PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)-教案 第3、4章 PyTorch深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、手寫漢字識(shí)別

第3章PyTorch深度學(xué)習(xí)基礎(chǔ)教案課程名稱：PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)課程類別：必修適用專業(yè)：大數(shù)據(jù)技術(shù)類相關(guān)專業(yè)總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（其中理論26學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)38學(xué)時(shí)）總學(xué)分：4.0學(xué)分本章學(xué)時(shí)：10學(xué)時(shí)材料清單《PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)》教材。配套PPT。引導(dǎo)性提問。探究性問題。拓展性問題。教學(xué)目標(biāo)與基本要求教學(xué)目標(biāo)通過介紹使用PyTorch實(shí)現(xiàn)常見的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)，包括卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：了解常用的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用；了解常用的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用；了解常用的生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用；掌握使用PyTorch實(shí)現(xiàn)常用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和訓(xùn)練的方法?；疽罅私獬Ｓ玫木矸e神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用。了解常用的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用。了解常用的生成對(duì)抗神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法理論及應(yīng)用。掌握使用PyTorch實(shí)現(xiàn)常用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和訓(xùn)練的方法。問題1.引導(dǎo)性提問引導(dǎo)性提問需要教師根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際水平，提出問題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生去解決問題，提問，從而達(dá)到理解、掌握知識(shí)，發(fā)展各種能力和提高思想覺悟的目的。PyTorch實(shí)現(xiàn)常見的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)有哪些？不同的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)有什么區(qū)別？深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)有哪些方面應(yīng)用？如何使用PyTorch實(shí)現(xiàn)不同的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)？2.探究性問題探究性問題需要教師深入鉆研教材的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，提問的角度或者在引導(dǎo)性提問的基礎(chǔ)上，從重點(diǎn)、難點(diǎn)問題切入，進(jìn)行插入式提問?；蛘呤菍?duì)引導(dǎo)式提問中尚未涉及但在課文中又是重要的問題加以設(shè)問。用PyTorch實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的完整流程是怎樣的？深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在那些場景？不同的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)層的有哪些異同？拓展性問題拓展性問題需要教師深刻理解教材的意義，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)后，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)層次，提出切實(shí)可行的關(guān)乎實(shí)際的可操作問題。亦可以提供拓展資料供學(xué)生研習(xí)探討，完成拓展性問題。針對(duì)同一問題，如何選擇合適的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)？PyTorch深度學(xué)習(xí)框架與其它深度學(xué)習(xí)模型相比，有哪些異同？使用PyTorch深度學(xué)習(xí)框架，可以從哪些角度入手？主要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)常用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)層。常見的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的常用網(wǎng)絡(luò)層。經(jīng)典生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)典GAN）的算法及其結(jié)構(gòu)。常用的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)不同深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的概念、流程與應(yīng)用場景。不同深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的PyTorch下的實(shí)現(xiàn)。難點(diǎn)不同深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)的概念與流程。教學(xué)過程設(shè)計(jì)理論教學(xué)過程常用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)層。使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字識(shí)別圖像分類。常見的循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的常用網(wǎng)絡(luò)層。使用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)間序列分析。經(jīng)典生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（經(jīng)典GAN）的算法及其結(jié)構(gòu)。常用的生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)算法及其結(jié)構(gòu)。使用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字圖像生成。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字識(shí)別圖像分類。使用循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)時(shí)間序列分析。使用生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手寫數(shù)字圖像生成。教材與參考資料教材劉雙星，張良均．PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)[M]．北京：人民郵電出版社．2023．參考資料[1] 崔煒，張良均．TensorFlow2深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)[M]．北京：人民郵電出版社．2021．[2] 彭小紅，張良均．深度學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)視覺實(shí)戰(zhàn)[M]．北京：人民郵電出版社．2022．[3] 弗朗索瓦·肖萊，張亮等．Python深度學(xué)習(xí)[M]．人民郵電出版社．2018．第4章手寫漢字識(shí)別教案課程名稱：PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)課程類別：必修適用專業(yè)：人工智能類相關(guān)專業(yè)總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)（其中理論26學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)38學(xué)時(shí)）總學(xué)分：4.0學(xué)分本章學(xué)時(shí)：14學(xué)時(shí)材料清單《PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)》教材。配套PPT。引導(dǎo)性提問。探究性問題。拓展性問題。教學(xué)目標(biāo)與基本要求教學(xué)目標(biāo)在本章中展示如何在PyTorch框架下構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行手寫漢字圖像的識(shí)別。首先需要加載手寫漢字圖像數(shù)據(jù)，然后構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其次設(shè)置優(yōu)化器和損失函數(shù)，最后訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)并對(duì)訓(xùn)練好的模型進(jìn)行性能評(píng)估?；疽罅私鈺鴮憹h字識(shí)別的相關(guān)背景。掌握卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法。掌握編譯、訓(xùn)練模型的方法。掌握對(duì)模型進(jìn)行性能評(píng)估、泛化測試的方法。問題引導(dǎo)性提問引導(dǎo)性提問需要教師根據(jù)教材內(nèi)容和學(xué)生實(shí)際水平，提出問題，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生去解決問題，提問，從而達(dá)到理解、掌握知識(shí)，發(fā)展各種能力和提高思想覺悟的目的。手寫漢字識(shí)別有哪些應(yīng)用？手寫漢字識(shí)別包含哪些步驟？探究性問題探究性問題需要教師深入鉆研教材的基礎(chǔ)上精心設(shè)計(jì)，提問的角度或者在引導(dǎo)性提問的基礎(chǔ)上，從重點(diǎn)、難點(diǎn)問題切入，進(jìn)行插入式提問?；蛘呤菍?duì)引導(dǎo)式提問中尚未涉及但在課文中又是重要的問題加以設(shè)問。如何構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)？編譯網(wǎng)絡(luò)的步驟中需要做什么？訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)需要設(shè)置哪些參數(shù)？都有什么效果？拓展性問題拓展性問題需要教師深刻理解教材的意義，學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)后，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)層次，提出切實(shí)可行的關(guān)乎實(shí)際的可操作問題。亦可以提供拓展資料供學(xué)生研習(xí)探討，完成拓展性問題。還有哪種深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)適合用于手寫漢字識(shí)別？如何改進(jìn)模型的識(shí)別效果？主要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)與難點(diǎn)主要知識(shí)點(diǎn)手寫漢字識(shí)別的背景。分析目標(biāo)與流程。加載圖像數(shù)據(jù)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。編譯網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。性能評(píng)估。模型預(yù)測。重點(diǎn)分析目標(biāo)與流程。加載圖像數(shù)據(jù)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。編譯網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。性能評(píng)估。難點(diǎn)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。編譯網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。教學(xué)過程設(shè)計(jì)理論教學(xué)過程手寫漢字識(shí)別的背景。分析目標(biāo)與流程。加載圖像數(shù)據(jù)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。編譯網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。性能評(píng)估。模型預(yù)測。實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程定義生成圖像集路徑txt文檔的函數(shù)。定義讀取并變換圖像數(shù)據(jù)格式的類。加載圖像數(shù)據(jù)提取時(shí)間序列數(shù)據(jù)信息。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。編譯網(wǎng)絡(luò)。訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。性能評(píng)估。模型預(yù)測。教材與參考資料教材劉雙星，張良均．PyTorch與深度學(xué)習(xí)實(shí)戰(zhàn)[M]．北京：人民郵電出版社．2023．參考資料[1] 崔煒