第13课 图像识别技术-教案 2022—2023学年初中信息技术浙教版这（2020）八年级下册
文档属性
| 名称 | 第13课 图像识别技术-教案 2022—2023学年初中信息技术浙教版这（2020）八年级下册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 800.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 浙教版 | ||
| 科目 | 信息技术（信息科技） | ||
| 更新时间 | 2023-06-13 21:07:35 | ||
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文档简介
探图像特征 得识别之法
——浙教版八下第13课《图像识别技术》教学设计
【课标内容要求】
通过认识身边的人工智能应用，体会人工智能技术正在帮助人们以更便捷的方式投入学习、生活与工作中，感受人工智能技术的发展给人类社会带来的深刻影响；分析典型的人工智能应用场景，初步了解人工智能中的机器学习和卷积神经网络等实现方式。
【教学内容分析】
《图像识别技术》一课内容选自浙江教育出版社《初中信息技术（八年级下）》第三单元第13课。本单元是一场立足于人工智能技术原理、应用及伦理的探索之旅。本课的重点是理解图像识别技术的关键过程和基本原理，在图像数字化的基础上理解图像预处理、特征提取、分类并识别（图像模型应用）等环节对图像识别的价值和意义，了解其以特定的算法处理数据，挖掘其图像特征，以概率返回计算其结果的过程。
教材中本课的实践主题是“动物图片识别”，结合学校实际，执教时替换为“梧悦书坊水果结算”，其信息科技的学习内容保持不变。本课的项目基于“梧悦书坊”智慧生活单元整体教学设计，结合学校实际情况，围绕梧悦书坊，开展情境创设与项目设计。而本课正是整个单元教学设计中的其中一课，将学生置身与真实的问题情境中，理解技术原理，感悟技术价值，并为后续梧悦书坊缤纷智能项目开发奠定技术基础。
【学情分析】
本课授课的对象是温州市瓯海区梧田第一中学的八年级10班的学生。执教前通过学校公众号了解到整个学校文化氛围浓厚，校园梧悦书坊深受学生喜爱。梧悦书坊中既能享受阅读，又有水果饮料吧台、学习园地等场地，是能让学生身心自由的熟悉角落。学生已经学过语音识别技术，知道人工智能技术的常见应用，学生对图像识别技术的应用有一定的生活经验，但不理解其基本原理，也尚未知晓图像识别的关键过程。
【教学目标】
1.认识图像识别技术的概念、应用场景及意义。
2.通过类比人识别图像的过程，初步理解图像识别技术的关键过程。
3.通过水果识别实验，理解图像数字化、预处理、特征提取、分类并识别等关键过程。
4.以香蕉轮廓特征提取为实例，了解、运用卷积核提取图像特征的算法。
5.通过自助水果售卖微项目开发，学会构建与应用图像模型，增强用技术解决问题和创新的意识。
【教学重难点】
重点：图像识别技术的原理和关键过程。
难点：预处理的概念及特征提取的基本原理；基于慧编程的模型训练与应用。
【设计构想】
1.整体设想
联结现实，从生活中来，到校园中去。以超市水果售卖人工确认品目，结算体验差、效率低的问题，引出本课题。围绕水果识别主题，通过一次识别体验，两阶原理探究，一个微项目开发，一次情景式评价，关注概念学习的实践化以及新情境中的迁移应用，突破对图像识别技术关键原理及过程的理解。在“梧悦书坊智能项目活动主题”之水果自助售卖微项目的开发过程中，揭示人工智能技术的“黑匣子”，彰显数据与算法之魅力，勾联大概念，培育创新意识，发展自主学习能力。
2.教法学法
本课主要采用项目驱动法、自主学习法。
其一，项目驱动法是在基于单元整体教学下的真实项目——“梧悦书坊智能项目活动主题”之水果自助售卖微项目，将本课学习内容分为四个子任务：体验API水果识别、水果猜一猜、自制学件探究计算机图像识别、水果自助售卖微项目开发。在真实的问题解决过程中，培育核心素养。
其二，采用自主学习法。利用交互式学件和慧编程环境，在问题解决过程中探究图像识别技术。用情境式的自我评价学件，关联语音识别等人工智能技术，指向学生认知模糊点，考察学生在新情境下的问题解决能力，用技术实现交互式的情境式随堂评价，实现教-学-评的一致性。
【教学活动设计】
教学环节 教学过程 设计意图
一、激趣导课——联结现实显意义 观看视频：呈现超市买水果的场景，聚焦确定品目环节。 思考：该超市如何确定水果的品目？有没有更智能的方案？ 导入课题——图像识别技术。 同时给出“梧悦书坊智能项目活动主题”单元整体学习路径，引出“水果自助售卖”微项目。 联结现实，凸显图像识别价值，激发学习兴趣。
二、探图像识别原理——实验探究揭奥秘 （一）体验图像识别 打开“体验水果识别.EXE”文件，体验水果识别的过程 从系统“输入-计算-输出”的典型环节入手，引发学生思考：在水果识别过程中，输入了什么，程序又返回了什么？ 师生共同总结：通过摄像头进行拍照，即图像数字化，最终得到识别的结果。 （二）人类识别图像的过程 图像是如何被识别出来的？要研究计算机是如何识别图像，可以从人类识别图像的模式进行研究。 PPT呈现猜水果游戏。 第一组： 两种水果：苹果和柿子。颜色、形状接近。 部分遮挡，随着遮挡逐渐移除，学生猜测。 提问：分辨的依据是什么？ 反馈：得出特征提取、分类并识别是图像识别的过程之一。 第二组： 两种水果：帝王蕉和普通香蕉。 思考：所有特征呈现，有的同学为何还是无法说出名称？ 反馈：水果分辨还依赖头脑中已学的知识，在计算机中被称为图像模型。 学件助力探原理 1.学生打开Python程序探究图像识别原理。 2.学生作为实验员上台演示，全班参与讨论。 ①图像数字化：学生理解通过摄像头等设备获取水果的图像。 ②图像预处理：学生理解图像预处理经历的歪斜纠正、缩放裁剪、RGB通道分离等过程，了解“预处理”为后续的“特征提取”做准备。 ③特征提取：学生通过观察理解特征提取的过程，是为最终的分类识别奠定基础。 ④分类并识别，观察返回的水果名称、概率等信息。 3.小结：回顾图像识别全过程。 4. 通过动画形式揭示卷积核运算实现图像特征提取的过程。 夯实两个基本—— 基本概念和基本方法，关注全体，循序渐进。
三、实践开发——学以致用促理解 利用“慧编程”软件开发水果自助结算系统。 1.模型训练：通过慧编程的机器学习模块训练香蕉、苹果、山竹的水果模型。 2.任务布置： 第一步，选择一个水果，通过训练获取数据。 第二步，输入名称。 第三步，测试并关注识别概率。 第四步，使用模型。 3.展示两组的训练模型。 反馈： 训练的模型及模型的应用（基于积木块的编程） 4.程序编写：应用训练的模型编程。 反馈： ①学生展示作品：模拟水果购买场景，显示价格。 ②学生解读程序，聚焦图像识别模块，再次回归系统“输入-计算-输出”三大环节。 在解决真实问题的基础上，深挖数据与算法，培育核心素养。
四、拓展评价——自我评估促反思 1.出示拓展任务卡：“梧悦小站”智慧生活。通过交互式学件完成自我评价。 2.反馈：情景题的解析与思考。 用交互式学件实现情景式评价，考察学生的迁移能力。
五、学习小结——升华感悟知魅力 1.感悟：请你说说本节课的所学所获。 2.升华：美好的智能生活的背后充满精妙的数据与算法，图像识别是人工智能的其中一种技术，也让我们对智能技术产生了无限向往与探索。 自我感悟，自我构建，情感升华。
板书设计
——浙教版八下第13课《图像识别技术》教学设计
【课标内容要求】
通过认识身边的人工智能应用，体会人工智能技术正在帮助人们以更便捷的方式投入学习、生活与工作中，感受人工智能技术的发展给人类社会带来的深刻影响；分析典型的人工智能应用场景，初步了解人工智能中的机器学习和卷积神经网络等实现方式。
【教学内容分析】
《图像识别技术》一课内容选自浙江教育出版社《初中信息技术（八年级下）》第三单元第13课。本单元是一场立足于人工智能技术原理、应用及伦理的探索之旅。本课的重点是理解图像识别技术的关键过程和基本原理，在图像数字化的基础上理解图像预处理、特征提取、分类并识别（图像模型应用）等环节对图像识别的价值和意义，了解其以特定的算法处理数据，挖掘其图像特征，以概率返回计算其结果的过程。
教材中本课的实践主题是“动物图片识别”，结合学校实际，执教时替换为“梧悦书坊水果结算”，其信息科技的学习内容保持不变。本课的项目基于“梧悦书坊”智慧生活单元整体教学设计，结合学校实际情况，围绕梧悦书坊，开展情境创设与项目设计。而本课正是整个单元教学设计中的其中一课，将学生置身与真实的问题情境中，理解技术原理，感悟技术价值，并为后续梧悦书坊缤纷智能项目开发奠定技术基础。
【学情分析】
本课授课的对象是温州市瓯海区梧田第一中学的八年级10班的学生。执教前通过学校公众号了解到整个学校文化氛围浓厚，校园梧悦书坊深受学生喜爱。梧悦书坊中既能享受阅读，又有水果饮料吧台、学习园地等场地，是能让学生身心自由的熟悉角落。学生已经学过语音识别技术，知道人工智能技术的常见应用，学生对图像识别技术的应用有一定的生活经验，但不理解其基本原理，也尚未知晓图像识别的关键过程。
【教学目标】
1.认识图像识别技术的概念、应用场景及意义。
2.通过类比人识别图像的过程，初步理解图像识别技术的关键过程。
3.通过水果识别实验，理解图像数字化、预处理、特征提取、分类并识别等关键过程。
4.以香蕉轮廓特征提取为实例，了解、运用卷积核提取图像特征的算法。
5.通过自助水果售卖微项目开发，学会构建与应用图像模型，增强用技术解决问题和创新的意识。
【教学重难点】
重点：图像识别技术的原理和关键过程。
难点：预处理的概念及特征提取的基本原理；基于慧编程的模型训练与应用。
【设计构想】
1.整体设想
联结现实，从生活中来，到校园中去。以超市水果售卖人工确认品目，结算体验差、效率低的问题，引出本课题。围绕水果识别主题，通过一次识别体验，两阶原理探究，一个微项目开发，一次情景式评价，关注概念学习的实践化以及新情境中的迁移应用，突破对图像识别技术关键原理及过程的理解。在“梧悦书坊智能项目活动主题”之水果自助售卖微项目的开发过程中，揭示人工智能技术的“黑匣子”，彰显数据与算法之魅力，勾联大概念，培育创新意识，发展自主学习能力。
2.教法学法
本课主要采用项目驱动法、自主学习法。
其一，项目驱动法是在基于单元整体教学下的真实项目——“梧悦书坊智能项目活动主题”之水果自助售卖微项目，将本课学习内容分为四个子任务：体验API水果识别、水果猜一猜、自制学件探究计算机图像识别、水果自助售卖微项目开发。在真实的问题解决过程中，培育核心素养。
其二，采用自主学习法。利用交互式学件和慧编程环境，在问题解决过程中探究图像识别技术。用情境式的自我评价学件，关联语音识别等人工智能技术，指向学生认知模糊点，考察学生在新情境下的问题解决能力，用技术实现交互式的情境式随堂评价，实现教-学-评的一致性。
【教学活动设计】
教学环节 教学过程 设计意图
一、激趣导课——联结现实显意义 观看视频：呈现超市买水果的场景，聚焦确定品目环节。 思考：该超市如何确定水果的品目？有没有更智能的方案？ 导入课题——图像识别技术。 同时给出“梧悦书坊智能项目活动主题”单元整体学习路径，引出“水果自助售卖”微项目。 联结现实，凸显图像识别价值，激发学习兴趣。
二、探图像识别原理——实验探究揭奥秘 （一）体验图像识别 打开“体验水果识别.EXE”文件，体验水果识别的过程 从系统“输入-计算-输出”的典型环节入手，引发学生思考：在水果识别过程中，输入了什么，程序又返回了什么？ 师生共同总结：通过摄像头进行拍照，即图像数字化，最终得到识别的结果。 （二）人类识别图像的过程 图像是如何被识别出来的？要研究计算机是如何识别图像，可以从人类识别图像的模式进行研究。 PPT呈现猜水果游戏。 第一组： 两种水果：苹果和柿子。颜色、形状接近。 部分遮挡，随着遮挡逐渐移除，学生猜测。 提问：分辨的依据是什么？ 反馈：得出特征提取、分类并识别是图像识别的过程之一。 第二组： 两种水果：帝王蕉和普通香蕉。 思考：所有特征呈现，有的同学为何还是无法说出名称？ 反馈：水果分辨还依赖头脑中已学的知识，在计算机中被称为图像模型。 学件助力探原理 1.学生打开Python程序探究图像识别原理。 2.学生作为实验员上台演示，全班参与讨论。 ①图像数字化：学生理解通过摄像头等设备获取水果的图像。 ②图像预处理：学生理解图像预处理经历的歪斜纠正、缩放裁剪、RGB通道分离等过程，了解“预处理”为后续的“特征提取”做准备。 ③特征提取：学生通过观察理解特征提取的过程，是为最终的分类识别奠定基础。 ④分类并识别，观察返回的水果名称、概率等信息。 3.小结：回顾图像识别全过程。 4. 通过动画形式揭示卷积核运算实现图像特征提取的过程。 夯实两个基本—— 基本概念和基本方法，关注全体，循序渐进。
三、实践开发——学以致用促理解 利用“慧编程”软件开发水果自助结算系统。 1.模型训练：通过慧编程的机器学习模块训练香蕉、苹果、山竹的水果模型。 2.任务布置： 第一步，选择一个水果，通过训练获取数据。 第二步，输入名称。 第三步，测试并关注识别概率。 第四步，使用模型。 3.展示两组的训练模型。 反馈： 训练的模型及模型的应用（基于积木块的编程） 4.程序编写：应用训练的模型编程。 反馈： ①学生展示作品：模拟水果购买场景，显示价格。 ②学生解读程序，聚焦图像识别模块，再次回归系统“输入-计算-输出”三大环节。 在解决真实问题的基础上，深挖数据与算法，培育核心素养。
四、拓展评价——自我评估促反思 1.出示拓展任务卡：“梧悦小站”智慧生活。通过交互式学件完成自我评价。 2.反馈：情景题的解析与思考。 用交互式学件实现情景式评价，考察学生的迁移能力。
五、学习小结——升华感悟知魅力 1.感悟：请你说说本节课的所学所获。 2.升华：美好的智能生活的背后充满精妙的数据与算法，图像识别是人工智能的其中一种技术，也让我们对智能技术产生了无限向往与探索。 自我感悟，自我构建，情感升华。
板书设计