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教科版2019信息技术必修1数据与计算第3单元认识数据3.4加密与解密教学设计【教材分析】本项目包含“任务一解开网站账号被盗之谜”和“任务二让数据‘隐身’”两个任务。
任务一包含两个活动：“活动1 防范‘盗窃’行为”，“活动2 设置安全密码”。
任务一是让学生通过“活动1”，总结防范密码被盗的各种现实的或潜在的形式，加强信息安全意识。
通过“活动2设置安全密码”，守住信息安全的第一道防线。
为增强说服力，让学生借助Python程序，体验简单整数密码被破解的过程和耗时。
另外，在较大数据规模的运算中，如何提高运算效率，也是活动2的一个“副产品”。
活动1主要是从意识层面谈密码安全防范，活动2则从技术层面演示简单整数密码的不安全性。
建议任务一安排1课时。
任务二包含两个活动：“活动1 古老的‘隐身术’”，“活动2 揭密‘隐身术’”。
任务二通过“活动1”，讲述加密技术的历史，引入加密解密概念。
活动2引入恺撒密码，解剖恺撒密码的加密原理，并以流程图、程序实现加密算法。
建议任务二安排1课时。
通过两个任务的学习，使学生能认识到密码的安全性在于难以被破解，以及加法密码的基本原理和算法，能够写出相应的加密解密算法和程序，充分认识信息安全的重要性，采取一定的技术措施保障信息安全。
【教学建议】在2017版普通高中信息技术课程标准中，26次提到“信息安全”。
信息安全成为信息技术学科四大核心素养中的“信息意识”和“信息社会责任”中的重点内容：具备信息社会责任的学生，具有一定的信息安全意识与能力，能够遵守信息法律法规，信守信息社会的道德与伦理准则，在现实空间和虚拟空间中遵守公共规范，既能有效维护信息活动中个人的合法权益，又能积极维护他人合法权益和公共信息安全；关注信息技术革命所带来的环境问题与人文问题；对于信息技术创新所产生的新观念和新事物，具有积极学习的态度、理性判断和负责行动的能力。
关于信息安全和数据保护，内容是非常丰富的，教师可根据情况适当拓展，因地制宜，因材施教。
3.4加密与解密4.问题分析：（1）如何替换a～w或A～W间的字母: （2）如何替换x～z或X～Z间的字母: （3）字母以外的其他字符：掌握恺撒加密的原理，为后面理解代码、完善程序做好铺垫。
5．代码选填并调试、运行程序。
（学生演示完成的程序）学生理解代码后，实现恺撒加密。
课堂小结提醒：了解密码安全与加密、解密的技术能够帮助我们保护个人隐私。
同时，我们也要从自己做起，遵守相关法律和必要的道德规范，共同维护健康、良好的数据环境。
总结梳理本节课知识点。
要求学生遵守相关法律、法规、道德规范。
学情分析本节课是教育科学出版社高中信息技术必修１《数据与计算》中《3.4加密与解密》一节，本节包含以下几个方面的学习任务：1.树立保护数据安全意识。
2.体验密码破解，防范密码盗窃，掌握设置安全密码的技巧。
3.加密、解密的概念及原理。
4.用Ｐython实现简单的加密算法。
其中，体验密码破解，防范密码被盗，掌握设置安全密码技巧这部分内容学生有模糊的意识，但没有实际的体验和深入的了解，需要让每个学生充分参与，在体验、经验的基础上领悟、归纳、总结；避免直接灌输结论，更不要让学生机械背诵结论。
加密、解密的概念及原理这一部分内容难度不大，但学生没接触过，也非常容易混淆，需要让学生在理解的基础上掌握。
本节中的难点是用Python实现恺撒加密，要求学生有较强能力的Python编程基础知识，能够理解恺撒加密的算法和程序，尤其要理解加密过程中如何编程实现字母替换。
而学生对Python编程掌握水平层次不一，理解程序的算法和语句有困难，需要在教学中充分铺垫、诱导、启发、示范、练习，对学生学习中的难点、盲点重点训练，循序渐进，最终完成学习任务。
效果分析本节课是教育科学出版社高中信息技术必修１《数据与计算》中《3.4加密与解密》一节，本节包含以下几个方面的学习任务：1.树立保护数据安全意识。
2.体验密码破解，防范密码盗窃，掌握设置安全密码的技巧。
课程设计文件的加密解密一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握加密解密的基础知识，理解加密解密在信息安全中的重要性；2. 使学生了解不同类型的加密算法及其原理，如对称加密、非对称加密和散列算法；3. 帮助学生掌握基本的加密解密工具和软件的使用。
技能目标：1. 培养学生运用加密算法对信息进行加密解密的实际操作能力；2. 提高学生分析、解决信息安全问题的能力；3. 培养学生独立研究、合作学习的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对信息安全领域的兴趣，激发他们探索加密解密技术的热情；2. 增强学生的网络安全意识，让他们明白保护个人和他人隐私的重要性；3. 培养学生具备诚信、负责任的价值观，在学习和生活中遵循法律法规。
本课程针对高中年级学生，结合计算机科学和信息技术的特点，以实用性为导向，旨在帮助学生在掌握基本知识的同时，提高实际操作能力和信息安全意识。
课程目标具体、可衡量，便于后续教学设计和评估。
在教学过程中，将注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探索，培养他们的创新精神和团队协作能力。
二、教学内容1. 加密解密基本概念：介绍加密解密的定义、作用和分类；教材章节：第一章 信息安全基础2. 对称加密算法：讲解DES、AES等对称加密算法的原理和特点；教材章节：第二章 加密技术3. 非对称加密算法：介绍RSA、ECC等非对称加密算法的原理和应用；教材章节：第二章 加密技术4. 散列算法：阐述MD5、SHA等散列算法的原理及其在加密解密中的应用；教材章节：第二章 加密技术5. 加密解密工具与软件：介绍常用的加密解密工具和软件，如WinRAR、TrueCrypt等；教材章节：第三章 加密解密工具与应用6. 实际操作与案例分析：组织学生进行实际操作，分析信息安全案例，巩固所学知识；教材章节：第四章 信息安全案例分析7. 信息安全意识培养：讲解网络安全意识，强调保护隐私和数据安全的重要性；教材章节：第五章 信息安全意识与法律法规教学内容按照教学大纲安排，由浅入深，确保学生能够系统性地掌握加密解密相关知识。
教科版高一信息技术必修1第三单元3.4加密与解密教学设计3.4 加密与解密本节内容按2课时设计。
第一课时教学重难点【教学重点】会分析生活中由密码引起的数据安全问题，理解对数据进行保护的意义。
【教学难点】用穷举法破解密码。
【教学过程】一、引入1.学生预习，阅读第77页“任务一解开网站账号被盗之谜”之“活动1 防范‘盗窃’行为”，填写第78页的表3.4.1。
2.教师检查，并评讲填写情况，引出数据安全、密码的话题。
表3.4.1 密码盗窃与防盗分析表二、密码密码是指用来核对用户ID以验证用户就是本人的一组字符。
活动2设置安全密码打开教科书配套资源中的“数据安全性测试.py”，运行并测试穷举搜索一个5位、7位和9位的数字密码，分别需要多长时间，填写表3.4.2。
（详见配套资源“数据安全性测试(有界面).fld”和“数据安全性测试(有界面).py”）表3.4.2 穷举搜索密码需要的时间实现穷举搜索的自定义函数jiemi()的程序代码如下：def jiemi():d1=datetime.datetime.now() #获取当前系统时间d1p=int(varin.get()) #获取输入文本框的数字密码for i in range(0,p+1): #从0循环到正确密码数值if i==p: #如果密码相同d2=datetime.datetime.now() #获取当前系统时间d2d=d2-d1 #取得时间差#在输出文本框中显示解密用时varout.set(str(d.seconds)+"秒"+str(d.microseconds/1000)+"毫秒")程序运行效果如下：【比一比】当然，我们也可以编写无可视化界面的程序，程序更简单。
（详见配套资源“数据安全性测试(无界面).py”）程序运行效果如下：请比较有可视化界面与无可视化界面两个程序运算的快慢，将最快的结果填入表3.4.2。
3.4 加密与解密本节内容按2课时设计。
第一课时教学重难点【教学重点】会分析生活中由密码引起的数据安全问题，理解对数据进行保护的意义。
【教学难点】用穷举法破解密码。
【教学过程】一、引入1.学生预习，阅读第77页“任务一解开网站账号被盗之谜”之“活动1 防范‘盗窃’行为”，填写第78页的表3.4.1。
2.教师检查，并评讲填写情况，引出数据安全、密码的话题。
表3.4.1 密码盗窃与防盗分析表二、密码密码是指用来核对用户ID以验证用户就是本人的一组字符。
活动2设置安全密码打开教科书配套资源中的“数据安全性测试.py”，运行并测试穷举搜索一个5位、7位和9位的数字密码，分别需要多长时间，填写表3.4.2。
（详见配套资源“数据安全性测试(有界面).fld”和“数据安全性测试(有界面).py”）表3.4.2 穷举搜索密码需要的时间实现穷举搜索的自定义函数jiemi()的程序代码如下：def jiemi():d1=datetime.datetime.now() #获取当前系统时间d1p=int(varin.get()) #获取输入文本框的数字密码for i in range(0,p+1): #从0循环到正确密码数值if i==p: #如果密码相同d2=datetime.datetime.now() #获取当前系统时间d2d=d2-d1 #取得时间差#在输出文本框中显示解密用时varout.set(str(d.seconds)+"秒"+str(d.microseconds/1000)+"毫秒")程序运行效果如下：【比一比】当然，我们也可以编写无可视化界面的程序，程序更简单。
（详见配套资源“数据安全性测试(无界面).py”）程序运行效果如下：请比较有可视化界面与无可视化界面两个程序运算的快慢，将最快的结果填入表3.4.2。
【算一算】你的电脑1秒最多能试探大约多少个整数密码？【做一做】1.有可视化界面程序中的jiemi()函数中的for循环改为while条件循环：运算速度是提高了，还是降低了？再将i=i+1改为i+=1，运算速度有无变化？你能得出什么结论？2.为计算1秒最多能试探多少个整数密码，某同学认为用原来的jiemi()函数要试探性多次输入p的值，结果不稳定不精确，于是他将jiemi()函数修改为jiemi2()：结果会怎么样？为什么？【想一想】1.如果密码包含数字和大小写英文字母，那么5位、7位、9位密码的最大循环次数分别是多少次？估算你的电脑分别需要多少时间试探？2.如果密码包含数字、大小写英文字母和键面特殊字符（不含空格共有32个键面特殊字符），那么5位、7位、9位密码的最大循环次数分别是多少次？估算你的电脑分别需要多少时间试探？三、小结（防字典破解）设置安全密码，不用生日、姓名及拼音缩写、手机号、简单数字组合、单词、身份证号、用户Id等等。
《加密与解密》作业设计方案（第一课时）一、作业目标本课时作业的目标是让学生了解加密与解密的基本概念、了解常见的加密技术及解密原理，能够结合生活实际分析加密技术在日常生活中的应用和重要性，培养信息安全意识和逻辑思维。
二、作业内容（一）预习准备1. 阅读《加密与解密》课本中关于加密技术的基本概念和分类，并记录下自己的理解。
2. 观看加密技术相关视频，了解不同加密技术的原理和特点。
（二）实践操作1. 制作一份关于加密技术的思维导图，包括但不限于分类、原理、应用场景等。
2. 编写一篇短文，描述至少两种生活中常见的加密技术应用场景，并分析其必要性和安全性。
3. 利用软件或在线工具进行简单的加密与解密操作，如使用凯撒密码对一段文字进行加密和解密。
（三）拓展研究1. 小组讨论：分组探讨现实生活中遇到的加密问题，如网络安全、密码学在电子商务中的应用等，并记录讨论结果。
2. 查找资料：收集关于当前最新的加密技术和解密方法的信息，包括学术论文、新闻报道等。
三、作业要求（一）按时提交：学生需在规定时间内提交所有作业内容。
（二）规范格式：作业中的思维导图需清晰、条理，短文和讨论结果需语言通顺、内容完整。
（三）实际操作：在实践操作中，要求学生对加密和解密过程有实际的操作记录和结果展示。
（四）创新思考：在拓展研究中，鼓励学生对现有加密技术提出自己的见解和创新性想法。
四、作业评价（一）教师评价：教师根据学生提交的作业内容进行评价，包括对预习准备、实践操作和拓展研究的综合评价。
（二）同学互评：学生之间相互评价对方的作业，提出意见和建议，增强交流与学习。
（三）创新性评价：对于在拓展研究中表现出创新性的学生给予额外加分。
五、作业反馈（一）教师反馈：针对学生在作业中存在的问题和不足，教师需给予详细的指导和建议。
（二）课堂讨论：在下一课时中，组织学生对作业进行课堂讨论，分享彼此的见解和经验。
（三）持续跟进：对于学生在作业中表现出的兴趣点或疑惑点，教师需在后续教学中进行跟进和解答。
幼儿园大班教案《破译密码》教案设计一、教学内容本节课的教学内容选自幼儿园大班科学教材《探索世界》的第四章第三节“破译密码”。
该章节主要让学生通过观察、操作、探索，培养幼儿的观察力、动手操作能力和逻辑思维能力，激发幼儿对科学的兴趣。
本节课的具体内容包括：密码的定义、密码的种类、破译密码的方法等。
二、教学目标1. 让学生了解密码的基本概念，知道密码的种类和作用。
2. 培养学生观察、操作、探索的能力，提高学生的逻辑思维能力。
3. 培养学生团队协作精神，增强学生的自信心。
三、教学难点与重点重点：密码的定义、种类和破译密码的方法。
难点：如何引导学生观察、操作、探索，培养学生的逻辑思维能力。
四、教具与学具准备教具：PPT、密码卡片、破译密码的道具。
学具：每人一套密码卡片、破译密码的道具。
五、教学过程1. 实践情景引入：教师通过一个简单的密码游戏，让学生感受密码的神秘和有趣，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：教师通过PPT讲解密码的定义、种类和破译密码的方法。
3. 例题讲解：教师通过具体的例题，让学生了解破译密码的思路和方法。
4. 动手操作：学生分组进行密码破译实践活动，培养学生的动手操作能力和团队协作精神。
六、板书设计密码的定义、种类和破译密码的方法。
七、作业设计1. 请学生用自己的话简要描述密码的定义、种类和破译密码的方法。
2. 请学生设计一个简单的密码，并尝试破译。
八、课后反思及拓展延伸教师应反思本节课的教学效果，观察学生对密码知识的理解和掌握程度，针对学生的实际情况进行调整和改进。
同时，教师可以拓展延伸，引导学生关注生活中的密码，提高学生的实践能力。
教学目标：
1.识别明文与密文，认识加密对数据保护的意义。
2.利用数字化学习工具，体验数据加密和解密的过程，理解加密的基本思想。
3.通过小组协作，参照已学的加密思想和原理，自主设计一种加密算法。
认识自主可控技术对数据安全的影响。
教学重点：
认识加密对数据保护的意义，理解其基本思想。
教学难点：
能自主设计一种加密算法。
教学过程：
在情境创设上，以时下热门的航空航天为情节的串联，吉祥物童童和心心作为学生伴随式的学习伙伴，承接上节课《设置密码》中成功设置童心号飞船的发射密码，完成发射并和空间站对接成功，空间站有一批最新的实验数据要传输到地面，从而引出本节课要研究和解决的关键问题：数据在传输的过程中，可以通过什么方法来保证它的安全？为解决这个问题，教师设计了三个子问题，分别是“数据为什么要加密？数据怎么加密和解密？以及什么样的加密算法才能实现真正的安全？”，通过问题链的逐层递进，引导学生积极思考和探索，带着问题学习，让学生对本课的关键问题能逐步深入地分析，并最终形成自己的解决方案。
为了实现问题的解决，本节课设计了四个小活动，可以分别各用一个字来概括——猜、学、用、创。
第一个活动——猜
“童童和心心准备带我们去哪个空间站呢？他们发来了一串奇怪的字母，请同学们猜一猜，它是什么意思，答案就在这串字母里。
”这里学习的是一个简单的倒序加密算法，学生很快就能从这串字母中，猜出是“zhongguo”空间站，只要把字母倒过来进行排列即可。
通过这个活动，可以明确概念，什么是明文，什么是密文，什么是加密算法，并初步认识加密的作用。
学习了倒序加密之后，数据更安全。
本课的关键问题“数据在传输的过程中，我们用倒序加密来保证它的安全好不好？”引发学生思考，学生很快回答出“不够安全”，因为倒序加密太简单了，很容易被猜到。
继续提问“还有其他的加密算法吗？”引出凯撒加密。
第二个活动——学
学习凯撒加密，不是简单地跟着教师学，而是小组借助学校自主开发的数字化学习工具“加密解密”APP探究学习。
学生使用此APP加密后得到密文，通过对比明文和密文，或者自由输入字母加密后得到密文来对比观察，尝试发现凯撒加密规律。
凯撒加密是把明文的字母在字母表中进行偏移后替换得到密文。
在此活动中，学生利用数字化学习工具去体验加密的过程，发现规律，理解加密的基本思想，进一步认识加密的作用。
第三个活动——用
对前面所学的两种加密算法活学活用。
“学习了数据的加密，那怎么解密呢？一小时后，空间站将经过我国某个城市上空，到底是哪个城市呢？”学生活动单中，随机准备了之前所学两种算法加密后的任意一种密文，学生小组讨论，选择一个合适的算法，利用“加密解密”APP来解密。
通过这个活动，可以认识到解密是加密的逆过程。
活动二和活动三中，“加密解密”APP的使用，给学生问题解决搭设了支架。
区别于教师传统的讲授和提供活动小贴士、分步骤学习这样线性的思维模式，使用APP自主体验，学生的思维可以更发散更自由。
APP的体验让学生能在学习过程中验证自己的设想，主动发现问题、总结问题，并最终去解决问题。
第四个活动——创
学生通过前三个活动的体验和学习，已经对数据的加密和解密有了一定的认识，此时再进行追问“用所学的这两个算法来加密实验数据真的安全吗？”引发学生进一步思考，这些加密算法不仅简单，而且都是大家知道的加密算法，在找到算法规律之后，数据是很容易被破解的。
“那你有什么好办法呢？”学生们纷纷表示可以自主设计一种加密算法。
活动四需要学生小组讨论，发挥想象力，自主设计一种加密算法，把下一站的目的地火星MARS发送给地面指挥中心，并给这个算法起一个名称。
这是一个非常开放的任务，学生们自主创作，有的在原有加密算法基础上改编，也有的使用两种加密算法的混合，更有小组设计的是全新的加密算法。
最后，再一次回到本节课最初的问题。
“数据在传输的过程中，我们可以通过什么方法来保证它的安全？”本课前后三次针对关键问题反复提问，“用倒序加密加密实验数据安全吗？用凯撒加密加密实验数据安全吗？不安全怎么办？”
在课堂教学的不同节点上，每一次提问都会引发学生新的认知冲突，进而带来新的思考与启迪，让学生切身体会到为了保证数据安全，加密算法是非常重要的，提高数据安全意识。
用问题引导学生积极思考，用任务指引学生，做中学、用中学、创中学，通过亲身体验实现知识建构、思维发展和提升能力。
以航空航天为主题，一方面是让学生能初步认识到自主可控技术对国家发展的重要性。
另一方面也是在学生心中播种航天的梦想，激发探索浩瀚宇宙的志趣。
