3.2.1 数据加密与安全（教学设计）+高二第2学期+高中信息技术（浙教版）必修2

3.2.1数据加密与安全教学设计 课程标准 和 教学目标 3.2.1 数据加密与安全 所选用的教材内容： 必修2《信息系统与社会》第三章3.2信息系统安全与防护 适应的课程标准： 2.7认识到信息系统应用过程中存在的风险，熟悉信息系统安全防范的常用技术方法，养成规范的信息系统操作习惯，梳理信息安全意识。 教学目标： ●能说出密码系统的组成部分，并举例说出明文、密文、密钥、密码算法。 ●了解有哪些简单加密算法，并用自己熟悉的方式描述算法的执行顺序，表达加密或解密的过程。 ●能说出数据加密在信息系统安全防护中的地位和作用，提高对信息系统安全保护意识。 重难点： ●重点：体验常见加密算法及加密/解密过程，感受数据加密的意义。 ●难点：认识数据加密的意义，了解数据加密对信息系统安全的防护意义。 指向的核心素养： ●计算思维：能够采用计算机可以处理的方式界定问题、抽象特征、建立模型。 ●数字化学习与创新：适用数字化学习环境，掌握数字化学习资源，用于开展自主学习、知识分享。 ●信息社会责任：有一定的信息安全意识；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。 学习环境与学习资源：计算机中安装有Python编译器的多媒体机房；课堂调试程序文件、凯撒加密起源视频，课堂任务单。 预计课时：1课时 教学活动设计 教学环节 教学过程 设计意图 实践活动导入课题（5min） 实践活动：明文密码强度检测 请同学们打开“明文密码强度检测.py”文件，进行下表中所提供的三个明文密码强度检测。 通过明文密码强度检测实践活动，使得学生有一定的信息安全意识，让学生深入浅出的认识到数据加密的重要性。 讨论与思考（2min） 教师引导学生针对以下问题进行思考、讨论回答。 1.如果选择其中之一作为你的账户密码，你会选择第几个？ 2.有些同学觉得这些明文密码不够安全，那如何来提高这些明文密码强度？ 通过对问题1的讨论，引出口令(Password)用于认证用户身份，并不是真正意义上的加密代码。 通过对问题2的讨论引出密码的概念，密码通常是指按特定编码规则，对通信双方的数据信息进行从明文到密文变换的一种技术方法。 从而让学生们对于口令与密码有了更深一步的理解，进而引出有哪些常见的加密算法呢？ 概念辨析 凯撒加密初体验 （10min） 初步体验凯撒加密过程 1.介绍替代加密的基本思想，播放视频，认识凯撒加密的来源和规则。 2.思考“zoo”字母表右移1位（key=1），加密后得到的密文结果并分享。 3.思考如果将key=1变为key=3，加密结果会发生变化吗？ 4.理解密码系统组成部分 任务驱动，让学生带着课堂任务开展学习。 密码算法介绍中通过视频播放，潜移默化的增强学生对数据加密度认识。 通过体验活动运用凯撒加密算法，并从中提炼密钥、密码算法的概念，减低学生对于抽象概念的理解难度。 凯撒加密算法描述与实现 （10min） 1.请同学们用自然语言描述凯撒加密算法的执行步骤。 2.阅读并理解凯撒加密程序，回答如何实现“超过字母表后回到字母表头部”的操作。 3.请同学们打开“凯撒密码.py”文件，阅读ency函数，并思考以下问题： （1）ency函数中的if结构有什么功能？ （2）加框处语句实现什么功能？如何一步一步实现该功能？ （3）请模仿ency函数，完善decy函数实现解密功能。 4.教师总结对称密码体制特征。 回顾活动过程，通过自然语言、流程图、程序语言层层递进，实现凯撒加密算法。 为学生提供凯撒加密的部分程序代码，通过三个递进式任务帮助学生理解凯撒密码算法。在算法的实现环节，将任务分成3个阶梯，搭建脚手架，逐步实现算法功能。 通过实践任务三，让学生深入理解加密密钥等于解密密钥的是对称密码体制。 其他简单加密算法体验 （10min） 通过解密游戏和图像加密活动讲解换位密码法和简单异或法的规则。 请同学们2人一小组，用手中拿到密文与线索，解开密码得到原文。 请同学们2人一小组，对黑白图像根据密钥进行加密，画出加密后的密文图像。 通过游戏方式体验换位加密法、简单异或加密，让学生自主总结简单加密的基本思想，体验加墨对数据的干扰效果。 通过小组合作进行解密游戏和图像加密活动，增强学习的趣味性，提高学生的学习兴趣，增加学生之间的合作互助能力。 课堂小结 （2min） 知识梳理： 1. 总结简单加密算法：替代加密法、换位密码法、简单异或法； 2. 总结密码系统的组成：明文、密文、密钥、密码算法； 3. 总结密码体制可以分为对称密码体制和非对称密码体制 教师引导学生总结本节课主要内容，加强学生对所学内容的理解和深化。 课后活动 （1m