优化与结合（精选十篇）
优化与结合 篇1
蚁群算法 (ACO) [1,2]是意大利学者Dorigo于1992年在他的博士论文中提出的, 其灵感来源于蚂蚁觅食的过程。蚁群算法是一种仿生智能算法, 早期主要应用于求解旅行商问题。经过多年的发展与研究, 蚁群算法应用领域越来越广泛, 如网络路由、分配, 调度、机器学习问题等。虽然蚁群算法具有很多的优点, 但由于相对较新, 难免还存在一些缺陷, 如收敛速度慢, 易陷入局部最优解等。针对这些缺陷, 人们提出了多种改进策略, 包括:最大最小蚁群 (MMAS) 算法[3]、相遇蚁群算法[4]、云模型算法[5]和多态蚁群算法[6]等。
1 基本蚁群算法介绍
蚁群算法是一种仿生算法, 主要用于模拟自然界中蚂蚁寻找食物的过程。蚂蚁在寻找食物的过程中, 会在它所经过的路径上散发出一种叫做“信息素”的物质。所有蚂蚁均能够感知到这种物质, 蚂蚁可以通过辨别这种物质的浓度来指导觅食的方向, 从而在大量蚂蚁共同寻找食物的过程中形成信息正反馈的现象。蚁群算法具有如下特性:
(1) 自组织性。蚁群算法在开始的初期, 个体蚂蚁均无序地寻找解, 但经过一段时间后, 蚁群通过信息素的交互作用, 会自发地向最优解收敛, 这个从无序到有序的过程, 不受蚁群系统外任何因素的影响。
(2) 并行性。蚁群算法在同一个时刻, 存在多只蚂蚁共同寻找最优解, 它们共享信息素矩阵。不仅增强了算法的可靠性, 更提高了算法全局搜索能力。
(3) 正反馈机制。通过信息素的引导使得蚂蚁向优质路径聚集, 引导系统向最优解不断靠拢。正反馈是蚁群算法的最重要特性之一, 它的存在使得算法能寻找到最优解。
(4) 鲁棒性。蚁群算法有较强的鲁棒性, 相对于其它算法来说, 它对初始路线的要求不高。即蚁群算法的最后结果并不是依赖最初选择的路线。其次, 蚁群算法在搜索过程中是自我调整的。另外, 蚁群算法的参数较少, 设置方便, 使得蚁群算法能够更好的应用到其他的组合优化问题上。
2 算法研究
2.1 TSP问题描述
TSP问题 (Traveling Salesman Problem) 又称旅行商问题, 是当今数学领域中一个著名组合问题。假设现在有N个节点, 要寻找这样一条环路, 每一个节点都要经过且只经过一次, 并且总路径长度最短, 即最短的哈密顿回路。
2.2 对传统蚁群算法的缺陷分析
(1) 算法的运算量大, 运算需要的时间很长。
(2) 算法对于参数的设置十分敏感, 不同的参数对于运算结果的影响很大。
(3) 蚁群算法收敛速度慢、易陷入局部最优。蚁群算法中, 由于初始信息素匮乏, 一般需要较长的搜索时间;另外蚁群算法容易出现停滞现象, 即搜索进行到一定程度后, 所有个体发现的解完全一致, 陷入局部最优。
3 优化算法实现与分析
3.1 优化算法实现
3.1.1 定期交流、模范带头学习模型
定期交流模型:假定共有N个城市, M只蚂蚁。当每m (m<M) 只蚂蚁通过n (n<N) 个城市时, 选取行走路径较短的a (a<m) 只蚂蚁进行信息素影响, 进行阶段性小组学习交流。不断重复这个过程直到N个城市全部旅行完。由于每只蚂蚁通过的n个城市并不完全相同, 故蚂蚁间可以通过这种交流互相引导接下来旅途的前进方向, 从而加快蚁群的收敛速度。实验证明, 这种局部优化的思想非常有利于寻找局部最优解。
模范带头模型:当所有蚂蚁都旅行一圈后, 选出最优秀的蚂蚁, 在其走过的路径上释放大量信息素, 覆盖先前定期交流时释放的信息素。通过这种模范蚂蚁的引领, 在对下一周期蚂蚁的旅行进行引导的同时, 还能够使蚂蚁避免陷入通过定期交流模型寻找到的局部最优解, 实现整体的优化。
3.1.2 算法的流程图
3.2 实验结果分析
3.2.1 实验数据分析
本节以TSP问题的eil51路径为例, 将测试结果与ACA算法进行比较, 实验中所使用的参数均通过实验确定。
通过结果可以看出, 优化算法开始时 (1-10次) 收敛速度很快, 随着迭代次数的增加, 收敛速度减慢, 一段时间后虽会陷入局部最优解 (例如第3组数据, 30-80次时均收敛到489) , 但不久后便会跳出 (90次时便跳出局部最优解489) , 继续收敛。1000次后, 均收敛到440以下, 可以看出, 优化算法具有较强的稳定性。
从图2可看出, 优化算法与原算法相比, 开始时收敛速度都很快, 约迭代300次左右时收敛速度明显减慢, 但优化算法相对于ACA算法减慢速度有了明显改善, 平均收敛于435以下, 而ACA算法则平均收敛于440以上。结合表2可发现, 只对局部地区 (点较稠密的地带) 较优路径信息素更新和每次最优蚂蚁遍历的路径进行信息素加强的方法, 有效地加快了路径优化的收敛速度, 避免陷入局部最优解。当收敛到1000次左右时, 改进算法无论从平均质量上还是稳定性上都有了明显改善, 高稳定性的保证, 使得此程序将更适合实际应用。另外, 根据实验发现约在迭代2000次左右即可出现目前针于eil51路径发现的最优解426, 而原算法至少要迭代上万次才可能出现。
优化蚁群算法是在全局范围内查找路径相对较短的一些点提前释放信息素, 可以对未遍历这些点的蚂蚁起到一个引导作用。同时, 可以在一定范围内找到路径较优的局部解, 而且这些局部解很可能是全局最优路径的一部分。另外, 通过全局大量释放信息素, 也可以防止蚁群算法受到局部最优解的影响。优化蚁群算法会在较疏的点上放置较多蚂蚁, 在较密点上放置少量蚂蚁, 这样是为了防止局部稠密点上信息素浓度过高影响全局最优解的查找。
在求解方式上, 优化的蚁群算法和ACA算法在求解方式上有不同的地方, 以上均有描述。优化的蚁群算法在目的上就是紧紧抓住小距离路径 (路径长度比较小的那一小段路径) , 因为这一小段的距离比较小的路径很可能是最优解的一部分, 即使不是最优解的一部分, 也对整体蚁群求解具有指导性作用 (通过过多释放信息素) 。最理想的情况就是, 找到的几个最短路径全都是最优解的一部分, 在计算结束的时候, 多个小路径大体上已经组成了最后的最优解。
在结果比较上, 蚁群算法在eil51上展现出了其优越性, 在最后得到的结果上看, 优化的算法可以在循环较少的次数上得到令人满意的结果。在运算的过程中, 我们可能会发现, 本算法因为在单次循环的计算量相对较大, 所以需要控制蚂蚁的数量来尽可能减少运算量 (我们已经在实验中发现这个想法是正确的) 。
3.2.2 蚁群算法中蚂蚁个数的研究
在对蚂蚁系统初始化时, 需要确定蚂蚁的数目和每只蚂蚁的出发城市。蚂蚁数目的确定对算法起着比较大的影响, 一般来说, 蚂蚁数目越多, 算法的全局搜索能力越强, 但随着蚂蚁的数目增多, 计算量将成指数级增长。
根据实验发现, 当蚂蚁数量较少时, 实验的结果很大, 当蚂蚁数量增加时, 实验的结果会逐渐减少, 当蚂蚁的数量达到某一数值时, 继续增加蚂蚁的数量不会对结果产生较大的影响。而且, 不管是理论和实验, 蚂蚁数量的增加会增加整个系统的“负担”, 即运算的速度明显减慢。所以, 适当地找到最合适的蚂蚁的数量不仅可以得到我们希望的结果, 而且可以极大的增加运算速度, 减少运算的时间, 提高整个系统的运行效率。
图3为本文算法在蚂蚁个数不同的情况下通过eil51测试的结果, 可以看出, 在线的右方结果基本没有变化, 验证了本算法通过适当地减少蚂蚁数量加快整体的运行速度和效率的想法。
3.2.3 参数分析
由于目前还没有一种有效的数学分析方法使不同情况下的蚂蚁系统都能生成最优的参数设置, 而国内外有关蚂蚁系统的文献大都只笼统地提出一种参数配置, 但在实验中我们发现对于不同规模的问题同样的参数所得的结果优劣差别很大。因此, 本文通过大量仿真实验有针对性地对参数进行了测试, 研究参数对算法的影响。实验结果如表3。
从以上关于蚁群系统的参数分析上可以发现, 当α<β时, 可以得到一个令人满意的结果, 也就是说, 如果适当调整参数, 可以优化整个蚁群系统, 从侧面也反映出了蚁群算法对参数敏感的特性, 因此我们需要根据具体情况调整参数进而得到我们需要的结果。
4 总结
针对蚁群算法在求解TSP问题时, 收敛速度慢、易于停滞等现象, 本文提出了定期交流、模范带头学习模型。该算法提出了信息素局部和总体相结合的释放方法, 用于更好的平衡求解效率与求解质量之间的矛盾。同时, 具体研究分析了蚂蚁数量以及参数对算法的影响并根据分析结果做了适当改进。实验表明, 优化算法能够较快获得最优解。
摘要：蚁群算法是一种成功的启发式算法, 但在解决TSP问题时存在着收敛速度慢和易陷入局部最优解的问题。本文针对这两个问题, 提出了定期交流和模范带头学习模型, 前者是在蚂蚁每走过一定城市后, 进行学习交流, 选出所走路径相对较短的蚂蚁进行信息素影响, 从而加快总体的收敛速度;后者是当所有蚂蚁都旅行一圈后, 选出最优秀的蚂蚁, 在其走过的路径上释放大量信息素, 对下一周期蚂蚁的旅行进行引导, 避免陷入局部最优解。实验结果表明新算法在求解质量上比传统蚁群算法有了明显提高。本文也通过实验分析了蚂蚁数量等参数对算法性能的影响。
关键词：蚁群算法,TSP问题,优化算法
参考文献
[1]Dorigo M, Maniezzo V, Co lorni A.Ant system:Optimization by a colony of cooperating agents[J].IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics Part B, 1996, 26 (1) :29-41.
[2]Dorigo M, Gambardella L M.Ant colony system:A cooperative learning approach to the traveling salesman problem[J].IEEE Trans on Evolutionary Computation, 1997, 1 (1) :53-66.
[3]Stuzle T, Hoos HH.MAX-MIN ant system and local search for the travelling salesman problem.In:Proc.of the 4th IEEE Int’l Conf.on Evolutionary Computation (ICEC’97) .New York:IEEE Press, 1997:309-314.
[4]吴斌, 史忠植.一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J].计算机学报, 2001, 24 (12) :1328-1333.
[5]Li ZY, Wang Y, Olivier KKS, Chen J, Li KL.The cloudbased framework for ant colony optimization.In:Proc.of the 1st ACM/SIGEVO Summit on Genetic and Evolutionary Computation.Shanghai:ACM, 2009, 279-286.
优化与结合 篇2
将信息技术与各学科课程加以有机整合，为新型教学结构的创建提供最理想的教学环境。CAI辅助教学利用形象生动的画面，言简意赅的解说，悦耳动听的音乐，及时有效的反馈，给数学课增添了无穷的魅力，使学生保持旺盛的学习兴趣，提高参与的效度，呈现过程，降低教学的难度，揭示规律，拓展思维的深度，扩充信息，增加教学的密度，从而确保课堂教学效率的优化和学生素质的提高。好的课件要做到：科学无错误、互性能好、突出实效性、体现整体美。
主题词：
多媒体计算机辅助课堂教学(简称CAI)
正文：
众所周知，我国正处在由工业化社会向信息化社会过渡的关键时期，各行各业正在加快从资本、体力密集型向知识、智力和技术密集型转变的步伐。教育系统作为社会大系统中的子系统，也随着社会大系统的变化而变化。进入到21世纪，以多媒体技术和网络技术为核心的信息技术正在以惊人的速度进入到教育的各个领域和环节。据不完全统计，目前全国仅各类网上学校就有200多所。不仅如此，传统的教育领域的教学和科研活动的高科技含量也越来越高。人们突然发现，教育正处在一种与工业化时代不同的教育环境--信息技术环境中。在这种情况下，很多人深信，教育在信息技术的强烈冲击下，将会在教育目标、教育结构、教育内容、教育手段和教学评价等方面产生重要改变，全人类的学习者将会得到一次彻底的革命和解放，新型教育模式将会诞生和成长。
CAI辅助教学利用形象生动的画面，言简意赅的解说，悦耳动听的音乐，及时有效的反馈，给数学课增添了无穷的魅力，使学生保持旺盛的学习兴趣，提高参与的效度，呈现过程，降低教学的难度，揭示规律，拓展思维的深度，扩充信息，增加教学的密度，从而确保课堂教学效率的优化和学生素质的提高。好的课件要做到：科学无错误、互性能好、突出实效性、体现整体美。
一、意义剖析。
多媒体计算机辅助课堂教学(简称CAI)给教育带来了新的革命。随着现代科技的发展，CAI在课堂教学中的运用将会越来越广泛。掌握现代教育技术，并能正确、合理地运用到教学工作中去，是信息时代的要求，也是素质教育的要求。牐
信息时代召唤高素质的教师。教师素质决定着教育水平。21世纪将是一个信息时代，21世纪所需要的将是善于应用知识和学习新知识的信息型人才，培养21世纪所需要的人才的突破口在于发展计算机教育。随着社会信息化进程的迅速推进和整个社会对人才素质要求的不断提高，计算机教育在各级各类教育教学中的地位愈来愈突出。计算机将是未来生活、学习、工作中不可缺少的重要工具。作为培养人才的教师，必须具备过硬的操作能力，才能更好地胜任教学工作。
牐犓刂式逃要求培养高素质的学生。要求使全体学生都得到全面的、积极主动的发展。如何调动学生参与学习活动的热情，吸引学生全员、全程参与到课堂学习活动中，使学生得到生动活泼的发展，合理使用CAI辅助教学是一可行的途径。布鲁纳认为：“在学校教育教学中，所有教学计划在很大程度上将依赖于为达到教学目标而采用的教学媒体。”CAI辅助教学利用形象生动的画面，言简意赅的解说，悦耳动听的音乐，即时有效的反馈，给数学课增添了无穷的魅力，使学生保持旺盛的学习兴趣，从而确保课堂教学效率的优化和学生素质的提高。
二、优势探析。
牐牻逃心理学告诉我们:人们从听觉获得的知识能够记忆约15%，从视觉获得的知识能够记忆约25%。如果同时使用这两种传递知识的工具，就能接受知识约65%。传统电教媒体中，幻灯投影有像无声，录音机有声无像，录像电视虽然声像俱全，但制作需要专门的设备。CAI辅助教学可以充分发挥这三机一幕的优势，做到图文声像并茂，充分地展现知识形成的过程。
㈠激发兴趣，提高参与的效度。“凡是富有成效的学习，学生必须对要学习的材料具有深厚的兴趣。”兴趣是学生获取知识、拓宽眼界、丰富心理活动的最主要的推动力。在CAI教学环境下，教学信息的呈现是丰富的，面对如此众多的信息呈现形式，小学生一定会表现出强烈的好奇心理，而这种好奇心一旦发展为认知兴趣，将会表现出强烈的求知欲。如：时、分，24时记时，元角分等教学内容，学生在实际生活中积累了一些感性生活经验，但往往是“知其然”，而难以道其“所以然”。教学中，我们运用多媒体的音、形、像等功能，再现生活实际。如学习24时记时法，为了让学生掌握一天时间内时针正好走了两圈这一知识点。我们先摄取了学生的几组生活画面，扫描进电脑，并给每个画面配有钟面，能看到时针、分针在不停地转动。教学时，熟悉的画面、悦耳的音乐，使学生赏心悦目，真切地体会到一天有24小时，时针在钟面上走了两圈。愉悦的情绪使学生思维活跃，兴趣浓厚，参与效果可想而知。
㈡呈现过程，降低教学的难度。小学生知识贮备有限，缺乏生活经验，他们往往根据事物的外部特征进行概括和作出判断。在他们的头脑里形象思维占主导地位，他们的抽象思维过程，仍然离不开具体形象的支持。采用CAI动态图像演示，借助其丰富的媒体不仅能把高度抽象的知识直观显示出来，而且其突出的较强的刺激作用，有助于学生理解概念的本质属性，促进学生“建构”如“线段、射线、直线”的教学，我们可以先在屏幕上显示一组图形，让学生辨认直线和线段，然后，将线段向右边似光线射出一样地匀速延伸形成射线，使学生看后悟出射线是怎么形成的。CAI还能把复杂信息分解为简单的连续信息，以利于学生对复杂信息的识别。如：在“圆的画法”的教学中，可先让学生观察一条线段绕一个端点(定点)顺时针旋转，直至另一端点扫出一个圆，让学生初步感知圆的形成过程。接下来，将画圆的步骤分解展示给学生，使学生获得“画圆”的完整信息。这样，学生就会牢牢记住画圆的每一个步骤和要领。借助CAI还能将那些看似静止的、孤立的事物活动起来，从而使学生较容易地找出事物之间的联系，促进对知识的理解。
牐牏缃沂竟媛桑拓展思维的深度。运用CAI动态演示，能突出实际操作过程，学生在主动参与中，借助于观察、比较逐步把握知识的实质，从而正确理解知识，掌握知识。如圆面积公式的推导，圆的面积计算公式，不是近似的计算公式，这一点学生难以理解，他们难以想象出等分的份数越多，拼成的图形越接近长方形，难以理解化圆为方的道理。我们用CAI演示，先把一个圆2等份拼成近似长方形，并闪烁显示;再把一个圆分成8等份，16、32等份，并分别进行割补，使学生直观地看出等份的份数越多，拼成的图形越接近长方形。在此基础上，让学生观察比较、归纳，推出圆的面积公式也就水到渠成了。而且学生在学习知识的过程中，受到美的熏陶，能力得到了提高。
牐牏枥┏湫畔ⅲ增加教学的密度。巴班斯基认为：最优教学过程应该在规定时间内，在教养、教育和发展三个方面获得最高可能的水平。“因为提高活动效率和节省时间这两个法则，是劳动活动的普遍法则。”借助CAI可进行高密度知识传授，对信息进行优化处理。它利用文字的闪现、图形的缩放与移动、颜色的变换等手段，不仅容量大、速度快、效果也更好。笔者曾观摹过一节“角的度量”的多媒体辅助教学课，教学中由于教者采用了多媒体电脑的动画功能--让量角器在角上旋转，所反馈的教学效果是常规教学所无法替代的，尽管整节课的容量很大(常规教学要两课时才能完成)，但学生学而不感其难，教学效果相当好。
牐牏榧词狈蠢。体现反馈的广度。“反馈”是指控制系统把输出信息的结果“返回传入”影响信息再输出所起的调节控制作用。教学活动是一种复杂的信息交流活动，通过反馈信息可以把学生的注意力集中到学习任务的某些重要部分，使矛盾突出，有利于学习难点的解决，反馈越及时越有利于学习。用CAI辅助教学，计算机可随时反馈学生的学习情况。象判断、选择题型，学生回答正确，计算机马上会表扬你，来一声“棒极了!”“真聪明!”或是给你献上一束鲜花，学生看了听了自然高兴，兴趣盎然：如果有学生回答错了，计算机会在屏幕上显示提示信息--“再想想”并配以音乐，启发学生认真动脑。即时的反馈，使学生能及时了解自己的学习结果。实践证明：学生了解自己学习结果比不了解积极性要高。通过反馈他们既看到自己的进步，又知道了自己的不足，促使自我激励，获得“独立发现的愉快体验”，从而不断提高内部驱动力。
三、课件优劣标准问题。牐
1、科学无错误。为能正确引导学生学习，必须保证所讲述的内容
和推绎的概念准确无科学性错误。做到：⑴目标明确。围绕目标展开教学;⑵意义明确。所呈现的教学内容包括字幕、动画、声音、图形都要意义明确，准确无误;⑶语言、图例规范。不得具有二义性。
2、互性能好。在课件的结构安排上应当是非直线型的，即不能
将教学内容用一条“直线”上下串联起来，而应多预留分支程序，呈树状结构。要设计出多条通“罗马的路”，以适应不同层次学生的实际需要，调动学生积极参与学习活动，充分发挥学生的主体作用。
3、突出实效性。并非所有的教学内容都适合使用CAI手段。要使用CAI就要突出其优势。CAI在几何形体知识(尤其是多维)和时分等概念教学中的优势是显而易见的。如“角的度量”借助CAI让量角器在角上旋转直观形象，效果要明显优于常规教学。又如：平行四边形面积公式的推导，我们借助于多媒体生动地展示平行四边形割补成长方形的动态过程，通过割开-→平移-→补好，使学生形象地掌握割补的操作程序。同时，设计了图形的平移、重叠、还原等程序进行演示。使学生正确认识割补后的长方形与原平行四边形的底和高之间的关系，从而为平行四边形面积公式的推导，提供了丰富的感性材料。“尺有所长，寸有所短”。比如说：对长方体顶点、棱、面的认识用多媒体就远不如教师动手切萝卜来得自然。我们认为：合理、有效地组合使用各种教学媒体，才能使课堂教学更加优化。4、体现整体美。画面布局合理，图形和文字匀称;显示的文字简练，意义明确;音乐高低要适中，悦耳说听给人的愉悦感;提示信息要规范，操作要简便。画面要清晰，通过加亮、加粗、闪烁、框出、放大、音响等技术突出重点;形式要多样并不断变换，使教学生动活泼。和谐的整体效果，不仅能使教学锦上添花，而且能陶冶学生情操，丰富学生的情感，使学生的参与热情更高，效果更佳。
综上所述，CAI与小学数学教学相结合，突出了信息技术与教学结合，优化了教师的教学过程，优化了学生的学习过程。
读写结合中微练笔的反思与优化策略 篇3
[关键词]读写结合 优化策略 微练笔
[中图分类号] G623.2 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9068（2016）04-023
“微练笔”立足“微”字，它较“小练笔”而言，切入点更小，小到“微乎其微”；篇幅更短，三言两语即可；覆盖面更广，可谓无“微”不至；言语特点更鲜明，追求“积微成著”。将微练笔见缝插针到阅读教学中，是落实读写结合的一项有效举措。对当下微练笔实践进行反思，探寻微练笔的有效策略，可以提高微练笔的质量。
反思之一：读写结合中微练笔为什么而写
现状：为写而写，游离文本
为了体现阅读教学中读写结合的原则，越来越多的教师将“把写挤进课堂”的呼声转化为行动。但是，这好不容易“挤”进课堂的“写”，很多时候却是为写而写，与教学内容、情境油水分离，写也逐渐变成了课堂教学的“鸡肋”。
优化策略
于漪先生说：“离开文本去过度发挥，语文课就会打水漂。”因此，要处理好文本与微练笔的关系，真正要使这“挤”进课堂的“写”有实效性，就必须紧扣文本，围绕文本而“写”。
1.为拓宽文本厚度而写
笔者执教《老人与海鸥》（人教版六年级上册）一课，在学生自主品读“海鸥在老人遗像前盘旋翻飞，又纷纷落地，肃立不动，好像在给老人守灵”的段落后，设置了这样的微练笔：“当我们抬着老人的遗像越走越远时，海鸥们还在紧紧追随……接下来还会发生什么？请同学们抓住海鸥的动作，展开想象写一段话。”
生：海鸥们在老人遗像前边飞边叫，叫声里充满了悲凉，好像在低声哭诉。过了一会儿，一只海鸥突然落在遗像上，不停扑打着翅膀。仔细看去，它只有一只脚。这不正是独脚”吗？只见它俯下身子，不断地用小嘴啄着相框，小声叫着，好像在和老人亲昵地说话……
这次微练笔不仅加深了学生对课文的理解，还通过对文本的深度挖掘，领悟并学习运用作者的写作方法——借助动作将动物的情感写真实、写具体。
2.为升华文本高度而写
笔者在教学《詹天佑》（人教版六年级上册）一文时，设置了这样一次微练笔：“京张铁路不满四年就全线竣工了，比计划提早两年。这件事给藐视中国的帝国主义者一个有力的回击。詹天佑是当之无愧的感动中国人物。你能够为他写几句颁奖词吗？”
学生对这位我国杰出的爱国工程师，早已“情动”，此时的“辞发”恰到好处。
生：您，才华横溢，爱国爱家；您，一丝不苟，吃苦耐劳。1400多个日日夜夜，您燃烧了自己，照亮了中国铁路建造的方向。您用自己的心血和智慧……
引导学生将无法倾诉的情写出来，既让学生已动之情得以倾泻，更使文本得到拓展。虽是短短的几句话，但这个拓展性的微练笔与文本本身、与阅读教学构成了一个有机体，相互完善，相互促进。
3.为提炼文本深度而写
文字孕蓄情感，阅读丰盈生命。在读写结合中，如何设置微练笔才能引导学生进行深度品读，让文本中鲜活的语言走进学生的内心世界呢？
《钓鱼的启示》（人教版五年级上册）讲述这样的故事：34年前的一天晚上，“我”和父亲去钓鱼，好不容易钓到一条大鲈鱼，此时离鲈鱼捕捞开放时间仅差两个小时，父亲没有商量的余地要“我”将鲈鱼放回湖里；“我”从钓鱼这件事中获得道德实践的勇气和力量，自觉抵制各种“鱼”的诱惑，做一个有道德的人。
当学生还沉浸在感悟父亲的行为美，感悟自觉遵守道德规范美的时候，笔者设置这样一次微练笔：“在人生的旅途中，你很可能遇到与那条鲈鱼相似的诱惑人的‘鱼，你会做出怎样的选择呢？你学了这篇文章后，把最想说的话写下来。”
生：在现实的生活中，我们常常也会遇到与那条大鲈鱼相似的“鱼”。学校里的考试，老师多给了分数没人知道；买东西时，售货员多找了钱……
这是学生对文本理解、消化、加工后的一种提炼。而这一提炼是无痕的，是文本生命的自然延续，集中体现了学生的知识与能力、情感态度与价值观。
反思之二：如何读写结合中如何把握微练笔的时机？
现状随心所欲，丧失时机
为了体现读写结合的精神，对微练笔，有些教师不分青红皂白，随意设计，草草收场，这样的练笔起不到画龙点睛的作用；有些教师不分年段用同一要求进行训练，往往成为一种形式、一种负担；还有的教师为了增加练笔机会，一课设计多次微练笔，让学生应接不暇，成为一种负担。
优化策略
高效的读写结合，必须选择恰当的练习时机。作为对阅读课堂起推波助澜作用的微练笔，教师一定要准确把握好火候，要适时适度。因此，教师在设置课堂微练笔时，必须考虑随文练笔的有效落脚点，这样才能真正起到一举多得的效果。
1.在心灵触动处切入
在小学语文教材中，有很多的课文包含着非常丰富的情感。学生往往会被文本语言本身的情感和语言魅力所打动。如果我们能进行恰当的引导，学生对课文就会产生很大的共鸣，觉得有很多话要说。这时就是微练笔的最好时机。
《唯一的听众》（人教版六年级上册）一文主要写了“我”—— 一个琴艺糟糕、丧失自信的年轻人成长为一名成功的小提琴手的历程。而创造奇迹的幕后高手是一位耳“聋”的老人，她的真实身份是音乐学院的教授，乐团的首席小提琴手。她以一个美丽的谎言，多次以平静的眼神默默地注视着“我”，在不知不觉中给予了“我”真诚无私的帮助。教学时，笔者设置了这样一次微练笔：“如果我多年后遇到这位老人，我会对她说什么呢？”
生：您用善意的谎言，用慈祥的目光，给我鼓励。没有您的信任，就没有我今天的成就。您用与众不同的教育方法去爱护年轻人、鼓励年轻人成才，真是一位高明的教育家！
2.在典型语段处切入
叶圣陶先生说：“语文教材无非是个例子，凭这个例子要使学生能够举一反三，练成阅读和习作的熟练技能……”因此，对文本中出现的经典、精彩的语段，教师除了引领学生反复诵读感悟，还要引导他们从中领会一些典型的表达方式以及遣词造句、谋篇布局的写作技能，并进行迁移，形成语言技能，最终内化为自己的语文能力。
《山中访友》（人教版六年级上册）第五自然段在表达方法上很特别：这一组句子是写“我”跟山中的“朋友”在打招呼，内容一致，结构相似，是一组排比句；同时采用第二人称、运用拟人手法，把“我”和山里“朋友”之间的那种深厚情谊淋漓尽致地表达了出来，读来倍感亲切、热情。笔者在引导学生反复咀嚼玩味这一段时，抓住这一语言学习的“点”，让学生进行“依葫芦画瓢”式的仿写，达到了预期的效果。
生：你好，五彩缤纷的鲜花！你把大地点缀得多么美丽。你好，可爱的草丛！那抹仿佛带着微笑的翠绿，让我们有勇气迎接将来。你好，挺拔的大树……
这样的微练笔，使学生积极运用课文中的表达方式和规律，把课文的表达内化为自己的写作技巧。
3.在意犹未尽时切入
有些文章，它的某些情节有时会有跳跃性或者写得相当简单，甚至略去不写，给学生留下了想象延伸的空间，这也是进行微练笔的极好机会。如，《将相和》一文中，廉颇“负荆请罪”写得极为概括性，是扩写练习的好材料。指导扩写时，笔者要求学生把握廉颇、蔺相如两人的性格特征，用情节扩展法来具体叙述廉颇亲自登门向蔺相如请罪的经过，把人物的语言、神态、动作描绘出来。一位学生这样描述：
……他见了蔺相如，马上双膝跪地，一脸悔过地说：“我是个粗鲁人，见识少，气量窄。哪知道您竟这么让着我，我实在没脸来见您。请您责打我吧。”蔺相如连忙扶起廉颇说：“咱们两个人都是赵国的大臣。将军能体谅我，我已经万分感激了，怎么还来给我赔礼呢？”……
这样的文章还有很多。如果教师在阅读教学中能具有一双“慧眼”，利用这些意犹未尽处，把作者隐而未发的意思表达出来，学生就能更好地理解作者这样表达的意图。
反思之三：读写结合中如何提高学生微练笔的兴趣
现状：评价单一，削弱兴趣
由于课堂微练笔学生参与面广，对学生写好的语段，有些教师只是请学生读一读就算了，使微练笔处在“有写无评，虎头蛇尾”的尴尬境地。没有评价，没有修改，就没有提升。长此以往，不仅不利于学生读写能力的提升，而且容易使学生形成敷衍了事的不良习惯。
优化策略
新课标要求教师引导学生“乐于书面表达，增强习作的自信心。愿意与他人分享习作的快乐”。兴趣是最好的老师。只有乐意，学生才能认真对待练笔。在实践中，笔者根据学生的心理特点及认知规律来确定语言表达能力及创新思维能力的训练点，巧妙安排课堂微练笔，并注意斟酌练笔内容和多样化的练笔方式，让学生一见微练笔就产生好感，使微练笔真正成为学生语文能力提升的“助推器”。
1.引领交流分享
具体操作中，学生可相互阅读，交流分享。教师引领学生用一颗欣赏的心来发现他人习作的亮点。对美的语段，可以安排诵读，以自己诵读、集体诵读或者教师诵读相结合的方式进行；还可以将好的微练笔在班级博客、QQ群等网络媒体上展示，让大家评议分享。美国心理学家詹姆士曾说：“人最本质的需要是渴望被肯定。”在相互交流分享中，学生很容易找到微练笔的成就感。
2.开展多元评价
苏霍姆林斯基说过：“请记住，成功的欢乐是一种巨大的情绪力量，它可以促进儿童好好学习的愿望。请你注意无论如何不要使这种内在的力量消失，缺少这种力量，教育上的任何巧妙措施都是无济于事的。”学生写作也是一样，他们需要享受成功。这就要求教师改变单一评价的方式，多使用赏识评价。评改的方式，完全可以灵活一点，时间允许，可以在课堂上进行；时间仓促，则可在课外进行。我们还可以把评改的权利还给学生，开展自己评、同桌评、组长评等多种形式，让每一个学生都有自由展示语言、表达感受的机会。
3.尝试积分奖励
根据每次微练笔的等次换算进行积分，得“优”者记10分，“良”者记8分，“合格”者记6分……教师也可以根据具体情况灵活变动分值，鼓励大家在质量上做文章，写出精品。每月公布微练笔个人排行榜和小组排行榜，达到一定的积分给予奖励。这种方法一方面让学生进行纵向的自我比较，实现自我超越；另一方面，学生都想夺得最高分，横向的互相竞争也激起了他们爱上微练笔的热情。
4.指导自编文集
学生的微练笔虽然稚嫩却是他们生活的记录。如何才能更好地帮助学生保持这份写作热情呢？指导学生编写属于自己的习作文集是一种行之有效的办法。自编文集备受学生的欢迎，因为它为学生提供了更多主动实践的机会，使他们能用己的头脑来想，用自己的眼睛来看，用自己的双手来做，充分享受做学习主人的快乐。教师可以指导学生取好文集名称、设计封面、撰写序言，还可以请家长写评语等，最后装订成册。待学生的文集“出炉”后，组织学生相互传阅、欣赏、交流，让学生享受“作家”的乐趣，获得成功的体验。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 中华人民共和国教育部.义务教育语文课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.
[2] 王天嫱.课堂练笔落点的选择[J].教学月刊，2007（5）.
[3] 李素玲.激发写作兴趣 提高写作能力[J].新作文（教育教学研究），2011（14）.
优化与结合 篇4
关键词：文学,科学,相结合,科普传媒
0 引言
科普内容很广泛,本文主要聚焦于创新科普途径的建设。科普创新不只是一个理论的界说,它的一个重要实践目标是建构有吸引力的科普创新途径。科普传媒是构成科普实力的重要元素。科普传媒是指传播科技知识的载体,包括与科普有关的报纸、杂志、图书、影视、广播、电视及声像制品和网站等。每一个要素不断优化,就意味着综合科普能力的不断提高。针对河北科普传媒建设方面存在的问题和不足,如,原创性科普佳作比较匮乏,创作手法单调创新性不强,大众传媒科普功能未能充分发挥等,本文旨在找出一条优化河北科普传媒的创新途径。
优化科普传媒工作需要在保障知识科学性的基础上,在内容和形式上再进一步创新。科普处于科学和人文的边缘,科普创新是科技原创新基础上的再创新,是一种综合创新。科学技术是面对自然的创新,而科学普及则是面向人的创新,因此从知识领域上看,科普创新就是以科技知识为基础的人文创新。科普途径是多样的,而文学途径则是我省急需加大力度建设的。
本文通过文献研究、定性分析和定量分析的方法,发现河北科普传媒建设方面存在的问题和不足,并探索优化河北科普传媒建设的创新途径。本文的假设是发展科普文学对每一种科普传媒要素都有正的相关性。
1 国内外针对科普传媒的研究现状
1.1 国内针对科普传媒的研究现状
从1985年科技传播,即科普,成为独立科学起至今,有关论文论著数量逐年加速递增,所涉研究领域,研究规模稳步扩大,为科普传媒的建设和发展奠定了坚实的研究基础。科普传媒的效力成为关乎国家科学发展与国民素质提高的重要命题。但是,科普传媒学还属于新兴的边缘交叉学科,从定义到理论架构再到研究模式相对于国外发达国家来说,仍属薄弱。国内对科普传媒学的研究大致分为6大板块:科技出版、农业科技传播、科学精神与国民科学素质、科技新闻、科普文学文化研究以及其他方面的研究。
1.1.1 科技出版研究
针对科技出版的研究占着重大的比重,涉及论文涵盖科技期刊特点、品牌意识、编辑素质、管理与经营等。例如,宋雪飞和曲辰在《社科学术期刊的功能与管理体制创新》里提出,目前学术期刊分级的行政化倾向,在很大程度上妨碍了学术期刊的自由竞争和发展。但值得注意的是,学者多从传播者的角度考虑科技期刊的出版问题,从受众和市场角度考虑的研究相对稀缺,反映出目前科技出版的现状,重视传播过程,轻视受众的认知和更高要求。刘锦宏在《网络科技出版模式研究》一书中介绍了我国的网络科技出版业的发展状况。我国虽然涌现出了诸多像北大方正、清华同方、万方数据、重庆维普等具有一定规模、拥有各自竞争优势的专业数字出版企业,但与国外专业出版集团相比,它们的科技传播能力无法与之抗衡。更令人担忧的是,STM(Scientific,Technical and Medical)出版领域的跨国企业正加速进入中国市场,像爱思唯尔(Elsevier)、斯普林格(Springer)、汤姆森(Thomson)等国际出版巨头几乎垄断了我国外文在线科技期刊数据库市场。
1.1.2 农业科技传播研究
农业科技传播研究逐渐兴起,并持续走热。此类研究以探讨建立农村科技信息传播体系为主,涉及农业信息化、农业科技电视节目创作、农村科技传播的法律保障等。这类研究从分析农村特殊的地理、经济和人口条件出发,探讨运用切合实际的传播手段提高科技武装农民的水平。例如,王子齐等的《农业科技传播新体系及其主要模式研究》,以及赵惠燕等的《探索农村参与式科技传播之新路》。农业科技传播研究的不足之处在于研究趋向于技术传播的实证性经验总结,缺乏研究深度,缺乏系统的理论指导和应用。从形式上缺乏灵活的研究模式。适合广大农民受众品味的传播方式未受到应有的重视,如科普小品、科普民间故事、科普戏曲的研究匮乏。
1.1.3 科学精神与公民科学素质研究
此类研究注重科学精神的传播,如,沈英甲的《重在传播科学精神》中提出,科学精神是科技新闻的内在“本能”,这种介入使得科学精神、科学思想、科学方法得以通过新闻报道在提高全民族素质的过程中得到传播。科学精神与公民科学素质的研究也是对前一代研究者过于注重技术、注重效果的一个补充。但关于公民科学素质的研究才刚刚起步,有待继续开发。以中国科普研究所雷绮虹先生为代表的研究者,利用近几年“中国公众科学素养调查”和“全国青少年创造能力培养现状社会调查和对策研究”的调查结果,对我国公民的科学素质现状进行了总结分析,指出影响我国公民科学素质的主要原因除了包括落后的教育水平、滞后的经济条件以外,还包括政治和传统文化中的消极成分。
1.1.4 科技新闻研究
此类研究属于科学与新闻学的一个交叉学科,关注新闻报道的特殊科学属性,以真实性、科学性的原则探讨科技新闻报道的手段和策略。总体上科技新闻研究主题趋于增多、研究视角趋于拓展、研究方法趋于多样,但是也存在着较多的问题。比如,研究内容虽然丰富,但是缺乏新鲜的角度和新鲜的推论;以定性研究占主要比重,定量研究的发展有待加强;缺少跨学科理论融合的研究。科技新闻作为一种沟通科技界和大众的工具,涉及内容广泛,应融合多个学科的元素,如教育学、哲学、统计学、社会学、文学等相关知识来指导科技传播研究。
1.1.5 科普文学文化研究
我国有关科普文化及科普文学的研究虽然时间很长,但领域比较狭窄,研究多数处于初级阶段,是经验性、回顾性、比较性的总结。有代表性的是江晓原的《论科普概念之拓展》,针对目前国内的科普状况,提出:传统的科普概念已经不适合今日。科普概念应该被“科学文化传播”取代,主张大力开发科学的娱乐功能,使科学传播能够更好地造福社会。以程民为代表的学者把目光投向了科学小品,编辑的《科学小品在中国》对中国科学小品的作品、作者、文体理论、价值功能等进行了全面考察。颜青山在《浅谈科普创新》中认为,科普创新就是以科技知识为基础的人文创新,创新者不仅需要科学素养,更需要诸如哲学、文学、教育学等人文素养。
1.1.6 其他
另外还有有关国外科学传播的研究、科技翻译、高校科技教育、科技传播专业建设、网络科普、宏观科技传播理论研究、微观科技传播实证研究、我国外语翻译水平的滞后对我国科技传播的影响等研究,凸显了科技发展和建设创新型国家的长远规划对科学教育的影响。刘亚东在《网络时代话科普》一文中强调了网络对科普的革命性影响。中国科学院计算机网络信息中心的阎保平指出了当前利用因特网进行科普工作存在的一些问题和对策。李璐洁先生把科普传媒研究分成7大板块,通过对《中国期刊网》2006年有关科普文献的内容分析,得出表1的数据。
综上所述,(1)研究领域呈现非均衡发展态势。研究聚焦于科技出版和科技新闻报道和农业科技传播领域,而同样重要的科普、公民科学素养、宏观科技政策等则问津者少。这样的研究结构呈现出鲜明的技术学方向,体现出追求短期传播效果而忽略整个社会科学文化与科学精神培养的倾向。(2)经验性、回顾性的研究居多,前瞻性、创新性的研究较少,某些领域甚至没有。
1.2 国外针对科普传媒的研究现状
相比之下,国外的研究更显成熟全面深入。以乔恩·米勒为代表的研究者侧重公众科学素养问题以及科学技术教育研究。他在伊利诺宜大学建立了“公众舆论研究所”和“青少年纵向调查研究所”。经过长期的研究,他解决了在学术界长期争论的关于公众科学素养标准的问题。
19世纪以伯纳德·莱特曼(Bernard Lightman)为代表的学者认为,科普应该是大众文化与精英文化的融合。大众需要在阅读中获取审美愉悦,他们往往用“虔诚的眼睛”去审视自然世界,科普作家需要把像蠼螋,蟑螂和跳蚤这样的昆虫描绘得足以勾起他们的审美乐趣。[2]
以詹姆士·兰迪(James Randi)为代表的研究者,注重与伪科学斗争。兰迪的文章和电视节目生动形象地使数以万计的公众懂得了真科学和伪科学之间的区别。他建立了以自己名字命名的教育基金会并通过这个基金会从事研究和反伪科学活动。迈克尔·舍默也是世界著名的反伪科学的学者和科普专家。他是《科学人》杂志的专栏作家,以及《怀疑论者》杂志的发行人。已故当代最著名的进化生物学家斯蒂芬·古尔德称舍默为“美国公众生活中的重要人物”。
成立于1848年的美国科学促进会(美国科学促进会(American Association for the Advancement of Science—AAAS)是美国民间从事科学传播的重要机构,它所开展的科学传播活动丰富多彩、独具特色,其中非正规教育项目尤其引人注目。在我国学术界、出版界、大众媒体界引起广泛反应的“霍金现象”(Stephen W.Hawking)也是一种值得研究的公众科学文化现象。
以麻省理工学院比较媒体研究中心主任詹姆斯·派洛迪斯(James Paradis)教授为代表的学者,从写作方法层面对科普传媒进行研究。在其经典著作《麻省理工学院科学与工程传播指南》中,詹姆斯·派洛迪斯指出,“传播对任何专业必不可少。在科学与应用科学中,写作本身就有助于知识的形成,并让同行及更广泛的大众能获得它。”[3]
2 河北科普事业的发展状况
《中华人民共和国科学技术普及法》颁布10年来,河北省作为最早制定省级科普条例的省份之一,科普事业得到了长足发展。具体表现为:
2.1 科普能力建设取得很大进展
10年来河北省科普基础设施有了明显改善,科普投入不断增加,科普队伍不断壮大。具体情况如表2。
2.2 科技活动成效显著
全省围绕国家和省重大科技事件、重要科普活动及省委省政府确定的中心工作,精心组织丰富多彩的科普活动。根据河北省科学技术厅2012年6月发布的《河北省科学技术普及事业10年取得长足发展》提供的数据,“十一五”期间,开展岗位创新和群众性创新活动,建立省市级创新工作室960个;取得技术发明、革新成果12400项;每年参加科技活动周人数超过400万人次;举办重大科普活动千余次;每年举办各种类型科普讲座、展览和竞赛4万次,每年参加人数1400万人次。
2.3 公众科学素养水平逐年提升
确保了“十一五”公民科学素质建设目标任务的实现。根据2010年6月份开展的第二届河北省公民科学素质调查数据,河北省公民具备基本科学素质的比例达到了3.3%,比2005年提高了1.28个百分点,比全国平均数高出0.03个百分点。
2.4 科普政策环境不断优化
科普法实施10年以来,河北省委、省政府非常重视科普事业,出台了系列配套政策文件,如《关于落实科学发展观大力加强全民科学素质工作的意见》、《河北省科学素质教育基地创建办法》等,政策的落实推动了全省民众的科学素质的提高。河北省科技厅也出台了系列配套政策文件,如《河北省省级科普基地认定办法》、《河北省科普展教资源开发原创与共享科普专项管理办法》等,这些政策文件为加强河北省科普能力的建设奠定了基础。
3 河北省科普工作中存在的问题和不足
随着科技的飞速发展和人们生活方式的不断改善,公众对科学精神、科学思想、科技知识和科学方法的需求不断增长。在新形势、新需求面前,河北省科普事业存在的问题显得日益突出。主要表现为:科普人员数量低于全国平均水平,科普队伍建设不够强;科普基础设施建设相对滞后,科普场馆数量不多,作用发挥不足;科普投入渠道少;人均科普专项经费低于全国平均水平;科普原创能力不强;科普资源未能得到充分共享;科普产业尚未形成,缺乏有效的科普市场运行机制;科普与文化尚未达成融合,科技文化创意产业有待开发等等。[5]
另外,青少年科学兴趣下降,科普创作作品少;科普活动的主题性、普遍性突出,但针对性差,不能满足不同受众的需要;科普传媒的效用低等,也是河北科普工作中的明显问题。
科普工作是一个复杂的系统工程,2007年1月科技部、中宣部、教育部等八部门印发《关于加强国家科普能力建设的若干意见》,把科普能力建设作为建设创新型国家的一项战略任务,提出了在未来十五年的时间里,努力形成一个比较完整的公众科学教育和传播体系;推出一批适合不同人群需求的科普佳作;培养一支高素质的专职或兼职科普人才队伍;构建一个有效运行的科普工作组织网络;建设一批功能健全的科普基础设施和教育基地;营造一个激励全社会广泛参与科普事业发展的社会环境。使我国的科普能力达到世界先进水平。但河北科普事业的现状是,投入少,基础薄、教育功能有限、原创作品匮乏、大众传媒利用率低、政府宏观管理不够强。[6]
针对以上问题和不足,有必要探索出一套科技主题突出,融知识性、趣味性和文学艺术性于一体的科学传播途径,从而为政府制定科普政策提供决策依据,为科协和全社会的科普实践提供理论服务。
4 科普文学的优势
科普文学的优势在于普及科学理性,而科学传播的根本意义也正在于普及科学理性,因为科学理性是科学的根本和灵魂所在。科学为一个社会带来的最重要的东西不是技术进步或物质文明,而是社会中的个体客观理性地看待事物、处理问题的态度和方法,是独立思考和解决问题的心智。通过文学的形式和手段可以把深奥的科学道理通俗化,把抽象的科学概念形象化,使读者尤其是少儿读者和农民读者乐于阅读,易于接受,在轻松愉快中获取知识,激发他们关注世界、甚至进一步探究科学的内动力。[7]科普文学就是为了普及科学的文学,它可以有许多种表达方式以及写作技巧。科普小说、科普戏剧、科普童话、科普民间故事就是其中的几种。
本文强调政府部门及科普组织应该加大科普文学,尤其是科普小说、科普民间故事和科普童话的建设力度,加大对出版科普文学图书的支持力度,从而丰富和优化各种科普传媒,包括科普报纸、科普杂志、科普图书、与科普有关的影视、广播、电视及声像制品和科普网站等,营造一个激励全社会广泛重视科学的社会环境,促进各科普传媒及其相关文化产业的发展。
总之,本课题旨在探索科普的形式创新,推进河北科普事业的新发展,激励政府、科普组织及全社会重视科技传播的对象,发展受众研究,改良科学传播的相对单向性,并在此基础上进一步丰富面向广大少儿和广大农民的科学普及和文化产业。
4.1 科普童话的独特优势
科普童话故事是一种趣味性强、传播面广、影响时间久的科普教育资源,它既符合科学特质又具有普及性特点。这种既符合科学又体现少儿文学特点的科普童话故事容易在广大少儿读者群内传阅,便于所承载科普知识的传播,在培养和提高广大少年儿童的科学意识方面将产生明显的影响。
扶持科学童话创作力度的增强势必导致科普童话创作的繁荣。科普童话可以进一步加工成科普动画系列片,运用动画片这种表现形式,能够更形象更生动地传播科学知识、科学思想和科学精神。而且,科普动画系列片具有可观的产业价值,也应该是动漫文化产业的一部分。科普童话可以助推科普动画系列片成为我省我国动漫市场上的新兴奋点。通过巧妙结合,科学童话对其他形式的科普传媒都会有推动作用。
4.2 实现文学科普功能的主要措施
(1)图书出版。趣味科普读物可以承载优秀的科普资源,并易于把科普知识和科学理念传输进广大少儿读者的心智,从而实现科普资源的共享。所以,出版科普童话图书是开展社会化科普工作的有效途径。(2)利用互联网实现科学传播。网络为科学传播提供了新的载体和方法。网络以其信息量大、传播速度快、交互性好等特点成为公众获取信息的重要平台,更为网络读者的交流和学习开辟了重要渠道。网络使少年儿童获取信息的方式及过程变得主动、开放、交互,使资源得到共享。所以,要实现科普资源的共建共享,可以在省市县科协网站开办童话科普专栏或专题,这是一种具有广泛久远影响和典型意义的创新性科普渠道,此渠道值得加大力度建设。网络科普大有可为,它是在科学技术空前发展的今天兴起的,是科普创新的一个重要内容。(3)报刊。在科技报刊设立的科普专栏里,增加科普文学的刊登量。增办针对河北科普文学的专刊,结合刊物的出版发行,深入进行河北科普创新和文化产业振兴的探索。此刊必以“面向大众,普及科技”为己任,用引人入胜的文学形式传播科学知识,弘扬科学精神,倡导科学方法,为提高公众的科技意识和科学文化素质服务。
总之,科普文学尤其是科普童话的发展具有广泛厚重的价值,对开发新的科普资源,如动漫作品、文艺作品、影视作品、音像电子制品等,都具有很强的实践意义。可以兴办与科普童话有关的连环画、卡通、书签、旅游品、科学电视剧等方面的科技文化产业。因而具有客观的经济效益、文化效益和社会效益。
5 结论
优化科普途径,丰富科普内容是贯彻党的十七届六中全会精神,全面落实科学发展观的需要,是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》和《关于加强国家科普能力建设的若干意见》的要求。伴随着科学技术的发展,国民对科学技术的需求将越来越强烈。科普传媒作为国民获取科学技术信息的渠道,应该以巧妙地方式发挥应尽的作用。把文学元素融入大众传媒的科普功能,有助于提高传播科学的效果,提高收视率,实现传媒与受众的充分和谐,实现经济效益与社会效益的有机统一。用文学元素优化河北科普传媒的理论与实践必将促进河北科普事业的发展,强化河北的文化软实力。
参考文献
[1]李璐洁.2006年科技传播研究综述.科学网.http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=430907&do=blog&id=312833.(2010-04-16)[2011-06-18].
[2]Bernard Lightman,Victorian Popularizers of Science:Designing Nature for New Audiences(Chicago:University of Chicago Press,2007).p.193.
[3]贾鹤鹏.科学传播:写作的力量.科学新闻,2011年第10期.http://www.chinasnw.com/display.asp?id=10322.(2012-06-15)[2012-07-07].
[4]河北省科学技术普及事业10年取得长足发展.河北省科学技术厅.http://www.hebstd.gov.cn/content/node_104/2012-06/29/content_61951.htm.(2012-06-29)[2012-07-07].
[5]河北省科学技术普及“十二五”发展规划.http://party.cei.gov.cn/index/dqbg/showdoc.asp?blockcode=DQBGHBGH&filename=201201170125.[2012-07-09].
[6]张海国,强化河北省会科普工作途径探索.http://www.mingmw.net/lunwen/yishu/shehui/8456.html.(2011-04-28)[2011-06-11].
读写结合,优化作文教学 篇5
作文教学，一直是语文教学中的一个难点，在语文教学中注意读写结合，能有效地提高作文教学的质量。
一、学习观察方法，训练“抓住特点”
在课文教学中要注重指导学生学习观察的方法。如教学《荷花》一课，就可以学习作者从整体到部分和抓住事物特点认真观察的方法。作者写荷花，先总写荷花已经开了不少了，再分别具体地写了白荷花的三种不同姿态，层次清楚，详细具体，这是作者能抓住荷花特点认真观察的结果。学习这篇课文后，我让学生用这两种方法观察一种自己喜爱的花，然后写下来。有一位学生这样写红玫瑰：“花圃里，玫瑰已经开了不少了。红玫瑰在枝头间昂首怒放，傲立而出，颜色是那么红、那么浓，没有一点儿杂色，简直像燃烧的火焰。许多花瓣有规则地簇拥在纤纤花蕊的身边、层层包裹着。每片花瓣都鲜活活、细嫩嫩、水灵灵的，好像只要轻轻一掐，红色的浆液就会涌流出来似的。多么可爱的玫瑰花啊！”写得逼真传神。
在语文教材中这样的文章还很多，像《翠鸟》《珍珠泉》等都能引导学生从中学到很好的观察方法，促进学生写作能力的提高。
二、学习构段形式，训练“言之有序”
为了培养学生在作文时能言之有序，我们在阅读教学中，让学生认识一些常见的段式结构，掌握组句成段的规律，引导学生入门悟道。例如《和时间赛跑》中的一二自然段的承接式，《海底世界》三四自然段的总分式，《惊弓之鸟》最后一个自然段的因果式，《太阳》前三个自然段的后半部的并列式等。作文课上再强化这些段式的单项训练，引导学生写得自然有序、层次清楚，文章的质量肯定会大有提高。
三、学习描述方法，训练“言之有物”
阅读教材文质兼美，情文并茂，里面有很多描述方法值得学习模仿。如《鸟的天堂》第二部分作者运用了以静衬动，动中寓静的方法，按照点―面―点的思路运用多组排比短句，十分形象逼真地 描绘出千鸟荟萃、百鸟争鸣的“热闹”场面。学习这一段时，我把学习重点放在领悟表达方法上，然后指导学生仿写一只动物或一群动物。学生在写时犹如心中有纲，写得得心应手，文章也比往常美多了。
四、开展课外阅读，训练“综合积累”
一是通过课堂教学进行经常性的阅读指导，指导学生运用迁移规律，把课内所掌握的阅读方法运用到课外阅读之中。二是鼓励学生写读书笔记。摘抄优美词句或精彩片断，丰富词汇；写心得体会，或进行仿写等。三是开展丰富多彩的读书活动。举行“读书汇报会”，开办“读书专栏”，进行“优美文段朗诵”等，增强学生读书与写作的兴趣。
通过这种读写结合的方法，我感到学生对作文越来越喜爱了，写起文章来也越来越有“道”了。我想这不失为优化作文教学的一种好方法。
“课后练习”，让读写结合更优化 篇6
一、以读为本，注重积累
“读”是语文课堂最有效的“对话”方式。在语文教材中，很多课文后面都设置了“朗读”和“默读”的练习。
如“朗读课文，背诵课文第2自然段”（《把我的心脏带回祖国》）、“读一读下面的句子，注意带点的词语，体会人物思想感情”（《鞋匠的儿子》）、“默读课文，画出课文中钱学森的话，体会这些话表达了他怎样的思想感情”（《钱学森》）等。诸如此类的练习还有很多，这些以“读”为主的练习设计，体现了编者的意图，同时也对当前的语文教学提出了明确的要求——语文教学，应该挤出“读”的时间，重视“读”的指导与训练，让学生在读中理解，在读中感悟，在读中积累。
如教学《我们爱你啊，中国》一课，我关注到课后的练习：“朗读课文，背诵课文。”备课时，教师将此作为重要的教学目标，设计了相应的教学环节，并在教学中很好地加以落实。在学生充分理解、感悟课文的基础上，教师指导学生进行诵读。首先提问：“此刻，你想用怎样的语言来赞美我们伟大的祖国？”学生说，我们的祖国有勤劳智慧的人民，有着五千多年的灿烂历史，有56个民族，有辽阔的土地和壮丽的山河……在学生交流时，教师根据课文表达顺序，将关键词板书在黑板上。然后引导学生采用多种方式进行诵读欣赏。因为有了黑板上的提示，学生很快便能熟练而有感情地背诵课文了。
二、聚焦一点，洞悉全篇
一篇课文，需要探究的问题很多，教师必须学会舍弃，突出重点，寻找一个精当的“切入点”，力求抓住“动全身”的“一发”。“课后练习”就成为了许多新课的切入点。
如《一本男孩子必读的书》一文，课后有一题：“‘害怕危险的心理比危险本身还要可怕一万倍。说说你对这句名言的理解。”这句话出自《鲁滨逊漂流记》，也是本文作者杨红樱读完这本著作后最大的感想。在教学时，教师就紧扣这句话，以此为切入点，设计了本课的核心问题。（1）鲁滨逊在荒岛上会遇到哪些危险和困难？（2）面对种种生存的困难，鲁滨逊又是如何克服的？学生通过读文想象，以及课外的阅读储备，很快读懂了课文，并且在自己的心中勾勒出鲁滨逊的英雄形象。这样的阅读指导，能够启发学生围绕主题、抓住重点潜心会文，教学的脉络清晰，阅读的整体更为突显，课堂教学的效率也更高了。
三、品味语言，习得方法
语文教学中，应该关注学生阅读方法的指导，让他们在主动积极的思维和情感活动中，揣摩文章的表达方法，体会人物的思想感情。教学时，我们可以把“课后练习”有机地融入其中，引领孩子细细品读、感悟，获得方法的启迪。
如《烟台的海》一文后第2题：“联系上下文，体会两个‘扑字的细微差别，然后有感情地读一读。”
（1）小山似的涌浪像千万头暴怒的狮子，从北边的天际前赴后继、锲而不舍地扑向堤岸。（冬天的海）
（2）微波泛起，一道道白色的浪花，从北面遥远的地平线嬉笑着追逐着奔向岸边，刚一触摸到岸边的礁石、沙滩，又害羞似的退了回去，然后又扑了上来，像个顽皮的孩子。（春天的海）
在教学时，教师有意将这一练习引入课堂。先让学生读一读这两个句子，注意两个“扑”字给你的感觉有什么不一样。学生一边读着句子，一边想象着海浪扑向堤岸的情景，第一个“扑”，写出了海浪的力量很大，而且是接连不断的；而第二个“扑”，则写出了海浪的轻柔，温和。接着，教师引导学生用不同的字来替换，如“涌”“拍”等，学生再将它们带到句子中进行朗读，通过比较，学生发现“扑”突出了冬、春两季海的特点，而且运用了比喻的手法，分别把海浪比作成狮子和孩子，很形象，很贴切。通过品味语言、换词比较等方式，学生真切地体会到作者用词的精妙，受到潜移默化的影响。
四、加工处理，读写结合
细读语文教材中的“课后练习”，我们发现有许多可以成为写作的“素材”，教师可以结合自身的教学实际，对它们进行合理的“加工处理”。这样一来，“课后练习”就与写作有机地结合起来能发挥它们应有的价值，而且在这样丰富多彩的写作练习中，学生的热情高涨，作文的质量也将大大地提高。
如《记金华的双龙洞》一文后第3题：“默读课文，根据作者的叙述，画一幅金华双龙洞的景点游览图，再介绍一下你印象最深的一个景点。在教学时，为了让学生更进一步了解作者的游览顺序——方位顺序，教师除了让学生画一画作者的游览示意图外，还给学生布置了一道实践的作业：游览校园的风光，或是跟随父母去某一风景区游玩，回来后画一幅游览的路线图，并且按照自己的游览顺序写一篇游记。
再如《负荆请罪》一文后第3题：“联系课文内容，查阅相关资料，说说‘负荆请罪这个成语的意思和它的来源。”在预习时，教师让学生上网阅读“完璧归赵”和“渑池之会”这两个与课文相关的故事。部分学生家中没有电脑，教师就将这两个故事打印好发给他们。通过阅读，学生知道了《负荆请罪》这个故事的前因后果，在学习课文时，就能很快地进入故事的情节中，对人物形象的感知也更加丰富，更加深刻。课后的第4题：“课外自由结合，排演这个小话剧。”在学完课文后，教师让学生自由组合，分工合作，拟写台词，用课余时间进行课本剧表演。一周以后在班级中开展课本剧表演比赛，评选出优胜小组优秀“导演”、最佳“演员”等。这样的作业，调动了学生参与的热情，让不同才艺的学生都得到了充分的展示和发挥。
优化与结合 篇7
无纸动画制作技术是动画艺术发展过程的必然要求, 为动画艺术增加了新的表现形式和手段, 由于个人电脑硬件和动画制作软件的普及, 动画艺术创作不再局限于大规模的团体制作, 而是走向了个性化和独立化, 体现出创作者无限的创意和自由, 进而更促进了动画艺术的丰富性。在动画艺术发展的短短百年历程里, 艺术性流派和技术性流派的争论一直没有停歇。比较传统动画制作手段和无纸动画制作手段, 我们也可以看到艺术性和技术性之争。如何理解这个问题, 我们可以对两种制作方式进行艺术性和技术性的对比。
艺术性比较:传统动画制作手段本质在于手工绘画, 绘画是造型艺术中最主要的一种艺术形式。它运用线条、色彩和形体等艺术语言, 通过造型、色彩和构图等艺术手段, 在二维空间 (平面) 里塑造出视觉形象, 以表达作者审美感受的艺术形式。绘画种类繁多决定了传统动画手绘的种类丰富。从绘画材料来看, 可分为水墨画、油画、壁画、版画、水彩画、水粉画等;从作品的形式看, 绘画可分为壁画、年画、连环画、漫画、宣传画、插图等。因此手绘动画也可以分为水墨形式的动画、水彩形式的动画、油画形式的动画, 或者壁画造型的动画、年画造型的动画等。绘画独特的艺术性带给了手绘动画的独特艺术性, 反观无纸动画制作手段, 就目前的技术来看, 还无法达到取代传统手绘所带来的众多艺术效果。比如风格化的艺术线条, 可以是油画、水墨、素描等绘画效果。另外从艺术欣赏来讲, 艺术的审美就在于个体的独特性和差异性, 传统手绘动画在制作过程中不可避免的线条和画面风格略微的差别, 物体和动作看似无意的夸张变形等等情况, 这正是无纸动画工业化标准制作模式下产生不了的, 在短时间内传统手绘动画的艺术性无法被无纸化制作模式所取代。
技术性比较:传统动画制作技术是逐帧用手工绘制好每一幅画, 并且连续播放形成动画。在二维手绘动画中, 为了制作出令人满意的动作, 需要采用非线性的绘制方式, 动画师一般的绘制方式是首先绘制出本动作中最关键的几个动作帧, 这些关键帧称为原画。然后再以原画为基础, 绘制出过渡帧, 这些过渡帧称为加动画, 绘制完成后再逐帧拍摄。然后再以每秒24帧 (电影) 或25帧 (电视PAL制) 、30帧 (NTSC制) 的速度连续放映到屏幕上, 就获得栩栩如生的活动画面。在计算机参与了动画的制作后, 动画师已经能够利用“数位板”直接在电脑中绘制原画和动画, 实时同步播放和检查动画效果, 省略了传统动画制作的“动检”工序和“拍摄”等工序, 另外由于实现了电脑绘制与上色, 为动画生产节约了大量的耗材成本并且提高了生产效率。越来越多的动画公司已经普遍接受和采用了无纸动画制作技术, 无纸动画技术扩展了整个动画市场, 并且会是将来行业发展的一种趋势。
综上所述, 动画是种融艺术性和技术性于一体的特殊艺术形式, 我们在具体的创作过程中应充分考虑合理运用无纸制作工艺与传统制作工艺, 以发挥各自长处为主要思路。对于以艺术为主要属性的动画电影长片来说, 创作者和观众对于完全手工创作的审美快感无法取代, 因而注重动画前期的艺术性创作, 甚至可能在动画制作全过程中采用手绘制作手段。而在动画连续剧制作中, 我们往往考虑的是如何在保证质量的情况下节省制作成本, 因此采用无纸制作技术来制作动画。当动画片的生产成为一种工业化产业时, 对生产效率、成本、利润等等的追求必然催生出技术的不断革新, 无纸动画技术只是一个开始。我们关注二维动画片制作的两种模式, 不是为了使传统模式和无纸模式相对立, 而是想找到一种有效合理的途径使这两种动画制作模式能优势互补, 促进动画产业的不断发展且壮大。展望未来, 人类观念的变革推动着动画艺术内涵的发展, 而科学技术的创新丰富了动画艺术的表现力和手段, 为其提供了物质保障, 后现代主义提出的艺术与科技相融合的这一问题将伴随着这一年轻产业发展的始终。
摘要：本文通过对二维传统动画和无纸动画的制作特点进行分析, 对两种动画制作模式的艺术性和技术性等方面做了比较研究, 总结出两种动画生产模式所具有的优缺点, 提出了在动画产业化的背景下合理利用两种生产模式各自的优势特点, 在动画片的生产制作过程中合理选择、综合利用, 形成优势互补方案, 进而能推动动画产业良性健康又快速的发展。
关键词：传统动画,无纸动画,艺术性,技术性,优化结合
参考文献
[1].王健.《动画艺术概论》湖南师大出版社.2008.
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优化与结合 篇8
关键词：响应面法,遗传算法,工艺参数优化,翘曲
0 引言
基于有限元方法的计算机辅助工程(computer aided engineering,CAE)技术在注塑成形行业的应用已非常广泛, 但这些应用还只是限于代替人工反复试模, 计算机模拟注塑流动过程的分析结果仍然依赖于人的经验, 更由于工艺模型及几何模型的复杂性, CAE分析时间较长、效率低, CAE模型用于注塑过程的实时控制非常困难[1,2]。因此, 如果能基于注塑模流分析结果, 建立合适的数学模型来替代复杂的注塑CAE分析过程,将其应用于注塑成形工艺优化和制品质量控制具有重要意义。
为了减少优化过程中的计算量,模拟工艺参数和翘曲变形之间关系的代理模型(替代函数)已见于注塑成形质量优化研究的报道中,响应面法(response surface method ,RSM)即是代理模型中的一种。响应面法是通过一系列有限元数值计算拟合一个响应面以代替未知的、真实的极限状态曲面。选用响应面法建立注塑成形工艺代理模型就是用一个简单的数值模型来替代复杂的注塑成形工艺过程,减少优化算法的运算量,提高计算速度,使之可以满足在线控制的要求[3,4,5]。
遗传算法是基于自然选择和群体遗传机理的随机优化算法,是一种适用于复杂形态函数的全局寻优方法,响应面法与遗传算法相结合的方法已经应用于化工、制药系统建模和工艺优化[6,7]。本文采用响应面法,建立注塑成形工艺优化与制品质量控制的理论模型,并采用混合遗传算法实现注塑成形的工艺优化。
1 注塑成形翘曲工艺分析
翘曲变形是注塑制品常见的一种缺陷,产生翘曲变形的机理主要有三个方面:①不均匀冷却。不均匀冷却导致制品二次收缩相差很大,从而导致弯曲力矩的产生而使制品发生翘曲。②区域收缩。因不同区域之间的收缩不同而导致制品翘曲。③分子取向。分子取向会导致平行流动方向和垂直流动方向的收缩不一致,便会导致翘曲。
影响翘曲变形的因素很多,与整个注塑成形过程有关。注塑全过程所涉及的主要工艺参数有模具温度、熔体温度、注射时间(注射速度)、注射压力、保压压力、保压时间和冷却时间等。这些工艺参数对翘曲的影响程度不同,因此构建一个合适的、能明确表达的数学模型,建立工艺参数与翘曲变形的关系函数,可减小工艺参数优化计算量,节省时间,提高优化设计的时效性,这对提高翘曲优化设计效率和产品质量具有重要意义。
2 Taguchi试验设计及试验数据
2.1 模拟试验模型
图1为音箱外壳前盖网格模型,材料为GE Plastic(Europe)公司生产的ABS+PC非结晶型塑料,牌号为Cycoloy C1000HF。
2.2 Taguchi试验安排
2.2.1 Taguchi试验设计
Taguchi试验设计是采用正交矩阵对多个试验因素进行优化的方法,又称正交试验设计方法。它是根据正交性从全面试验中挑选出部分有代表性的点进行试验,这些有代表性的点具备了均匀分散、齐整可比的特点。一个三因素三水平的试验,按全面试验要求,须进行27种组合的试验,且尚未考虑每一组合的重复数。若按L9(33)正交表安排试验,只需作9次,显然大大减少了试验工作量,因而Taguchi试验设计在工程研究中得到广泛应用。正交表的设计是正交试验的核心,本文采用拉丁方来构建正交矩阵,拉丁方是一个N×N的矩阵,其中N表示N个不同的拉丁字母,拉丁方DOE方法是一种基于拉丁方构建正交矩阵而安排正交试验的方法[8]。
2.2.2 试验因素及水平组合
选择模具温度Td、熔体温度Tl、注射时间tj、保压压力pp和保压时间tp作为影响翘曲的主要工艺参数,各取9个水平,根据拉丁方方法设计正交表,得到总组合数为81,正交表表示为L(92,5,5,2),各工艺变量因素水平如表1所示。
2.2.3 模拟试验及结果
本文采用正交试验法与Moldflow仿真试验相结合,对塑件注射成形过程中工艺参数进行多因子优化设计,以减少翘曲变形,提高成形精度。
本文正交试验的结果如图2所示,图中横坐标表示正交试验的次数,总数为81,纵坐标表示各次试验所对应的翘曲值。因本文选用的正交表较大,受篇幅所限,正交表及相应试验结果略。
2.2.4 试验结果的方差分析
本文利用信噪比η衡量和确定各因子在不同水平情况下的产品质量水平,信噪比为
式中,Yi为不同噪声条件下的观测样本值;n为样本总数。
本文的方差分析结果如表2所示。表2中,F值为表征各因素影响的显著水平的比值,
压力、注射时间和保压时间属显著因素,其他工艺参数为非显著因素,图3为信噪比翘曲效应图。
3 响应面模型构建和验证
3.1 响应面模型构建
上述正交试验得到的翘曲结果仅为此映射空间中的若干个离散点,基于正交试验的参数优化是在离散的点集中寻找具有最优值的点,但并不能保证这个点就是连续空间中使翘曲量最小的工艺参数组合点。要找到这个更优的参数组合,这就需要对工艺参数空间做更多次仿真试验,而CAE仿真需要花费大量的时间,不利于优化设计,而响应面模型能够建立起目标函数与设计变量之间非线性映射关系,进一步结合寻优算法,寻找更精确的最优解。
响应面法是一种数据处理方法,具体的拟合方法是根据观测数据在坐标纸上描出n个采样点坐标(xi,yi),i=1,2,…,n,构建响应面函数:
f(x)=c0+c1ϕ1(x)+c2ϕ2(x)+…+cmϕm(x) (2)
式中,c0为常数; c1、c2、…、cm均为待定系数;ϕk(x)为某类简单函数(k=1,2,…,m)。
为了使构造函数ϕk(x)更好地反映响应面函数f(x)的整体形态,要求ϕk(x)函数使其在各点偏差的平方和R为最小:
本文应用最小二乘法拟合响应曲面,并将其应用到研究注塑件的翘曲优化,利用正交试验采集的81组工艺参数以及对应的翘曲值的试验数据,采用响应曲面法近似设计变量与目标之间的关系,用于预测不同工艺参数组合对应的翘曲变形值。选择三次完全多项式作为构造函数ϕk(x),则响应面模型一般形式为
式中,k为工艺参数的个数,本文取k=5。
式(4)中包括交叉项共计常数项1个,一次项5个,二次项15项,三次项35项,共56个待定系数。利用上述正交表和翘曲结果数据,编制MATLAB程序求得系数的最小二乘解(为保证计算精度,先将正交表中的模具温度Td、熔体温度Tl、注射时间tj、保压压力pp和保压时间tp等因素正规化到区间[-1,1]),得到响应面模型:
W=0.5402-0.0848Td+0.0018Tl+0.0564tj+
0.0632pp+0.0332tp+0.0159T2l-0.0112T2d-
0.0704t2j+…+(-0.1671)TlTdtj (5)
3.2 响应面模型精度验证
在利用响应面模型进行优化运算之前,须验证其准确度。验证标准参数是均方根差Rmse、最大绝对误差Emax以及可决系数ζ2 [9]:
式中,yi、
Rmse、Emax值越小,对应模型的近似程度越好。其中,Rmse可表征模型在整个空间上近似程度,Emax可表征小范围内的近似程度。ζ2的取值在[0,1]区间内,它越接近于1,表明模型拟合的效果越好。
根据正交表设计,在采样空间随机均匀产生30组验证采样点,并输入Moldflow中进行翘曲分析获得实际的翘曲值,同时利用式(5)响应面代理模型调用函数,预测30个采样点对应的预测值。据30组验证采样点数据,计算得Rmse=0.002mm,ζ2=0.91。Rmse值与相对误差都较小,ζ2接近于1,说明式(5)响应面模型在全局上近似程度较好,能满足优化要求。
4 应用遗传算法搜索最优工艺参数
本文基于上述已经拟合好的响应面代理模型,利用MATLAB软件建立一个用于遗传算法的适应度函数@rsmfit,应用MATLAB遗传算法工具箱进行优化搜索。
适应度函数为@rsmfit,变量个数为5,优化范围是:模具温度Td为50~130℃;熔体温度Tl为260.0~360.0℃;注射时间tj为0.20~0.50s;保压压力pp为58~98MPa;保压时间tp为8.0~12.0s。种群的规模为50,终止代数为100,交叉概率和变异概率取默认值。迭代寻优过程如图4所示,图中大圆点表示遗传算法迭代得到的平均翘曲值,小方点表示得到的翘曲最佳值,经过25次迭代后,最终得到最优的个体,即优化的工艺参数组合是,模具温度为70.5℃, 熔体温度为270.5℃,注射时间为0.375s,保压压力为98MPa,保压时间为9.5s,对应的翘曲值为0.360mm。
将优化得到的工艺参数输入Moldflow中进行实际的翘曲变形分析得到翘曲变形值为0.3622mm。如图5所示,与正交试验的81个样本点的翘曲值以及验证模型精度的30个随机样本点的翘曲值相比较,可看出基于响应面模型优化工艺参数所对应的翘曲变形值较小,这说明优化结果可靠, CAE分析结果与模型预测的结果相近,所建立的响应面代理模型是准确可靠的。
5 结论
(1)本文运用代理模型技术,建立了工艺参数与翘曲变形的响应面模型,并基于所获得的响应面代理模型,应用遗传算法确定了工艺参数的最优组合。经验证研究,表明响应面模型是准确、可靠的。
(2)遗传算法可用于复杂函数的全局寻优化,能适用于具有复杂非线性的注塑成形工艺优化,但如果直接采用Moldflow CAE分析的结果进行寻优,则会因为CAE分析的耗时导致优化运算的效率不高。利用响应面代理模型技术,可有效提高运算速度和优化效率,因此,将Moldflow CAE技术、响应面代理模型技术和遗传算法相结合,是研究注塑翘曲变形及工艺参数优化的有效工具。
(3)采用Moldflow推荐的工艺参数运行CAE分析,得到的翘曲值为0.505mm,经工艺参数优化后的翘曲值为0.3622mm,在优化因素水平下,制品翘曲量降低了28.3%,翘曲变形得到了明显的改善。
参考文献
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[8]庞善起.正交表的构造方法及其应用[D].西安:西安电子科技大学,2003.
优化与结合 篇9
1 RFA的理论分析模型
从解N信道受激拉曼散射 (SRS) 耦合波方程出发, 基于光纤中N信道单向SRS效应的稳态分析理论, 考虑了泵浦光与泵浦光之间、信号光与信号光之间、泵浦光与信号光之间由于SRS引起的能量传递, 以及光纤对泵浦光和信号光的能量损耗, 其耦合方程为
undefined
RFA的增益值为
undefined
式 (1) 中, ni (0) 为各信道在z=0处入射的初始光子通量 (即单位时间内垂直流过光纤有效截面的光子数) , 它是不随时间变化的恒定值;ni (z) 、nj (z) 分别表示z处i、j信道中前向传输的光子通量;rij为i、j信道之间光子通量的拉曼增益系数[7];αi为第i信道的线性衰减系数, 本文考虑所有信道的衰减系数相同。式 (2) 中, Psi (0) 为各信道在z=0处入射的初始信号光功率;Psi (L) 为各信道在z=L处输出的信号光功率;αsi为各信道的线性衰减系数;L为信号传输距离, 即传输光纤的总长度;Gi为第i信道的信号增益。
2 优化原理及仿真结果
本文基于多波长泵浦与级联光纤相结合的方法, 采用多个泵浦作用于级联的石英光纤与掺磷石英光纤, 利用多波长泵浦和两段级联光纤增益谱互补的性质得到高增益及平坦的功率输出。因此需要对泵浦光波长和泵浦光功率及两段级联光纤的长度同时进行优化。下面的优化仿真是根据对特定带宽范围内RFA 增益平坦度最小的要求, 来确定最优的泵浦波长、功率及光纤长度的配置。
遗传算法步骤如下: (1) 确定泵浦的数量和需要放大的波长范围, 在此范围内随机选取N个泵浦光的波长、功率及两段光纤的长度组合作为样本。 (2) 利用4阶龙格库塔的数值解法用式 (2) 计算各信道光的增益值。 (3) 直接以增益平坦度值为优化目标函数。由于两段光纤具有增益互补性, 很容易得到满足增益平坦度要求的样本个体, 可以通过多次优化选择满足目标增益平坦度且增益值较高的样本个体。如果有样本个体满足设计要求, 算法结束, 否则, 进行下一步。 (4) 对样本直接进行十进制编码, 可以根据实际情况决定波长和泵浦功率及光纤长度的范围。然后对编码后的样本进行复制、交叉和变异, 得到下一代的样本码, 回到第 (2) 步进行循环。这样经过多代的遗传变异后, 可以得到满足要求的样本个体。
首先给出待优化模型的参数:对于第1段光纤即石英光纤, 光纤有效截面积Ae=5.5×10-11 m2, 衰减系数α=0.20 dB/km, 保偏系数M=2;对于第2段光纤即掺磷石英光纤, Ae=5.5×10-11 m2, α=0.4 dB/km, M=2。设复用100信道的信号光, 相邻信道间的间隔为0.8 nm, 被放大的信号的区间为[1 512, 1 591.2] (单位:nm) , 信号的初始输入功率均为0.01 mW。
图1所示为经遗传算法优化后的仿真增益谱。优化了3个泵浦光, 波长分别为1 461.95、1491.21和1496.2 nm , 功率分别为129.2、331.89和450.14 mW。优化的两段光纤长度分别为5 550和15 608 m。由图1可知, 采用多波长泵浦与级联光纤相结合的方法得到了高增益及增益平坦的RFA。增益为13.15 dB, 增益平坦度为0.069 5 dB。
图2所示为泵浦光功率随光纤长度的变化曲线。第1段光纤3个泵浦光功率都有所减小, 由于光纤距离较短, 所以下降幅度不是很大。第2段光纤, 信号功率增大, 泵浦光功率迅速下降。到光纤末端两个较短波长的泵浦光功率几乎减少为零, 但长波长的泵浦光功率未完全耗尽, 在泵浦过程中, 短波长泵浦光功率向长波长泵浦转移。
图3所示为几个典型波长信号随光纤长度的变化情况。由图可知, 所有波长的信号最终都得到放大。第1段光纤长波长信号得到更大的放大, 短波长信号放大较小, 第2段光纤短波长信号得到迅速放大。最后当满足增益平坦度要求时, 由图1和图3可知, 长波长信号放大最大, 短波长信号次之, 且在1 550 nm附近增益最小。
3 结束语
增益平坦的RFA是当前研究的一个热点。本文基于多泵浦与级联光纤相结合的方法, 使用遗传算法对泵浦波长、功率及两段光纤的长度进行了优化, 获得了较满意的结果。应用3个泵浦光得到了较高增益的宽带RFA, 增益平坦度约为0.0695 dB。如何更合理地改进算法设置, 以获得更高增益及更平坦的谱线, 还有待进一步的研究。
摘要：基于多波长泵浦与级联光纤相结合的方法, 文章使用遗传算法对泵浦波长、功率及两段光纤的长度进行优化, 采用数值解法对100信道的波分复用系统进行仿真获得了约0.0695 dB的增益平坦度, 增益值为13.15 dB。同时对泵浦光功率和信号光功率随光纤长度的变化进行了分析。
关键词：拉曼光纤放大器,增益平坦,多波长泵浦,级联光纤,遗传算法
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优化与结合 篇10
1. 先导性。
要求教学设计必须不断以先进的教学理念为指导, 将先进的教育思想, 教学方法引入课堂, 课堂教学设计才能更好的调动学生的主体参与, 才能更好的发展学生的综合素质和个性特长。
2. 灵活性。
指的是教学设计创新的研究不是一成不变的, 针对不同的学生适时改变教学方法。
3. 实效性。
教学设计无论怎样新奇多样, 都要务必讲求实效, 追求高质量的教学是创新的根本目的。在坚持了以上三个基础上, 教学设计创新才能达到“有效教学”。
二、实施分组教学、“超市教学”, 提高课堂教学效率
由于各个学生的先天素质和主观能力的不同, 同一个班级的学生在学习上存在明显的差异, 这就要求教师要从实际出发, 实施有差异的分组、分层教学配合“超市”教学 (如何提高学生的积极性和有针对性的改善学生的薄弱环节) , 这是面向学生进行因材施教, 大面积提高教学质量的需要, 也是培养学生竞争意识, 适应未来社会激烈竞争的需要。
三、研究对象与方法
研究对象:吴江市莘塔小学四 (1) 班和四 (4) 班。
研究方法:1.文献资料法。实验法。实验的目的与任务:为了加强课堂教学质量, 充分调动学生学习的积极性, 让优生和差生都能得到提高, 培养学生创新意识、自主意识, 适应未来社会的竞争。
实验对象及样本量的估算:
实验对象:吴江市莘塔小学四 (1) 班和四 (4) 班。
样本量:79
实验分组实验组:四 (1) 班39人
对照组:四 (4) 班40人
施加因素:
1.分组、分层教学。
2.“超市”教学。对不同学生采用不同的评价方法。结果分析:1实验组:体育达标率上升到90%, 对照组为80%。2实验组学生对体育课的积极性明显提高, 教育质量也有所提高, 师生关系融洽。
3.实验分析。 (1) 实验分组的方法:教师根据全班学生的特点和个别差异, 主要根据成绩将全班学生分为优, 中, 差三个层次, 即A, B, C三个组, 并向学生说明这种情况不是一成不变的, 经过一段时间的学习和测试,
四、课堂教学
1. 分层施教和分层练习, 在教学中, 对优生以放为主, 放中有扶, 重在知道学生。
在教学过程中, 培养学生良好的学习习惯, 激发学生学习的兴趣是教师的一项重要任务, 对不同层次的学生要采用不同的评价, 对后进生多采用表扬, 寻找其闪光点, 及时肯定他们的点滴进步, 调动他们的学习积极性, 对中等生和优等生要采用竞争性的评价, 使他们进步, 不断超越自己。
2. 在分层教学的基础上再配合“超市”教学如:
四年级的投掷课, 四 (1) 班作为实验班四 (4) 班为普通教学方式, 在做好了常规活动之后指出了学生的各种错误的动作及形成的原因, 然后在学生面前摆出了几个辅助性的练习:一是解决蹬地转体的 (橡皮筋绕树上然后手持橡皮筋练习) , 二是解决出手角度的 (在学生前面放置4米高的横绳) , 三是解决出手的鞭打速度的 (手持细竹进行鞭打练习) 。学生根据自己动作不到位的情况然后选择能解决自己问题的辅助性练习。实验效果很明显, 四 (1) 学生进入超市后, 通过自身实践去探索、去体验、去寻找成功的方法, 这从根本上改变了“灌输式”的教学方式, 学生不再是教师传授的“接受器”, 而是通过自己的探究性学习来了解运动、掌握锻炼的方法。掌握技能的速度和质量比四 (4) 班的传统教学模式要快的多、好的多!
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结合历史与现实05-24
音乐与诗歌的结合07-25