《萤火虫》教学设计

《萤火虫》教学设计（共12篇）

1.《萤火虫》教学设计 篇一

教学内容：

1．歌表演《萤火虫》；

2．唱唱做做。

教学目标：

1．学会《萤火虫》的歌词和歌谱。

2．能积极地参与并与他人配合进行集体歌舞表演。

3．能熟练准确地唱唱名，对音的高低及组成的旋律有感受和体验。

4．能自选打击乐器为歌曲伴奏。

教学重难点：

1．创编优美的动作进行歌表演；

2．熟悉、掌握唱名，体验音的高低。

教具准备：

音乐课件、钢琴、打击乐器、写着唱名的小灯笼。

教学课时：

1课时

教学过程：

一、复习己学歌曲《小小的船》《我和星星打电话》

要求：能够完整背唱两首歌曲。

二、歌表演《萤火虫》

（一）导入新课

教师用谜语导入：

小飞虫，尾巴明，黑夜闪闪像盏灯，古代有人曾借用，刻苦读书当明灯。

（二）揭示课题：《萤火虫》（出示课件）

出示萤火虫图片，请学生讲述自己所了解的有关萤火虫的知识。

（三）教师总结介绍有关萤火虫的知识（配合深件）

1．萤火虫的外形特征、生活习性。

萤火虫的客家话叫做“火焰虫”，台湾话叫做“火金姑”。一般的萤火虫仅有两年的寿命，它们以土壤中的小虫子为食，而其真正的成虫期仅有两周时间，十四个夜晚的光彩飞舞之后它们就会寿终正寝。对于小小的茧火虫来说生命是短暂的，然而它们带来的色彩却是夏夜一道亮丽的风景线……

2．萤火虫的发光原理。

氧化氮是董火虫控制光线的关键。氧化氮同时也是人类控制心跳和记忆的化学物质。萤火虫通过自己的呼吸细胞产生这种化学物质，然后通过大脑释放出来，对自身发出的光线加以控制，光线的切换在几毫秒之间就完成了……

3．萤火虫科学价值，对人类的贡献。

科学家受到萤火虫发光器的启发，发明了特别省电的荧光灯；萤火虫基因可测癌细胞；利用基因转移技术把萤火虫的遗传基因转移到玉米中，科学家们就能够较快地培育出新的具有抗病虫害和抗农药能力的玉米新品系；保护庄稼吃害虫，还能杀死鲨鱼……

4，介绍赞美萤火虫的诗词。

“月向寒林欲上时，露从秋后已沾衣。微萤不自知时晚，犹抱余光照水飞。”“微雨洒不灭，轻风吹欲燃。”“类君子之有道，入暗室而不欺”

5．有关于萤火虫的小故事。

《三字经》中“囊萤映雪”：

晋代车胤家贫，没钱买灯油，而又想晚上读书，便在夏天晚上抓一把萤火虫来当灯读书；映雪是晋代孙康冬天夜里利用雪映出的光亮看书。后用“囊萤映雪” 比喻家境贫苦，刻苦读书。

（四）学习歌曲《萤火虫》

1．教师范唱一遍，展示歌曲曲谱，讲解歌曲情绪；

2．学生自读歌词，要求读熟；

3．聆听磁带范唱，要求闭上眼睛想象夏天晚上萤火虫轻盈翩飞的情景；

4．教师弹奏伴奏，学生轻声跟琴唱；

5．跟随磁带演唱，教师展示几个舞蹈动作。

（五）歌表演

1．分组讨论创编：建议每组都有一部分学生随音乐舞蹈，一部分学生用打击乐器伴奏，一部分学生演唱。

要求：舞蹈动作优美大方，表情自然愉快；能合上（三拍子）节拍。

器乐要选择符合歌曲情绪的打击乐器，为歌曲伴奏。

演唱要节奏准确、强弱分明。

三组同学配合默契。

2．创编展示：各组上台进行表演，师生共同评价。

要求：学生们对每个组的表现进行自评或互评，说出表演得好与不好的原因。

最后老师再对歌表演进行总结性评价。

（六）拓展

1．教师演唱另外一首倡议给予贫困小朋友帮助的歌曲《萤火虫》，会的学生可以跟唱。小小的萤火虫无私奉献自己的一点点光，教育学生把自己的爱心奉献给需要帮助的小朋友。

2．闪闪亮光的萤火虫总能为美丽的夏夜增添无数的诗情画意，小小的萤火虫是人类的好朋友，它用自己微弱的光亮照亮夜空，用自己短暂的生命给我们带来了欢乐，我们都很喜欢它，可为什么现在很少见到萤火虫了？（环境污染和人们喷洒农药致使萤火虫的生长受到影响，台湾有专门保护萤火虫的协会，呼吁环保。）

3．老师给你讲了车胤“囊萤夜读” 的成语故事。我们应该学习他们的刻苦读书的精神。在我国历史上有关刻苦学习的成语故事还有许多。你还知道其他的吗？（悬梁刺股、凿壁偷光……教师稍作提示，如学生不懂可以课外再去了解。）

三、唱唱做做

1．教师向同学解说这一活动的基本做法及要求，并将写有d r m f s唱名的小灯笼挂在黑板上。

2．老师指着灯笼上的唱名教唱，学生注意熟记各个唱名及其音高。

3．当同学们都熟记并知道怎样唱唱名以后，教师将红灯笼按一定的音高和走向排列成组，请同学们用手势表示出来，并有节奏有音高地唱一唱。比如挂出：m m m m m，就请大家用手势表示，并有节奏有音高地唱唱名。

4．请一位学生上台在黑板上把写有唱名的灯笼排列出多组旋律线，如：s m m m d m d d d m等，其余同学在下面有节奏地、有音高地唱出来，并辅以手势作出反应。

5．教师按书上所列四种组合，分别用钢琴弹奏出来，同学们尽快用手势作出反应。

6．教师用手势表示音的走向，学生唱出音名，也可请一名学生上台做手势，其余的学生唱。

7．教师小结：通过这一练习，我们了解了唱名，并知道按一定音高可排列出优美的旋律线。

除了书上的四种排列，我们还能怎样排列？（启发学生回答s f m r d并练习）

8．聆听《萤火虫》音乐，双手模仿萤火虫扇动翅膀的动作，跟随旋律起伏，用手势来表示音高的走向。

四、小结

师：无私的萤火虫们要到别的地方去帮助黑暗中的朋友了，就让我们也跟着它们一起轻轻地飞去吧……

一边唱着歌曲《萤火虫》，一边做动作，离开教室，结束本节课程。

2.《萤火虫》教学设计 篇二

别人的光太强,萤火虫就决定不闪,也不亮了。多么敏感又多么自谦的萤火虫!

震惊之余,那个已经被我遗忘的满是萤火虫的下官河浮现了。

那年我18岁,刚做教师一周。 因为王家庄有3位学生准备退学, 我便跟着另外两位老师去做一次集中家访。

一位老教师姓陶,个子很高, 是苏南宜兴人,50年代后期从苏南到苏北支教的,后来就留了下来。非常严厉,有他监考的考场, 谁也不敢作弊的。他的苏南口音常常被学生悄悄模仿。另一位教师姓付,他是陶老师教过的学生, 却是个能工巧匠,做裁缝,做木匠,做瓦匠,做电工,仿佛天下没有他不会的。

船就是付老师弄的。竹篙一点,小木船离岸。两支木桨,在付老师手下很是协调。当时我们手中没有电筒,下官河上也没有航标灯。付老师很是自信,稳妥地向王家庄驶去。

萤火虫们就是在这个时候拥过来的。可能是它们商量好了, 萤火虫们都把灯笼打开了,跟着我们,照着我们。陶老师和付老师没有对萤火虫表现出过多的惊奇,而是说到那3个学生的家庭故事。这3个学生家都有这样那样的困难,陶老师准备去找王家庄的村主任,这个村主任做过陶老师的学生。

4华里水路, 4华里的萤火虫河流。回来的时候依旧是4华里的水路,4华里的萤火虫河流。还有天上的星光!星光,萤光……陶老师和付老师眼中喜悦的光芒 。 陶老师的学生,也就是王家庄的村主任答应,无论如何他也会解决那3个孩子家困难的。

30年过去了,陶老师早去世了。付老师也退休了,他现在跟着儿子定居在南京。我多么希望他能想起那个夜晚我们的小木船, 我们一起穿过的那条没有污染没有强光的萤火虫的下官河。

3.小学语文教学设计：《萤火虫》 篇三

小学语文教学设计：《萤火虫》

教学目标：

1、认识生字6个。

2、能正确朗读儿歌。

3、了解萤火虫的特点。

教学重点：

了解萤火虫的特点。

教学准备：生字卡片、多媒体课件

教学过程：

一、谈话揭题

1、板书：儿歌我们以前学过哪些儿歌？

2、补充课题：萤火虫

3、齐读课题

二、学习儿歌

1、猜谜：一位小姑娘，电灯装身上，夜里出门去玩耍，灯光一闪又一亮。

2、猜谜：生在天地玄黄，身穿珠宝夜光，不怕云腾致雨，只怕露结为霜。

3、出示谜底：萤火虫

学习“萤”：读准后鼻音，字形下面是“虫”字。

介绍萤火虫

4、今天我们学习的儿歌是叶圣陶老爷爷写的一首儿童诗。

5、简介叶圣陶：教育家“捧着一颗心来，不带半根草去。他曾经写过许多儿童喜爱的作品如：《快乐王子》、《稻草人》。

6、出示第一首儿歌

7、指名读一读

8、学习”姊、裁"

9、自由读儿歌，齐读儿歌

10、晚上，萤火虫飞行的时候像什么？交流评议

11、有感情地朗读第一首儿歌

12、试着背一背

四、复习巩固

1、朗读课文

2、背诵儿歌

五、布置作业

4.《萤火虫》教学反思 篇四

认真反思本活动，我从“趣、妙、情、颖”四个方面说说我的看法：

首先说“趣”活动以故事的形式引出课题，激发了幼儿的兴趣，怕黑是孩子们在实际生活中也遇到过的问题，在情感上能产生共鸣，萤火虫又是幼儿熟悉而喜欢的小动物，所以很快就激发了幼儿的兴趣，并帮助幼儿初步熟悉了歌词。

再说“妙”为了突破难点，改变以往的教学模式，把歌曲最后两句，在旋律、歌词都有细微差别之处，先提出来先学唱，这是本次活动的亮点、妙之处。幼儿通过欣赏、教师清唱，出示图片引导幼儿区别，教师带唱，幼儿很快就掌握了难点。

说“情”在本次活动中，通过播放CD，还有教师充满感情的歌声，幼儿一直沉醉于轻松愉快的氛围当中，幼儿能用优美、柔和的声音歌唱，并且在教师的带领下，幼儿边唱边做动作，让幼儿更加体会到歌曲的优美，达到了抒发情感，进一步感受美、体验美。

最后说“颖”在本次活动中，让幼儿为歌曲取名，是本次活动的新颖之处，在这里幼儿自由发挥想象，想的都黑夜的美好之处。完全改变了以往对黑夜的看法，消除了对黑夜的恐惧。

当然在本次活动中也存在不足之处：

一、教师开始复习部分层次不清，每首歌曲之间没有过渡语，并且时间过长了。

二、在出示图片引导幼儿区别两段歌词不同之处时，没有启发幼儿观察图片，所以幼儿没有说出来，而是教师自己说出来的。

5.《萤火虫》优秀教案及教学反思 篇五

音乐分析：

1、音乐情感：舒缓、优美的萤火虫飞舞画面。

2、音乐知识点：这首曲子是四四拍，歌词共四句，整首歌曲重复唱四遍。

活动目标：

1、通过肢体律动和道具，感应短短长的乐句。

2、体验歌曲 游戏的乐趣。

3、初步了解萤火虫的生活习性和特征。

活动准备：

1、经验准备：初步了解萤火虫的特征。

2、萤火虫指偶、纱巾，场地布置(花、树、草地)

3、音乐CD、播放机，黑板、卡片、粉笔一支。

活动队形：

半圆

活动重难点：

教学重点：感应短短长的乐句。

教学难点：能边唱歌边通用肢体律动、道具等感应短短长的乐句。

活动过程

一、暖身活动

1、播放《波浪舞》，做各种动作进场。

“现在，我们要去野营了!准备好没有?一起出发吧!”播放《波浪舞》，做各种动作进场(一起去野营、我们开车去，开车去野营、一起搬木头、一起搭帐篷、一起钉钉子、用力钉钉子、大家都努力、帐篷搭好了等)。

2、出示挂图，故事引导。

“哇!郊外的夜晚好安静，满天都是小星星。突然，天上的小星星都飞了下来，一闪一闪亮晶晶的。宝宝一看，原来它们不是小星星，是萤火虫。”

二、介绍萤火虫

“萤火虫喜欢在湿湿的地方生活，最喜欢夏天出来玩游戏。你们看，它的身体一闪一闪的，真漂亮!谁知道它身体的什么地方会发光吗?谁能来指一指，萤火虫的.什么地方会发光?”

三、运用肢体动作、道具等感应短短长的乐句。

1、手指飞舞，感应短短长的乐句。

1)探索手指飞舞的动作。

“萤火虫真漂亮，我变一只萤火虫出来跟你们玩游戏好吗?变变变，看，变出来啦!一起跟它打个招呼吧!小朋友们看，萤火虫跟着老师的歌声一起跳舞啦!”(教师边清唱一遍，边做动作)。

2)钢琴弹奏音乐，一个手指飞舞，感应短短长的乐句。

“萤火虫跳舞真好看，我们一起来变萤火虫吧!变变变，变出来了吗?一起飞，飞，飞到脸上”。(钢琴弹奏一遍音乐，边唱边用一个手指飞舞)

3)播放音乐，两个手指飞舞，感应短短长的乐句。

6.我愿做只萤火虫 篇六

那天,我们乘车到达了目的地——柏溪(一个小山村)。下车走了一会儿,我们的眼前出现了几座房子,同行的叔叔指着一座房子向我们介绍说,这家有两个孩子,本来他们有一个幸福的家,爸爸妈妈非常勤劳,前两年还盖起了新房。可是不久,他们的爸爸不幸出了车祸,至今瘫痪在床上,而且花了许多医疗费,家里已经欠了不少债。现在全家都靠妈妈来养活,她既要照顾瘫痪的丈夫,又要养育年幼的孩子,还要挣钱养家,生活的重担压得她喘不过气来……

我们进了家门。我在左侧的房间里,看见了他们的爸爸:他躺在床上,身体瘦弱,眼睛看着我们,却说不出话来。两个小孩儿在旁边照顾着,他们的妈妈拉着一位阿姨的手,不停地讲述着他们的情况:他们没有可口的零食,没有好玩儿的玩具,每天放学就要帮忙照顾爸爸,或者做些家务。他们的妈妈说着说着,眼泪就流下来了,同行的阿姨眼圈也红了,我的鼻子也变得酸酸的。后来,我们把爱心款交给他们的妈妈,还给两位小朋友带来了一些学习用品和牛奶,希望他们好好学习。

看着他们,我才知道自己是多么幸福,我才知道原来在我们身边,还有这么多需要帮助的人。

妈妈告诉我,这个群里的叔叔阿姨们经常组织这样的活动。他们就像一只只萤火虫,感恩社会,感恩生活,用自己微弱的亮光,照亮他人。这时,我豁然理解了妈妈的话:“我愿做一只小小的萤火虫,因为感恩,温暖了别人,升华了自己!”

我也愿做一只小小的萤火虫——学会感恩,播撒爱心,传递光明!

7.《萤火虫》教学设计 篇七

活动目标：

1、引导幼儿熟悉歌曲旋律，掌握歌曲节奏。

2、在理解歌曲内容的基础上学习用伴唱的方法演唱歌曲。

3、熟悉、感受歌曲旋律和内容，学唱歌曲。

4、通过学唱歌曲，体验歌曲的氛围。

活动准备：

钢琴等

活动过程：

一、律动：《手腕转动》、《好朋友》、《母鸭带小鸭》。

二、练声：《小鸟醒来了》、《泥娃娃》。

三、学唱歌曲《萤火虫》。

1、用猜谜语的方式引出萤火虫。

师：小姑娘，夜纳凉。带灯笼，闪闪亮。小朋友告诉老师谜语的谜底是什么?(萤火虫)今天我们要学唱一首歌曲，名称就叫《萤火虫》

2、教师清唱歌曲，幼儿倾听。

好听吗?小朋友歌曲的名字叫什么?(请个别幼儿回答)你们从歌曲里听到了什么?[快思老师.教案网出处](幼儿回答：飞到东、飞到西)

你们还有谁听到了不一样的吗?那你们再认真的听老师唱一遍吧!

3、教师随琴声再次演唱歌曲，幼儿欣赏。

4、你们这次听到了不一样的吗?萤火虫有什么本领?

5、教师带领幼儿随琴声节奏学念歌词。

6、幼儿跟随琴声学习演唱歌曲若干遍。

引导幼儿用语言和动作模仿萤火虫，交流、表达自己的爱。

7、幼儿完整演唱歌曲。

8、分组进行歌曲演唱。

9、分男女孩子演唱歌曲。

四、复习歌曲《理发店》

教学反思：

音乐是一种美，审美教育是音乐教育的核心。一堂优秀的音乐课始终贯穿着美、体现着美，充满着许多具有审美价值的内容，尤以声音最为突出。

8.《萤火虫》教学设计 篇八

【活动目标】

1、能用自己创编的动作大胆地重现AB两段乐曲。

2、尝试在双圆队形中学跳集体舞，借助标记的提示掌握转圈的方向。

3、在固定的动作模式中学习交换舞伴，体验与同伴合作的快乐。

【活动准备】

1、ppt、音乐（太阳、月亮、星星）

2、右手上贴有标记。

【活动过程】

一、倾听音乐，用身体动作表现星星和萤火虫。（出示PPT）

师：又是一个晴朗的夜晚，星星和萤火虫又出来跳舞啦，小星星快来准备好，听好音乐，舞会开始啦！（播放星星和萤火虫音乐）

二、再次倾听音乐，分析音乐特点。

1、欣赏音乐。

师：星星和萤火虫跳的太美了，先回位置上休息一下。星星和萤火虫找到好朋友，接下来会干什么？让我们一起来听一听。（放月亮的音乐）

师：听了这首乐曲，你觉得星星和萤火虫可能在干什么？

2、再次欣赏音乐，感受音乐节奏

师：你们的想法很有趣，让我们再来听一听，这是一首几拍子的乐曲？（放月亮音乐）

师：谁听出来了，这是一首几拍子的乐曲？

小结：你们小耳朵太灵了，这是一首三拍子的乐曲，星星和萤火虫还用这首三拍子的乐曲跳舞呢，我们来看看它们是怎么跳的呢？（出示PPT）

三、熟悉音乐的基础上，学会跳拉手圆圈舞。

1、幼儿示范舞蹈动作。

师：星星和萤火虫是怎么跳舞的？谁来教教我们？（请两幼儿上前示范动作）

师：你们表演谁？（一个演星星，另一个萤火虫）两个人先要？（手拉手靠在一起）然后再？（分开）

师：接下来要做什么动作了？（转圈）是两个人一起转的吗？谁先转呢？（萤火虫）朝哪边转呢？（有贴花纸的右手边转）转完之后再拉手前~后，这时候是谁转了？（星星），星星往哪边转呢？（同样也是贴花纸的右手边转）

小结：原来，星星和萤火虫在跳拉手舞呢，你们看明白了吗？

2、集体学跳拉手舞。

师：让我们一起来跳拉手舞吧，一个男孩和一个女孩手拉手找空地方站好，准备好！（播放音乐，教师对幼儿进行指导）

师：星星和萤火虫跳的真漂亮，请你们回到自己的位置上去吧。星星和萤火虫还跳起了圆圈舞呢！看，谁在里圈，谁在外圈？请星星们站在点上，萤火虫们找到自己的好朋友跟他面对面。

师：好朋友面对面跳舞是件很开心的事情，所以我们要面带？（微笑）眼睛还要？（看着对方）准备开始啦！（放音乐）

3、学习交换舞伴跳舞。（出示PPT）

师：（幼儿回位置）你们跳得真美，萤火虫和星星还要找更多的朋友跳舞呢，怎么办呢？（交换舞伴）怎么换舞伴呢？

师：我们来看看它们是怎么换朋友的（出示PPT）

师：它们换了几次？（两个箭头表示两次）那是谁在换？（萤火虫）往哪边换的？（箭头方向就是右边）星星要不要动？（不要）

师：范老师哼音乐，小朋友来换朋友试试看，准备好。（边哼音乐边指导）

师：这次我们听着音乐来交换舞伴吧。（放音乐）

4、拉手舞和换舞伴结合跳。

师：呀，又找到新朋友了，太开心了！（快思 ）让我们和新朋友来跳拉手舞吧。（教师边哼唱音乐边指导）

师：让我们再来一次，听好音乐。（放音乐）

四、完整表演舞蹈，体验合作的乐趣。

1、完整欣赏乐曲ABC段，教师帮助幼儿梳理音乐结构。

师：小朋友你们已经会跳了圆圈舞，星星和萤火虫想邀请你们去参加他们的舞会呢，你们想不想去？去参加舞会可不能跳错了，让我们听着音乐想一想做了哪些动作吧。

师：（播放音乐）第一段，小星星眨着眼睛出来啦。第二段，萤火虫出来找朋友啦。第三段，萤火虫找到了好朋友，他们一起跳起了拉手舞，然后交换舞伴，玩得真开心啊！你们听明白音乐了吗？

2、完整表演舞蹈。

师：让我们听着音乐参加它们的舞会吧！（放音乐）

3、发现问题，尝试解决。

4、交换角色表演舞蹈。

师：你们的舞姿太美了，这次请男孩表演萤火虫，女孩演星星，星星们准备好，舞会开始啦！（放音乐）

五、结束活动。

师：听，这是谁的声音？（小鸟）原来天亮了太阳出来了，星星和萤火虫要回家休息了！

教学反思

这个活动让幼儿理解散文对夏夜景物的描写，感受散文诗表达的夏夜意境美，语言美，乐意学习散文诗中有美的句子并尝试用绘画的形式表达宁静的夏夜。在活动刚开始，我发现孩子们不能将萤火虫和夏天联系在一起，经过引导回忆，孩子们才有所了解。另外，孩子的数量词掌握的不是很好，比如玻璃是一块，小河是一条，很多孩子还是没有准确的说出来。

虽然发现孩子们有很多不足，但也有很多进步的地方，比如对散文的理解，开始我还担心孩子们会理解不了“有些萤火虫是星星变得，有些星星是萤火虫变的。”没想到孩子们不但能够理解，还能很好的用语言表达清楚。今后尽量丰富孩子的词汇，进一步提高语言表现。

9.《萤火虫》教学设计 篇九

1 灰色理论模型

1.1 灰色理论模型的建立

GM (1, 1) 模型[3]模型的白化方程为:

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时间响应函数

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离散响应函数

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其灰色参数为

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建立预测模型为

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得出X (0) 的灰色预测模型为

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2.2 模型精度评定

可求得残差

εundefined=xundefined-x (1) (t) (1.6)

观测数据方差

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预测误差均值

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预测误差方差

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后验差比值C

C=S2/S1 (1.10)

小误差概率

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对于评定一个预测模型的好坏, C值越小越好, 一般要求C<0.35, 最大不超过0.65。预测模型精度评定的另一个指标为小误差概率p, p值越大越好, 一般要求p大于0.95, 不得小于0.7。参照p与C的大小, 可将精度分为4个等级。

人工萤火虫算法源于对自然界中萤火虫发光求偶、觅食等行为的研究。它是一种群智能算法, 其基本原理是:利用萤光素诱导萤火虫发光来吸引伴侣或猎物, 光芒越明亮越炽热就越有吸引力, 荧光素值也越高, 萤火虫向荧光素值高的位置移动。荧光素值对应适应度函数值, 因此萤火虫通过在动态决策域内寻找最高荧光素值的位置而确定适应度函数的最优值。该算法存在捕捉极值域速度快、捕捉效率高, 具有较强的通用性等优点。而本文主要是把GM (1, 1) 预测模型作为萤火虫算法中的目标函数, 搜索解空间, 得到全局最优解, 根据最优解推解模型值以及预测精度。

2 人工萤火虫算法优化的GM (11) 模型的基本思路

1.根据灰色理论模型原理, 使用matlab进行最基本的编程, 主要是计算出灰色理论模型, 以及模型值, 残差, 后验方差比。

2.根据文献[1][2][6]以及借助网上资源进行最基本的萤火虫算法编程, 在此期间将第一步算出的函数作为目标函数带入到该算法中, 得到最优解, 根据最优解, 解算出一组模型值。

3.根据灰色理论模型精度评定该模型是否最优, 如果不是就继续迭代, 直到达到精度。

3 实例应用

取一组数据建立预测模型进行说明, 取前7次观测数据建模, 对后两期进行预测。主要是把GM (1, 1) 预测模型作为萤火虫算法中的目标函数, 搜索解空间, 得到全局最优解, 根据最优解推解模型值, 及后两期进行预测精度评定。

经过多次预测, 取其中较为接近的结果做出比较, 可以看出在种群数目为100时, GM (1, 1) 的预测精度较高。

从表3可以看出优化后的模型比未优化的模型的残差小了很多, GM (1, 1) 模的后验方差比值为0.967953, 而萤火虫优化的GM (1, 1) 模型的后验方差比值0.1248, 优化后的模型比未优化的后验方差比值要小的多, 其精度更高。从两个模型

与原始值的的比较图来看萤火虫优化的GM (1, 1) 模型更近原始值的发展趋势, GM (1, 1) 模型虽能大体上预测原始值的发展趋势, 但是局部值相差太大, 从而导致整体的精度不高。萤火虫优化的GM (1, 1) 模型整体上更近原始值的发展趋势, 局部也与原始值相差无及, 以使整体的精度提高。从而突出萤火虫算法的捕捉效率高, 具有较强的通用性等优点。

4 结束语

10.《萤火虫》教学设计 篇十

“时间快的太快不会再重来，而我渐渐明白爱需要关怀…”这是《许多年以后》的歌词，最近有意无意会听听这首歌，也许这首歌和要写的东西有着藕断丝连的情感吧，今天也算是一个比较特殊的时间吧，既是建党节也是香港回归20周年，可谓好事成双，就借着这好日子书写这两本书的感受吧。

《萤火虫小巷》读完已经有将近一个月的时间了，本打算看完写的。谁知道作者为了满足大家的胃口，有续写了《再见萤火虫小巷》，就这样不得又浪费我几十大洋了，随着六月的结束，这本书也随着塔莉苏醒而再一次结束了，就个人感觉《再见萤火虫小巷》的成就无法跟《萤火虫小巷》媲美，《萤火虫小巷》完美的抒写了凯蒂与塔莉的一生友谊，从少年的相识，一直走到人生的终点，这份情谊经过无数次的风吹雨打，经过艰难险阻,最终岁月的年轮还是没有拆散这份感情，这也许是我们所希望的友谊，终其一生，但随着时间的年轮不变的友谊就像天上的星星可望而不可及。

《萤火虫小巷》从两个孤独的少女在14岁时因为羡慕彼此的魅力而有结识的冲动，因为塔利不幸的遭遇两个人开始长达一生的友谊，这也许印证了“患难见真情”这句话，也许也让我们去思考学会聆听比学会说话更加难能可贵，真是因为凯蒂懂得聆听塔莉的痛苦，无声无息的陪伴赢得了塔莉的真情流露，两个孤独的少女分享彼此的秘密和欢乐，从此开始形影不离的生活，但是生过总是有过太多的坎坷，塔莉没有幸福的家庭，没有爱她的妈妈，也不知道自己爸爸是何许人也，只有相依为命的外婆照顾她，在塔莉的记忆中自己的母亲就一直是一个“瘾君子”，这对塔莉的人生成长产生了无法想象的影响，在这种“母爱”的背景下，塔莉的自尊心受到的沉重的打击，因而她想出人头地的想法从小就开始萌生，因为她明白她没有爱，没有家庭。

随着外婆的去世塔莉的牵挂就只有凯蒂了，就这样她们两个在凯蒂的家庭中一起生活，一起学习，她们一起考入华盛顿大学，一起为成为美国最著名的记者而努力拼搏，塔莉的性格是开放，热情，具有很强的吸引别人眼球的魅力，而凯蒂相对安静，沉稳，就如东方人眼中的女人的温柔之美，在豪放的美国文化背景下，显然塔莉更加受异性的喜爱，再加上正值花季少女阶段，爱情这个大学的必修课，对花季少女的影响不言而喻。塔莉的性格豪放赢得了很对异性的喜爱，但是他却因为为了更好的事业发展爱上了自己的老师，开始了地下恋爱，（因为大学不允许师生恋）凯蒂当然不同意这种做法，但是她心里非常清楚塔莉的目的和选择无法改变，就这能睁一只眼闭一只眼，转眼间到了毕业的时候，塔莉为了找到个好的实习单位，写了无数的信，最终终于打动了一个编导的同意让她实习，当然她不会忘记自己的好姐妹凯蒂，就这样两个人开始了工作，认识她们两个一生最重要的男人--强尼。

因为塔利的积极热情是强尼开始喜欢上了塔莉，而凯蒂见到强尼的第一眼就已经一见钟情了，只是由于她的性格内向把这份爱深深的藏在心里，每天面对着强尼和塔莉的欢声笑语，她的心在流血，只到后来塔莉告诉她她和强尼发生关系之后，她的心开始流血，她再也没法面对这一切，打算辞职，也许是上天不想看到这样的结局吧，再一次偶然的机会凯蒂突破自己的淑女形象，深深的吻上了强尼，正可谓一吻定终身，就这样凯蒂决定放弃事业和强尼结婚，这在塔莉看来是非常荒谬的，在塔莉的大脑中除了事业没有其他任何别的想法，就这样这两个比亲姐妹还亲的两个人开始了人生中最重要 的选择时刻，塔莉毫不犹豫的选择了事业，而凯蒂选择了婚姻家庭，两个从小一起步步同行的人要开始不同的选择，塔莉想不明白，她们曾经说过一起要做最出色的记者，这话还在耳边，在这人生最美好最有希望的时候凯蒂为啥会做出这种选择，塔莉永远是根据自己的想法在行走，凯蒂总是随着她的想法在行走，突然的改变让塔莉又一次感到了孤独，但此时的她已经可以勇往直前了，就这样两个人开始了各自的生活。

写到这儿，我们不妨谈谈选择这一敏感话题，选择肯定是人生最重要的事情之一，这毫无疑问，从小到大，我们面临过无数次选择，从呱呱坠地开始我们就每天过着选择与被选择的生过，选择啥玩具，选择哪家幼儿园，选择哪个小学，选择哪个中学，选择哪个高中，这些选择都是被动的选择，都是在父母的帮助下选择的，都不会引起太多的关注，“一卷定终身 ”的高考选择，可谓是人生这个阶段最重要的选择，成绩优异就可以主动选择好大学，而却未必选择的是最适合自己的大学，有很多只是随着大众的想法选择好大学而已，算是给自己辛苦的求学道路一个交代，给含辛茹苦的父母一个交代，而对于未来因为兴奋没有必要去考虑，反正我上的是名牌大学，不需要担心任何事，这也许就是优秀生的选择，图名未必图实；而对于成绩不好的而言，只能被动的随便选择一个学校，反正这个成绩选择啥都无所谓了，就这样人生最重要的选择之一极其荒谬的结束了，结束了大学就开始人生有一个重要的选择节点--择业选择，常理是大学学的啥专业选择啥工作，但是社会上有一个“铁饭碗”不限制任何专业，就是大家都挤破头都要考的--公务员，为了考个公务员，放弃了自己青春年华最好的四年所学的东西就为了考一份稳定的工作，不愁吃不愁穿，听着也高大上，国家干部，找对象也容易，有着前途一马平川的姿态，可毕竟公务员的名额是有限的，就这样各自工作岗位因需要而产生，各种培训机构满天飞，各种“包过”小广告大街小巷到处可见，笔试固然重要，面试才是重点，毕竟中国是一个人情社会，靠关系走后门已经是我们约定俗成的办事方法，谁的关系硬谁的后门走的快结果就无需多言了，这个弊端自古就从此。而且随着人类的存在亘古不变。不多谈了，继续故事。

塔莉的事业从此一帆风顺，不断刷新自己的历史。贰凯蒂一家人也同样幸福的生过，随着事业的不断辉煌，塔莉并没有想当初想的那么骄傲，反而增加了自己的孤独寂寞，开始回忆自己的人生选择的正确性，开始羡慕凯蒂的生过，但是她不想放弃自己蒸蒸日上的事业，那就只能忍耐寂寞，随着时间的推移，凯蒂已经是三个孩子的妈妈，塔莉继续着自己的辉煌事业，随着凯蒂女儿的成长叛逆心理的出现以及对塔莉这位当红明星的崇拜，凯蒂和女儿之间的矛盾渐渐增多，对于从小缺乏母爱而又没有当过妈妈的塔莉觉得给予和“放纵”就是爱，这对于三个孩子的妈妈凯蒂来说无法认可，就这样在矛盾中艰难的渡过每一天，直到有一天凯蒂查出乳腺癌的时候，大家的目光都瞬间集中到凯蒂身上，经过不断化疗，手术，最终凯蒂还是离开了大家，这对于强尼、塔莉、和凯蒂女儿的打击无疑是致命的，就这样作者在呼吁人们关注自身健康的悲哀中结束了《萤火虫小巷》。也给塔莉今后的生活以及她母亲的故事和凯蒂女儿的生活埋下了伏笔。

《再见萤火虫小巷》在大家的急切等待和欢呼中终于问世了，故事虽然接着《萤火虫小巷》在继续，但是总觉得意境上无法达到应有的效果，故事还是围绕着一个已经去世的凯蒂以一种梦境的形式展开，虽然故事讲得很精彩，但是总是脱机实际太多，无法引起更多的共鸣，但是对于叛逆孩子如何教育已经如何应对各种困难还是有值得看的地方，通过塔莉母亲自己在忘年的时候还能改掉自己“瘾君子”的毛病和自己不幸的人生遭遇，给我们留下了很多值得去思考的东西，同年对于一个孩子的影响是无法用言语表达完的。为了照顾没有声响的女儿完成了一位母亲的救赎，随着塔利不幸的车祸万幸的拯救的凯蒂的女儿、强尼、塔利的母亲以及强尼和女儿的关系，随着沉睡一年多大家几乎绝望之时塔利的醒来给故事 的结束画上了圆满的句号。

故事虽然结束了，但是真正的思考才刚刚开始，就这样默默的陷入思考中……

11.萤火虫教案 篇十一

一、教学目标

1、知识技能：指导学生用天真、纯朴的情感来演唱歌曲，让学生感受到歌曲给他们带来的愉快心情。

2、方法过程：通过唱唱、跳跳、敲敲、画画等方法让学生，让学生感受音乐带来的魅力。

3、审美态度与价值观：通过学习《萤火虫》歌曲，让学生感受音乐的美感，激发学习音乐的兴趣，并指导学习萤火虫无私奉献的精神。

二、教学重点、难点

1、指导学生能用轻切、自然的声音演唱，并用优美的肢体语言表现歌曲的情绪。

2、能正确表现出八分休止符的效果。

三、教具准备

钢琴、打击乐器、多媒体、星星、萤火虫等的贴纸。

四、课时安排：第一课时

五、教学内容

1、学唱歌曲《萤火虫》；

2、综合表演；

3、拓展； 教学过程：

1、导入：

师：让我们学着小蝴蝶飞进教室吧！师生一起做蝴蝶飞的律动进教室。

师：今天老师带来一个谜语，请小朋友猜一猜。

夏夜里，谁提来，一盏一盏小灯笼？ 小灯笼，象星星，一闪一闪亮晶晶。

师出示谜面，学生猜并回答。

师：哦，原来那是小小的萤火虫啊！我们小朋友真聪明！

师：那你们有没有看见过萤火虫呢？在什么时候看见的？萤火虫又是怎么飞舞的？ 生回答。

师：那么请你来做做萤火虫优美的（活泼的……）飞舞的动作，好吗？ 学生做动作。

师：你们做得都很棒，让我们跟着音乐来飞舞一下吧！教师放伊能静的《萤火虫》，学生做动作。

2、认知：

师：今天老师带来一首歌曲，请你听听这首曲子是几拍子的？强弱规律怎么样？ 师范唱，学生安静的聆听并回答是三拍子。

师：请你们小组讨论一下，用动作来把三拍子的强弱表现出来。生小组讨论并用各种动作或乐器表现。

师：你们的拍子打得真好！这就是我们今天要来学习的歌曲《萤火虫》。师：老师请你们看看歌曲的节奏。师出示萤火虫节奏谱，学生进行练习。师：你们拍得真棒！

师：让我们把歌词加上去再试试。师生共同把歌词配上节奏谱朗读。你能不能用lu来跟着老师哼哼这首歌？

师弹琴，学生用lu哼唱.第二遍哼唱的时候可以加上身体和三拍子的律动。

师：接下去让我们听听录音机里的小朋友是怎么样来演唱这首歌的，听的时候你可以跟着音乐做做动作。教师放音乐，学生再次聆听。师：让我们也来唱一唱。

3、深入：

师：请你们把三拍子的强弱弱来唱出来。师生一起跟着音乐唱，可以加上动作。

师：小小萤火虫虽然飞起来很优美，但偶尔也是很调皮的！你们能从老师歌声中听出来萤火虫跳来跳去活泼的样子吗？

师再次范唱《萤火虫》，学生能从断音和连音中听出来。师：你能学学萤火虫跳跃和飞舞的样子。师放音乐，学生飞舞。师：你能和我一样唱唱吗？

师弹琴，学生唱，可用男女声对唱、方式进行练习，学生参与评价。

4、创编：

师：接下去，让我们用自己的歌声、舞蹈等来把这首《萤火虫》表现的更加完美！哪些同学愿意来做做小歌手？小小器乐手？小小舞蹈家？小小画家？

教师放音乐，学生跟着音乐按照不同的分工进行不同的表演。

师：你们唱得真好，老师也想参加你们的表演，欢迎吗？接下去，让我们以小组为单位，创编一个美丽的夜景！

教师放音乐，学生以小组为单位，可以做星星眨眼、云飘飘、花点头、树摇摇、宝宝睡觉、萤火虫飞舞等等的动作，师生共同表演。

5、拓展：

师：你们表演得真棒，其实，关于萤火虫的歌曲有很多，哪个小朋友可以来唱唱看？ 抽一个学生演唱其他的萤火虫的歌曲。师：她唱得真棒！

师：老师会唱这首歌，让我们一起来唱唱，好吗？ 教师播放《萤火虫》课件，请学生跟着音乐来表演。

师：刚刚我们知道了，萤火虫是在夏夜里飞舞的，那你知不知道萤火虫为什么会发光呢？……这个问题就留给小朋友回家去做，你可以问问爸爸妈妈，哥哥姐姐，也可以通过我们的网络去寻找答案，好吗？

6、小结：

12.《萤火虫》教学设计 篇十二

求解最短路径是煤矿井下避灾[1,2]和智能车辆导航系统[3,4]等领域一个亟需解决的问题。在求解最短路径的算法中,学界目前高度认可的算法有经典的Dijkstra算法[5,6]和Floyd算法,但这2种算法在搜索路径时具有盲目性,且时间复杂度是它们的瓶颈。随着群智能优化算法的深入研究,一些新的算法不断被提出,包括遗传算法[7]、蚁群算法[8]及人工鱼群算法[9]等。虽然遗传算法和蚁群算法都能够求解结构较为复杂且维数较高情况下的最短路径问题,但是它们也存在搜索效率低、计算结果都容易陷入局部最优等缺点;人工鱼群算法虽然可以在一定程度上避免陷入局部最优,但是该算法收敛速度较慢,且随着维数的增加,算法也容易陷入局部最优。

在自然界的昆虫类中,萤火虫是通过发出一种荧光来求偶或觅食的。萤火虫能够发出荧光的原理:萤火虫具有发光的细胞,细胞中含有化学物质荧光素,这种化学物质通过反应可以发出亮光。萤火虫发出的亮光越大,则它对别的个体的吸引力越大,别的地方的萤火虫开始向这个地方靠近,慢慢地,原先分离的大部分萤火虫个体都聚集到了一个(或多个)位置上。萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)正是根据这种群体行为的启发演变而来的[10],通过模拟自然界中萤火虫发出荧光来吸引伴侣和觅食的行为,最终实现了目标函数解的寻优过程。

为了求解井下最短路径问题,笔者提出了一种新的离散萤火虫算法(Discrete Firefly Algorithm,DFA)。该算法采用转移概率初始化的方法初始化萤火虫个体,定义了萤火虫的最大荧光亮度和相对荧光亮度等,并给出了萤火虫个体间距离的计算公式。为加快算法的收敛速度和跳出局部最优,对萤火虫的扰动行为重新做出了定义。最后,通过VC平台实现该算法,并对实际煤矿井下拓扑图进行仿真实验,得出了准确的计算结果。仿真实验结果表明,该算法具有收敛速度快、能跳出局部最优的优点,可用于求解任何实际的最短路径问题。

1 萤火虫算法

1.1 算法的具体原理

萤火虫算法与其他群智能算法相似,采用种群多点并行全局随机搜索的策略[11,12]。萤火虫种群中每一个萤火虫个体本身都携带一定数量的荧光素,且荧光素是可以更新的。萤火虫的移动方向是朝着它感知决策半径范围内相对荧光亮度最大的萤火虫靠近;对萤火虫的位置进行更改后,重新计算它们的最大荧光亮度和相对荧光亮度,然后重复上述移动过程,最终实现所有萤火虫聚集到亮度最大的一个(或几个)萤火虫所处的位置上。通过亮度和吸引度等的不断更新,从而实现目标优化。

1.2 算法参数和公式

相对荧光亮度定义为

式中:I0为萤火虫个体的最大萤光亮度;γ为光吸收系数,通常设为大于零的常数,该参数用来描述荧光受距离及周围环境的影响而发生动态变化;rij为萤火虫个体i与萤火虫个体j之间的距离。

相对荧光亮度大小体现了萤火虫个体所在位置(即它的状态)的优劣并决定其移动方向。

吸引度定义为

式中β0为最大吸引度,吸引度的大小决定了萤火虫个体移动的距离。

假设萤火虫j向萤火虫i移动,则萤火虫j移动位置计算公式为

式中:xj和xi分别为萤火虫j和萤火虫i所处的空间位置;α为步长因子,取值范围为0~1;rand为随机数。

2 离散萤火虫算法

2.1 煤矿巷道网拓扑结构

煤矿巷道网是一个复杂的网络系统。巷道网有巷道路线、巷道交叉口等物理属性,将其抽象为带权无向图,用节点来表示网中的交叉路口,连接两节点之间的边表示为路线,并将路线的长度、通行时间、路况等属性表示为该边的权值。图1是一个抽象的巷道无向图网络,其中圆圈表示巷道的节点,节点与节点直接相连表示此路径可行,且数值的大小可表示从一个节点到另一个节点所用的时间或者节点间路径的长度等。离散萤火虫算法的目的是求取从其中某个节点到另一个不直接相连的节点的最短路径(如从节点1到节点20)。

2.2 相关概念

在N×M的解空间中(N为离散点总个数,M为萤火虫数目)规定:萤火虫i编码前后的位置定义为Xi={xi1,xi2,…,xim}和X′i={xi1,xi2,…,xiN},xil≠xiq,其中xil,xiq,l,q∈{1,2,…,N}。w(l,q)表示节点l与q之间路径的权值,且节点l与q必须为邻近点,否则w(l,q)=∞。

路径的权重w(p)即构成该路径p的所有边的权重之和:

直接相连的2个节点互为邻近点。如图1中节点2和节点6互为邻近点。

转移概率:若节点j邻近点有j1,j2,…,jl,则转移概率可表示为

式中u∈{1,2,…,l}。

在j,j1,…,jl中,若2个点不为邻近点,则转移概率为0。

2.3 编码和解码

本文采用一种新的整数编码方式。为了方便起见,规定节点0为虚拟节点,即不存在的节点。节点0具有如下特点:

(1)节点0到所有节点的权值为0,包括到自身,即w(l,q)=0,l=0或者q=0。

(2)节点0到其他所有节点的转移概率为0,理论上不存在从0节点转移到其他节点,同理,也不能有其他节点转移到节点0,Pi(0)=0或者P0(i)=0。

以图1为例,求取从节点1到节点20的最短路径,若有一个路径p为1→4→15→19→20,即编码前路径为X(p)={1,4,15,19,20},则编码后的路径X′(p)={1,4,15,19,0,…,0,20},起点和终点固定,路径的有效位数不足时,补0。由于X′(p)为N维,且起始位和结束位固定,所以,在计算中也可以等效为{4,15,19,0,…,0},即N-2维。

解码为编码的逆过程,即从N-2维还原为N维。

萤火虫之间的距离:萤火虫i编码后的路径为X′i={xi1,xi2,…,xiN},萤火虫j编码后的路径为X′j={xj1,xj2,…,xjN},则萤火虫i和j之间的距离为

式中:i,j∈{1,2,…,M};xik为萤火虫i编码后路径的第k个点;xjk为萤火虫j编码后路径的第k个点。

路径的有效点、有效路径和有效点个数:路径p中除了虚拟点0之外的点均为有效点。例如X′(p)={1,4,15,19,0,…,0,20}中,有效点为1,4,15,19,20,有效路径即为1→4→15→19→20。显然,有效点个数为除了虚拟节点0之外,其他点的个数总和,即有效点个数为5。

2条路径中的公共点:萤火虫i编码的路径为X′i={xi1,xi2,…,xiN},萤火虫j编码的路径为X′j={xj1,xj2,…,xjN},若xiu=xjq,则称xiu(或xjq)为路径中的公共点。

2.4 算法的具体原理及实施步骤

离散萤火虫算法的具体原理:为求解煤矿井下避灾路线最短路径,假设萤火虫数目为M,令每个萤火虫个体代表一条从起点到终点的有效路径。首先采用转移概率的初始化方法[13]初始化所有萤火虫,即可得到M条有效路径,从中选择出目标函数(路径权重)最优的路径,保存为全局最短路径,并把每个萤火虫的有效路径权重倒数作为它们各自的最大荧光亮度值。其次,通过计算两两萤火虫之间的相对亮度,确定每个萤火虫移动的具体方向,即萤火虫个体都是朝着相对亮度最大的那个萤火虫个体靠近。将移动后产生的新路径与此时的全局最短路径进行比较,如果新产生的路径中有比全局最短路径权重和更小的,则用该路径替换掉全局最短路径,否则不予替换。然后,为增加解的多样性并防止计算结果陷入局部最优,以一定的概率对每个萤火虫编码后的路径进行随机扰动。把扰动后产生的新路径与此时全局最短路径的权重和进行比较,若新产生的路径中存在比全局最短路径权重和更小的路径,则用它替换全局最短路径,否则不予替换。最后,重新计算每个萤火虫的最大荧光亮度,一定迭代次数计算后得到的最终结果,即为所要求解的避灾路线最短路径。

离散萤火虫算法实施步骤:

步骤1构建邻近点矩阵和概率转移矩阵。

(1)构建N×N维的邻近点矩阵A,该矩阵存放的值为1或0,1表示对应的点为邻近点,0表示对应的点不为邻近点。如A(0,1)=1,表示节点2是节点1的邻近点;A(1,8)=0,表示节点9不是节点2的邻近点。

因为点的索引从1开始,所以在邻近点矩阵中,索引0代表节点1,依此类推,索引N-1代表节点N。

(2)构建N×N维的转移概率矩阵P,该矩阵存放着由式(5)计算的每2个点之间的转移概率。显然A(i,j)=1,可得P(i,j)>0。转移概率矩阵P的索引和邻近点矩阵的索引类似。

步骤2初始化每个萤火虫个体,使得每个萤火虫代表一条从起点到目标点的可行路径。

以萤火虫i为例,初始化过程:设起点xi1=1,通过邻近点矩阵和转移概率矩阵,采用轮盘赌法计算搜索得到下一个点xi2(因为轮盘赌法具有随机性,即可以保证每个萤火虫选到的点不全相同)。将当前点设为xi2,修改转移概率矩阵P,即只要满足A(l,q)=xi1,则令P(l,q)=0,l,q∈{1,2,…,N}。这样可以避免一条路径中出现重复的点。终止的条件:在轮盘赌法计算次数小于N的情况下,若搜索到终点,则初始化萤火虫i完成,此时萤火虫i代表一条从起点到终点的有效路径。若不满足终止条件,则重新开始初始化该萤火虫。

采用上面的方法初始化所有萤火虫,即可得到M条有效路径(包含重复的)。

步骤3计算各个萤火虫的目标值,并将目标值的倒数作为各自的最大荧光亮度I0。

对于求解最短路径的问题,目标值可定义为萤火虫所代表路径的权重,显然,目标值越小,代表的路径越短。由于萤火虫朝着亮度更大的萤火虫移动,所以,本算法将路径权重和的倒数作为萤火虫各自的最大荧光亮度,即萤火虫代表路径越短,则它的最大荧光亮度越大。

步骤4对每个萤火虫的有效路径进行编码,再由式(1)和式(2)计算萤火虫两两之间的相对荧光亮度和吸引度。其中,rij可由式(6)计算得出。

步骤5根据萤火虫之间的相对亮度确定每个萤火虫的移动方向,即萤火虫i朝着相对亮度最大的萤火虫j移动。萤火虫i向萤火虫j移动,即用萤火虫j编码后路径中的一段代替萤火虫i编码后路径相同长度的一段。具体地,萤火虫i的路径编码为X′i={xi1,xi2,…,xiN},萤火虫j所代表的路径编码为X′j={xj1,xj2,…,xjN},从这2条路径的公共点中随机选取一点xiu=xjq(终点除外),用xjq之后χ长度的一段替换xiu之后的χ长度的一段。若替换后路径X′i不是一条有效路径,则从xi(u+x-1)点开始,采用轮盘赌法计算搜索下一个点,依此类推,直到找到一条有效路径。否则,重新执行移动操作。

步骤6为了避免计算结果陷入局部最优,以一定的概率Pr对每个萤火虫进行扰动。

若萤火虫i被选中进行扰动,则计算路径X′i中有效点(终点除外)的个数,并用G来表示。扰动就是将i代表的路径X′i={xi1,xi2,…,xiN}进行r次如下操作:随机选取从0到G的值作为索引u,将xiu作为起始点,采用轮盘赌法计算下一个离散点,并用该点替换xi(u+1)。若此时X′i为有效路径,则结束该次操作。否则,将xi(u+1)作为当前点,继续采用轮盘赌法计算下一个不重复的离散点,将计算得到的点替换为xi(u+2)。重新判断该路径是否有效,若有效,则结束该次操作,否则继续上述操作。结束条件为某次替换后路径X′i有效,或者搜索到终点,且最后一次替换的点xik满足k≤N。

步骤7更新萤火虫的状态。

对于萤火虫i,比较它在移动前后及扰动后产生的r条路径权重大小,将最优的路径作为该萤火虫的路径,并更新状态。比较更新后所有萤火虫的状态,将最优路径保存为当前全局最优。

步骤8判断终止条件。

如果达到最大迭代次数,或者进行若干次迭代后,全局最优结果保持不变,则结束计算,否则,跳到步骤3。

步骤9输出最优结果,即避灾路线的最短路径。

离散萤火虫算法流程如图2所示。

3 仿真实验及结果分析

3.1 实验1

以图1的无向图网络为例,通过实验1来验证离散萤火虫算法的有效性,并与Dijkstra算法进行对比。

3.1.1 参数的选择

根据图1及离散萤火虫算法的特点,参数设置如下:离散点个数N=20,萤火虫数目M=50,替换长度数χ=2,扰动概率Pr=0.4,迭代总次数T=50,光吸收系数γ=1.0。

3.1.2 结果分析

经过多次实验,算法能够用较少的迭代次数得到最优路径,实验结果如图3所示。从图3可以看出,从节点1到节点20的最短逃生路径为1→3→8→10→17→20,该最短路径的权重和为14。与Dijkstra算法相比,虽然2种算法都可以求出从节点1到节点20之间的最短路径,且所得到的最短路径相同。但是,使用Dijkstra算法搜索时具有盲目性,而且随着离散点数的增加,搜索效率会迅速下降。离散萤火虫算法作为一种智能优化算法,在搜索时采用概率搜索的策略,可以达到快速向最优路径靠近的效果。

3.2 实验2

为了说明离散萤火虫算法具有快速收敛性,这里以参考文献[9]中的无向图(图4)为例,通过实验计算,并与基本人工鱼群算法(AFSA)及改进人工鱼群算法(Im-AFSA)进行对比,比较这3种算法的收敛速度。

3.2.1 参数的选择

基本人工鱼群算法和改进人工鱼群算法的参数设置如下[9]:人工鱼群个数M=20,感知距离V=0.618,试探次数tN=20,拥挤度因子deta=6,最大阈值M_N=10,最大迭代次数T=50。离散萤火虫算法的参数设置如下:萤火虫数目M=20,替换长度数χ=2,扰动概率Pr=0.4,光吸收系数γ=1.0,迭代总次数T=50。

3.2.2 结果分析

3种算法的收敛曲线对比如图5所示,从图5可以看出,离散萤火虫算法具有更快的收敛速度。与其他人工智能算法相比,运用本文提到的编码、解码及转移概率初始化的方法,可以排除无效路径并省去许多不必要的计算。另外,以一定的概率对萤火虫的状态进行扰动,不仅可以使计算的结果跳出局部最优,而且也解决了对所有萤火虫进行扰动带来的计算量大的问题。

4 结语