第30课系统安全需升级 教学设计 2025-2026学年人教版初中信息科技八年级全一册

该初中信息科技教学设计聚焦系统安全升级，涵盖数据采集安全方法、身份认证技术及物联系统安全重要性。通过回顾物联门锁知识，播放照片欺骗门锁视频引发认知冲突，搭建新旧知识联系的学习支架。 以物联门锁安全为项目载体，设计活体检测体验、身份认证方案探究及数据加密实践等活动，融入AI换脸、深度摄像头等视频资源，培养信息意识与计算思维。学生在实践中提升安全意识，教师可依托具体案例增强教学实效。

八 年级 信息科技 教学设计 课题 30系统安全需升级 课型 新授 姓名 日期 教学目标 1．了解提升数据采集安全的方法，能够开展摄像头活体检测实践。 2．了解身份认证技术，认识物联系统安全的重要性。 教学重点难点 重点：1．提升数据采集安全的基本方法。2．提高物联系统安全性的重要性。 难点：增强物联系统安全更新、升级的意识。 师 生 双 边 活 动 新课导入 回顾之前所学信息安全相关知识。 【教师活动1】引导学生回顾前面学习过的物联门锁，思考之前设计的物联门锁是否安全，再播放利用照片欺骗门锁摄像头，打开门锁的视频，进而引发学生产生认知冲突。 【学生活动1】观看视频，思考如何提高物联门锁系统的安全性。 【设计意图】引导学生回顾之前学过的物联门锁相关知识，引出系统安全需升级的思想，为本节课开展学习做好准备。 新知探究 一、设计物联门锁安全方案 【教师活动2】提出问题：可以从哪几个方面提高物联门锁的安全性？引导学生采用整体设计思想，分析物联门锁系统的安全迭代升级策略，小组合作完成学习活动一。 【学生活动2】合作完成学习活动一，并以小组为单位，对所设计的方案进行汇报。 【设计意图】通过设计物联门锁系统的安全方案，让学生对物联门锁系统的安全性以及如何迭代和完善系统有一个整体的认知，同时激发学生的创新思维，引导学生从多个维度对物联网应用进行深度优化和改进。 二、实施物联门锁安全方案 1．体验摄像头活体检测 【教师活动3】引导学生回顾在设计的物联门锁安全方案中，为了防止照片欺骗摄像头所设计的升级措施，总结要将物联门锁的人脸识别功能进行升级可以增加张嘴、眨眼等面部动作的识别功能，带领学生了解人脸面部活体检测功能。 【学生活动3】体验人脸面部活体检测功能，意识到只有成功识别出这些面部动作才会被认为是真人。 【教师活动4】引导学生思考如何对物联门锁系统进行改进，并启发学生先理清程序的逻辑思路，再完成程序流程图设计。 【学生活动4】合作完成学习活动二，设计并完善物联门锁系统的程序流程图。 【教师活动5】总结学生流程图设计方案。归纳设计思路，思路一：先检测眨眼和张嘴动作，再进行具体的人脸对比。思路二：先进行人脸对比，比对成功的情况下再进行眨眼和张嘴动作检测。以思路一为例，引导学生补充完成利用面部动作识别开锁的核心代码。 【学生活动5】自主探究，完成学习活动三，对面部动作识别开锁的核心代码进行连线，找出代码对应的功能。 【教师活动6】引导学生思考：通过添加面部动作识别功能就能做到物联门锁的绝对安全了吗？观看AI换脸视频，知道物联门锁的安全面临新的挑战。 【学生活动6】观看《AI换脸引发的安全问题》视频，思考如何解决AI换脸带来的物联门锁系统安全的问题。 【教师活动7】播放视频《什么是深度摄像头》，引入深度摄像头，引导学生思考：物联门锁是如何抵御AI换脸攻击的？ 【学生活动7】观看视频，了解什么是深度摄像头以及它是如何配合复杂算法提升物联门锁系统的安全性的。 【设计意图】让学生在体验中了解摄像头活体检测功能，通过分析利用面部动作识别开锁的核心流程图和核心代码，知道提升数据采集安全的方法，促进学生计算思维发展。 2．探究身份认证技术 【教师活动8】引导学生回顾物联门锁系统中远程开锁功能的过程，提出问题：是否存在任何人只要接入了该MQTT服务器，都可以向门锁发送“open”指令打开门锁的现象？用什么办法能够解决这个安全问题？ 【学生活动8】讨论、发言。 【教师活动9】小结学生讨论发言结果：在物联门锁中增加身份认证功能，即通过MQTT服务器向门锁发送开门消息时附带上其他信息，门锁主控板接收到开锁消息后，比对其他消息是否正确，比对成功才执行开锁动作。组织学生设计身份认证方案。 【学生活动9】以小组为单位设计一个物联门锁系统身份认证方案，完成学习活动四。汇报小组设计方案。 【教师活动10】引导学生以用户名和密码的身份认证方式为例，模拟实现用户身份认证功能。提出问题：如何增加数据存储功能？如何利用split( )解析数据，进行身份认证？ 【学生活动10】完成学习活动五，对账号密码认证开锁的核心代码进行连线，找出代码对应的功能。 【设计意图】通过引导学生设计和模拟实现身份认证功能，促进学生进一步增强物联系统安全意识，提高计算思维能力。 3． 巧用数据加密传输 【教师活动11】提示学生用户名、密码数据在网络传输过程中使用明文，有泄露的风险。通过对传输数据加密可以较好地解决数据传输过程中的泄露问题。数据的传输可以根据具体应用场景需求选择合适的加密算法，如物联门锁系统的安全需求可选择对称加密、非对称加密等。带领学生了解什么是对称加密和非对称加密以及各自的优缺点。 【学生活动11】在了解了对称加密和非对称加密后，分析以下两个场景，分别使用了哪种加密算法。 场景1：当用户通过远程手机APP开锁时，APP会将用户输入的指令进行加密，然后发送给智能门锁，门锁在接收到指令后，进行解密，实现开锁功能。 场景2：当用户通过指纹或密码开锁时，智能门锁会将用户输入的信息进行加密，然后发送给门锁，门锁再进行解密，实现开锁功能。 【设计意图】通过引导学生分析不同场景下使用的不同加密算法，体验数据加密传输的重要性，使学生进一步增强物联系统安全意识。 应用提升 【教师活动12】组织学生通过修改物联门锁系统的程序，对物联门锁系统中传输的数据进行加密。 【学生活动12】选择一种加密算法对物联门锁系统中传输的数据进行加密，修改物联门锁系统的程序，实现该功能。 【设计意图】巩固学生对加密算法在生活中的实践应用。 课堂小结 教师引导学生总结知识、分享收获。 【设计意图】在对本节课所学知识进行梳理和总结的同时，巩固本节课所学知识，认识到网络安全升级的重要性。 教后反思 学科网（北京）股份有限公司 $