宋艷莉

(杭州市翠苑第一小學(xué) 浙江杭州 310000)

近年來，人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展使人工智能技術(shù)的應(yīng)用場景越來越豐富。人工智能每天都在改變著人們的學(xué)習(xí)方式、生產(chǎn)方式和生活方式。在這種時代背景下，人們需要提升人工智能時代生存和適應(yīng)能力，這對如何開展以人工智能為內(nèi)容的信息技術(shù)教學(xué)提出了新的要求，推進(jìn)人工智能的教育是責(zé)任也是使命。

在現(xiàn)實(shí)教學(xué)過程中，如何讓學(xué)生掌握信息技術(shù)基本知識和技能的同時，很好地增強(qiáng)學(xué)生的信息意識、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新及信息社會責(zé)任等四個核心內(nèi)容，這一問題成為橫在所有信息技術(shù)教師面前的一道鴻溝[1]。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路

本節(jié)課出自浙江省教育廳教研室編著的六年級上冊第二單元初識人工智能中第三課“人臉識別”。本單元的課程都是以應(yīng)用、體驗(yàn)、過程這三大步為明線，以培養(yǎng)學(xué)生信息技術(shù)核心素養(yǎng)為暗線來展開的。

在此之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了“走近人工智能”“文字識別”，通過對學(xué)生課前的調(diào)查分析和兩節(jié)課學(xué)習(xí)之后的學(xué)情分析發(fā)現(xiàn)，大部分學(xué)生在生活中或多或少都有接觸并使用過人臉識別的相關(guān)應(yīng)用，但對人臉識別過程及相關(guān)原理的了解比較有限；對人臉識別的具體概念及人臉識別的具體應(yīng)用場景也沒有很確切的認(rèn)識，綜合以上因素，本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定如下。

知識與技能：通過生活中常見應(yīng)用總結(jié)人臉識別的概念、應(yīng)用場景；能夠使用開放平臺體驗(yàn)人臉識別；掌握人臉識別的過程。

過程與方法：通過應(yīng)用分析人臉識別的具體功能；體驗(yàn)在線開放平臺的“人臉分析”功能，檢測年齡、表情等屬性識別的準(zhǔn)確性；體驗(yàn)在線開放平臺的“人臉對比”功能，總結(jié)影響人臉檢測的因素。

情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過活動激發(fā)學(xué)生對人臉識別的好奇心和興趣；通過平臺體驗(yàn)感受人臉識別的神奇和強(qiáng)大；通過視頻了解到人臉識別的潛在危險(xiǎn)，樹立學(xué)生安全意識，增強(qiáng)學(xué)生的信息社會責(zé)任。

二、教學(xué)準(zhǔn)備

提前通知學(xué)生上課時拿著自己的口罩和平時帶的帽子。

三、課堂活動設(shè)計(jì)

本節(jié)課的課堂設(shè)計(jì)主要由五個環(huán)節(jié)組成，包括新課導(dǎo)入、人臉識別的應(yīng)用和功能分析、在線體驗(yàn)、小組討論、總結(jié)提升。

環(huán)節(jié)一：新課導(dǎo)入（5分鐘）

激趣導(dǎo)入：大家平時玩抖音嗎？邀請兩位同學(xué)體驗(yàn)抖音里面的道具，如“貓耳朵”“白胡子”等。體驗(yàn)后順勢提出問題：在我們使用道具的時候，道具能否添加到正確的位置？為什么？

學(xué)生可能不知道專業(yè)術(shù)語叫作“人臉識別”，但學(xué)生會這樣解釋：因?yàn)檐浖业搅宋覀儽亲?、眼睛等臉部的五官位置，所以能把道具添加到正確的位置。接下來老師總結(jié)這種功能叫作“定關(guān)鍵點(diǎn)”，之后再次提出：在這個過程中，用到了人工智能相關(guān)的哪種技術(shù)？從而引出本節(jié)課的題目——人臉識別。

設(shè)計(jì)意圖：由生活中常見的抖音軟件導(dǎo)入，通過學(xué)生現(xiàn)場體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生興趣，也引發(fā)學(xué)生思考，同時提出本節(jié)課的主題——人臉識別。

環(huán)節(jié)二：人臉識別應(yīng)用（10分鐘）

人臉識別是人工智能領(lǐng)域的一個方面，在我們生活中應(yīng)用廣泛，隨處可見。接下來引導(dǎo)學(xué)生分享他們見過的人臉識別的應(yīng)用以及此應(yīng)用涉及人臉識別相關(guān)的哪一種功能。

比如，學(xué)生生活中最常見的應(yīng)用是：人臉支付和人臉解鎖。學(xué)生說完此應(yīng)用后，老師順便問：刷臉支付也是找到臉部關(guān)鍵點(diǎn)就能支付成功嗎？從而引出驗(yàn)證身份的功能。另外，老師在學(xué)生說到刷臉借書的時候播放學(xué)生自己在智慧圖書館借書的視頻，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：進(jìn)行身份驗(yàn)證之前都會先檢測人臉等。最后總結(jié)出人臉識別常見的功能和應(yīng)用：定關(guān)鍵點(diǎn)（添加道具、美顏拍攝）、分析屬性（情緒識別、測顏值）、檢測人臉（智能測溫）、檢測人臉和識別身份（刷臉支付、刷臉解鎖、刷臉門禁、刷臉借書））等。

圖1 學(xué)生刷臉借書

由于人臉識別在一些學(xué)生接觸不到的領(lǐng)域也有很多應(yīng)用，所以再給學(xué)生播放一些人臉識別的照片和視頻，如換臉直播、幫助警察破案、幫助尋找丟失兒童、駕駛行為分析等。最后讓學(xué)生通過人臉識別的應(yīng)用總結(jié)人臉識別的概念，教師負(fù)責(zé)引導(dǎo)和補(bǔ)充學(xué)生的總結(jié)。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生思考生活中人臉識別的相關(guān)應(yīng)用，將人臉識別和自己的生活結(jié)合起來，培養(yǎng)學(xué)生的信息意識；分析生活中應(yīng)用使用的相關(guān)功能，并把這種分析能力和方法遷移到其他應(yīng)用上，提高學(xué)生的計(jì)算思維；同時給學(xué)生播放更多的視頻和照片，拓寬學(xué)生的視野，使其感受人臉識別技術(shù)的強(qiáng)大。

環(huán)節(jié)三：人臉識別的體驗(yàn)（10分鐘）

人臉識別體驗(yàn)的平臺有很多的，如百度AI，騰訊云，曠世AI等。

任務(wù)1：以百度AI為例，體驗(yàn)在線的人臉識別平臺。使用攝像頭現(xiàn)場拍攝自己的照片，利用百度AI平臺的“人臉檢測和屬性分析”，分析一下照片中你的年齡、表情、顏值、是否戴口罩等。

表1完成后，請學(xué)生分享自己利用平臺進(jìn)行人臉屬性分析的準(zhǔn)確性。

表1 人臉屬性分析

圖2 學(xué)生拍照進(jìn)行人臉屬性檢測

設(shè)計(jì)意圖：在上節(jié)課“文字識別”中，學(xué)生體驗(yàn)的是騰訊云平臺，這節(jié)課換成了和騰訊云很像的百度AI，通過更換體驗(yàn)平臺，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。現(xiàn)場拍照進(jìn)行人臉屬性檢測，增加課堂的趣味性，調(diào)動學(xué)生操作的積極性，同時鍛煉學(xué)生動手解決問題的能力。

剛剛我們使用的是“人臉檢測”功能，接下來我們體驗(yàn)一下“人臉比對”。

任務(wù)2：利用百度AI平臺的“人臉比對”，分析一下你自己戴著口罩、帽子、眼鏡與不戴口罩、帽子、眼鏡的人臉相似度。

表2 人臉比對

表2完成后請學(xué)生分享自己測出來的結(jié)果，并總結(jié)出影響相似度的因素。

設(shè)計(jì)意圖：通過人臉比對，學(xué)生更加直觀地了解到，人臉比對的相似度和我們臉部信息的多少以及臉部的裝飾有很大關(guān)系。

環(huán)節(jié)四：小組討論人臉識別的過程（7分鐘）

教師出示一系列照片，照片中是大家比較熟悉的同一個人。出示的第一張照片完全遮住人臉，接下來的照片會一步步露出人臉的五官，讓學(xué)生一步步猜測這個人到底是誰。猜出來之后小組討論任務(wù)3：人進(jìn)行人臉識別以及機(jī)器進(jìn)行人臉識別的過程。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生之前學(xué)過“走近人工智能”這部分內(nèi)容，這節(jié)課中講到人工智能的定義：所謂人工智能，就是以機(jī)器為載體，模仿、延伸和擴(kuò)展人類智能的一門科學(xué)。既然機(jī)器是模擬人類的，所以要引導(dǎo)學(xué)生先弄清楚人是怎么識別熟悉的人。之后通過類比，學(xué)生很容易總結(jié)出機(jī)器進(jìn)行人臉識別的過程。通過類比方式，使學(xué)生輕松突破本節(jié)課的難點(diǎn)，體會到人工智能就是模仿我們?nèi)祟愔悄埽@部分知識的學(xué)習(xí)可為以后機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)奠定一定的基礎(chǔ)。

環(huán)節(jié)五：人臉識別安全嗎？（6分鐘）

人臉識別技術(shù)極大地方便了我們的生活，那人臉識別安全嗎？學(xué)生發(fā)表自己的看法并說明原因。之后再給學(xué)生觀看視頻：一副“眼鏡”成功破解人臉解鎖，你的“臉”真的安全嗎？從而引出學(xué)生對潛在風(fēng)險(xiǎn)及相應(yīng)對策的思考。

設(shè)計(jì)意圖：增強(qiáng)學(xué)生對自己人臉隱私的安全意識，深化學(xué)生的信息社會責(zé)任。

環(huán)節(jié)六：總結(jié)鞏固（4分鐘）

引導(dǎo)學(xué)生分享今日學(xué)習(xí)內(nèi)容。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生作總結(jié)不僅能鍛煉表達(dá)能力，同時可加深學(xué)生對所學(xué)知識的印象，再次鞏固本節(jié)課要點(diǎn)。

四、結(jié)束語

本教學(xué)設(shè)計(jì)是在結(jié)合學(xué)生學(xué)情的基礎(chǔ)上圍繞人臉識別的應(yīng)用、體驗(yàn)和過程三大步進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)完整地覆蓋了四大核心素養(yǎng)[2]。1.在新課導(dǎo)入和人臉識別應(yīng)用環(huán)節(jié)，利用生活中常見的應(yīng)用引導(dǎo)學(xué)生觀察、思考和學(xué)習(xí)的信息技術(shù)的關(guān)系，提升學(xué)生的信息意識。2.在環(huán)節(jié)三，體驗(yàn)人臉識別，學(xué)生多次使用在線平臺體驗(yàn)人臉識別，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化學(xué)習(xí)習(xí)慣。3.在環(huán)節(jié)四，人臉識別的過程，學(xué)生通過類比和總結(jié)，得到人臉識別的過程，啟發(fā)學(xué)生的計(jì)算思維。4.在環(huán)節(jié)五：人臉識別安全嗎，學(xué)生由生活中的案例出發(fā)，思考人臉識別技術(shù)的安全隱患，增強(qiáng)學(xué)生的信息安全意識，加強(qiáng)學(xué)生對信息社會責(zé)任的認(rèn)知。