《腦與認知科學》教學大綱

《腦與認知科學基礎(chǔ)》教學大綱課程編號學時/學分24/1.5開課單位信息科學技術(shù)學院、人工智能學院智能科學與技術(shù)、人工智能考核方式執(zhí)筆者考試一、課程說明腦與認知科學是智能科學與技術(shù)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是現(xiàn)代腦科學、認類學科門類下智能類專業(yè)開設(shè)的《腦與認知科學基礎(chǔ)》，利用神經(jīng)科學和信息科學等跨學科知通過對這本課程的學習，學生可以理解人類如何通過腦與神經(jīng)系統(tǒng)認知周圍的世界、理算模式與方法及其實踐帶來新的啟示，為進一步學習后續(xù)專業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。二、課程目標知識目標課程目標1：學習腦與認知科學基礎(chǔ)知識和基本理論知識，掌握大腦與神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)、特性等基本知識，了解各種認知心理特質(zhì)（感覺、知覺、運動、控制、學習、記憶、睡夢、成癮、語言、情緒、社會認知、腦神經(jīng)可塑性）的腦神經(jīng)原理，具備調(diào)研、分析和判斷各種腦與認知現(xiàn)象的腦神經(jīng)原理與框架的知識儲備；課程目標備；課程目標（腦功能成像、電生理、心理測評）智能形成機理和工作方式的強烈興趣，培養(yǎng)學生追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識；能力目標課程目標課程目標培養(yǎng)學生的腦與認知科學數(shù)據(jù)分析處理能，使學生掌握腦與認知科學行為驗的設(shè)計方法，掌握各種腦功能成像實驗fMREEERPEEC）的設(shè)計、執(zhí) 行與數(shù)據(jù)分析方法，具有獨立進行行為、腦成像和神經(jīng)生理實驗的能力；課程目標三、課程對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系序號畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求指標點具體內(nèi)容對應(yīng)課程目標能夠用腦與認知科學知識解決智能科學與技術(shù)領(lǐng)域復(fù)雜工程1畢業(yè)要求1-1問題，通過正確的理解、建模、推演求解、比較分析等尋找1，2，3，5解決方案；能夠基于計算機科學、智能科學原理，建立數(shù)學模型正確表2畢業(yè)要求2-2達復(fù)雜腦與認知科學與技術(shù)問題；3，4，5，6能夠根據(jù)需要進行人工智能系統(tǒng)的全周期全流程設(shè)計，了解3畢業(yè)要求3-1技術(shù)方案和各種因素對目標產(chǎn)品性能、質(zhì)量的影響并加以控2，4，6制；能對實驗結(jié)果進行分析和解釋，并通過信息綜合得到合理有4畢業(yè)要求4-4效的結(jié)論；3,5，6能夠選擇和使用恰當?shù)男畔①Y源對復(fù)雜腦認知科學與技術(shù)問5畢業(yè)要求5-2題進行分析；2，3，4，5具備自主學習能力與工程思維能力，能夠在學習中發(fā)現(xiàn)和提6畢業(yè)要求12-2出問題并對所學知識進行恰當合理的歸納總結(jié)，能夠理解所3，4，5，6面臨的各類技術(shù)問題；四、理論課程教學內(nèi)容、基本要求與學時分配序教學內(nèi)容號一、認知與計算1.腦與認知科學的基本概念1 2.能認知計算及其框架人類腦計劃1.認知心理學與心理測評

教學要求掌握腦與認知科學的基本概念掌握大腦的基本結(jié)構(gòu)和功能理解認知計算及其框架了解人類腦計劃掌握認知心理學、認知建模、微電極技

總學時數(shù)24 對應(yīng)課程講 實 實 上目標課 驗 踐 機2 1，22認知計算與建模腦功能成像

2與方法。2.理解認知計算與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、腦科學研究

3，44.電生理學 層次與相關(guān)技術(shù)3EEGPET的原理、特點及應(yīng)用;三、神經(jīng)與信息1.神經(jīng)元及其信息編解碼2.神經(jīng)信息傳播機制人工神經(jīng)元深度學習系統(tǒng)四、視覺與計算1.視覺通路和基本要素2.物體識別與運動視覺視覺法則計算機視覺設(shè)計五、感覺與知覺聽覺與平衡覺觸覺與痛覺3.味覺與嗅覺直覺與聯(lián)覺運動與控制六、注意與意識1.注意與分辨2.注意網(wǎng)絡(luò)注意腦機理思維與意識

掌握神經(jīng)信息的產(chǎn)生和傳播機制理解大腦皮層的精細結(jié)構(gòu)理解人工神經(jīng)元與人腦神經(jīng)元的差異 2關(guān)系;掌握視覺相關(guān)的三條神經(jīng)通路掌握視覺信息的要素及腦內(nèi)處理機制恒常性、運動視覺的現(xiàn)象例;掌握聽覺、觸覺、味覺和嗅覺的神經(jīng)通路理解感覺器官的結(jié)構(gòu)及感覺形成的原理、影響各種感知覺的要素、聯(lián)覺的分類及影響因素； 2了解人工耳蝸等人工系統(tǒng)構(gòu)建了解運動與控制層級性和框架象掌握注意網(wǎng)絡(luò)、心理模型、信息加工2了解注意的腦機理以及睡眠與夢理解思維與意識的形成以及快慢競爭性

1，2，4，61，2，4，61，2，3，41，2，4，61.掌握學習與記憶的概念、記憶的步驟、七、學習與記憶1.掌握學習與記憶的概念、記憶的步驟、七、學習與記憶分類及各類特點，各類記憶的腦神經(jīng)基1.學習與記憶的基本概念礎(chǔ)；7記憶的腦神經(jīng)基礎(chǔ)學習與記憶的細胞分子機制掌握工作記憶模型；理解短期和長期記憶形成的神經(jīng)生物學24.了解遷移學習與貝葉斯推理基礎(chǔ)和基本案例;4.掌握遷移學習與貝葉斯推理系統(tǒng)構(gòu)建4，6八、溝通與語言溝通、語言與演化語言、語言障礙與大腦8語言理論腦電到語言轉(zhuǎn)譯自然語言處理九、情感與計算1.大腦額葉子區(qū)域及功能2.前額葉與記憶和目標導向行為情緒的認知神經(jīng)科學情緒加工的神經(jīng)系統(tǒng)與計算十、發(fā)育與可塑1.大腦的發(fā)育2.認知功能的發(fā)展與神經(jīng)可塑性大腦整體性與腦功能網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搜索十一、社會與創(chuàng)造1.選擇與決策2.同理心與社會認知人類智力的起源與演化智力進化與提升創(chuàng)造力十二、人工與系統(tǒng)人工智能與類腦系統(tǒng)12腦科學與機器智能腦啟發(fā)式系統(tǒng)與倫理法律

1.掌握人類語言的演化與起源、語言功能的塑成機制、大腦語言中樞與失語癥；2.理解心理詞典、語言輸入的知覺分析、單詞識別、句子中單詞整合模型； 2了解語言功能與左腦功能的關(guān)系語言處理方法掌握大腦前額葉的分區(qū)及功能、前額葉損傷的認知缺陷、情緒的基本成分及對應(yīng)腦機制、恐懼情緒反應(yīng)的神經(jīng)通路；2理解情緒理論的發(fā)展歷程、盲視、恐懼記憶的形成與消退（創(chuàng)傷后壓力失調(diào)）、情緒與決策；了解社會情緒與情緒的調(diào)節(jié)策略理解情感通路對強化學習、對抗網(wǎng)絡(luò)啟示1.掌握大腦發(fā)育歷程、大腦發(fā)育與認知發(fā)展、神經(jīng)可塑性、大腦老化與退化的特點；和聽覺的大腦適應(yīng)力；2理解腦功能分區(qū)與整體性功能網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和分析方法構(gòu)搜索理解卡尼曼的決策理論，理性、情緒與決掌握智力與創(chuàng)造力的概念、人類智力的 2起源與進化、弗林效應(yīng)、提升創(chuàng)造力策略；的形成策略；用；理解自主意識建模方法及其自主無人系統(tǒng)、仿真機器人； 6了解智能系統(tǒng)復(fù)雜性與簡約性關(guān)系能善用與犯罪；

1，2，3，41，2，3，61，2，3，41，2，3，43，4，5，6合計 24五、實驗（實踐、上機）教學內(nèi)容、基本要求與學時分配無六、教學方法程內(nèi)涵，通過上述教學活動來實現(xiàn)學生理論聯(lián)系實際解決復(fù)雜科學問題能力的培養(yǎng)。七、考核及成績評定方式考試成績由平時成績和期末成績兩部分構(gòu)成。平時成績占總成績的3070%。平時成績由課堂表現(xiàn)、出勤、課后作業(yè)成績按相應(yīng)的比例折算并相加后得出（標準見下表）。序號成績構(gòu)成考核方式序號成績構(gòu)成考核方式占比1課堂表現(xiàn)10%2課堂測試3課后作業(yè)20%4平時成績實驗（實踐）5上機6研究報告7文獻綜述8期末成績課程論文9期末考試70%合計100%評價標準：課堂表現(xiàn)觀測點評分觀測點評分觀點和想法清觀點和想法的表晰、合理，邏達（權(quán)重0.3）輯性好的合理性、邏輯性觀點和想法比較沒有明確的觀明確，但合理性、點和想法邏輯性不足80-100分60-79分40-59分1-39分0分回答問題、參與積極主動回答能夠被動回答問勉強能回答問不能正常地回不能回答問討論或匯報情問題、參與討題、參與討論或題、參與討論或答問題、參與討題、參與討論況（權(quán)重0.4）論或做匯報做匯報做匯報論或做匯報或做匯報資料查閱、知識運用情況（權(quán)重0.3）熟練查閱全部資料、運用相關(guān)知識基本做到資料的查閱、知識的運用能做到部分資料的查閱、部分知識的運用不能做到資料的查閱、知識的運用2、課后作業(yè)觀測點80-100分觀測點80-100分60-79分評分40-59分1-39分0分作業(yè)完成進度（提前完成按時完成延時完成后期補交未提交基本概念掌握程度概念清晰，分（權(quán)重析得當主要概念清晰，但部分分析有誤部分概念清晰，分析中有明顯的知識基本概念不清晰漏洞解決問題的方案所提方案能夠所提方案的主要正確性（權(quán)重解決問題，思思路、過程和計方案部分可行不能制定方案0.4）路清晰，計算算過程正確正確作業(yè)完成態(tài)度書寫工