教案1授課章節(jié)及主題3.2.4人臉識別技術(shù)

學(xué)習(xí)模塊教學(xué)項(xiàng)目授課學(xué)時1授課對象授課地點(diǎn)課程類型教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)1.定義人臉識別技術(shù)，區(qū)分身份確認(rèn)（如手機(jī)解鎖）與身份辨認(rèn)（如安防監(jiān)控）兩種認(rèn)證方式。2.描述人臉識別的處理過程：人臉檢測、預(yù)處理、特征提取、特征對比，理解各步驟的技術(shù)要點(diǎn)（如Haar特征分類器、CNN檢測人臉）。3.列舉人臉識別在數(shù)字化支付、高鐵檢票、考勤等場景的具體應(yīng)用，說明其技術(shù)優(yōu)勢（如非接觸、便捷性）。能力目標(biāo)1.能分析不同場景中人臉識別的技術(shù)需求，如支付場景對安全性的高要求。2.能解釋人臉識別誤識的可能原因（如光照變化、角度偏差），提出簡單的優(yōu)化建議。3.能設(shè)計一個“校園人臉識別應(yīng)用”方案，考慮場景需求與技術(shù)可行性。素養(yǎng)目標(biāo)1.認(rèn)識生物識別技術(shù)的便利性與安全性，培養(yǎng)信息安全意識，保護(hù)個人生物特征數(shù)據(jù)。2.關(guān)注人臉識別技術(shù)的倫理爭議，如“強(qiáng)制刷臉”引發(fā)的隱私問題，樹立正確的技術(shù)使用觀念。3.激發(fā)創(chuàng)新思維，思考人臉識別與其他技術(shù)（如步態(tài)識別）的融合應(yīng)用潛力。學(xué)情分析知識基礎(chǔ)學(xué)生已學(xué)習(xí)計算機(jī)視覺處理流程與視覺技術(shù)應(yīng)用，了解特征提取、識別分類等概念，為人臉識別技術(shù)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。日常生活中接觸過手機(jī)人臉識別解鎖等應(yīng)用，具備一定的感性認(rèn)知，但缺乏對技術(shù)原理的深入理解。學(xué)生特點(diǎn)學(xué)生對生物識別技術(shù)充滿好奇，對“刷臉”等應(yīng)用有直接體驗(yàn)，但對技術(shù)背后的風(fēng)險（如隱私泄露）認(rèn)識不足。動手操作能力較強(qiáng)，適合通過模擬實(shí)驗(yàn)（如簡單人臉識別工具體驗(yàn)）加深理解，但抽象的算法原理仍需直觀演示輔助學(xué)習(xí)。教學(xué)內(nèi)容1.人臉識別的概念與兩種認(rèn)證方式（身份確認(rèn)vs身份辨認(rèn)）。2.人臉識別的處理過程：人臉檢測、預(yù)處理、特征提取、特征對比。3.人臉識別的應(yīng)用場景（支付、交通、考勤等）及技術(shù)倫理問題。教學(xué)任務(wù)引導(dǎo)學(xué)生從原理到應(yīng)用系統(tǒng)認(rèn)識人臉識別技術(shù)，通過生活案例分析與模擬實(shí)踐，理解其技術(shù)優(yōu)勢與潛在風(fēng)險，培養(yǎng)學(xué)生辯證看待技術(shù)的能力，同時強(qiáng)化信息安全與隱私保護(hù)意識。教學(xué)重點(diǎn)1.人臉識別的處理過程與核心技術(shù)。2.人臉識別在不同場景中的應(yīng)用差異與安全考量。教學(xué)難點(diǎn)1.理解人臉特征提取的抽象過程（如特征向量的生成）。2.分析人臉識別技術(shù)的倫理風(fēng)險與應(yīng)對策略。教學(xué)環(huán)境帶有多媒體教學(xué)一體機(jī)的教室教學(xué)方法案例教學(xué)法、模擬實(shí)驗(yàn)法、情境討論法、問題導(dǎo)向法。課前準(zhǔn)備1.教師準(zhǔn)備：制作包含人臉識別原理動畫、應(yīng)用案例圖片的PPT。準(zhǔn)備簡易人臉識別體驗(yàn)工具（上傳照片對比特征）。收集“人臉識別隱私爭議”新聞案例（如某景區(qū)強(qiáng)制刷臉事件）。2.學(xué)生準(zhǔn)備：復(fù)習(xí)計算機(jī)視覺處理流程，預(yù)習(xí)教材3.2.4節(jié)內(nèi)容。記錄自己使用過的人臉識別場景（如手機(jī)解鎖、支付），思考使用體驗(yàn)。教學(xué)過程設(shè)計環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖（含思政）任務(wù)導(dǎo)入（5min）展示“高鐵刷臉檢票”的現(xiàn)場視頻，聚焦旅客站在檢票機(jī)前，系統(tǒng)快速識別放行的過程。教師暫停視頻，提問：“為什么檢票機(jī)‘認(rèn)識’旅客？如果旅客戴口罩或眼鏡，識別會受影響嗎？”引發(fā)學(xué)生對人臉識別準(zhǔn)確性的思考。學(xué)生觀看視頻，結(jié)合自身乘車經(jīng)歷討論人臉識別的便捷性，提出“人臉識別是否安全”的疑問。通過熟悉的場景導(dǎo)入，激活已有經(jīng)驗(yàn)，引發(fā)認(rèn)知沖突，滲透“科技優(yōu)化出行體驗(yàn)”的理念，同時埋下“技術(shù)需兼顧便捷與安全”的思考伏筆。任務(wù)描述（10min）1.定義人臉識別技術(shù)：基于計算機(jī)視覺的生物特征識別技術(shù)。2.區(qū)分兩種認(rèn)證方式：身份確認(rèn)（1:1比對，如手機(jī)解鎖）與身份辨認(rèn)（1:N比對，如安防通緝）。3.強(qiáng)調(diào)人臉識別的技術(shù)基礎(chǔ)：與計算機(jī)視覺處理流程一致，但針對人臉特征優(yōu)化。教師用“身份證照片比對”比喻身份確認(rèn)，“大海撈針”比喻身份辨認(rèn)，幫助學(xué)生理解兩種方式的差異。展示人臉特征點(diǎn)示意圖，說明其唯一性（類似指紋）。學(xué)生對比兩種認(rèn)證方式的應(yīng)用場景，記錄人臉特征的唯一性特點(diǎn)，思考“雙胞胎能否被識別區(qū)分”。通過比喻降低概念理解難度，建立知識與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生類比思維，同時滲透“生物特征的獨(dú)特性是技術(shù)基礎(chǔ)”的科學(xué)認(rèn)知。任務(wù)實(shí)施（25min）1.人臉識別處理過程（10分鐘）人臉檢測：Haar特征分類器快速定位人臉，CNN提升精度（演示檢測框標(biāo)記過程）。預(yù)處理：圖像縮放、灰度化、去噪（演示光照不均圖像的預(yù)處理效果）。特征提?。禾崛⊙劬?、鼻子等關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，生成特征向量（用簡化工具演示特征點(diǎn)標(biāo)記）。特征對比：計算特征向量相似度，判斷是否匹配（展示相似度計算示意圖）。教師用“找不同”游戲類比特征提取，現(xiàn)場演示用簡易工具對學(xué)生照片進(jìn)行人臉檢測與特征點(diǎn)標(biāo)記，解釋每一步的作用。播放“人臉識別過程”動畫，拆解技術(shù)流程。學(xué)生觀察教師操作，記錄特征點(diǎn)標(biāo)記結(jié)果，討論“哪些因素會影響特征提取效果”。通過模擬實(shí)驗(yàn)與互動體驗(yàn)，將抽象的算法流程直觀化，培養(yǎng)實(shí)踐能力，滲透“嚴(yán)謹(jǐn)對待生物特征數(shù)據(jù)處理”的安全意識，強(qiáng)調(diào)技術(shù)準(zhǔn)確性的重要性。2.應(yīng)用場景與倫理討論（10分鐘）應(yīng)用案例：刷臉支付（支付寶）、刷臉考勤、機(jī)場安檢人臉識別。倫理問題：隱私泄露風(fēng)險（如生物特征數(shù)據(jù)被盜用）、“強(qiáng)制刷臉”的侵權(quán)爭議。安全措施：活體檢測（眨眼識別）、加密存儲特征向量。?教師展示“刷臉支付”的安全驗(yàn)證流程，講解活體檢測如何防止照片偽造。分享某商場“不刷臉不讓進(jìn)入”的爭議案例，組織學(xué)生討論：“企業(yè)是否有權(quán)強(qiáng)制收集人臉數(shù)據(jù)？”學(xué)生分享自己使用刷臉支付的經(jīng)歷，分組討論案例中的權(quán)益問題，提出“如何在便利與隱私間平衡”的建議。通過生活案例分析，培養(yǎng)學(xué)生的信息安全意識，引導(dǎo)其辯證看待技術(shù)價值，融入“技術(shù)應(yīng)用需遵守法律與倫理邊界”的理念，增強(qiáng)公民權(quán)利意識。課堂小結(jié)（3min）教師引導(dǎo)學(xué)生用“流程圖+風(fēng)險提示”形式回顧知識點(diǎn)，如在處理流程圖旁標(biāo)注“預(yù)處理需注意光照影響”“特征對比需加密保護(hù)”等。作業(yè)布置（2min）1.設(shè)計“校園人臉識別門禁系統(tǒng)”方案，需包含應(yīng)用場景、技術(shù)流程、安全措施。2.撰寫短文：《我給人臉識別技術(shù)提建議》，針對某一應(yīng)用場景提出優(yōu)化改進(jìn)想法。課后拓展推薦學(xué)生搜索并體驗(yàn)“AI換臉”工具，感受技術(shù)的兩面性，思考“如何防范人臉識別技術(shù)被濫用”，為下節(jié)課的技術(shù)倫理討論做鋪墊。教學(xué)反思反思模擬實(shí)驗(yàn)的效果。學(xué)生對特征向量等抽象概念的理解程度。思考是否需要增加更多數(shù)據(jù)安