一种基于群体智能的合作探究式教学方法

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1、ilel0Ij2jIiiIiji2liIil}ijijl!I}—i。。。。。．科教研究一种基于群体智能的合作探究式教学方法欧微陈圣荣(西安陆军学院边防干部训练大队教研处乌鲁木齐830002)摘要：人类社会的知识更新过程与群居生物的智能行为具有很强的类似性，都是通过个体探究与社会协作来实现的。基于群体智能的思想，针对掌握知识，培养能力和提高素质的教学目标，本文提出了一种合作探究式教学方法，并以粒子群算法为饲，建立了教学模型，并分析了具体的实现方法和实施流程。关键词：群体智能教学方法柱子群算法合作探宄中图分类号：G424文献

2、标识码：A文章编号：1673-9795(2010)09(a)一0074一O2生物界中的一些群居生物，如蚁群、鸟1群体智能理论及其指导教学实践的径。与达尔文所强调的“适者生存，劣者淘群及蜂群等，其单一个体行为简单，但群体可行性汰”的进化模型不同的是，群集智能强调通活动却能表现出高度的智能。通过对生物1．1群体智能的基本思想过个体探索和社会协作来促进群体的进群体行为的观察与模拟，人们提出了群体在自然界，有这样一些有趣的现象：如步。院校教学是面向全体学生的，旨在促使智能(SwarmIntelligence，SI)的概念。群体乌

3、群在觅食的过程中，每一只鸟都试图停他们在知识、能力和素质上的全面提高，但智能理论认为，个体探索与社会协作是构在乌群中而又不与其他个体碰撞，当有一学生之间存在一定的个体差异，如果仅强成群体智能的关键因素，而人类认知活动只鸟找到食物时，将导致周围其它鸟都飞调竞争，优胜劣汰的结果是个别学生得到及知识发现的过程也是如此。目前，群体智向这只鸟，直到整个鸟群都落在食物处；蚁较好的发展，而其他学生的发展受到抑制。能在函数优化、生产调度和作战指挥等领群在穿越有障碍物的路面时，一开始在每若实现自主学习与团体合作相结合，以优域取得了一系列的

4、成果，但关于其在人类条能穿越障碍物的路径上的蚂蚁数目基本秀个体带动其它个体发展，促进整体提高，的知识更新及教育教学领域应用的文献却相同，然而一段时间后，在最短路径上行走则会达到较好的教学效果。因此，以群体智很少。的蚂蚁会越来越多，而在较长路径上行走能思想指导教学实践具有一定的科学性。随着信息技术的飞速发展，人们的教的蚂蚁会越来越少。学理念在发生着深刻的变革。在教学目标研究表明”】：生物群体活动的过程中，2合作探究式教学方法的理论模型上，不再以单一的传授知识为主，而是强个体在自主探索的同时，会通过一定的交最早的群体智能研究

5、起源于Craig调知识、能力与素质并重；在教学氛围上，互规则，及时地共享一些信息，其它个体会Reynolds在l986年提出的Boid模型，该模型模强调自主、互动、合作相结合；在能力培养利用这些信息判断自身的状态，调整各自拟鸟群聚集飞行的过程。基于对Boid仿生模上，注重自我学习、信息处理和创新实践的行为。从而优秀信息得以不断地扩大，通型的发展，Kennedy$IlEberhart提出了粒子群等能力。教学理念的变革促进了教学方法过个体状态的不断更新，种群会达到一种优化算法(ParticleSwarmOptimizatio

6、n，PSO)。的改革，探究式、合作式、分组作业式和较好的状态。可见，生物通过个体探索、信本文就以PSO仿生模型(鸟群模型)为例，讨论任务驱动式等教学方法不断涌现】。受息交互与群体协作的方式，能表现出复杂合作探究式教学方式的理论模型。此启发，本文提出了一种基于群体智能的智能行为，即群体智能。2．1PS0仿生模型的基本思想的合作探究式教学法，建立相应的教学1．2群体智能指导教学的可行性与科学性PSO算法模拟鸟群的寻找栖息地与觅模型，并讨论具体的实现方法与实施流群体智能思想源自于对群居生物智能食的过程。鸟类使用简单的规则确定自

7、己程。行为的观察与模拟，其根本目的是用于指的飞行方向和速度，当一只鸟飞离鸟群找导人类的实践活动。课堂教学属于群体行到食物或栖息地时，将导致周围其它鸟飞表1教学模型与乌群模型为，学生的自主学习与研究，与生物个体的向这只鸟，直到整个鸟群都落在食物或栖“自主探索”具有一定的类似性；学生通过息地处。在鸟群模型中，个体在空间中以一教学模型鸟群馍型课堂、广播、网络等渠道获取及处理信息，定的速度搜索飞行，通过跟踪两个“极值”学生个体与生物群体的“信息交互”具有一定的类似来更新自己：一是个体本身所遍历的最好班级所有学生整个乌群性；学生间

8、的交流协作和生物的“群体合位置，称为“局部极值”；另一个是种群目前最佳答案或最优方案等垒局最优解作”具有一定的类似性。因此，以群体智能找到的最好位置，即“全局极值”。(食物所存应置)的思想指导教学实践具有一定的可行性。个体的速度(包含大小与方向)及位置小组最优个体局部最『尤个体“竞争”与“合作”是生物群体活动的重的更