“人臉識別”教學設計與實踐

宋艷莉

(杭州市翠苑第一小學 浙江杭州 310000)

近年來，人工智能技術的飛速發展使人工智能技術的應用場景越來越豐富。人工智能每天都在改變著人們的學習方式、生產方式和生活方式。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能力，這對如何開展以人工智能為內容的信息技術教學提出了新的要求，推進人工智能的教育是責任也是使命。

在現實教學過程中，如何讓學生掌握信息技術基本知識和技能的同時，很好地增強學生的信息意識、計算思維、數字化學習與創新及信息社會責任等四個核心內容，這一問題成為橫在所有信息技術教師面前的一道鴻溝[1]。

一、教學設計思路

本節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用、體驗、過程這三大步為明線，以培養學生信息技術核心素養為暗線來展開的。

在此之前，學生已經學習了“走近人工智能”“文字識別”，通過對學生課前的調查分析和兩節課學習之后的學情分析發現，大部分學生在生活中或多或少都有接觸并使用過人臉識別的相關應用，但對人臉識別過程及相關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用場景也沒有很確切的認識，綜合以上因素，本節課的教學目標設定如下。

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

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

情感態度與價值觀：通過活動激發學生對人臉識別的好奇心和興趣；通過平臺體驗感受人臉識別的神奇和強大；通過視頻了解到人臉識別的潛在危險，樹立學生安全意識，增強學生的信息社會責任。

二、教學準備

提前通知學生上課時拿著自己的口罩和平時帶的帽子。

三、課堂活動設計

本節課的課堂設計主要由五個環節組成，包括新課導入、人臉識別的應用和功能分析、在線體驗、小組討論、總結提升。

環節一：新課導入（5分鐘）

激趣導入：大家平時玩抖音嗎？邀請兩位同學體驗抖音里面的道具，如“貓耳朵”“白胡子”等。體驗后順勢提出問題：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？

學生可能不知道專業術語叫作“人臉識別”，但學生會這樣解釋：因為軟件找到了我們鼻子、眼睛等臉部的五官位置，所以能把道具添加到正確的位置。接下來老師總結這種功能叫作“定關鍵點”，之后再次提出：在這個過程中，用到了人工智能相關的哪種技術？從而引出本節課的題目——人臉識別。

設計意圖：由生活中常見的抖音軟件導入，通過學生現場體驗，激發學生興趣，也引發學生思考，同時提出本節課的主題——人臉識別。

環節二：人臉識別應用（10分鐘）

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

比如，學生生活中最常見的應用是：人臉支付和人臉解鎖。學生說完此應用后，老師順便問：刷臉支付也是找到臉部關鍵點就能支付成功嗎？從而引出驗證身份的功能。另外，老師在學生說到刷臉借書的時候播放學生自己在智慧圖書館借書的視頻，引導學生總結出：進行身份驗證之前都會先檢測人臉等。最后總結出人臉識別常見的功能和應用：定關鍵點（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 學生刷臉借書

由于人臉識別在一些學生接觸不到的領域也有很多應用，所以再給學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。最后讓學生通過人臉識別的應用總結人臉識別的概念，教師負責引導和補充學生的總結。

設計意圖：學生思考生活中人臉識別的相關應用，將人臉識別和自己的生活結合起來，培養學生的信息意識；分析生活中應用使用的相關功能，并把這種分析能力和方法遷移到其他應用上，提高學生的計算思維；同時給學生播放更多的視頻和照片，拓寬學生的視野，使其感受人臉識別技術的強大。

環節三：人臉識別的體驗（10分鐘）

人臉識別體驗的平臺有很多的，如百度AI，騰訊云，曠世AI等。

任務1：以百度AI為例，體驗在線的人臉識別平臺。使用攝像頭現場拍攝自己的照片，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，請學生分享自己利用平臺進行人臉屬性分析的準確性。

表1 人臉屬性分析

圖2 學生拍照進行人臉屬性檢測

設計意圖：在上節課“文字識別”中，學生體驗的是騰訊云平臺，這節課換成了和騰訊云很像的百度AI，通過更換體驗平臺，培養學生的計算思維。現場拍照進行人臉屬性檢測，增加課堂的趣味性，調動學生操作的積極性，同時鍛煉學生動手解決問題的能力。

剛剛我們使用的是“人臉檢測”功能，接下來我們體驗一下“人臉比對”。

任務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完成后請學生分享自己測出來的結果，并總結出影響相似度的因素。

設計意圖：通過人臉比對，學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系。

環節四：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，讓學生一步步猜測這個人到底是誰。猜出來之后小組討論任務3：人進行人臉識別以及機器進行人臉識別的過程。

設計意圖：學生之前學過“走近人工智能”這部分內容，這節課中講到人工智能的定義：所謂人工智能，就是以機器為載體，模仿、延伸和擴展人類智能的一門科學。既然機器是模擬人類的，所以要引導學生先弄清楚人是怎么識別熟悉的人。之后通過類比，學生很容易總結出機器進行人臉識別的過程。通過類比方式，使學生輕松突破本節課的難點，體會到人工智能就是模仿我們人類智能，這部分知識的學習可為以后機器學習、神經網絡的學習奠定一定的基礎。

環節五：人臉識別安全嗎？（6分鐘）

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

設計意圖：增強學生對自己人臉隱私的安全意識，深化學生的信息社會責任。

環節六：總結鞏固（4分鐘）

引導學生分享今日學習內容。

設計意圖：學生作總結不僅能鍛煉表達能力，同時可加深學生對所學知識的印象，再次鞏固本節課要點。

四、結束語

本教學設計是在結合學生學情的基礎上圍繞人臉識別的應用、體驗和過程三大步進行教學設計的。本節課的教學設計完整地覆蓋了四大核心素養[2]。1.在新課導入和人臉識別應用環節，利用生活中常見的應用引導學生觀察、思考和學習的信息技術的關系，提升學生的信息意識。2.在環節三，體驗人臉識別，學生多次使用在線平臺體驗人臉識別，培養學生的數字化學習習慣。3.在環節四，人臉識別的過程，學生通過類比和總結，得到人臉識別的過程，啟發學生的計算思維。4.在環節五：人臉識別安全嗎，學生由生活中的案例出發，思考人臉識別技術的安全隱患，增強學生的信息安全意識，加強學生對信息社會責任的認知。