策略更新范文

策略更新范文（精选11篇）

策略更新 第1篇

在医院设备管理中, 经常碰到设备陈旧或部分损坏需要更新的问题。从经济上来讲, 一种医疗设备使用多少年后进行更新费用最小、收入最高, 是医院设备管理者们需要认真考虑的问题, 只有找到最佳时间段, 才能使设备在某一时间内的总收入达到最大 (或者总支出达到最小) [1,2]。而要解决这个问题, 动态规划就是最好的办法之一。

动态规划是运筹学的一个分支, 它是解决多阶段决策过程最优化的一种数学方法, 大约产生于20 世纪50 年代, 1951 年美国数学家贝尔曼 (R.Bellman) 等人, 根据一类多阶段决策问题的特点, 把多阶段决策问题变换为一系列互相联系单阶段问题, 然后逐个加以解决, 于此同时, 他提出了解决这类问题的“最优化原理”, 研究了许多实际问题, 从而创建了解决最优化问题的一种新的方法- 动态规划[3]。

动态规划的方法, 在工程技术、企业管理、工农业生产及军事等部门中都有广泛的应用, 并获得了显著的效果。在企业管理方面, 动态规划可以用来解决最优路径问题、资源分配、生产调度、排序问题、设备更新、生产过程最优化控制等问题, 所以它是现代企业管理中的一种重要的决策方法。许多问题用动态规划的方法去处理, 比其他方法更有成效[4,5,6]。

1 数学模型的建立

我们根据医院的具体情况, 创建了一个数学模型, 用来解决医院的设备更新问题, 取得了一定的效益[7], 下面举一实例与大家分享。

现以1 台X光机为例来说明。随着使用年限的增加, 设备的使用效率降低, 收入减少, 维修费用增加, 而且设备使用年限越长, 它本身的价值就越小, 因而更新时所需的净支出费用就愈多[5]。

设Ij (t) 为在第j年设备役龄为t年的X光机运行所得的收入;O j (t) 为在第j年设备役龄为t年的X光机运行时所需的运行费用;Cj (t) 为在第j年设备役龄为t年的X光机更新时所需的更新净费用;a为折扣因子 (0 a 1) , 表示1 年以后的单位收入的价值视为现年的a单位;T表示在第1 年开始时, 正在使用的设备的役龄;N表示计划的使用年限总数;gj (t) 为在第j年开始使用一个役龄为t年的X光机时, 从第j年至第n年内的最佳收入;xj (t) 表示给出gj (t) 时, 在第j年开始时的决策 (保留或更新) 。

为了写出递推关系式, 先从两方面分析, 若在第j年开始时购买了新X光机, 则从第j年至第n年得到的总收入应等于在第j年中由新X光机获得的收入, 减去在第j年中的运行费用, 减去在第j年开始时役龄为t年的x光机的更新净费用, 加上在第j+1 年开始使用役龄为1 年的X光机从第j+1 年至第n年的最佳收入;若在第j年开始时继续使用役龄为t年的X光机, 则从第j年至第n年得到的总收入应等于在第j年由役龄为t年的X光机得到的收入, 减去在第j年中役龄t年的X光机的运行费用, 加上在第j+1 年开始使用役龄为t+1 年的x光机从第j+1 年至第n年的最佳收入。然后比较它们的大小, 选取大的, 并相应得出是更新还是保留的决策[8]。

将上面这段话写成数学形式, 即得递推关系式为:

其中 “ K”表示保留使用, “R”表示更新设备。

由于研究的是今后n年的计划, 故还要求

对于g1 (.) 来说, 允许的t值只能是T, 因为当进入计划过程时, 设备必然已使用了T年。

2 具体应用

假设有1 台已使用5 年的X光机, 需计算未来5 年中的更新策略, 使在未来5 年内的总收入达到最大。设n=5, a=1, T=1, 其有关数据, 见表1 (其中, 期前为前1、2、3、4、5 年数据) , 要制定未来5 年中的设备更新策略, 则计算如下。

因第j年开始机龄为t年的X光机, 其制造年代应为j-t年, 因此, I5 (0) 为第5 年新设备的收入, 故I5 (0) =32。I3 (2) 为第1 年的设备其机龄为2 年的收入, 故I3 (2) =20。同理O5 (0) =4, O3 (2) =8。 而C5 (1) 是第5 年机龄为1 年的设备 (应为第4 年的设备) 的更新费用, 故C5 (1) =33, 同理C3 (2) =32, C3 (1) =31, 其余类推。

当j=5 时, 由于设T=1, 故从第5 年开始计算时, 设备使用了1、2、3、4、5 年, 则递推关系式为

因此

同理g5 (3) =13, x5 (3) =K ;g5 (4) =6, x5 (4) =K ;g5 (5) =4, x5 (5) =K。

同理当j=4 时, g4 (1) =39, x4 (1) =K ;g4 (2) =29, x4 (2) =K ;g4 (3) =16, x4 (3) =K ;g4 (4) =13, x4 (4) =R。

当j=3 时, g3 (1) =48, x3 (1) =K ;g3 (2) =31, x3 (2) =R ;g3 (3) =27, x3 (3) =R。

当j=2 时, g2 (1) =46, x2 (1) =K ;g2 (2) =36, x2 (2) =R。

当j=1时, g1 (1) =46, x1 (1) =K。

最后根据上面计算过程反推之, 可得到最优策略为x1 (1) -x2 (2) -x3 (1) -x4 (2) -x5 (3) , 见表2, 相应的5 年中最佳收益为46 万元 (已除去第2 年更新设备费用34万元) [9]。

3 小结

通过以上例子, 可知在未来第2 年更新X光机预期总收益最高 (即该X光机使用7 年后更新) 。以此类推, 通过这个数学模型, 只要收集足够的数据, 其他医疗设备相应也能找到最优的更新策略, 从而为医院领导决策提供科学的依据。

单位:万元

参考文献

[1]阮豫红.设备更新问题的运筹学模型[J].机械管理开发, 2003, (1) :3-6.

[2]杜敬毅, 涂途.全面提升医疗设备购置论证管理水平[J].中国医疗设备, 2012, 27 (10) :113-115.

[2]钱颂迪.运筹学[M].北京:清华大学出版社, 1990.

[3]张喆, 杨红艳.设备更新问题中的优化模型[J].中国科技信息, 2007, (21) :77-79.

[4]周小喜, 翟安.设备更新问题的最佳经济评价模型[J].价值工程, 2009, (5) :136-137.

[5]程世清, 盖宗源, 王莹.动态规划法在设备更新问题中的应用[J].软件导刊, 2009, (1) :50-52.

[6]姜启源, 谢金星, 叶俊.数学模型[M].4版.北京:高等教育出版社, 2011.

[7]龚六堂, 苗建军.动态经济学方法[M].2版.北京:北京大学出版社, 2011.

学校教学管理观念更新策略探讨论文 第2篇

传统的学校教学管理随着时代改变和教学理念的更新，已然无法满足新形势下的需求，为培养出符合社会和时代需求的综合素质人才，必须对以往陈旧的教学管理模式予以改革，融入新的观念，实行新的管理机制才能实现新时代开放的学校教学管理。

一、新形势下学校教学管理的更新

1.从理念上实现转变，争取共同治理

传统学校教学管理中的主体是由学校科层，通过有计划、有组织的管理单位实现学校教学管理任务，在明确的制度下实现自上而下的管理，其更为关注从属结构因此并不适用于目前新形势下的学校环境。传统的教学管理形式在一定程度上而言会导致管理者拥有较强的控制欲望和管理主义，与眼下学校的专业属性和变革理念并不匹配。学校教学管理并非一项简单的工程管理任务，在形势下应当改变传统的思维模式，打破封闭式思维，与多方建立联系，全面、科学的考虑教学管理的特殊性，争取以整体性的管理实现教学管理目标。在理念上实现转变，将以往传统的教学管理模式转变为共同治理的想法，在多元化主体的共同管理下，能实现教学管理的和谐和互动。管理不仅是从上而下的，应当更为自由和灵活，以多角度的思维意识注重提升教师的能力，从而实现教学管理共同治理，协调学校其他系统，形成新形势下新管理模式。

2.发挥专业职能，转别为自主化的管理形式

在学校教学管理中，不同的岗位职能专业性均很强，为满足新课程标准，提升学校教学效果，应当对专业岗位的人员提出更高的要求，充分发挥专业职能的同时对工作加以创新。在新形势下不仅社会公众更追求自我和个性，对于学校教学管理而言，也应当认知到改革和自主的必要性，在教学管理中不能仅行使自身的权利，应当意识到学校的义务，并非只对学生单方面的要求，更应当倾听到学生的要求，从学生的角度考虑学生的需求，从而以人性化、自主化的管理形式不断创新。若仍坚持以往传统的管理形式，始终处于高高在上的管理者角色，而不与学生沟通和交流，很容易导致学生在长期紧张的被动状态下产生心理畏惧或者厌烦情绪，并不利于培养新时代综合素质人才。只有加快教学管理理念的更新，充分意识到每个学生的个性发展，在提升专业职能的基础之上，转变为自主化的管理形式，才能匹配学生的发展需求，调动其教师和学生的积极性，以创新和人性化的管理形式，实现新时代的教学管理目的。

二、新形势下学校教学管理改革的策略

1.以教师多元化的评价系统，实现教学管理的创新

任何教育活动都脱离不了教师的参与，教师是学校知识传播的使者，是学生与之密切接触的对象，学校的教学管理很大程度上取决于教师的自我管理。由于教师日常的行为、教育理念、教学方式、教学态度都会都学生产生影响，因此应当对教师实施多元化的评价，从而实现教学管理的创新，完善教学管理的模式。在以多元化形式评价教师时，可充分考虑到教师个体的特征和差异性，避免用“一刀切”的形式对所有的教师评价，综合认知教师的年龄、性别、专业、工作背景、专业性质、学科区别等因素，以特色化的形式给予教师肯定和认可，加强对教师的培训和鼓励。在教师评价时，应当完善评级和考核机制，多角度的实施考核，不仅从精神上给予鼓励，还应当从物质上予以嘉奖，除了设立综合荣誉之外，还可以设立单项荣誉例如“课程开发奖”“理念创新奖”“专业技能优秀奖”等，在多元化的评级系统下，提升教师自我管理意识。此外，教师也可以在多元化的评价体系下，对自身有更深的了解，加以改革和弥补自身的不足，激发工作和学习的热情，从而提升实际教学效果。

2.管理中心逐渐下移，实现扁平化形式的教学管理

管理中心逐渐下移是满足新形势学校教学管理的必要措施，创新的改革了学校教学管理形式，方便了各个级别的人员沟通和交流的同时还加强了每个人员的责任意识。管理中心的下移实现了扁平化形式的教学管理，确定了各级责任人，将一个年级组或者一个教研组作为了管理核心，对应的强化了部门责任意识，有利于各个组织发挥其能力，展现其优势，在彼此互动之下提升教学管理效果，转变了以往单向管理的形式，让学校的各个阶层主动自觉的增强自身的责任和自主意识。扁平化形式的教学管理可提升基层人员在学校管理中的能力，依靠基层的力量为教学管理注入新的生命力，建立有机和谐的管理职权体系。管理中心的下移并不代表学校高层领导放弃了学校教学管理工作，而是以另外一种更好的形式帮助高层领导在实际中增强教学管理效果，权利的适当下方可方便人员调动学校资源，优化资源配置。在有力的资源协调下，学校基层人员能更好调动起积极性，促进能力的发挥，同时站在最佳的执行管理位置上，依据现实具体情况，密切各个部门的沟通，及时发现管理问题再进行汇报和研究，从而不断改进管理模式。学校教学管理的改革应当本着理念和方式的更新，从建立多元化的教师评价体系和实现管理中心下移两个方面加以创新，从而在全面、科学、共同治理下实现教育事业的可持续发展。

参考文献：

更新观念寻求新的教学策略 第3篇

关键词：教学策略；积极心；课堂氛围

中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2014）04-129-01

《小学数学新课程标准》中指出，提倡自主学习，学生的活动应当是一个生动活泼的主动而富有个性的过程。因此，数学教学就应当是最大限度地启发学生积极地进行数学实践活动的过程。应让学生高高兴兴地进入数学世界，在探索中激起兴趣，培养学生健康活泼的个性，创建和谐活跃的课堂气氛，从发现中寻求快乐，主动地获取知识，从而体会数学的使用价值及“做”数学的无穷乐趣。

一、创设情境，激励学生学会学习

新课程倡导启发式教学。启发式教学与传统的填鸭式教学相比具有极大的优越性。要想实施启发式教学，关键在于创设问题情景。创设问题情境是指具有一定难度，需要学生努力而又力所能及的学习情境。那么如何更好的创设问题情境呢？这就要求教师要认真钻研教材，深入挖掘知识的内在规律和新旧知识之间的相互联系，充分了解学生已有的认知结构，把数学特有的严谨、抽象、简洁、概括等属性，通过巧妙的形式引发学生的兴趣，诱发学生的积极思维活动，这样才能创设一个良好的问题情境。

例如，在教学加法应用题时，笔者出示了一群小兔在野外采蘑菇的画面，问一共有几只兔子。看到这个有趣的画面，学生就极其自然地进入情景，加上他们细心地观察、饶有兴趣地讨论，有了多种结果：一种是左边的8只兔子加上右边的7只兔子，一共有15只兔子；另一种是10只白兔加上5只灰兔；学生还发现：看见眼睛的9只加上看不见眼睛的6只；弯耳朵的加上不弯耳朵的；看见尾巴的加上看不见尾巴的。在老师的引导下，学生们参与着表达、思考等数学活动通过更巧妙新颖的形式，引发学生的兴趣，诱发学生进一步的积极思维活动。

新教材已经为教师提供了丰富的教学资源，课本的数学内容的呈现方式也贴近儿童的生活实际，符合一年级学生的年龄特点。但这些毕竟是静止的东西，要引起学生的注意和兴趣还有很大的欠缺。低年级儿童往往对活动的事物更感兴趣，如能把这些静止的资源活动化，进一步增加它的趣味性，那一定会牢牢地抓住学生的双眼。

如在教学《10的认识》一课时，我把0～9十个数字设计成拟人化的“数字小朋友”，让这十个“小朋友”一一在黑板上呈现。看到抽象的数字长上了手脚，成了会哭会笑的小精灵，学生的热情异常高涨。

二、学生动手操作体验，激发学生的参与兴趣。

我在“认识物体和图形”的教学中，在生活中选取了许多学生熟悉物体。如小皮球、乒乓球、积木、牙膏盒等各种形状的物体，把它们放在一个袋子里，四人一袋，问学生想不想知道里面装了些什么？这样一来，既充分抓住了学生的好奇心，又能使学生迅速地进入最佳的学习状态。当学生倒出袋子里的东西后，我便又一次利用儿童好玩好动的天性，说：“你们看一看，又摸一摸，会发现什么？”这样进一步激起了学生参与操作的热情，从而达到了使学生真正地参与到学习中的目的。

如在教学《连加连减》一课时，我事先制作了一些天鹅头饰，并且请班里的九个小朋友戴着头饰表演天鹅飞来飞去的情景。下面的小朋友一看到这道活动的“例题”，立刻被深深地吸引了，积极性也被充分调动起来。教师很轻松地突出了重点，突破了难点。

三、小组合作，使学生学会共同生活

与人共同生活现代人必须具备的能力，而一年级刚入学的新生大多都是独生子女，家长的保护意识比较强，使得许多孩子没有机会与其他孩子一起交流，缺乏合作的经验，但多数孩子乐于交流，因而为了帮助孩子形成与人合作的能力，从入学第一天起，就要让学生树立合作学习的意识，首先从与同桌合作开始。

学生是学习的主体，儿童的天性是活泼好动，愿意在活动中学知识。在传统的课堂上，过于严肃的“管教”和“八股式”的套话，往往把自主探究的积极性压抑下去。因此，在课堂教学中，必须给学生提供充分的自主学习的时间和空间，放手让学生参与学习活动。

四、练习质疑，促学生学会生存发展

学生学习的最终目的是能够为今后的生存发展打好基础，而这就要从解决生活中的一些实际问题开始，在练习质疑这一环节中，教材中的许多练习就是实际生活情境的再现。学生用他们的眼光来看待生活，以他们的视角来解答问题。如有一题是讲幼儿园买面包，一个班15个学生买哪两盒合适，有三盒供学生选择：6个、8个、9个，有的孩子就提出要多买两个给老师吃。而在计算连减时，有学生依生活实景，想出了可以先把后两个数加起来，再用第一个数去减这个和的办法。其实这些孩子能动脑筋想办法来解决问题，足见，练习中的那些实际问题对学生学会生存发展是有促进作用的。

通过学习新课程，我知道在教学中，只要在课堂教学结构，教学过程，教学体系上以全新的思路进行改革，进行设计，让孩子在轻松愉快中得到知识，那么提高学生的素质就指日可待。

作为义务教育的小学数学，应该让数学去适应学生，当学生不能适应数学时，我们要改造数学，对数学实行再创造使得它适应学生的学习。让数学恢复它质朴的、自然的、由繁到简的、生动有趣的本来面貌。

设备更新最佳策略的研究 第4篇

1 一维设备更新策略模型

1.1 问题描述

参照文献[1],可以对设备更新问题作以下描述:以一台机器为例,随着使用年限的增加,机器的使用效率降低,收入减少,维修费用增加,而且机器的使用年限越长,它本身的价值越小,更新时所支出的费用就越多。已知这种机器的计划使用年限、不同机龄在各年份的运营费用、更新费用和运行收入的条件下,在年初制定各年的设备更新策略,使机器在运行年份内的总收入最大,构成设备更新问题的主要内容。

1.2 设备更新的0-1规划模型

定义如下变量:

Ij(t)为在第j年机器役龄为t年的一台机器运行所得的收入;

Cj(t)为在第j年机器役龄为t年的一台机器更新所需的更新费用;

α(0α1)为折扣因子,表示一年以后的单位收入的价值为现年的α倍;

T表示在第一年开始时,正在使用的机器的役龄;

n表示计划使用的年限总数;

gj(t)表示在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时,从第j年到第n年内的最佳收入;

Rj(t)表示在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时,采用更新策略,从第j年到第n年内的最佳收入;

Kj(t)表示在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时,采用保留策略,从第j年到第n年内的最佳收入;

定义0-1变量表示表示在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时的机器更新决策,xj(t)=

undefined

可建立如下设备更新的数学模型I

约束条件(2)和(3)分别表示在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时,采用更新策略,从第j年到第n年内的最佳收入,和在第j年开始使用一个机龄为t年的机器时,采用保留策略,从第j年到第n年内的最佳收入;约束条件(4)和(5)反映了gj(t)=max{Rj(t),Kj(t)}的关系;通过约束条件(7),将gj(t)=max{Rj(t),Kj(t)}转化为一个非线性等式即约束条件(1)。

2 二维设备更新策略模型

模型I研究的设备更新问题,是以机龄作为状态变量,决策是保留和更新两种。模型I还可推广到多维变量的情形,如还需考虑机器大修对机器所需的总费用和收入的影响,则机器所需的总费用和收入,不仅取决于机龄和购置的年限,也取决于上次大修的时间,用机龄和上次大修后的使用时间两个变量来描述系统状态,可建立如下0-1规划模型。

假设大修时间忽略不记,类似模型I定义如下变量:

Ij(t,k)为在第j年机器役龄为t年,上次大修时间为第k年的一台机器运行所得的收入;

Oj(t,k)为在第j年机器役龄为t年,上次大修时

间为第k年的一台机器运行所需的运行费用;

Cj(t,k)为在第j年机器役龄为t年,上次大修时间为第k年的一台机器大修所需的费用;

Rj(t,k)为在第j年机器役龄为t年,上次大修时间为第k年的一台机器更新所需的更新费用;

α(0α1)为折扣因子,表示一年以后的单位收入的价值为现年的α倍;

T,K分别表示在第一年开始时,正在使用的机器的役龄和上次大修的时间(以年为单位);

n表示计划使用的年限总数;

gj(t,k)表示在第j年开始使用一个机龄为t年,上次大修时间为第k年的机器,从第j年到第n年内的最佳收入;

定义两组0-1变量分别表示在第j年开始使用一个机龄为t年,上次大修时间为第k年的机器的更新决策和大修策略,

可建立如下0-1规划模型II

3 数值实验

假设N=5,α=1,T=1,有关数据如下表,使制定5年中的设备更新计划,使5年内的总收入最大,根据模型II,用Lingo软件计算得到最优策略为分别在第二年、第三年、第四年末更新设备。

4 算法与讨论

以上算例是针对模型I,对于模型II,虽然Lingo软件的内置建模语言无法表达三维数组,但对于固定的j,模型II中的三维数组变量Ij(t,k)、Rj(t,k)、Cj(t,k)、Kj(t,k)、Sj(t,k)、gj(t,k)可转换成二维数组变量Ij(t,k)、Rj(t,k)、Cj(t,k)、Kj(t,k)、Sj(t,k)、gj(t,k),故只要在输入模型II时,不同的阶段j分别输入数据集和约束条件,也可用Lingo软件求解。

综上所述,本文通过引入0-1变量表示各个阶段在不同状态下的决策方案,结合动态规划思想,将经典动态规划模型转化为一个0-1规划模型,新模型能用Lingo软件求解,数值实验表明两种模型的最优解一致,从实际应用的角度而言,新模型更易于推广。

摘要：研究设备更新的最佳策略问题,提出求解该问题的两类0-1规划模型,并给出用Lingo软件计算的算例。与经典模型相比,新模型更易于求解,且数值实验表明两种模型的最优解一致。

关键词：更新策略,0-1规划,Lingo软件

参考文献

[1]钱颂迪.运筹学[M].北京:清华大学出版社,1998:244-247

[2]谢金星,薛毅.优化建模与Lingo/lindo软件[M].北京:清华大学出版社,2005:101-103

浅谈学校教学观念的更新与转换策略 第5篇

【关键词】教学观念；更新与转变；策略

一、学校教学观念的转变：新课程改革的必然选择

无论是哪所学校，都有自己明确的教学观念，伴随着当下社会的进步，各学校的教学观念都出现了一定的影响和改变，但是由于受到传统教学思维、教学环境以及国家教育政策的制约，教学观念依旧存在着许多问题和缺陷，对整个教学质量和学生素质有很大的负面影响。国企我国的基础教育采取的是统一的教学方法、统一的教材，虽然具有公平选拔的优势，但是在很大程度上扼杀了教学理念的多样化和创新，而新的教学课程改革增添了许多不确定性，从整体上提升了教学手段的种类，促进了教学理念多样化。

二、教学观念更新与转变的前提：对课程与教学关系的重新认识

在新课程结构中，无论是分科课程还是综合课程，都体现出全新的教学理念。新的教学改革目标要求教师在教学过程中，要充分认识到课程体系与教学手段、教学方法之间的密切关系，针对传统课程知识过于死板严谨、忽视学生创新性和操作性的缺陷，要求更加注重知识上的迁移与转换，加强课本知识与实际生活的关联，体现出学以致用的教学目标。也就是说，新课程在内容上力求贴近社会、生活和学生需要。新课程理念改变了过去将课本内容奉为圭臬的刻板教学手段，更加注重教材知识的“引导性”和“迁移性”，将其作为引起学生认知、分析、理解事物的一种文本或中介，并以文本的开放性给教学以多样的诠释角度。

三、学校教学观念更新与转变的关键：师生关系的重塑与确认

（1）完成学生观的重构。从某种程度上而言，学生观是学校教学理念的体现和反应，也是教师教学行为的出发点。以往教学理念下的课堂学习往往是一教师为主学生为辅，实行“满堂灌”单一式的教学手段，这种单向性、缺乏互动式的教学手法在很大程度上影响了学生观，学生的自主性、创造性没被充分的发掘出来，而只是机械死板的学习书本知识，极大地制约了学生的学习观念和学习能力。新的课程改革充分重视学生地位，将学生的主体性放在首位，突出学生的创造性，将个性发展与知识学习作为课程的根本目标。要树立这一理念，首先要求教师改变传统落后的学生观念，将学习的主动权交给学生；其次，要改变学生以往的学习理念，让学生充分掌握学习的主动性，在课堂上发挥出自身的创造性，深入思考。教师要根据课堂学习的进程对学生进行针对性的指导和启发，提升学生参与课堂的积极性和创造性，给学生提供创造性的翻空间和辨析空间，建立起自己的知识体系。

（2）实现教师角色的自我确认。首先，教师要意识到自身并非是整个教学过程的中心。也就是说，教师应该意识到课堂教学的完成不仅仅是教师占主导地位的一个过程，更是学生与教师共同互动、交流的学习过程。

四、观念转变与更新的实质：平等对话式的教学关系确立

新的课程理念要求教师关注学生的人性发展，在课堂上改变教师为主体的教学地位，充分给予学生自由发挥的空间，认识到教师和学生才是整个课堂的主体，课堂教学過程的完成不仅仅是教师单方面的参与，还需要有学生的加入。在新课程理念的指导下，教师与学生不是一种主体与客体的关系，而是平等对话的教学关系，教师与学生以知识为交流内容，实现知识的传递和梳理。对话式的教学关系要求师生针对交流的内容形成自己的见解，在思维的相互碰撞中实现交流。学生也不再作为知识的容器被动听从教师的指令，而是带着各自的兴趣、需要和观点直接通过与教师的对话而与知识对话，并从中获得生活的意义。对话双方通过彼此心灵的互动与沟通，共同创生和开发课程，并探寻、体验、感受知识之中、之外的世界或存在的意义。那么，要想在课堂知识讲解过程中营造出一宗师生平等对话、相互交流学习的课堂氛围，就绪要教师发挥出先导性作用。最重要的就是确立起师生“ 平等”的教育理念，这是对话教学的前提条件，因为只有建立在平等的基础上，才会使学生感到在讨论世界的问题中与教师是同伴，从而使对话保持一种双方平行的关系。

五、结语

在新的课程教学改革的背景下，学校及教师顺应潮流，改变传统落后的教学观念，以新的教学手段引导学生学习掌握专业知识已经成为学校不断向前发展的必然选择。重新学习认识教学课程与教学实践的关系，改变以往教师为主、学生为辅的课堂教学关系，与学生建立起平等对话、自由交流的课堂学习氛围，不仅是教师改变教学关系、树立新型教学观念的明智之举，更是为国家培养优秀教育人才的最佳捷径。

参考文献：

[1]教学观念的转变与教学角色的转换[J].黑龙江教育（高教研究与评估版，2005，（9）：13-14.

[2]朱凯.更新教学观念做好角色转换[J].当代教育论坛，2005，（13）：69-70.

哈尔滨工人新村更新策略研究 第6篇

20世纪50年代,为了实现中国第一个“五年计划”,作为中央政府确定的重要工业基地之一的哈尔滨兴建了许多大型工业厂区,随之而建设的是厂区周围的职工住宅区,即“工人新村”。工人新村是哈尔滨作为东北老工业基地在特殊时代下的产物,也是计划经济时期的社会缩影,反映了当时的生产特征和生活方式。随着城市的快速建设和发展,这些依然保留着原有的建筑风格、空间尺度及生活氛围的住区,开始面临建筑功能缺失以及基础设施受损和老化等问题,已无法适应人们的现代生活。

工人新村建于特定的历史及文化背景下,并且具有现代住区的特征,作为多重因素作用下的产物,它有着独特的历史及文化意义,但是面对大规模住宅开发的潮流,却正被分批拆除,亟待保护。基于哈尔滨工人新村形成的背景和历史文化特征,本文在对工人新村的现状调研基础上,分析亟待解决的问题及其所具备的更新优势,从城市规划的专业角度,结合社会学、经济学等交叉学科,探讨工人新村的更新策略。

一、哈尔滨工人新村概况

1. 形成和历史文化特征

哈尔滨的城市规划理念受前苏联影响较大,很多项目甚至有前苏联专家参与其中。哈尔滨在新中国成立初期及“一五”时期全面引入前苏联的规划思想,十分重视对劳动者居住、生活环境的改善,也促成了早期哈尔滨工人新村的建设。

“一五”时期哈尔滨的工人新村都是参照前苏联的居住街坊模式规划和建设的。街坊是组成工人新村的基本单元,建筑沿街道布置,住宅既有南北走向,也有东西走向,公共建筑布置在中心,布局注重运动场、绿地等的建设。工人新村中的住宅均为围合式布局,多为3层红砖木结构楼房,设有学校、商店、医院等公共服务设施和完善的道路、绿化系统,规划强调采光,注意建筑间距,以求为工人及家属创造舒适的生活环境(图1)。

2. 现状概况

通过笔者在2010年历时5个月对哈尔滨工人新村的实地调研可知,工人新村主要结合早期工业区的建设分布于哈尔滨的4个区,包括:位于平房区的哈尔滨伟建机器厂工人新村、哈尔滨东北轻合金厂工人新村,位于南岗区的哈尔滨电表仪器厂工人新村,位于道外区的第一兵工机械厂工人新村,位于香坊区的亚麻厂工人新村、锅炉厂工人新村、电机厂工人新村、汽轮机厂工人新村、量具刃具厂工人新村、林业机械厂工人新村、轴承厂工人新村、电碳厂工人新村等(图2)。

其中部分工人新村在几十年的发展过程中几经改造,原有的历史及文化信息已丧失,少量工人新村由于建筑已经残破不堪成为危房,空置率较高,面临拆除重建,仍有一些工人新村经历了时代的变迁和岁月的洗礼后还凸显出珍贵的历史文化价值,如亚麻厂工人新村、锅炉厂工人新村、电机厂工人新村、汽轮机厂工人新村等。这些工人新村一定程度上保留了前苏联规划模式的特征,住宅多2～4层,采用围合式院落布局,院落内部绿化情况较好,但是现状居住人群大多为社会弱势群体,具有老龄化严重、文化水平低、收入较少、依赖就近工作等特征(图3,图4),他们的生活质量相对较差,且多不具备改变生活现状的能力。下文将重点以这四个工人新村为例进行分析并展开论述。

二、哈尔滨工人新村的现有问题

1. 居住环境问题

基础设施老化由于建设年代久远且缺少维护情况,工人新村内部的基础设施不容乐观,尤其以供水和排水设施情况最差。很多区域都存在着供水不足的情况,设施老化导致经常出现管道泄漏现象,调研中70%的居民认为社区给水排水情况较差。如电机厂工人新村由于自来水管和污水管泄漏频发,居民楼里经常断水,极大地影响了居民日常生活。

户外环境质量差居民们对工人新村户外环境方面的意见十分集中:道路基本可以解决内部交通,但由于年久失修,硬度不够,尤其雨雪天路面十分泥泞;住宅院落内部虽然绿化面积较大,但缺乏维护;公共活动场地类型较少,且多为大型的空地,缺少活动设施;垃圾污染问题严重,堆积在路旁的垃圾得不到及时地清运和集中处理,致使环境恶化,调研中67%的居民认为垃圾问题严重影响户外活动。

居住面积和功能不足国家统计局对哈尔滨500户家庭的调查结果显示,2010年家庭人均住房建筑面积为30.12 m2。但上述四个工人新村的家庭人均住房建筑面积仅有3.6m2～25m2/人,远远低于平均标准,调研中40%～70%的居民认为“居住面积太小”是最大的问题。此外,工人新村住宅建设年代较早,功能布局较为简单,锅炉厂、电机厂、汽轮机厂三个工人新村分别只有55%、10%、20%的家庭拥有自家的厨房和简易卫生间(图5),20%～40%的居民认为“自家没有卫生间”问题比较严重。总体来看,相对于“采光通风”和“供气供暖”等问题,增加住宅面积与拥有自家的卫生间是居民更加关心的问题(图6)。

2. 资金问题

工人新村更新中面临的一个较大难题是资金问题。由于建设年代较早,长久以来在建筑空间环境以及各项基础设施建设方面的历史欠账较多,新村内居住人口密度较大,而且经过几十年的发展和经济转型,当初建设工业新村的许多工厂已经发生了较大的变化,有些效益下降、转制、停产甚至倒闭,无力投入资金进行工人新村的更新改造。由于资金缺口大且缺少政府和其他外来资金的投入,因此积极地以历史保护为目的的新村更新迟迟未得到大面积开展。

3. 机制问题

缺少明晰的产权及责权机制由于工人新村由单位集体建设,所以在产权上存在着遗留问题,虽然全国落实住房私有化政策已经多年,但工人新村中许多房屋产权的遗留问题仍未解决。更新过程中会涉及很多不同的部门,如果没有完善的机制和政策保障,出现问题时会出现互相推委、没有部门负责的情况。

缺少对弱势群体权益的保护在更新改造过程中不同利益群体都会追求利益的最大化,但弱势群体的权益往往很难得到保护,一些已经更新的工人新村由于补偿标准较低,出现了很多纠纷。调研结果显示,工人新村的多数居民对更新政策表示怀疑,认为并没保障原住居民的权益,而是更多照顾了开发商的利益。

缺少公众参与机制中国多数旧区更新中都是房管部门向居民宣传、解释更新内容,甚至涉及到拆迁的住区也是如此,大部分的宣传都通过张贴公告来完成。但是这种方式下,更新成效实际上只是由政府与开发商来决策,并没有为居民提供提出自己的想法的机会,导致容易双方发生纠纷,不利于更新的顺利完成。

三、哈尔滨工人新村更新中面临的机遇

1. 区位与交通便利

随着城市的发展扩张,目前许多工人新村已位于城市的中心区域,交通体系健全,出行便利。作为哈尔滨市传统的低密度特色街坊住区,工人新村是否能够依托便利的区位与交通条件实现更新已非常紧迫,直接决定其在之后相当长时间内的发展与命运。

2. 空间环境独具特色

哈尔滨工人新村中大多建设于20世纪50～60年代,建筑及空间布局强调轴线和对称,有强烈的秩序感,而且建筑密度较低,基本无采光遮挡问题。建筑外墙为红砖砌筑,墙体较厚,建筑体量适宜,多为2～4层,比例、色彩考究,细部丰富(图7)。

3. 社区认同感强烈

工人新村居民社会结构稳定和邻里氛围浓郁。邻里感对于人们的生活和交往十分重要,对弱势群体而言更是如此,即便可能与外界差距较大,但仍可从社区中获得较强的安全感和依赖感(图8)。

工人新村的居民有着相同的成长背景,甚至文化程度都相似,使得工人新村有了生活方式的“同质性”,有了不同于其他社区的“社区文化”,在无形中形成了凝聚力,从而指引着社区更新的方向。

四、哈尔滨工人新村更新的目标

哈尔滨工人新村现状较复杂,更新涉及环境、社会、文化、经济等很多方面因素,需要考虑各方利益的平衡以及更新对象总体价值的提升。因此,工人新村更新首先要制定各方面的更新目标,起到指导更新策略的作用。

环境目标运用可持续理念,建设有特色的生态住区空间环境;

社会目标促进社区安定,不是一定要将弱势群体从城市的优势地段迁出;

文化目标注重传统产业文化和工人社区文化的保护,在新村更新建设中渗透并延续文化;

经济目标实现多方利益共赢,通过更新带动周边地块的开发及地区经济的发展。

五、哈尔滨工人新村更新规划策略

1. 加强公共服务与基础设施建设

公共服务设施和基础设施更新是工人新村更新的基础,各种设施建设的完善有利于推动社区其他各类问题的解决。考虑到更新资金可能投入巨大,需特别注意对原有公共服务设施和基础设施的利用,并明确建设时的分期计划,同时预留有足够的空间,采用“见缝插针”和“整体考虑”相结合的原则。

2. 提升公共空间环境

哈尔滨工人新村原有的空间格局公共绿地较多,更新中应挖掘并保留这一优势,针对日常维护不够且活动场地和设施不足等问题,加强公共空间的建设,以满足社区内居住人群尤其是老龄人口的活动需求。良好的公共空间可以缓解社会问题,提供优质的居住环境,创造更多社交机会,有利于塑造和保持和谐的社区文化。

3. 改善既有住宅质量

工人新村既有住宅的更新包括外观和内部两部分。外观的更新强调历史性,注重保护有历史文化价值的立面;内部的更新关注居民的感受,适应现代生活需要,以功能完善和环境舒适为主要目的。由于工人新村的居民多数收入水平偏低,没有购置大户型商品住宅的经济能力,所以原地扩建成为工人新村居民能够住上“大房子”的唯一出路。针对哈尔滨工人新村既有内廊式住宅又有一梯四户式住宅的现状条件,采取整体扩展的改造方式,对住宅建筑进行全面修改,既可增加其面积又能拓展其功能,以解决居住面积小、私密空间不足等问题(图9,图10)。

4. 保护并延续社区文化

工人新村在历史发展过程中,形成了自身独特的社区文化。相同的生活背景使居民之间的邻里关系更为亲密,交往也十分频繁,形成了良好的互助习惯。更新应注重传统社区文化的延续,如通过保留工人新村原有小品和其他标志物等,激发人们对传统产业文化和社区文化的记忆,延续原有的生活气息和文化氛围。

六、哈尔滨工人新村更新的实施策略

1. 加强政府调控

工人新村更新必须有赖政府的调控政策。首先建立健全的管理和监督机制。更新所涉及的部门要层层深入,逐级深入,从城市级、区级再到街道级,最后落实到社区级,相互监督,每个环节都明确自己的职责,共同完成更新改造。其次要强化政府政策性解决市场与弱势群体矛盾的职责。工人新村的居民以中低收入为主,所以更新时应通过政策明确建设以经济适用房为主的社区,避免建设超出居民承受能力的住宅。

2. 推行公共参与

多元参与的更新模式强调居民的公共参与性。加大工人新村保护更新政策宣传力度,定期请相关人员进行专题讲座,普及专业知识。在更新决策过程中,实行居民听证制度,以利于政策的实施和工人新村的健康发展。加强新村社区管理,完善社区组织及其功能,引导居民参与社区管理,从而增加社区组织与居民的联系。

3. 多渠道筹措资金

政府补贴资金工人新村的更新中,政府一方面应承担大部分的资金投入,主要用于改善社区环境和基础设施,另一方面应提供减免税收等优惠政策,同时还应重点关注特困家庭,向其提供住房补贴等。

开发商投资资金对于积极参与工人新村更新的开发商,政府应该给予其相应的资金补偿及优惠政策,比如可在工人新村周边地皮给予开发商补偿,不但可促进工人新村良好的发展,还有利于激发开发商的积极性。

单位投入资金效益好的单位可以适度加入更新投入,如有困难,也可由政府部门牵头,吸纳社会各界的资金,成立低收入家庭住房基金,以便为真正有需要的居民的住房更新提供低息贷款,解决居民的实际问题。

居民资金除了城市整体,更新真正的受益人是居民自己,因此居民也必须有部分资金投入。在居民自筹资金不足的情况下,贷款就尤为重要,政府应向贷款的居民提供优惠政策,避免给他们带来更大的生活压力。

由于参与资金投入的各方在不同的工业新村更新项目中会有较大差异的参资比例意向,故需在如政府主导下各方通过协商寻找令各方满意的参资比例结构(图11)。

结语

工人新村具有特殊的历史文化特征,其保护与更新对城市历史文化的传承和可持续发展具有重要意义。但在中国快速城市化和城市大规模更新改造的背景下,工人新村的保护与更新面临较多困难,需要考虑诸多因素,因而是一项复杂而艰巨的工作。当前,针对城市工人新村保护和更新所进行的研究已经有所开展,相关实践经验正在逐步积累。通过研究工人新村以积极保护为目的的更新策略,可以为政府和城市规划建设管理部门提供科学依据和决策参考。对于此类课题的研究,还需在以后的实践中进一步发展和完善。

(注:感谢研究生马彦红在论文写作过程中对资料的整理。)

参考文献

[1]何一民,周明长.156项工程与中国工业城市的新生.中国城市经济,2009(9):24～29

[2]梁燕枫.城市发展进程中“工人新村”的更新与保护策略—以沪、沈两地为例的比较研究:[学位论文].上海:同济大学,2005:2～31

[3]吴良镛.北京旧城与菊儿胡同.北京:中国建筑工业出版社,1994:67～68

[4]刘伊丹,宋菲,苑志勇.东北老工业基地居住区环境可持续发展与改造设计.中国建筑学会工业建筑专业委员会第六届工业建筑学术研讨会,哈尔滨,2005.哈尔滨工业大学出版社,2005:118～123

网络环境下小学科学教学的更新策略 第7篇

网络时代的推陈出新,各种软件、系统等都会不断实时更新,在这种网络环境下,科学教师与学生在许多时候必须共同学习,我们的科学教学也要根据时代的发展以及科学教学实际情况的变化而不断更新发展。网络教育要求教师具有一定的网络开发能力,掌握必要的开发工具,不断追踪学科最新发展方向,及时更新知识,加强教学能力。同时, 及时的信息反馈还能帮助教师改善教学方法,有针对性地提高教学质量,实现教学相长。

一、实验材料的更新

实验材料是科学探究教学的基础,也是开展好科学探究活动的前提条件,因此,实验材料的准备是科学课堂教学的关键。平时教学中的实验材料有些来自学校实验室、有些来自社会市场,有些来自学生家庭,但也有一些材料在自己周围很难找到,这时我们往往可以求助于网络。一些网站通常可以为我们找寻到我们所需要的大部分材料。比如,在苏教版科学四年级教材中有关于“养蚕”的单元,但由于社会的演变、时代的发展,在当地已经很难找到养蚕所需的材料了,这时我们可以借助淘宝等购物网站,你会发现包括蚕种、桑叶等的养蚕材料应有尽有,甚至连帮蚕蚁移动身体的鹅毛都能够买到,这为我们的养蚕教学活动提供了许多便利,学生们对这项探究活动也是兴致勃勃的。

当然,在科学教学中要用到的一些仪器设备在市场上难以寻觅,我们同样可以求助购物网站,还能以较为低廉的价格购买到合适的产品,像烧杯、标本、显微镜等。这时网络上的顾客还会成为你的购物指导,因为通常在他们购买后都会留下相应评价和晒单,为你的购物提供参考。

二、教学资源的更新

以科学探究为核心的科学课程的顺利实施,离不开丰富的探究性课程资源的支持。随着信息技术的发展,互联网在教学中的广泛应用,特别是它在获取资源和进行交流方面的作用和价值日益凸显出来,网络课程资源成为一种不可或缺的课程资源。传统教学中由于受到时间和空间的限制,教师几乎成了除课本外的唯一信息来源。这时候在教学中运用网络技术,就能很好地弥补传统教学中的不足,网络环境拥有的大量信息成为新的知识来源,成了源源不断的学习内容。

网络环境为我们创造了一个无限开放的课堂,通过课程的整合形成巨大的资源库,它储有大量的数据、档案资料、程序、教学软件、兴趣讨论等各种各样的教学信息,为学生提供了丰富的学习资源。用好用活这些宝贵的资源,才能促进小学生科学素养的提高和发展。学生在课内和课外可以上网收集与教学相关的资料,并且学会传递、处理和应用这些资源。例如教学“养蚕”一单元时,我就让学生在饲养活动前先搜集与养蚕活动相关的资料,然后以小组交流,实现信息共享,初步了解养蚕的方法和注意事项, 为养蚕活动做好充分准备。

三、教学媒体的更新

在教学中充分利用好电脑、投影、展台等多种电化教学手段,能使抽象的概念具体化,枯燥的知识趣味化,既优化了教学环境,又拓宽了教师教和学的思路,从而提高教学效果。但在科学实验课中,有一些内容是在课堂上难以观察的,比如月相、 星空等。以前在教学《看星座》的内容时,我通常是采用一些网络上下载的图片,利用电脑、投影仪和学生一起来认识各种星座,了解关于星空的知识,可这是平面的,和实际从天空中寻找星座还是有些不同的。在一次学科活动中,我和同行进行交流, 她介绍了一款新的应用软件—— star walk ,这是一款让你接近星空和天文学的应用程序。利用这款软件, 只要将你的i Pad对着天空的方向,就可以让学生看到实时星空,寻找不同的星座,不仅可以从当时所处的位置观察,还可以从地球上任何地点来观察星空星座。这也意味着你不仅可以看见中国的星空,还可以看见美国的星空,这对学生来说是一件不可思议的事情。这样的教学,引入了学生生活中常用的i Pad扫除了时间和空间对人与人交流造成的障碍,形象生动,受到了学生的喜爱;也潜移默化地告诉学生,i Pad并非只能用来玩游戏,很多强大的学习功能才是它的价值所在,这些先进的工具和软件完全可以为我们科学教学所用。

四、交流平台的更新

随着科技与网络的发展以及通讯方式的便捷,博客、微博、论坛、贴吧、朋友圈、说说等信息传递方式的悄然兴起,我们已经进入到了一个自媒体的全新时代。即,全民随时随地分享、爆料、传递第一手信息。网络的出现创造了新的教育环境。网络环境下的教育,学生有了更大的学习自由和空间,他们可以利用网上的资源自主地进行探索或与同伴合作学习,同时接受教师指导、帮助。当然, 在网络环境下的科学教学如果仅停留在收集信息、加工信息、交流信息这一层面,是远远不够的,还需要为学生创造机会,展示学习成果。

记得在教学“消失了的恐龙”时, 对于恐龙这种生活在远古时代的生物,有的学生如数家珍,知识非常丰富,而有的学生却知之甚少,可从学生的眼神中,我感觉他们想了解恐龙,于是我指导学生们以科学小组为单位,对自己想了解的恐龙展开研究,要求他们必须人人参与,人人有所贡献,评价时不仅要看个人的成果,更要看集体的展示。家里有电脑的同学可以上网查询,没有电脑的就利用学校的电子阅读时间查找,还可以查找相关书籍,访问知情人士,可以用话语、文字、图片、PPT等多种形式来交流。这种研究绝不局限于课堂,还要利用课后的时间。在第二次科学课上,学生们都带来了自己的研究成果,有的用图片,有的用文字,有的用PPT展示了自己的研究,有的PPT的制作效果让我对他们刮目相看。在这次的交流中,学生充分利用PPT、图片、电子文档等现代技术,在这种成果的共享中,每个人都有不同的收获,学生也很喜欢这样的方式, 一些平时不太吭声的学生也大胆进行了交流,因为课堂时间有限,有的学生没来得及上台,他们还要求下一节课再交流,看到他们这么积极,我又找时间让他们都进行了展示,还展开了互评,这样全员参与、师生互动的方式更生动、更有益。

策略更新 第8篇

1 历史街区景观界面概念

历史街区景观界面相关概念如下:

1) 历史街区。历史街区是指保存有一定数量和规模的历史建筑物、构筑物, 且风貌相对完整的地段。对处于城市中的历史街区而言, 还应具有具体的生活内容。2) 景观界面。景观界面是城市意象的重要组成部分, 包括开敞空间周围的界面, 主要景观视线所及的建筑、自然界面以及街道界面。3) 空间系统。空间系统由城市各个层次的空间关系与形态、各种空间在城市空间系统及城市生活中的地位与作用以及其中的活动等要素构成。历史街区景观界面不仅集中体现了一个城市的精华和特点, 同时也展示着城市的文化。而当今城市历史街区的景观界面也代表着现代高楼的“高”与历史街区旧楼的“低”, 现代功能与传统类型, 现代激情与怀旧情怀, 工艺材料的当代性与传统联想的矛盾与对立, 具有时空断裂的景观构成。因此可以发现, 历史街区景观界面的处理是否得当, 会直接决定该街区设计的成败。

2 历史街区景观界面的性质及作用

2.1 历史街区景观界面的性质

1) 双重属性。界面由于其特别的位置而多了许多特殊性。其特殊性主要表现在:围合建筑空间的同时又帮助形成街区的街道及节点开敞空间;既是建筑空间的外壁, 又是街道空间的内壁, 既表明了建筑的功能性质, 又体现着历史街区的文化意象。而历史街区景观界面是人们游览观赏历史街区主要景观要素, 其特殊的地位比一般的界面又多了特殊性。这些表明历史街区景观界面具有多重属性。景观界面既是建筑及自然景观的外在表现形式, 同时它又是历史街区空间的内在要素之一, 内外属性的转化形成历史街区景观的统一。景观界面这种既属内又属外、既属建筑又属街道, 既从属功能又表现形式的多重性质导致了景观界面的复杂性与矛盾性, 两种相反的力量在此交织碰撞冲突直至达到最后的平衡。2) 双重层面。a.整体层面。历史街区整体层面侧重宏观分析, 景观界面的肌理以及景观界面围合, 以街道为主要要素, 探求空间的构成关系。b.局部层面。历史街区局部层面的景观界面作为实体, 既分隔又联系着街道空间与建筑空间和自然要素, 是人的尺度的观赏感受的体验。

2.2 历史街区景观界面的作用

1) 物质功能。景观界面是由具有景观价值的各种物质材料构成的有不同功能的实体, 景观界面既为室内活动提供庇护场所, 又为街道行为提供舞台背景。2) 文化功能。建筑是石头的史书, 景观界面在其物质功能背后隐藏着社会、历史和环境等文化功能。通过对景观界面的解读, 人们可以了解到它所承载的历史文化信息。

3 成都市大慈寺街区现状认知

大慈寺街区北至蜀都大道, 西至纱帽街, 南至东大街, 东至天仙桥北街, 占地面积约为26.64 hm2 (见图1, 图2) 。该街区以大慈寺作为中心。大慈寺又称古大圣慈寺, 为成都著名古寺, 古称“震旦第一丛林”。相传大慈寺始建于隋朝, 唐玄宗赐匾“敕建大胜慈寺”, 唐代扩建后, 规模宏大壮观, 盛时千亩, 僧侣上万, 是唐代高僧、大思想家、哲学家、改革家、翻译家玄奘受戒入佛之圣地。因为多次战乱, 使大慈寺片区已由盛时千亩逐渐萎缩, 目前剩下仅约10 hm2。其中由于建筑破败, 年久失修, 今仅留下大慈寺核心区宗教建筑群部分。外围建筑均属新建仿古建筑。大慈寺片区作为成都市内历史街区中的三个之一, 经历1250多年的发展使大慈寺片区成为集寺庙、商肆、民居为一体的综合街区, 庙市合一的格局世间少见。2004年成都市大慈寺历史街区进行了设计投标。中标方案将保护区域分为核心保护区、历史文化环境保护区、风貌协调区3个层次, 目前该街区正处于改造中。

4 大慈寺历史街区景观界面构成解析

本次调研依据历史街区的保护规划的三个部分:核心区、历史文化环境保护区及风貌协调区 (见图1) 。对其景观界面进行分类调查。

4.1 核心区景观界面构成

大慈寺街区核心区为大慈寺。大慈寺有两个入口, 范围由围墙限定。其景观界面构成可分为两类:1) 入口形式:大门+围墙。2) 围墙形式:围墙+绿化和围墙+街巷 (分别如图2~图4所示) 。大慈寺核心区为该街区重要的景观资源, 入口形式为宗教建筑的传统形式。核心区的景观界面表现为刚性界面特色, 以围墙为主, 其形成的特色为封闭式。

4.2 历史文化环境保护区景观界面

历史文化环境保护区是新建的传统步行商业街, 集中体现成都市的建筑特色及生活习惯。由于正在建设中, 目前由围墙隔离。建成后的景观界面可分为两类:1) 窄巷+仿古建筑;2) 城市道路+仿古建筑。历史文化环境保护区的景观界面以柔性界面为主, 其表现为街道小巷和多样性的建筑空间。其形成特色不仅还原了传统街巷的尺度关系, 同时也融入了现代的功能需求。

4.3 风貌协调区景观界面构成

风貌协调区是高低档的城市住宅区。景观界面构成可分两类:改造建筑+城市道路, 现代高层住宅+城市道路。风貌协调区的景观界面通过对现代建筑的传统改造, 表现为避免强烈的矛盾, 意求局部协调一致。

5 历史街区景观界面设计原则及方法

5.1 设计原则

1) 整体、连续性原则。城市历史街区作为城市居民生活游憩的场所, 需要一个整体有序的空间环境, 其边界需要服从的一个基本属性就是整体连续性。整体连续的景观界面容易实现视觉上的统一、连贯性, 从而加强城市整体的识别性和形象性。不然, 边界景观的众多设计要素随意处理会削弱景观界面的韵律感, 边界只能给人以杂乱和无序的感觉。2) 环境、文脉优先原则。环境意识和场地文脉得到了规划设计领域广泛的认同。环境意识表现在局部环境设计要与整体环境相协调。强化其环境特征, 形成整体特色。文脉广义地理解是指介于各种元素之间对话的内在联系, 更确切的说, 是指局部与整体之间的对话的内在联系, 引申开来, 关于人与建筑的关系、建筑与其所在城市的关系, 整个城市与其文化背景直接的内在关系。由于历史街区具有深刻历史文化内容的特殊性, 其文脉更明显易懂, 环境特色也较其他片区更具环境特色, 设计中是否恰当运用环境及文脉原则将作为设计评价的重要标准之一。3) 层次性原则。历史街区景观界面所具有的丰富层次性, 是边界内外压力在动态平衡下的多种表现。层次性归根结底是源于人的需求。人的内心世界是复杂多变的, 共存着多重矛盾的不定需求。由整体连续性往往诱导出过于统一的景观形态, 而多样性的需求需要在层次性设计中得以体现。如设计要素的层次性、不同尺度要求的层次性、垂直形态的层次性等。层次性可分解为“层”与“次”, “层”是同一要素的设计, “次”则追求不同阶段的处理和安排。层次性设计原则因而体现了同一要素的层与不同阶段的整合。

5.2 设计方法

1) 历史街区不同尺度的景观界面设计。历史街区往往由城市主要道路围合, 其面积小则几公顷, 大则上百公顷。其规划设计往往涵盖城市规划、建筑设计及景观设计等学科, 需要从不同尺度范围进行分析。其尺度表现为三类:宏观边界、中观边界、微观边界。不同尺度表现为不同的设计重点, 同一尺度表现为不同的设计层次。宏观尺度在图纸上表现为线, 设计重点是对地块特色范围进行有效限定 (见图5) 。中观尺度在图纸上表现为空间和面。设计重点是协调及整合建筑立面、街道立面的设计元素 (见图6) 。而微观尺度在图纸上表现为点, 是对人体尺度的景观要素进行细节设计, 力求小中见大的步行空间景观 (见图7) 。

2) 景观界面的垂直形态设计。中观尺度是整个街区设计的重点, 其立面设计能够反映界面的主要内容。在对景观界面的垂直形态进行设计时主要关注以下三个方面:天际轮廓线, 表皮, 平面分界线。历史地段天际轮廓线由于中式建筑的特有屋顶形式, 形式优美, 主要保证古建筑与现代建筑形成的天际轮廓线的构成关系, 避免出现现代高层建筑统治古建筑的不良形态。景观界面的表皮为围墙、建筑立面、入口立面, 力求形式的统一和色彩的协调。平面分界线反映了两个空间的分离与融合, 设计手法包括凹凸对比虚实关系。

6 结语

在历史街区研究中重视景观界面的设计, 对研究传统的建筑与城市形态, 在新的文脉中唤醒人们对传统历史文化的记忆均是一种有价值的手段。城市历史街区景观界面是历史街区与现代街区对话的媒介, 有着双重属性, 其处理不仅仅涉及到历史街区的整体形象, 还会由于其公共性直接影响其周围地块和街道的空间品质, 因此, 改造城市历史街区的景观界面形象是凸显城市特色, 改善城市形象的有效手段。由于景观界面的多因素性, 其设计要素也包括其周边地块的相邻界面。所以规划设计部门在设计中需要担当协调员的角色。而政府编制总体规划时也应该提出适当的协调原则, 以形成统一有序, 特色明显的历史街区景观界面。

摘要：通过对城市历史街区景观的概念、性质及作用分析, 指出城市历史街区景观界面是历史街区保护及城市居民认知其环境的重要因素, 并从成都市大慈寺历史街区的实地调研出发, 分析了该街区的景观界面构成, 探讨了历史街区景观界面的保护与更新设计方法及设计原则。

关键词：历史街区,景观界面,构成

参考文献

[1]王建国.城市设计[M].南京:东南大学出版社, 1999.

[2]李德华.城市规划原理[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[3]成都大慈寺片区控制性详细规划[Z].

小学数学教学的理念更新与策略改变 第9篇

一、教师怎样更新这种观念

1. 教师思想观念的转变。

要认识到小学数学课程改革的必要性和重要性。教师要摆脱旧的教育观念的束缚，更新教育观念，树立正确的人才观、质量观和学生观，特别是摒弃“以教师为中心、以课堂为中心”的传统教学方法的影响，建立“以学生为中心，以活动为中心”的观念，真正发挥学生在课堂中的主体作用，为学生创造思维的空间和时间，使学生有参与课堂教学的机会。

2. 教师知识结构的更新。

随着科学技术日新月异的发展，现代教育技术已走进了课堂，幻灯、投影、计算机已经成为课堂教学不可缺少的组成部分。因此，教师要掌握这些现代化设备的使用方法，令其作用在课堂中得到充分发挥。教师作为社会化的人，作为知识的传播者，必须更新自己的知识结构，以适应未来社会的需求和教育发展的需求。

教师除了对本专业知识及相关学科知识，以及对跨学科知识有所了解外，还要不断研究教育学、心理学等方面的知识。教师还应注意有关现代化技术应用的学习，以便使现代教育技术走进课堂，使课堂更加生动、有趣。

3. 教师心理观念的转变。

传统教学活动中，教师是课堂的主宰，学生获取知识渠道狭窄，学生只能通过教师来获取知识。而随着科技的发展，学生有了多种获取知识的渠道。因此，教师必须从心理上调节自己，承认学生的“青出于蓝胜于兰”。

在教学过程中，教师要时刻注意让学生的主体地位得到充分发挥，同时又恰当地发挥其主导作用，使教学活动成为一个双边活动。教师的主导作用越是充分发挥，就越能保证学生的主动性、积极性和创造性;同时，学生越是能充分发挥主体作用，就越能体现教师的主导作用。教师与学生在人格上是平等的，教师只有在心理上接受了这点，才能充分扮演好自己的角色。

二、教师在课堂教学中的教学策略的改变

教学方法要适应学生的身心发展需要。新课改在减轻学生课业负担、培养数学能力、提高教学质量等方面进行了大胆的尝试。在课堂教学中，改变教学策略，即发挥教师在课堂教学中的组织作用，使数学教育面向全体学生，让学生在愉悦和谐的气氛中学习。

课堂教学中做到教学思想、教学方法要符合小学生的年龄特点和认知要求。

1. 创设情境，唤起学生的好奇心。

主动参与是培养学生创新意识的内动力，让学生主动参与，教师要为学生创设民主的学习情境，营造和谐的学习氛围，架设学习的桥梁，提供思考的空间，把学习的主动权还给学生，让学生通过自身的努力，掌握知识，形成技能，发展特长，提高素质。例如：课始教师的导入：“小熊给小朋友们寄来了一封信，寄给谁了呢?请大家找一找。”小朋友们兴趣骤起，纷纷寻找。教师请找到信的同学打开读一读，新的教学内容就此展开了。

2. 要重视学生实践能力的培养，能动手的尽量让学生动手。

听了，一会儿就忘了;看了，就记住了;动手操作了，就理解了。“儿童的思维是从动作开始的，切断前作与思维的联系，思维就不能得到发展”。在教“7÷3”这道有余数除法算术题时，可以让学生把7个圆片放在桌面上，要求把这7个圆牌子平均分成3份。学生怎么分也分不开。老师问：“每份有几个?”学生说：“每份有2个，还多出一个。”老师说：“像这样不能正好分完的除法题，就是有余数的除法，多出的一个叫余数。”这样建立起来的“余数”概念，学生不仅十分清楚，而且不容易忘，用不着老师多费口舌去讲解。动手操作也是儿童最感兴趣的事，会使学生学习的积极性大大提高。

小学生思维以具体形象为主，教材为学生提供了许多实践操作的机会。教师要注重培养学生的实践操作能力，让学生主动参与知识的形成过程，了解知识的来龙去脉，促进他们思维的发展，要让操作与思维联系起来，真正让学生动手、动口、动脑，学以致用。

3. 鼓励学生提出问题，培养创新能力。

策略更新 第10篇

关键词：东郊记忆；行为特征；旧工业建筑；更新策略

一、调研成都“东郊记忆”

“东郊记忆”，成都旧工业厂区的代表名片，其坐落在成都成华区，是一座以数字音乐产业以及音乐主题体验公园为主的混合型功能产业园。成都传媒集团通过对国营红光电子管厂的几番改造，打造出了如今的“东郊记忆”。“东郊记忆”在建立之初，曾定义为音乐公园，它的旧名字“成都东区音乐公园”如今依旧会被老成都们提起。随着其不断发展，后更名为“东郊记忆”。其与“东调”共同成为东郊旧工业区内的代表性旧工业厂区。

以成都“东郊记忆”为案例，通过实地调研，对基地活动人群行为特征进行了详尽的分析，找出了“东郊记忆”的更新策略的不足之处，并提出自己的建议和看法。为了调研的准确性，选择2016年3月20与21日进行，整个调研采用了观察，拍照，采访等多种方式，同时结合资料整理收集，综合进行分析。

二、调研结果

（一）单一的人群为东郊记忆带来不可持续的活力

通过访问观察发现，东郊记忆的主要活动人群为学生为主的年轻群体和音乐相关事业的人群。其次为外地的游客，而其他类型的人群活动较少。可以看出，特定的人群为东郊记忆带来活力，但是这也显示出人群过于单一，不利于该地区的可持续发展，也不利于周边地区的健康更新发展。

究其原因，笔者认为有以下三点：

1.当代人的身份已经不再是过去的“地域认同”，如今已经逐渐转变为“群体认同”。随着经济的发展、交通的便利，地域对人们的局限性也越来越少。出于个人的喜好，人们可以选择适合他自己的地区进行扎根和发展，过去的地域文化的认同也在逐渐的变淡。东郊记忆是一个以音乐为主题的多元文化园区，首先获得的便是音乐相关事业的人群的“认同”，自然聚积了音乐相关事业的从业者和爱好。

2.工业文化和音乐为主的时尚文化成为一种消费潮流，而最先也是追容易追赶这种潮流的当属于学生为主的年轻群体。东郊记忆提供的正是这种消费的场所。

3.东郊记忆成为成都市的一张文化名片，在这个层面上的文化消费价值也同样吸引了外地游客。

（二）行为特征导致东郊记忆间歇性冷清

通过访问观察还发现，东郊记忆内活动密集程度和人的行为极具特征性。节假日无论白天还是夜晚，东郊记忆内活动密集程度高，人出现的购物、休憩、散步、观演等多种行为；而在非节假日白天人的活动密集程度极低，行为更是相对单一，基本上都是通过这种行为，少有人会著足休息。主街的店铺无人光顾，有的店主干脆关门歇业；晚上，酒吧，餐饮店附近人的活动密集程度相对较高，也比较稳定，其他店铺只是有少量人光顾（如图1，图2）。

东郊记忆代表了音乐、时尚、活力。许多学生、音乐人都会选择在东郊记忆宣泄自己的活力，寻找着音乐的灵感和节奏。每当天色渐沉，东郊记忆的活力便会随着越来越多的人群而渐渐迸发。对东郊记忆而言，其环境模式基本固定，人们在酒吧外的街边交流、在剧院外等待中观望、在路口集会、在酒吧宣泄。

单一的对象人群和行为规律性导致东郊记忆间歇性冷清。在这些非节假日、非特定事件、非周末夜晚的其他时段，出现“空城”的现象，造成东郊记忆间歇性冷清现象。笔者认为产生这种行为规律的因素有以下几点：

1.东郊记忆的文化变迁使得该地区的建筑构造等尤其是主街道并未改变太多，可是当文化与人群渐渐变化，场所中的特征行为也逐步由“聚居”变为“集会”。东郊记忆的文化特殊性、娱乐场所的功能性使得其活跃呈周期性发展。每当节假日或是人群密集的大事件时期，东郊记忆的“集会”就会变多。除此之外的工作日前几天，东郊记忆看起来和成都内城区相差无几，并没有特殊的氛围。

2.由于聚集人群的相关特质，东郊记忆的一些商业项目也是围绕着该人群特质而打造。学生、音乐人需求较多的酒吧、演出中心、俱乐部渐渐出现，而人群的聚集的增多随之而来的是相应的分化人群聚集的场所，促进了以上行为-环境模式。

三、更新策略不足之处

（一）主题功能相对单一

尽管“东郊记忆”随着不断的发展功能也在逐渐增多，可是音乐依旧是其不变的主体，多样混合的功能依旧离不开音乐相关的元素，功能较为单一，主要集中在音乐相关的功能。“音乐”主题虽然能提供特色消费，但针对的人群相对较少，忽视了一大部分并不是冲着音乐这一主题来的进行消费来的人。这其实也正是“东郊记忆”由原地方 “成都东区音乐公园”更名的内在原因。但现在看来效果不佳。

（二）功能定位相对高端

园区内最受欢迎消费场所并非是那些投资相对高昂与档次设置较高的商业街业态，特别是销售高档音响器材的零售商店（如图3），在笔者多次路过时都没有发现有顾客光顾，反而是满足大众日常消费的“711”连锁超市（如图4）却常常出现水泄不通的热闹场面。由此可见，大多数人更倾向于选择日常性消费场所参与园区商业活动。这造成了多数业态凄凉的状态。

（三）功能点空间联系少

为了促进园区经济发展，中国移动无线音乐基地随之出现（图5），可是其出现在建筑格局上却割裂了园区。其处于园区的西北一角，外部边界与城市道路相邻，而内部界面相对封闭，独立的大门更是显示了其封闭、独立、似有的特性。尽管这种建筑模式可以便于企业管理，然而在空间形态和功能融合上来说，对于整个园区的发展却是不利的。封闭的空间、死角的区域，会使其周围活动变少，缺少该有的人气。同时，中国移动无线音乐基地是以音乐创作为主的区域，却没有可供公众使用的音乐活动区域。所以，对于中国移动无线音乐基地来说，不论是空间组织又或是内在的活动区域都要进行调整。

四、建议

（一）合理设置厂区多样功能。要注重首要功能与从属功多样混合的重要性。要考虑到业态间的彼此搭配，促进具有活力和发展前景的商业区域的出现。同时，商业区域内功能要多样化，需要有吸引力的产品引导消费者消费。与此同时，厂区内商业功能区域层次要高低结合，满足不同的人群需求，促进经济的发展。

（二）加强居民休憩功能。城市旧城区的改建和发展同时，也需要考虑到当地居民，应当为其预留足够的空间，建立具有休憩功能的区域，带动当地居民的参与，提高他们的参与度和参与热情。一些开放的公共区域，如老年人活动场地、青少年活动场地能够带动不同年龄人群的参与。

（三）适度融入高端产业。在城市旧工业厂区在进行功能调整的同时，应当注重高端产出功能的尖端业态，比如旅游业或是一些创意型产业。对于城市旧工业厂区来说，特有的历史是其良好的文化资源，而优越的地理位置下的宽敞环境又是其另一大优势。因此，可以利用其优势，朝创意产区而发展。

参考文献：

[1]李芝也，王彦辉.旧工业建筑的更新策略：以“晨光1865科技·创意产业园”规划为例[J].建筑与文化.2008，（09）：64-66.

[2]李剑锋.旧工业建筑改造与更新策略研究[D].太原理工大学硕士论文，2012.

[3]萤生堕，成都东郊工业区旧工业建筑改造性再利用模式浅析[D].西南交通大学硕士论文，2004.

[4]章宇贲.行为背景：当代语境下场所精神的解读与表达[D].清华大学博士论文，2012.

[5]江平.探讨城市公共空间的行为特征[J].华东科技（学术版），2014，（01）.

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网络最短路径的一种更新策略 第11篇

关键词：Dijkstra算法,最短路径,连通网络

0 引 言

求解最短路径问题是一个经典算法问题。围绕着如何求解最短路径问题,多位专家学者提出了众多算法,例如经典的Dijkstra算法、Floyd-Warshall算法、Johnson算法等等。同时针对这些经典算法的种种不足,亦有大量的文献做了相应改进。例如文献[1]针对Dijkstra算法对公路网大量节点进行数据处理时,可能导致内存空间不足的问题做了改进。而文献[2,3]亦同样是对Dijkstra算法做了改进,减少了Dijkstra算法的耗费,使之更适用于实际海量数据的最短路径求解。此外除了传统的交通网络,一些其他领域的应用也可转化为求解最短问题,利用相应的算法求解。例如文献[4]提出将Dijkstra用于求解数据库查询问题,文献[5]则将ip路由寻址转化为最短路径问题。但是现实中的网络是动态的,经常会遇到发现新的路径或者旧路径的权值发生改变的情况。在处理这类非交通网络的最短路径问题时,边或节点往往变动得更加特别频繁,因此常常需要重新计算最短路径。可并不是所有变动都会影响到已经生成的最短路径,有些甚至对原路径没有造成任何影响,然而现有的求解最短路径算法都要经过重新计算后才能得知改动的路径是否改变了原有的最短路径,形成不必要的耗费。随着输入的数据越来越多,一些求解最短路径算法,比如Dijlstra算法,变得越来越臃肿,比较选取最短路径的时间瓶颈也越来越明显[6],因为它是基于贪心算法的策略[7],需要探索每一个节点的通路,从而导致因为探索额外的区域而造成额外的时间和空间耗费等等[8]。这样在实际的最短路径搜索应用中,大量的节点将导致极高的耗费。此时,如果能够利用原有的最短路径,避免重复使用求解最短路径算法,则可节省大量的时间。

此前一些文章提出了前n条最短路径的方法,如文献[9]。此方法事先需要存储前n条最短路径以便在路径发生改变时选择次短路径。但是此方法仍然面临着网络更新问题,当发生改变的边不在最短路径上时,该算法在更新时仍然要重新计算一遍以便更新全部的前n条最短路径。并且此方法只能处理边权值增加的情况,对于边的权值减少导致的路径改变无能为力。

因此本文更进一步,提出了基于Dijkstra针对网络边与节点变化的新策略,使其可以在原有的最短路径基础上,对由于网络变化而受到影响的部分最短路径进行更新。虽然在最坏的情况下,网络的改变可能会对全部最短路径造成影响,但是在大部分情况下这样的变动只会影响最短路径中的一小段。本算法就是针对于这一特点作出改进,避免了更新时需要重新计算所造成的时间耗费。

1 Dijkstra改进算法的理论基础

对于最短路径问题来说,有这么一个定理:最短路径的子路径是最短路径[10]。根据这一定理,算法求得的端点到每个点的最短路径是唯一且确定的,并且已经更新的点距离不会改变,此外每条源点到节点最短路径上中间节点的路径同样是最短的。因此对于权值没有的变化的路径,其最短路径是固定不变的。对于连通图中新增加的边或节点亦只有在改变的权值小于原始边的情况下,才会影响到算法求出的最短路径,且它的变化并不一定会影响到整个最短路径。因此,我们可以仅仅考虑权值发生变化的那一小部分,没必要在其他部分耗费过多的时间,这就是本文改进算法的基础。根据上面得出的结论,只要考虑权值发生改变的路径,即有增减边和节点的路径,判断非最短路径上的边在权值改变后是否会成为新的最短路径通路,而最短路径上的边在权值改变后是否不再是两点间最短路径。然后将修改后的路径视为一条最短路径边,继续之前的过程。为了便于回溯各节点在最短路径上的状态,要用邻接表的形式存储算法的最短路径。

Dijkstra算法是一种基于贪心策略的经典最短路径算法,由Dijkstra于1959年提出,很快就被广泛应用于单源点的最短路径的求解中。其基本思想是把带权图中所有节点分成两个集合,第1集合为确定最短路径的节点,第2集合为未确定最短路径的节点。按最短路径长度递增的顺序逐个把第2集合的节点加入第1集合中,直到从源点出发可到达的所有节点都包含在第1集合中,从而求出从源点到各个节点的最短路径[11]。因为可以依据Dijkstra算法思想来计算网络中发生改变部分的最短路径,所以本算法以Dijkstra算法为基础,经过改进使它仅仅计算特定段的最短路径,从而达到快速修改被改变的最短路径的目的。

2 存储结构的选择

首先对增删边的情况分析,如果把图视为有向完全图的话,根据有向完全图的概念,可以看成两点之间互相邻接。同时考虑到实际情况,可以把图中没有通路的边权值标记为无穷大,于是边的增删就转化为权值的变化。当边增加时权值由无穷大减小到增加边的权值,这时候要考虑该边能否成为新的最短路径通路,所以就要追溯该边的后续节点。而边删除时,权值增加到无穷大,需要考虑该边的权值改变是否阻塞了原有的最短路径。为了便于找到节点的后续和前驱,将采用十字链表的方式来存储最短路径。

十字链表是将有向图的邻接表和逆邻接表结合起来的一种链表[12]。它可以方便地追溯节点的前驱和后续,而它的时间复杂度跟邻接表和逆邻接表是一样的,均为O(n+e)。对于每一个弧和顶点各有对应的节点。弧节点共有5个域。头域和尾域用来指示弧头、弧尾两个顶点在图中的位置。而弧头域用于指向弧头相同的弧中的下一条弧,弧尾域用于指向弧尾相同的弧中的下一条弧,数据域用来存储弧的权值。节点分为3个域,firstin和firstout用来指示以该顶点为弧头或者弧尾的第一个弧节点。Data域用来存放该点的表示、状态等。

现用一个实例来描述,以有向带权图(如图1所示)为例,求解从A顶点出发到其他顶点的最短路径。根据算法的实现步骤,应用过程如下:设G={V,E,L}为有向权图,其中V=(A,B,C,D,E),L={10,10,20,30,35,70,110},而E则为E=(AB,AD,AE,BC,CE,DC,DE)。A为图的源点。

它的十字链表如图2所示。

对于图1的有向带权图,从源点A到其他各端点的最短路径分别为:A->D=30,A->B=10,A->B->C=45,A->B->C->E=55。考虑到本文的算法最后是要合并两个链表,同时需要查找节点的前驱后续,因此将用合并耗费较小的双向循环链表来存储最短路径。双向循环链表可以从任何一个节点遍历全部路径,而于本文的算法也常常需要查询最短路径末端节点的状态,因此采用双向循环链表可以把查找的时间耗费减到最低。

链表节点分为三个域。头域用来指节点的前驱节点,尾域用来指向节点的后续节点,数据域用来存储节点的状态,在本算法中则用来存储各个节点的名称,而头节点的数据域用来存储源点A到各个节点的最短路径权值总和,最末端节点的尾域指向头节点。

设有向非负连通图G(V,E),源点到各节点i最短路径长度记为D[i]。新增的边标权值为W,与W直接相连的点即新增边的弧头弧尾节点称为第一关联点。而与第一关联点直接相连的点称为第二关联点,以此类推。两节点Ei和Ej之间边的权值记为V[i]。

3 对于边的路径更新策略

当边增加时,原有权值为无穷大的路径变为了有限权值的通路,相当于权值的减少。因此当边的权值减少时,首先要将该边插入十字链表中,更新该边的第一关联点,即邻接点的状态。并考察新增边权值W,用新边权值W替换掉原来的旧边权值。根据文献[10]提出的引理,权值未发生改变的最短路径是不会发生改变的。因此我们不需要考虑新增边源点到新增边弧尾节点的路径,此最短路径是唯一且确定的。可以直接考察新增边的弧头节点,首先获取源点A到新增边的弧尾节点i的最短路径长度D[i],再将其加上新增边的权值,与A到新增边弧头节点j的最短路径长度D[j]比较,如果D[i]小于D[j]的话,说明新增边影响了原来的最短路径,因此用新的路径替代原路径。同时更新增边的弧头节点j的状态,更新源点A到节点j的最短路径为新的路径,最短路径的权值为修改后的最短路径的权值D=Di+W。同时需要扩大搜索范围,进一步查找与新增边弧头节点相连的后续节点即第二关联点。否则说明新增的边不会对最短路径造成影响,算法结束。

在扩大搜索范围时以新增边的弧头节点j为源点,向后考察它的后续节点。可以给节点j做上标记记录源点A到节点j的最短路径权值D,并将其放入新的链表中。查询其到所有第二关联点E[m]的路径权值V[m],并更新D=Dj+Vm。同样的,再与A到各个第二关联点的原有最短路径长度比较。若新路径仍然小于旧的路径,则更新路径为新的最短路径,同时再次扩大搜索范围。如此反复,直至求出的子图的最短路径不再需要更新,说明新增边的权值已经不能再改变图最短路径的选择了。将所有新生成的以第一关联点j为头的链表与源点A到节点j的最短路径链表合并。新的最短路径即更新完毕。

现用一实例说明,假设其中的边DC出现变化,新的权值为10,用虚线表示,如图3所示。

这时候端点D、C为第一关联点,且新边DC权值小于旧边DC的权值,就必须考察新增边是否会影响到最短路径。首先获取源点A到新增边源点D的最短路径及其权值为30加上DC的权值为40。而源点A到新增边的目标点C的原路径权值为45。由此可知新增边已经影响到了原最短路径。接着更新最短路径,继续扩大搜索范围,此时则以C为源点搜索到所有第二关联点的路径,如图4所示。

由图4可以看出C的第二关联点只有E,路径权值为10。因此,加上源点A到C的最短路径权值后,总的权值为50,小于A到E的原最短路径55。新的路径即更新为A->D->C->E=50,如图5所示。

对于删减边来说,过程有所不同。首先需要注意的是,源点到权值增加边的弧尾节点的最短路径是不会受到任何影响的。因此只要考虑权值增加边的弧头节点,通过检查最短路径链表的尾指针节点状态可以很容易地找到权值增加边的弧头节点和其所在的最短路径链表,然后向上追溯前驱节点。如果前驱节点并非是权值增加的边的弧尾节点,换句话说,权值增加的边并不在源点到该边弧头节点的最短路径上的话,则说明该边的权值变化并不会影响从源点到各端点的最短路径。因为权值增加不同于权值减少,并不会出现新边导致新通路的情况,当权值增加边不在从源点到各端点的最短路径上的时候,这些最短路径不会受到任何影响。

因此只需考虑那些在源点到各端点的最短路径上的权值增加的边,此时,从源点到该边的弧头节点的最短路径受到影响。此外,源点到其他节点且通过该边的最短路径同样也会受到影响。

先来看源点到该节点的最短路径,要重新找回源点到该点的最短路径的话需要通过十字链表回溯被删除边的弧头节点的全部前驱节点(第二关联点)E[m],查出它们到该节点的权值V[m]。再检查最短路径链表,查询源点到这些第二关联点的最短路径权值D[i]。二者相加,求出其中最小值min(D=Di+Vm),即是源点到该点的最短路径。

然后再考虑经过权值增加边的那些最短路径,找到权值增加边的弧头节点的所有后续节点E[i](出度边的弧头节点)。然后检查源点到这些节点的最短路径链表,查看这些节点在最短路径上的前驱节点是不是权值增加边的弧头节点,如果不是则说明边的权值增加并没有影响到源点到这些节点的最短路径,那么不需要做任何操作。如果是权值增加边的弧头节点的话,那说明边的权值增加已经影响了源点到这些点的最短路径。则需要按照之前的步骤重新计算被影响的点E[i],查找源点到这些点的最短路径。通过十字链表回溯这些点的全部前驱节点(第三关联点),从中选出源点到第三关联点的最短路径权值和第三关联点到该点的权值之和中的最小值。然后继续扩大搜索范围,直到权值增加的边不再影响最短路径为止。

还是以图1的有向带权图为例,假设边BC被删除。那么源点A到BC的弧尾节点B的最短路径是不会改变的,仍然为10。然后通过源点A到C的最短路径链表查找C的前驱节点,正好是B。说明源点A到C的最短路径改变了,需要重新计算C的最短路径。通过十字链表可以查到所有进入C的边,因为在这个例子中只有边DC,所以记录DC的权值。然后通过最短路径链表查找源点A到D的最短路径,将其和DC的权值相加,记为A到D的新的最短路径。

然后需要考察D后续节点。在这个例子中为节点C和E。节点C已经计算过了,因此我们考察节点E,同样是找到源点到E的最短路径链表,查找它的前驱节点,在这里是节点D。那么说明BC边的删除同样影响到了源点E的最短路径。这样将在图中查找E的前驱节点(出度边的弧尾节点),共有源点A、节点D、节点C三个。这样获取了源点到这三个点的最短路径总权值再加上这三个节点到点E的权值,从中选取最短的,在这个例子中为A->D->C->E=70。因此,最后将节点E插入A到C的最短路径链表中。

4 对于增删节点的Dijkstra改进算法

在实际网络中并不仅仅只涉及到边的变更,节点的变更(增删)同样常见。而节点增删比边增删要相对复杂一些。因为一个节点可能会连接多条边,所以节点增删影响的可能是多条边,乃至多条最短路径。但是算法本质并没有改变,同样是先处理被改变的节点,然后依次查找并处理受到影响的节点。实际上关于节点的增删对于源点到其他节点的最短路径的影响仍可以看成是边(以该节点为中间节点的两端点的边)的增删,只不过需要增删边的数量提高了。

首先讨论增加节点的情况。新增节点跟新增边有所不同,对于新增的节点首先要确定源点到该点的最短路径。这一部分很简单,考察该新增节点的全部前驱节点,即入度边的弧尾节点V[i],随后获取源点到与新增节点的前驱节点的最短路径长度D[i]。计算min{D[i]+V[i]}即为源点到新增节点的最短路径。这时需要建立新的最短路径链表,即源点到该新增节点的最短路径链表。

之后要考虑新增的节点对于整个最短路径的影响。这有点类似于对边增加的处理,即记录新节点到其后续节点,即出度边的弧头节点的路径权值,再与源点到新节点的最短路径相加。根据最短路径特性,某条以新增节点为中间节点的最短路径,其源点到该新增节点的路径必然为最短路径。也就是说,如果新增节点不影响源点到其他节点的最短路径的话,那么源点通过新增节点的最短路径再到其他节点的路径权值必然大于源点到这些节点的最短路径。

因此,将源点到新增节点的最短路径权值加上新增节点的后续节点(为了方便称之为第一关联点)的权值,随后与源点到第一关联点们的最短路径的权值对比,如果新的路径权值小于原先的最短路径,那么说明新增的节点影响到了源点到这些节点的最短路径。因而要删除这些受影响节点的最短路径链表,复制源点到新节点的最短路径链表,并在其后插入受影响的节点状态,并更新尾指针的权值为新的最短路径权值,这样的路径就是新修改后的路径。随后就要进一步考察它的影响力,检查它是否影响了以这些受影响的第一关联点为中间节点的最短路径。然后需要进一步扩大搜索范围,将范围扩大到第一关联点的直接后续节点(第二关联点)上。在需要的时候还要继续扩大到第三关联点上,如此反复直到路径不再出现变动,如此全部路径即更新完毕。

同样以图1的实例来说明。在节点D、C之间,增加了节点F同时还有相应的路径。DF=5,FC=5。

首先考察进入F的路径为D->F=5。随后获取源点到第一关联点D的路径和权值。由于图6中只有一条,因此源点A到F的最短路径只有A->D->F=35一条。随后考虑新增节点对整个路径的影响,获取F到第一关联点的路径F->C=5。这时候,因为A到F的路径确定,权值为35,所以A到C的新路径为A->D->F->C=40,小于A到C的原最短路径。然后更新路径,继续扩大搜索范围。这样,最终就形成了图6中新的最短路径。

对于删除节点,过程类似与边的删除,但是实际计算要更复杂一些,因为当节点被删除后同样可能会导致多条边发生变化。而在一些极端的情况下,比如删除了关键点,会导致实际整个算法相当于重新运行一遍Dijkstra算法。

与删除边的步骤略有不同的是,被删除的节点必然是在至少是它本身的最短路径上,因此只需要考虑那些有可能经过被删除节点的源点到其他节点的最短路径。首先需要遍历被删除节点的后续节点(第一关联点)通过查找最短路径链表,来判断这些第一关联点在最短路径链表上的直接前驱是不是被删除的节点,然后标记全部以被删除节点为中间节点的源点到第一关联点的最短路径,并查找源点到受影响点的最短路径。通过十字链表回溯该点的全部前驱节点(第二关联点),从中选出源点到第二关联点的最短路径权值和第二关联点到该点的权值之和中的最小值,即为受影响的第一关联点的新最短路径。然后更新最短路径链表,继续查看最短路径链表被修改的第二关联点的直接后续节点,如此反复直到全部的后续节点的最短路径链表上前驱节点不再是被删除的节点或者最短路径链表被修改后的节点。此时说明节点的删除已经不能影响节点的最短路径了,算法宣告结束。

5 验 证

用C++编写程序验证,采用code-blocks编译。用clock函数计时,传统的DIjkstra算法和改进策略各运行一万次,结果如图7所示。

图7显示了图在增加了两个节点以及改变原有边权值后,重新计算后的最短路径。上半部分为Dijkstra算法在图网络出现更新后重新计算整个最短路径所需的运行时间,而下半部分为本策略在原有最短路径的基础上,做出修改所需的时间,二者得出的最短路径均相同。可以看出本策略有效地减少了传统算法重新计算最短路径所需的时间耗费。

从理论上分析,在开始的阶段,查找源点到该点前驱节点的最短路径为1,如果是较为复杂的节点增删,时间复杂度取决于该节点的度,一般均为常数时间。主要时间耗费在于从该节点查找它的后续路径,取决于受影响的节点和边数,通常来说远小于图的节点数和变数。在极端的情况下,如与源点直接相连的边或节点发生了改变,就需要从尾指针追溯到源点,有V-1个节点和相应的边发生了改变,则需要查找V-1次。因此相当于重新进行了一次Dijkstra算法运算O((V-1)2),其时间复杂度仍然小于传统的Dijkstra算法。虽然使用费波那切堆的Dijkstra算法的时间复杂度仍为O(lgN)[10],但考虑到实现的困难程度,其适用范围远不如传统的Dijkstra算法广泛。而且在大多数情况下,只需要修改其中的一小段路径,仍能节约大量的时间和空间,实际耗费远小于重新进行一次计算最短路径操作。

6 结 语

求解最短路径的相关算法在现实中被广泛应用,本文则针对传统算法在实际应用中出现的问题进行了改进。提出了基于Dijkstra算法的改进策略,使其可以在边或节点发生改变时,重新计算被改变边或节点所影响的部分最短路径,而不是重新计算全部的最短路径,从而节约大量时间。它的时间复杂度跟Dijkstra基本相同,在采用了十字链表来存储有向图后,带尾指针的双向循环链表来存储最短路径亦减少了使用Dijkstra算法时查找其前驱后续时的复杂度,为O(1),在进行合并操作时,其时间复杂度为O(1),插入时的时间耗费取决于增删的边和节点数量和位置。传统的Dijkstra算法需要遍历邻接表和图的全部顶点,此外每次松弛亦需要遍历一次边顶点集,因此通常情况下时间复杂度高达O(V2+E)。但是本文的算法并不需要遍历全部的图,只需查找修改原有的最短路径即可。

参考文献

[1]翟娜,李庆东.Dijkstra最短路径算法改进研究及其在GIST仿真分析中的应用[J].测绘标准化,2010,26(1):39-41.

[2]卢照,师军.并行最短路径搜索算法的设计与实现[J].计算机工程与应用,2010,46(3):69-71.

[3]Muhammad Aasim Qureshi,Fadzil,Hassan B,et al.A O(E)time shor-test path algorithm for non negative weighted undirected graphs[J].In-ternational Journal on Computer Science and Information Security,2009,16(1):40-46.

[4]鄢章华,滕春贤.基于数据库的Dijkstra算法的改进与实现[J].哈尔滨理工大学学报,2008,13(1):33-34.

[5]何旦,俞鹤伟.一种基于移动IPv6路由寻址的最短路径优化算法[J].微计算机信息,2009,25(5):164-166.

[6]Xu M H,Liu Y Q,Huang Q L,et al.An improved Dijkstra’s shortestpath algorithm for sparse network[J].Applied Mathematics And Com-putation,2007,185;247-254.

[7]Alsuwaiyel M H.算法设计技巧与分析[M].吴伟昶,方世昌,等译.北京:电子工业出版社,2004:146-150.

[8]Meena Kumari S,Geethanjali N.A survey on shortest path routing algo-rithms for public transport travel[J].Global Journal of Computer Sci-ence and Technology,2010,9:73-76.

[9]柴登峰,张登荣.前N条最短路径问题的算法及应用[J].浙江大学学报:工学版,2002,36(5):531-534.

[10]Conmen T H,Leiserson C E,Rivest R L.算法导论[M].潘金贵,顾铁成,李成法,等译.北京:机械工业出版社,2006:358.

[11]谢柏青,佘晓歌.算法与数据结构[M].北京:高等教育出版社,2001:230-232.