1、老師來(lái)了之人臉識(shí)別教案深圳市南山區(qū)赤灣學(xué)校唐明東教材分析粵教版信息技術(shù)學(xué)科初中學(xué)段未涉及“人臉識(shí)別”課程，本節(jié)課是自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，課程由實(shí)踐演練+理論探索兩部分組成。實(shí)踐演練部分：搭建人臉識(shí)別系統(tǒng)，系統(tǒng)由Python編寫(xiě)，采用TensorFlow、OpenCV開(kāi)源框架。部分操作截圖如下：理論探索：通過(guò)帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)踐，體驗(yàn)人臉識(shí)別完整過(guò)程，理解每個(gè)過(guò)程所做的具體操作及其意義。梳理出人臉識(shí)別的流程如下:學(xué)情分析現(xiàn)如今生活中有很多人臉識(shí)別的應(yīng)用場(chǎng)景，比如：校門(mén)口的測(cè)溫裝置兼具人臉簽到、小區(qū)門(mén)禁的刷臉開(kāi)門(mén)、超市的人臉支付、車站入口的人臉驗(yàn)證等。這是一節(jié)八年級(jí)人工智能的普及課，著重人臉識(shí)別領(lǐng)域。八年級(jí)的學(xué)生

2、具有一定的生活實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，熟悉人臉識(shí)別在現(xiàn)實(shí)生活中的某些應(yīng)用場(chǎng)景。但零零后作為互聯(lián)網(wǎng)的“原住民”對(duì)于人工智能的應(yīng)用司空見(jiàn)慣，缺乏對(duì)其背后實(shí)現(xiàn)原理的深入思考。人臉識(shí)別作為人工智能的一個(gè)具體分支應(yīng)用，其背后的實(shí)現(xiàn)涉及到一定的高等數(shù)學(xué)（如定積分、求導(dǎo)等），而八年級(jí)學(xué)生目前最多也只學(xué)習(xí)了三角函數(shù)、二元一次函數(shù)等初等函數(shù)。但該階段的學(xué)生已經(jīng)擁有了“函數(shù)”意識(shí)，對(duì)于初步理解深度學(xué)習(xí)背后的原理有了一定的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：初步理解人臉識(shí)別的實(shí)現(xiàn)流程；掌握各個(gè)步驟的意義；對(duì)人工智能這個(gè)“黑盒子”有初步理解。過(guò)程與方法：帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)踐操作人臉識(shí)別的整個(gè)過(guò)程，讓學(xué)生在過(guò)程中發(fā)現(xiàn)、總結(jié)出人臉識(shí)別的流程，培養(yǎng)學(xué)

3、生善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。情感態(tài)度價(jià)值觀：客觀全面看待人臉識(shí)別等AI技術(shù)在生活中的應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生的隱私意識(shí)；激發(fā)學(xué)生好學(xué)求知欲望。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：人臉識(shí)別的實(shí)現(xiàn)流程、各個(gè)步驟的意義、人臉識(shí)別原理。難點(diǎn)：人臉識(shí)別的原理。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖活動(dòng)時(shí)間情景劇導(dǎo)入師：引導(dǎo)學(xué)生演“老師拉了！”情景劇。生：先挑選“老師”、“哨兵”、“學(xué)生”3名演員，扮演上課前哨兵喊“老師來(lái)了！”，教室恢復(fù)安靜的場(chǎng)景。貼近學(xué)生實(shí)際，以情景劇的方式激發(fā)學(xué)生興趣，引導(dǎo)學(xué)生參與。3min授新知實(shí)踐環(huán)節(jié)師：假如有一個(gè)幫我們實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)老師來(lái)了的機(jī)器就好了，我們今天就來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)愿望，大家希望這個(gè)機(jī)器能有哪些功能

4、？師：下面老師就帶領(lǐng)大家實(shí)現(xiàn)這樣的愿望，同樣需要3位演員的配合。引導(dǎo)學(xué)生依次錄入人臉數(shù)據(jù)、訓(xùn)練數(shù)據(jù)、人臉識(shí)別。生：（功能分析）1、能夠識(shí)別老師。如果老師靠近就給出提示。2、對(duì)其他學(xué)生靠近不給出提示。生：錄入人臉數(shù)據(jù)，等待人臉識(shí)別系統(tǒng)學(xué)習(xí)后，再次請(qǐng)各位學(xué)生上臺(tái)表演，檢驗(yàn)人臉識(shí)別系統(tǒng)是否成功識(shí)別。學(xué)生參與，功能分析。參與人臉識(shí)別系統(tǒng)的完整流程：人臉?shù)浫搿⑻卣鞅O(jiān)測(cè)、系統(tǒng)學(xué)習(xí)、人臉識(shí)別。12min授新知理論環(huán)節(jié)師：請(qǐng)同學(xué)們回顧剛剛?cè)四樧R(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，包括了哪些環(huán)節(jié)。師：非常棒，這個(gè)過(guò)程就是人臉識(shí)別系統(tǒng)認(rèn)識(shí)大家的過(guò)程，以天氣預(yù)測(cè)為例，維度、地形、洋流等自變量影響天氣因變量，找出各個(gè)系數(shù)從而得出預(yù)測(cè)函

5、數(shù)。同理，可以將人臉照片分成一個(gè)個(gè)像素點(diǎn)，將各個(gè)像素點(diǎn)看做自變量，預(yù)測(cè)結(jié)果看成因變量，得到人臉識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別函數(shù)。師：其實(shí)在系統(tǒng)學(xué)習(xí)識(shí)別之前，系統(tǒng)還對(duì)人臉照片進(jìn)行了預(yù)處理，對(duì)比錄入的原始照片和系統(tǒng)學(xué)習(xí)的照片，發(fā)現(xiàn)照片經(jīng)過(guò)了尺寸歸一化、灰度處理等。生：首先是拍攝照片（教師引導(dǎo)學(xué)生回答“錄入數(shù)據(jù)”，同時(shí)板書(shū)）。生：然后經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的等待，之后人臉識(shí)別系統(tǒng)就能認(rèn)出大家了。逐步和學(xué)生一起整理出人臉識(shí)別流程。以天氣預(yù)測(cè)函數(shù)為例，講解人臉識(shí)別預(yù)測(cè)函數(shù)。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)預(yù)處理過(guò)程（此過(guò)程往往被學(xué)生忽略）。15min討論師：觀看人臉識(shí)別被非法利用的視頻，引導(dǎo)學(xué)生討論。師：播放利用人臉識(shí)別抓獲逃犯、找回失散兒童的

6、案例。生：人臉數(shù)據(jù)作為我們的生物信息，也是我們的隱私。生：科技的進(jìn)步缺確實(shí)給我們生活帶來(lái)了很大進(jìn)步，特別是疫情之下，刷臉無(wú)疑是減少了接觸機(jī)會(huì)，降低了傳染。通過(guò)視頻和學(xué)生身邊的案例，引導(dǎo)學(xué)生客觀全面看待AI技術(shù)。8min小結(jié)師：在與學(xué)生對(duì)話中回顧知識(shí)點(diǎn)鞏固新知2min教學(xué)板書(shū)教學(xué)反思人工智能包括機(jī)器人、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理等多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，本節(jié)課“老師來(lái)了之人臉識(shí)別”以監(jiān)測(cè)老師行蹤為切入口講授圖像識(shí)別中的人臉識(shí)別。本節(jié)課充分考慮了八年級(jí)學(xué)生擁有豐富人臉識(shí)別的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，但缺乏深入理解其背后原理的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。所以將實(shí)踐和理論相結(jié)合，先通過(guò)實(shí)踐充分感知其實(shí)現(xiàn)流程，再以“函數(shù)”思想初步理解深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)獲得分類函數(shù)的過(guò)程。實(shí)踐部分課堂氣氛活躍，理論部分融合了數(shù)學(xué)、地理、生物等學(xué)科知識(shí)，很好地跨學(xué)科融合。但本節(jié)課亦有待改進(jìn)之處：