【创意智造组】Mind+ V2 模型训练 学校楼道安全提醒器（视觉）图像分类检测 简单

Mind+ 2.0 · 【创意智造组】学校楼道安全提醒器
——从创意智造到图像分类的社团改造

基于行空板M10 · 摄像头 · 本地训练 · 2026.04 · 15.周三社团活动

? 活动摘要 —— 本次社团活动在原有“楼道语音提醒器”（超声波+录音模块）的基础上，引入 Mind+ 2.0 内置人工智能训练工具，利用 USB 摄像头采集“空楼梯”与“拥挤楼梯”图像，完成简易图像分类模型训练与部署。过程强调学生参与数据采集、训练及验证，切身体验人工智能从数据到推理的闭环，为新课程标准下的直观 AI 教学提供低成本、可复制的范例。

1. 活动背景与教学立意

本次活动依托每周三的信息科技社团，前期因学生备战创意智造大赛而推迟集中操作，直至近一周才进入具体实施阶段。值得关注的是，Mind+ 2.0 在人工智能训练方面有了显著跃升：相较于过去使用 MaxDuino K210 等需要跳转第三方平台的繁琐流程，新版直接在软件内集成了图形化模型训练向导、实时摄像头采集以及语音合成等功能。这种集成化进步对于落实《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》尤为关键——让学生在课堂上“摸得到、看得懂、改得动”人工智能模型，比单纯追求准确率更重要。操作简易度、直观性与即时反馈，正是本次社团改造的核心价值。

2. 项目原型与改造契机

项目起源于学生在上周“学生数字素养大赛·创意智造”中自主设计的一款楼道语音提醒器。学生观察到课间楼道拥挤存在安全隐患，便利用超声波传感器检测距离，配合录音模块实现“前方拥挤，请慢行”等语音提示。外壳、结构均已成型。

今日社团活动中，师生在不改动外壳的前提下进行“AI 升级”：将 行空板M10 及配套 USB 摄像头嵌入原有外壳内，保留录音模块，增加视觉判断能力——通过图像分类识别楼道是否拥挤。因缺少 USB Hub 未接入USB音响让M10自己播放录音。

3. 实施过程详解

3.1 硬件清单与准备

• 主控：行空板 M10
• 图像采集：信息科技初中套装自带的 USB 摄像头（与推理阶段同一设备，避免色彩/视角偏差）
• 原有组件：外壳（保留）、录音模块
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3.2 数据采集与分类策略

训练目标设定为二分类：“空楼梯”（无人/稀疏）与“拥挤楼梯”（课间人流密集）。利用摄像头在楼道固定机位连续拍照，采集时间覆盖上课安静时段与下课高峰时段。两组各采集约 100+ 张照片，手动剔除模糊、过曝或遮挡严重的图像。因社团活动时间限制，未进行多时段、多光照的精细采样，但让学生亲历了“清洗数据集”的完整步骤。

3.3 模型训练与导出

基于 Mind+ 2.0 内置的“模型训练”模块，使用自带摄像头分别采集两组图片并给类别命名，图像尺寸设置为较小分辨率以换取更快的推理速度。采用默认超参数直接训练，训练完成后导出模型文件及标签文件，并放入行空板资源目录。整个训练过程在普通笔记本上数分钟内完成，学生能清晰观察损失下降曲线。

3.4 部署与实时推理

编写简单的图形化程序：循环读取 USB 摄像头画面，调用加载的模型进行分类，根据结果在屏幕上显示“空楼道 / 拥挤楼道”以及置信度。摄像头画面在行空板上呈现轻微卡顿（约 8~12 fps），但分类响应仍属灵敏，基本满足演示需求。

4. 效果呈现与教学成果

? 学生参与维度

从拍摄照片、筛选数据集，到点击“训练”按钮、观察模型输出，社团每位成员均轮流操作。他们直观理解了“训练集”“过拟合”“置信度”等概念，并在验证环节主动测试不同光照下的误报情况。

? 模型表现

分类灵敏度较高，但误报率明显偏高——例如把空楼道中某块阴影或背包识别为“拥挤”。这是典型的过拟合现象，源于训练集单一（同一时段、同一机位）。尽管如此，作为教学样例，它极好地展现了数据多样性的重要性。

⏱️ 时间适配

社团活动总时长约 90 分钟，包含讲解（15分钟）、采集与清洗（25分钟）、训练（15分钟）、部署与测试（25分钟）、总结讨论（10分钟）。内容难度适中，刚好匹配初中社团节奏。

5. 优点与不足（复盘反思）

6. 优化方向与教学延展建议

• 增大训练集规模及多样性：在不同日期、不同时段（清晨、正午、傍晚）及不同天气下采集，至少扩充至每类 300~500 张，并包含部分负样本（如有人但非拥挤状态）。
• 引入数据增强：Mind+ 后续版本若支持随机翻转、亮度调整，可进一步抑制过拟合。
• 多模态融合：将超声波数值与图像分类结果做简单逻辑融合，例如“超声波检测距离＜1.2m 且 图像判为拥挤”才触发提醒，提升鲁棒性。
• 课程化封装：可将该活动设计为一节 90 分钟的“AI 初体验”课程，配套学习单与数据集采集指导，适合初中信息科技新课标“人工智能与智慧社会”模块。
• 硬件完善：准备 USB Hub 并接入 USB 喇叭，调用 Mind+ 的语音合成模块，使提醒器真正发声。

7. 成果小结与课程化价值

本次改造作品虽然结构简单、精度有限，但其核心价值在于过程可见、参与度高。学生从“按按钮”的旁观者转变为数据采集者、训练监督者和模型评测者。在短短一个半小时内，他们见证了人工智能如何从一堆照片中学习规律，也目睹了“垃圾数据进、垃圾结果出”的现实案例。这正是信息科技新课标所倡导的“做中学”“用中学”。

相较于个人独自完成一个高精度模型，社团集体协作、边试边改的模式更符合初中生的认知特点。该案例稍加整理即可成为一节成熟的社团课或公开课，前提是学校配备初中信息科技套件（行空板M10 + USB摄像头 + 基础传感器）。

? 一句话总结教学适配度：

“作为个人竞赛作品略显单薄，但作为一堂社团人工智能实践课，其难度、时长与互动性恰如其分，是新课标下直观 AI 教学的优秀载体。”

附录：关键步骤与注意事项

• 摄像头选择：强烈建议使用 M10 自带 USB 摄像头进行训练和推理，避免使用手机或笔记本内置摄像头，否则色温、畸变不同导致准确率暴跌。
• 图像尺寸：训练前在 Mind+ 中勾选“小尺寸”，能显著提升行空板推理帧率，但细节损失可能会增加误判，需权衡。
• 训练文件导出：生成两个文件（.lm 模型文件 + .txt 标签文件），一并拷贝至行空板“项目中的文件”或指定资源路径。
• 社团时间规划：提前准备好 USB 摄像头驱动、确认行空板联网，可节省 10~15 分钟调试时间。
•       以上内容本人口述，deepseek整理，本人修改添加内容，总用时15分钟。。。就喜欢DEADLINE附近的压迫感。