《初识图像识别》教学案例

一、教学内容分析

图像识别是人工智能的一个重要领域，借助计算机技术对图像做出各种处理、分析，终识别我们所要研究的目标，在智能家居项目中有相对广泛的应用。本节课对图像识别进行初步探究，利用手势识别的应用，分析图像识别的过程原理，感受到人工智能的便捷和神奇之处，利用浦源·智能教育平台中的现有案例让学生体验图像识别中的模型训东，为后续人工智能更深层次的学习打下基础。

二、学习者分析

学生具备在教师引导下进行自主探索和归纳总结的能力，具备一定的积木式编程基和设备操作能力，他们对什么是人工智能以及人工智能的发展史已经有了初步的了，对生活中的一些图像识别产品也有一些感知，对其核心技术和原理缺乏了解，教学难度较大。

三、教学目标

（1）了解图像识别的含义。

（2）了解训练模型的意义。

（3）通过对比人类和机器识别图像的过程，了解图像识别的原理。

（4）通过手势识别游戏体验，清楚训练模型要多特征。

（5）通过观察、体验生活中应用人工智能解决问题的实例，感受科技发展带来的美好，树立运用科技服务生活的意识，体会图像识别给生活带来的便利性，重视人工智能带来的改变。

四、教学重难点

重点：了解基于机器学习的图像识别的过程原理，学会训练模型的操作方法。

难点：理解基于机器学习的图像识别的过程原理。

五、教学过程

环节一：创设情境，了解识别含义

1、老师给大家带来了一个舞蹈视频，看完后，思考一下：跟你平时看到的舞蹈动作有什么不一样？

（手势舞蹈）

2、其实在我们生活中，不同的手势代表着不同的含义。老师今天也给大家带来了几个手势图片。

（出示手势图片）

任务要求：同桌两人互相说一说这些图中手势表示的含义分别是什么？

     （学生讨论交流）

3、在我们的智能家居中，也可以用我们的手势图像识别来控制我们的家电。

（播放视频）

教师总结：智能家居中利用摄像头来识别我们的手势图像进而来控制我们的家电。

4、今天这节课我们就初步认识一下图像识别。

     (贴板书：初识图像识别)

5、那么什么是图像识别呢？

我们来看一个视频（播放视频）

PPT出示图像识别的概念。

6、图像识别的一般过程是什么呢？

（出示猫图）

教师边演示边解说：首先我们通过摄像头采集猫的图像，再利用计算机系统中的程序识别猫的图像，最后识别出结果。

7、大家觉得图像识别的过程哪一步比较重要呢？

（识别图像）

8、那么识别图像的过程又是什么呢？

设计意图：

以手势图片为情境导入，引导学生发现问题，明确需解决的问题及所需的知识，培养学生的信息意识。

环节二：人机类比，理解识别原理。

1、游戏：我比你做。

首先给学生展示两种手势并给出手势的含义，再要求学生对老师的手势做出回应：如果是手势1则全班起立，如果手势2则坐下。

2、提问：如果之前老师没有给同学看这两种手势的含义，你可以完成游戏吗？

总结：完成这个游戏的必要环节就是先进行手势的学习

3、下面我们看看人和机器在学习的过程中有什么相同之处和不同之处呢？

（PPT出示人和机器学习的区别）

4、引出“训练模型”

     （PPT出示训练模型的概念）

环节三：手势图片，了解训练模型

1、大家想试试应用训练模型去体验一个小游戏吗？

2、出示“我们新疆好地方”图片

大家知道新疆舞有个特色就是扭脖子，我们这个游戏呢，就是通过摄像头识别你扭脖子的动作，让游戏中的跳舞姑娘也能扭脖子。

大家观察一下，旁边的大叔在干什么？

我们游戏中还要让摄像头识别你敲鼓的手势让大叔也能跟着敲鼓。

我们来看一下我们的任务要求

（PPT出示任务要求）

教师演示打开网站和项目

如何进行模型训练的过程？

学生体验

在体验的过程中，思考：在数据采集的时候，影响我们采集数据质量的有哪些因素？

（演示成功的，因素采集特征尽量多一点，光线问题）

3、结合刚才大家体验的游戏，我们来总结一下训练模型的过程是什么呢？

   请大家回忆一下

  （板书）

小结：为了有效地提高识别率，需要为机器训练大量同类数据（也就是特征尽量多）存放于模型中。

设计意图：

通过对比人机识别图像的过程，学习图像识别的原理，让学生将图像识别问题抽象为特征比对、分类识别的问题，了解机器学习的基本过程，培养学生的计算思维。

环节四：拓展应用，增强网络安全意识

1、其实我们图像识别应用很广泛，如安防摄像头、指纹开锁等，为我们的生活提供了很多便利。

（播放视频）

2、但是在生活中我们也要注意保护自己的隐私，比如这节课我们在体验的时候别人的手势也能成功，那么如果是自己家的大门就存在安全隐患了，所以我们要注意保护自己的信息，不能随意把个人信息透露给别人。

3、我们这节课重点了解了图像识别的里面的手势识别，其实图像识别还有很多种，你还知道哪几种呢？

   （学生讨论）

4、通过这节课，你学到了哪些知识呢？

 总结：以后我们还会更多地接触到人工智能方面的学习，大家在生活中也可以多留意身边的人工智能。

设计意图：

体验图像识别程序，为后面学习做准备。