄漏事故, 首要任务是及时疏散周边居民, 其中H2S气体为主要的有毒有害气体。高含硫井场周边的交通网如图3 (a) 所示, 可采用随机路网模拟。利用二维随机路网模拟搭建气井周围交通网, 方法是在python平台上利用Network X的grid_2d_graph (m, n, periodic=False, create_using=None) 方法生成一个5×10的二维网格图[11], 如图3 (b) 所示, 假定 (2, 4) 节点为事故井口位置, (2, 3) 节点为事故发生后某个疏散人员的初始位置, (0, 0) 点、 (0, 4) 、 (4, 0) 和 (4, 4) 节点为安全出口。动态选择的时间间隔设置为10min, T=3。
节点O为初始源节点, 目标节点则是一个安全出口的集合{ (0, 0) , (0, 4) , (4, 0) , (4, 4) }, 对于一个较小的时间段, 外部环境可看作是静态的, 可运行本文的的二分搜索算法寻找当前CBRN事故的最优疏散最优路线。二分搜索算法以Dijstra算法作为底层, 易于在若干目标节点中找到一个最佳的目的地。而随着时间的变化, 边的第一个权重Dij在不断变化, 此时运行本文的CBRN事故最优疏散路径的动态寻优算法, 可最终得到环境动态变化下的最优路径P*, 结果见表3。从表中数据可以看出, 人员沿着初始的最优路径[ (2, 3) , (1, 3) , (0, 3) , (0, 4) ]前进, 随着有毒气体的扩散, 当人员行至节点 (1, 3) 时由于外部环境发生变化导致路网中边的权重发生变化, 原有的最优路径在当前已经不具备优势, 需要重新进行计算, 获得当前新的前进方向[ (1, 3) , (1, 2) , (1, 1) , (1, 0) , (0, 0) ], 同理, 当行至节点 (1, 1) 时再一次重新计算, 获得当前新的前进方向[ (2, 3) , (1, 3) , (1, 2) , (1, 1) , (0, 1) , (0, 0) ], 直至到达安全出口 (0, 0) 。同时还可以看出, 当i=0时, 人员的目的地出口位置为节点 (0, 4) , 这说明根据二分搜索算法的计算, 四个出口 (0, 0) 、 (0, 4) 、 (4, 0) 和 (4, 4) 中, 人员朝向 (0, 4) 最优, 但是随着外部环境的变化, 人员该向 (0, 0) 疏散, 说明此时 (0, 4) 方向风险增大, 更新疏散方向, 最大限度的保证人员的安全, 同时路径当量长度仍在可接受范围。
4 结论
(1) CBRN事故最优疏散路径的选择问题, 本质上属于多目标决策问题。应急条件下的决策者对人员疏散进行指挥时, 需要根据事故环境和疏散任务的性质, 在疏散的时效性和安全性目标之间权衡决策。
(2) 双目标决策优化问题是多目标决策问题的一种常见情况。CBRN事故静态最优疏散路径算法实际是在启发式算法建立的搜索空间上, 一种快速的、近似的算法。为保证动态搜索算法的收敛速度, 应当合理设置道路权重更新的时间间隔。本文的模型和算法不仅可以求解CBRN事故最优疏散路径, 还可以推广到其他多目标优化问题或动态路径寻优问题。
参考文献
[1]Southworth, F. (1991) .“Regional Evacuation Modeling:A State-of-the-Art Review”, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN, March 1991
[2]邓云峰, 姜传胜.重庆天原化工总厂“4.16”事故人员疏散调查研究[J].中国安全生产科学技术, 2009, 5 (3) :30-35DENG Yun-feng, JIANG Chuan-sheng.Survey on the public evacuation behavior in“4.16”accident at Taiyuan chemical factory of Chongqing[J].Journal of Safety Science and Technology, 2009, 5 (3) :30-35
[3]国际电力网.日本政府将福岛核电站疏散范围扩大到40公里[EB/OL].http://power.in-en.com/html/power-07590759141082107.html, 2011-7-22International power grid.The Japanese Government will expand the evacuation range of Fukushima nuclear power plant to 40km[EB/OL].http://power.in-en.com/html/power-07590759141082107.html, 2011-7-22
[4]肖国清, 温丽敏, 陈宝智, 等.毒气泄漏时的最佳疏散路径[J].东北大学学报 (自然科学版) , 2001, 22 (6) :674-679XIAO Guo-qing, WEN Li-min, CHEN Bao-zhi, et al.Shortest evacuation route on toxic leakage[J].Journal of Northeastern University (Natural Science) , 2001, 22 (6) :674-679
[5]高蕊, 蒋仲安, 董枫, 等.基于动态疏散路径数学模型和算法[J].北京科技大学学报, 2008, 30 (7) :705-709GAO Rui, JIANG Zhong-an, DONG Feng, et al.Mathematical model and algorithm of a dynamic optimum rescue route during mine fire time based on MapObject[J].Journal of University of Science and Technology Beijing, 2008, 30 (7) :705-709
[6]International Association of Oil&Gas Producers.Risk Assessment Data Directory:Vulnerability of humans[R]2010:No.434-14.1
[7]Papazoglou I, Aneziris O, Bonanos G, et a1.SOCRATES:a computerized toolkit for quantification of the risk from accidental releases of toxic and/or flammable substance[J].International Journal of Environment and Pollution, 1996, 6 (4-6) :500-533
[8]Georgiadou S P, Papazoglou A I, Kiranoudis T Chris, et a1.Modeling emergency evacuation for major hazard industrial sites[J].Reliability Engineering and System Safety, 2007, 92 (10) :1388-1402
[9]邓云峰.毒气泄漏事故人员疏散模型及应用研究[D].北京:北京科技大学, 2008:1-42DENG Yun-feng.Study on pedestrian evacuation model for accident releasing toxic vapors[D].Beijing:University of Science and Technology, 2008:1-42
[10]Lenort R, Klepek R, SamolejováA.Heuristic algorithm for planning and scheduling of forged pieces heat treatment[J].Metalurgija-Zagreb, 2012, 51 (2) :225-230