Федеральный портал школ России
Закрыть

Урок 18. Что такое искусственный нейрон?

14.10.2026 - Андрей -

  • Учебные программы
  • Информатика

7 класс · Урок 18 из 34 · 45 минут

Вся программа 7 класса · 3.5. Понятие «нейронная сеть»

Два одинаковых признака могут по-разному влиять на решение. Учебный нейрон получает x1=1 и x2=0, веса 2 и 1, а порог равен 2. Что он выдаст? Если просто сложить входы, получится 1, но это не весь расчёт. Сегодня все числа заданы, обучение этих весов не заявляется.

Результат урока: рассчитывает взвешенную сумму и выход порогового нейрона, различает вход, параметр и результат и объясняет ограничение аналогии с биологическим нейроном.
Учителю: подготовка и план на 45 минут

Подготовьте: экран или распечатки, тетради, ручки. Все таблицы, тексты и ключи находятся в статье и PDF. Ключи открывайте после самостоятельной попытки; ученические листы печатайте отдельно от раздела учителя.

Вариант без регистрации: работайте по готовым материалам и учебным журналам на экране или бумаге. Ученики не создают аккаунтов и не передают личных данных. Учебная имитация позволяет проверить рассуждение, но не заменяет настоящий эксперимент с сервисом.

ВремяЭтапРезультат
0–5Проблемная ситуацияПервое решение и основания
5–14Теория и разобранный примерПонятия, доказательства и ограничения
14–25Практика 1Проверяемый результат по критериям
25–33Практика 2Перенос в новые условия
33–40ОбсуждениеАргумент, возражение, общее решение
40–45Индивидуальная проверкаСамостоятельный ответ и сверка

Что собрать: результаты двух практик, основания вывода и индивидуальную проверку. Минуты включают чтение, обсуждение и запись; раздел соответствия программе предназначен учителю вне этих 45 минут. При 0–1 балле в проверке вернитесь к разобранному примеру; при 2–3 уточните пропущенное звено; при 4 предложите новый случай. Критерии нужны для обратной связи, не задают обязательную школьную отметку.

01. Проблемная ситуация

Два одинаковых признака могут по-разному влиять на решение. Учебный нейрон получает x1=1 и x2=0, веса 2 и 1, а порог равен 2. Что он выдаст? Если просто сложить входы, получится 1, но это не весь расчёт. Сегодня все числа заданы, обучение этих весов не заявляется.

0–5 минут: 1 минута — чтение; 2 — первое решение и его основание; 2 — сравнение в паре и вопрос, который поможет проверить ответ.

02. Объяснение и разобранный пример

5–14 минут: 4 минуты — понятия; 3 — совместный разбор; 2 — проверка ограничений примера.

Искусственный нейрон — вычислительный элемент. Он получает числа-входы, умножает их на веса, складывает результаты и применяет правило получения выхода. Вес задаёт влияние входа в данной модели; это не оценка ценности человека или предмета. Смещение b — дополнительное слагаемое суммы, задаваемое параметром. В примере b=0, чтобы начать с простых вычислений.

Наш учебный пороговый нейрон: s = w1 × x1 + w2 × x2 + b; если s ≥ 2, выход y=1, иначе y=0. Порог включителен: при сумме 2 получаем 1. Эта функция выхода является простейшим примером активации. В других моделях функции бывают другими, поэтому правило нельзя переносить на все нейросети. Пороговый вычислитель без данных о настройке ещё не доказывает, что он обучался.

Биологический нейрон — живая клетка нервной системы. Его сигналы и взаимодействия сложнее нашей арифметики. Название «нейрон» обозначает вдохновение и аналогию, не тождество устройства. Персептрон — одна из ранних моделей обучаемого порогового классификатора; здесь мы вычисляем выход заранее заданного элемента, не воспроизводим мозг и не приписываем ему чувства.

Разобранный пример. x1=1 (на карточке есть слово «срочно»), x2=0 (срок не указан в ближайший день); w1=2, w2=1, b=0. s=2×1+1×0+0=2, y=1. Выход означает «подсветить для просмотра», а не «задача объективно срочная». Слово может встречаться в отрицании или цитате. Человек сверяет смысл карточки. Признаки текста упрощены и используются только в учебном вычислении.

03. Практика 1: Вычислите четыре выхода

Карточкаx1: слово «срочно»x2: близкий срокЭталон для проверки
А000
Б101
В011
Г111

Зафиксированы w1=2, w2=1, b=0, порог 2. Эталон — учебная метка эксперта; он не передаётся внутрь суммы. Запишите произведения, s, y и совпадение с меткой.

  1. За 2 минуты подпишите входы, веса, порог и эталон разными обозначениями.
  2. За 4 минуты рассчитайте четыре суммы и выхода, включая случай равенства порогу.
  3. За 3 минуты сравните с метками и назовите единственную ошибку данного набора.
  4. За 2 минуты объясните, почему вес 2 не означает «две карточки» и почему эталон не является входом.

Форма результата: Таблица «два произведения → сумма → выход → сверка».

Критерии: 1 балл за четыре суммы; 1 за четыре выхода; 1 за найденную ошибку и долю верных; 1 за различение параметра и эталона: 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

А: 0+0=0 →0, совпадает. Б: 2+0=2 →1, совпадает. В: 0+1=1 →0, не совпадает с 1. Г: 2+1=3 →1, совпадает. Итог 3/4, одна ошибка В. Вес — множитель признака, не число объектов. Эталон нужен после предсказания для оценки; добавлять его к входам означало бы подменить испытание известным ответом. При сумме 2 нельзя поставить 0: условие ≥, а не >.

Оценка: 1 балл за четыре суммы; 1 за четыре выхода; 1 за найденную ошибку и долю верных; 1 за различение параметра и эталона: 4.

04. Практика 2: Измените смещение и проследите последствия

Те же четыре карточки. Теперь b=1, веса и порог не меняются. Не называйте ручную правку результатом алгоритмического обучения. Новый случай Д: x1=0, x2=0, эталон 0; новый случай Е: x1=0, x2=1, эталон 1.

  1. За 2 минуты отметьте единственный изменённый параметр.
  2. За 3 минуты пересчитайте четыре строки и два новых случая.
  3. За 2 минуты объясните, какое решение изменилось и почему.
  4. За минуту укажите, чего ещё нужно для вывода о качестве на реальных текстах.

Форма результата: Сравнение версий с неизменными входами и подписанным параметром.

Критерии: 1 балл за четыре суммы; 1 за шесть выходов; 1 за причину изменившегося решения; 1 за границу ручного опыта: 4.

Ответ, объяснение и критерии для учителя

Суммы А/Б/В/Г: 1/3/2/4, выходы 0/1/1/1, 4/4. Д:1→0, Е:2→1, оба совпали. Изменился В: добавленное смещение подняло сумму к порогу. Это улучшение на данных карточках, не доказательство универсальности. Нужны новые тексты, различные отрицания/цитаты, признаки и независимый эталон. В настоящем обучении параметр меняют по заданному алгоритму и ошибке; здесь изменение предложено условием.

Оценка: 1 балл за четыре суммы; 1 за шесть выходов; 1 за причину изменившегося решения; 1 за границу ручного опыта: 4.

05. Обсуждение: аргумент и возражение

33–40 минут. Тезис: «Раз элемент называется нейроном, он понимает срочность как человек». За 2 минуты укажите полезную идею взвешенного сигнала; за 3 возразите цитатой слова «срочно»; за 2 отделите вычислительный выход от человеческого решения.

Ориентир для обсуждения

Элемент выполняет определённые операции над числами. Он не объясняет весь смысл текста и не обладает человеческим переживанием. Его выход может быть сигналом для дальнейшей проверки. Аналогия помогает понять связи, но не доказывает одинаковую биологию.

06. Индивидуальная проверка понимания

Другой элемент: x1=2, x2=1, w1=1, w2=−1, b=0, порог 1; при s≥1 выход 1. Рассчитайте два произведения, сумму и выход; объясните роль отрицательного веса.

40–45 минут: за 3 минуты запишите решение самостоятельно, за минуту сверьте и исправьте другим цветом, за последнюю минуту сдайте ответ и обсудите общий вывод.

Ключ и критерии индивидуальной проверки

Произведения 2 и −1; сумма 1; выход 1 при равенстве. Отрицательный вес уменьшает сумму при положительном x2, он не обозначает «плохой объект». По 1 баллу за произведения, сумму, выход, объяснение.

07. Связь с исходной программой

Пункт программы → действие → проверяемый результат
Пункт программыДействие ученикаЧто проверяет учитель
Принципы работы нейрона; понятие «персептрон»Вычисляет пороговый выходРазличает вход, вес, смещение и активацию
Структура и принципы работы нейросетиОписывает один вычислительный элементНе приравнивает его к биологической клетке
Практические задания; оценка результатовСравнивает два набора параметровНе подмешивает метку в предсказание

Матрица относится к результатам данного урока. Другие существенные результаты модуля раскрываются в остальных уроках по опубликованному плану.

Источники и права на материалы

Основа содержания и результатов — исходная программа класса. Поурочное название и учебные случаи — авторская методическая развёртка, не дословные названия модулей программы. Числовые наборы, реплики условных помощников и ситуации специально подготовлены для урока. Исторические карточки пересказывают указанные документы; это не дословные цитаты. Учебные журналы не являются результатами испытания реального ИИ.

Google: нейроны, веса и скрытые слои — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.

Логотип «Школы России» используется в материалах портала; авторские схемы предназначены для учебной работы. Внешние материалы сохраняют указанные условия использования.