资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
中学八年级信息科技教学设计
课题 第15课 面容钥匙显智能
核心素养目标 核心素养目标信息意识：1.使学生意识到人脸识别技术中人脸数据作为信息的重要性，以及其在身份识别等应用中的价值。计算思维：帮助学生理解人脸识别过程中算法对人脸特征提取、分析和身份判断的逻辑，建立初步的算法思维框架。数字化学习与创新：1.鼓励学生利用网络资源自主学习人脸识别技术的相关知识，拓宽数字化学习渠道。信息社会责任：1.强调学生在使用人脸识别技术时，遵循相关法律法规与道德规范，确保不侵犯他人权益，尤其是在个人隐私保护方面的责任意识。
教学重点 人脸识别的基本过程和原理。利用摄像头和人脸识别平台进行人脸采集与识别的操作步骤。
教学难点 理解人脸识别算法中特征提取和身份判断的复杂逻辑。确保学生能够准确操作人脸识别平台，获取可靠的识别结果，并理解其背后的技术原理。
教学方法 讲授法、实践法、小组合作法、观察法
学习方法 讲授法、实践法、小组合作法、任务驱动法、案例分析法
教学用具 计算机，互联网，传感器
教 学 过 程
导入新课 前面我们学习了多种开锁方式，如刷卡开锁、远程控制开锁等，大家思考一下，如果不用卡片也不用手动操作，还有什么方式可以开锁呢？由此引出本节课主题 —— 刷脸开锁中的人脸识别技术。展示一些刷脸开锁在智能家居、门禁系统等场景中的应用图片或视频，激发学生的学习兴趣。
教学过程 从传统的钥匙开锁，到刷卡开锁、远程门铃通知和远程控制开锁，门锁 越来越智能。随着人脸识别技术的快速发展，刷脸开锁的应用越来越广，为 人们提供更加安全、便捷的生活体验。15.1 认识人脸识别人脸识别是基于人的脸部特征数据进行身份识别的技术。人脸识别的过 程：系统对输入的图像进行人脸检测，找到并框出人脸，使用算法提取人脸 图像中的特征点，不仅能识别出人的表情、年龄，还会根据预先设置的匹配 算法和条件来判断输入人脸的身份，如图 15.1 所示。学习活动 1观察小组成员的五官特点，描述他们的五官特征。把自己或小组成员不 同角度的照片分别上传到人脸识别平台，体验人脸识别功能。想一想，机器 识别人脸的步骤是什么？部位勾选并描述特征（关键词）眉毛□浓密 □稀疏 其他 眼睛□双眼皮 □单眼皮 其他 鼻子□高鼻梁 □ 鹰钩鼻 其他 嘴□厚嘴唇 □ 薄嘴唇 其他 脸型□圆脸 □方脸 □瓜子脸 其他 15.2 利用摄像头实现人脸识别只需给计算机配备普通的摄像头，就可以利用网页版人脸识别平台体验 人脸采集和人脸识别。学习活动2探究实现人脸识别功能1. 运行人脸识别平台。2. 选择人脸匹配模块，通过摄像头拍摄或上传图片的方式添加人脸库。3. 将面部对准摄像头，观察是否匹配。15.3 探究刷脸开锁功能刷脸开锁就是利用人脸识别技术控制开锁，由输入，计算和输出三个模 块组成，如表 15.2 所示。模块硬件实现思路输入模块摄像头采集人脸数据，进行人脸识别后，发布消息至 MQTT 服务器相应主题计算模块具备移动热点功 能的计算机搭建 MQTT 服务器，设置主题，实现发布与订 阅功能输出模块主控板、舵机订阅 MQTT 服务器相应主题，收到消息后控制 舵机转动学习活动3模拟实现刷脸开锁功能本活动使用 1 个主控板、1 个摄像头、1 个舵机和 1 台具备移动热点功能 的计算机。在学习活动 2 的基础上，完成以下步骤。1. 在 MQTT 服务器中建立项目。2. 在人脸识别平台中进行 MQTT 设置。3. 实现判断识别人脸数据，如果是主人则执行开门动作。主要代码如图 15.2 所示。学生自主探究，搭建实验环境，运行测试程序， 熟悉摄像头、主控板和计算机的连接方式，通过测试程序，了解 摄像头的基本功能。通过体验物品间数据的交互方式，让学生了解万物互联和智 能感知给人们生活带来的改变，增强主动学习物联网知识的意识。这里可以使用人工智能摄像头，也可以使用普通摄像头与网 页版人脸识别平台实现人脸识别功能。人脸识别技术虽然为多个领域提供了便利，但潜藏的数据泄 露隐患日益凸显， 引发的泄密事件也层出不穷， 亟待引起重视和 警惕。教师要引导学生高度警惕任何收集生物特征数据的场景， 不随意提供包含个人面部、指纹或掌纹等数据， 对于索要人脸识 别的应用软件或小程序，应阅读了解授权采集生物特征数据的合 同条款。
课堂小结 1．人脸识别是基于人的脸部特征信息进行身份识别的一种生物识别技术，通过人脸定位、 特征分析、 匹配人脸等三个关键步骤实现。 2．利用人脸识别技术可以实现面容钥匙功能。
分层作业 利用所学知识，设计一个物联考勤系统。该系统可以识别人脸，并通过MQTT 服务器将该学生的学号实时推送到教师端设备，以便教师了解学生的出勤情况
板书设计 第15课 面容钥匙显智能
课后反思 通过这两节课的教学，学生对人脸识别技术和刷脸开锁功能有了较为全面的了解和实践体验。在教学过程中，第一课时学生对人脸识别的概念和平台操作表现出较高的兴趣，但部分学生在理解人脸识别算法时存在困难；第二课时学生在刷脸开锁功能的实现过程中，对 MQTT 服务器的应用和代码编写部分需要更多的指导和练习。在今后的教学中，可进一步增加实例演示和小组讨论环节，加强对学生复杂技术原理理解和实践操作能力的培养，同时注重信息安全意识的贯穿式教育，提高学生的核心素养和综合能力，以更好地适应物联网与人工智能融合技术在智能安防等领域的发展需求。
组长审批、
签字 年 月 日
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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