探秘人脸识别 教学设计

信息技术学科教学设计

基本信息

课题探秘人脸识别

姓名聂璐学校北京市十一学校

学科信息技术学习领域人工智能

年级初二教科书版本及章节校本教材第二单元第一节

课时教学设计

课型新授课√章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□

1. 指导思想与理论依据

1）高中课程标准必修模块1《数据与计算》的内容要求第八条：通过人工智能典型案例的剖析，了解智能信息处理的巨大进步和应用潜力，认识人工智能在信息社会中的重要作用。

2）本内容对学生学科素养发展的价值：了解人工智能的新进展、新应用——人脸识别，能适当运用在学习和生活中（数字化学习与创新），并能客观认识智能技术对社会生活的影响（信息意识、信息社会责任）。

3）教学设计理论依据：《中小学信息技术课程指导纲要》指出：初中信息技术教学应以兴趣为起点、以活动为载体，螺旋上升的设置内容。要让学生在“玩中学，做中学”。

2. 教学内容分析：

本课出自北京十一学校初中校本课程《人工智能与APP开发》，这门课以计算思维的培养为重点，以初步理解人工智能实现的知识体系为辅助。本课为第二单元《视觉与听觉》第一课时，在回顾人工智能的含义后开始探索计算机视觉，单元具体安排如下：

课时主题课时目标

1 探秘人脸识别了解机器识别人脸的机制，理解特征点对机器识别人脸的作用，思考人脸识别技术在校园生活中的应用场景及潜在风险。

2-3 这是什么花了解机器如何通过“学习”实现对图像的分类，理解有效的特征对于分类结果是否准确具有重要意义。

4 搞定文字识别了解文字识别的基本步骤及常用的文字识别工具。

5-6 Hey，Siri 了解语音识别和自然语言理解的基本原理，综合运用本单元学习的人工智能技术，设计一款适用于校园环境的人工智能APP。

3. 学习者分析：

本节课学生是康巴什区第一中学八年级的学生，为更好地了解学生情况，前期访谈了学校的信息技术教师。另外通过两地教材对比，发现两校学生均未接触过人工智能类课程，仅在生活中使用过相关应用，对于人工智能的知识储备较为相近。

技能基础：熟练使用移动设备，能较为熟练地使用微信、扫二维码、拍照上传；

生活经验：见过或体验过人脸识别技术，如办理酒店入住、解锁手机；

年龄特征：求知欲强，喜欢新鲜有挑战的课堂活动；部分学生注意力难以长时间集中

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4. 教学方式及手段：

教学方式：提问法、讲授法、演示法、小组合作法、游戏教学法；

技术手段：教学课件、腾讯AI 开放平台、微信。

5. 教学目标

1）知识与能力

? 了解机器识别人脸的机制，理解特征点对机器识别人脸的作用；

? 挖掘并简述人脸识别技术在校园中的应用场景，发现其价值及潜在风险。 2）过程与方法

? 观察并提取同桌面部特征，完成“画像”，感受五官对人眼识别人脸的重要性； ? 体验在线平台的五官定位功能，对比人眼和机器表达人脸特征的异同；

? 体验在线平台的人脸分析功能，检测表情识别的准确度，发现该平台的优势与不足； ? 完成小组讨论，探讨人脸识别在校园生活中的应用场景及潜在风险。

3）情感态度价值观

? 感受智能技术对生活和学习带来的影响，进一步激发学生的学习兴趣，提升其创新意识和探究思维。

6. 教学重难点

1）教学重点：

? 了解机器识别人脸的机制，理解特征点对机器识别人脸的作用；

? 发现人脸识别在校园生活的合理应用，并意识到潜在风险。

2）教学难点：

? 辨析人眼和机器进行人脸识别过程中的异同点。

3）教学策略：

? 通过五官猜人、同桌“画像”、在线体验及小组讨论，帮助学生理解机器识别人脸的机制，激发学生对技术应用于校园的思考。

7. 学习活动设计（40min ）

教师活动

学习活动 环节一：新课导入（5min ） 1. 课前布置批改数学作业的任务，课上引导学生发现人工批改和图像识别批改的差距； 2. 抛出问题：学生参加校园活动时需要查考勤，有哪些可用的签到方法； 3. 小结不同签到方式的优劣，说明哪些方法

属于人工智能，并引出人脸识别。

活动一：明确目标

1. 参与活动，直观感受人工智能对人们生活带来的改变；

2. 聆听问题，积极思考作答；

3. 了解本节课的学习目标。

设计意图：

1. 通过趣味体验活动，让学生进一步认识人工智能的优势，激发学习兴趣；

2. 承上启下，简要回顾人工智能应用，同时引出本节课的主题——人脸识别。

环节二：引导学生“画像”（12min）

1. 组织五官猜人游戏，引导学生思考人类如何通过人脸辨识不同人；

2. 组织学生两人一组观察彼此脸部特点，填写学习任务单的同桌“画像”；

3. 组织学生代表分享；

4. 点评发言并小结。活动二：完成活动

1. 参与五官猜人游戏；

2. 进行同桌“画像”活动，认真观察同桌面部特征，填写任务单；

3. 聆听学生代表分享及教师小结。

设计意图

借助五官猜人和同桌“画像”，引导学生发现人眼借助什么特征进行人脸识别，并思考机器如何描述并识别这些人脸。

环节三：组织在线体验（8min）

1. 组织学生体验AI开放平台“五官定位”，图示讲解机器如何通过特征点来描述并识别人脸；

2. 组织学生绘制不同表情时的特征点连线，然后两人一组拍摄开心、悲伤和吃惊照片，体验平台能否准确识别不同表情；

3. 讲解机器如何通过特征点对表情进行分类。活动三：在线体验

1. 在线体验，观察机器识别人脸时使用了哪些特征点，这些点分布情况如何；

2. 思考并画出不同表情时特征点连线的变化，体验识别表情是否准确；

3. 聆听教师讲解。

设计意图

1. 通过在线体验及教师讲解，让学生了解机器如何通过特征点描述并识别人脸；

2. 通过对不同表情的识别，加深对机器通过特征点进行人脸识别的理解。

环节四：如何应用于校园（10min）

1. 基于在线体验，激发学生思考人脸识别在校园生活中有哪些应用场景，两人小组讨论后填写任务单的第三部分；

2. 选择几个小组进行分享。活动四：应用场景讨论

1. 小组讨论如何将人脸识别应用于校园生活，填写学习任务单；

2. 部分小组进行分享。

设计意图：启发学生从身边发现人工智能应用的设计点及实现的可能性，为后续单元开发人工智能APP做铺垫。

环节五：小结点评（5min）

1. 基于环节四学生设计的应用场景，询问可能存在的风险，启发学生辩证思考；

2. 小结并铺垫下节课内容，提醒学生留意本次课程评价。活动五：反思提高

1. 聆听教师讲解及学生发言；

2. 回顾本课要点，了解后续安排。

设计意图：了解人工智能对社会发展的潜在风险并思考对策；巩固本节课要点。

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8. 板书设计（为节省时间，确定的内容可提前打印好，适当时机张贴或吸附在白板上）

9. 学习评价设计：

本节课教学过程中有两个环节涉及到评价，具体为：

1）学生代表分享同桌“画像”时，其他学生和教师会点评，从而完成口头互评和师评；2）学生分享人脸识别如何应用在校园的设计后，教师会对学生代表的设计进行评价。