1、课程基本信息 课题利用智能工具解决问题 教科书 书名：信息技术必修 1 数据与计算 人民教育出版社；中国地图出版社出版日期：2019 年 6 月 教学目标 教学目标： 1.了解人工智能平台中的智能工具，体会人工智能对我们生活的影响。 2.经历使用智能工具解决问题的过程，掌握利用智能工具解决问题的一般方法； 3.了解人工智能技术，认识人工智能在信息社会中的重要作用。 教学重点： 了解人工智能平台中的智能工具，体会人工智能对我们生活的影响。 教学难点： 经历使用智能工具解决问题的过程，掌握利用智能工具解决问题的一般方法。 教学环境： 提前申请人工智能平台（如百度、腾讯等）的使用账户和密码等，实践活
2、动展开 是需要接入互联网并调用人工智能平台中的相关应用。 教学过程 时间教学环节主要师生活动 5 播放视频 引入情境 激发民族 自豪感 1. 播放北斗系统视频，构建情境。 自北斗全球卫星导航系统正式开通以来， 综合效益显著成果丰硕， 凝结中国智慧。 2. 展示基于北斗三大核心功能的各种应用。 依托北斗授时、定位和导航这三大核心功能，人们开发出了众多 应用，例如短报文服务、实时导航、地质检测、路况检测、位置服务、 儿童关爱、精准农业、智能驾考、精准机控等等。为我们的生活带来 了很多的便利。 3. 介绍国家人工智能开放创新平台。 近年来，发展人工智能已成为国家战略，发布国家人工智能开放 创新平台便
3、是其中一个举措。三年发布了十五个国家级平台。 4.北斗与人工智能结合的应用：城市大脑。 北斗导航系统和人工智能技术结合实现公共出行与运营车辆调 度。这就是目前人工智能开放创新平台研究的热点城市大脑，可 以轻松实现的功能之一。 人工智能技术助力的城市大脑主要是利用实时全量的城市数据资 源汇聚一体，融合处理，全局优化城市公共资源，实现智能调配，即 时修正城市运行缺陷，实现城市治理模式、服务模式和产业发展的三 重突破。 2 体验活动 1 感 受 技 术 就在身边 激 发 创 作 愿望 1. 体验活动 1：体验基于手机智能平台的云毕业照应用。 比如，2020 年的毕业季很多同学都没有能够回到学校留下珍
4、贵的 毕业照。 但是依托人工智能开放创新平台，我们只需要上传自己的照片， 就能通过人脸融合算法生成毕业照。火遍今年毕业季的云写真，让大 家就算没有学士服，也能拍摄毕业照。 2. 介绍更多智能平台 3. 提出课程目标利用智能工具解决问题。 2 体验活动 2 感受人脸 考勤。 1. 分析问题，提出解决问题的步骤和关键技术。 通过分析问题、设计算法和实践调试三大步骤，来学习利用智能 工具解决问题。 比如已经随处可见的手机人脸解锁，有些火车站已经实施的人脸 检票，还有无人售货机的人脸支付等等。可以用人脸识别功能来完成 签到啦。 2. 体验活动 2：体验人脸考勤小程序 通过 Anaconda 打开案例程
5、序， 体验人脸考勤程序， 通过调用百度 人工智能平台相关程序和摄像头拍照现场刷脸，体验人脸考勤。 3 体验活动 3 分析问题 设计算法 1. 体验活动 3：小师同学在哪里 请大家看到屏幕上小北、小师、小大、小实和小验五位同学的头 像。这五个头像在后面的屏幕上会打乱顺序出现，给大家 10 秒时间 记住，然后在后面的屏幕中找到小师同学。 2. 复盘分析，解析算法 现在让我们来回忆一下刚才找朋友的过程： 我们在识别图像的时候，会首先认真看每一张人脸；然后努力地 分析并寻找这些图像的主要特征，这些特征让不同的图像区分开来； 接着记住这些图像对应的各自特征，例如小北的眼睛很圆，小师的眼 睛是三角形。 最
6、后， 在打乱的图片中对这些同学照片再进行一一比对， 找出我们的目标。 输入数据查找特征人脸比对输出结果 10 体验活动 4 调试实践 体验活动体验活动 4 4：调试实践：调试实践 在刚才的模拟体验中，我们进行了问题的分析，总结出了自动考 勤程序的四个步骤， 认识到分析每位同学脸部特征是最为关键的步骤 之一。 现在我们就利用人工智能平台来探索人工智能技术来进行人脸 检测定位和基本属性分析。 1. 输入数据 导入模块、准备账号、准备照片。 Base64 编码：按照平台要求将上传的图片经过 Base64 编码，图 片的 base64 编码指将图片数据编码成一串字符串，使用该字符串代 替图像地址。 注
7、意图片格式：平台目前支持 PNG、JPG、JPEG、BMP，不支持 GIF 图片。 2. 调用智能工具获得识别结果 根据返回数据的内容，将人脸的坐标位置 location、人脸识别获 得的年龄、性别、人种、表情、是否带眼镜等信息读出，并输出在图 片上。 3. 试一试 1：仿照案例程序，判断并输出人脸图片是否带口罩、 颜值等信息。 4. 人脸关键点检测 在人脸识别领域，一般是通过人脸的关键点进行比对来进行判断 的。比如在百度智能平台中，就向大家提供了 150 个关键点的定位信 息。 请大家运行案例程序，我们就可以看到智能平台为我们提供的人 脸关键点的精准定位，包括了脸颊、眉、眼、口、鼻等人脸五官
8、及轮 廓的 150 个关键点。 5. 试一试 2：将带口罩的人脸照片输入，看看系统能否找到被 遮挡部位的关键点信息？ 即使是上传戴口罩的人像，智能平台也能通过口罩上方的关键点 确定这是人脸。同时还能估算出口罩下方脸部、鼻子和嘴唇的关键点 位置。 6. 注册人脸库 班级的照片库上传到智能平台。对这些照片一一进行特征提取， 为后面的人脸搜索做好准备。 在这里需要请大家注意，在使用智能平台的时候特别容易造成个 人信息的泄露，请大家慎重选择平台。 同时对于同学的照片也一定要经过授权，不得擅自使用。 案例程序中所涉及的三十照片除本人照片外，都不是真人照片， 而是人工智能平台自动生成的人像。 7. 人脸搜
9、索并输出结果 上传目标照片。 智能平台会比对照片中的特征信息，计算其相似度，然后反馈出 相似度最高的结果。 8. 试一试 3：将戴口罩的照片输入，看看能否找到对应的人。 程序还是能够找到人脸库中的我，只是相似度从原来的 90%下降 到了 78%。 所以，戴了口罩还是会影响识别的，只是因为智能平台的特征值 较多，影响不是特别大。 9. 完善程序 回顾过程，我们从电脑中输入照片，然后通过检测人脸特别是关 键点检测查找出特征信息。在注册的人脸库中，进行对比搜索，并将 结果输出。 在真实的教室应用中，我们只需要将程序加以完善，将照片输入 改为从摄像头捕获，将输出结果进一步保存到学生出勤的记录中即 可。
10、 2 展示学生 作品 拓展思路 学生作品：智能语音电梯 利用腾讯智能平台，采用语音交互的方式，模拟电梯通过人工智 能技术识别，实现用户以“全程零接触”的人工智能对话方式搭乘电 梯。 1 知识梳理 归纳总结 思考探索 1. 梳理教学过程，总结重点内容。 首先，通过一段视频看到我国自主研发建设的北斗系统，以北斗 为平台通过它的导航、定位和授时三大核心功能，人们研发出了众多 解决实际问题的应用。此外北斗系统与智能平台相结合，人们又开发 出了提升城市管理水平的城市大脑。 然后在大家身边，我们体验了基于手机的智能平台开发出的云毕 业照有趣小应用。 这些凝结这中国智慧的智能平台为我们生活带来便利的同时，也 激励我们发挥主动性，学会利用智能工具来解决实际问题。 接着我们以人脸考勤小程序为案例，带大家通过分析问题、设计 算法和实践调试，体验利用智能工具解决问题的过程。 当然，我们在利用智能平台解决问题的过程中也需要注意特征数 据容易泄露，不可随意“刷脸” ，不可任意调用他人脸部数据这些问 题。 2. 课后思考： 利用案例程序探索人脸识别的干扰因素和提升方法 人脸照片 不正 表情变化 过大 附着物 影响 整容或 年龄影响 面貌特别 相似 照片代替 真人 我们生活中还有哪些问题可以利用人工智能平台来解决？
