“一口道尽千年事，双手对舞百万兵”，传统皮影戏因其操作杂乱、对扮演者技艺要求苛刻，加之缺少满足的交互性，难以与观众树立深化的互动，阻止了这一传统艺术的传承与开展。本项目根据人体姿势辨认技能，完结“无触摸式”的皮影戏互动扮演，旨在运用人工智能技能立异皮影戏文明。
课程通过4个子项目带领学生学习人体姿势辨认技能的原理及运用。通过人体姿势数据收集、模型练习、模型调用、模型优化、模型布置等环节，带领学生亲历完好的人工智能模型练习流程。
本项目授课目标为高中二年级学生，已具有必定的 Python编程根底与开源硬件操作经历，在前期参加过人工智能相关项目的开发。
以“打造多功用人工智能皮影机器人”为主题，包含4个子项目，合计7个课时，在实在的项目情境下，带领学生顺次完结中心常识的学习，课程组织如图1所示。
教师首先为学生扮演一段戏法“空中点灯”，躲藏摄像头后，通过食指与拇指的开合，操控LED小灯亮灭。学生结合手部要害点检测原理，在教师的引导下，将两指开合问题笼统成平面中两点之间的间隔问题，并结合两点之间的间隔公式，通过编程操控LED小灯亮灭（图2）。
规划目的 鉴于后续项目中“机器学习建模”相关联的内容较为笼统，学生了解起来存在必定困难，因而设置本节课作为前置课程。课程聚集于引导学生通过“人工建立简略数学模型”的实践进程，助力其深化了解后续机器学习流程中杂乱模型练习与建模的内涵逻辑，然后建立起从“简略建模”到“杂乱建模”的认知阶梯，完结有用过渡。
在机器学习进程中，数据集就好像烹饪所需的原材料，是练习模型不可或缺的根底。数据集的获取办法有许多，本项目中，需求凭借摄像头收集4种特定的手语手势数据。学生根据分组主题，补全相关代码，为收集到的手势数据增加标签。随后，运用摄像头，依照预先设定的命名次序，顺次收集多种手语姿势，每种50张，以此构建完好的数据集。
规划目的 数据收集为模型练习的首要环节，数据集的质量直接影响后期模型练习质量。通过本环节，学生能够开始了解数据集的概念及其在模型练习中的要害作用，了解标签的意义，并着手实践，体会自主收集数据集的进程与办法。
考虑：怎么建立神经网络进行杂乱模型的练习？怎么调整要害参数以进步模型练习质量？
数据获取及预处理完结后，需求建立神经网络进行模型练习。本项目运用的是LSTM（长短期回忆网络），这是一种特别的循环神经网络（RNN），被大范围的运用于文本分类、姿势估量、语音辨认等范畴。学生运用model.add()函数补全代码，增加神经网络各层，构建完好的LSTM模型架构。学生2人1组，对test_size、epochs等要害参数进行差异化赋值，调查模型练习中不同要害参数对loss（丢失函数）与accuracy（准确率）的影响，并在电子学案中做好记载，然后了解不同参数对模型练习质量的影响。中心代码如图3所示。
规划目的 本项目旨在协助学生了解机器学习模型练习的详细流程及不同要害参数对模型练习质量的影响。
学生依照线路图衔接硬件器件，补全半成品代码，调用前期练习生成的h5模型权重文件，结合分支句子，完结不同手语手势操控不一样的色彩的小灯亮起、触发语音播报等（图4）。
规划目的 学生完结了运用开源硬件布置练习模型的操作，完结了从数据获取到布置运用的完好机器学习流程。这一进程不只让学生对机器学习有了更深入的了解，也让他们感触到了技能落地的魅力。
教师总结项目内容，各小组填写项目点评量表，展现本组著作，共享规划和完结进程中的心得体会与收成，以便在后期加强完善著作。
在皮影机器人开发实践中，学生根据原有功用，立异性地融入语音对话、环境温湿度监测等功用，打造出兼具兴趣交互与实用价值的多功用智能皮影机器人。在实践协作进程中，学生编程才能显着提高，把握了运用技能东西处理实际问题的技巧，立异精力与着手才能得到充沛练习，一起信息社会责任感也得以强化。
本项目具有极高的兴趣性与交互性，且易于拓宽。学生如想开宣布更多的项目，只需求收集不一样的人体姿势，并凭借更多的软硬件东西完结布置即可，如开发交警手势辨认设备、深蹲检测设备等。
模型练习是一个检测时刻与算力的环节，尤其在一般机房这样的低算力环境下，要让学生从头练习得到1个模型好不容易。本项目中，教师提早练习好1个完结度约50%的预练习模型，学生在此根底上对预练习模型要害参数进行微调，短时刻内即可练习生成新的模型，进步了讲堂功率。但学生收集的人体姿势有必要与教师进行模型练习时收集的姿势动作共同，不利于个性化练习模型。未来教师可供给多种姿势的预练习模型，供学生挑选运用，然后生成愈加多样化的效果。
本文系淄博市教育科学“十四五”规划课题“根据跨学科理念的一般高中人工智能项目教育实践研讨”（课题同意号:2025ZJY029）阶段性研讨效果
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