神经网络与教育

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出版者:北京理工大学出版社
作者:[美]杨振寰
出品人:
页数:0
译者:许晨
出版时间:2015-6-1
价格:0
装帧:
isbn号码:9787568206495
丛书系列:
图书标签:
  • 神经网络
  • 学习方法
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  • 教学
  • 算法
  • 深度学习
  • 智能教育
  • 认知
  • 学习科学
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具体描述

《神经网络与教育——学习的艺术(附精灵火柴人的艺术)》以神经网络为载体和切入点,阐述了学习的艺术,即记忆的艺术、理解的艺术和创造性学习的艺术。一是记忆的艺术,如何使用智能联想学习过程,增加神经网络的存储容量;二是理解的艺术,如何使用智能认知学习过程,加强对所学内容的理解;三是创造性学习的艺术,如何使自己的神经网络会变得越发智能,充满联想、认知与创造力。以此告诉人们应该如何开发我们的大脑和更加智能地学习。本书的叙述透彻明白、通俗清晰。

《神经网络与教育》是一本探讨教育领域前沿科技应用的著作。本书并非一本关于神经网络技术本身的深度解析,而是侧重于如何将神经网络这一强大的计算模型,转化为能够赋能教育教学、提升学习体验、优化教育管理的创新工具。 书中首先会回顾教育领域近年来在信息化、智能化发展方面所经历的变革,从最初的计算机辅助教学,到后来的大规模开放在线课程(MOOC),再到如今蓬勃发展的学习分析和个性化学习系统,勾勒出教育科技发展的宏大图景。在此基础上,本书将引出神经网络作为一种新兴技术,在这些教育变革浪潮中扮演的关键角色。 本书的核心内容并非技术原理,而是其在教育场景下的落地应用。作者将详细阐述神经网络如何在以下几个关键方面发挥作用: 一、 个性化学习的精准画像与推送: 学习者画像的深度构建: 传统学习者画像多基于人口统计学特征或学习成绩,而神经网络能够通过分析海量的学习行为数据(如点击、浏览、作答、互动频率、在线时长、资源偏好等),构建出更为精细、动态的学习者画像。这包括学习者的认知风格、知识掌握程度、学习障碍、兴趣点、动机水平,甚至情绪状态。 自适应学习路径的动态生成: 基于精准的学习者画像,神经网络能够实时评估学习者当前的知识状态和学习需求,动态调整学习内容、学习顺序、学习难度以及学习方式。例如,对于某个知识点掌握不牢的学生,系统会推送相关的补充材料或练习;对于已经熟练掌握的学生,则会提供更具挑战性的拓展内容。 智能化的学习资源推荐: 神经网络能够理解学习资源的内在联系和用户的潜在需求,从而实现比传统协同过滤或基于内容的推荐更为智能的资源推送。这包括推荐相关的文章、视频、练习题、讨论版块,甚至推荐具有相似学习路径的优秀学生或名师。 二、 智能辅导与答疑的突破: 智能助教的实时互动: 神经网络驱动的聊天机器人或虚拟助教,能够24/7不间断地为学生提供即时解答。它们能够理解自然语言提问,并从海量知识库中检索、组织和生成准确的答案。本书会探讨如何构建能够理解教育情境、具备一定教育学常识的智能助教。 作业与评估的自动化分析: 神经网络在自然语言处理(NLP)领域的进步,使得机器能够对学生的开放式回答、写作作业进行初步的评估和反馈。这并非完全取代教师的评价,而是作为一种辅助工具,帮助教师批量处理客观题、识别常见错误,并为教师提供量化的分析报告,节省教师大量的时间。 学习困难的早期预警: 通过分析学习过程中的各种信号,神经网络可以识别出可能预示学习困难的早期迹象,例如学习积极性下降、错误率异常升高、参与度降低等,并及时向教师或学生本人发出预警,以便采取干预措施。 三、 教育管理与决策的优化: 教学效果的量化评估: 神经网络可以整合来自不同渠道的数据(考试成绩、作业完成度、学生反馈、教师评价等),对教学过程和教学效果进行更为全面和客观的量化评估,为教学改进提供数据支持。 课程设计的优化建议: 通过分析学生在课程中的学习行为和对内容的反馈,神经网络可以识别出课程内容中存在的问题,例如哪些部分容易引起困惑,哪些部分缺乏吸引力,从而为课程设计者提供具体的优化建议。 教育资源配置的智能化: 神经网络可以帮助教育管理者分析不同地区、不同学校、不同学段的学习需求和资源现状,从而做出更优化的教育资源配置决策,例如师资调配、设备更新、课程开发方向等。 招生与就业的预测分析: 在高等教育领域,神经网络可以用于预测学生的录取概率、分析不同专业毕业生的就业前景,从而为学生和学校提供更具参考价值的决策依据。 四、 教师赋能与专业发展的支持: 减轻教师重复性工作负担: 自动化批改、智能答疑等应用,能显著减轻教师在批改作业、解答基础问题等方面的负担,让教师有更多精力投入到更具创造性和情感互动性的教学活动中。 提供教学洞察与反思依据: 神经网络生成的学习分析报告,能帮助教师更深入地了解学生的学习状况、认知特点和普遍存在的困难,从而反思和调整自己的教学策略。 个性化的教师培训与指导: 类似于个性化学习,神经网络也可以分析教师的教学行为、学生对其教学的反馈,为教师提供个性化的培训建议和专业发展路径。 本书并非一本纯粹的技术手册,而是聚焦于这些技术如何真正地服务于教育的本质。它会深入探讨在实际应用中可能遇到的挑战,例如数据隐私与安全问题、算法的公平性与可解释性、技术对教师角色定位的影响、以及如何确保技术真正提升而非削弱人与人之间的教育连接。 《神经网络与教育》旨在为教育工作者、教育管理者、教育科技开发者以及所有关注教育未来发展的人士,提供一个清晰的视角,理解神经网络技术如何以前所未有的方式重塑教育的生态,并指明未来教育发展的可能方向。它强调的是技术与教育理念的融合,是科技赋能教育,最终服务于人的全面发展。

作者简介

杨振寰(FrancisT.S.Yu),美籍华裔科学家、美国宾夕法尼亚州立大学电子工程系名誉教授,国际著名的光学信息处理专家。他长期从事光学信号处理、全息术、信息光学、光学计算、神经网络、光折射光学、光纤传感器与光子器件等领域的研究。他编写(包括与人合著)了10本著作、4本专著、300余篇期刊论文、250余篇会议论文、2套国际光学工程学会(SPIE)里程碑丛书,其中6部专著已被译为中、俄、日和韩文,他共主编了25本会议出版物。杨振寰教授曾多次获得国际学术奖励,如IEEEDonaldG.Fink论文奖和SPIEDennisGabor奖,并被台湾交通大学、南开大学、上海理工大学、北京理工大学等高校聘为名誉教授或顾问教授。

目录信息

一、训练(教育)的基本常识
二、神经网络
三、神经网络与计算机的主要区别
四、基于记忆的神经网络
五、人工神经元运算
六、联想记忆神经网络
七、监督学习与非监督学习型神经网络
八、认知学习(理解的艺术)
九、简单(基础)学习
十、信息容量与神经网络学习
十一、大脑(生物神经网络)的可塑性与适应性
十二、创新教育(训练)
十三、寻求创新教育
十四、感言分享
十五、教育领导者
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书,我读完之后,最大的感受就是它颠覆了我对“学习”这个概念的理解。我一直以来都以为学习就是被动地接受信息,然后努力记住。但《神经网络与教育》这本书,通过它精妙的比喻和案例,让我看到了学习的另一种可能性,一种更加主动、更加探索式的学习。它不是教你死记硬背,而是引导你去理解事物之间的内在联系,去构建属于自己的知识体系。我特别喜欢书里关于“连接主义”的讲解,它把大脑的学习过程比作一张巨大的神经网络,每个神经元就像一个知识点,它们之间通过各种方式连接起来,形成一个不断演化的网络。这个比喻真的太形象了,让我一下子就明白了为什么有时候我们会突然“开窍”,或者为什么某个知识点突然就变得容易理解了。书里还提到了一些具体的学习策略,比如如何有效地进行间隔重复,如何利用主动回忆来巩固记忆,这些方法都非常实用,我已经在自己的学习中开始尝试了,效果真的不错。我觉得这本书不仅仅是写给教育工作者的,更是写给每一个渴望更高效、更深入学习的人。它让我重新审视了自己的学习方式,也让我对未来学习充满了期待。

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这本书的阅读体验,对我来说,与其说是“学习”,不如说是一次“启发”。我一直认为教育是一个充满了经验和直觉的领域,但《神经网络与教育》却用一种全新的、数据驱动的视角,为我们揭示了教育背后的科学原理。书中的案例分析非常精彩,它通过对比传统的教学方法和基于神经网络原理的新型教学模式,清晰地展示了后者在提升学习效率和效果方面的优势。我印象最深刻的是关于“强化学习”在教育中的应用,它让我理解了为什么及时、有效的反馈对于学习者是如此重要,也让我对如何设计更具激励性的学习环境有了新的想法。这本书也让我反思了自己过去的一些教学理念,发现有些固有的观念可能并不符合学习的内在规律。它鼓励我们拥抱变化,勇于尝试新的教学方法,并且要学会从数据中寻找改进的依据。总的来说,《神经网络与教育》是一本非常有前瞻性的著作,它不仅为我们提供了理论上的指导,更带来了实践上的启示,让我对教育的可能性充满了信心。

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我之所以会选择阅读《神经网络与教育》,是因为我对人工智能在教育领域的应用一直抱有浓厚的兴趣,而这本书的标题恰好触动了我的好奇心。读完之后,我发现它并没有像我最初预想的那样,直接罗列各种AI教育工具或者技术。相反,它从一个更宏观、更根本的层面,探讨了“学习”本身的机制,以及神经网络是如何模拟和启发我们对学习过程的理解的。书中有大量关于认知科学和神经科学的引入,虽然有些地方的学术性比较强,但作者的处理方式却足够通俗易懂,没有让我感到枯燥。我尤其对书中关于“表征学习”的讨论印象深刻,它解释了为什么机器能够从海量数据中自动提取有用的特征,这让我联想到人类在学习新事物时,也是在不断地构建和优化对事物的内部表征。这本书让我意识到,人工智能与教育的结合,不仅仅是技术上的堆叠,更是一种对人类学习本质的深刻洞察。它提供了一个全新的视角,让我们能够以更科学、更有效的方式去设计教学,去理解学生的学习过程。

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我是一位长期在一线教学的老师,每天都在思考如何让我的学生学得更好。《神经网络与教育》这本书,对我来说,简直就像是为我量身定做的。它没有空谈理论,而是把抽象的神经网络概念,巧妙地转化为了可以直接应用于课堂的教学策略。我特别喜欢书里关于“注意力机制”的探讨,它解释了为什么有些信息更容易被学生捕捉和记住,以及我们如何设计教学内容来吸引学生的注意力。这对我来说太实用了,让我一下子就找到了改进课堂教学的方法。书里还详细介绍了如何利用“深度学习”的原理来设计个性化的学习路径,这让我看到了解决学生学习差异性的希望。我一直觉得,每个孩子都有独特的学习节奏和方式,但传统的教学模式很难做到真正的因材施教。这本书让我看到了技术赋能教育的巨大潜力,也让我看到了未来教育发展的方向。读完这本书,我感觉自己就像是获得了一把开启教育新篇章的钥匙,充满了信心和动力去探索更有效的教学方法。

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说实话,一开始拿到《神经网络与教育》这本书,我心里是有点打鼓的,毕竟“神经网络”这个词听起来就挺高深的,我担心自己会看不懂。但读下去之后,惊喜就来了。作者的文字非常有力量,而且非常有条理。他用一种非常引人入胜的方式,将复杂的概念拆解开来,就像是在和我进行一场深入的对话。我特别欣赏书里关于“反向传播算法”的讲解,虽然这是一个核心的神经网络算法,但作者通过生动的类比,让我不再觉得它遥不可及。他把这个过程比作学生做错题后的反思和纠正,真是绝妙。我感觉这本书不仅仅是在讲解技术,更是在探讨一种教育哲学。它让我明白了,教育的最终目的,不仅仅是知识的传递,更是能力的培养,是让学生具备自主学习和解决问题的能力。书里还提到了关于“迁移学习”的概念,这个在教育中也太重要了,能够把在一个领域学到的知识灵活应用到另一个领域,这正是我们希望培养给学生的关键能力。这本书让我对教育的未来有了更清晰的认识,也让我对如何更好地引导学生学习有了新的思考。

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https://www.douban.com/doubanapp/dispatch?uri=/book/26678948/&dt_dapp=1 英文链接。 喜马拉雅上听完了,估计是视频转音频的,总体感觉很差。

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https://www.douban.com/doubanapp/dispatch?uri=/book/26678948/&dt_dapp=1 英文链接。 喜马拉雅上听完了,估计是视频转音频的,总体感觉很差。

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作为学渣工科生,我觉得收益还是蛮大的。1老师的经历中多次有提到坚持自己的想法,2我们不要花时间去记忆,很多时候那是浪费精力,3我也觉得自学比修一门课,能带来更多的学习乐趣。

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The inspirational neural stickman

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