信息技術(shù)（第2版）（拓展模塊）教案 拓展模塊5 5.3常用核心技術(shù)3

2/8課題名稱卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)授課類型理實一體授課對象授課課時所授課程授課地點所授教材一、學(xué)情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學(xué)生，課程開設(shè)在大一第2學(xué)期，學(xué)生在知識儲備、學(xué)習(xí)特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學(xué)生了解了3種機器學(xué)習(xí)模型，對機器學(xué)習(xí)常用核心技術(shù)有了進一步認識2.學(xué)習(xí)特點授課對象在學(xué)習(xí)方面表現(xiàn)出如下特點：（1）喜歡情境設(shè)定，厭煩平淡無奇的說教；（2）樂于接受可視化教學(xué)資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學(xué)習(xí)材料；（3）具有較強的求知欲，希望進一步了解目前廣泛應(yīng)用的深度學(xué)習(xí)算法。3.信息素養(yǎng)學(xué)生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)，二、教學(xué)內(nèi)容1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學(xué)重點 八、教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學(xué)習(xí)目標(15分鐘)【問題導(dǎo)入】1.神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、模型、工作原理是什么？2.怎樣訓(xùn)練前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？【學(xué)習(xí)目標】教師活動1.提出問題，回顧上次課中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所學(xué)內(nèi)容2.介紹本單元的學(xué)習(xí)目標學(xué)生活動2.思考記錄1.問題教學(xué)法：復(fù)習(xí)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為本次課程做好鋪墊2.講授教學(xué)法：介紹學(xué)習(xí)目標，使學(xué)生明確本次課的要求教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)二學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(30分鐘)1.輸入層2.卷積層（1）卷積核（2）卷積運算3.池化層4.全連接層5.輸出層（1）線性回歸問題，可以直接使用線性函數(shù)作為輸出以便能夠獲得一個連續(xù)值；（2）多類別分類問題，通常使用softmax函數(shù)作為輸出層的激活函數(shù)以便確定輸入所屬類別。教師活動1.運用圖示講解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層功能2.運用圖示和動畫講解卷積核和卷積運算3.運用圖示講解池化操作4.運用圖示講解全連接層結(jié)構(gòu)5.運用圖示講解輸出層功能學(xué)生活動2.積極思考3.思考記錄講授法：通過圖示講授卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使學(xué)生能夠具體形象地了解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各層的作用教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)三學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理(20分鐘)1.卷積核如何提取特征（1）卷積核與特征匹配（2）特征圖2.池化的功能3.多層卷積抽取復(fù)雜特征教師活動1.問題：計算機如何識別字母X？2.運用圖示講解卷積核如何提取X特征3.運用圖示講解池化的功能4.運用實例講解多層卷積如何抽取復(fù)雜特征學(xué)生活動2.積極思考3.思考記錄講授法：通過圖示和實例講解特征的提取，使學(xué)生能夠具體形象地了解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)四學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練(15分鐘)案例：用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別5種交通工具步驟：①初始化所有卷積核元素，使用隨機值設(shè)置參數(shù)；②向網(wǎng)絡(luò)輸入一張訓(xùn)練圖像；③計算輸出誤差；④根據(jù)輸出誤差值，使用梯度下降算法按反向傳播方向更新所有卷積核的權(quán)重值以及其他參數(shù)值；⑤對訓(xùn)練數(shù)據(jù)中所有的圖像重復(fù)步驟②～④,直至完成訓(xùn)練。教師活動學(xué)生活動案例分析法：通過識別交通工具案例，使學(xué)生能夠具體形象地了解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)活動策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評價與教師小結(jié)(10分鐘)1.通過學(xué)習(xí)通課程平臺，完