資源簡介

(共32張PPT)
智能門禁
黔教版六年級下冊
內容總覽
目錄
01
05
03
02
04
06
學習目標
新知導入
模擬搭建圖書館門禁場景
模擬圖書館智能門禁系統
程序調試的方法
07
板書設計
課后作業
08
課堂總結
教學目標
信息意識
能夠認識到信息技術在智能門禁等場景中的重要性，培養對信息技術應用的敏感性和洞察力。
計算思維
通過搭建智能門禁系統，能夠理解和運用條件判斷、循環執行等基本的編程邏輯。
數字化學習與創新
通過模擬實現圖書館智能門禁系統，激發學創新思維，培養利用信息技術進行創新設計的能力。
信息社會責任
通過小組討論和團隊協作，培養團隊合作精神，能夠在信息社會中有效地與他人溝通和協作，共同解決問題。
新知導入
本項目中，我們將圍繞“設計智能圖書館”展開學習活動。通過本項目的學習活動，從生活中熟悉的案例入手，提高學生利用人工智能合理改造生活的能力和意識。
新知導入
本項目共2課，包括5個項目活動，詳見下表：
課題 項目活動
第9課智能門禁 項目活動1:模擬搭建圖書館門禁場景項
目活動2:模擬圖書館智能門禁系統
第10課智能借閱 項目活動3:模擬搭建圖書借閱系統場景
項目活動4:智能獲取圖書存放位置信息
項目活動5:智能借閱圖書
新知講解
一、模擬搭建圖書館門禁場景
人工智能給我們的生活帶來了很多便利，如將人臉識別技術運用于圖書館門禁，通過編寫相應的程序實現圖書館智能門禁系統。要實現圖書館智能門禁，首先要模擬搭建圖書館門禁場景。
新知講解
一、模擬搭建圖書館門禁場景
“智聯貓”集成了話筒、攝像頭、RGB三色燈、喇叭、控制按鈕、2.54接口、USB接口和外接電源等設備。
話筒：用于采集聲音信息。
攝像頭：用于采集圖像、視頻信息。
RGB三色燈：用于顯示信號狀態。
喇叭：用于輸出語音播報。
“智聯貓”
新知講解
一、模擬搭建圖書館門禁場景
控制按鈕：用于控制信號開關。
2.54接口：用于連接一些除計算機以外的其他外部設備，如舵機、馬達、各種傳感器等。
USB接口：用于連接計算機。
外接電源：用于連接外部電源。
“智聯貓”
新知講解
一、模擬搭建圖書館門禁場景
①舵機搭建。如圖所示安裝舵機白色搖臂。
②舵機與“智聯貓”連接。將舵機的“棕”“紅”“橘”3根連接線分別與2.54接口中的G、V、S1口連接,模擬搭建圖書館門禁場景。
場景搭建和連接
新知講解
一、模擬搭建圖書館門禁場景
設計并搭建智能圖書館的模擬硬件。
實踐園
參考：門禁控制器使用智聯貓，使用舵機模擬開門，其他場景使用積木，以下是搭建的簡要步驟。
使用積木搭建圖書館門禁的框架，模擬出入口的門廊形狀。
在門廊一側安裝智聯貓門禁控制器，并連接好電源。
將舵機固定在門禁的一側，模擬門的開關動作。
使用積木搭建一個小房子，代表圖書館內部，以增強模擬效果。
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
圖書館智能門禁系統可以智能判斷來訪人員是否符合進入圖書館的條件，并自動開關大門。當符合條件的人員在攝像頭前“刷臉”時，門禁系統會語音播報，例如“小博士，歡迎您進入圖書館”;接著綠燈亮起，圖書館門打開；幾秒鐘后，綠燈熄滅，圖書館門關閉。如果是不符合條件的人員在攝像頭前“刷臉”時，圖書館門不會打開。
如果要實現“刷臉”開門的人工智能應用，那么首先要將可以進入圖書館的“人臉”信息輸入數據庫中。
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
xDingAI軟件是一款可以實現多種人工智能功能的圖形化編程軟件。
①打開xDingAI軟件窗口，單擊窗口左下角圖標，在彈出的窗口中選擇“x-AI智聯貓”擴展模塊，單擊“確定”按鈕，添加“x-AI智聯貓”擴展模塊到xDingAI軟件中，如圖所示。
搭建“人臉注冊”程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
在xDingAI軟件窗口的右上角,我們可以看到這樣一段程序代碼，如下圖所示。這段程序代碼就是xDingAI軟件中圖形化程序的源代碼,它是用Python語言來編寫的。
小提示
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
②新建一個“智聯貓”主程序，如圖所示。
③連接網絡并初始化在線AI功能，如圖所示。
④將“人臉”信息編寫在程序腳本中，如圖所示。
搭建“人臉注冊”程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
“人臉”信息必須保存到數據庫中才能在“人臉識別”時被匹配，從而被識別。
①用MicroUSB數據線將連接好舵機的“智聯貓”與計算機相連。
②利用“智聯貓”上的攝像頭收集人臉信息，在xDingAI軟件窗口右下方的“感興趣區域”會顯示需要注冊的人臉圖像。
③單擊窗口中的“連接設備”按鈕，當設備連接成功，按鈕會變化。
“人臉”信息
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
④單擊窗口中的“運行”按鈕，當“運行”按鈕變化，同時“感興趣區域”中顯示“OK!”時，表示該人臉信息已被成功保存，如圖所示。
“人臉”信息
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
如果需要再將小問號的“人臉”信息保存到0001數據庫中,那么可以將圖中的“小博士”改為“小問號”,然后再重復①到④操作步驟即可。
小提示
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
編寫“人臉注冊”程序，嘗試將小組成員的“人臉”信息保存到數據庫中。
探究屋
參考
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
①新建主程序，初始化變量及網絡狀態。新建一個“智聯貓”主程序，并將RGB三色燈初始化為“綠色熄滅”狀態，舵機初始化為“0”度關門狀態，連接網絡并初始化在線AI功能，將變量res的初始值設置為“識別特定人臉并返回結果”,如圖所示。
搭建智能門禁程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
②搭建判斷是否有人進門的程序腳本。添加“如果……那么……”控件，設置如果變量res不為空，那么執行對人臉進行識別程序，如圖所示。
搭建智能門禁程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
③根據人臉識別結果，判斷開門、關門。繼續加入“如果……那么……”控件，設置如果變量res的值為“小博士”或者“小問號”,那么語音播報“您好，可以進入圖書館了”,綠燈亮起，并且舵機轉動“90”度，模擬打開圖書館門，“10”秒鐘后綠燈熄滅，舵機轉動至“0”度，模擬關閉圖書館門，如圖所示。
搭建智能門禁程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
④將步驟①~③的程序組合成完整的智能門禁程序腳本，如圖所示。
搭建智能門禁程序腳本
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
①保存完整的程序腳本，單擊窗口中的“下載到設備”按鈕上，將智能門禁程序下載到連接好舵機的“智聯貓”上。
②使用“智聯貓”進行人臉識別，運行程序，模擬智能門禁系統。
保存、下載并運行程序
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
組合程序時，為何要加上“重復執行”控件
討論坊
參考：圖書館智能門禁系統是一個持續不間斷運行的程序，其核心功能在于不斷循環地檢測每一位進館人員的入館資格。若缺乏循環執行機制，系統的監控腳本將在單次運行后終止，無法滿足圖書館對進出管理的持續需求。因此，重復執行控件是確保門禁系統能夠穩定、有效地執行其安全驗證任務的關鍵所在。
新知講解
二、模擬圖書館智能門禁系統
搭建程序腳本，模擬實現圖書館智能門禁系統。
實踐園
參考：根據課本圖9-12腳本，編寫自己的圖書館智能門禁系統。在編寫程序過程中，注意舵機角度需要根據小組搭建的模擬情景情況適當調整課本圖9-12腳本。此外，根據自己程序注冊的人臉信息對課本圖9-12腳本中的涉及的人臉信息進行修改。
新知講解
三、擴展學習——程序調試的方法
程序調試對于軟件開發至關重要。通過調試，開發人員能夠查找并修復代碼中的錯誤，確保程序的正確性和穩定性。在圖形化編程中，常用的調試方法有觀察法和斷點法。
新知講解
三、擴展學習——程序調試的方法
2.斷點法 斷點法是指將程序分成若干個相對獨立的部分，將錯誤定位在其中的某一部分后，再重復之前的步驟，直到找到程序出錯的具體位置為止。斷點法一般用于調試結構復雜、由多個模塊組成的程序。
1.觀察法 觀察法是指直接觀察程序，定位程序錯誤，一般分為四個步驟。第一步是明確程序預期效果，第二步是試運行程序，第三步是觀察程序腳本，第四步是定位錯誤。
課堂總結
本節課我們共同探索了智能門禁系統的實現過程，通過模擬搭建圖書館門禁場景，并利用xDingAI軟件進行了實踐操作。大家表現出極高的熱情和探索欲望，積極參與人臉信息的注冊和智能門禁程序腳本的編寫。在編程實踐中，大家逐步掌握了基本的編程邏輯，理解了人臉識別技術在智能門禁中的應用。同時，通過小組討論和團隊協作，同學們也鍛煉了溝通能力和團隊合作精神。
板書設計
課后作業
回顧課堂內容，請簡述圖書館智能門禁系統的工作原理。
01
02
如果你是圖書館管理員，你會如何利用智能門禁系統提升圖書館的管理效率和用戶體驗？提出你的建議和方案。
謝謝
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智能門禁 教學設計
課題 智能門禁 單元 設計智能圖書館 學科 小學信息技術 年級 六年級
教材分析 教材內容豐富、結構清晰，通過實踐活動讓學生理解和應用人工智能技術。通過模擬搭建圖書館門禁場景和使用xDingAI軟件，學生不僅能夠學習人臉識別技術的實際應用，還能鍛煉動手能力和編程思維。項目活動設計巧妙，分步驟引導學生完成從硬件搭建到軟件編程的全過程，使學生能夠在實踐中深入理解智能門禁系統的工作原理。此外，教材中的探究屋、實踐園等環節，鼓勵學生動手嘗試和討論思考，培養了學生的探究精神和團隊協作能力。教材體現了“做中學”的教學理念，將理論知識與實踐操作有機結合，有效提升了學生的綜合素養。
學習目標 信息意識：能夠認識到信息技術在智能門禁等場景中的重要性，培養對信息技術應用的敏感性和洞察力。計算思維：通過搭建智能門禁系統，能夠理解和運用條件判斷、循環執行等基本的編程邏輯。數字化學習與創新：通過模擬實現圖書館智能門禁系統，激發創新思維，培養利用信息技術進行創新設計的能力。信息社會責任：通過小組討論和團隊協作，培養團隊合作精神，能夠在信息社會中有效地與他人溝通和協作，共同解決問題。
重點 學生需要重點理解人臉識別技術在智能門禁系統中的作用，以及如何通過編程實現這一技術的應用。這涉及對xDingAI軟件的使用，包括人臉信息的注冊、保存以及在門禁系統中的應用。
難點 學生理解如何將軟件編程與硬件（如“智聯貓”和舵機）相結合，實現智能門禁系統的模擬有一定困難。這需要學生具備一定的動手能力和實際操作經驗。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
導入新課 本項目中，我們將圍繞“設計智能圖書館”展開學習活動。通過本項目的學習活動，從生活中熟悉的案例入手，提高學生利用人工智能合理改造生活的能力和意識。本項目共2課，包括5個項目活動，詳見下表：課題項目活動第9課智能門禁項目活動1:模擬搭建圖書館門禁場景項目活動2:模擬圖書館智能門禁系統第10課智能借閱項目活動3:模擬搭建圖書借閱系統場景項目活動4:智能獲取圖書存放位置信息項目活動5:智能借閱圖書 了解本次項目活動的具體內容。 明確本次項目活動的內容及學習目標，激發學生學習興趣。
講授新課 人工智能給我們的生活帶來了很多便利，如將人臉識別技術運用于圖書館門禁，通過編寫相應的程序實現圖書館智能門禁系統。項目活動1:模擬搭建圖書館門禁場景要實現圖書館智能門禁，首先要模擬搭建圖書館門禁場景。1.“智聯貓”“智聯貓”(圖9-1)集成了話筒、攝像頭、RGB三色燈、喇叭、控制按鈕、2.54接口、USB接口和外接電源等設備。話筒：用于采集聲音信息。攝像頭：用于采集圖像、視頻信息。RGB三色燈：用于顯示信號狀態。喇叭：用于輸出語音播報。控制按鈕：用于控制信號開關。2.54接口：用于連接一些除計算機以外的其他外部設備，如舵機、馬達、各種傳感器等。USB接口：用于連接計算機。外接電源：用于連接外部電源。2.場景搭建和連接①舵機搭建。如圖9-2所示安裝舵機白色搖臂。②舵機與“智聯貓”連接。將舵機的“棕”“紅”“橘”3根連接線分別與2.54接口中的G、V、S1口連接(圖9-3),模擬搭建圖書館門禁場景。實踐園設計并搭建智能圖書館的模擬硬件。參考：門禁控制器使用智聯貓，使用舵機模擬開門，其他場景使用積木，以下是搭建的簡要步驟。使用積木搭建圖書館門禁的框架，模擬出入口的門廊形狀。在門廊一側安裝智聯貓門禁控制器，并連接好電源。將舵機固定在門禁的一側，模擬門的開關動作。使用積木搭建一個小房子，代表圖書館內部，以增強模擬效果。項目活動2:模擬圖書館智能門禁系統圖書館智能門禁系統可以智能判斷來訪人員是否符合進入圖書館的條件，并自動開關大門。當符合條件的人員在攝像頭前“刷臉”時，門禁系統會語音播報，例如“小博士，歡迎您進入圖書館”;接著綠燈亮起，圖書館門打開；幾秒鐘后，綠燈熄滅，圖書館門關閉。如果是不符合條件的人員在攝像頭前“刷臉”時，圖書館門不會打開。如果要實現“刷臉”開門的人工智能應用，那么首先要將可以進入圖書館的“人臉”信息輸入數據庫中。3.搭建“人臉注冊”程序腳本xDingAI軟件是一款可以實現多種人工智能功能的圖形化編程軟件。①打開xDingAI軟件窗口，單擊窗口左下角圖標，在彈出的窗口中選擇“x-AI智聯貓”擴展模塊，單擊“確定”按鈕，添加“x-AI智聯貓”擴展模塊到xDingAI軟件中，如圖9-4所示。②新建一個“智聯貓”主程序，如圖9-5所示。③連接網絡并初始化在線AI功能，如圖9-6所示。④將“人臉”信息編寫在程序腳本中，如圖9-7所示。4.“人臉”信息“人臉”信息必須保存到數據庫中才能在“人臉識別”時被匹配，從而被識別。①用MicroUSB數據線將連接好舵機的“智聯貓”與計算機相連。②利用“智聯貓”上的攝像頭收集人臉信息，在xDingAI軟件窗口右下方的“感興趣區域”會顯示需要注冊的人臉圖像。③單擊窗口中的“連接設備”按鈕，當設備連接成功，按鈕會變成。④單擊窗口中的“運行”按鈕，當“運行”按鈕變成，同時“感興趣區域”中顯示“OK!”時，表示該人臉信息已被成功保存，如圖9-8所示。探究屋編寫“人臉注冊”程序，嘗試將小組成員的“人臉”信息保存到數據庫中。5.搭建智能門禁程序腳本①新建主程序，初始化變量及網絡狀態。新建一個“智聯貓”主程序，并將RGB三色燈初始化為“綠色熄滅”狀態，舵機初始化為“0”度關門狀態，連接網絡并初始化在線AI功能，將變量res的初始值設置為“識別特定人臉并返回結果”,如圖9-9所示。②搭建判斷是否有人進門的程序腳本。添加“如果……那么……”控件，設置如果變量res不為空，那么執行對人臉進行識別程序，如圖9-10所示。③根據人臉識別結果，判斷開門、關門。繼續加入“如果……那么……”控件，設置如果變量res的值為“小博士”或者“小問號”,那么語音播報“您好，可以進入圖書館了”,綠燈亮起，并且舵機轉動“90”度，模擬打開圖書館門，“10”秒鐘后綠燈熄滅，舵機轉動至“0”度，模擬關閉圖書館門，如圖9-11所示。④將步驟①~③的程序組合成完整的智能門禁程序腳本，如圖9-12所示。6.保存、下載并運行程序①保存完整的程序腳本，單擊窗口中的“下載到設備”按鈕上，將智能門禁程序下載到連接好舵機的“智聯貓”上。②使用“智聯貓”進行人臉識別，運行程序，模擬智能門禁系統。討論坊組合程序時，為何要加上“重復執行”控件 參考：圖書館智能門禁系統是一個持續不間斷運行的程序，其核心功能在于不斷循環地檢測每一位進館人員的入館資格。若缺乏循環執行機制，系統的監控腳本將在單次運行后終止，無法滿足圖書館對進出管理的持續需求。因此，重復執行控件是確保門禁系統能夠穩定、有效地執行其安全驗證任務的關鍵所在。實踐園搭建程序腳本，模擬實現圖書館智能門禁系統。參考：根據課本圖9-12腳本，編寫自己的圖書館智能門禁系統。在編寫程序過程中，注意舵機角度需要根據小組搭建的模擬情景情況適當調整課本圖9-12腳本。此外，根據自己程序注冊的人臉信息對課本圖9-12腳本中的涉及的人臉信息進行修改。擴展學習——程序調試的方法程序調試對于軟件開發至關重要。通過調試，開發人員能夠查找并修復代碼中的錯誤，確保程序的正確性和穩定性。在圖形化編程中，常用的調試方法有觀察法和斷點法。觀察法 觀察法是指直接觀察程序，定位程序錯誤，一般分為四個步驟。第一步是明確程序預期效果，第二步是試運行程序，第三步是觀察程序腳本，第四步是定位錯誤。斷點法斷點法是指將程序分成若干個相對獨立的部分，將錯誤定位在其中的某一部分后，再重復之前的步驟，直到找到程序出錯的具體位置為止。斷點法一般用于調試結構復雜、由多個模塊組成的程序。 使用“智聯貓”模擬搭建圖書館門禁場景。認識“智聯貓”硬件構成。將舵機連接到“智聯貓”上。添加必要的結構件，模擬搭建圖書館門禁場景。了解模擬圖書館智能門禁系統的情境。根據教師指導完成“人臉注冊”程序腳本的編寫。在教師指導下注冊人臉圖像信息。在教師的指導下搭建智能門禁程序腳本。將編寫好的完整腳本程序下載到設備，檢查程序運行情況。小組討論“重復執行”的意義。獨立完成模擬圖書館智能門禁系統的腳本搭建。學習圖形化編程程序調試方法。 通過學習“智聯貓”的組件及與舵機連接的方法，模擬搭建圖書館門禁場景，為模擬圖書館智能門禁系統做知識和技能儲備。通過了解模擬圖書館智能門禁系統的情境，完成“人臉注冊”程序腳本的編寫，注冊人臉圖像信息，搭建智能門禁程序腳本并下載運行，讓學生體驗完成的智能門禁系統設計、制作過程，培養學生的動手能力，計算思維和綜合應用知識技能的能力。通過小組討論，深刻理解“重復執行”控件在門禁系統中的重要意義。通過獨立完成門禁系統腳本搭建，鞏固本課學習的重點內容。通過學習調試方法，優化程序性能、提高系統可靠性，培養學生的計算思維和信息意識。
課后練習 1.回顧課堂內容，請簡述圖書館智能門禁系統的工作原理。2.如果你是圖書館管理員，你會如何利用智能門禁系統提升圖書館的管理效率和用戶體驗？提出你的建議和方案。 小組合作，完成課后實踐任務。 通過簡述圖書館智能門禁系統的工作原理，鞏固課堂知識點，并鍛煉學生的歸納總結能力。通過思考如何利用智能技術改進圖書館服務，這既提升了學生的實際應用能力，也培養了他們的服務意識和管理思維。
課堂小結 組織學生分小組總結本課學習內容，請每個小組代表說說自己小組總結的結果。教師做最后的補充。參考：本節課我們共同探索了智能門禁系統的實現過程，通過模擬搭建圖書館門禁場景，并利用xDingAI軟件進行了實踐操作。大家表現出極高的熱情和探索欲望，積極參與人臉信息的注冊和智能門禁程序腳本的編寫。在編程實踐中，大家逐步掌握了基本的編程邏輯，理解了人臉識別技術在智能門禁中的應用。同時，通過小組討論和團隊協作，同學們也鍛煉了溝通能力和團隊合作精神。 在小組討論基礎上，推選代表總結本課學習內容。其他小組做補充總結。 學生自己總結學習內容是一種學習方法，每次課可以梳理出學習了哪些知識、技能方法和思維方式，在頭腦中形成本課程的學科結構。
板書 從教師板書上歸納本課學習內容的重點。 通過板書，幫助學生形成本課學習內容思維導圖。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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