神經網絡課程的多元化與創新能力培養的教學實踐

中南大學數學與統計學院 劉心歌 韓旭里 唐美蘭

神經網絡課程的多元化與創新能力培養的教學實踐

中南大學數學與統計學院 劉心歌 韓旭里 唐美蘭

本文結合研究生課程體系設置和專業特點，論述了研究生課程神經網絡內容的合理選取。基于研究生教育應有的探究性、創新性、研發性、實踐性等特征，研究神經網絡課程的教學手段和教學方法的改革，推行多元化的教學方式，進行學科交叉，加強研究生創新能力的培養，制訂合理的評估管理體系，促進學生研究性地學習神經網絡課程。

研究生課程 神經網絡 創新能力 教學改革

20世紀40年代以來，作為研究各種復雜非線性動力學問題的定性方法和定量方法，神經網絡研究方法引起了世界各國的廣泛關注和廣大學者的濃厚興趣。1947年-1969年為神經網絡的發展初期，大量的神經網絡模型和相應的學習規則被提出。神經網絡發展的過渡期為1970年-1986年，目前廣泛使用的BP 網絡，即反向傳播神經網絡由Kumelhart等人在此期間提出。1987 年以后，神經網絡的理論與應用得到了迅速發展，神經網絡方法已經覆蓋了控制理論中的很多問題。

一、研究神經網絡課程內容的選取

神經網絡基于現代數學理論發展起來，有著比較抽象和深奧的數學理論，研究方法新穎獨特，與信息科學與生物技術緊密相關，具有應用科學的特征，隨著信息科學的發展而發展。在飛速發展的科學與技術推動下，當今世界己進入信息時代和知識經濟時代。但是我國高校研究生的課程設置變化很小，教材老舊，課程內容過于陳舊，沒有及時更新，缺乏前沿性，研究生人才的培養嚴重滯后。部分教師將科研與研究生的教學割裂，沒有對相關問題進行深入研究，沒有新的觀點和方法，對神經網絡的最新進展，尤其是對神經網絡的最新研究成果和研究方法缺少了解，僅限于教材講解，缺乏對神經網絡的新知識和新方法的及時補充，研究生的教育方式與本科生教育之間沒有本質區別。

因此，教師應結合神經網絡研究的最新成果，合理選取神經網絡課程的內容，在課程中將研究生引入神經網絡的前沿研究與應用之中。

二、研究神經網絡課程的教學手段和教學方法，推行多元化的教學方式

部分神經網絡課程仍以教師講解為主，實際上應讓廣大研究生積極參與到教學活動中。然而能做到這一點的教師很少，從而導致研究生的課程教學方式、教學手段和本科生教育沒有本質區別，缺乏研究生教育應有的基本特征，如探究性、創新性、研發性等。很多教師上課采用灌輸式的教學方法，側重課堂講授，側重單向的傳授知識，缺少師生之間的互動。因此，研究生教育要在學習神經網絡基本理論的基礎上，加強課堂上的師生互動與探討，強化教師的引導，突出研究生的自主性學習。通過神經網絡的學習，研究生提高了分析能力、歸納能力、抽象能力和推理能力，陶冶了數學情操，培養了嚴謹的數學思維，提高了寫作能力和科研素質。神經網絡處在專業基礎的位置上，因此對其學習應當更加注重研究性。經過本科階段的數學學習，絕大多數研究生具備了很好的數學基礎。

三、加強師資隊伍的建設，進行學科交叉，加強研究生創新能力的培養

人才培養是學校的核心，師資隊伍水平直接影響人才培養的質量。師資隊伍建設是學校的核心工作之一。除教學工作外，教師以項目形式展開科研活動為研究生的培養提供了一個很好的平臺。項目實施過程中，研究生作為參與者，目睹科研的全過程，增強了感性認識。項目研究要求各個專業研究人員通力合作，構建一個良好的協作環境，這有助于研究生團隊合作精神的培養。同時，教師的科研活動必將促進任課教師隊伍的建設。神經網絡作為一種重要的研究方法，與其他學科有著廣泛的交叉。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習和適應能力。模糊數學與神經網絡相結合在控制理論中得到了有效應用，已發展成為專門的模糊神經網絡控制。它既具有智能、自適應特點，又具有高度的并行性和靈活性，學習能力強，是處理各種復雜的不確定的和近似的控制問題的重要工具。我們將神經網絡的理論與方法和模糊數學理論相結合，進行學科交叉，提高研究生的創新能力。

四、制訂合理的研究生課程評估管理體系

研究生教學質量的提高要與相應的評估管理體系配套。先進的評估方法、完備的評估指標、客觀的評估結果有助于任課老師從思想上重視研究生課程的教學活動，調動神經網絡任課老師的教學積極性，促進教師自身知識體系的發展，進而提高授課水平，達到提高研究生教學質量的最終目的。神經網絡課程評估管理體系對學生的管理與考核要公正、客觀、全面、系統，應當注重學生的學習態度，考慮學生參與教學活動的積極性和學習效果。

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

ISSN2095-6711/Z01-2015-11-0067