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国内统一刊号:CN32—0019
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第375期 总第5792期 2019年10月07日 星期一
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身边的人工智能——图像识别
来源:本站原创 作者:主讲人:王夏君 发布日期:2019-10-07 14:13:25

王夏君 北京市通州区马驹桥镇中心小学信息技术教师。一级教师,通州区信息技术学科中心组成员,曾被评为通州区青年骨干教师。多次在信息技术学科教学设计中获奖,多次辅导学生在创客比赛、STEM+挑战赛中取得优异成绩。


课程背景


2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》强调普及中小学阶段人工智能、编程教育。《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》正式将人工智能、算法、开源硬件、项目学习等作为重点列入其中。因此,人工智能与编程教育一直是我校信息技术教育的重点。
 

我校的教育理念是“生长教育”,生长教育理念来源于美国著名教育家杜威,倡导通过生活化的教学实践活动,促进学生知识、能力、情感、道德的生长。校本课程涵盖跨学科的创客课程、STEAM课程等,以这些课程为载体,促进学生思维发展,培养学生必备品格和关键能力。
 

因此,本课内容在建构主义思想的指导下,以学生为中心,从生活中出发,鼓励学生发现问题、分析问题、解决问题。本课以活动为主线,以任务为驱动,引领学生参与体验、交流讨论,通过编写程序并结合开源硬件完成人工智能产品效果的简单模拟,在此过程中提升学生的计算思维、创新能力和实践能力。
 

教学目标
 

1.了解图像识别、文字识别的简单原理及其在生活中的一些具体应用,感受人工智能给生活带来的便利。
 

2.分析任务流程,完成车牌号识别的简单脚本编写并测试。
 

3.在分析任务、完成任务的过程中学习程序设计、人工智能解决问题的思想与方法,提升计算思维能力。
 

4.产生学习探究人工智能的兴趣,帮助学生树立正确的人工智能社会的价值观与道德责任感。


教学重点与难点
 

教学重点
 

1.图像识别的过程和简单原理。
 

2.分析任务,编写程序并调试。


教学难点
 

引导学生在“车牌识别”程序编写与调试中分析并解决问题。
 

教学准备
 

PPT课件、乐智编程平台、KenBlock控制板、LED模块、舵机。
 

教学过程
 

一、课程导入
 

教师提出问题。


师:我们的校园是一个大花园,有很多美丽的花,同学们知道这些花都叫什么名字吗?(教师出示图片)


师:有没有什么工具可以帮助我们认识这些花?(有的学生用过如形色App,教师可引导学生表述;若没有学生回应,教师直接介绍识别植物、花草的App应用并进行演示。)
 

(设计意图:结合学生身边熟悉的事物提出问题,引导学生根据自己的经验自由表述。)
 

二、体验操作
 

1.感知体验


学生用形色App识别植物。
 

师:除了形色App,手机上还有一些智能应用或者微信小程序也可以完成图像识别,如百度AI体验中心、腾讯AI体验中心等。
 

学生应用百度AI体验中心的图像技术和腾讯AI体验中心的计算机视觉进行图像识别。
 

(设计意图:帮助学生感知了解什么是图像识别。)
 

师:图像识别,即人工智能根据图像来识别图像的内容和所表达的含义。
 

教师提出问题。
 

师:图像识别在我们生活中有哪些应用?


学生阅读资料,讨论回答。
 

教师总结补充。
 

(设计意图:引导学生了解图像识别在生活中的应用,渗透人工智能社会的正确价值观。)
 

2.探索实践
 

师:图像识别有广泛的应用领域,我们的校园里,也有关于图像识别的应用。你们发现了吗?其中有一处就是校园门口车牌号识别,这样的技术应用进一步增加了校园的安全系数。那么,车牌识别的过程是什么样的呢?
 

引导学生进行问题拆分:
 

如果识别到的车辆是注册过的,说“请通过”;如果识别到的车辆未注册,提示“陌生车辆”。
 

引导学生画出流程图,如图1。

(设计意图:分析实现方法,通过画流程图帮助学生进行问题拆分,理清编程思路,选择程序结构。)
 

3.编程、测试、改进
 

(1)添加扩展视频侦测模块,镜像开启摄像头。
 

选中文字识别结果,单击“文字识别开始”这条指令(如图2),让计算机识别车牌卡片,观察舞台区的识别结果。

引导学生思考:影响识别结果的因素有什么?
 

学生讨论并尝试让计算机准确识别车牌卡片。
 

(2)编程实现“识别到指定车牌卡片,说‘请通过’,否则提示‘陌生车辆’”。
 

学生根据流程示意图,试着编写程序,模拟车牌号识别的过程(如图3),并测试程序效果。

(3)添加扩展KenBlock开发板,连接开发板、LED灯、舵机、电池盒等,编写程序,实现如下所述效果:
 

如果识别到的车牌号注册过,说“请通过”,LED灯亮,闸机抬杆抬起。
 

硬件连接情况如图4。

学生继续根据上面的任务分析,编写程序(如图5),并上传至KenBlock板子测试。
 

教师巡视指导,和学生一起发现、解决问题。
 

对应流程分析,编写程序脚本,测试。
 

迭代完善程序。

三、作品展示,分享交流
 

以小组为单位,展示作品,如图6。


教师引导学生说一说在作品制作过程中遇到了哪些问题,以及问题是如何解决的。


继续引导鼓励学生发挥创意。
 

师:你还想对你的作品进行哪些改进?或者关于图像识别应用,你还有什么创想和设计?
 

(设计意图:通过讨论,拓展思路,引发学生进一步思考,大胆想象,激发学生持续不断地进行思考与创新。)

教学反思
 

本课让学生通过感知体验,初步了解人工智能图像识别及其应用。结合身边的人工智能应用,让学生通过任务分析、问题拆分,制作与计算机有交互的简单模拟人工智能的作品,在实践基础上培养学生计算思维能力。通过制作简单模拟人工智能的作品,激发学生在兴趣引领下进行学习和探索,引领学生体验用人工智能相关技术思想来分析和解决问题的过程,提升实践能力和创新思维能力。同时,学生在前期设计作品和后期搭建作品的过程中,渗透了兼具设计思维、工程思维等思想和方法,培养了学生跨学科应用的能力。

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