資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
中學(xué)八年級(jí)信息科技教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 第15課 面容鑰匙顯智能
核心素養(yǎng)目標(biāo) 核心素養(yǎng)目標(biāo)信息意識(shí)：1.使學(xué)生意識(shí)到人臉識(shí)別技術(shù)中人臉數(shù)據(jù)作為信息的重要性，以及其在身份識(shí)別等應(yīng)用中的價(jià)值。計(jì)算思維：幫助學(xué)生理解人臉識(shí)別過(guò)程中算法對(duì)人臉特征提取、分析和身份判斷的邏輯，建立初步的算法思維框架。數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：1.鼓勵(lì)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源自主學(xué)習(xí)人臉識(shí)別技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，拓寬數(shù)字化學(xué)習(xí)渠道。信息社會(huì)責(zé)任：1.強(qiáng)調(diào)學(xué)生在使用人臉識(shí)別技術(shù)時(shí)，遵循相關(guān)法律法規(guī)與道德規(guī)范，確保不侵犯他人權(quán)益，尤其是在個(gè)人隱私保護(hù)方面的責(zé)任意識(shí)。
教學(xué)重點(diǎn) 人臉識(shí)別的基本過(guò)程和原理。利用攝像頭和人臉識(shí)別平臺(tái)進(jìn)行人臉采集與識(shí)別的操作步驟。
教學(xué)難點(diǎn) 理解人臉識(shí)別算法中特征提取和身份判斷的復(fù)雜邏輯。確保學(xué)生能夠準(zhǔn)確操作人臉識(shí)別平臺(tái)，獲取可靠的識(shí)別結(jié)果，并理解其背后的技術(shù)原理。
教學(xué)方法 講授法、實(shí)踐法、小組合作法、觀察法
學(xué)習(xí)方法 講授法、實(shí)踐法、小組合作法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法、案例分析法
教學(xué)用具 計(jì)算機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)，傳感器
教 學(xué) 過(guò) 程
導(dǎo)入新課 前面我們學(xué)習(xí)了多種開(kāi)鎖方式，如刷卡開(kāi)鎖、遠(yuǎn)程控制開(kāi)鎖等，大家思考一下，如果不用卡片也不用手動(dòng)操作，還有什么方式可以開(kāi)鎖呢？由此引出本節(jié)課主題 —— 刷臉開(kāi)鎖中的人臉識(shí)別技術(shù)。展示一些刷臉開(kāi)鎖在智能家居、門(mén)禁系統(tǒng)等場(chǎng)景中的應(yīng)用圖片或視頻，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)過(guò)程 從傳統(tǒng)的鑰匙開(kāi)鎖，到刷卡開(kāi)鎖、遠(yuǎn)程門(mén)鈴?fù)ㄖ瓦h(yuǎn)程控制開(kāi)鎖，門(mén)鎖 越來(lái)越智能。隨著人臉識(shí)別技術(shù)的快速發(fā)展，刷臉開(kāi)鎖的應(yīng)用越來(lái)越廣，為 人們提供更加安全、便捷的生活體驗(yàn)。15.1 認(rèn)識(shí)人臉識(shí)別人臉識(shí)別是基于人的臉部特征數(shù)據(jù)進(jìn)行身份識(shí)別的技術(shù)。人臉識(shí)別的過(guò) 程：系統(tǒng)對(duì)輸入的圖像進(jìn)行人臉檢測(cè)，找到并框出人臉，使用算法提取人臉 圖像中的特征點(diǎn)，不僅能識(shí)別出人的表情、年齡，還會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)置的匹配 算法和條件來(lái)判斷輸入人臉的身份，如圖 15.1 所示。學(xué)習(xí)活動(dòng) 1觀察小組成員的五官特點(diǎn)，描述他們的五官特征。把自己或小組成員不 同角度的照片分別上傳到人臉識(shí)別平臺(tái)，體驗(yàn)人臉識(shí)別功能。想一想，機(jī)器 識(shí)別人臉的步驟是什么？部位勾選并描述特征（關(guān)鍵詞）眉毛□濃密 □稀疏 其他 眼睛□雙眼皮 □單眼皮 其他 鼻子□高鼻梁 □ 鷹鉤鼻 其他 嘴□厚嘴唇 □ 薄嘴唇 其他 臉型□圓臉 □方臉 □瓜子臉 其他 15.2 利用攝像頭實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別只需給計(jì)算機(jī)配備普通的攝像頭，就可以利用網(wǎng)頁(yè)版人臉識(shí)別平臺(tái)體驗(yàn) 人臉采集和人臉識(shí)別。學(xué)習(xí)活動(dòng)2探究實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別功能1. 運(yùn)行人臉識(shí)別平臺(tái)。2. 選擇人臉匹配模塊，通過(guò)攝像頭拍攝或上傳圖片的方式添加人臉庫(kù)。3. 將面部對(duì)準(zhǔn)攝像頭，觀察是否匹配。15.3 探究刷臉開(kāi)鎖功能刷臉開(kāi)鎖就是利用人臉識(shí)別技術(shù)控制開(kāi)鎖，由輸入，計(jì)算和輸出三個(gè)模 塊組成，如表 15.2 所示。模塊硬件實(shí)現(xiàn)思路輸入模塊攝像頭采集人臉數(shù)據(jù)，進(jìn)行人臉識(shí)別后，發(fā)布消息至 MQTT 服務(wù)器相應(yīng)主題計(jì)算模塊具備移動(dòng)熱點(diǎn)功 能的計(jì)算機(jī)搭建 MQTT 服務(wù)器，設(shè)置主題，實(shí)現(xiàn)發(fā)布與訂 閱功能輸出模塊主控板、舵機(jī)訂閱 MQTT 服務(wù)器相應(yīng)主題，收到消息后控制 舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)學(xué)習(xí)活動(dòng)3模擬實(shí)現(xiàn)刷臉開(kāi)鎖功能本活動(dòng)使用 1 個(gè)主控板、1 個(gè)攝像頭、1 個(gè)舵機(jī)和 1 臺(tái)具備移動(dòng)熱點(diǎn)功能 的計(jì)算機(jī)。在學(xué)習(xí)活動(dòng) 2 的基礎(chǔ)上，完成以下步驟。1. 在 MQTT 服務(wù)器中建立項(xiàng)目。2. 在人臉識(shí)別平臺(tái)中進(jìn)行 MQTT 設(shè)置。3. 實(shí)現(xiàn)判斷識(shí)別人臉數(shù)據(jù)，如果是主人則執(zhí)行開(kāi)門(mén)動(dòng)作。主要代碼如圖 15.2 所示。學(xué)生自主探究，搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，運(yùn)行測(cè)試程序， 熟悉攝像頭、主控板和計(jì)算機(jī)的連接方式，通過(guò)測(cè)試程序，了解 攝像頭的基本功能。通過(guò)體驗(yàn)物品間數(shù)據(jù)的交互方式，讓學(xué)生了解萬(wàn)物互聯(lián)和智 能感知給人們生活帶來(lái)的改變，增強(qiáng)主動(dòng)學(xué)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的意識(shí)。這里可以使用人工智能攝像頭，也可以使用普通攝像頭與網(wǎng) 頁(yè)版人臉識(shí)別平臺(tái)實(shí)現(xiàn)人臉識(shí)別功能。人臉識(shí)別技術(shù)雖然為多個(gè)領(lǐng)域提供了便利，但潛藏的數(shù)據(jù)泄 露隱患日益凸顯， 引發(fā)的泄密事件也層出不窮， 亟待引起重視和 警惕。教師要引導(dǎo)學(xué)生高度警惕任何收集生物特征數(shù)據(jù)的場(chǎng)景， 不隨意提供包含個(gè)人面部、指紋或掌紋等數(shù)據(jù)， 對(duì)于索要人臉識(shí) 別的應(yīng)用軟件或小程序，應(yīng)閱讀了解授權(quán)采集生物特征數(shù)據(jù)的合 同條款。
課堂小結(jié) 1．人臉識(shí)別是基于人的臉部特征信息進(jìn)行身份識(shí)別的一種生物識(shí)別技術(shù)，通過(guò)人臉定位、 特征分析、 匹配人臉等三個(gè)關(guān)鍵步驟實(shí)現(xiàn)。 2．利用人臉識(shí)別技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)面容鑰匙功能。
分層作業(yè) 利用所學(xué)知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)物聯(lián)考勤系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以識(shí)別人臉，并通過(guò)MQTT 服務(wù)器將該學(xué)生的學(xué)號(hào)實(shí)時(shí)推送到教師端設(shè)備，以便教師了解學(xué)生的出勤情況
板書(shū)設(shè)計(jì) 第15課 面容鑰匙顯智能
課后反思 通過(guò)這兩節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生對(duì)人臉識(shí)別技術(shù)和刷臉開(kāi)鎖功能有了較為全面的了解和實(shí)踐體驗(yàn)。在教學(xué)過(guò)程中，第一課時(shí)學(xué)生對(duì)人臉識(shí)別的概念和平臺(tái)操作表現(xiàn)出較高的興趣，但部分學(xué)生在理解人臉識(shí)別算法時(shí)存在困難；第二課時(shí)學(xué)生在刷臉開(kāi)鎖功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，對(duì) MQTT 服務(wù)器的應(yīng)用和代碼編寫(xiě)部分需要更多的指導(dǎo)和練習(xí)。在今后的教學(xué)中，可進(jìn)一步增加實(shí)例演示和小組討論環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生復(fù)雜技術(shù)原理理解和實(shí)踐操作能力的培養(yǎng)，同時(shí)注重信息安全意識(shí)的貫穿式教育，提高學(xué)生的核心素養(yǎng)和綜合能力，以更好地適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能融合技術(shù)在智能安防等領(lǐng)域的發(fā)展需求。
組長(zhǎng)審批、
簽字 年 月 日
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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