五年級(jí)信息技術(shù) 7.小瓢蟲(chóng)找媽媽拓展-人臉解鎖 教學(xué)設(shè)計(jì)

五年級(jí)信息技術(shù)7.小瓢蟲(chóng)找媽媽拓展-人臉解鎖教學(xué)設(shè)計(jì)主備人備課成員教學(xué)內(nèi)容《五年級(jí)信息技術(shù)》第七章“小瓢蟲(chóng)找媽媽拓展-人臉解鎖”教學(xué)設(shè)計(jì)，基于教材中關(guān)于人工智能技術(shù)的初步介紹，結(jié)合本章內(nèi)容，拓展以下教學(xué)要點(diǎn)：

1.了解人臉解鎖的基本原理及其在生活中的應(yīng)用；

2.學(xué)習(xí)使用圖形化編程軟件（如Scratch）進(jìn)行簡(jiǎn)單的人臉識(shí)別程序設(shè)計(jì)；

3.掌握通過(guò)攝像頭捕捉人臉圖像，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人臉解鎖功能；

4.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維，提高學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的興趣。核心素養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)，通過(guò)實(shí)踐人臉解鎖技術(shù)的探索，提升學(xué)生以下核心素養(yǎng)：

1.技術(shù)理解：使學(xué)生理解人臉解鎖技術(shù)的原理，認(rèn)識(shí)到人工智能在日常生活中的應(yīng)用；

2.創(chuàng)新實(shí)踐：鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)人臉識(shí)別程序，培養(yǎng)動(dòng)手實(shí)踐與問(wèn)題解決能力；

3.團(tuán)隊(duì)協(xié)作：在學(xué)習(xí)過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生分工合作、溝通交流的能力，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；

4.安全意識(shí)：教育學(xué)生關(guān)注信息安全，了解人臉解鎖技術(shù)可能存在的安全隱患，提高防范意識(shí)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

-掌握人臉解鎖的基本原理及其在生活中的應(yīng)用實(shí)例；

-學(xué)會(huì)使用圖形化編程軟件進(jìn)行簡(jiǎn)單的人臉識(shí)別程序設(shè)計(jì)；

-理解人臉識(shí)別技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的運(yùn)作方式和安全意義。

例如，通過(guò)案例分析，讓學(xué)生了解人臉解鎖技術(shù)是如何識(shí)別個(gè)體特征并實(shí)現(xiàn)安全驗(yàn)證的。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

-理解人臉識(shí)別程序背后的圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)；

-實(shí)現(xiàn)從攝像頭捕獲圖像到人臉解鎖功能的程序設(shè)計(jì)；

-在編程過(guò)程中，如何調(diào)試和優(yōu)化程序以提升識(shí)別準(zhǔn)確率。

例如，學(xué)生可能會(huì)在將捕獲的圖像數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配時(shí)遇到困難，需要教師引導(dǎo)他們理解數(shù)據(jù)處理的步驟和細(xì)節(jié)，以及如何調(diào)整參數(shù)來(lái)提高識(shí)別效率。此外，指導(dǎo)學(xué)生如何在實(shí)際操作中解決識(shí)別錯(cuò)誤和安全性問(wèn)題，確保他們能夠理解并應(yīng)用這些核心知識(shí)。學(xué)具準(zhǔn)備多媒體課型新授課教法學(xué)法講授法課時(shí)第一課時(shí)師生互動(dòng)設(shè)計(jì)二次備課教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

-講授法：通過(guò)生動(dòng)的語(yǔ)言和案例，為學(xué)生講解人臉解鎖的基本原理和實(shí)際應(yīng)用；

-討論法：鼓勵(lì)學(xué)生就人臉識(shí)別技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和安全問(wèn)題展開(kāi)小組討論，激發(fā)思考；

-實(shí)驗(yàn)法：指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手操作，使用圖形化編程軟件設(shè)計(jì)人臉識(shí)別程序，增強(qiáng)實(shí)踐體驗(yàn)。

2.教學(xué)手段：

-多媒體設(shè)備：利用投影和電腦展示人臉識(shí)別技術(shù)的實(shí)際操作過(guò)程，幫助學(xué)生直觀理解；

-教學(xué)軟件：運(yùn)用Scratch等圖形化編程軟件，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中模擬人臉解鎖程序設(shè)計(jì)；

-在線(xiàn)資源：提供相關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源，便于學(xué)生課后自主學(xué)習(xí)和拓展。教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1.導(dǎo)入環(huán)節(jié)（5分鐘）

利用多媒體設(shè)備播放動(dòng)畫(huà)片《小瓢蟲(chóng)找媽媽》中人臉解鎖的片段，提出問(wèn)題：“小瓢蟲(chóng)是如何通過(guò)人臉解鎖找到媽媽的？”引發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，讓學(xué)生初步感知人臉解鎖技術(shù)，為新課的學(xué)習(xí)做好鋪墊。

2.講授新課（15分鐘）

（1）基本原理介紹（5分鐘）

利用PPT展示人臉解鎖的基本原理，包括圖像采集、特征提取、特征匹配等過(guò)程，并通過(guò)案例分析講解其在生活中的應(yīng)用。

（2）編程軟件介紹（5分鐘）

介紹Scratch軟件的基本操作，并展示如何使用該軟件進(jìn)行人臉識(shí)別程序設(shè)計(jì)。

（3）實(shí)踐操作演示（5分鐘）

現(xiàn)場(chǎng)演示使用攝像頭捕獲圖像，通過(guò)Scratch軟件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的人臉解鎖功能。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)講解、演示，幫助學(xué)生理解人臉解鎖的原理和實(shí)際應(yīng)用，為新知識(shí)的掌握打下基礎(chǔ)。

3.鞏固練習(xí)（15分鐘）

（1）小組討論（5分鐘）

將學(xué)生分為小組，討論以下問(wèn)題：

a.人臉解鎖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是什么？

b.如何提高人臉解鎖的識(shí)別準(zhǔn)確率？

c.人臉解鎖可能存在哪些安全隱患？

（2）編程實(shí)踐（10分鐘）

每個(gè)小組根據(jù)討論結(jié)果，使用Scratch軟件設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的人臉解鎖程序，教師巡回指導(dǎo)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)討論、實(shí)踐，鞏固學(xué)生對(duì)新知識(shí)的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。

4.課堂提問(wèn)（5分鐘）

（1）請(qǐng)各小組分享他們?cè)O(shè)計(jì)的人臉解鎖程序及心得體會(huì)。

（2）針對(duì)學(xué)生的分享，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)提問(wèn)和分享，檢查學(xué)生對(duì)新知識(shí)的掌握情況，促進(jìn)師生互動(dòng)，提高課堂氛圍。

5.總結(jié)與拓展（5分鐘）

（1）總結(jié)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)人臉解鎖的基本原理和實(shí)際應(yīng)用。

（2）布置課后作業(yè)：請(qǐng)學(xué)生結(jié)合本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，思考如何改進(jìn)人臉解鎖技術(shù)，提高識(shí)別準(zhǔn)確率和安全性。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)總結(jié)，鞏固所學(xué)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的課后探究興趣。

整個(gè)教學(xué)過(guò)程用時(shí)45分鐘，確保每個(gè)環(huán)節(jié)充分展開(kāi)，突出教學(xué)重點(diǎn)，突破教學(xué)難點(diǎn)，注重培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。知識(shí)點(diǎn)梳理1.人臉解鎖的基本原理：

-圖像采集：使用攝像頭獲取人臉圖像；

-特征提取：對(duì)人臉圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取關(guān)鍵特征點(diǎn)；

-特征匹配：將提取的特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的人臉特征進(jìn)行比對(duì)，實(shí)現(xiàn)解鎖。

2.人臉識(shí)別技術(shù)在生活中的應(yīng)用：

-手機(jī)、電腦等智能設(shè)備的安全認(rèn)證；

-公共場(chǎng)所的安防監(jiān)控；

-人臉支付、人臉識(shí)別門(mén)禁等。

3.圖形化編程軟件Scratch的使用：

-了解Scratch的基本界面和功能；

-學(xué)會(huì)使用Scratch進(jìn)行人臉識(shí)別程序設(shè)計(jì)；

-掌握通過(guò)Scratch調(diào)用攝像頭、捕獲圖像等操作。

4.人臉識(shí)別程序設(shè)計(jì)步驟：

-捕獲人臉圖像；

-提取人臉特征；

-特征比對(duì)與解鎖；

-優(yōu)化識(shí)別效果。

5.人臉解鎖技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及安全隱患：

-優(yōu)點(diǎn)：方便快捷、無(wú)需攜帶其他驗(yàn)證工具；

-缺點(diǎn)：識(shí)別準(zhǔn)確率受光線(xiàn)、角度等因素影響，存在安全隱患；

-安全隱患：人臉信息泄露、仿冒攻擊等。

6.提高人臉解鎖識(shí)別準(zhǔn)確率的措施：

-優(yōu)化圖像預(yù)處理算法，提高特征提取準(zhǔn)確性；

-增加人臉數(shù)據(jù)庫(kù)，提高特征匹配準(zhǔn)確率；

-結(jié)合活體檢測(cè)技術(shù)，防止仿冒攻擊。

7.人臉解鎖技術(shù)的創(chuàng)新與改進(jìn)：

-結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)，提高識(shí)別準(zhǔn)確率和安全性；

-探索多模態(tài)生物識(shí)別技術(shù)，如人臉與指紋、聲紋等結(jié)合；

-研究適用于不同場(chǎng)景的人臉識(shí)別技術(shù)，滿(mǎn)足多樣化需求。

本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)梳理涵蓋了教材中關(guān)于人臉解鎖技術(shù)的主要內(nèi)容，旨在幫助學(xué)生全面了解和掌握這一領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和技能。在實(shí)際教學(xué)中，教師可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，有針對(duì)性地進(jìn)行講解和引導(dǎo)。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

（1）基礎(chǔ)作業(yè)：

-請(qǐng)學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)的人臉解鎖基本原理、應(yīng)用及編程步驟，并以書(shū)面形式提交。

-使用Scratch軟件，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的人臉解鎖程序，要求能夠?qū)崿F(xiàn)基本的圖像捕獲、特征提取和匹配解鎖功能。

（2）拓展作業(yè)：

-請(qǐng)學(xué)生思考如何優(yōu)化人臉解鎖技術(shù)，提高識(shí)別準(zhǔn)確率和安全性，并撰寫(xiě)一篇小論文，提出自己的創(chuàng)新性建議。

-學(xué)生可自愿組成小組，開(kāi)展人臉解鎖技術(shù)的研究，通過(guò)查閱資料、實(shí)驗(yàn)探究等方式，深入了解人臉識(shí)別技術(shù)的前沿動(dòng)態(tài)。

2.作業(yè)反饋

（1）基礎(chǔ)作業(yè)：

-批改作業(yè)時(shí)，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生對(duì)人臉解鎖基本原理和編程步驟的掌握情況，對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)指導(dǎo)。

-對(duì)編程作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，關(guān)注程序的邏輯結(jié)構(gòu)、功能實(shí)現(xiàn)以及創(chuàng)新性，給出合理的改進(jìn)建議。

（2）拓展作業(yè)：

-對(duì)學(xué)生撰寫(xiě)的小論文進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，鼓勵(lì)學(xué)生提出具有創(chuàng)新性和實(shí)用性的優(yōu)化方案，引導(dǎo)學(xué)生深入思考。

-對(duì)小組研究項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)，關(guān)注學(xué)生的研究過(guò)程和成果，及時(shí)給出反饋，幫助學(xué)生提高研究能力。典型例題講解例題一：

題目：簡(jiǎn)述人臉解鎖的基本原理及其在生活中的應(yīng)用。

答案：人臉解鎖的基本原理包括圖像采集、特征提取和特征匹配。在生活中，人臉解鎖應(yīng)用于手機(jī)、電腦等智能設(shè)備的安全認(rèn)證，公共場(chǎng)所的安防監(jiān)控，以及人臉支付、人臉識(shí)別門(mén)禁等。

例題二：

題目：使用Scratch軟件設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的人臉解鎖程序，需要完成哪些基本步驟？

答案：使用Scratch軟件設(shè)計(jì)人臉解鎖程序，需要完成以下基本步驟：

1.捕獲人臉圖像；

2.對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取人臉特征；

3.將提取的特征與數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征進(jìn)行匹配；

4.根據(jù)匹配結(jié)果判斷是否解鎖。

例題三：

題目：如何提高人臉解鎖的識(shí)別準(zhǔn)確率？

答案：提高人臉解鎖識(shí)別準(zhǔn)確率的方法有：

1.優(yōu)化圖像預(yù)處理算法，提高特征提取的準(zhǔn)確性；

2.增加人臉數(shù)據(jù)庫(kù)，提高特征匹配的準(zhǔn)確率；

3.結(jié)合活體檢測(cè)技術(shù)，防止仿冒攻擊。

例題四：

題目：列舉人臉解鎖技術(shù)可能存在的安全隱患，并提出相應(yīng)的解決措施。

答案：人臉解鎖技術(shù)可能存在的安全隱患包括：

1.人臉信息泄露；

2.仿冒攻擊。

解決措施：

1.加強(qiáng)數(shù)據(jù)保護(hù)，加密存儲(chǔ)人臉信息；

2.結(jié)合活體檢測(cè)技術(shù)，如眼部追蹤、面部動(dòng)作識(shí)別等，提高安全性。

例題五：

題目：請(qǐng)舉例說(shuō)明人臉解鎖技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的創(chuàng)新應(yīng)用。

答案：人臉解鎖技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中的創(chuàng)新應(yīng)用包括：

1.結(jié)合深度學(xué)習(xí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度的人臉識(shí)別；

2.多模態(tài)生物識(shí)別技術(shù)，如人臉與指紋、聲紋等結(jié)合，提高識(shí)別準(zhǔn)確率；

3.無(wú)人駕駛汽車(chē)中的人臉識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)駕駛員身份驗(yàn)證和疲勞監(jiān)測(cè)。教學(xué)反思在上完這節(jié)課后，我對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行了深入反思。首先，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)人臉解鎖技術(shù)的基本原理時(shí)，對(duì)于圖像采集、特征提取和匹配這些抽象概念的理解存在一定困難。在今后的教學(xué)中，我需要更加注意用生動(dòng)形象的語(yǔ)言和案例來(lái)幫助學(xué)生理解這些概念。

其次，在實(shí)際操作環(huán)節(jié)，部分學(xué)生對(duì)于Scratch軟件的使用還不夠熟練，導(dǎo)致編程過(guò)程中出現(xiàn)了一些問(wèn)題。針對(duì)這一點(diǎn)，我計(jì)劃在下一節(jié)課前增加一個(gè)軟件操作復(fù)習(xí)環(huán)節(jié)，確保學(xué)生在進(jìn)行人臉解鎖程序設(shè)計(jì)時(shí)能夠更加得心應(yīng)手。

此外，課堂上的小組討論和分享環(huán)節(jié)，學(xué)生的參與度較高，能夠積極發(fā)表自己的觀點(diǎn)。但在提問(wèn)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)于人臉解鎖技術(shù)的安全隱患和解決措施掌握不夠牢固。為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這一知識(shí)點(diǎn)的理解，我將在下一節(jié)課中增加一些