3.4 加密与解密（第1课时）教学设计-2026-2027学年教科版高中信息技术必修一

该高中信息技术教学设计聚焦密码安全与穷举法原理，通过“旅客手机被盗”新闻视频导入，从学生日常密码使用经验切入，以任务驱动串联密码盗窃方式探究、穷举法体验及安全密码创建，为后续恺撒密码学习搭建支架。 此资料亮点在于结合Python程序让学生亲身体验穷举法破解不同长度和字符类型密码的过程，通过实验数据直观理解密码强度与破解时间的关系，体现计算思维与数字化学习与创新素养。任务驱动法激发学生主动探究，帮助教师高效落实信息意识培养，促进学生将安全认知转化为日常行动。

年级 高一 课题 3.4加密与解密 密码安全与穷举法体验 课时 1 教材分析 本节包含“解开网站账号被盗之谜”和“让数据‘隐身’”两个任务。本课时聚焦任务一，重点解决“密码是如何被破解的”和“如何设置安全密码”两个核心问题，为第二课时学习恺撒密码原理与Python实现做铺垫 学情分析 高一学生日常频繁使用各类App和社交平台，几乎人人都有注册账号、设置密码的经验，对“密码被盗”有感性认识，但大多停留在“听说过”层面，对暴力破解、字典攻击等技术手段缺乏直观理解。学生已学过Python基础语法，具备运行和简单修改程序的能力 教学目标 1. 信息意识：学生能够识别日常网络活动中存在的密码安全风险，主动关注个人信息保护，养成对数据安全问题的敏感性和防范意识。 2. 计算思维：学生通过分析穷举法破解密码的过程，理解算法效率与问题规模的关系，能够从计算的角度分析密码强度的决定因素。 3. 数字化学习与创新：学生能够利用Python程序验证密码安全假设，借助数字化工具探究数据安全规律，体验用计算手段解决实际问题的过程。 4. 信息社会责任：学生能够认识到保护个人信息安全是公民的基本责任，理解《网络安全法》等相关法律法规对个人信息保护的规定，自觉遵守网络空间的行为规范 教学重点 1. 常见密码盗窃方式及防范措施 2. 通过穷举法体验感受密码强度与破解时间的关系 3. 创建安全密码的基本原则 教学难点 1. 理解穷举法破解密码的逻辑与效率影响因素 2. 将密码安全意识转化为日常行动自觉 教学方法 任务驱动法为主，辅以情境教学法、小组合作探究法。以“你的密码安全吗？”为核心驱动问题，串联三个递进任务，让学生在完成任务的过程中建构知识、形成能力 教学准备 · 硬件：多媒体机房（每人一机）、教师演示大屏 · 软件：Python 3.x开发环境（IDLE或Jupyter Notebook） · 教学资源：数据安全测试.py程序、PPT课件、《旅客手机被盗》新闻视频片段、导学案 教学过程 教学内容 学生活动 设计意图 环节一： 情境导入——你的密码安全吗？ （5分钟） 1. 播放视频： 展示“旅客手机被盗，窃贼试出密码盗取钱财”新闻片段。 2.提问引导： “你有没有QQ、微信或游戏账号被盗的经历？当时发生了什么？” 3.追问：“为什么简单密码容易被试出来？黑客到底用了什么方法？” 4. 板书课题：3.4 加密与解密——解开账号被盗之谜 观看视频，回想自身经历。 举手分享自己或身边人账号被盗的经历。 自由发言，提出猜想：密码太简单、用生日容易被猜到、有专门破解序…… 用真实案例切入，快速聚焦“密码安全”这一学生有切身感受的话题，激发学习动机。从感性经验出发，为后续理性探究做铺垫。 环节二： 任务一——揭密密码盗窃方式 （10分钟） 1.布置任务： “密码被盗的方式不止一种。请同学们4人一组，阅读教材第77-78页，结合自身经验和网络搜索，完成表3.4.1的填写。” 2.展示表格结构： 盗窃方式 防范措施 肩窥方式 字典破解 暴力破解 3.巡视指导：关注小组讨论情况，适时提示“字典破解和暴力破解有什么区别？” 4.精讲点拨： ①“肩窥”：就是偷看输入； 防范措施:输入密码时遮挡操作，确认环境安全 ②“字典破解”:是利用人们喜欢用常见词语做密码的习惯； 防范措施:避免使用生日、姓名拼音、常见单词做密码 ③“暴力破解”:是一个一个试，这种方法虽然‘笨’，但只要有足够时间，任何密码都能被攻破。” 防范措施:设置包含大小写字母+数字+特殊符号的密码，长度不少于8位 小组合作，阅读教材、上网搜索、讨论交流。 填写表格，归纳不同盗窃方式的特点和对应的防范策略。 小组代表准备发言。 认真倾听，记录要点 通过自主探究与合作学习，让学生主动建构“密码安全”的知识体系，而非被动听讲。培养信息获取与甄别能力。 环节三： 任务二——体验穷举法破解密码（15分钟） 1.过渡：“了解了盗窃方式，我们来做一个小实验——亲眼看计算机是怎么暴力破解密码的。” 2.演示运行“数据安全测试.py”程序，展示不同长度密码的破解时间。 3.布置任务： “请同学们运行程序，分别测试5位、7位、9位纯数字密码的破解时间，完成表3.4.2。” 4.追问引导： “如果在密码中加入字母，破解时间会怎样变化？试试看。” 5. 组织交流： ①“破解时间最短的是多长？最长的是多长？” ②“加入字母后，时间发生了什么变化？” 6. 总结提升： “程序不断尝试所有可能的密码组合，直到找到正确的那一个——这就是穷举法。 破解时间取决于两个因素： 密码长度——每增加一位，组合数呈指数级增长； 字符类型——可用字符越多，组合数大。” 7. 拓展延伸： “除了用户自身设置复杂密码，服务商还有什么保护措施？” 限制登录次数、使用验证码、指纹/人脸识别、设备锁等 运行程序，记录不同长度密码的破解时间。 尝试修改密码组成（纯数字→数字+字母），观察破解时间变化。 填写实验记录表，小组内交流发现。 通过亲身体验让抽象的“穷举法”概念具象化。学生从数据中自己发现“密码越长、越复杂，破解越耗时”的规律，比直接讲授更有说服力。 环节四：任务三——创建安全密码（10分钟） 1.引导归纳： “通过刚才的实验，我们已经知道什么样的密码更安全。请同学们归纳创建安全密码的基本原则。” 2.展示密码设置建议： ① 长度不少于8个字符； ② 混合使用大小写字母、数字、特殊符号（如$、#、@）； ③ 避免使用生日、电话、身份证号等个人信息； ④ 避免使用字典中的词语，即使是倒序； ⑤ 重要账户定期更换密码。 小组讨论，归纳总结。 各组代表发言，分享本组归纳的密码设置原则。 对照教师展示的建议，完善自己的认知。 从“做实验”到“总结规律”，实现知识的内化与迁移。 环节五： 课堂小结与作业 （5分钟） 1.回顾总结： 今天我们通过三个任务，解决了三个问题： ① 密码可能怎么被盗？——肩窥、字典、暴力破解…… ②破解密码的原理是什么？——穷举法，时间和组合数相关。 ③怎样设置安全密码？——长度+复杂度+避免个人信息。” 2.布置课后任务： ①. 检查自己常用的3个账号密码是否符合安全原则，不符合的制定修改计划。 ② 预习教材任务二“让数据‘隐身’”，思考：凯撒密码是如何加密的？-1 跟随教师回顾本节课核心内容。 记录课后任务。 课后自主完成密码检查与修改。 强化知识结构，将课堂所学延伸到实际生活，实现“学以致用”。 板 书 设 计 3.4 加密与解密（第1课时） 一、密码盗窃方式 ：肩窥 字典破解 暴力破解 二、穷举法破解 原理：逐个尝试 影响因素： ① 密码长度 ② 字符类型 三、安全密码原则 ✓ 长度≥8位 ✓ 混合字符 ✗ 避开个人信息/词典词语 学科网（北京）股份有限公司 $