第15课《面容钥匙显智能》教学设计-2026-2027学年人教版初中信息科技八年级全一册

第15课《面容钥匙显智能》教学设计 2026-2027学年人教版初中信息科技八年级全一册 课　题 面容钥匙显智能 教材版本 人教版（2024）八年级全一册 所在单元 第三单元　简单物联功能实践 课　型 新授课 课　时 1课时（40分钟） 授课对象 八年级学生 一、教材分析 本课是第三单元《简单物联功能实践》的最后一课，也是本单元里技术含量最高、学生最感兴趣的一课。前面四课依次完成了物联功能的分解和刷卡开锁、门铃通知、远程控制三个功能的模拟实现，本课再往前走一步，用面容这把“钥匙”来开锁。教材的安排有两条线：一条是原理线，讲清人脸识别大致要经过采集人脸数据、提取人脸特征、与保存下来的特征进行比对、得出比对结果这样几步；另一条是实践线，借助网络摄像头模块获取人脸的比对结果，再用图形化程序读取这个结果、做出判断，最后驱动舵机转动，模拟开门动作。教材还提示人脸属于个人敏感信息，用人脸数据时要考虑安全与隐私。 二、学情分析 学生对刷脸这件事非常熟悉，手机解锁、进出地铁、超市付款都可能在刷脸，但他们普遍说不清机器是怎么“认出”人的，有的甚至会认为机器把人脸照片存了下来。经过前面四课的学习，学生已经会按示意接线、会在图形化环境里搭积木、会读程序里的判断结构，具备了完成本课任务的基础。 本课预计有三个卡点：一是认为程序会自己“看懂”人脸，其实程序只是在读一个返回结果，需要把“识别”和“判断”分开来讲；二是忘记把网络摄像头的设备编号填进程序，或者编号抄错，程序运行后一直没有反应；三是程序返回的结果里哪些字段表示识别成功，学生看不懂，需要带着他们一起打开一次结果，逐项认一认。另外，动手时接线口多、线材相近，容易把舵机线与摄像头线插反，要提醒先看插头形状再插。 三、教学目标 1. 能说出人脸识别大致经过采集人脸数据、提取人脸特征、与保存的特征比对、得出结果这样几个步骤。 2. 能正确连接网络摄像头与舵机，把网络摄像头的设备编号填入程序，读出程序返回的结果。 3. 能在图形化程序里读懂判断结构，让程序在识别成功时驱动舵机转动，完成刷脸开锁的模拟实现。 4. 知道人脸属于个人敏感信息，了解保护人脸数据、不随意授权采集的基本道理，增强信息社会责任意识。 四、教学重点与难点 教学重点：人脸识别的基本过程；借助网络摄像头模块与图形化程序实现刷脸开锁的模拟功能。 教学难点：理解机器不是“认识”人，而是把提取到的特征与保存下来的特征作比对后给出结果；读懂程序返回结果里的关键字段。 五、教学方法与教学准备 教学方法：情境教学法、任务驱动法、项目式学习。 教学准备：主控板、分支模块、舵机、网络摄像头、连接线、可联网的计算机、图形化编程环境、摄像头设备编号、连线示意与分步任务单、故障排查单。 六、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节一 情境导入 （4分钟） 出示两张日常画面：手机抬起对着脸就解锁了，进出地铁闸机时抬头看一眼门就开了。提问：“人脸又没有钥匙，机器是怎么认出你的？”再追问：“它会把你的脸当成一张照片存起来吗？”先不急着给答案，把学生的猜想写在黑板一侧。 说出自己在哪些地方用过刷脸，猜想机器是靠什么认出人的，把猜想说出来。 用熟悉的高频场景引起好奇，同时把“机器是不是存了照片”这个常见误解摆到台面上，为后面的原理讲解留出悬念。 环节二 揭秘人脸识别 （11分钟） 带着学生回顾上节课的刷卡开锁：“刷卡是读卡号，那刷脸读的是什么？”顺势讲解人脸识别的过程：先采集人脸数据，再提取人脸特征，然后把提取到的特征与事先保存下来的特征作比对，最后得出比对结果。强调机器不是“认识”人，而是比一比特征像不像。随后打开一次真实的识别结果，把里面的字段逐项认一认，指出哪一个字段表示识别成功。最后呼应导入时的猜想，说明保存的是特征而不是照片，因此打电话时用照片不一定能骗过它。 跟着老师把识别过程说一遍并在任务单上排序；观察真实返回的结果，在结果里找出表示识别成功的那一项；回头修正自己先前写在黑板上的猜想。 把“识别”和“判断”分开讲，用真实结果打破神秘感，让学生建立可验证的认识。 环节三 连接与调试网络摄像头 （10分钟） 发放连线示意与任务单，先带学生认识器件：网络摄像头、主控板、分支模块、舵机。提示插线时先看插头形状与接口标识，不要硬插。随后布置两步：把摄像头与主控按示意接好；把网络摄像头的设备编号准确填入程序指定位置。提醒编号要一位一位核对，抄错一位程序就不会有反应。 辨认器件名称与接口，按示意完成接线；在程序里填入设备编号，两两互相核对编号是否抄对；发现自己接错时自行改正。 把最容易出错的两个动作单独作为一步，先解决“接得对、填得准”，后面的编程才不会白做。 环节四 编写程序实现刷脸开锁 （11分钟） 出示程序框架，带着学生读三处：读取摄像头返回的结果、判断结果是不是表示识别成功、成功时让舵机转过去模拟开门。讲解舵机动作时强调“先转过去、停一小会儿、再转回来”，并说明这个“停一小会儿”就是程序里的等待。布置任务：在等待对应的位置把时间改成3秒，看看开门停留时间会不会变长。巡视时按“网络通不通、编号对不对、判断条件对不对”的顺序引导学生自查。 读懂程序里的判断结构；按任务单完成程序搭建，测试识别成功时舵机能否转动；试着改动等待时间并再次测试，观察变化；把出现的故障与解决办法记在排障记录里。 让学生既会照着做，也会改动一处看变化，在动手与调整中体会程序控制硬件的过程。 环节五 安全讨论与小结 （4分钟） 抛出一个问题：“如果人脸数据被别人拿走了，会有什么麻烦？”请学生自由发言，教师归纳：人脸属于个人敏感信息，不在不明来历的应用里随意授权采集，不随意上传带脸的清晰照片。随后回顾本单元四件事，请学生用一句话说说每件事用的“钥匙”分别是什么。最后布置作业。 结合自己的经历发表看法，说出保护人脸数据可以怎么做；回顾本单元内容，说出四件事各自的“钥匙”。 把技术学习收束到安全与责任上，同时用一个问题把整个单元串起来，形成完整印象。 七、板书设计 第15课　面容钥匙显智能 一、人脸识别的过程：采集人脸数据 → 提取人脸特征 → 与保存的特征比对 → 得出结果 二、硬件连接：网络摄像头、主控板与分支模块、舵机 三、程序要点：读返回结果 → 判断是否识别成功 → 舵机转过去，等一会儿再转回来 四、安全提醒：人脸是个人敏感信息，不乱授权、不乱上传 八、作业设计 1. 基础题：按顺序写出人脸识别的几个主要步骤。 2. 实践题：在课上程序的基础上改一个地方，让舵机开门后停留的时间由1.5秒变成3秒，再上传测试，说说改动前后有什么不同。 3. 拓展题（选做）：了解一种你身边的刷脸设备，想一想如果把人脸换成一顶帽子或一副口罩，它还能不能认出来，把你的猜测和理由写下来。 4. 复习题：把本单元做过的刷卡开锁、门铃通知、远程控制、刷脸开锁四件事排一排，说一说它们各自的“钥匙”是什么。 九、教学评价 本课以任务单和作品展示相结合的方式评价。任务单记录学生对识别过程的排序、连线和排障记录；作品展示环节看三点：硬件接得对不对、程序能不能读出识别结果、识别成功时舵机能不能按要求转动。对能把自己的排障过程讲清楚的小组，给予重点表扬。 十、教学反思与改进 本课的可操作性较强，学生的参与热情很高，但也最容易出现“只顾玩、不思考”的情况。把步骤拆成任务单、每完成一步打一个勾，能让动手和思考同步。学生对“结果字典”这类表述比较陌生，本轮是用打开一次真实结果、逐项认字段的办法带过去的，效果尚可，下一轮可以准备一张字段对照表贴在屏幕上。此外，网络摄像头受网络环境影响较大，课前务必先试一遍，并准备好一套可直接运行的备用程序，避免课上因网络问题卡住。 本课还承担着一个收束的作用。作为本单元最后一课，课上留了几分钟让学生把刷卡、门铃、远程控制、刷脸四件事排一排，各自说出“钥匙”是什么，学生能很自然地发现四件事其实是同一套思路的不同用法。往后若时间允许，可以把这四件事做成一张单元梳理表，作为本单元的总结作业，让动手的体验沉淀成结构化的认识。 学科网（北京）股份有限公司 $