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信息技术 第六课 生物特征分析
课题 生物特征分析 单元 第一单元 学科 信息技术 年级 九年级
教材分析 该教材旨在培养学生的信息技术素养，包括信息获取、信息处理和信息应用等方面的知识和能力。内容涵盖了数据的介绍以及大数据相关算法的介绍等方面，教材注重实践操作，通过案例和实践项目来锻炼学生的实际操作能力。这有助于学生将所学的知识应用到实际情境中，并提升他们的问题解决能力，粤教版《信息技术》九年级教材内容全面，并结合实践操作和案例分析，旨在培养学生的信息技术素养和实际应用能力，为他们建立坚实的信息技术基础打下良好的基础。
教学目标 1、信息意识：了解生物特征分析的基本概念和应用，认识其在安全领域、医疗保健以及技术创新方面的作用。 2、计算思维：能够运用计算思维分析生物特征数据，包括数据采集、处理和模式识别，培养对生物信息学和数据科学的兴趣。 3、数字化学习与创新：培养使用数字工具进行生物数据分析的能力，例如利用传感器、数据库和统计软件等进行生物特征数据处理。 4、信息社会责任：关注生物特征分析带来的社会影响，并培养对信息伦理和隐私保护的责任意识。
重点 一、生物特征识别技术二、生物特征识别技术的应用
难点 1、生物特征识别技术
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 随着自动化设备、智能门禁和公共安全监控系统等的普及，人们对个体身份识别的需求越来越高。由于以指纹、人脸、指静脉和声纹等为代表的生物特征具有唯一性、稳定性和可采集性等优点，生物特征识别技术已成为重要的身份识别手段，具有广阔的应用前景，产生了巨大的社会效益和经济效益。目前，生物特征识别作为重要的智能化身份认证技术，在金融、公共安全、教育、交通等领域得到广泛的应用。 通过老师讲解视频的观看以及学生之间的相互讨论生活中的生物特征识别的应用场景 帮助学生理解图像识别的概念，打开课堂。
讲授新课 03 生物特征识别技术生物特征识别技术是指通过个体生理特征或行为特征对个体身份进行识别认证的技术。从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两个阶段。注册阶段通过传感器采集人体的生物特征信息，如利用图像传感器采集指纹和人脸等光学信息，利用麦克风采集声音等声学信息，然后利用数据预处理和特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征数据并存储。识别过程采用与注册过程一致的信息采集方式，对被识别个体进行信息采集、数据预处理和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比对分析，完成识别。自主探究如图4-1所示，登录网络图像识别体验平台，上传图片，观察计算机的识别结果(如图片中可能包含的物体 )，感受计算机图像识别的智能化与局限性。04生物特征识别技术的应用1.指纹识别指纹识别(图6-1)通常包括数据采集、数据处理和分析判别三个过程。数据采集通过光、电、力、热等物理传感器获取指纹图像;数据处理包括预处理、畸变校正和特征提取三个过程;分析判别是对提取的特征进行分析判别的过程2.人脸识别人脸识别是典型的计算机视觉应用，从应用过程来看，可以将人脸识别技术划分为图像采集、人脸检测定位、面部特征提取和模型比对等过程，如图6-2所示。人脸识别技术的应用主要受到光照、拍摄角度、图像遮挡、年龄等多个因素的影响，在约束条件下人脸识别技术相对成熟，在自由条件下人脸识别技术还在不断改进人脸识别作为前沿生物识别技术和图像处理技术，在当今社会的公共安全防范、逃犯追捕、网络安全、金融安全等诸多领域发挥着不可替代的作用。人脸识别技术被广泛应用于机场、港口、码头、海关、银行、大型企事业单位、大型活动、高端会所、重要街道等场所的安全防范领域，将为当前国内外复杂形势下的安全保卫、安全防范带来革命性的变革学习任务如图6-3所示，利用搜索引擎，在互联网上寻找脸部特征与照片相似的人像，上传人脸照片，观察并记录搜索结果，计算人脸识别的准确率，体验人脸识别技术的作用。3.指静脉识别指静脉识别是利用人体静脉血管中的血红蛋白能较好地吸收特定波长范围内的近红外线这一特性，采用近红外光对指静脉进行成像与识别的技术(图6-4)。由于指静脉血管分布随机性很强，其网络特征具有很好的唯一性，且属于人体内部特征，不受外界影响，有助于提高识别准确率4.声纹识别声纹识别是指根据语音的声纹特征识别说话人身份的技术。声纹识别技术通常可以分为前端处理和建模分析两个阶段。声纹识别的过程是对一段来自某人的语音进行特征提取后与多复合声纹模型库中的声纹模型进行匹配，常用的识别方法可以分为模板匹配法、概率模型法等5.虹膜识别人的眼球结构由角膜、巩膜、瞳孔、虹膜、晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分。包含很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹和隐窝等细节特征。如图6-5所示，虹膜识别系统基于眼睛中的虹膜进行身份识别，主要应用于安防设备(如门禁设备开关等 )，以及有高度保密需求的场所自主探究体验智能手机的指纹或人脸开锁功能，谈谈生物特征识别的应用前景。小组讨论结合生物特征分析的应用实例，填写表6-1.反思评价学而不思则罔，思而不学则殆。对自己在本课中的学习进行评价，对照表4-3，在相应的O里画“ √”，在“其他收获”栏里留言。 06知识拓展 1、生物特征识别简介2、人脸识别技术介绍3、生活中有哪些场景应用了生物特征识别4、如何学好生物特征识别技术 学生之间互相讨论自己所了解的生物特征有哪些 学生通过体验，加深对课堂内容的认知学生通过观看课件和听老师讲解，了解生物特征识别有哪些应用 学生通过亲自动手操作，了解生物特征识别技术。 学生通过亲身体验，感受课堂内容的意义。学生小组讨论完成表格，加深对知识的理解学生通过观看视频和自我思考生物特征识别技术的发展经历了哪些曲折 帮助学生积极融入课堂，提高学生学习积极性。帮助学生更快地融入课堂。学生通过边看边听的形式了解生物特征识别技术帮助学生加深对课堂内容的理解和动手能力。帮助学生增强课堂的体验感。帮助学生记忆课堂知识让学生通过视频思考，进一步加深对课堂所学内容的理解。
布置作业 1、上网了解什么是生物特征识别2、上网了解生物特征识别技术在生活中的应用3、上网了解生物特征识别技术对生活的影响 完成作业 培养学生查阅资料的能力，分析解决问题的能力
课堂小结 今天的生物特征分析课程是一次非常有趣和富有启发性的学习经历。在这堂课上，我们深入了解了生物特征分析领域的知识，探讨了信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等重要方面。我们对不同类型的生物特征及其在安全领域中的应用有了更深入的了解。我们学习了生物特征如指纹、虹膜、人脸等如何通过计算机视觉和模式识别进行分析与识别。同时，通过案例分析，我们理解了生物特征分析在身份验证、安全监控等方面的实际应用。这堂课让我们看到了生物特征分析领域的无限可能，也唤起了我们对技术应用的热情和对社会责任的认识。通过这次学习，我们更加期待未来能够深入了解并参与这个充满活力和创新的领域。 分组总结归纳 锻炼学生的总结能力，逻辑思维、语言表达能力。
板书 一、生物特征识别技术二、生物特征识别技术的应用 学习、记忆、勾画知识点 明确教学内容及重点和难点
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《第六课 生物特征分析》
粤教版 信息技术
九年级
内容总览
目录
05
课堂总结
拓展延伸
04
生物特征识别技术的应用
04
生物特征识别技术
03
教学目标
01
新知导入
02
板书设计
06
素养目标
1、信息意识：了解生物特征分析的基本概念和应用，认识其在安全领域、医疗保健以及技术创新方面的作用。
2、计算思维：能够运用计算思维分析生物特征数据，包括数据采集、处理和模式识别，培养对生物信息学和数据科学的兴趣。
3、数字化学习与创新：培养使用数字工具进行生物数据分析的能力，例如利用传感器、数据库和统计软件等进行生物特征数据处理。
4、信息社会责任：关注生物特征分析带来的社会影响，并培养对信息伦理和隐私保护的责任意识。
学习目标
学习目标：
1、了解生物特征的基本概念。
2、了解生物特征分析的基本原理
3、了解生物特征分析的基本方法。
了解生物特征的基本概念
了解生物特征分析的基本原理
了解生物特征分析的基本方法
新知导入
随着自动化设备、智能门禁和公共安全监控系统等的普及，人们对个体身份识别的需求越来越高。由于以指纹、人脸、指静脉和声纹等为代表的生物特征具有唯一性、稳定性和可采集性等优点，生物特征识别技术已成为重要的身份识别手段，具有广阔的应用前景，产生了巨大的社会效益和经济效益。目前，生物特征识别作为重要的智能化身份认证技术，在金融、公共安全、教育、交通等领域得到广泛的应用。
03、生物特征识别技术
新知讲解
生物特征识别技术是指通过个体生理特征或行为特征对个体身份进行识别认证的技术。从应用流程看，生物特征识别通常分为注册和识别两个阶段。注册阶段通过传感器采集人体的生物特征信息，如利用图像传感器采集指纹和人脸等光学信息，利用麦克风采集声音等声学信息，然后利用数据预处理和特征提取技术对采集的数据进行处理，得到相应的特征数据并存储。
识别过程采用与注册过程一致的信息采集方式，对被识别个体进行信息采集、数据预处理和特征提取，然后将提取的特征与存储的特征进行比对分析，完成识别。
04、生物特征识别技术的应用
新知讲解
1.指纹识别
指纹识别(图6-1)通常包括数据采集、数据处理和分析判别三个过程。数据采集通过光、电、力、热等物理传感器获取指纹图像;数据处理包括预处理、畸变校正和特征提取三个过程;分析判别是对提取的特征进行分析判别的过程。
图6-1 指纹识别
新知讲解
2.人脸识别
人脸识别是典型的计算机视觉应用，从应用过程来看，可以将人脸识别技术划分为图像采集、人脸检测定位、面部特征提取和模型比对等过程，如图6-2所示。人脸识别技术的应用主要受到光照、拍摄角度、图像遮挡、年龄等多个因素的影响，在约束条件下人脸识别技术相对成熟，在自由条件下人脸识别技术还在不断改进。
图 6-2 人脸识别技术
新知讲解
人脸识别作为前沿生物识别技术和图像处理技术，在当今社会的公共安全防范、逃犯追捕、网络安全、金融安全等诸多领域发挥着不可替代的作用。人脸识别技术被广泛应用于机场、港口、码头、海关、银行、大型企事业单位、大型活动、高端会所、重要街道等场所的安全防范领域，将为当前国内外复杂形势下的安全保卫、安全防范带来革命性的变革。
学习任务
如图6-3所示，利用搜索引擎，在互联网上寻找脸部特征与照片相似的人像，上传人脸照片，观察并记录搜索结果，计算人脸识别的准确率，体验人脸识别技术的作用。
图6-3 人脸识别搜索实例
新知讲解
3.指静脉识别
指静脉识别是利用人体静脉血管中的血红蛋白能较好地吸收特定波长范围内的近红外线这一特性，采用近红外光对指静脉进行成像与识别的技术(图6-4)。由于指静脉血管分布随机性很强，其网络特征具有很好的唯一性，且属于人体内部特征，不受外界影响，有助于提高识别准确率。
图6-4 指静脉识别
新知讲解
4.声纹识别
声纹识别是指根据语音的声纹特征识别说话人身份的技术。声纹识别技术通常可以分为前端处理和建模分析两个阶段。声纹识别的过程是对一段来自某人的语音进行特征提取后与多复合声纹模型库中的声纹模型进行匹配，常用的识别方法可以分为模板匹配法、概率模型法等。
新知讲解
5.虹膜识别
人的眼球结构由角膜、巩膜、瞳孔、虹膜、晶状体、视网膜等部分组成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色巩膜之间的圆环状部分。包含很多相互交错的斑点、细丝、冠状、条纹和隐窝等细节特征。如图6-5所示，虹膜识别系统基于眼睛中的虹膜进行身份识别，主要应用于安防设备(如门禁设备开关等 )，以及有高度保密需求的场所。
图6-5 虹膜识别系统原理
自主探究
体验智能手机的指纹或人脸开锁功能，谈谈生物特征识别的应用前景。
小组讨论
结合生物特征分析的应用实例，填写表6-1.
序号 讨论内容 讨论结果
1 生物特征是什么
2 生物特征分析的基本原理是什么
3 如何进行生物特征分析
生物特征是指生物体本身独有的、可以用来进行辨认、验证和识别的特殊生理或行为特征。
生物特征是指生物体本身独有的、可以用来进行辨认、验证和识别的特殊生理或行为特征。
数据采集、数据处理与建模、结果输出、这些步骤结合了信号处理、模式匹配、计算机视觉、生物信息学等领域的技术
反思评价
学而不思则罔，思而不学则殆。对自己在本课中的学习进行评价，对照表6-2，在相应的O里画“ √”，在“其他收获”栏里留言。
序号 学习内容 能否掌握
1 了解生物特征的基本概念 能 √ 不能O
2 了解生物特征分析的基本原理 能 √ 不能 O
3 了解生物特征分析的基本方法 能 √ 不能 O
其他收获：通过生物特征分析课程，我们深刻理解了生物学、计算机科学和工程技术的交叉领域。这种跨学科视角让我们更好地理解了技术应用与自然界之间的联系。
06、知识拓展
知识拓展
1、生物特征识别简介
知识拓展
2、人脸识别技术介绍。
知识拓展
3、生活中有哪些场景应用了生物特征识别？
(1)手机解锁：许多智能手机使用指纹识别或面部识别来解锁设备。
(2)身份验证：用于银行业务、门禁系统和安全关卡，以确保只有授权人员可以获得访问权限。
(3)健康领域：医疗保健机构可能使用生物特征识别来访问患者的医疗记录，并确保只有授权人员可以查看这些信息。
(4)旅行和边境管控：机场和边境检查站可能使用生物特征识别进行快速通关和身份验证。
知识拓展
4、如何学好生物识别技术？
(1)学习基础知识：首先需要理解生物识别技术的基本原理，包括各种生物特征的识别方法、传感器技术、数据处理和模式识别算法等。
(2)深入研究相关学科：生物识别技术涉及多个学科，包括计算机视觉、模式识别、机器学习、图像处理和生物学。深入研究这些学科将有助于更全面地理解生物识别技术。
(3)实践项目：通过参与实际项目或实验，如使用开源平台进行指纹识别、面部识别或虹膜识别的实验，可以加深对生物识别技术的理解。可以尝试使用Python等编程语言来实现相关算法。
07、课堂总结
课堂总结
今天的生物特征分析课程是一次非常有趣和富有启发性的学习经历。在这堂课上，我们深入了解了生物特征分析领域的知识，探讨了信息意识、计算思维、数字化学习与创新以及信息社会责任等重要方面。我们对不同类型的生物特征及其在安全领域中的应用有了更深入的了解。我们学习了生物特征如指纹、虹膜、人脸等如何通过计算机视觉和模式识别进行分析与识别。同时，通过案例分析，我们理解了生物特征分析在身份验证、安全监控等方面的实际应用。这堂课让我们看到了生物特征分析领域的无限可能，也唤起了我们对技术应用的热情和对社会责任的认识。通过这次学习，我们更加期待未来能够深入了解并参与这个充满活力和创新的领域。
板书设计
生物特征分析
一、生物特征识别技术
二、生物特征识别技术的应用
课后作业
1、上网了解什么是生物特征识别
2、上网了解生物特征识别技术在生活中的应用
3、上网了解生物特征识别技术对生活的影响
谢谢
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