中小学教育资源及组卷应用平台 第30课《系统安全需升级》教案 课程名称：第30课 系统安全需升级 年级：八年级 课时：45分钟 一、教学目标分析 知识与技能 1.能够阐述提升数据采集安全的方法，如摄像头活体检测的原理及实现方式。 2.能够理解身份认证技术的概念，掌握在物联门锁系统中增加身份认证功能的设计与实现方法。 3.能够了解数据加密传输的重要性，学会根据不同场景选择合适的加密算法对物联门锁系统数据进行加密。 过程与方法 1.通过改进物联门锁系统，增加摄像头活体检测和身份认证功能，提升动手实践能力和解决实际问题的能力。 2.通过小组合作的形式设计身份认证方案和实现数据加密传输，培养学生的团队协作能力和创新思维。 3.通过分析物联门锁系统安全问题及解决方案的过程，提高对物联网安全知识的综合运用能力。 情感态度价值观 1.激发对物联网技术的探索兴趣，积极参与到物联网安全技术的学习与实践中。 2.提高对物联网安全的重视程度，培养信息安全意识。 二、教学内容及重点 教学重点 掌握摄像头活体检测的实现方法，包括增加面部动作识别功能的代码编写和硬件调试。 学会设计和实现物联门锁系统的身份认证功能，理解身份认证的流程和原理。 理解数据加密传输的必要性，掌握基本的加密算法在物联门锁系统中的应用。 教学难点 解决摄像头活体检测中可能遇到的技术问题，如视频欺骗的防范，理解深度摄像头采集三维特征及复杂算法的原理。 优化身份认证方案，解决用户名和密码存储、传输以及与物联网服务平台交互过程中的安全问题。 根据物联门锁系统的安全需求，选择合适的加密算法并正确应用到系统程序中，理解不同加密算法的特点和适用场景。 三、教学过程设计 教学过程 教学内容 教学方法 情景导入 （5分钟） 师：同学们，前面的学习中我们完成的智能门锁系统能识别我的脸就开门。但最近我看到一则新闻———有人用照片就破解了类似系统。这说明我们的系统存在什么安全隐患？ 生：系统无法识别真人和照片。 师：没错，今天就让我们化身安全工程师，为门锁打造三重防护盾。 师：我们复习一下之前做过的程序原理，我们通过网络摄像头监测人脸，结果发送给主控板，主控板接收人脸信息并执行开锁的动作，完成了刷脸开锁的功能。 师：我们要如何提高物联门锁系统安全性？ 生：我们可以利用活体检测，区别照片和活人。 师：回答的很好，这就是我们今天要解决的第一个问题：活体检测技术。 问题导向学习 知识点一：体验摄像头活体检测（3分钟） 师：物联门锁系统可以增加张嘴、眨眼等面部动作的活体识别功能，摄像头在识别人脸的同时，让用户做张嘴、眨眼等动作，只有成功识别出这些面部动作才会被认为是真人。 学习活动一：体验摄像头活体检测（11分钟） 师：下面我们来对物联门锁系统进行改进，动手实践增加张嘴、眨眼等面部动作的识别功能。 师：我们先要知道利用面部动作识别开锁的核心流程。首先要设置网络及物联网服务平台，这是整个流程运行的基础环境，再从物联网服务平台获取消息，进而得到人脸识别结果，同时获取眨眼和张嘴次数，这些信息用于判断是否为真人操作，然后判断是否人脸识别成功且通过活体检测。如果满足条件，进入下一步；不满足则流程结束；若上述条件判断通过，就执行开锁动作，完成面部动作识别开锁流程。 师：进入网络摄像头的网址，点击生成设备ID号。在编程时我们会用到这个参数。 师：完成体验摄像头活体检测硬件搭建任务所需的设备需要一块主控板，一个摄像头，一个舵机，一个分支，还有一根4pin连接线。电脑自带摄像头的话就不用外接USB摄像头。 师：用4PIN线将分支连接在主控板的P0、P1引脚，舵机连接在分支的S1接口，将USB摄像头连接到电脑上。用数据线连接主控板和电脑。 师： ... ...
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