32《智能分类垃圾桶的功能实现》教学设计电子工业版初中信息科技第六册

电子工业版第六册信息科技教学设计课题第3.2节《智能分类垃圾桶的功能实现》单元三单元学科信息科技九年级第六册学习目标1、输入图像训练分类模型2、验证分类图像模型3、垃圾分类功能的实现重点了解技术的组成部分与应用；了解本单元知识概要。难点垃圾分类功能的实现教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图一、教学目标通过本章节的学习，你应该掌握以下内容：1、输入图像训练分类模型2、验证分类图像模型3、垃圾分类功能的实现倾听老师开篇介绍本课程的教学目标综合考虑垃圾的特点，理论联系生活实际，了解垃圾智能分类功能实现的基本过程以及在日常生活中的应用二、新课导入基于图像识别的垃圾智能分类应用能够快速地帮助人们对垃圾进行分类。如果在生活中拥有一个智能分类垃圾桶,只要扫一扫就能知道垃圾属于什么类别，并自动打开相应的垃圾桶进行投放就太方便了。本节课我们根据图像识别的垃圾分类原理，采用合适的开发设备与工具，实现智能分类垃圾桶的功能。观看分类智能垃圾分类图片的应用并思考回答问题激发学生兴趣并快速进入学习状态三、新课讲解一、输入图像训练分类模型智能分类垃圾桶要实现垃圾分类的功能，首先需要选择合适的AI设备，让它识别出不同的垃圾，然后再进行垃圾分类。要识别各种垃圾，需要将垃圾的图像数据输入到AI设备中，进行训练并最终建立图像分类模型。因此，我们将收集到的瓶子、废纸、废电池这3种垃圾的多张高清图片(见图3.2.1)输入到AI设备中，供其学习。这些供机器进行学习的图像数据统称为训练集。我们以智能开发板和AI摄像头作为垃圾分类的AI设备，设备连接如图3.2.2所示。长按智能开发板的开机按钮即可打开智能开发板。我们可以用AI摄像头直接拍摄垃圾获取图像数据(拍摄时，注意被拍对象的背景要干净、光线要明亮)，为了降低拍摄难度，这里我们用Al摄像头拍摄收集的垃圾的高清图片。二、验证分类图像模型完成图像模型训练后，就得到了可以识别物体的图像分类模型，改写图3.2.3

所示的程序，对保存好的模型进行验证，如图3.2.7

所示。将该程序刷入智能开发板中，使用AI摄像头识别垃圾图像，可在编程软件的控制台和AI摄像头屏幕上看到模型的预测结果。在程序中，首先需要对AI摄像头进行初始化,之后设定图像分类模型的参数。分类数量即要识别的垃圾种类数，以瓶子、废纸、废电池3种垃圾为例，分类数量为3;训练集数量即AI设备要学习的垃圾图像总数，以每类垃圾采集5张图像进行训练为例，总的训练集数量为15。参数设定好之后添加分类图像与训练集图像，开始训练模型并保存模型。

程序编写完成后，将其刷入智能开发板中，按下AI摄像头的A键，按顺序依次拍摄要分类垃圾的图片，告诉机器有几类垃圾需要识别，如图3.2.4所示。之后按下AI摄像头的B键，拍摄要分类垃圾的训练集，如图3.2.5所示。垃圾图像总数达到前面设定的训练集数量时，AI摄像头将进行模型训练，完成模型训练后，就可以得到3种垃圾的图像模型。三、垃圾分类功能的实现当AI设备能够识别出垃圾后，就可以根据垃圾的类别对其进行分类投放了,

如图3.2.9

所示。为了澄清原理、简化难度，我们将智能分类垃圾桶只分为可回收垃圾和不可回收垃圾，除可回收垃圾以外的其他垃圾都划为不可回收垃圾。以可回收垃圾和不可回收垃圾为例，瓶子、废纸属于可回收垃圾，废电池属于不可回收垃圾。在对应的程序中，识别到不同的垃圾就打开不同的垃圾桶。如图3.2.10所示，当识别的结果小于2时，旋转控制器(如舵机)到一定角度，可以将垃圾投放到可回收垃圾桶内:当识别的结果=2时，旋转控制器到一定角度，可以将垃圾投放到不可回收垃圾桶内。通过教师的讲解，以小组合作的方式、联系生活中垃圾的场景，开展讨论交流、合作完成任务通过小组合作，加强学生组内团结、共同完成任务四、课堂练习课程练习书本上的内容智能分类垃圾桶功能实现可分为——、——、——。尝试本节课学习的图像分类方法对简单的图形进行分类。基于生活中的实际问题，尝试使用图像分类方法进行解决。如道路施工区域禁止人员进入，如果识别到就进行预警等。通过课堂的上的随机提问，抽取学生回答，引导学生练习开展习题。通过课堂的讲解，引导学生本人通过思考，独立完成书本上的习题五、课堂总结请同学们对照本章的学习目标进行总结，看看自己掌握了那些知识。以小组为单位，对本单元的学习情况和项目情况，进行总结归纳。通过回顾智能垃圾分类应用实现过程的场景，引导学生独立对所学的课程进行归纳总结六、作业布置作业布置回顾日常生活中遇见的垃圾，收集这些垃圾的图像，根据不同的垃圾分类方式，编写垃圾分类程序，实现智能垃圾分类的功能。理论联系学校和生活的实际问