[2024]新清华大学版六年级上册《信息科技》教案（表格式）（全册打包）.rar

第一课第一课 初始图像分类初始图像分类 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称初始图像分类初始图像分类课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.知道图像分类的含义；2.能够列举出图像分类在生活中的应用案例；3.能够利用已有的编程程序，连接电路并结合相应的 AI 摄像头实现图像分类二、过程与方法二、过程与方法1、通过讲授和展示的方式，让学生了解图像分类的含义并能够列举出应用案例。2、通过实操已有的程序，实现图像分类，锻炼学生的动手能力、逻辑思维能力。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1、通过本节课学习，使学生认识到图像分类的应用性，学会分析程序、测试数据。重点重点1、列举图像分类在生活中的应用案例。2、利用已编写的程序完成图像分类的操作过程。难点难点理解图像分类程序教具教具WPS 软件，掌控版、mPython教学方法教学方法教学展示、小组讨论、兴趣驱动。教学过程教学过程教师教师学生学生一、导入（6 分钟）一、导入（6 分钟）同学们，欢迎大家来到数据大讲堂。（提问）（提问）在上课之前，老师请问：同学们对于“人工智能”这两个字，是怎么理解的呢？或者，你们认为“人工智能”是什么呢？它在生活中有那些体现？现在同学们观看视频，带着思考观看视频（教师播放视频，学生观看视频）很好，同学们回答得非常棒！老师看得出来，同学们对于人工智能，都有着一些自己的认识和想法。我们这本书主要学习人工智能的前言技术，分别是图像分类、人脸识别与语音识别。我们知道手机里面的相册可以按照一定的类别进行分类，那大家知道这使用了什么技术吗？不错，回答得非常棒！这使用了图像分类技术。那图像分类技术到底怎样才能通过编程实现？这项技术还有哪些优点，让我们一起来学习吧。学生思考并回答问题二、知识讲解（1520 分钟）二、知识讲解（1520 分钟）1.图像分类（图像分类的概念）1.图像分类（图像分类的概念）图像分类就是根据对象在图像中所反映的不同特征，将图像中对象的类别区分开来。机器(一般指计算机)进行图像分类就是从它已知的类别中，选出一种类别分配给这张图像。（提问）我们知道我们人类可以进行图像分类，是因为我们提前学习了一些概念，当我们看到图片时，我们可以自动匹配，那计算机也是按照人类的方式进行学习的吗（提问）我们知道我们人类可以进行图像分类，是因为我们提前学习了一些概念，当我们看到图片时，我们可以自动匹配，那计算机也是按照人类的方式进行学习的吗？答案是：同人类学习类似，我们需要提前准备不同类别的很多图片让机器来学习、认识。2.图像分类在生活中的运用2.图像分类在生活中的运用（提问）图像分类技术除了运用在相册自动归类中，还可以运用在哪些场景中呢？（提问）图像分类技术除了运用在相册自动归类中，还可以运用在哪些场景中呢？学生思考并回答问题学生有部分回答正确：学生有部分回答正确：不错，看来同学们了解得很多，老师再给大家补充一下。学生回答不上来：学生回答不上来：没关系，接下来，就让老师和大家一起学习图像分类的其它运用。图像分类技术还可以运用在智能视频分析以及交通场景识别中。智能视频分析就是分析和追踪摄像机拍摄场景中目标物体的行为。智能视频分析利用图像分类技术，去除视频中的干扰物体，识别出真正的目标，进而其进行分析和追踪。通过视频监测火车轨道、高速公路、建筑物楼顶等危险地区是否有异物进人，并且对有潜在危险的行为进行报警，以避免发生事故。此外，车站、银行、商场等场所，利用视频监测管制刀具等危险品，协助安保人员预防危险事件的发生，如图所示。图像分类技术常运用于交通场景识别，为公共交通的管理提供便利。例如对路口车辆拥堵情况、闯红灯的车辆或占用公交车道的车辆行为等进行检测识别，如图所示。3.图像分类案例体验3.图像分类案例体验（1）活动准备）活动准备刚才我们已经学习了图像分类在生活中的运用，接下来让我们一起学习如何用编程技术实现它吧。首先我们需要一个掌控版、mpython 软件以及用于识别的 AI 摄像头。（2）活动过程）活动过程然后打开编程软件，单击“扩展”中的“添加”按钮，在 AI 模块中找到并加载“AI 摄像头 2.0”的模块。如图所示。连接 AIoT 板及 AI 摄像头，连接如图所示，并按住 AloT 板上的开机按键，将主控启动。注意线的连接顺序是黑、红、黄、白，主控板接 6 上，黑线接 GND，红线接 VCC，黄线接 P15,白线接 P16。单击菜单栏中的“文件”按钮，打开本地文件中的“1-1 自学习分类”的程序文件，让机器给猫、狗、人进行分类，打开的编程指令如下图所示。单击右上角的“刷入”按钮将程序刷人 AIoT 板中。按 A 键添加图像分类的类别，按 B 键添加图像训练的数量。在添加图像分类的类别过程中，添加类别的顺序应该同程序列表中定义的变量的顺序一致。如图所示，在添加训练类别时，应该保证与下面图片的顺序一致三、实操练习（1015 分钟）三、实操练习（1015 分钟）相信同学们对图像分类过程都有了一定的了解，现在大家按照我刚才操作的过程操作一遍，在操作的过程及时反应所遇到的问题？（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生不会做，老师讲解）（学生不会做，老师讲解）老师和同学们一起来完成。学生：跟着老师的讲解一步步练习。四、课堂总结（5 分钟）四、课堂总结（5 分钟）老师看了同学们测试的程序，都很棒，看来大家对于今天的知识点都掌握得很好。（提问）（提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？不错，大家都学习得很认真，掌握了今天这节课的知识。这堂课中，我们首先了解了什么是图像分类，其次，还了解了图像分类在生活中的运用，如：智能视频分析、交通场景分析以及相册自动分类等。最后，还学会了利用编程软件以及相应的硬件进行图像分类的测试。在课程最后，同学们还有哪些知识没有明白吗？（有不明白的老师进行讲解）（没有不明白的）同学们在课下可以浏览一下拓展阅读，同时也要好好复习今天学习到的知识；下节课，老师会进行提问。今天这节课就到这里了，同学们再见！老师加以引导学生，自行总结教学教学反思反思第一课第一课 图像分类的实现图像分类的实现 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称图像分类的实现图像分类的实现课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.能够说出人类分类图像的过程2.能够说出计算机分类图像的过程3.网上查中不同类别的图片，能够借鉴第一节课的程序进行测试二、过程与方法二、过程与方法1.通过讲授和展示的方式，让学生了解人类分类图像与计算机分类图像的含义并说出其过程。2.通过引导的方式让学生利用第一节课学习过的程序方法测试其它的图像类别三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1.通过本节课学习，使学生认识到人机图像分类的过程差异，学会分析程序、测试数据。重点重点1.领会人类与计算机进行图像分类的过程差异。2.改写第一节课已学的程序完成图像分类的操作过程。难点难点利用并改写已有的图像分类程序测试下载的不同类别的图像教具教具WPS 软件，掌控版、mPython教学方法教学方法教学展示、小组讨论、兴趣驱动。教学过程教学过程教师教师学生学生一、导入（6 分钟）一、导入（6 分钟）同学们，欢迎大家来到数据大讲堂。（小组讨论）（小组讨论）请同学们开展小组讨论，说一说，你们心中的机器对图像进行分类的过程与人类对图像进行分类的过程是否相同，共同点与区别在哪里?哪位小组的学生向大家说出你的观点？很好，同学们回答很有逻辑且融入了自己的理解！老师看得出来，同学们对于图像分类的过程都有自己独到的见解。现在就让我们全面学习一下人类分类图像与机器分类图像的过程吧。小组讨论并回答问题二、知识讲解（1520 分钟）二、知识讲解（1520 分钟）1.人类分类图像1.人类分类图像（提问）如图所示，大家看一下这几张扑克牌，你们可以把它分成哪几类呢？分类的依据是什么？你的分类过程是什么？同学们的回答都很棒，总的来说人类进行图像分类主要包括两个过程：首先是观察特征，其次是选取特征进行分类。人们要对图像进行分类，首先要观察图像中各种不同事物的特征。一张图像包含着许多特征，如颜色、图案、形状及大小。如图所示，一张扑克牌的特征信息包含着花色、数字。学生思考并回答问题选择不同的特征进行分类会产生不同的分类结果，分类结果的精细程度也不一样。如图所示一组扑克可以按颜色分类、按图案分类，也可以按数字进行分类。2.计算机分类图像2.计算机分类图像同人类图像分类过程不一样的是计算机进行在进行图像分类之前，首先得认识这些图像代表的含义。机器进行分类之前有一个学习的过程，需要人为输人足够数量图片，并给图片贴上标签作为学习训练的样本，让机器知道这些图片属于什么类型，相同标签的图片属于同一类别。这些供机器进行学习的图片统称为称训练集。如图所示，给计算机输人鸟的训练集，标签命名为“bird”当然也可以是其他名称、标签起到的作用主要是区别或标记。在训练图像分类模型之前，先来看一下计算机视角的这些图片是什么样子的。如图所示，如果一张图片放大，可以观察到该图片是由一个一个小格子组成的，每个格子是一个色块，每个色块代表相应的像素数据，计算机能看懂的就是这些数据。对于人类而言，从图像中提取特点的过程并不复杂或困难，只需要眼睛看到图片，正常情况下大脑就会获取特征。但计算机看见的是一串图像数据因此需要借助特定的算法，才能从中找到数据变化的规律，经过-系列的训练，最终生成图像分类模型。训练模型的一般过程如下图所示。对未分类的图像进行图像分类时，需要先加载训练好的图像分类模型，然后通过摄像头获取图像信息并转化为计算机能理解的数据。最后将数据特征与模型中已有的分类进行对比，推算出图像属于各个分类中的概率，概率最大的分类名称就是最后输出的图像分类的结果，如图所示。总的来说，计算机进行图像的过程主要包括给计算机输入训练集、训练图像分类模型以及使用图像分类等过程。三、实操练习（1015 分钟）三、实操练习（1015 分钟）从网上查找出不同角度或样式的汽车、自行车、公交车、火车、飞机、轮船 6 类图片，使用第 1 课的图像分类程序(见第 10 页)对图片进行分类，将分类结果记录在表中(分类正确打“V”，分类错误打“x”)，统计分类失败的图片，并与小组成员谈一谈你认为无法分类的原因。注意此时我们程序当中的分类数量以及训练集数量分别是多少？（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生不会做，老师讲解）老师和同学们一起来完成。动手操作完成图像分类过程四、课堂总结（5 分钟）四、课堂总结（5 分钟）老师看了同学们测试的程序，都很棒，看来大家对于今天的知识点都掌握得很好。（提问）（提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？不错，大家都学习得很认真，掌握了今天这节课的知识。这堂课中，我们首先了解了人类分类图像的过程主要包括两个过程即观察特征与选取特征进行分类。其次，我们了解了计算机分类图像的过程即输入训练集、训练图像分类模型以及使用图像分类。最后，还学会了利用编程软件以及相应的硬件进行图像分类的测试。在课程最后，同学们还有哪些知识没有明白吗？（有不明白的老师进行讲解）（没有不明白的）同学们在课下可以浏览一下拓展阅读，同时也要好好复习今天学习到的知识；下节课，老师会进行提问。今天这节课就到这里了，同学们再见！老师加以引导学生，自行总结教学教学反思反思第三课第三课 图像分类项目应用图像分类项目应用 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称图像分类项目应用图像分类项目应用课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1能够动手完成“自行车禁入报警器”程序编写，然后进行功能测试；2了解项目设计的方法，会利用流程图梳理项目思路；3能对项目的开展和实施进行详细的规划。二、过程与方法二、过程与方法1通过 PBL 教学，开展合作、探究式学习，让学生通过头脑风暴产生创意并实施项目的方式，锻炼学生的合作能力、逻辑思维能力和问题解决能力。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1在动手与动脑相结合的过程中，使学生感受到知识来源于生活，也能解决生活中的实际问题；2实施项目时，在不断尝试中激发求知欲，不断摸索中增强成就感，产生并保持对学习的兴趣。四、项目目标四、项目目标1能够动手完成“自行车禁入报警器”程序编写，然后进行功能测试2能够围绕“安保”主题进行项目设计重点重点1.会成功编写“自行车禁入报警器”程序2.能围绕主题设计并实施小组的图像分类项目作品难点难点1能围绕主题设计并实施小组的图像分类项目作品教具教具AloT 板、mpython、AI 摄像头教学方法教学方法教学展示、小组讨论、项目式学习教学过程教学过程教师教师学生学生一、新课导入（5 分钟）一、新课导入（5 分钟）同学们，欢迎大家继续来到图像分类的学习。（回顾）（回顾）前两次课我们了解图像分类的基础知识和主要应用，认识机器进行图像分类的过程，学习了图像分类的实现方法。（情景导入）在（情景导入）在生活中在一些公园人口处会有“自行车不准入内”的标牌，但是常常会有不遵守规则的人，将车骑进公园，甚至发生过安全事故，公园的管理员叔叔很是苦恼，大家能想办法帮帮叔叔吗？对了，我们可以利用我们刚刚学的图像分类技术帮叔叔设计一个可以自动识别代步工具类型的岗亭。同学们回答得非常棒！老师看得出来，同学们都非常认真的在观察生活，知识源于生活，我们以后也要继续做一个生活的有心人，发现问题，思考解决问题的方法。学生思考并回答问题二、案例讲解（10 分钟）二、案例讲解（10 分钟）下面，我们就以“自行车禁入报警器”为例，来了解如何进行项目的应用吧!在项目实施之前，首先梳理清楚实现自行车禁入报警器的项目思路，这时可以利用思维导图、流程图这样的法宝来帮我们更有逻辑地呈现：学生听讲厘清了思路，在开始项目实践前，还需要明确完成该项目需要用到的软硬件器材和工具，我们需要用到 AloT 板、mPython、AI 摄像头。万事俱备，那接下来我们就一步步开始实施我们的项目，将大问题拆解为一个个小问题，逐个击破。首先，要让机器能够识别不同种类的代步工具，就需要提前准备大量的各类代步工具样本的图片供机器学习。（教师边操作边讲解）然后，在 mPython 编程软件中编写训练模型的程序。程序编写完成后，将软件与硬件进行连接，并将程序刷人开源硬件主控板中，先按下 AI 摄像头左侧的 A 按键，按顺序依次拍摄要分类物体的图片，告诉机器要分成哪几类;再按下 AI 摄像头右侧的 B 按键。拍摄要识别的自行车图片，图片总数达到前面设定的“训练集量”5 时，摄像头自动进人训练学习，如图所示。训练结束后，将得到的电动自行车的图像分类模型保存下来。得到训练好的模型后，就可以应用啦。三、实操练习（10 分钟）三、实操练习（10 分钟）现在大家开始动手实践，完成“自行车禁入报警器”程序的编写，然后进行功能测试吧，有问题的请举手示意。（教师巡视）学生练习四、思维拓展（15 分钟）四、思维拓展（15 分钟）图像分类技术的应用场景不仅局限于公园中的自行车禁人报警器。使用不同种类的图片训练模型，就可以让机器获得不同的分类能力。围绕图像分类在“安保”方面的应用这一思路，构思你们小组的图像分类项目作品吧!通过头脑风暴，写下各位的创意。对小组成员头脑风暴后产生的各个创意进行综合分析，如分析该创意在项目实现中的可行性、实用性、创意性等。分析完成后，选出一个最有实现价值的创意作为小组的最终项目，思考并讨论该项目实现的实现方案和具体细节，以“智慧岗亭”为例，完成下表。学生小组讨论五、课外探究五、课外探究对项目进行综合分析后，还需要对项目的开展和实施过程进行详细的规划，包括项目材料清单、任务分解、小组分工、开发进度等。以“智慧岗亭”为例，该项目的实施计划如表所示。在做好自己的项目实施计划后，就可以进行小组的分工了，按照实施计划中的分工与步骤，展开项目的实施工作。按计划，小组成员分工合作，完成项目作品的制作、测试及优化。下次课我们进行一个小组展示。今天这节课就到这里了，同学们再见！教学教学反思反思第四课第四课 图像分类新思考图像分类新思考 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称图像分类新思考图像分类新思考课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1能够列举出图像分类的优势；2能够说出图像分类面临的挑战。二、过程与方法二、过程与方法1通过小组交流讨论的方式，让学生了解图像分类的优势，并能够说明具有这些优势的原因；2通过实操探完图像质量、分类目标的完整度和类内的差异性给分类带来的影响，锻炼学生的动手能力、逻辑思维能力。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1通过本节课学习，使学生认识到技术仍在发展，我们需要保持终身学习、主动学习的态度。重点重点了解图像分类的优势与挑战难点难点探究不同因素对图像分类的影响教具教具掌控版、mPython、AI 摄像头教学方法教学方法小组讨论、兴趣驱动教师教师学生学生教学过程教学过程一、导入（5 分钟）一、导入（5 分钟）同学们，欢迎大家继续回到图像分类的学习。（小组讨论）（小组讨论）请同学们以小组为单位，谈一谈你们认为机器进行图像分类是否已经足够智能？能不能举例说明。哪位小组的学生向大家分享一下你的观点。同学们能从小组讨论并回答问题现实生活中举例来支撑自己的观点。从同学们的讨论中，我们可以看到图像分类给我们生活带来许多便利，有其优势所在，但是同时，常常也会出些 bug。本节课我们就一起了解一下图像分类的优势以及其面临的挑战。二、知识讲解（10 分钟）二、知识讲解（10 分钟）1.1.图像分类的优势图像分类的优势首先是分类速度快，计算机可以不知疲惫地重复处理程序指令，在需要对大批量的图片进行分类时，其具有得天独厚的优势。大家有没有用过淘宝的搜同款功能啊？是不是我们通过扫描上传的照片，就会给我们推荐一模一样的或者具有相似特征的同款，很方便。第二个优势是准确度高，一个成熟的图像分类模型具有较高的准确度。例如，图像分类技术应用于医疗领域，可以通过分析医学影像，来判断病情。在癌症检测中，肿瘤的良性与恶性很难区分，图像分类技术可以辅助医生进行诊断，使检测结果更加准确。（提问）（提问）想一想，图像分类技术能够具有这些优势的主要因素是什么？你认为它能顺利完成图像分类任务的原因有哪些呢？答案：大量的练习大量的练习：它看了很多很多的图片，就像我们学习了很多的数学题一样，所以它变得很擅长分类。用特殊的技巧用特殊的技巧：它使用了一些特殊的技巧，就像一个魔法师一样。这些技巧帮助它找到图片中的隐藏特点。卷积神经网络（CNN）很快的大脑很快的大脑：它的计算速度非常快，就像一个超级电脑一样，所以能够在一瞬间完成分类任务。所以，图像分类技术之所以这么厉害，是因为它练习多，用了聪明的方法，而且超级快，这些都帮助它在图像分类任务中做得非常好。2图像分类面临的挑战图像分类面临的挑战学生思考并回答问题计算机虽然在基本的图像分类比赛中表现出的水准已经超越了人类，但完成现实中的图像分类任务仍然有很多困难和挑战。一是图片质量，首先光照是影响图片质量的关键因素之一。其次，杂乱的背景也会使人眼花缭乱，抓不住图片的重点。再者当遇到模糊不清的图片时，机器要想成功分类图像质量有问题的图片，就需要有像人类一样的推理想象力。二是分类目标的完整度，图中是两张宠物狗的图片，但右图中分类目标被遮挡了，人们可以根据自己的经验对不完整的画面做出推断，从而对图片做出正确的判别。但当计算机遇见同样的问题时，它是否能成功地完成分类任务是同学们需要探究的问题。三是类别内的差异性，同一类别的物品有各种各样的形态，但是由于功能是相同的，所以人们通常将它们分为一类，但是对于计算机而言，目前依然是个挑战。如图所示，计算机是否也能推断出图像中物品的实际用途，并成功进行分类呢?。三、实操练习（20 分钟）三、实操练习（20 分钟）同学们，接下来就和小组成员一起探究图像分类能否成功挑战上述三个困难吧？学生分组探究四、课堂总结（5 分钟）四、课堂总结（5 分钟）教师点评课堂探究活动。图像分类单元就学完了，希望同学课后能用思维导图的形式梳理本单元我们学习的知识点。今天这节课就到这里了，同学们再见！自行总结教学教学反思反思第一课第一课 初始人脸识别初始人脸识别 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称初始人脸识别初始人脸识别课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.知道人脸识别技术及其特点；2.能够列举出人脸识别在生活中的应用案例；3.能够利用已有的编程程序，连接电路并结合相应的 AI 摄像头实现人脸识别二、过程与方法二、过程与方法1.通过讲授和展示的方式，让学生了解人脸识别的含义并能够列举出应用案例。2.通过实操已有的程序，实现人脸分类，锻炼学生的动手能力、逻辑思维能力。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1.通过本节课学习，使学生认识到人脸识别的应用性，学会分析程序、测试数据。重点重点1.列举人脸识别在生活中的应用案例。2.利用已编写的程序完成人脸识别的操作过程。难点难点理解人脸识别程序教具教具WPS 软件，掌控版、mPython教学方法教学方法教学展示、小组讨论、兴趣驱动。教师教师学生学生教学过程教学过程一、导入（6 分钟）一、导入（6 分钟）同学们，欢迎大家来到数据大讲堂。（提问）（提问）在上课之前，老师请问：同学们对于“人脸识别”这两个字，是怎么理解的呢？或者，你们认为“人脸识别”是什么呢？它在生活中有那些体现？它同我们上次课所学生思考并回答问题学的图像识别有什么联系？现在同学们观看视频，带着思考观看视频（教师播放视频，学生观看视频）很好，同学们回答得非常棒！老师看得出来，同学们对于人脸识别，都有着一些自己的认识和想法。答案是答案是人脸识别技术与图像识别技术同样都是属于人工智能技术。那人脸识别技术的实现程序同图像识别的实现程序是否相同到底怎样才能通过编程实现？这项技术还有哪些优点，让我们一起来学习吧。二、知识讲解（1520 分钟）二、知识讲解（1520 分钟）1.人脸识别技术及其特点1.人脸识别技术及其特点人脸识别技术是基于人的面部特征信息进行身份识别的一种图像识别技术。简单来说，就是机器使用摄像头采集人脸的图像，从图像中提取面部特征，比如眉毛高度、眼睛大小等，通过比对识别图像中的人物。（提问）机器识别人脸和人识别人脸有什么关系呢?查找资料，说一说人脸识别技术还有什么特点。与同学讨论，分享你对人脸识别技术的看法吧!（提问）机器识别人脸和人识别人脸有什么关系呢?查找资料，说一说人脸识别技术还有什么特点。与同学讨论，分享你对人脸识别技术的看法吧!答案是：同人类学习类似，我们需要提前准备不同类别的很多图片让机器来学习、认识。当然，同人进行人脸识别不同的是，机器进行人脸识别的特点有准确直观、非接触性、操作简单、可并发性等特点。学生思考并回答问题2.人脸识别在生活中的运用2.人脸识别在生活中的运用（提问）人脸识别技术可以运用在哪些场景中呢？（提问）人脸识别技术可以运用在哪些场景中呢？学生有部分回答正确：学生有部分回答正确：不错，看来同学们了解得很多，老师再给大家补充一下。学生回答不上来：学生回答不上来：没关系，接下来，就让老师和大家一起学习人脸识别的其它运用。人脸识别技术还可以运用到安保、出行自主服务、信息安全公安司法以及娱乐中。目前，许多房屋、学校、企业等都安装了人脸识别门禁系统，不少家庭安装了人脸识别防盗门等，如图所示，只有识别出房屋主人的正确人脸，才能打开门。外出通行是人们日常生活中不可缺少的一部分，各种交通工具为出行提供了便利。如今，各大城市的火车站、飞机场等已经安装了人脸识别通行设备，通过将身份证和人脸进行比对，就能自动完成检索功能，如图所示。人脸识别技术常运用于交通场景识别，为公共交通的管理提供便利。例如对路口车辆拥堵情况、闯红灯的车辆或占用公交车道的车辆行为等进行检测识别，如图所示。在一些自主服务，例如银行自主取款机以及无人超市中也用到了人脸识别技术。在现代社会，个人信息很容易被无意暴露，传统的密码设置有时已不足以保护人们的信息安全。人脸识别可以更准确地识别当事人的真实身份，给信息安全再添加一-把防护锁。例如，在网上购物和线下支付时，通过刷脸就可以简捷安全地完成，如图所示;在网上办理各种事务时，通过人脸识别可以确定人物身份，快速完成各种审批流程。如今人脸识别技术在公安、司法、刑侦领域也被广泛应用，有了它，可以大大提高办案效率。随着信息科技的快速发展，人们的娱乐消遣方式也发生着许多变化，人脸识别技术也不断应用于许多娱乐领域中。例如，手机相机中的各种美颜美图功能，就是在人脸识别技术的基础上对人脸的轮廓、纹理等进行美化处理;同时，各种拍照软件中的换妆、特效也是基于人脸识别技术来实现的，如图所示。3.人脸识别案例体验（20 分钟）3.人脸识别案例体验（20 分钟）（1）活动准备）活动准备刚才我们已经学习了人脸识别在生活中的运用，接下来让我们一起学习如何用编程技术实现它吧。首先我们需要一个掌控版、mPython 软件以及用于识别的 AI 摄像头。（2）活动过程）活动过程首先，打开编程软件，将模式切换到 Python 模式。然后，单击“扩展”中的“添加”按钮，在 Python AI 扩展中安装“人脸识别”模块指令，之后单击模块中的“加载”按钮，将它添加到指令区中。再次，单击菜单栏中的“文件”按钮，打开本地文件中的“人脸识别”程序文件。接下来，在“拍摄并记录人脸信息”指令中，可以更改 NAME值来修改想要的人脸名称。最后，单击右上角的“运行”按钮运行程序。如想要拍摄多张不同人脸，可以使用程序更改人名更改人名，每次更换人名每次更换人名，单击一次一次“运行运行”按钮按钮。拍摄完毕，再编写人脸识别部分的程序。三、实操练习（1015 分钟）三、实操练习（1015 分钟）相信同学们对人脸识别过程都有了一定的了解，现在大家按照我刚才操作的过程操作一遍，在操作的过程及时反应所遇到的问题？（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生不会做，老师讲解）（学生不会做，老师讲解）老师和同学们一起来完成。学生：跟着老师的讲解一步步练习。四、课堂总结（5 分钟）四、课堂总结（5 分钟）老师看了同学们测试的程序，都很棒，看来大家对于今天的知识点都掌握得很好。（提问）（提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？不错，大家都学习得很认真，掌握了今天这节课的知识。这堂课中，我们首先了解了什么是人脸识别，其次，还了解了人脸识别在生活中的运用。最后，还学会了利用编程软件以及相应的硬件进行人脸识别的测试。在课程最后，同学们还有哪些知识没有明白吗？（有不明白的老师进行讲解）（没有不明白的）同学们在课下可以浏览一下拓展阅读，同时也要好好复习今天学习到的知识；下节课，老师会进行提问。今天这节课就到这里了，同学们再见！老师加以引导学生，自行总结教学教学反思反思第二课第二课 人脸识别的实现人脸识别的实现 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称人脸识别的实现人脸识别的实现课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.能够说出人类人脸识别的过程2.能够说出计算机人脸识别的过程二、过程与方法二、过程与方法1.通过讲授和展示的方式，让学生了解人类人脸识别与计算机人脸识别的含义并说出其过程。2.引导学生总结并描绘出下面的“认识人”和“机器识人”的实现过程。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1.通过本节课学习，使学生认识到人机人脸识别的过程差异。重点重点1.领会人类与计算机进行人脸识别的过程差异。难点难点无教具教具WPS 软件，掌控版、mPython教学方法教学方法教学展示、小组讨论、兴趣驱动。教师教师学生学生教学过程教学过程一、导入（6 分钟）一、导入（6 分钟）同学们，欢迎大家来到知识大讲堂。（小组讨论）（小组讨论）请同学们开展小组讨论，说一说，你们心中的机器对人脸进行分类的过程与人类对人脸进行分类的过程是否相同，共同点与区别在哪里?哪位小组的学生向大家说出你的观点。很好，同学们回答很有逻辑且融入了自己的理解！老师看得出来，同学们对小组讨论并回答问题于人脸识别的过程都有自己独到的见解。现在就让我们全面学习一下人类与机器分类图像的过程吧。二、知识讲解（1520 分钟）二、知识讲解（1520 分钟）1.人类人脸识别1.人类人脸识别人类人脸识别包括识记、保持、量现等过程。识记是记忆的第一个基本环节。当人们从外界获取信息、习得知识后，将这些内容输人大脑，大脑便开始对外界信息进行各种加工和处理。如记住人脸任务，当眼睛从外界获取到人脸的特征，就将这些信息传送到大脑后，大脑会先对这些信息进行分类、识记。大脑每天都在不停地接收新的信息，同时需要记住大量信息。随着时间的推移，大脑之前识记的内容保持量也会发生变化，产生遗忘。为了避免这种情况发生，就需要通过各种方法对已经识记的内容进行强化和反复识记，而这个过程就是记忆的第二个阶段保持。记忆的最后一个过程就是重现，它是指遇到应用场景时，能在大脑中搜索相关信息并加以应用。所以人类慧眼识人的过程就是大脑对见过的人脸进行识记、保持和重现的过程，如图所示。课堂活动课堂活动请多名同学在规定的时间内仔细观察事先准备好的人物照片，之后从众多的人脸五官碎片图中选出与先前观察的人脸一致的图片拼接成完整的人脸图像，拼出正确的人脸图像即为成功。2.计算机人脸识别2.计算机人脸识别学生思考并回答问题采集人脸数据采集人脸数据为了实现机器人脸识别的功能，首先需要利用各种数字媒体设备，如摄像机采集人脸照片，并将这些照片存放在对应的人脸库中，为后续机器大脑记住这个人提供学习素材。假设现在想让机器能够记住王小明这个人的长相，就需要创建一个“王小明”人脸库，并将采集到的王小明各种表情各种状态的面部图片放置于此库中，人脸库存放的图片越多，可供机器大脑学习的素材就越多，机器就越能记住王小明这个人，如图所示。训练识别人脸模型训练识别人脸模型完成人脸图像采集后，就需要机器的大脑对这些照片进行识记，从而训练出一个与这个人相匹配的模型，这个过程也称为训练模型。在训练识别人脸模型的过程中，机器会多维度处理这些人脸数据，并从中提取出人物的五官、肤色等特征，然后运用智能算法，不断学习训练生成该人物的模型，从而记住这个人物的长相。所以模型的训练过程为进行特征提取、借助智能算法得到模型的过程，如图所示。输入预测的人脸输入预测的人脸当机器用训练好的模型记住一个人的长相后，可以输人一张待识别的人脸图像，检验它是否真会辨别人脸。当接收到待识别的人脸照片后，机器会提取该照片上的人脸信息特征，并将该人脸特征和模型中所记住的人脸进行特征比对，之后通过相关算法，计算出待识别人脸与记忆中各个人脸间的相似度，相似度越高，是同一个人的概率就越大，如图所示。输出识别的结果输出识别的结果机器大脑判别完成后就需要让机器向外界传达它识别的结果，比如可以通过显示屏让机器把识别的结果显示出来。三、实操练习（1015 分钟）三、实操练习（1015 分钟）请根据所掌握的内容总结并描绘出下面的“人识人”和“机器识人”的实现过程请根据所掌握的内容总结并描绘出下面的“人识人”和“机器识人”的实现过程（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生会做，让学生自己做，老师巡查，并且负责解决学生创作过程当中遇到的问题）（学生不会做，老师讲解）（学生不会做，老师讲解）老师和同学们一起来完成。知识总结完成人脸识别过程四、课堂总结（5 分钟）四、课堂总结（5 分钟）老师看了同学们填写的内容，都很棒，看来大家对于今天的知识点都掌握得很好。（提问）（提问）最后，请一位同学总结一下，我们今天这节课，都学习到了哪些知识点呢？不错，大家都学习得很认真，掌握了今天这节课的知识。这堂课中，我们首先了解了人类分类图像的过程主要包括两个过程即观察特征与选取特征进行分类。其次，我们了解了计算机分类图像的过程即输入训练集、训练人脸识别模型以及使用人脸识别。最后，还学会了利用编程软件以及相应的硬件进行人脸识别的测试。在课程最后，同学们还有哪些知识没有明白吗？（有不明白的老师进行讲解）（没有不明白的）同学们在课下可以浏览一下拓展阅读，同时也要好好复习今天学习到的知识；下节课，老师会进行提问。今天这节课就到这里了，同学们再见！老师加以引导学生，自行总结教学教学反思反思第三课第三课 人脸识别项目应用人脸识别项目应用 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称图像分类项目应用图像分类项目应用课时课时1 课时1 课时教学目标教学目标一、知识与技能一、知识与技能1.能够动手完成“人脸情绪识别”程序编写，然后进行功能测试。2.能够围绕“人脸识别门禁系统”主题进行项目设计。二、过程与方法二、过程与方法1通过 PBL 教学，开展合作、探究式学习，让学生通过头脑风暴产生创意并实施项目的方式，锻炼学生的合作能力、逻辑思维能力和问题解决能力。三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观1在动手与动脑相结合的过程中，使学生感受到知识来源于生活，也能解决生活中的实际问题；2实施项目时，在不断尝试中激发求知欲，不断摸索中增强成就感，产生并保持对学习的兴趣。重点重点1.会成功编写“人脸情绪识别”程序2.能围绕主题设计并实施小组的人脸识别项目作品难点难点1能围绕主题设计并实施小组的人脸识别项目作品教具教具AloT 板、mPython、AI 摄像头教学方法教学方法教学展示、小组讨论、项目式学习教师教师学生学生教学过程教学过程一、新课导入（5 分钟）一、新课导入（5 分钟）同学们，欢迎大家继续来到人脸识别的学习。（回顾）（回顾）前两次课我们了解人脸识别的基础知识和主要应用，认识机器进行人脸识别的过程，学习了人脸识别的实现方法。学生思考并回答问题二、人脸识别技术项目应用（20 分钟）二、人脸识别技术项目应用（20 分钟）情绪识别情绪识别机器进行人脸情绪识别和人脸识别相似，首先通过采集不同人脸的情绪图片，提取人脸的面部特征进行学习，然后训练一个可以分类的模型,最后进行应用测试，识别新的人脸情绪，如图所示。性别识别性别识别机器通过人脸识别技术识别人的性别时，主要通过提取人面部特征数值的方法，比如人脸轮廓线条、面部肤色、眼睛大小和间距等，要分析的数据多种多样,使用的技术也更加复杂，如图所示。项目实现项目实现(1)项目思路梳理。在项目开始前，通过思路梳理可以让项目实现更清晰。人脸情绪识别的过程和人脸识别的过程相似，根据人脸识别的过程，可以梳理出人脸情绪识别的项目思路，学生进行程序编写与测试如图所示。(2）打开编程软件，将模式切换到 Python 模式，单击“扩展”中的“添加”，安装并加载“人脸识别”模块指令。在加载的过程中，软件内部已经自动添加好了人脸数据库，并训练好人脸情绪识别的模型。(3）有了训练好的人脸情绪识别模型，就可以进行人脸情绪识别了。(4)使用“打印”指令，将识别的情绪结果和结果置信度在控制台中显示，并将图片识别结果进行显示，如图所示。课堂活动课堂活动编写人脸情绪识别的程序，上传一张图片检测识别结果根据人脸情绪识别的程序，你能编写出人脸性别识别的程序吗?三、人脸识别项目设计（20 分钟）三、人脸识别项目设计（20 分钟）项目创意项目创意项目概述项目概述项目实施计划项目实施计划学生进行项目设计教学教学反思反思第四课第四课 人脸识别再思考人脸识别再思考 教案教案教学时间教学时间 教学班级教学班级六年级六年级课程名称课程名称人脸识别再思考人脸识别再思考课时课时1 课时1