“人脸识别”教学设计与实践

宋艳莉

(杭州市翠苑第一小学 浙江杭州 310000)

近年来，人工智能技术的飞速发展使人工智能技术的应用场景越来越丰富。人工智能每天都在改变着人们的学习方式、生产方式和生活方式。在这种时代背景下，人们需要提升人工智能时代生存和适应能力，这对如何开展以人工智能为内容的信息技术教学提出了新的要求，推进人工智能的教育是责任也是使命。

在现实教学过程中，如何让学生掌握信息技术基本知识和技能的同时，很好地增强学生的信息意识、计算思维、数字化学习与创新及信息社会责任等四个核心内容，这一问题成为横在所有信息技术教师面前的一道鸿沟[1]。

一、教学设计思路

本节课出自浙江省教育厅教研室编著的六年级上册第二单元初识人工智能中第三课“人脸识别”。本单元的课程都是以应用、体验、过程这三大步为明线，以培养学生信息技术核心素养为暗线来展开的。

在此之前，学生已经学习了“走近人工智能”“文字识别”，通过对学生课前的调查分析和两节课学习之后的学情分析发现，大部分学生在生活中或多或少都有接触并使用过人脸识别的相关应用，但对人脸识别过程及相关原理的了解比较有限；对人脸识别的具体概念及人脸识别的具体应用场景也没有很确切的认识，综合以上因素，本节课的教学目标设定如下。

知识与技能：通过生活中常见应用总结人脸识别的概念、应用场景；能够使用开放平台体验人脸识别；掌握人脸识别的过程。

过程与方法：通过应用分析人脸识别的具体功能；体验在线开放平台的“人脸分析”功能，检测年龄、表情等属性识别的准确性；体验在线开放平台的“人脸对比”功能，总结影响人脸检测的因素。

情感态度与价值观：通过活动激发学生对人脸识别的好奇心和兴趣；通过平台体验感受人脸识别的神奇和强大；通过视频了解到人脸识别的潜在危险，树立学生安全意识，增强学生的信息社会责任。

二、教学准备

提前通知学生上课时拿着自己的口罩和平时带的帽子。

三、课堂活动设计

本节课的课堂设计主要由五个环节组成，包括新课导入、人脸识别的应用和功能分析、在线体验、小组讨论、总结提升。

环节一：新课导入（5分钟）

激趣导入：大家平时玩抖音吗？邀请两位同学体验抖音里面的道具，如“猫耳朵”“白胡子”等。体验后顺势提出问题：在我们使用道具的时候，道具能否添加到正确的位置？为什么？

学生可能不知道专业术语叫作“人脸识别”，但学生会这样解释：因为软件找到了我们鼻子、眼睛等脸部的五官位置，所以能把道具添加到正确的位置。接下来老师总结这种功能叫作“定关键点”，之后再次提出：在这个过程中，用到了人工智能相关的哪种技术？从而引出本节课的题目——人脸识别。

设计意图：由生活中常见的抖音软件导入，通过学生现场体验，激发学生兴趣，也引发学生思考，同时提出本节课的主题——人脸识别。

环节二：人脸识别应用（10分钟）

人脸识别是人工智能领域的一个方面，在我们生活中应用广泛，随处可见。接下来引导学生分享他们见过的人脸识别的应用以及此应用涉及人脸识别相关的哪一种功能。

比如，学生生活中最常见的应用是：人脸支付和人脸解锁。学生说完此应用后，老师顺便问：刷脸支付也是找到脸部关键点就能支付成功吗？从而引出验证身份的功能。另外，老师在学生说到刷脸借书的时候播放学生自己在智慧图书馆借书的视频，引导学生总结出：进行身份验证之前都会先检测人脸等。最后总结出人脸识别常见的功能和应用：定关键点（添加道具、美颜拍摄）、分析属性（情绪识别、测颜值）、检测人脸（智能测温）、检测人脸和识别身份（刷脸支付、刷脸解锁、刷脸门禁、刷脸借书））等。

图1 学生刷脸借书

由于人脸识别在一些学生接触不到的领域也有很多应用，所以再给学生播放一些人脸识别的照片和视频，如换脸直播、帮助警察破案、帮助寻找丢失儿童、驾驶行为分析等。最后让学生通过人脸识别的应用总结人脸识别的概念，教师负责引导和补充学生的总结。

设计意图：学生思考生活中人脸识别的相关应用，将人脸识别和自己的生活结合起来，培养学生的信息意识；分析生活中应用使用的相关功能，并把这种分析能力和方法迁移到其他应用上，提高学生的计算思维；同时给学生播放更多的视频和照片，拓宽学生的视野，使其感受人脸识别技术的强大。

环节三：人脸识别的体验（10分钟）

人脸识别体验的平台有很多的，如百度AI，腾讯云，旷世AI等。

任务1：以百度AI为例，体验在线的人脸识别平台。使用摄像头现场拍摄自己的照片，利用百度AI平台的“人脸检测和属性分析”，分析一下照片中你的年龄、表情、颜值、是否戴口罩等。

表1完成后，请学生分享自己利用平台进行人脸属性分析的准确性。

表1 人脸属性分析

图2 学生拍照进行人脸属性检测

设计意图：在上节课“文字识别”中，学生体验的是腾讯云平台，这节课换成了和腾讯云很像的百度AI，通过更换体验平台，培养学生的计算思维。现场拍照进行人脸属性检测，增加课堂的趣味性，调动学生操作的积极性，同时锻炼学生动手解决问题的能力。

刚刚我们使用的是“人脸检测”功能，接下来我们体验一下“人脸比对”。

任务2：利用百度AI平台的“人脸比对”，分析一下你自己戴着口罩、帽子、眼镜与不戴口罩、帽子、眼镜的人脸相似度。

表2 人脸比对

表2完成后请学生分享自己测出来的结果，并总结出影响相似度的因素。

设计意图：通过人脸比对，学生更加直观地了解到，人脸比对的相似度和我们脸部信息的多少以及脸部的装饰有很大关系。

环节四：小组讨论人脸识别的过程（7分钟）

教师出示一系列照片，照片中是大家比较熟悉的同一个人。出示的第一张照片完全遮住人脸，接下来的照片会一步步露出人脸的五官，让学生一步步猜测这个人到底是谁。猜出来之后小组讨论任务3：人进行人脸识别以及机器进行人脸识别的过程。

设计意图：学生之前学过“走近人工智能”这部分内容，这节课中讲到人工智能的定义：所谓人工智能，就是以机器为载体，模仿、延伸和扩展人类智能的一门科学。既然机器是模拟人类的，所以要引导学生先弄清楚人是怎么识别熟悉的人。之后通过类比，学生很容易总结出机器进行人脸识别的过程。通过类比方式，使学生轻松突破本节课的难点，体会到人工智能就是模仿我们人类智能，这部分知识的学习可为以后机器学习、神经网络的学习奠定一定的基础。

环节五：人脸识别安全吗？（6分钟）

人脸识别技术极大地方便了我们的生活，那人脸识别安全吗？学生发表自己的看法并说明原因。之后再给学生观看视频：一副“眼镜”成功破解人脸解锁，你的“脸”真的安全吗？从而引出学生对潜在风险及相应对策的思考。

设计意图：增强学生对自己人脸隐私的安全意识，深化学生的信息社会责任。

环节六：总结巩固（4分钟）

引导学生分享今日学习内容。

设计意图：学生作总结不仅能锻炼表达能力，同时可加深学生对所学知识的印象，再次巩固本节课要点。

四、结束语

本教学设计是在结合学生学情的基础上围绕人脸识别的应用、体验和过程三大步进行教学设计的。本节课的教学设计完整地覆盖了四大核心素养[2]。1.在新课导入和人脸识别应用环节，利用生活中常见的应用引导学生观察、思考和学习的信息技术的关系，提升学生的信息意识。2.在环节三，体验人脸识别，学生多次使用在线平台体验人脸识别，培养学生的数字化学习习惯。3.在环节四，人脸识别的过程，学生通过类比和总结，得到人脸识别的过程，启发学生的计算思维。4.在环节五：人脸识别安全吗，学生由生活中的案例出发，思考人脸识别技术的安全隐患，增强学生的信息安全意识，加强学生对信息社会责任的认知。