資源簡介

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信息技術 第六課 生物特征分析
課題 生物特征分析 單元 第一單元 學科 信息技術 年級 九年級
教材分析 該教材旨在培養學生的信息技術素養，包括信息獲取、信息處理和信息應用等方面的知識和能力。內容涵蓋了數據的介紹以及大數據相關算法的介紹等方面，教材注重實踐操作，通過案例和實踐項目來鍛煉學生的實際操作能力。這有助于學生將所學的知識應用到實際情境中，并提升他們的問題解決能力，粵教版《信息技術》九年級教材內容全面，并結合實踐操作和案例分析，旨在培養學生的信息技術素養和實際應用能力，為他們建立堅實的信息技術基礎打下良好的基礎。
教學目標 1、信息意識：了解生物特征分析的基本概念和應用，認識其在安全領域、醫療保健以及技術創新方面的作用。 2、計算思維：能夠運用計算思維分析生物特征數據，包括數據采集、處理和模式識別，培養對生物信息學和數據科學的興趣。 3、數字化學習與創新：培養使用數字工具進行生物數據分析的能力，例如利用傳感器、數據庫和統計軟件等進行生物特征數據處理。 4、信息社會責任：關注生物特征分析帶來的社會影響，并培養對信息倫理和隱私保護的責任意識。
重點 一、生物特征識別技術二、生物特征識別技術的應用
難點 1、生物特征識別技術
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 隨著自動化設備、智能門禁和公共安全監控系統等的普及，人們對個體身份識別的需求越來越高。由于以指紋、人臉、指靜脈和聲紋等為代表的生物特征具有唯一性、穩定性和可采集性等優點，生物特征識別技術已成為重要的身份識別手段，具有廣闊的應用前景，產生了巨大的社會效益和經濟效益。目前，生物特征識別作為重要的智能化身份認證技術，在金融、公共安全、教育、交通等領域得到廣泛的應用。 通過老師講解視頻的觀看以及學生之間的相互討論生活中的生物特征識別的應用場景 幫助學生理解圖像識別的概念，打開課堂。
講授新課 03 生物特征識別技術生物特征識別技術是指通過個體生理特征或行為特征對個體身份進行識別認證的技術。從應用流程看，生物特征識別通常分為注冊和識別兩個階段。注冊階段通過傳感器采集人體的生物特征信息，如利用圖像傳感器采集指紋和人臉等光學信息，利用麥克風采集聲音等聲學信息，然后利用數據預處理和特征提取技術對采集的數據進行處理，得到相應的特征數據并存儲。識別過程采用與注冊過程一致的信息采集方式，對被識別個體進行信息采集、數據預處理和特征提取，然后將提取的特征與存儲的特征進行比對分析，完成識別。自主探究如圖4-1所示，登錄網絡圖像識別體驗平臺，上傳圖片，觀察計算機的識別結果(如圖片中可能包含的物體 )，感受計算機圖像識別的智能化與局限性。04生物特征識別技術的應用1.指紋識別指紋識別(圖6-1)通常包括數據采集、數據處理和分析判別三個過程。數據采集通過光、電、力、熱等物理傳感器獲取指紋圖像;數據處理包括預處理、畸變校正和特征提取三個過程;分析判別是對提取的特征進行分析判別的過程2.人臉識別人臉識別是典型的計算機視覺應用，從應用過程來看，可以將人臉識別技術劃分為圖像采集、人臉檢測定位、面部特征提取和模型比對等過程，如圖6-2所示。人臉識別技術的應用主要受到光照、拍攝角度、圖像遮擋、年齡等多個因素的影響，在約束條件下人臉識別技術相對成熟，在自由條件下人臉識別技術還在不斷改進人臉識別作為前沿生物識別技術和圖像處理技術，在當今社會的公共安全防范、逃犯追捕、網絡安全、金融安全等諸多領域發揮著不可替代的作用。人臉識別技術被廣泛應用于機場、港口、碼頭、海關、銀行、大型企事業單位、大型活動、高端會所、重要街道等場所的安全防范領域，將為當前國內外復雜形勢下的安全保衛、安全防范帶來革命性的變革學習任務如圖6-3所示，利用搜索引擎，在互聯網上尋找臉部特征與照片相似的人像，上傳人臉照片，觀察并記錄搜索結果，計算人臉識別的準確率，體驗人臉識別技術的作用。3.指靜脈識別指靜脈識別是利用人體靜脈血管中的血紅蛋白能較好地吸收特定波長范圍內的近紅外線這一特性，采用近紅外光對指靜脈進行成像與識別的技術(圖6-4)。由于指靜脈血管分布隨機性很強，其網絡特征具有很好的唯一性，且屬于人體內部特征，不受外界影響，有助于提高識別準確率4.聲紋識別聲紋識別是指根據語音的聲紋特征識別說話人身份的技術。聲紋識別技術通?？梢苑譃榍岸颂幚砗徒７治鰞蓚€階段。聲紋識別的過程是對一段來自某人的語音進行特征提取后與多復合聲紋模型庫中的聲紋模型進行匹配，常用的識別方法可以分為模板匹配法、概率模型法等5.虹膜識別人的眼球結構由角膜、鞏膜、瞳孔、虹膜、晶狀體、視網膜等部分組成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環狀部分。包含很多相互交錯的斑點、細絲、冠狀、條紋和隱窩等細節特征。如圖6-5所示，虹膜識別系統基于眼睛中的虹膜進行身份識別，主要應用于安防設備(如門禁設備開關等 )，以及有高度保密需求的場所自主探究體驗智能手機的指紋或人臉開鎖功能，談談生物特征識別的應用前景。小組討論結合生物特征分析的應用實例，填寫表6-1.反思評價學而不思則罔，思而不學則殆。對自己在本課中的學習進行評價，對照表4-3，在相應的O里畫“ √”，在“其他收獲”欄里留言。 06知識拓展 1、生物特征識別簡介2、人臉識別技術介紹3、生活中有哪些場景應用了生物特征識別4、如何學好生物特征識別技術 學生之間互相討論自己所了解的生物特征有哪些 學生通過體驗，加深對課堂內容的認知學生通過觀看課件和聽老師講解，了解生物特征識別有哪些應用 學生通過親自動手操作，了解生物特征識別技術。 學生通過親身體驗，感受課堂內容的意義。學生小組討論完成表格，加深對知識的理解學生通過觀看視頻和自我思考生物特征識別技術的發展經歷了哪些曲折 幫助學生積極融入課堂，提高學生學習積極性。幫助學生更快地融入課堂。學生通過邊看邊聽的形式了解生物特征識別技術幫助學生加深對課堂內容的理解和動手能力。幫助學生增強課堂的體驗感。幫助學生記憶課堂知識讓學生通過視頻思考，進一步加深對課堂所學內容的理解。
布置作業 1、上網了解什么是生物特征識別2、上網了解生物特征識別技術在生活中的應用3、上網了解生物特征識別技術對生活的影響 完成作業 培養學生查閱資料的能力，分析解決問題的能力
課堂小結 今天的生物特征分析課程是一次非常有趣和富有啟發性的學習經歷。在這堂課上，我們深入了解了生物特征分析領域的知識，探討了信息意識、計算思維、數字化學習與創新以及信息社會責任等重要方面。我們對不同類型的生物特征及其在安全領域中的應用有了更深入的了解。我們學習了生物特征如指紋、虹膜、人臉等如何通過計算機視覺和模式識別進行分析與識別。同時，通過案例分析，我們理解了生物特征分析在身份驗證、安全監控等方面的實際應用。這堂課讓我們看到了生物特征分析領域的無限可能，也喚起了我們對技術應用的熱情和對社會責任的認識。通過這次學習，我們更加期待未來能夠深入了解并參與這個充滿活力和創新的領域。 分組總結歸納 鍛煉學生的總結能力，邏輯思維、語言表達能力。
板書 一、生物特征識別技術二、生物特征識別技術的應用 學習、記憶、勾畫知識點 明確教學內容及重點和難點
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《第六課 生物特征分析》
粵教版 信息技術
九年級
內容總覽
目錄
05
課堂總結
拓展延伸
04
生物特征識別技術的應用
04
生物特征識別技術
03
教學目標
01
新知導入
02
板書設計
06
素養目標
1、信息意識：了解生物特征分析的基本概念和應用，認識其在安全領域、醫療保健以及技術創新方面的作用。
2、計算思維：能夠運用計算思維分析生物特征數據，包括數據采集、處理和模式識別，培養對生物信息學和數據科學的興趣。
3、數字化學習與創新：培養使用數字工具進行生物數據分析的能力，例如利用傳感器、數據庫和統計軟件等進行生物特征數據處理。
4、信息社會責任：關注生物特征分析帶來的社會影響，并培養對信息倫理和隱私保護的責任意識。
學習目標
學習目標：
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
新知導入
隨著自動化設備、智能門禁和公共安全監控系統等的普及，人們對個體身份識別的需求越來越高。由于以指紋、人臉、指靜脈和聲紋等為代表的生物特征具有唯一性、穩定性和可采集性等優點，生物特征識別技術已成為重要的身份識別手段，具有廣闊的應用前景，產生了巨大的社會效益和經濟效益。目前，生物特征識別作為重要的智能化身份認證技術，在金融、公共安全、教育、交通等領域得到廣泛的應用。
03、生物特征識別技術
新知講解
生物特征識別技術是指通過個體生理特征或行為特征對個體身份進行識別認證的技術。從應用流程看，生物特征識別通常分為注冊和識別兩個階段。注冊階段通過傳感器采集人體的生物特征信息，如利用圖像傳感器采集指紋和人臉等光學信息，利用麥克風采集聲音等聲學信息，然后利用數據預處理和特征提取技術對采集的數據進行處理，得到相應的特征數據并存儲。
識別過程采用與注冊過程一致的信息采集方式，對被識別個體進行信息采集、數據預處理和特征提取，然后將提取的特征與存儲的特征進行比對分析，完成識別。
04、生物特征識別技術的應用
新知講解
1.指紋識別
指紋識別(圖6-1)通常包括數據采集、數據處理和分析判別三個過程。數據采集通過光、電、力、熱等物理傳感器獲取指紋圖像;數據處理包括預處理、畸變校正和特征提取三個過程;分析判別是對提取的特征進行分析判別的過程。
圖6-1 指紋識別
新知講解
2.人臉識別
人臉識別是典型的計算機視覺應用，從應用過程來看，可以將人臉識別技術劃分為圖像采集、人臉檢測定位、面部特征提取和模型比對等過程，如圖6-2所示。人臉識別技術的應用主要受到光照、拍攝角度、圖像遮擋、年齡等多個因素的影響，在約束條件下人臉識別技術相對成熟，在自由條件下人臉識別技術還在不斷改進。
圖 6-2 人臉識別技術
新知講解
人臉識別作為前沿生物識別技術和圖像處理技術，在當今社會的公共安全防范、逃犯追捕、網絡安全、金融安全等諸多領域發揮著不可替代的作用。人臉識別技術被廣泛應用于機場、港口、碼頭、海關、銀行、大型企事業單位、大型活動、高端會所、重要街道等場所的安全防范領域，將為當前國內外復雜形勢下的安全保衛、安全防范帶來革命性的變革。
學習任務
如圖6-3所示，利用搜索引擎，在互聯網上尋找臉部特征與照片相似的人像，上傳人臉照片，觀察并記錄搜索結果，計算人臉識別的準確率，體驗人臉識別技術的作用。
圖6-3 人臉識別搜索實例
新知講解
3.指靜脈識別
指靜脈識別是利用人體靜脈血管中的血紅蛋白能較好地吸收特定波長范圍內的近紅外線這一特性，采用近紅外光對指靜脈進行成像與識別的技術(圖6-4)。由于指靜脈血管分布隨機性很強，其網絡特征具有很好的唯一性，且屬于人體內部特征，不受外界影響，有助于提高識別準確率。
圖6-4 指靜脈識別
新知講解
4.聲紋識別
聲紋識別是指根據語音的聲紋特征識別說話人身份的技術。聲紋識別技術通?？梢苑譃榍岸颂幚砗徒７治鰞蓚€階段。聲紋識別的過程是對一段來自某人的語音進行特征提取后與多復合聲紋模型庫中的聲紋模型進行匹配，常用的識別方法可以分為模板匹配法、概率模型法等。
新知講解
5.虹膜識別
人的眼球結構由角膜、鞏膜、瞳孔、虹膜、晶狀體、視網膜等部分組成。虹膜是位于黑色瞳孔和白色鞏膜之間的圓環狀部分。包含很多相互交錯的斑點、細絲、冠狀、條紋和隱窩等細節特征。如圖6-5所示，虹膜識別系統基于眼睛中的虹膜進行身份識別，主要應用于安防設備(如門禁設備開關等 )，以及有高度保密需求的場所。
圖6-5 虹膜識別系統原理
自主探究
體驗智能手機的指紋或人臉開鎖功能，談談生物特征識別的應用前景。
小組討論
結合生物特征分析的應用實例，填寫表6-1.
序號 討論內容 討論結果
1 生物特征是什么
2 生物特征分析的基本原理是什么
3 如何進行生物特征分析
生物特征是指生物體本身獨有的、可以用來進行辨認、驗證和識別的特殊生理或行為特征。
生物特征是指生物體本身獨有的、可以用來進行辨認、驗證和識別的特殊生理或行為特征。
數據采集、數據處理與建模、結果輸出、這些步驟結合了信號處理、模式匹配、計算機視覺、生物信息學等領域的技術
反思評價
學而不思則罔，思而不學則殆。對自己在本課中的學習進行評價，對照表6-2，在相應的O里畫“ √”，在“其他收獲”欄里留言。
序號 學習內容 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
其他收獲：通過生物特征分析課程，我們深刻理解了生物學、計算機科學和工程技術的交叉領域。這種跨學科視角讓我們更好地理解了技術應用與自然界之間的聯系。
06、知識拓展
知識拓展
1、生物特征識別簡介
知識拓展
2、人臉識別技術介紹。
知識拓展
3、生活中有哪些場景應用了生物特征識別？
(1)手機解鎖：許多智能手機使用指紋識別或面部識別來解鎖設備。
(2)身份驗證：用于銀行業務、門禁系統和安全關卡，以確保只有授權人員可以獲得訪問權限。
(3)健康領域：醫療保健機構可能使用生物特征識別來訪問患者的醫療記錄，并確保只有授權人員可以查看這些信息。
(4)旅行和邊境管控：機場和邊境檢查站可能使用生物特征識別進行快速通關和身份驗證。
知識拓展
4、如何學好生物識別技術？
(1)學習基礎知識：首先需要理解生物識別技術的基本原理，包括各種生物特征的識別方法、傳感器技術、數據處理和模式識別算法等。
(2)深入研究相關學科：生物識別技術涉及多個學科，包括計算機視覺、模式識別、機器學習、圖像處理和生物學。深入研究這些學科將有助于更全面地理解生物識別技術。
(3)實踐項目：通過參與實際項目或實驗，如使用開源平臺進行指紋識別、面部識別或虹膜識別的實驗，可以加深對生物識別技術的理解。可以嘗試使用Python等編程語言來實現相關算法。
07、課堂總結
課堂總結
今天的生物特征分析課程是一次非常有趣和富有啟發性的學習經歷。在這堂課上，我們深入了解了生物特征分析領域的知識，探討了信息意識、計算思維、數字化學習與創新以及信息社會責任等重要方面。我們對不同類型的生物特征及其在安全領域中的應用有了更深入的了解。我們學習了生物特征如指紋、虹膜、人臉等如何通過計算機視覺和模式識別進行分析與識別。同時，通過案例分析，我們理解了生物特征分析在身份驗證、安全監控等方面的實際應用。這堂課讓我們看到了生物特征分析領域的無限可能，也喚起了我們對技術應用的熱情和對社會責任的認識。通過這次學習，我們更加期待未來能夠深入了解并參與這個充滿活力和創新的領域。
板書設計
生物特征分析
一、生物特征識別技術
二、生物特征識別技術的應用
課后作業
1、上網了解什么是生物特征識別
2、上網了解生物特征識別技術在生活中的應用
3、上網了解生物特征識別技術對生活的影響
謝謝
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