资源简介

(共32张PPT)
智能门禁
黔教版六年级下册
内容总览
目录
01
05
03
02
04
06
学习目标
新知导入
模拟搭建图书馆门禁场景
模拟图书馆智能门禁系统
程序调试的方法
07
板书设计
课后作业
08
课堂总结
教学目标
信息意识
能够认识到信息技术在智能门禁等场景中的重要性，培养对信息技术应用的敏感性和洞察力。
计算思维
通过搭建智能门禁系统，能够理解和运用条件判断、循环执行等基本的编程逻辑。
数字化学习与创新
通过模拟实现图书馆智能门禁系统，激发学创新思维，培养利用信息技术进行创新设计的能力。
信息社会责任
通过小组讨论和团队协作，培养团队合作精神，能够在信息社会中有效地与他人沟通和协作，共同解决问题。
新知导入
本项目中，我们将围绕“设计智能图书馆”展开学习活动。通过本项目的学习活动，从生活中熟悉的案例入手，提高学生利用人工智能合理改造生活的能力和意识。
新知导入
本项目共2课，包括5个项目活动，详见下表：
课题 项目活动
第9课智能门禁 项目活动1:模拟搭建图书馆门禁场景项
目活动2:模拟图书馆智能门禁系统
第10课智能借阅 项目活动3:模拟搭建图书借阅系统场景
项目活动4:智能获取图书存放位置信息
项目活动5:智能借阅图书
新知讲解
一、模拟搭建图书馆门禁场景
人工智能给我们的生活带来了很多便利，如将人脸识别技术运用于图书馆门禁，通过编写相应的程序实现图书馆智能门禁系统。要实现图书馆智能门禁，首先要模拟搭建图书馆门禁场景。
新知讲解
一、模拟搭建图书馆门禁场景
“智联猫”集成了话筒、摄像头、RGB三色灯、喇叭、控制按钮、2.54接口、USB接口和外接电源等设备。
话筒：用于采集声音信息。
摄像头：用于采集图像、视频信息。
RGB三色灯：用于显示信号状态。
喇叭：用于输出语音播报。
“智联猫”
新知讲解
一、模拟搭建图书馆门禁场景
控制按钮：用于控制信号开关。
2.54接口：用于连接一些除计算机以外的其他外部设备，如舵机、马达、各种传感器等。
USB接口：用于连接计算机。
外接电源：用于连接外部电源。
“智联猫”
新知讲解
一、模拟搭建图书馆门禁场景
①舵机搭建。如图所示安装舵机白色摇臂。
②舵机与“智联猫”连接。将舵机的“棕”“红”“橘”3根连接线分别与2.54接口中的G、V、S1口连接,模拟搭建图书馆门禁场景。
场景搭建和连接
新知讲解
一、模拟搭建图书馆门禁场景
设计并搭建智能图书馆的模拟硬件。
实践园
参考：门禁控制器使用智联猫，使用舵机模拟开门，其他场景使用积木，以下是搭建的简要步骤。
使用积木搭建图书馆门禁的框架，模拟出入口的门廊形状。
在门廊一侧安装智联猫门禁控制器，并连接好电源。
将舵机固定在门禁的一侧，模拟门的开关动作。
使用积木搭建一个小房子，代表图书馆内部，以增强模拟效果。
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
图书馆智能门禁系统可以智能判断来访人员是否符合进入图书馆的条件，并自动开关大门。当符合条件的人员在摄像头前“刷脸”时，门禁系统会语音播报，例如“小博士，欢迎您进入图书馆”;接着绿灯亮起，图书馆门打开；几秒钟后，绿灯熄灭，图书馆门关闭。如果是不符合条件的人员在摄像头前“刷脸”时，图书馆门不会打开。
如果要实现“刷脸”开门的人工智能应用，那么首先要将可以进入图书馆的“人脸”信息输入数据库中。
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
xDingAI软件是一款可以实现多种人工智能功能的图形化编程软件。
①打开xDingAI软件窗口，单击窗口左下角图标，在弹出的窗口中选择“x-AI智联猫”扩展模块，单击“确定”按钮，添加“x-AI智联猫”扩展模块到xDingAI软件中，如图所示。
搭建“人脸注册”程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
在xDingAI软件窗口的右上角,我们可以看到这样一段程序代码，如下图所示。这段程序代码就是xDingAI软件中图形化程序的源代码,它是用Python语言来编写的。
小提示
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
②新建一个“智联猫”主程序，如图所示。
③连接网络并初始化在线AI功能，如图所示。
④将“人脸”信息编写在程序脚本中，如图所示。
搭建“人脸注册”程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
“人脸”信息必须保存到数据库中才能在“人脸识别”时被匹配，从而被识别。
①用MicroUSB数据线将连接好舵机的“智联猫”与计算机相连。
②利用“智联猫”上的摄像头收集人脸信息，在xDingAI软件窗口右下方的“感兴趣区域”会显示需要注册的人脸图像。
③单击窗口中的“连接设备”按钮，当设备连接成功，按钮会变化。
“人脸”信息
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
④单击窗口中的“运行”按钮，当“运行”按钮变化，同时“感兴趣区域”中显示“OK!”时，表示该人脸信息已被成功保存，如图所示。
“人脸”信息
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
如果需要再将小问号的“人脸”信息保存到0001数据库中,那么可以将图中的“小博士”改为“小问号”,然后再重复①到④操作步骤即可。
小提示
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
编写“人脸注册”程序，尝试将小组成员的“人脸”信息保存到数据库中。
探究屋
参考
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
①新建主程序，初始化变量及网络状态。新建一个“智联猫”主程序，并将RGB三色灯初始化为“绿色熄灭”状态，舵机初始化为“0”度关门状态，连接网络并初始化在线AI功能，将变量res的初始值设置为“识别特定人脸并返回结果”,如图所示。
搭建智能门禁程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
②搭建判断是否有人进门的程序脚本。添加“如果……那么……”控件，设置如果变量res不为空，那么执行对人脸进行识别程序，如图所示。
搭建智能门禁程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
③根据人脸识别结果，判断开门、关门。继续加入“如果……那么……”控件，设置如果变量res的值为“小博士”或者“小问号”,那么语音播报“您好，可以进入图书馆了”,绿灯亮起，并且舵机转动“90”度，模拟打开图书馆门，“10”秒钟后绿灯熄灭，舵机转动至“0”度，模拟关闭图书馆门，如图所示。
搭建智能门禁程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
④将步骤①~③的程序组合成完整的智能门禁程序脚本，如图所示。
搭建智能门禁程序脚本
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
①保存完整的程序脚本，单击窗口中的“下载到设备”按钮上，将智能门禁程序下载到连接好舵机的“智联猫”上。
②使用“智联猫”进行人脸识别，运行程序，模拟智能门禁系统。
保存、下载并运行程序
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
组合程序时，为何要加上“重复执行”控件
讨论坊
参考：图书馆智能门禁系统是一个持续不间断运行的程序，其核心功能在于不断循环地检测每一位进馆人员的入馆资格。若缺乏循环执行机制，系统的监控脚本将在单次运行后终止，无法满足图书馆对进出管理的持续需求。因此，重复执行控件是确保门禁系统能够稳定、有效地执行其安全验证任务的关键所在。
新知讲解
二、模拟图书馆智能门禁系统
搭建程序脚本，模拟实现图书馆智能门禁系统。
实践园
参考：根据课本图9-12脚本，编写自己的图书馆智能门禁系统。在编写程序过程中，注意舵机角度需要根据小组搭建的模拟情景情况适当调整课本图9-12脚本。此外，根据自己程序注册的人脸信息对课本图9-12脚本中的涉及的人脸信息进行修改。
新知讲解
三、扩展学习——程序调试的方法
程序调试对于软件开发至关重要。通过调试，开发人员能够查找并修复代码中的错误，确保程序的正确性和稳定性。在图形化编程中，常用的调试方法有观察法和断点法。
新知讲解
三、扩展学习——程序调试的方法
2.断点法 断点法是指将程序分成若干个相对独立的部分，将错误定位在其中的某一部分后，再重复之前的步骤，直到找到程序出错的具体位置为止。断点法一般用于调试结构复杂、由多个模块组成的程序。
1.观察法 观察法是指直接观察程序，定位程序错误，一般分为四个步骤。第一步是明确程序预期效果，第二步是试运行程序，第三步是观察程序脚本，第四步是定位错误。
课堂总结
本节课我们共同探索了智能门禁系统的实现过程，通过模拟搭建图书馆门禁场景，并利用xDingAI软件进行了实践操作。大家表现出极高的热情和探索欲望，积极参与人脸信息的注册和智能门禁程序脚本的编写。在编程实践中，大家逐步掌握了基本的编程逻辑，理解了人脸识别技术在智能门禁中的应用。同时，通过小组讨论和团队协作，同学们也锻炼了沟通能力和团队合作精神。
板书设计
课后作业
回顾课堂内容，请简述图书馆智能门禁系统的工作原理。
01
02
如果你是图书馆管理员，你会如何利用智能门禁系统提升图书馆的管理效率和用户体验？提出你的建议和方案。
谢谢
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智能门禁 教学设计
课题 智能门禁 单元 设计智能图书馆 学科 小学信息技术 年级 六年级
教材分析 教材内容丰富、结构清晰，通过实践活动让学生理解和应用人工智能技术。通过模拟搭建图书馆门禁场景和使用xDingAI软件，学生不仅能够学习人脸识别技术的实际应用，还能锻炼动手能力和编程思维。项目活动设计巧妙，分步骤引导学生完成从硬件搭建到软件编程的全过程，使学生能够在实践中深入理解智能门禁系统的工作原理。此外，教材中的探究屋、实践园等环节，鼓励学生动手尝试和讨论思考，培养了学生的探究精神和团队协作能力。教材体现了“做中学”的教学理念，将理论知识与实践操作有机结合，有效提升了学生的综合素养。
学习目标 信息意识：能够认识到信息技术在智能门禁等场景中的重要性，培养对信息技术应用的敏感性和洞察力。计算思维：通过搭建智能门禁系统，能够理解和运用条件判断、循环执行等基本的编程逻辑。数字化学习与创新：通过模拟实现图书馆智能门禁系统，激发创新思维，培养利用信息技术进行创新设计的能力。信息社会责任：通过小组讨论和团队协作，培养团队合作精神，能够在信息社会中有效地与他人沟通和协作，共同解决问题。
重点 学生需要重点理解人脸识别技术在智能门禁系统中的作用，以及如何通过编程实现这一技术的应用。这涉及对xDingAI软件的使用，包括人脸信息的注册、保存以及在门禁系统中的应用。
难点 学生理解如何将软件编程与硬件（如“智联猫”和舵机）相结合，实现智能门禁系统的模拟有一定困难。这需要学生具备一定的动手能力和实际操作经验。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 本项目中，我们将围绕“设计智能图书馆”展开学习活动。通过本项目的学习活动，从生活中熟悉的案例入手，提高学生利用人工智能合理改造生活的能力和意识。本项目共2课，包括5个项目活动，详见下表：课题项目活动第9课智能门禁项目活动1:模拟搭建图书馆门禁场景项目活动2:模拟图书馆智能门禁系统第10课智能借阅项目活动3:模拟搭建图书借阅系统场景项目活动4:智能获取图书存放位置信息项目活动5:智能借阅图书 了解本次项目活动的具体内容。 明确本次项目活动的内容及学习目标，激发学生学习兴趣。
讲授新课 人工智能给我们的生活带来了很多便利，如将人脸识别技术运用于图书馆门禁，通过编写相应的程序实现图书馆智能门禁系统。项目活动1:模拟搭建图书馆门禁场景要实现图书馆智能门禁，首先要模拟搭建图书馆门禁场景。1.“智联猫”“智联猫”(图9-1)集成了话筒、摄像头、RGB三色灯、喇叭、控制按钮、2.54接口、USB接口和外接电源等设备。话筒：用于采集声音信息。摄像头：用于采集图像、视频信息。RGB三色灯：用于显示信号状态。喇叭：用于输出语音播报。控制按钮：用于控制信号开关。2.54接口：用于连接一些除计算机以外的其他外部设备，如舵机、马达、各种传感器等。USB接口：用于连接计算机。外接电源：用于连接外部电源。2.场景搭建和连接①舵机搭建。如图9-2所示安装舵机白色摇臂。②舵机与“智联猫”连接。将舵机的“棕”“红”“橘”3根连接线分别与2.54接口中的G、V、S1口连接(图9-3),模拟搭建图书馆门禁场景。实践园设计并搭建智能图书馆的模拟硬件。参考：门禁控制器使用智联猫，使用舵机模拟开门，其他场景使用积木，以下是搭建的简要步骤。使用积木搭建图书馆门禁的框架，模拟出入口的门廊形状。在门廊一侧安装智联猫门禁控制器，并连接好电源。将舵机固定在门禁的一侧，模拟门的开关动作。使用积木搭建一个小房子，代表图书馆内部，以增强模拟效果。项目活动2:模拟图书馆智能门禁系统图书馆智能门禁系统可以智能判断来访人员是否符合进入图书馆的条件，并自动开关大门。当符合条件的人员在摄像头前“刷脸”时，门禁系统会语音播报，例如“小博士，欢迎您进入图书馆”;接着绿灯亮起，图书馆门打开；几秒钟后，绿灯熄灭，图书馆门关闭。如果是不符合条件的人员在摄像头前“刷脸”时，图书馆门不会打开。如果要实现“刷脸”开门的人工智能应用，那么首先要将可以进入图书馆的“人脸”信息输入数据库中。3.搭建“人脸注册”程序脚本xDingAI软件是一款可以实现多种人工智能功能的图形化编程软件。①打开xDingAI软件窗口，单击窗口左下角图标，在弹出的窗口中选择“x-AI智联猫”扩展模块，单击“确定”按钮，添加“x-AI智联猫”扩展模块到xDingAI软件中，如图9-4所示。②新建一个“智联猫”主程序，如图9-5所示。③连接网络并初始化在线AI功能，如图9-6所示。④将“人脸”信息编写在程序脚本中，如图9-7所示。4.“人脸”信息“人脸”信息必须保存到数据库中才能在“人脸识别”时被匹配，从而被识别。①用MicroUSB数据线将连接好舵机的“智联猫”与计算机相连。②利用“智联猫”上的摄像头收集人脸信息，在xDingAI软件窗口右下方的“感兴趣区域”会显示需要注册的人脸图像。③单击窗口中的“连接设备”按钮，当设备连接成功，按钮会变成。④单击窗口中的“运行”按钮，当“运行”按钮变成，同时“感兴趣区域”中显示“OK!”时，表示该人脸信息已被成功保存，如图9-8所示。探究屋编写“人脸注册”程序，尝试将小组成员的“人脸”信息保存到数据库中。5.搭建智能门禁程序脚本①新建主程序，初始化变量及网络状态。新建一个“智联猫”主程序，并将RGB三色灯初始化为“绿色熄灭”状态，舵机初始化为“0”度关门状态，连接网络并初始化在线AI功能，将变量res的初始值设置为“识别特定人脸并返回结果”,如图9-9所示。②搭建判断是否有人进门的程序脚本。添加“如果……那么……”控件，设置如果变量res不为空，那么执行对人脸进行识别程序，如图9-10所示。③根据人脸识别结果，判断开门、关门。继续加入“如果……那么……”控件，设置如果变量res的值为“小博士”或者“小问号”,那么语音播报“您好，可以进入图书馆了”,绿灯亮起，并且舵机转动“90”度，模拟打开图书馆门，“10”秒钟后绿灯熄灭，舵机转动至“0”度，模拟关闭图书馆门，如图9-11所示。④将步骤①~③的程序组合成完整的智能门禁程序脚本，如图9-12所示。6.保存、下载并运行程序①保存完整的程序脚本，单击窗口中的“下载到设备”按钮上，将智能门禁程序下载到连接好舵机的“智联猫”上。②使用“智联猫”进行人脸识别，运行程序，模拟智能门禁系统。讨论坊组合程序时，为何要加上“重复执行”控件 参考：图书馆智能门禁系统是一个持续不间断运行的程序，其核心功能在于不断循环地检测每一位进馆人员的入馆资格。若缺乏循环执行机制，系统的监控脚本将在单次运行后终止，无法满足图书馆对进出管理的持续需求。因此，重复执行控件是确保门禁系统能够稳定、有效地执行其安全验证任务的关键所在。实践园搭建程序脚本，模拟实现图书馆智能门禁系统。参考：根据课本图9-12脚本，编写自己的图书馆智能门禁系统。在编写程序过程中，注意舵机角度需要根据小组搭建的模拟情景情况适当调整课本图9-12脚本。此外，根据自己程序注册的人脸信息对课本图9-12脚本中的涉及的人脸信息进行修改。扩展学习——程序调试的方法程序调试对于软件开发至关重要。通过调试，开发人员能够查找并修复代码中的错误，确保程序的正确性和稳定性。在图形化编程中，常用的调试方法有观察法和断点法。观察法 观察法是指直接观察程序，定位程序错误，一般分为四个步骤。第一步是明确程序预期效果，第二步是试运行程序，第三步是观察程序脚本，第四步是定位错误。断点法断点法是指将程序分成若干个相对独立的部分，将错误定位在其中的某一部分后，再重复之前的步骤，直到找到程序出错的具体位置为止。断点法一般用于调试结构复杂、由多个模块组成的程序。 使用“智联猫”模拟搭建图书馆门禁场景。认识“智联猫”硬件构成。将舵机连接到“智联猫”上。添加必要的结构件，模拟搭建图书馆门禁场景。了解模拟图书馆智能门禁系统的情境。根据教师指导完成“人脸注册”程序脚本的编写。在教师指导下注册人脸图像信息。在教师的指导下搭建智能门禁程序脚本。将编写好的完整脚本程序下载到设备，检查程序运行情况。小组讨论“重复执行”的意义。独立完成模拟图书馆智能门禁系统的脚本搭建。学习图形化编程程序调试方法。 通过学习“智联猫”的组件及与舵机连接的方法，模拟搭建图书馆门禁场景，为模拟图书馆智能门禁系统做知识和技能储备。通过了解模拟图书馆智能门禁系统的情境，完成“人脸注册”程序脚本的编写，注册人脸图像信息，搭建智能门禁程序脚本并下载运行，让学生体验完成的智能门禁系统设计、制作过程，培养学生的动手能力，计算思维和综合应用知识技能的能力。通过小组讨论，深刻理解“重复执行”控件在门禁系统中的重要意义。通过独立完成门禁系统脚本搭建，巩固本课学习的重点内容。通过学习调试方法，优化程序性能、提高系统可靠性，培养学生的计算思维和信息意识。
课后练习 1.回顾课堂内容，请简述图书馆智能门禁系统的工作原理。2.如果你是图书馆管理员，你会如何利用智能门禁系统提升图书馆的管理效率和用户体验？提出你的建议和方案。 小组合作，完成课后实践任务。 通过简述图书馆智能门禁系统的工作原理，巩固课堂知识点，并锻炼学生的归纳总结能力。通过思考如何利用智能技术改进图书馆服务，这既提升了学生的实际应用能力，也培养了他们的服务意识和管理思维。
课堂小结 组织学生分小组总结本课学习内容，请每个小组代表说说自己小组总结的结果。教师做最后的补充。参考：本节课我们共同探索了智能门禁系统的实现过程，通过模拟搭建图书馆门禁场景，并利用xDingAI软件进行了实践操作。大家表现出极高的热情和探索欲望，积极参与人脸信息的注册和智能门禁程序脚本的编写。在编程实践中，大家逐步掌握了基本的编程逻辑，理解了人脸识别技术在智能门禁中的应用。同时，通过小组讨论和团队协作，同学们也锻炼了沟通能力和团队合作精神。 在小组讨论基础上，推选代表总结本课学习内容。其他小组做补充总结。 学生自己总结学习内容是一种学习方法，每次课可以梳理出学习了哪些知识、技能方法和思维方式，在头脑中形成本课程的学科结构。
板书 从教师板书上归纳本课学习内容的重点。 通过板书，帮助学生形成本课学习内容思维导图。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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