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、學情分析本課程授課對象為高職各專業(yè)大一學生，課程開設(shè)在大一第2學期，學生在知識儲備、學習特點和信息素養(yǎng)的情況如下：1.知識與技能儲備學生了解了3種機器學習模型，對機器學習常用核心技術(shù)有了進一步認識2.學習特點授課對象在學習方面表現(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資源，反感靜態(tài)紙質(zhì)學習材料；（3）具有較強的求知欲，希望進一步了解目前廣泛應(yīng)用的深度學習算法。3.信息素養(yǎng)學生具備了基礎(chǔ)的信息技術(shù)學科素養(yǎng)，二、教學內(nèi)容1.知識目標2.能力目標3.素養(yǎng)目標1.教學重點 八、教學環(huán)節(jié)教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教學活動策略與意圖環(huán)節(jié)一課程回顧與學習目標(15分鐘)【問題導入】1.神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、模型、工作原理是什么？2.怎樣訓練前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？【學習目標】教師活動1.提出問題，回顧上次課中人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所學內(nèi)容2.介紹本單元的學習目標學生活動2.思考記錄1.問題教學法：復習人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為本次課程做好鋪墊2.講授教學法：介紹學習目標，使學生明確本次課的要求教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教學活動策略與意圖環(huán)節(jié)二學習卷積神經(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)各層的作用教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教學活動策略與意圖環(huán)節(jié)三學習卷積神經(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雜特征學生活動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)的基本原理教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教學活動策略與意圖環(huán)節(jié)四學習卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練(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對訓練數(shù)據(jù)中所有的圖像重復步驟②～④,直至完成訓練。教師活動學生活動案例分析法：通過識別交通工具案例，使學生能夠具體形象地了解卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓練過程教學環(huán)節(jié)教學內(nèi)容教學活動策略與意圖環(huán)節(jié)五考核評價與教師小結(jié)(10分鐘)1.通過學習通課程平臺，完