教學(xué)設(shè)計-走進人工智能-鄭艷鵬

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 題走進人工智能人臉識別探密學(xué) 校北京市五十六中學(xué)授課教師鄭艷鵬日期2018-11-1課 型新授課授課班級初一3班課時1課時前期分析教學(xué)內(nèi)容本部分內(nèi)容是兩節(jié)課完成工智能的初步探究課。在第一節(jié)課中，通過學(xué)生已經(jīng)分享了一些人工智能的生活應(yīng)用場景，通過體驗逐步分析出了電腦進行人臉識別的流程。本節(jié)課圍繞“人臉識別的程序?qū)崿F(xiàn)”這一流程，按步驟引導(dǎo)學(xué)生探究人臉識別這一應(yīng)用背后的程序代碼，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計的興趣。在帶領(lǐng)學(xué)生分析人臉識別流程中的數(shù)據(jù)類型，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)python知識數(shù)組。學(xué)情分析學(xué)生具備學(xué)習(xí)、探究人工智能技術(shù)的生活基礎(chǔ)，部分同學(xué)在生活當(dāng)中接觸并使用過人工智能產(chǎn)品

2、。學(xué)生對于人工智能應(yīng)用有著較高的體驗熱情，但對于探究應(yīng)用背后的設(shè)計原理和程序代碼實現(xiàn)過程缺乏扎實的知識儲備和深入思考的積極性。初一學(xué)生部分學(xué)生接觸過圖形化編程，但學(xué)生對于程序設(shè)計的理解仍舊停留在鼠標(biāo)拖拽實現(xiàn)功能的階段，對于拖拽行為背后的程序?qū)崿F(xiàn)沒有過多的探究。學(xué)生對于Python程序設(shè)計語言的基本格式、簡單函數(shù)、time模塊的導(dǎo)入有了基本的了解，目前尚不具備分析程序代碼的能力，因此，教學(xué)中的代碼分析會弱化數(shù)值庫的內(nèi)涵概念，只圍繞人臉識別的代碼解讀相關(guān)簡單語句。學(xué)生編寫程序代碼具有一定的難度，所以課堂中以程序填空的形式進行，旨在引導(dǎo)學(xué)生體驗程序運行過程，用運行結(jié)果驗證知識。教學(xué)目標(biāo)1. 通過分析

3、人臉識別的程序代碼，理解機器進行人臉識別的過程了解人臉面部特征數(shù)字化的過程2. 通過查看變量存儲內(nèi)容，了解圖片數(shù)字化、人臉特征數(shù)字化的過程。3. 通過編寫、修改并運行代碼，掌握使用Python語言定義數(shù)組的方法，會進行數(shù)組元素統(tǒng)計和調(diào)用4. 經(jīng)過逐層深入的分析機器識別人臉的過程，形成逐步解決問題的方法5. 通過程序代碼分析，明確信息技術(shù)學(xué)習(xí)的重要性，了解信息技術(shù)與人工智能的關(guān)聯(lián)，提升學(xué)習(xí)興趣教學(xué)重點人臉識別的程序代碼體驗數(shù)組的創(chuàng)建及元素統(tǒng)計、獲取教學(xué)難點人臉識別的代碼分析教學(xué)方法演示法、講授法、練習(xí)法教學(xué)環(huán)境計算機教室、特征空間學(xué)習(xí)平臺教學(xué)準備1. PPT課件（包括通過“騰訊AI”獲取的面部特

4、征點圖像）2. 人臉識別體驗系統(tǒng)（特征空間學(xué)習(xí)平臺）3. 在線練習(xí)、檢測、即時反饋題（特征空間學(xué)習(xí)平臺）教學(xué)過程教學(xué)階段教學(xué)過程設(shè)計意圖時間安排教師活動學(xué)生活動組織教學(xué)請同學(xué)們調(diào)整狀態(tài)，提示學(xué)生重新進入課程?；仡櫲四樧R別的過程，逐漸安靜后進入上課狀態(tài)。 課前準備課前導(dǎo)入如何走“進”人工智能？展示“人臉識別系統(tǒng).gif”動圖思考“近”與“進”的區(qū)別，預(yù)測本節(jié)課所學(xué)。觀看圖片，體現(xiàn)人臉識別的機器實現(xiàn)過程展示并明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)主題2人臉識別流程輸入圖像一張照片作為“輸入圖像”，在程序當(dāng)中如何存儲的？程序如何實現(xiàn)輸入圖像？登錄“學(xué)習(xí)平臺”，分析代碼當(dāng)中“輸入圖像”的存儲變量，打印變量內(nèi)容提問：觀察 “

5、輸入圖像”變量內(nèi)容，在生活中找一個與之相似的事物思考并回答問題。讀程序代碼，觀看變量存儲內(nèi)容。思考并回答問題學(xué)生帶著問題讀程序代碼，更有針對性，激發(fā)學(xué)生探究的欲望。觀看變量輸出結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)與生活相結(jié)合，幫助學(xué)生理解圖片數(shù)字化的概念。3技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字化后的照片信息，稱之為數(shù)組。數(shù)值庫的導(dǎo)入：類比time模塊的導(dǎo)入數(shù)組的定義：類比time.sleep（）函數(shù)的應(yīng)用遷移舊知，掌握導(dǎo)入數(shù)值庫，創(chuàng)建數(shù)組的方法。依照np.array()函數(shù)體規(guī)則給數(shù)組添加標(biāo)點。通過已學(xué)知識的遷移，幫助學(xué)生掌握導(dǎo)入數(shù)值庫、創(chuàng)建數(shù)組的方法。4動手實踐登錄學(xué)習(xí)平臺，完成練習(xí)1：創(chuàng)建如圖所示的數(shù)組登錄平臺，進入課程后，完成

6、課堂練習(xí)1鞏固所學(xué)知識，體驗數(shù)組的代碼實現(xiàn)過程3人臉識別流程特征抽取動畫展示人臉掃描后的特征點圖片Q：要檢測的人臉圖片以數(shù)字的形式存于變量當(dāng)中，特征點在程序中如何存儲？登錄“學(xué)習(xí)平臺”，分析代碼當(dāng)中特征碼存儲變量，打印變量內(nèi)容觀看動畫展示思考、交流讀程序代碼，觀看變量存儲內(nèi)容。觀看變量輸出結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)據(jù)與生活相結(jié)合，幫助學(xué)生理解特征點數(shù)字化的概念。4技術(shù)實現(xiàn)Q：這個特征點變量當(dāng)中存儲了多少了特征點的信息？數(shù)組元素統(tǒng)計一維數(shù)組：len()函數(shù)二維數(shù)組：數(shù)組名.size思考、交流類比之前所學(xué)函數(shù)的應(yīng)用，交流len()函數(shù)的用法。根據(jù)英文意思記憶代碼拼寫通過已學(xué)知識的遷移，幫助學(xué)生掌握數(shù)組元素

7、統(tǒng)計的基本操作3動手實踐登錄學(xué)習(xí)平臺，完成練習(xí)2：將代碼補充完成，輸出數(shù)組的數(shù)據(jù)元素個數(shù)登錄平臺，完成課堂練習(xí)2鞏固所學(xué)知識，體驗數(shù)組的代碼實現(xiàn)過程2人臉識別流程特征比對展示兩張?zhí)卣鼽c圖和數(shù)字化片斷Q：如何確定這兩張臉是不是同一個人？登錄“學(xué)習(xí)平臺”，分析特征比對代碼觀看圖片和數(shù)字編碼思考、交流讀程序代碼，理解特征比對過程引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)比對過程，理解信息數(shù)字化的優(yōu)勢。5技術(shù)實現(xiàn)Q：特征點的比對，需要提取數(shù)組中的某一個元素，如何實現(xiàn)？數(shù)組元素調(diào)用一維數(shù)組：數(shù)組名索引號 二維數(shù)組：數(shù)組名行號，列號索引號與自然序號的關(guān)系思考理解、記憶幾名同學(xué)排隊，展示索引號牌通過同學(xué)參與展示，幫助學(xué)生理解索引號與

8、自然序號的關(guān)系，并強化記憶5動手實踐登錄學(xué)習(xí)平臺，完成練習(xí)3：將代碼補充完整，輸出數(shù)組當(dāng)中的指定元素登錄平臺，完成課堂練習(xí)3鞏固所學(xué)知識，引導(dǎo)學(xué)生觀察程序運行結(jié)果驗證知識2人臉識別流程輸出分析代碼展示人臉識別結(jié)果觀看識別結(jié)果體會數(shù)字化信息與圖片信息的轉(zhuǎn)換過程以直觀的人臉識別結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)字化的過程2課堂小結(jié)看流程圖，回顧總結(jié)，補充表格內(nèi)容基本操作實現(xiàn)方法導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建數(shù)組統(tǒng)計數(shù)組元素調(diào)用數(shù)組元素看流程圖，結(jié)合所學(xué)，完成表格的填寫回顧重點，強化理解記憶。5自我檢測1.特征點數(shù)字化2.導(dǎo)入數(shù)值庫numpy3.創(chuàng)建數(shù)組4.數(shù)組元素統(tǒng)計5.數(shù)組元素調(diào)用登錄學(xué)習(xí)網(wǎng)站，完成自測題。鞏固所學(xué)，自我檢測。5評價1. 根據(jù)學(xué)生課上聽講、交流情況進行評價。2. 根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)網(wǎng)站上完成課堂練習(xí)的情況進行評價。3. 根據(jù)學(xué)生完成自測題情況進行評價。4