資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第2.3課《人臉識別項目應用——情緒識別項目實現》教學設計
課題 人臉識別項目應用——情緒識別項目實現 單元 第二單元 學科 信息科技 年級 六年級
核心素養目標 信息意識：能夠了解人臉識別技術的項目應用，認識到人臉識別技術對于個人的價值。計算思維：學習人臉識別項目設計，設計一個項目作品、設想它的應用場景、拓展它的功能。數字化學習與創新：利用人臉識別技術，思考人臉識別、人臉情緒識別、人臉性別識別的應用場景，學習制作簡單的項目作品。信息社會責任：理解并尊重同學的隱私，學會安全地收集和處理敏感數據（如人臉），避免不當分享。
教學重點 能夠了解人臉識別技術的項目應用，認識到人臉識別技術對于個人的價值。
教學難點 學習人臉識別項目設計，設計一個項目作品、設想它的應用場景、拓展它的功能。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 第2.3課 《人臉識別項目應用——情緒識別項目實現》板書課題：人們從 20 世紀 80年代開始研究人臉識別技術，到現在該技術已經相當成熟了。人們從使用人臉來識別身份這一用途出發，不斷擴展其功能，讓它應用于多個領域。在了解了機器識別人臉的過程和原理后，我們是否也可以自己來實現人臉識別技術的應用，并發揮自己的想象力，將它應用到更寬、更廣的領域呢 思考：同學們，如果讓你們設計一個人臉識別的項目，你們覺得它需要具備哪些功能，怎樣實現呢 人臉檢測：能夠在各種環境下準確檢測人臉。人臉識別：實時識別和驗證人臉。人臉特征提取：提取人臉的獨特特征。數據庫管理：支持用戶信息的存儲、更新和刪除。2.播放視頻。 學習新知引入完成思考。觀看教學視頻。 用生活中的常見現象引入課堂。用提問的方式引入課題，增強課堂互動性。將學生的注意吸引到課堂。
講授新課 新知講解：板書課題：人臉識別技術的項目應用 在基礎的人臉識別技術的支持下，人們不僅讓機器能通過人臉識別身份還不斷思考它的新功能，如情緒識別、性別識別等。情緒識別 情緒是人類多種感覺、思想和行為等綜合產生的心理和生理狀態。人們常見的情緒有喜、怒、哀、樂等，一般體現在面部表情、行為、語言等方面。機器識別人臉情緒，主要是通過面部表情和情緒間的對應關系來實現的如人心情愉悅時嘴角會上揚，憤怒時會皺眉、瞪大眼睛等。 機器進行人臉情緒識別和人臉識別相似，首先通過采集不同人臉的情緒圖片，提取人臉的面部特征進行學習，然后訓練一個可以分類的模型，最后進行應用測試，識別新的人臉情緒，如圖 2.3.1所示。性別識別人們判斷一個人的性別有多種方法，最簡便的方法之一是通過人臉進行分辨。如今，人們也廣泛使用計算機人臉識別技術來判斷一個人的性別。 機器通過人臉識別技術識別人的性別時，主要通過提取人面部特征數值的方法，比如人臉輪廓線條、面部膚色、眼睛大小和間距等，如圖 2.3.2 所示。項目實現在思考出項目創意和主要功能后，就要進入動手實踐的環節了。下面以人臉情緒識別為例，來了解一下這個項目的實現過程吧!(1)項目思路梳理。在項目開始前，通過思路梳理可以讓項目實現更清晰。人臉情緒識別的過程和人臉識別的過程相似，根據人臉識別的過程，可以梳理出人臉情緒識別的項目思路，如圖 2.3.3 所示。(2)打開編程軟件，將模式切換到 Python 模式，單擊“擴展”中的“添加”，安裝并加載“人臉識別”模塊指令。在加載的過程中，軟件內部已經自動添加好了人臉數據庫，并訓練好人臉情緒識別的模型。(3)有了訓練好的人臉情緒識別模型，就可以進行人臉情緒識別了。(4)使用“打印”指令，將識別的情緒結果和結果置信度在控制臺中顯示，并將圖片識別結果進行顯示，如圖2.3.4 所示。項目實現(1)置信度，簡單來說，就是一個被測量參數測量值的可信程度。在程序中它是指被檢測的人臉情緒結果(如高興)的可信或真實程度。(2)指令中的“第0位”是指圖片中人物的出現順序。當圖片中只有一個人物時，檢測的是當前圖片中的人物;當圖片中有多個人物時，選擇“第幾位”可以讓機器知道檢測的是哪一位的人臉情緒，一般圖片檢測人臉順序為從左至右最左邊的人物為第0位。課堂活動編寫人臉情緒識別的程序，上傳一張圖片檢測識別結果。根據人臉情緒識別的程序，你能編寫出人臉性別識別的程序嗎 1. 導入必要的庫：cv2和face_expression。安裝方法，使用命令行（windows和linux都用這個命令）pip install opencv-pythonpip install face_expression2. 加載情緒識別模型。3. 打開攝像頭。4. 進入循環，讀取攝像頭圖像。5. 將圖像轉換為灰度圖像。6. 檢測人臉。7. 遍歷每個檢測到的人臉。8. 裁剪人臉圖像，并將其調整為指定大小（40×40）。9. 使用模型識別人臉的情緒。10. 在圖像中繪制標簽，顯示識別結果。11. 按下 ‘q’ 鍵退出循環。12. 釋放攝像頭資源并關閉窗口。人臉識別項目設計人臉識別技術應用廣泛，功能多樣。通過示范案例的啟發，同學們是否也能使用人臉識別技術來設計一個項目作品、設想它的應用場景、拓展它的功能呢 大家一起來嘗試一下吧!項目創意人臉識別技術可用于識別人的身份，人臉情緒識別可以辨認人的情緒，人臉性別識別可以辨認人的性別……人們不斷開動自己的大腦，將這些技術應用到不同的場景中，如人臉識別技術和大門開關結合，就可以形成門禁系統;人臉情緒識別和攝像機結合，就可以進行笑臉抓拍等。課堂活動請同學們思考人臉識別、人臉情緒識別、人臉性別識別的應用場景小組成員一起思考使用它們可以完成哪些項目創意，并填寫表2.3.1。項目概述各種各樣的創意不斷涌現后，從中選擇一個最可行、最有創意的項目，圍繞它進行項目的分析，完成項目的概述，包括項目主題、項目背景、項目目標、項目功能等。以人臉識別門禁系統為例，該項目的概述如表 2.3.2 所示。項目實施計劃對項目進行綜合分析后，還需要對項目的開展和實施過程進行詳細的規劃，包括項目材料清單、任務分工、開發進度等。以人臉識別門禁系統為例，該項目的實施計劃如表 2.3.3 所示。三、實踐根據自己思考的項目創意，分析自己項目的概述和實施計劃，完成圖 2.3.5 所示的項目設計文稿。一、項目概述項目主題：人臉識別門禁系統的設計與實現項目背景：隨著科技的不斷進步，傳統的門禁系統逐漸無法滿足現代社會對安全性和便捷性的需求。人臉識別技術作為一種高效的生物識別技術，能夠提供更為安全和便捷的門禁解決方案。該項目旨在開發一套基于人臉識別技術的門禁系統，以提高安全性、減少人力成本，并提升用戶體驗。項目目標：1. 開發一套高效、準確的人臉識別門禁系統。2. 實現實時監控和數據記錄功能，確保安全性。 3. 提供用戶友好的界面，方便用戶管理和操作。 4. 確保系統的穩定性和可擴展性，以適應未來的需求。項目功能：1.人臉識別：通過攝像頭捕捉人臉圖像，并與數據庫中的人臉信息進行比對。 2.權限管理：管理員可以添加、刪除和修改用戶信息及其權限。3.實時監控：系統可實時監控門禁狀態，并記錄進出人員信息。 4.報警系統：當識別到未授權人員時，系統自動報警并通知管理員。 5.數據統計：提供進出記錄的統計分析功能，生成報表。二、項目實施計劃材料清單：1. 硬件：高清攝像頭、計算機或嵌入式設備、門禁控制器、電源適配器、網絡設備（路由器、交換機等）2. 軟件：人臉識別算法庫（如OpenCV、Dlib等）、數據庫管理系統（如MySQL、SQLite等）、前端開發框架（如React、Vue等）、后端開發框架（如Flask、Django等）3. 其他：線纜、連接器；安裝工具：機箱或支架。任務分工：1. 同學1：負責整體項目協調與進度管理。2. 同學2：負責硬件選型、安裝與調試。3. 同學3：前端開發：負責用戶界面的設計與實現。 后端開發：負責數據庫設計、API開發與人臉識別算法的集成。4. 同學4：負責系統的功能測試與性能測試。5. 同學5：負責項目文檔的撰寫與整理。開發進度：1. 需求分析與設計2.硬件采購與搭建3.軟件開發4.系統測試5.用戶培訓與交付6.項目總結與反饋四、拓展延伸人臉識別技術的拓展功能問：根據不同的應用場景，人們想出了人臉識別技術的不同功能，人臉識別技術還有哪些拓展的功能呢 答：還有許多，如人臉捕獲功能，可以在一幅圖像或視頻流的一幀中檢測出人像并將人像從背景中分離出來，自動將其保存。問：捕獲出來的人臉可以做什么呢 答：可以進行人臉追蹤。人臉追蹤就是利用人臉捕獲技術，當指定的人臉在攝像頭拍攝的范圍內移動時,自動對其進行跟蹤。問：捕獲出來的人臉可以做什么呢 答：可以進行人臉追蹤。人臉追蹤就是利用人臉捕獲技術，當指定的人臉在攝像頭拍攝的范圍內移動時,自動對其進行跟蹤。問：人臉識別技術還有其他功能嗎 答：還可以識別出攝像頭前的人是一個真正的人還是一幅照片，以此杜絕使用者用照片作假。此外，還能進行圖像質量檢測，也就是將進行比對的照片進行圖像質量評估，并給出相應的建議值來輔助識別。使用人臉識別技術，實現許多創意和項目作品1.智能安防系統：開發一個基于人臉識別的門禁系統，只有授權人員才能進入特定區域。2.個性化廣告投放：在商場或公共場所設置人臉識別屏幕，根據顧客的性別和年齡推送個性化廣告。3.社交媒體自動標記：創建一個應用程序，自動識別照片中的朋友并進行標記，簡化社交媒體分享過程。4.智能家居控制：通過人臉識別技術，自動識別家庭成員，調整家居設備（如燈光、溫度等）到個人偏好設置。5.在線教育平臺：開發一個在線學習系統，通過人臉識別監測學生的注意力和參與度，提供個性化學習建議。6.健康監測：利用人臉識別技術監測用戶的情緒變化，結合生理數據提供心理健康建議。7.虛擬試衣間： 在服裝店或電商平臺上，利用人臉識別和增強現實技術，讓用戶虛擬試穿衣物。8.智能客服系統：開發一個客服機器人，通過人臉識別識別客戶身份，提供個性化服務。9.藝術創作：利用人臉識別技術創作互動藝術裝置，觀眾的面部表情可以影響藝術作品的展示效果。五、活動日志 活動日志 班級：XX姓名：XX活動名稱人臉識別項目應用——情緒識別項目實現活動環節1口 2口 3口 4口（在對應環節畫V）活動完成內容設計人臉識別項目活動完成度口口口口口口口口口(100%)活動小結問題與反思：項目做得不完善改進的方法：多練習或者詢問老師和同學訣竅 學習人臉識別技術的項目應用。學習人臉識別項目設計。完成課堂活動。完成課堂活動。完成活動日志記錄。 初步學習人臉識別技術的項目應用，并知道如何運用。培養人臉識別項目設計能力，引導學生認識不同人臉識別設計，加深對本課知識內容的理解和掌握。進行課題練習，引導學生進行舉一反三和實際問題的解決，考查學生的知識學習落地能力。進行課題練習，引導學生進行舉一反三和實際問題的解決，考查學生的知識學習落地能力。將本課學習情況進行總結。
課堂小結 人臉識別項目應用——情緒識別項目實現1、引入新知內容2、學習人臉識別技術的項目應用3、學習人臉識別項目設計4、完成課題練習5、進行相關知識拓展 總結回顧 對本節課內容進行總結概括。
課后作業 在本節課完成后，想一想，還有哪些創意可以實現人臉識別技術。利用你想的創意，根據本節課所學內容制作一個項目。 布置作業 拓展學生的學習能力
課堂板書 觀看板書 強調教學重點內容。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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