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并行遗传算法及其应用1、遗传算法（GA）概述GA是一类基于自然选择和遗传学原理的有效搜索方法，它从一个种群开始，利用选择、交叉、变异等遗传算子对种群进行不断进化，最后得到全局最优解。生物遗传物质的主要载体是染色体，在GA中同样将问题的求解表示成“染色体Chromosome”，通常是二进制字符串表示，其本身不一定是解。首先，随机产生一定数据的初始染色体，这些随机产生的染色体组成一个种群（Population），种群中染色体的数目称为种群的大小或者种群规模。第二：用适值度函数来评价每一个染色体的优劣，即染色体对环境的适应程度，用来作为以后遗传操作的依据。第三：进行选择（Selection），选择过程的目的是为了从当前种群中选出优良的染色体，通过选择过程，产生一个新的种群。第四：对这个新的种群进行交叉操作，变异操作。交叉、变异操作的目的是挖掘种群中个体的多样性，避免有可能陷入局部解。经过上述运算产生的染色体称为后代。最后，对新的种群（即后代）重复进行选择、交叉和变异操作，经过给定次数的迭代处理以后，把最好的染色体作为优化问题的最优解。GA通常包含5个基本要素：1、参数编码：GA是采用问题参数的编码集进行工作的，而不是采用问题参数本身，通常选择二进制编码。2、初始种群设定：GA随机产生一个由N个染色体组成的初始种群（Population），也可根据一定的限制条件来产生。种群规模是指种群中所含染色体的数目。3、适值度函数的设定：适值度函数是用来区分种群中个体好坏的标准，是进行选择的唯一依据。目前主要通过目标函数映射成适值度函数。4、遗传操作设计：遗传算子是模拟生物基因遗传的操作，遗传操作的任务是对种群的个体按照它们对环境的适应的程度施加一定的算子，从而实现优胜劣汰的进化过程。遗传基本算子包括：选择算子，交叉算子，变异算子和其他高级遗传算子。5、控制参数设定：在GA的应用中，要首先给定一组控制参数：种群规模，杂交率，变异率，进化代数等。GA的优点是擅长全局搜索，一般来说，对于中小规模的应用问题，能够在许可的范围内获得满意解，对于大规模或超大规模的多变量求解任务则性能较差。另外，GA本身不要求对优化问题的性质做一些深入的数学分析，从而对那些不太熟悉数学理论和算法的使用者来说，无疑是方便的。2、遗传算法的运行机理：对GA运行机理的解释有两类: 一是传统的模式理论；二是1990 年以后发展起来的有限状态马尔可夫链模型。（1）模式理论：由Holland创建，主要包括模式定理，隐并行性原理和积木块假说三部分。模式是可行域中某些特定位取固定值的所有编码的集合。模式理论认为遗传算法实质上是模式的运算，编码的字母表越短，算法处理一代种群时隐含处理的模式就越多。当算法采用二进制编码时，效率最高，处理规模为N的一代种群时，可同时处理O(N3)个模式。遗传算法这种以计算少量编码适应度而处理大量模式的性质称为隐并行性。模式理论还指出，目标函数通常满足积木块假说，即阶数高，长度长，平均适应度高的模式可以由阶数低，长度短，平均适应度高的模式(积木块)在遗传算子的作用下，接合而生成。而不满足积木块假说的优化问题被称为问题(deceptive problem)。模式理论为遗传算法构造了一条通过在种群中不断积累、拼接积木块以达到全局最优解的寻优之路。但近十多年的研究，特别是实数编码遗传算法的广泛应用表明，上述理论与事实不符。（2）有限状态马尔可夫链模型：由于模式理论的种种缺陷，研究者开始尝试利用有限状态马尔可夫链模型研究遗传算法的运行过程。对于遗传算法可以解决的优化问题，问题的可行域都是由有限个点组成的，即便是参数可以连续取值的问题，实际上搜索空间也是以要求精度为单位的离散空间，因此遗传算法的实际运行过程可以用有限状态马尔可夫链的状态转移过程建模和描述。对于有 m 个可行解的目标函数和种群规模为N的遗传算法，N 个个体共有 种组合，相应的马尔可夫模型也有 个状态。实际优化问题的可行解数量 m 和种群规模 N 都十分可观，马尔可夫模型的状态数几乎为天文数字，因此利用精确的马尔可夫模型计算种群的状态分布是不可能的。为了换取模型的可执行性，必须对实际模型采取近似简化，保持算法的实际形态，通过对目标函数建模，简化目标函数结构实现模型的可执行性。遗传算法优化的过程，可以看作算法在循环过程中不断对可行域进行随机抽样，利用前面抽样的结果对目标点的概率分布进行估计，然后根据估计出的分布推算下一次的抽样点。马尔可夫模型认为遗传算法是通过对搜索空间不同区域的抽样，来估计不同区域的适应度，进而估计最优解存在于不同区域的概率，以调整算法对不同区域的抽样密度和搜索力度，进而不断提高对最优解估计的准确程度。可见，以邻域结构为依据划分等价类的马尔可夫模型更符合实际，对问题的抽象更能体现优化问题的本质。3、并行遗传算法（PGA）虽然在许多领域成功地应用遗传算法，通常能在合理的时间内找到满意解，但随着求解问题的复杂性及难度的增加，提高GA的运行速度便显得尤为突出，采用并行遗传算法（PGA）是提高搜索效率的方法之一。由于GA从种群出发，所以具有天然的并行处理特性，非常适合于在大规模并行计算机上实现，而大规模并行计算机的日益普及，为PGA奠定了物质基础。特别是GA中各个体适值计算可独立进行而彼此间无需任何通信，所以并行效率很高。实现PGA，不仅要把串行GA等价地变换成一种并行方案，更重要的是要将GA的结构修改成易于并行化实现的形式，形成并行种群模型。并行种群模型对传统GA的修改涉及到两个方面：一是要把串行GA的单一种群分成多个子种群，分而治之；二是要控制、管理子种群之间的信息交换。不同的分治方法产生不同的PGA结构。这种结构上的差异导致了不同的PGA模型：全局并行模型、粗粒度模型、细粒度模型和混合模型。3、1全局PGA模型该模型又称主从PGA模型，它是串行GA的一种直接并行化方案，在计算机上以master-slave编程模式实现。它只有一个种群，所有个体的适应度都根据整个种群的适应度计算，个体之间可以任意匹配，每个个体都有机会和其他个体杂交而竞争，因而在种群上所作的选择和匹配是全局的。对于这个模型有多种实现方法：第一种方法是仅仅对适值度函数计算进行并行处理；第二种方法是对遗传算子进行并行处理。全局模型易于实现，如果计算时间主要用在评价上，这是一种非常有效的并行化方法。它最大的优点是简单，保留了串行GA 的搜索行为，因而可直接应用GA 的理论来预测一个具体问题能否映射到并行GA上求解。对于适应度估值操作比其他遗传算子计算量大的多时，它是很有效的，并且不需要专门的计算机系统结构。3、2粗粒度PGA模型该模型又称分布式、MIMD、岛模式遗传算法模型，它是对经典GAs 结构的扩展。它将种群划分为多个子种群(又称区域)，每个区域独自运行一个GA。此时，区域选择取代了全局选择，配偶取自同一区域，子代与同一区域中的亲本竞争。除了基本的遗传算子外，粗粒度模型引入了“迁移”算子，负责管理区域之间的个体交换。在粗粒度模型的研究中，要解决的重要问题是参数选择，包括：迁移拓扑、迁移率、迁移周期等。在种群划分成子种群(区域)后，要为种群指定某种迁移拓扑。迁移拓扑确定了区域之间个体的迁移路径，迁移拓扑与特定的并行机结构有着内在的对应关系，大多采用类似于给定并行处理机的互连拓扑。如果在顺序计算机上实现粗粒度模型，则可以考虑采用任意结构。拓扑结构是影响PGA 性能的重要方面，也是迁移成本的主要因素。区域之间的个体交换由两个参数控制：迁移率和迁移周期。迁移基本上可以采用与匹配选择和生存选择相同的策略，迁移率常以绝对数或以子种群大小的百分比形式给出，典型的迁移率是子种群数目的10%到20%之间。迁移周期决定了个体迁移的时间间隔，一般是隔几代(时期) 迁移一次，也可以在一代之后迁移。通常，迁移率越高，则迁移周期就越长。有的采用同步迁移方式，有的采用异步迁移方式。迁移选择负责选出迁移个体，通常选择一个或几个最优个体，有的采用适应度比例或者排列比例选择来选择迁移个体，也有采用随机选取和替换的。在大多数情况下,是把最差或者有限数目的最差个体替换掉.与迁移选择类似，可采用适应度比例或者排列比例选择，确定被替换的个体，以便对区域内部的较好个体产生选择压力。基于国内的现状，分布式PGA为国内PGA研究的主要方向。分布式PGA作为PGA的一种形式，一般实行粗粒度及全局级并行，各子种群间的相互关系较弱，主要靠一些几乎串行GA来加速搜索过程。采用分布式PGA求解问题的一般步骤为：（1）将一个大种群划分为一些小的子种群，子种群的数目与硬件环境有关；（2）对这些子种群独立的进行串行GA操作，经过一定周期后，从每个种群中选择一部分个体迁移到另外的子种群。对于个体迁移存在多种方法，第一种方法，在执行迁移操作时，每次从子种群中随机选择一部分染色体发送出去，接收的染色体数应该与发出的染色体相同。第二种方法，在执行迁移操作时，首先在每个子种群内只使用选择而不使用其它遗传算子繁殖一些后代，这些后代的数目与迁移数相同。然后再将这些后代的原子种群合并成一个大子种群并均匀随即地从该子种群中选择个体进行迁移。这样，待迁移后子种群的规模便又恢复到正常状态。而当子种群接收到从其他子种群迁移来的个体时则均匀随即地替换掉子种群内的个体。第三种方法，将其中一个子种群设置为中心子种群，其他子种群与中心子种群通信。中心子种群始终保持着整个种群中当前的最优个体，其他子种群通过“引进”中心子种群中的最优个体来引导其加快收敛速度，改善个体特征。3、3 细粒度PGA模型该模型又称领域模型或SIMD PGA模型，对传统GA作了修改。虽然细粒度模型也只有一个种群在进化，但在种群平面网格细胞上，将种群划分成了多个非常小的子种群(理想情况是每个处理单元上只有一个个体)，子种群之间具有极强的通信能力，便于优良解传播到整个种群。全局选择被领域选择取代，个体适应度的计算由局部领域中的个体决定，重组操作中的配偶出自同一领域，且子代同其同一领域的亲本竞争空间，即选择和重组只在网格中相邻个体之间进行。细粒度模型要解决的主要问题是领域结构和选择策略。领域结构既决定了种群中个体的空间位置，也确定了个体在种群中传播的路径。领域结构主要受特定并行计算机的内存结构和通信结构影响。领域拓扑确定一个个体的邻居，构成该个体的局部领域。通常，只有一个拓扑的直接领域才属于其局部领域，若把某个固定步数内所能到达的所有个体也包含在内，则可以扩大领域半径。在确定选择策略时，要考虑到选择压力的变化，而选择压力与领域结构有关。与全局匹配选择类似，局部匹配选择可以采用局部适应度比例、排列比例选择，以及随机行走选择。局部生存选择确定局部邻域中被替换的个体，如果子代自动替换邻域中心的那个个体，那么可以直接使用代替换作为局部生存策略。3、4 混合PGA模型该模型又称为多层并行PGA模型，它结合不同PGA模型的特性，不仅染色体竞争求取最优解，而且在GA结构上也引入了竞争以提供更好的环境便于进化。通常，混合PGA以层次结构组合，上层多采用粗粒度模型，下层既可采用粗粒度模型也可采用细粒度模型。或者，种群可以按照粗粒度PGA模型分裂，迁移操作可以采用细粒度PGA模型。3、5 四种模型的比较就现有的研究结果来看，很难分出各模型的高低。在评价并行模型的差异时，有时还得深入到实现细节上，如问题的差异、种群大小、或者不同的局部搜索方法等。但有一个结论是肯定的：不采用全局并行模型，而采用粗粒度模型或者细粒度模型通常能获得更好的性能。粗粒度模型与细粒度模型孰优孰劣，尚是一个未知数。目前，以粗粒度模型最为流行，因为一是其实现较容易，只需在串行GA中增加迁移子例程，在并行计算机的节点上各自运行一个副本，并定期交换几个个体即可；二是在没有并行计算机时，也可在网络或单机系统上模拟实现。虽然并行GA能有效地求解许多困难的问题，也能在不同类型的并行计算机上有效地实现，但仍有一些基本的问题需要解决。种群大小可能既影响大多数GA的性能，也决定GA找到解所需时间的主要因素。在PGA中，另一个重要问题是如何降低通信开销，包括迁移率的确定，使得区域的行为象单个种群一样；确定通信拓扑，既能充分地组合优良解，又不导致过多的通信开销；能否找到一个最优的区域数等。另外，对不同的应用问题，混合模型难以设定基本GA的参数，其节点的结构是动态变化的，它比粗粒度和细粒度模型更具有一般性，算法更为复杂，实现代价更高。4、并行遗传算法的评价模型：并行遗传算法的性能主要体现在收敛速度和精度两个方面，它们除了与迁移策略有关，还与一些参数选取的合理性密切相关，如遗传代数、种群数目、种群规模、迁移率和迁移间隔。利用Amdahl定律评价并行遗传算法，即绝对加速比(speedup) = Ts/Tp，其中，Ts为串行遗传算法(单个处理器)的执行时间；Tp为并行遗传算法的执行时间。Amdahl定律适用于负载固定的情况，对于并行遗传算法而言，就是适用于总种群规模不变的情况。所以，Amdahl定律适用于主从式和细粒度模型，在适应度评价计算量较大时，主从式模型可以得到接近线性的加速比。由于细粒度模型的应用较少，适用的SIMD并行机的可扩展性也不突出，所以很少有人评价细粒度模型的加速比。利用Amdahl定律评价粗粒度模型时，需保持总的种群规模，即子种群数量和子种群规模成反比。这种情况下粗粒度模型的加速比接近线性，这是由于粗粒度模型的通信开销和同步开销都不大。5、实例：带约束并行多机调度5、1 问题描述最小化完工时间的带约束并行多机调度问题可描述如下：有 n 个相关的工件，m 台机器，每个工件都有确定的加工时间，且均可由 m 台机器中的任一台完成加工任务。要找一个最小调度，即确定每台机器上加工的工件号顺序，使加工完所有工件所需时间最短。算法关键在于：(1) 如何表示工件之间的关系。可以把 n 个相关工件表示成一个后继图，如上图所示。图中节点间的有向边表示工件之间的后继或编序关系。因此，Ti →Tj 表示工件 Tj 在完成之后才能启动工件Ti。显然对于 n 个相关工件，我们可以根据工件间的约束关系所表示成的后继图产生一符合约束条件的工件序列( a0，a1，…，ai，…，an-1) (0 ≤ai 硕士学位论文, 、王冠. 并行遗传算法及其在组合优化问题上的分布式应用, 武汉理工大学硕士学位论文, 、吴昊, 程锦松. 用并行遗传算法解决带约束并行多机调度问题. 微机发展, 2001.

1,论文的基本结构: 一般由三个部分构成: 文章题目 作者及工作单位 摘(提)要 关键(或主题)词 引言 正文 结论 致谢 参考文献 附录部分(必要时) 统计图表,照片,其它材料陈伯清2,题目:是论文中最重要的特定内容的逻辑组合,既要简明扼要,又要高 度概括,愈简单愈不费解愈好,文字不宜太长,最多不超过 20 个字,如果用较 少字数实在难以表达可用简短的正题,再用副标题补充正题的不足.题目要恰如 其分地反映文章的内容,又要简练质朴,便于引用,避免用广告式的,夸大的字 句.题目的确定要考虑写作范围和内容,文章的性质和意义,写作动机和思考方 法,是否与同类文章混同以及是否有助于选定关键词和编制题录,索引等. 3,作者及工作单位:作者署名应限于直接参加本文所涉及的实际工作并能 对本文有答辩能力, 能对文稿内容负责的人.个人的研究成果写成论文由个人署 名, 几个人合作的成果写成论文应共同署名并按贡献大小协商排列. 署名者限于: (1)参加本项研究选题和制定试验研究方案; (2)参加观察记载和获取数据工 作; (3)参加试验数据的解释并导出结论; (4)参加撰写论文并对内容负责的人 以及阅读全文并同意发表者,没有参加具体工作或工作中给予某些支持和帮助 者,可在致谢中注明.第一作者应是论文的写作者,对论文负全部责任.一般署 名不超过 5 个且署真名. 单位作者应加脚注注明执笔人,多作者时姓名间空一格 或用", "分隔.工作单位应在署名下一行或同一行署名,后面用圆括号括起写 出, 不同单位要分别写出. 单位必须写全称, 并注明城市名称和邮政编码如: (淮 阴工学院,淮安 223001) . 4,摘要:原则上超过 3000 字以上的论文应附摘要,主要是为了便于读者概略地了解论文的内容以及进行信息处理,摘要可分报道性,指示性,报道一指示 性三种.指示性摘要主要指出文章所写的是什么问题,不涉及内容,告诉读者此 文解决,处理什么范围内的问题;报导性摘要说清研究的内容,理论依据,价值 等;批示一报导性摘要应该说明文章的目的,方法,结果,力求简明,精练,突 出创造性,但不加评论,与内容词无关不用,图表不用,一般在 300 字左右,防 止长,粗,残.反复出现的语言可和缩略语或缩写字表示,尽量用代号语言. 5,关键词:为了表述文章内容特征, 便于计算机检索,每篇论文应提供 3 至 5 个关键词.关键词应该是最能体现论文主要内容的词或短语,可以是从论文 的题目或内容提要中精练出的自由词,也可以从《汉语主题词表》查定,如系从 《汉语主题词表》中提供的规范词,则关键词可写成主题词.二者的主要区别在 于主题词是已经过标准化和规范化处理的名词术语,用来表达文献的主题概念; 关键词是从文章中提取出来的对表达文献主题内容实质意义的词汇, 尚未经规范 处理,或规范化程度较低,接近自然语言. 标引关键词时,关键词应顶格写,后 空一格,词间用", "末尾不加标点. 6,引言:用以说明写作本文或从事该项课题研究的目的,内容和意义,概 述本文或本课题的理论依据,技术途径,国内外同类研究的现状,前人已取得的 成果及存在的主要问题,从而提出研究目标,并预期结果和意义.引言应力求简 单避免文字和内容正文重复,对常规知识和结果不需引进引言中,一般不超过 500 字.引言中以有些提法如"尚未风报道"或"未曾研究过" "达到国内先进 水平外"等到之类的提法应慎重, 要留有余地.引言一般不写标题,开门风山. 7,正文:这是论文的主体和核心充分体现出作者在论文中的创造性见解, 要对收集到的有关材料,研究对象,观点,研究结果,成果等加以阐明,其写作 方法可按试验过程中对性状表现顺序或观察次序展开分析, 亦可根据认识深化过 程,对获得的数据和观察结果加以整理,由现象到本质,得出结论,其结构可分 为方法,结果,讨论三个部分. (1)方法(材料和方法) :要反映科研课题设计的主要内容包括试验或观察 的对象,地点,时间, 注明试验设计方法以有调查项目,各项目的调查方法,所 需设备等以便他人能重复验证.对于众所周知的方法和原理可不作详细介绍,对 于非大家熟悉但已发表的方法应简略介绍,并给出文献名称,对自己创造的方法 应给出依据并详细介绍. (2)结果:试验结果决定该项研究工作的成效,反映论文的价值,应该运用 恰当的分析方法和逻辑顺序将观察记录的资料,进行整理,归类用精练的语言和 必要的图,表示出来,图,表,文密切配合,不能重复,由数据导出结论时,为 保证结论的可靠性, 应对数据进行统计学处理.(3)讨论(分析) :讲座或分析是论文报道的中心内容是论文的核心所在, 而且始终是一篇文章中最难写的部分,论文水平,学术价值,指导意义均在引体 现出来,丁光生教授认为"它应包括:主要原理和要领实验条件,尤其是尚未控 制的实验条件,缺点更应说明;本文结果与他人结果之异同,突出新发现,新发 明,解释因果关系,说明偶然性与必然性,尚未定论之处,相反的理论;急需研 究的方向与问题,讨论禁忌:综述文献,重复叙述结果,报喜不报优,隐瞒缺点; 循环推理, 以假设来'证明'假设,以'末知'来说明'未知' ,泛泛而谈" .其 方法是根据观察资料进行整理分析和归纳,综合由现象到本质,从感性认识到理 性认识进行正确判断,逻辑推理,力求论题明确,论据充足论断正确.然后通过 与同类资料的比较,找出两者异同点,或进一步肯定前人的见解和结论;或否定 前人的谬误;或在前人成果的基础上,有新发现和创新,并作出初步评价[3], 并科学地预见方向,要求文稿准确,简炼,通顺,达意,层次分明, 方法新颖, 利用别人的资料,结论要注明出处(标注方法见 10) .写作时为减少章节,讨论 和结果可作为一项. 8,结论:结论是全文的总结,也是全部研究成果的概括,应该用措辞严谨 的法律式语言,对全文进行小结,形成一个总的观点,归结成都市个学说或一个 理论,语言要准确不能含糊,不能模棱两可,文字要鲜明.有些研究只有中间结 果或尚得不出明确的结论,应该客观地提出来,说明其原因,提出进一步研究的 方向,这样通过最后的机会,把最需要强调的观点纲领性地重现一下, 容易给人 留下深刻的,鲜明的印象.结论的写作应经得起实践的检验,不能夸大其辞,实 在无法推导出结论时则可不写.也可把讨论与结论合二为一,以节省篇幅. 9,致谢:是对文中未署名而对论文写作和研究过程中给予帮助的人进行公 开感谢的形式,文字较少时可放在论文首页下面的脚注内(脚注主要用于解释题 名,作者等) ,如内容较少时则在结论和参考文献之间专列谢辞一项.应在谢辞 中记述的对象包括研究,实验,写作过程中的协助者和指导者;参加讨论并给以 启发者; 提供材料,实验器材的单位和个人;提供数据,图表资料者;帮助审稿 和修改者.论文寄给刊物后编辑部约请专家审改则不必致谢.在致谢时既要防止 失之过宽,写上一些可写可不写的单位和个人.又要防止对那些确实给予帮助者 不公开致谢而造成的剽窃掠美之嫌.在致谢时必须经过被致谢者的同意.谢辞应 简洁,如"本研究得到×××先生的指导谨表谢意".得到帮助的方式可具体也 可概括地提一下,国家自然科学基金资助项目应在脚注中注明,不致谢不编号. 10, 参考文献: 为了体现科学技术的继承和发展以及对前人劳动成果的尊重, 精简文字,反映严格的科学态度以及研究成果的科学性或科学研究工作的依据, 便于读者查阅原始文献资料,需列出参考文献,参考文献只摘要列出,旨用参考文献必须是作者阅读过, 而且必须参考的属于众所周知的, 常识范围的原理方法, 结论等不作为参考文献引用.内部资料,末发表资料,一般不列为参考文献.参 考文献的编写应按 GB3179—82《科技学术期刊编排规则》的规定执行.文献数 量一般不超过 10 至 15 篇,综述 25 至 30 篇. (1)论文正文部分引用文献的标注方法 引用文献的标注有二种方法: 一种是顺序编码制, 另一种是著者一出版年制. ①顺序编码制:按论文中引用文献的先后顺序连续编码排列,并将顺序号置 于方括号中, 标注在引用文献出现处的右上角,在同一处引用数篇文献时,其文 献号间用", "隔开如写连续序号,可标注起止符.如: "丁颖等[2]的研究结果 将……;MacFarlam[3]指出;Brown[4,5]认为;关于这些脂肪酸成分的遗传已有过 一些研究[2,3,5,12];早期的研究[1,3,5]已经得出……"等[4]. ②著者一出版年制:引用文献的标注内容由著作者姓名和出版年组成,文中 不标序号如 "据文献 (王兆椿等, 1987) 报道……; Gasper 等人 (1981) 认为……; Jacksm 等(1983,1986)指出:……国外的研究(Genera,1982;Haissing,1983) 已经指出:……"等.这种用法已不多见,仅在以往或早期出版物上多见. 参考文献标注是,中国,鲜明,日本人名用中文,其余仅标姓而不标,只有 在标姓不能表示该人时才标姓名.但此时名字首字母需缩写且放在姓前,如 等. 文后参考文献的著录也有二种即顺序编码制和著者一出版年制,不管那种方 须经和正文一致起来,著作者为中,朝,日,东方国家人用全姓名,西方人亦用 全姓名但姓在名前, 与正文中正好相反;题名可著录亦可省略.出版年按我国的 表示法 (目前国外表示年月和人的姓名) 有逐步向中国人的习惯方向转化的趋势, 原因是便于计算机检索) . 顺序编码制 A,专著和书籍的著录:按" (序号) ,作者姓名(超过 3 人,中文后加等) , 书名,版次(第一版不标注) ,出版地:出版者,出版年:引文起页~止页"的次 序排列,末尾不加标点.如系译著应在外国人名后加中文译者名.如: 1,莫惠栋.种稻原理和技术,南京:江苏人民出版社,1978:97~103 2, 松岛省三, 肖连成译.稻作栽培新技术,长春: 吉林人民出版社, 1973: 6~29 B,期刊等连续出版物的著录按照" (序号) ,作者. 题名. 刊名,出版年;卷 (期) :起页~止页"的次序排列,末尾不加标点(如系连续编页码的期刊可不写 期次)如: 1,金先春,凌启鸿等.小麦灌浆后期青枯骤死机理探讨.作物学报,1990:16 (3)228~234C,出版的会议论文的著录:按照" (序号) ,著作者姓名,题名,见:整本 文献编者姓名,编(有编者和必要时) .会议文献名.出版地:出版者,出版年: 起页~止页"的次序著录,末尾不加标点如: 1,郑荣梁等.兰州空气票尘中稳定性自由基浓度变化规律.中国生物物理学 会 ,主编自由基生物学与自由基医学学术会议资料.北京,1988:85~86 2, D,报纸文章按"作者,篇名,报纸,全称,年月日,第×版"的次序排列. 著者一出版年制 将文献按文种分类集中排列, 文献文种排列顺序为中,日,英,俄,德,示, 然后按著者名和出版年排列,如: 1,张龙祥等.1981,生化实验方法和技术.北京:人民教育出版社,55 2,周永明,刘后利.1987,作物学报,13(1) :1~10 3, Staining techniques. London: Butterworth, 55~60 11,英文题目和摘要等:在内部发行的刊物一般不要英文摘要,在国内发行 的学术刊物一般应给出英文题目,而在公开发行的学术刊物上,除研究简报或学 术性不太强的论文外,一般应将论文前置部分译成英文, 放在参考文献之后,英 文题目中实词的首字母一律用正体大写,不超过 10 个实词,作者名词用汉语拼 音,姓与名首字母大写,双连名字之间不留间隙也不加连字符(以 开头的 "*" ,作者间用", "分隔.作者 音节,应加", "分开)如 Li Piming. "Li Jian" 单位应写全称与中文格式一致,如"Jian g su Farming Reclamtion Worker's University, Huaiyin, China 223001" .英文摘要用"ABSTRACT"一词, 一般不超 过 150 个实词.关键词用"KEY WORDS"可大写,亦可首字母大写但此时"A 或 K"字母的前应空 3 个字母.

毕业论文的开题报告范文随着现代信息技术的迅猛发展，网络技术在教育中的应用日益广泛和深入，特别是Internet与校园网的接轨，为中小学教育提供了丰富的资源，使网络教学真正成为现实，同时也为中小学教育开辟了广阔的前景。陈至立部长在全国中小学信息技术教育工作会议上指出：“全国实施中小学'校校通'工程，努力实现基础教育的跨越式发展。”“‘校校通’工程的目标是用5年到10年时间，加强信息基础设施和信息资源建设，使全国90%左右独立建制的中小学校能够上网，使中小学师生都能共享网上资源，提高中小学的教育教学质量。”“校校通”工程的启动和发展，给中小学教学带来革新的机会，为学科教学信息化奠定了物质基础。如何有效地利用网上的资源，建构基于网络的现代教学模式是一个迫切研究的问题，而开展网络教学模式研究的重要理论基础之一就是网络教学的设计与评价。因此，开展网络教学的设计与评价的探索与实践研究有着十分重要的意义。一、课题研究背景（一）国内外的研究现状1、网络教学的设计理论与方法的研究缺乏系统性通过对国内外有关的学术刊物（如《电化教育研究》、《中国电化教育》、《Educational Technology》等）、教育网站和国际国内有关学术会议（GCCCE、ICCE、CBE等）的论文集进行分析，网络教学的设计研究主要是关于建构主义学习环境的设计和协作学习的设计等方面，缺乏系统的研究。可以说，网络教学的设计理论的研究还处于初级阶段，还有很多问题需要去研究和探索。例如，在网络环境下如何利用网络资源进行主动学习、利用虚拟情境进行探究学习、利用通讯工具进行协商学习、利用工具进行创造学习的设计以及教师指导性活动的设计等方面，都值得我们去研究。2、网络教学的评价研究才刚刚起步随着Internet应用的普及，网络教学已成为一种重要的教学手段和教学场所。然而，与传统教学相比，网络教学的质量保证体系却显得不够完善、健全。如何保证网络教学的质量，建立一个行之有效的网络教学评价模型，已成为网络教学研究的一个重要课题。时至2000年，教育部批准全国31所高校建立网络教育学院，但却没有制定出如何保证网络教育质量的相关政策。美国国家教育政策研究所（The Institute For Higher Education Policy）于2000年4月也发表了一份名为"在线教育质量：远程互联网教育成功应用的标准"的报告，然而，这些文章（报告）也仅仅是描述性的定义网络教学的评价指标，而对如何组织评价、如何获取定量数据、评价数据如何促进教学等方面则很少涉及。目前，网络教学的支撑平台中的学习评价模块往往只含有测试部分，而缺乏相应的分析与反馈。（二）课题研究的意义1、促进网络教学的发展，提高网络教学的质量由于网络教学可以实现信息资源共享，在网上组织最优秀的教材和教法，使学习者在网上可以学到最新的知识，因此是教学改革发展的方向。通过本项目的研究与实践，使网络教学更能为学习者提供一个建构主义的学习环境，充分体现学生的首创精神，学生有更多的机会在不同情境下去运用他们所学的知识，而且学生可以根据自身的行动的反馈来形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案，从而提供网络教学的质量。2、寻找利用计算机技术和网络技术实现学生远程交互自主学习的教学设计的技术解决方案3、完善和发展教学设计理论网络环境下的教学与传统教学，不仅是教学环境的不同，在教学内容、教学手段、教学传播形式上都有本质的区别。通过本项目的研究，能够解决网络环境下，教学如何进行教学设计，如何调控教学过程，如何有效实施教学活动以达成教学目标，是对教学设计理论的完善和发展。二、课题研究内容（一）研究的主要内容1、网络教学设计理论体系的研究包括教学目标的设计、建构性学习环境的设计、学习情境的设计、学习资源的设计、学生自主学习活动的设计、学生协作学习活动的设计、教师指导性活动的设计、学习评价工具的设计等。2、基于网络环境下的教学策略与教学模式的研究（1）网络教学策略的研究，如网络环境下的教学内容组织策略、网络环境下的教学情景营造策略、网络环境下的教学对话组织策略、网络环境下的的课堂管理策略等（2）网络教学模式的研究，如项目化学习模式、探索性学习模式、研究性学习模式等3、网络教学评价的内容体系、方法、步骤与模型的研究4、网络教学设计系统软件的开发与应用5、网络教学评价系统软件的开发与应用根据上述研究内容，总课题下设如下子课题：1、网络教学设计与教学评价的理论研究（谢幼如、李克东）2、网络教学资源的开发（邓文新）3、网络教学设计与教学评价系统的开发（柯清超）4、Web课程的教学过程设计及支持系统的研究（陈品德）5、网络教学设计与教学评价理论的应用研究（余红）（二）课题的研究目标本项目的研究目标是：运用现代教学理论与建构主义学习理论，通过教学改革与实验，探索网络教学的设计与评价的理论和方法，开发相配套的网络教学的设计和评价系统软件，探索普通中小学利用网络资源进行网络教学的途径与方法。（三）预期成果形式1、论文与专著发表有关网络教学的设计与评价的一系列学术论文，出版专著《网络教学的设计与评价》。2、电脑软件开发《网络教学设计系统软件》和《网络教学评价系统软件》，制作《网络教学设计》专题教学（学习）网站，建立《教学设计》多媒体资源库。三、研究方法与技术路线（一）研究方法与步骤本项目的研究主要采用行动研究、实验研究、评价研究等方法。对于较大规模的教学设计与教学模式的试验研究，将采用行动研究方法。对于个别带有创新性的，能提出重要见解的小范围的教学研究，则通过建立科学的假设，采用实验研究的方法。关于教学模式的评价和有关教学效果的分析，则采用评价研究方法。研究步骤如下：2002年5月-2002年8月，收集资料，建立模型2002年9月-2003年1月，开发软件2004年2月-2004年8月，教学试验，评价修改2005年9月-2005年12月，扩大试验，归纳总结（二）关键技术1、基于网络的协作化设计思维工具的通讯模型的构建；2、教学设计系统中师生教学活动的可视化表示与分析；3、网络教学的教学评价模型的构建；4、网络教学过程中学习反应信息的自动采集与处理。四、课题研究价值（一）创新点1、建立网络教学设计的理论体系与方法。2、建立基于网络环境的各类教学评价指标体系。3、开发出操作性强、具有实际应用价值的网络教学的设计工具和评价系统软件。（二）理论意义传统的教学设计是应用系统方法分析和研究教学的问题和需求，确立解决他们的方法与步骤，并对教学结果作出评价的一种计划过程与操作程序。现代教学设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础，不强调对教学活动的绝对控制，逐渐放弃呆板的设计模式，开始强调教学设计的关系性、灵活性和实时性，从而更加有利于学生的创新精神和实践能力。本课题的理论成果将完善和发展传统的教学设计理论与方法。（三）应用价值1、通过课题的研究与实践，总结并形成基于网络环境下学科教学设计的理论与方法，优化中小学课堂教学结构。2、通过课题的研究与实践，探索并总结信息化时代如何改革传统的思想和模式，使学生学会利用网络资源进行学习的方法和经验。3、通过课题的研究与实践，探索普通中小学利用网络资源的途径与方法，形成一批优秀的网络教学课例。4、通过课题的研究与实践，开发出具有应用推广价值的网络教学的设计工具和评价系统软件。五、研究基础（一）已有相关成果1、曾于93年、97年两度获得国家级优秀教学成果奖，其中《多媒体组合教学设计的理论与实践》项目的成果在全国的大中小学广泛应用，《多媒体组合教学设计》（李克东、谢幼如编著，科学出版社）多次再版发行。2、出版的《多媒体教学软件设计》（含教材与光碟）（谢幼如等编著，电子工业出版社，1999年）、《多媒体教学软件设计与制作》（含教材与光碟）（李克东、谢幼如、柯清超编著，中央广播电视大学出版社，2000年）和《信息技术与学科教学整合》（李克东、谢幼如、柯清超等，万方数据电子出版社，2001年）在全国广泛应用。3、97年《多媒体技术在基础教育改革中的应用实验研究》和《小学语文"四结合"教学改革试验研究》获国家教委全国师范院校面向基础教育改革科学研究优秀成果二等奖。4、承担国家"九五"重点科技攻关项目《计算机辅助教学软件研制开发与应用》（简称96-750）《小学语文科学小品文》、《小学语文古诗欣赏》、《小学语文扩展阅读》、《初中语文新诗赏析》四个子课题的研制与开发，4个项目6张光盘全部通过教育部组织的专家组鉴定，被评为优秀软件，并由北京师范大学出版社和电子工业出版社出版，在国内及东南亚地区发行。5、2000年所完成的《学习反应信息分析系统》获广东省高等学校优秀多媒体教学软件一等奖，并出版专著《学习反应信息的处理方法与应用》（谢幼如、李克东著，暨南大学出版社，1999年）。（二）研究条件华南师范大学教育技术学科是国家级重点学科，华南师范大学教育信息技术学院是"211工程"重点建设学科单位，我国的教育技术学博士点之一。华南师范大学教育技术研究所拥有从事计算机教育应用研究的人员近30名，其中包括教授2名、副教授5名、讲师8名、博士研究生4名和硕士研究生近15名。他们在长期的研究工作中，对各种多媒体教学软件、网络教学应用软件、学科教学工具、资源库管理应用系统进行了深入的研究与探索，并已取得了实质性的进展和成果。本研究所拥有先进的计算机软件开发实验室两个、国家级的多媒体教学软件制作基地一个，在国内教育技术领域方面处于领先地位。（三）参考文献1、《多媒体组合教学设计》，李克东、谢幼如编著，科学出版社，1992年第一版、1994年第二版2、《多媒体教学软件设计》谢幼如等编著，电子工业出版社，1999年3、《信息技术与学科教学整合》，李克东、谢幼如主编，万方数据电子出版社，2001年4、《学习反应信息的处理方法与应用》，谢幼如、李克东著，暨南大学出版社，1999年5、《Global Education On the Net》，高等教育出版社、Springer 出版社，1999年6、《教学设计原理》，.加涅、.布里格斯、.韦杰著，华东师范大学出版社，1999年7、《新型教学模式的探索》，谢幼如编著，北京师范大学出版社，1998年8、全球华人计算机教育应用大会（GCCCE）第一届至第五届论文集，1997年（广州）、1998年（香港）、1999年（澳门）、2000年（新加坡）、2001年（台北）9、《改善学习--2001中小学信息技术教育国际研讨会论文选编》，吉林教育出版社，2001年10、《认知过程的评估》，.戴斯、.纳格利尔里、.柯尔比著，华东师范大学出版社，1999年11、《教育技术学研究方法》，李克东编著，北京师范大学出版社，2002年六、研究组织机构本课题的研究人员由教学设计专家、信息技术教育应用专家、网络技术专家、学科教学专家、中小学教师、教育技术研究人员与研究生组成，以大学的教育技术研究所为核心，主要以广东、江苏、浙江、福建等地区的部分中小学以及西部一些网络环境较好的中小学为研究基地，辐射其他地区的中小学，借助信息技术产业的技术力量，实现理论、技术与学科教学的优化整合。总课题组顾问：南国农教授（我国著名电化教育专家，西北师范大学）李运林教授（华南师范大学电化教育系原系主任）周君达教授（中央电化教育馆原副馆长）苏式冬教授（广东教育学院原副院长）许汉特级教师（广州市教研室）总课题组组长：谢幼如教授（华南师范大学教育技术研究所）李克东教授（华南师范大学教育技术研究所所长、博士生导师）总课题组成员：柯清超博士生（华南师范大学教育技术研究所）陈品德副教授、博士生（华南师范大学网络中心）邓文新讲师（华南师范大学教育技术研究所）余 红副教授（华南师范大学教育技术研究所）总课题组秘书：王冬青博士生（华南师范大学教育技术研究所）高瑞利硕士生（华南师范大学教育技术研究所）刘铁英硕士生（华南师范大学教育技术研究所）孔维宏硕士生（华南师范大学教育技术研究所）徐光涛硕士生（华南师范大学教育技术研究所）杨淑莲硕士生（华南师范大学教育技术研究所）尹 睿硕士生（华南师范大学教育技术研究所）