神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的多元化與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐

中南大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院 劉心歌 韓旭里 唐美蘭

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的多元化與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)踐

中南大學(xué)數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)院 劉心歌 韓旭里 唐美蘭

本文結(jié)合研究生課程體系設(shè)置和專業(yè)特點(diǎn)，論述了研究生課程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容的合理選取。基于研究生教育應(yīng)有的探究性、創(chuàng)新性、研發(fā)性、實(shí)踐性等特征，研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)手段和教學(xué)方法的改革，推行多元化的教學(xué)方式，進(jìn)行學(xué)科交叉，加強(qiáng)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，制訂合理的評估管理體系，促進(jìn)學(xué)生研究性地學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程。

研究生課程 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 創(chuàng)新能力 教學(xué)改革

20世紀(jì)40年代以來，作為研究各種復(fù)雜非線性動力學(xué)問題的定性方法和定量方法，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究方法引起了世界各國的廣泛關(guān)注和廣大學(xué)者的濃厚興趣。1947年-1969年為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展初期，大量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和相應(yīng)的學(xué)習(xí)規(guī)則被提出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的過渡期為1970年-1986年，目前廣泛使用的BP 網(wǎng)絡(luò)，即反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)由Kumelhart等人在此期間提出。1987 年以后，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論與應(yīng)用得到了迅速發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法已經(jīng)覆蓋了控制理論中的很多問題。

一、研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容的選取

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基于現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論發(fā)展起來，有著比較抽象和深奧的數(shù)學(xué)理論，研究方法新穎獨(dú)特，與信息科學(xué)與生物技術(shù)緊密相關(guān)，具有應(yīng)用科學(xué)的特征，隨著信息科學(xué)的發(fā)展而發(fā)展。在飛速發(fā)展的科學(xué)與技術(shù)推動下，當(dāng)今世界己進(jìn)入信息時代和知識經(jīng)濟(jì)時代。但是我國高校研究生的課程設(shè)置變化很小，教材老舊，課程內(nèi)容過于陳舊，沒有及時更新，缺乏前沿性，研究生人才的培養(yǎng)嚴(yán)重滯后。部分教師將科研與研究生的教學(xué)割裂，沒有對相關(guān)問題進(jìn)行深入研究，沒有新的觀點(diǎn)和方法，對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最新進(jìn)展，尤其是對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最新研究成果和研究方法缺少了解，僅限于教材講解，缺乏對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新知識和新方法的及時補(bǔ)充，研究生的教育方式與本科生教育之間沒有本質(zhì)區(qū)別。

因此，教師應(yīng)結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的最新成果，合理選取神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容，在課程中將研究生引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的前沿研究與應(yīng)用之中。

二、研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)手段和教學(xué)方法，推行多元化的教學(xué)方式

部分神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程仍以教師講解為主，實(shí)際上應(yīng)讓廣大研究生積極參與到教學(xué)活動中。然而能做到這一點(diǎn)的教師很少，從而導(dǎo)致研究生的課程教學(xué)方式、教學(xué)手段和本科生教育沒有本質(zhì)區(qū)別，缺乏研究生教育應(yīng)有的基本特征，如探究性、創(chuàng)新性、研發(fā)性等。很多教師上課采用灌輸式的教學(xué)方法，側(cè)重課堂講授，側(cè)重單向的傳授知識，缺少師生之間的互動。因此，研究生教育要在學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)課堂上的師生互動與探討，強(qiáng)化教師的引導(dǎo)，突出研究生的自主性學(xué)習(xí)。通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，研究生提高了分析能力、歸納能力、抽象能力和推理能力，陶冶了數(shù)學(xué)情操，培養(yǎng)了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維，提高了寫作能力和科研素質(zhì)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處在專業(yè)基礎(chǔ)的位置上，因此對其學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)更加注重研究性。經(jīng)過本科階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，絕大多數(shù)研究生具備了很好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。

三、加強(qiáng)師資隊伍的建設(shè)，進(jìn)行學(xué)科交叉，加強(qiáng)研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

人才培養(yǎng)是學(xué)校的核心，師資隊伍水平直接影響人才培養(yǎng)的質(zhì)量。師資隊伍建設(shè)是學(xué)校的核心工作之一。除教學(xué)工作外，教師以項目形式展開科研活動為研究生的培養(yǎng)提供了一個很好的平臺。項目實(shí)施過程中，研究生作為參與者，目睹科研的全過程，增強(qiáng)了感性認(rèn)識。項目研究要求各個專業(yè)研究人員通力合作，構(gòu)建一個良好的協(xié)作環(huán)境，這有助于研究生團(tuán)隊合作精神的培養(yǎng)。同時，教師的科研活動必將促進(jìn)任課教師隊伍的建設(shè)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種重要的研究方法，與其他學(xué)科有著廣泛的交叉。模糊邏輯是處理不確定性、非線性問題的有力工具，但它缺乏有效的自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)能力。模糊數(shù)學(xué)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合在控制理論中得到了有效應(yīng)用，已發(fā)展成為專門的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。它既具有智能、自適應(yīng)特點(diǎn)，又具有高度的并行性和靈活性，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，是處理各種復(fù)雜的不確定的和近似的控制問題的重要工具。我們將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論與方法和模糊數(shù)學(xué)理論相結(jié)合，進(jìn)行學(xué)科交叉，提高研究生的創(chuàng)新能力。

四、制訂合理的研究生課程評估管理體系

研究生教學(xué)質(zhì)量的提高要與相應(yīng)的評估管理體系配套。先進(jìn)的評估方法、完備的評估指標(biāo)、客觀的評估結(jié)果有助于任課老師從思想上重視研究生課程的教學(xué)活動，調(diào)動神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)任課老師的教學(xué)積極性，促進(jìn)教師自身知識體系的發(fā)展，進(jìn)而提高授課水平，達(dá)到提高研究生教學(xué)質(zhì)量的最終目的。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)課程評估管理體系對學(xué)生的管理與考核要公正、客觀、全面、系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)注重學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，考慮學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性和學(xué)習(xí)效果。

［1］楊良土，胡東成，羅予頻.前饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)容錯性研究的現(xiàn)狀和展望［J］.電子科學(xué)學(xué)刊，1998

［2］徐海銀，陳幼平，周祖德，何頂新.容錯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及容錯B P算法研究［J］.華中理工大學(xué)學(xué)報，1995

［3］田志宇.與性能相關(guān)的可靠性評估方法及A N N 可靠性的研究［D］.北京： 清華大學(xué)，1994

［4］肖本政.前饋網(wǎng)絡(luò)的性能及學(xué)習(xí)算法改進(jìn)的研究［D］.北京： 清華大學(xué)，1994

（此文系中南大學(xué)研究生教改項目No. 2015JGB21與NSFC No.61271355資助）

ISSN2095-6711/Z01-2015-11-0067