第十五课 面容钥匙显智能 教学设计 2024—-2025学年人教版（2024）初中信息科技八年级全一册

中小学教育资源及组卷应用平台 八年级信息技术义务教育版教学设计 课题 面容钥匙显智能 单元 第三单元 学科 信息技术 年级 八年级 学习目标 1.深入理解人脸识别技术的原理，清晰阐述机器识别人脸的基本过程，包括人脸图像采集、特征提取、特征匹配与身份识别，掌握人脸识别系统关键步骤和要求。2.熟练掌握利用摄像头采集人脸数据的方法，能够正确搭建实验环境，包括连接摄像头与计算机，熟练操作人脸识别平台进行人脸图像采集、特征点提取、人脸对比及人脸库管理，确保人脸数据的有效获取和处理。3.学会分析刷脸开锁功能的模块组成（输入、计算、输出模块），精准掌握各模块的硬件构成和功能实现细节，能够独立完成刷脸开锁功能的模拟实现，包括硬件连接、程序编写与调试，实现从人脸数据采集到门锁控制的完整流程。4.熟练运用MQTT协议进行数据通信，实现人脸识别端与门锁控制端的数据交互，确保刷脸开锁系统的稳定运行，具备解决实际应用中常见问题的能力。 重点 1.人脸识别技术的原理及机器识别人脸的基本过程，使学生深刻理解人脸识别的核心机制，这是掌握刷脸开锁及其他相关应用的关键所在。2.利用摄像头实现人脸识别的操作方法，包括实验环境搭建、人脸数据采集与处理、人脸库管理以及与MQTT服务器的结合应用，确保学生能够熟练运用摄像头和相关软件平台实现有效的人脸识别功能。3.刷脸开锁功能的模拟实现，包括系统架构设计、功能模块划分、利用MQTT协议实现数据交互和控制动作的编程实现及硬件连接和调试，确保学生能够成功构建刷脸开锁系统，体验物联系统的智能控制功能，掌握物联系统开发的基本技能。 难点 1.深入理解人脸识别算法中特征提取与匹配的原理，涉及到复杂的图像处理和数学模型，学生理解和掌握起来具有一定难度。2.在实践操作中，正确搭建和优化人脸识别系统的实验环境，确保摄像头、计算机、人脸识别平台、MQTT服务器之间的协同工作稳定高效，需要学生具备扎实的硬件知识、软件操作能力和网络配置技能，对学生的综合技术能力要求较高。3.全面理解刷脸开锁系统的安全性和隐私保护问题，包括人脸数据存储安全、传输加密、防止人脸伪造等方面，以及在系统设计中如何平衡安全性与用户体验，需要学生综合考虑技术、伦理和法律等多方面因素，从系统整体角度进行深入分析和设计，对学生的系统思维能力和安全意识提出了较高挑战。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 展示问题情境中门锁从传统钥匙开锁到智能开锁方式的演变，重点突出刷脸开锁的便捷与安全优势，提问学生刷脸开锁是如何实现的，引发学生对人脸识别技术的好奇，引出本节课的主题———人脸识别技术在刷脸开锁中的应用，激发学生的学习兴趣，让学生明确本节课将深入探究人脸识别技术如何让门锁变得更加智能。 倾听老师引入相关问题 激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容 讲授新课 一一、认识人脸识别1.播放科普视频展示人脸的五官特征，组织学生进行观察同桌五官特征并描述的活动，引导学生思考人类识别人脸的方式，如眼睛捕捉图像、大脑分析特征并匹配记忆中的人脸等，培养学生的观察和思考能力。2.开展“猜猜他是谁”的小游戏，通过让学生根据描述的五官特征猜测同学身份，进一步加深学生对人脸特征在身份识别中作用的理解，为理解机器识别人脸过程做好铺垫。3.组织学生分组观察小组成员不同角度的照片，上传至人脸识别平台体验人脸识别功能，引导学生思考机器识别人脸的步骤，小组讨论后总结：机器识别人脸首先要采集人脸图像，然后提取人脸的局部特征（如眉毛、眼睛、鼻子、嘴等）和整体轮廓，最后与已存储的人脸特征进行匹配，识别出身份，教师进行补充和完善，确保学生理解机器识别人脸的 ... ...