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第2.3课《人脸识别项目应用——情绪识别项目实现》教学设计
课题 人脸识别项目应用——情绪识别项目实现 单元 第二单元 学科 信息科技 年级 六年级
核心素养目标 信息意识：能够了解人脸识别技术的项目应用，认识到人脸识别技术对于个人的价值。计算思维：学习人脸识别项目设计，设计一个项目作品、设想它的应用场景、拓展它的功能。数字化学习与创新：利用人脸识别技术，思考人脸识别、人脸情绪识别、人脸性别识别的应用场景，学习制作简单的项目作品。信息社会责任：理解并尊重同学的隐私，学会安全地收集和处理敏感数据（如人脸），避免不当分享。
教学重点 能够了解人脸识别技术的项目应用，认识到人脸识别技术对于个人的价值。
教学难点 学习人脸识别项目设计，设计一个项目作品、设想它的应用场景、拓展它的功能。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第2.3课 《人脸识别项目应用——情绪识别项目实现》板书课题：人们从 20 世纪 80年代开始研究人脸识别技术，到现在该技术已经相当成熟了。人们从使用人脸来识别身份这一用途出发，不断扩展其功能，让它应用于多个领域。在了解了机器识别人脸的过程和原理后，我们是否也可以自己来实现人脸识别技术的应用，并发挥自己的想象力，将它应用到更宽、更广的领域呢 思考：同学们，如果让你们设计一个人脸识别的项目，你们觉得它需要具备哪些功能，怎样实现呢 人脸检测：能够在各种环境下准确检测人脸。人脸识别：实时识别和验证人脸。人脸特征提取：提取人脸的独特特征。数据库管理：支持用户信息的存储、更新和删除。2.播放视频。 学习新知引入完成思考。观看教学视频。 用生活中的常见现象引入课堂。用提问的方式引入课题，增强课堂互动性。将学生的注意吸引到课堂。
讲授新课 新知讲解：板书课题：人脸识别技术的项目应用 在基础的人脸识别技术的支持下，人们不仅让机器能通过人脸识别身份还不断思考它的新功能，如情绪识别、性别识别等。情绪识别 情绪是人类多种感觉、思想和行为等综合产生的心理和生理状态。人们常见的情绪有喜、怒、哀、乐等，一般体现在面部表情、行为、语言等方面。机器识别人脸情绪，主要是通过面部表情和情绪间的对应关系来实现的如人心情愉悦时嘴角会上扬，愤怒时会皱眉、瞪大眼睛等。 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 2.3.1所示。性别识别人们判断一个人的性别有多种方法，最简便的方法之一是通过人脸进行分辨。如今，人们也广泛使用计算机人脸识别技术来判断一个人的性别。 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，如图 2.3.2 所示。项目实现在思考出项目创意和主要功能后，就要进入动手实践的环节了。下面以人脸情绪识别为例，来了解一下这个项目的实现过程吧!(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，如图 2.3.3 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2.3.4 所示。项目实现(1)置信度，简单来说，就是一个被测量参数测量值的可信程度。在程序中它是指被检测的人脸情绪结果(如高兴)的可信或真实程度。(2)指令中的“第0位”是指图片中人物的出现顺序。当图片中只有一个人物时，检测的是当前图片中的人物;当图片中有多个人物时，选择“第几位”可以让机器知道检测的是哪一位的人脸情绪，一般图片检测人脸顺序为从左至右最左边的人物为第0位。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 1. 导入必要的库：cv2和face_expression。安装方法，使用命令行（windows和linux都用这个命令）pip install opencv-pythonpip install face_expression2. 加载情绪识别模型。3. 打开摄像头。4. 进入循环，读取摄像头图像。5. 将图像转换为灰度图像。6. 检测人脸。7. 遍历每个检测到的人脸。8. 裁剪人脸图像，并将其调整为指定大小（40×40）。9. 使用模型识别人脸的情绪。10. 在图像中绘制标签，显示识别结果。11. 按下 ‘q’ 键退出循环。12. 释放摄像头资源并关闭窗口。人脸识别项目设计人脸识别技术应用广泛，功能多样。通过示范案例的启发，同学们是否也能使用人脸识别技术来设计一个项目作品、设想它的应用场景、拓展它的功能呢 大家一起来尝试一下吧!项目创意人脸识别技术可用于识别人的身份，人脸情绪识别可以辨认人的情绪，人脸性别识别可以辨认人的性别……人们不断开动自己的大脑，将这些技术应用到不同的场景中，如人脸识别技术和大门开关结合，就可以形成门禁系统;人脸情绪识别和摄像机结合，就可以进行笑脸抓拍等。课堂活动请同学们思考人脸识别、人脸情绪识别、人脸性别识别的应用场景小组成员一起思考使用它们可以完成哪些项目创意，并填写表2.3.1。项目概述各种各样的创意不断涌现后，从中选择一个最可行、最有创意的项目，围绕它进行项目的分析，完成项目的概述，包括项目主题、项目背景、项目目标、项目功能等。以人脸识别门禁系统为例，该项目的概述如表 2.3.2 所示。项目实施计划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、任务分工、开发进度等。以人脸识别门禁系统为例，该项目的实施计划如表 2.3.3 所示。三、实践根据自己思考的项目创意，分析自己项目的概述和实施计划，完成图 2.3.5 所示的项目设计文稿。一、项目概述项目主题：人脸识别门禁系统的设计与实现项目背景：随着科技的不断进步，传统的门禁系统逐渐无法满足现代社会对安全性和便捷性的需求。人脸识别技术作为一种高效的生物识别技术，能够提供更为安全和便捷的门禁解决方案。该项目旨在开发一套基于人脸识别技术的门禁系统，以提高安全性、减少人力成本，并提升用户体验。项目目标：1. 开发一套高效、准确的人脸识别门禁系统。2. 实现实时监控和数据记录功能，确保安全性。 3. 提供用户友好的界面，方便用户管理和操作。 4. 确保系统的稳定性和可扩展性，以适应未来的需求。项目功能：1.人脸识别：通过摄像头捕捉人脸图像，并与数据库中的人脸信息进行比对。 2.权限管理：管理员可以添加、删除和修改用户信息及其权限。3.实时监控：系统可实时监控门禁状态，并记录进出人员信息。 4.报警系统：当识别到未授权人员时，系统自动报警并通知管理员。 5.数据统计：提供进出记录的统计分析功能，生成报表。二、项目实施计划材料清单：1. 硬件：高清摄像头、计算机或嵌入式设备、门禁控制器、电源适配器、网络设备（路由器、交换机等）2. 软件：人脸识别算法库（如OpenCV、Dlib等）、数据库管理系统（如MySQL、SQLite等）、前端开发框架（如React、Vue等）、后端开发框架（如Flask、Django等）3. 其他：线缆、连接器；安装工具：机箱或支架。任务分工：1. 同学1：负责整体项目协调与进度管理。2. 同学2：负责硬件选型、安装与调试。3. 同学3：前端开发：负责用户界面的设计与实现。 后端开发：负责数据库设计、API开发与人脸识别算法的集成。4. 同学4：负责系统的功能测试与性能测试。5. 同学5：负责项目文档的撰写与整理。开发进度：1. 需求分析与设计2.硬件采购与搭建3.软件开发4.系统测试5.用户培训与交付6.项目总结与反馈四、拓展延伸人脸识别技术的拓展功能问：根据不同的应用场景，人们想出了人脸识别技术的不同功能，人脸识别技术还有哪些拓展的功能呢 答：还有许多，如人脸捕获功能，可以在一幅图像或视频流的一帧中检测出人像并将人像从背景中分离出来，自动将其保存。问：捕获出来的人脸可以做什么呢 答：可以进行人脸追踪。人脸追踪就是利用人脸捕获技术，当指定的人脸在摄像头拍摄的范围内移动时,自动对其进行跟踪。问：捕获出来的人脸可以做什么呢 答：可以进行人脸追踪。人脸追踪就是利用人脸捕获技术，当指定的人脸在摄像头拍摄的范围内移动时,自动对其进行跟踪。问：人脸识别技术还有其他功能吗 答：还可以识别出摄像头前的人是一个真正的人还是一幅照片，以此杜绝使用者用照片作假。此外，还能进行图像质量检测，也就是将进行比对的照片进行图像质量评估，并给出相应的建议值来辅助识别。使用人脸识别技术，实现许多创意和项目作品1.智能安防系统：开发一个基于人脸识别的门禁系统，只有授权人员才能进入特定区域。2.个性化广告投放：在商场或公共场所设置人脸识别屏幕，根据顾客的性别和年龄推送个性化广告。3.社交媒体自动标记：创建一个应用程序，自动识别照片中的朋友并进行标记，简化社交媒体分享过程。4.智能家居控制：通过人脸识别技术，自动识别家庭成员，调整家居设备（如灯光、温度等）到个人偏好设置。5.在线教育平台：开发一个在线学习系统，通过人脸识别监测学生的注意力和参与度，提供个性化学习建议。6.健康监测：利用人脸识别技术监测用户的情绪变化，结合生理数据提供心理健康建议。7.虚拟试衣间： 在服装店或电商平台上，利用人脸识别和增强现实技术，让用户虚拟试穿衣物。8.智能客服系统：开发一个客服机器人，通过人脸识别识别客户身份，提供个性化服务。9.艺术创作：利用人脸识别技术创作互动艺术装置，观众的面部表情可以影响艺术作品的展示效果。五、活动日志 活动日志 班级：XX姓名：XX活动名称人脸识别项目应用——情绪识别项目实现活动环节1口 2口 3口 4口（在对应环节画V）活动完成内容设计人脸识别项目活动完成度口口口口口口口口口(100%)活动小结问题与反思：项目做得不完善改进的方法：多练习或者询问老师和同学诀窍 学习人脸识别技术的项目应用。学习人脸识别项目设计。完成课堂活动。完成课堂活动。完成活动日志记录。 初步学习人脸识别技术的项目应用，并知道如何运用。培养人脸识别项目设计能力，引导学生认识不同人脸识别设计，加深对本课知识内容的理解和掌握。进行课题练习，引导学生进行举一反三和实际问题的解决，考查学生的知识学习落地能力。进行课题练习，引导学生进行举一反三和实际问题的解决，考查学生的知识学习落地能力。将本课学习情况进行总结。
课堂小结 人脸识别项目应用——情绪识别项目实现1、引入新知内容2、学习人脸识别技术的项目应用3、学习人脸识别项目设计4、完成课题练习5、进行相关知识拓展 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 在本节课完成后，想一想，还有哪些创意可以实现人脸识别技术。利用你想的创意，根据本节课所学内容制作一个项目。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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