Вся программа 7 класса · 3.5. Понятие «нейронная сеть»
Сеть верно подписала все восемь учебных карточек. Руководитель проекта объявляет «точность100%, готово». Но в четырёх новых карточках изменился фон, а ответы ухудшились. Как отличить успех на знакомых данных от способности работать в новых условиях? Для урока дан вымышленный журнал, не результаты реальной сети.
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.
| Время | Этап | Результат |
|---|---|---|
| 0–5 | Проблемная ситуация | Первое решение и основания |
| 5–14 | Теория и разобранный пример | Понятия, доказательства и ограничения |
| 14–25 | Практика 1 | Проверяемый результат по критериям |
| 25–33 | Практика 2 | Перенос в новые условия |
| 33–40 | Обсуждение | Аргумент, возражение, общее решение |
| 40–45 | Индивидуальная проверка | Самостоятельный 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
Сеть верно подписала все восемь учебных карточек. Руководитель проекта объявляет «точность100%, готово». Но в четырёх новых карточках изменился фон, а ответы ухудшились. Как отличить успех на знакомых данных от способности работать в новых условиях? Для урока дан вымышленный журнал, не результаты реальной сети.
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.
Обобщение — способность применять найденные закономерности к новым примерам, соответствующим задаче. Переобучение возникает, когда модель слишком подстроилась к учебным данным и хуже работает на новых. Высокий результат на обучении при плохом результате вне его — повод проверить переобучение, но не единственная возможная причина: могли измениться условия, метки или сбор данных.
Обычно данные разделяют: обучающие для подбора параметров; валидационные для выбора версии и настроек; тестовые для итоговой оценки после фиксации выбора. Для маленькой учебной игры можно сначала показать обучение и отдельную проверку, но повторное улучшение по этой проверке превращает её в данные выбора. Тогда для честного итогового отчёта нужен ещё не использованный набор.
Утечка — когда сведения из будущей проверки попадают в обучение или выбор и делают результат завышенным. Копии одной фотографии по обе стороны разделения тоже нарушают независимость. Проверка должна включать ожидаемые условия применения; одни чёткие снимки не подтверждают работу с тенями. Четыре случая дают только конкретный протокол, не надёжную оценку всей реальной эксплуатации. Нельзя обещать качество новым пользователям по маленькому опыту.
Разобранный пример. Версия А: обучение8/8; новые случаи2/4. Версия Б: обучение7/8; новые4/4. По новым случаям Б лучше в этом журнале, несмотря на меньший учебный результат. Если по этим четырём примерам выбрали Б, честное название — набор выбора/валидации. Для финальной независимой оценки Б нужен третий набор. До его проверки не обещаем «всегда100%».
03. Практика 1: Сравните ошибки на новых карточках
| Новая карточка | Эталон | А | Б | Условие |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Лист | Лист | Лист | Зелёный, светлый фон |
| 2 | Лист | Камень | Лист | Жёлтый, тень |
| 3 | Камень | Лист | Камень | Зелёный, светлый фон |
| 4 | Камень | Камень | Камень | Серый, тень |
Обучение А8/8, Б7/8. Правила модели не даны: оцениваем только вымышленный журнал выходов, не угадываем архитектуру. Для первой попытки закройте А/Б и запишите, какие новые условия стоит включить в испытание.
- За 2 минуты назовите ожидаемые новые условия по последней колонке.
- За 4 минуты сравните А/Б с эталоном и запишите ошибки по каждой строке, затем доли правильных.
- За 3 минуты сопоставьте с обучением, выберите версию для дальнейшей проверки и сформулируйте две возможные причины ухудшения А.
- За 2 минуты укажите, почему после выбора нельзя называть эти четыре случая полностью независимым итоговым тестом.
Форма результата: Сравнительный протокол и рекомендация с границами вывода.
Критерии: 1 балл за строки ошибок; 1 за две доли верных; 1 за сравнение и осторожные причины; 1 за независимый следующий набор: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
А: верно1,4; ошибки2,3; результат2/4. Б все4/4. Обучение: А8/8, Б7/8; порядок качества на новых иной. А могла опираться на цвет/фон или подстроиться к учебным случаям; возможна смена условий. Журнал не устанавливает точную причину. Б — кандидат дальнейшего испытания, не гарантированный победитель всегда. Набор использован для выбора: теперь это валидация, нужен новый итоговый тест. Для теней и жёлтых листьев проверка должна иметь достаточно разных примеров, здесь есть лишь отдельные случаи.
Оценка: 1 балл за строки ошибок; 1 за две доли верных; 1 за сравнение и осторожные причины; 1 за независимый следующий набор: 4.
04. Практика 2: Разделите архив и проверьте процедуру
| Файл | Что известно |
|---|---|
| F1 | Фото листа: оригинал |
| F1-copy | Точная копия F1 с другим именем |
| F2 | Иное фото камня |
| F3 | Иное фото жёлтого листа |
| F4 | Иное фото зелёного камня |
| F5 | Новая фотография после фиксации версии |
Учебный проект предлагает: обучениеF1,F2; выборF1-copy,F3,F4; итоговый тестF5. Во время выбора разработчик посмотрел меткуF5 и изменил модель, чтобы попасть в неё. Число файлов мало; задача — исправить процедуру, не получить статистически надёжный продукт.
- За 2 минуты найдите копию между этапами и объясните, почему новое имя не создаёт новый пример.
- За 3 минуты предложите распределение без разделения группы копий и опишите работу этапов.
- За 2 минуты оцените статусF5 после подгонки и назначьте новое действие.
- За минуту составьте 4 поля паспорта итогового испытания: версия, данные, критерий, ограничения.
Форма результата: Исправленная схема трёх этапов и паспорт проверки.
Критерии: 1 балл за копии; 1 за корректную процедуру; 1 за статусF5 и новый набор; 1 за паспорт/малый объём: 4.
Ответ, объяснение и критерии для учителя
F1 и F1-copy должны оставаться вместе либо одну копию исключают. Например, обучениеF1/F2 (копия исключена), выборF3/F4, F5 планировался для теста. После подгонки по его метке F5 уже не независим. Нужны новые F6 и дальше с установленными метками, которые не использовались для настройки. Паспорт: зафиксированная версия/дата; происхождение и условия новых данных; доля верных и виды ошибок; малый объём, ограниченные условия. Это схема процедуры, не достаточная реальная выборка; распределять одиночный класс только в один этап для настоящего обучения также недопустимо.
Оценка: 1 балл за копии; 1 за корректную процедуру; 1 за статусF5 и новый набор; 1 за паспорт/малый объём: 4.
05. Обсуждение: аргумент и возражение
33–40 минут. Тезис: «Модель с100% на учебных данных надо выбирать всегда». За 2 минуты укажите, что подтверждает этот результат; за 3 возразите версиями А/Б; за 2 сформулируйте условие честного выбора и итоговой оценки.
Ориентир для обсуждения
Учебное совпадение подтверждает ответы на известном наборе, не будущую способность. Версию выбирают по отдельным данным, итоговый тест не используют для подгонки. Нужно описывать виды ошибок, состав и ограничения, а не прятать их одним процентом.
06. Индивидуальная проверка понимания
ВерсияC: обучение10/10, выбор3/5. ВерсияD: обучение9/10, выбор4/5. После выбораD её настройку меняли по всем пяти меткам. Какую выбрали первоначально, сколько ошибок у каждой на выборе, сохранилась ли независимость и какой следующий шаг?
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
ПервоначальноD по4/5; ошибкиC2,D1. После настройки по пяти меткам это данные выбора/настройки, не независимый итоговый тест. Зафиксировать новуюD и проверить ещё не использованные разные примеры с эталоном. По1 баллу за выбор, ошибки, независимость, следующий шаг.
07. Связь с исходной программой
Пункт программы → действие → проверяемый результат
| Пункт программы | Действие ученика | Что проверяет учитель |
|---|---|---|
| Проверять результат сети; обобщение и переобучение | Сравнивает знакомые и новые случаи | Не выбирает только по успеху обучения |
| Возможности обучения и оценка результатов | Разделяет обучение, выбор, итоговую проверку | Не подгоняет по скрытым итоговым меткам |
| Ограничения ИИ; самоконтроль | Исправляет копии и паспорт испытания | Отмечает малый набор и неизвестную причину сбоя |
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: разделение данных и независимая проверка — источник для понятий и проверки; учебные задания разработаны отдельно.
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.