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1课题走进人工智能——人脸识别探密学校北京市五十六中学授课教师郑艳鹏日期2018-11-1课型新授课授课班级初一3班课时1课时前期分析教学内容本部分内容是两节课完成工智能的初步探究课。在第一节课中，通过学生已经分享了一些人工智能的生活应用场景，通过体验逐步分析出了电脑进行人脸识别的流程。本节课围绕“人脸识别的程序实现”这一流程，按步骤引导学生探究人脸识别这一应用背后的程序代码，激发学生学习程序设计的兴趣。在带领学生分析人脸识别流程中的数据类型，引导学生学习python知识——数组。学情分析学生具备学习、探究人工智能技术的生活基础，部分同学在生活当中接触并使用过人工智能产品。学生对于人工智能应用有着较高的体验热情，但对于探究应用背后的设计原理和程序代码实现过程缺乏扎实的知识储备和深入思考的积极性。初一学生部分学生接触过图形化编程，但学生对于程序设计的理解仍旧停留在鼠标拖拽实现功能的阶段，对于拖拽行为背后的程序实现没有过多的探究。学生对于Python程序设计语言的基本格式、简单函数、time模块的导入有了基本的了解，目前尚不具备分析程序代码的能力，因此，教学中的代码分析会弱化数值库的内涵概念，只围绕人脸识别的代码解读相关简单语句。学生编写程序代码具有一定的难度，所以课堂中以程序填空的形式进行，旨在引导学生体验程序运行过程，用运行结果验证知识。教学目标1.通过分析人脸识别的程序代码，理解机器进行人脸识别的过程了解人脸面部特征数字化的过程2.通过查看变量存储内容，了解图片数字化、人脸特征数字化的过程。3.通过编写、修改并运行代码，掌握使用Python语言定义数组的方法，会进行数组元素统计和调用4.经过逐层深入的分析机器识别人脸的过程，形成逐步解决问题的方法5.通过程序代码分析，明确信息技术学习的重要性，了解信息技术与人工智能的关联，提升学习兴趣教学重点人脸识别的程序代码体验数组的创建及元素统计、获取教学难点人脸识别的代码分析2教学方法演示法、讲授法、练习法教学环境计算机教室、特征空间学习平台教学准备1.PPT课件（包括通过“腾讯AI”获取的面部特征点图像）2.人脸识别体验系统（特征空间学习平台）3.在线练习、检测、即时反馈题（特征空间学习平台）教学过程教学阶段教学过程设计意图时间安排教师活动学生活动组织教学请同学们调整状态，提示学生重新进入课程。回顾人脸识别的过程，逐渐安静后进入上课状态。课前准备课前导入如何走“进”人工智能？展示“人脸识别系统.gif”动图思考“近”与“进”的区别，预测本节课所学。观看图片，体现人脸识别的机器实现过程展示并明确本节课的学习主题2’人脸识别流程——输入图像一张照片作为“输入图像”，在程序当中如何存储的？程序如何实现输入图像？登录“学习平台”，分析代码当中“输入图像”的存储变量，打印变量内容提问：观察“输入图像”变量内容，在生活中找一个与之相似的事物思考并回答问题。读程序代码，观看变量存储内容。思考并回答问题学生带着问题读程序代码，更有针对性，激发学生探究的欲望。观看变量输出结果，引导学生将数据与生活相结合，帮助学生理解图片数字化的概念。3’技术实现数字化后的照片信息，称之为数组。数值库的导入：类比time模块的导入数组的定义：类比time.sleep（）函数的应用迁移旧知，掌握导入数值库，创建数组的方法。依照np.array()函数体规则给数组添加标点。通过已学知识的迁移，帮助学生掌握导入数值库、创建数组的方法。4’动手实践登录学习平台，完成练习1：创建如图所示的数组登录平台，进入课程后，完成课堂练习1巩固所学知识，体验数组的代码实现过程3’3人脸识别流程——特征抽取动画展示人脸扫描后的特征点图片Q：要检测的人脸图片以数字的形式存于变量当中，特征点在程序中如何存储？登录“学习平台”，分析代码当中特征码存储变量，打印变量内容观看动画展示思考、交流读程序代码，观看变量存储内容。观看变量输出结果，引导学生将数据与生活相结合，帮助学生理解特征点数字化的概念。4’技术实现Q：这个特征点变量当中存储了多少了特征点的信息？数组元素统计一维数组：len()函数二维数组：数组名.size思考、交流类比之前所学函数的应用，交流len()函数的用法。根据英文意思记忆代码拼写通过已学知识的迁移，帮助学生掌握数组元素统计的基本操作3’动手实践登录学习平台，完成练习2：将代码补充完成，输出数组的数据元素个数登录平台，完成课堂练习2巩固所学知识，体验数组的代码实现过程2’人脸识别流程——特征比对展示两张特征点图和数字化片断Q：如何确定这两张脸是不是同一个人？登录“学习平台”，分析特征比对代码观看图片和数字编码思考、交流读程序代码，理解特征比对过程引导学生分析数据比对过程，理解信息数字化的优势。5’技术实现Q：特征点的比对，需要提取数组中的某一个元素，如何实现？数组元素调用一维数组：数组名[索引号]二维数组：数组名[行号，列号]索引号与自然序号的关系思考理解、记忆几名同学排队，展示索引号牌通过同学参与展示，帮助学生理解索引号与自然序号的关系，并强化记忆5’动手实践登录学习平台，完成练习3：将代码补充完整，输出数组当中的指定元素登录平台，完成课堂练习3巩固所学知识，引导学生观察程序运行结果验证知识2’人脸识别流程——输出分析代码展示人脸识别结果观看识别结果体会数字化信息与图片信息的转换过程以直观的人脸识别结果，引导学生理解数字化的过程2’4数组进课堂小结看流程图，回顾总结，补充表格内容基本操作实现方法导入数据库创建数组统计数组元素调用数组元素看流程图，结合所学，完成表格的填写回顾重点，强化理解记忆。5’自我检测1.特征点数字化2.导入数值库numpy3.创建数组4.数组元素统计5.数组元素调用登录学习网站，完成自测题。巩固所学，自我检测。5’评价1.根据学生课上听讲、交流情况进行评价。2.根据学生在学习网站上完成课堂练习的情况进行评价。3.根据学生完成自测题情况进行评价。4.评价学生的笔记（课后完成）。板书走近人工智能流程：输入↓导入：importnumpyasnp检测↓创建：np.array()提取↓统计比对↓调用：数组名[索引号]输出一维：len()二维：数组名.size——人脸识别