神经网络模型及仿真课件

人的差异在于业余时间神经网络模型及仿真神经网络模型及仿真人的差异在于业余时间神经网络模型及仿真管理建模与仿真神经网络模型及仿真◆人神经网络基本理论门BP神经网络MATLAB工具箱组建神经网络的注意事项4应用实例创新是一个民族进步的灵魂，国家兴旺的不竭动力──一个没有创新能力的民族，难以屹立于世界之林。培养学生创新精神和创新能力，是多年来实施新课程教育改革的主要目标。物理学科在培养学生创新精神和创新能力方面有着很大优势，因此，如何充分利用学科特点培养学生创新能力，是所有物理教师应该思考的一个重要问题，而面对广大农村物理教师队伍的素质和水平，以及薄弱的教学条件和农村孩子已形成的习惯特点，广大农村物理教师应该怎样才能培养学生创新精神和创新能力呢？本人结合自己的教学实际，谈谈自己的看法。一、要有适应教育改革的物理教学观念爱因斯坦说过：“学校凭借恐吓压力和权威来管理学生是一件最坏的事情，它破坏了学生深挚的感情、真诚和自信，它养成学生驯服的性格。”这一点在农村学校尤为突出，农村孩子在课堂上害羞、拘谨，不好意思发言，不敢提出问题，所以，我以为农村物理教师在教学过程中首先要解放学生的思想，在课堂教学中要努力营造轻松、愉快、和谐、民主的氛围，调动学生的主动性和积极性，给学生以创新的条件、机遇和氛围。二、要有开放型的物理教学模式在农村学校，虽然教育改革的呼声很高，但真正推行实践的很少，传统的教学观念根深蒂固，势力强大，各位老师仍偏重于灌输与接受的传统教学模式，“满堂灌”、“填鸭式”、“死记硬背”、“机械训练”、“题海战术”等本应早该抛弃的教学和学习方式在苏北农村仍然盛行。而新课程改革要求我们要改变以往“应试教育”的观点，坚持以学生为主体的原则，积极探索实行启发式、讨论式等开放性教学模式，如杜郎口“三三六”自主学习教学模式；兖州一中“三步六段、35+10课堂循环”模式；昌乐二中“271”课堂法则。只有这样开放性的教学模式才能激发学生独立钻研精神和创新意识，引导学生主动学习，自主学习，培养学生研究性学习的习惯。让学生感受、理解物理知识产生和发展的过程，而不仅仅是知识的结论。同时针对物理学科的特点，应增强学生的主动性、自立意识、动手能力，强化科学思维和科学方法，增强创新意识。让课堂组织行式开放、学生实验室开放、小制作场所开放、计算机房开放。要消灭机械重复、主次不分、满堂灌输、以讲代练、以讲代学、重结论轻过程、重答案轻分析的现象。在处理“导”与“学”的问题上，更应重视“学”，学生要有充分的自主学习时间，才能涉猎广泛的知识。这样学生学习物理的内在动力和积极性被充分地调动起来，学生的角色才能由被动变为主动。三、要重视物理实验，加强实验教学。物理老师要重视物理实验，加强实验教学，并在实验教学时，应力争让实验更富有探索性和挑战性，不仅要让学生自己思考，活跃思维，还要让学生亲自动手，探索方法，培养能力。不仅要让学生掌握实验的具体做法，一些基本的实验技能，还要引导学生学会研究物理问题的实验方法，如常用的间接测量的实验方法、"控制条件"的实验方法、"以大量小"的实验方法、测量微小量的"叠加法"、"替代法"和"比较法"等。实验教学过程可以从扩大实验空间，增加实验时间，拓展实验方式几方面努力。并结合新教材，培养学生设计实验能力。设计实验能力是一种最高水平的实验能力，最能体现创新精神和创新能力，是活化知识、进行创造性学习所必须具备一种能力，它与发散性思维能力、敏锐的观察力、丰富的想象力以及情感、意志、兴趣等心理密切相关。学生通过理解实验原理、编写实验步骤、设计实验表格、选择实验器材、设计实验装置等过程就能够不断激发创新思维，培养创新能力，。四、要能够积极组织学生开展课题研究在新的物理教学大纲中，明确提出了课题研究。课题研究的目的是全面培养学生综合运用所学知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力、语言文字表达能力以及团结协作的能力。这项活动还有利于培养学生独立思考的习惯，激发学生的创新意识，训练学生参与实践的能力。尤其是探索性实验，例如“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”、“研究材料的保温性能”……这些课题大多没有惟一正确的答案，学生做这些题目时也不是简单的“会”与“不会”的问题，而是可以在不同方面、不同深度进行许多工作。例如“小论文：从电冰箱到臭氧层”，可能有的学生着重从氟利昂破坏臭氧层的机理上去研究，而另外一些学生的兴趣则在于臭氧对于太阳辐射的作用或太阳辐射的生理学效应。因此，对学生课题研究的考核就不应该是简单地打个分数，而要有综合的评价。五、要不断学习，不断提高自身素质和能力。农村教师知识结构的老化，也不能适应时代发展的需要，而新课程改革已经吸纳新的知识进入课程领域，教师们只有掌握更多新技能、新知识，才具有新课程的实施能力，也能把培养学生创新精神和创新能力落到实处。现在的农村教师常常感到自己难以胜任新课程的教学工作，对新教材上的新问题和新知识也不愿引领学生去思考讨论，也怕学生的提问触及到自身知识的空白，“课堂出丑”可是每位教师不想出现的情况。正如广东省高中新课程课题组成员叶延武所说：“没有教师的发展，就没有新课程的实施，也就没有创新能力的培养。”加强对学生创新能力的培养，为21世纪培养出德智体美全面发展、具有创新意识和实践能力的人才，是社会对广大教师的要求，也是新课程改革的初衷和目标，作为一名处于新课程改革时期的物理教师，可谓肩上的责任重大，唯有自身不断学习，不断创新，才能适应新时代的教育要求。古代教育家孔子在《雍也》中曾说“中人以上可以语上也，中人以下不可以语上也”，这是孔老夫子对“因材施教”的论述。近代著名教育家陶行知也曾这样论述因材施教：“培养教育人和种花木一样，首先要认识花木的特点，区别不同情况给以施肥、浇水和培养教育”，并且付之于教育中。一、班级内座位分层，形成竞争氛围1.分层有依据根据初一下、初二上市质检成绩和经过第一轮总复习后的市质检成绩取三次成绩平均，结合平时课堂表现，经学生自主选择、教师建议、班主任动员，参考本校学生生源素质水平等综合考评，大致按照3∶4∶3的比例在各班级内分层为ABC三层。2.具体可操作基本符合一个班级2人同桌纵向4大组模式：1个大组为A层、2个大组为B层、1个大组为C层；或者是3人同桌纵向3大组模式：ABC层各1个大组，每节课上课前备好复习材料按照分层座位就坐。班内分层、课内分层简单易操作，客观上不影响学校整体排课和教学。分?痈?学生带来兴奋感和新鲜感，相对其他学科一成不变的座位、一成不变的同桌而言，每次生物课换座位就好像课间“游戏”活动一般，为复习课堂带来活力；分层为学生树立了具体的、近距离的学习榜样和奋斗目标，自然而然形成了竞争氛围和学习动力。二、复习课分层，形成自主复习思维模式分层复习课是分层复习的重点，是帮助学生形成自主复习、解题思维模式的重要环节，因此，上好每一节分层复习课至关重要。1.课前备课挑选典型试题、大题中的典型小题、系统性知识较强、综合性较强的习题作为上课讲评重点，并准备好相关考纲知识点知识网络图备用，当A层学生无法自行整理知识网络时呈现。例如下面这一题就可以作为典型例题来分析：例题人醉酒后常会出现呕吐、语无伦次、走路不稳等现象，这时驾车行驶将对交通带来极大的安全隐患。据世界卫生组织的事故调查显示，有大约50%～60%的交通事故与酒驾有关。请你用所学知识回答下列问题：（1）醉酒者常表现出的走路不稳等现象，是由于酒精麻痹了造成的。（2）某人在酒驾交通事故中受伤，医生敲击其膝盖下韧带检测膝跳反射，这属于（简单/复杂）反射。完成这个反射的结构基础是，它由感受器、、、传出神经和组成。（3）警察通常对醉酒者采用对着酒精测试仪吹气来检测醉驾程度。吹气时，醉酒者的膈肌处于状态。（4）酒精主要在消化道的中吸收进入血液，随后进入人体内最大的消化腺中分解，若饮酒过量，对该器官伤害极大。酒精首次进入醉酒者心脏四腔：①左心房，②左心室，③右心房，④右心室的先后顺序是。【试题分析】本题是一道综合性强的较难题，考查的知识点有神经系统的组成、神经调节的基本方式、呼气和吸气、消化系统的组成及血液循环等知识，体现了知识的综合性。考查的能力包括理解能力、应用能力。需要在熟悉掌握课本知识的基础上，与题目问题快速匹配，并能够应用知识解答具体问题，思维要求较高。2.课内分层任务驱动全班每个学生都要认真做题并准备回答，老师分配不同任务驱动学生思考：C层学生回答重点是“答案是什么”；B层学生需要对C层学生答案纠错同时说明“为什么”或者“我是怎么思考的”；A层学生必须提炼出本题知识点及知识点的相互联系、形成知识网络图、举一反三知识迁移等。例如上面典型例题第（1）小题：C层学生直接回答“小脑”即可；B层学生必须解答答题思维过程：小脑的主要功能是使运动协调、准确，维持身体的平衡；饮酒过量的人常常表现走路不稳，这是由于酒精麻痹了小脑造成的；A层学生还必须列出神经系统的组成及功能知识网络图，不完整之处查阅课本或老师补充，BC层学生做笔记复习。又例如第（3）小题：C层学生可直接回答：舒张（学生容易答错写错）；B层学生需纠错并解答答题思维过程：当膈肌和肋间外肌舒张时，胸廓缩小，肺也随之回缩，造成肺内气压大于外界气压，肺内气体排出肺，形成呼气。故司机吹气时膈肌状态应是舒张的；这题学生往往难以深入理解并记忆，因此请A层学生到黑板上画出“肺的吸气和呼气模拟图”，老师投影展示课前准备的“动态模拟图”播放，以帮助BC层学生牢牢记忆。我想以后再怎么考这个知识点都会“百考不倒”了。3.课后自主复习课内时间有限，一节课只能复习讲评一大题或几个小题练习题，不可能每题面面俱到讲评分析，更多的是对学生复习方法的指导、解题思维的引导，起到抛砖引玉的作用，形成课后自主复习的正确有效思维模式。在两周训练后，A层学生已经如“扶马上鞍”般运用自如，开启自主复习模式；B层能较浅层次自主复习；C层能做到基本完成练习。三、基础知识强化过关时分层复习，以重点帮扶提高第三轮复习后半段及考前两周，A层学生可以“放任不管”了，自行回归课本复习；B层学生主要给予答疑解惑，个别难点重点辅导；C层学生则重点在于基础知识的强化过关，这时老师重点关注C层，分册、分段背诵、默写过关基础知识，一对一的帮扶和提高，这样就可以呈现出漂亮的班级均分和及格率了。每年的中考成绩出来后，都会有学生很高兴的拥抱我“老师，我真的考了A”“老师，没想到我考及格了，谢谢您！”“老师，我初三学习有信心了！”，每每听到学生努力取得的好成绩和自信心的提高，这就是老师的最大成就和莫大欣慰！总之，分层总复习能对不同层次、不同学习能力学生做针对性“因材施教――因材复习”；能跳出题海战术，以一当十归类复习；有利于训练和提高自主分析思维能力，形成自主复习思维模式，从而提高复习效率。管理建模与仿真神经网络模型及仿真◆人神经网络基本理论门BP神经网络MATLAB工具箱组建神经网络的注意事项4应用实例神经网络模型及仿真4.1人工神经网络基本理论411生物神经元及生物神经网络神经元是大脑处理信息的基本单元,以细胞体为主体,由许多向周围延伸的不规则树枝状纤维构成的神经细胞,其形状很像一棵枯树的枝干。它主要由细胞体、树突、轴突和突触(Synapse,又称神经键)组成。人脑大约由1000多亿个神经元组成,神经元互相连接成神经网络。来自其他神经元轴突神经末梢突触突触细胞体轴突细胞核神经末梢树突图1生物神经元示意图从神经元各组成部分的功能来看,信息的处理与传递主要发生在突触附近。当神经元细胞体通过轴突传到突触前膜的脉冲幅度达到一定强度,即超过其阈值电位后,突触前膜将向突触间隙释放神经传递的化学物质。突触有两种:兴奋性突触和抑制性突触。前者产生正突触后电位,后者产生负突触后电位。来自其他神经元轴神经末稍细胞体图1生物神经元示意图41.2人工神经元模型人工神经元模型的三要素连接权:W◆求和单元:∑xx◆激励函数(传递函数):(2.人工神经元模型的数学表达模型中x,x2,…,x为输入信号,y为输出信号,为神经元的阈值。该模型的数学表达式为y=9(v)激励函数的形式v≥0◆阈值函数:()=10v<0◆分段线性函数:≥1g()=1=(1+v)-1<v<10◆sigmoid函数:q(v)=A1>2>B31+exp(av)p(v)=tanh(Bv)d)413人工神经网络结构及工作方式1、人工神经网络模型拓扑结构人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks,ANN)是对人类大脑系统的一种仿真,简单地讲,它是一个数学模型,可以用电子线路来实现,也可以用计算机程序来模拟,是人工智能研究的一种方法。实际上它是由大量的、功能比较简单的形式神经元互相连接而构成的复杂网络系统,用它可以模拟大脑的许多基本功能和简单的思维方式。神经网络的优点是多输入多输出实现了数据的并行处理以及自学习能力。前向反馈(backpropagation,BP)网络和径向基(radicalbas