信息技术简单密码易破解教学设计

这是一份信息技术简单密码易破解教学设计，共5页。教案主要包含了学情分析，内容结构，激趣导入，学习活动1，学习活动2，学习活动3等内容，欢迎下载使用。
课题
简单密码易破解
单元
第四单元
学科
信息科技
年级
五年级
教材分析
【学情分析】
算法是培养计算思维的核心要素之一，主要表现在三个方面：一是能够清晰地理解问题解决的规则，认识问题的起点、边界和限定范围；二是将问题进行分解，即能够将一个复杂的问题分解成若干子问题，缩小问题的范围；三是能清楚地分析问题解决方法的优劣，设计和构建操作步骤少、效率高的算法。
在信息科技中，算法注重问题求解的有效性。首先要能给出结果而且是正确的结果；其次要关心效率，能在一定时间内快速完成任务，越快越好，且占用的存储资源越少越好等。
通过学习算法和程序实现，学生可以体验解决问题的过程，培养计算思维能力，这是本模块的主要目标。算法是信息科技课程的一个核心概念，也是计算机科学的核心内容。在信息社会中，对身边算法的认识与了解可以更好地提高学习和生活质量。
在前面的学习中，学生认识了算法的基本流程（输入—处理—输出），能利用自然语言、流程图等方式描述求解简单问题的算法，知道算法的三种基本控制结构是顺序结构、分支结构和循环结构。本单元将进一步引领学生认识、理解计算机解决问题的基本方法，利用算法中的循环结构来解决实际问题，在体验编程让计算机执行的过程中，感受算法实现的优势和意义。本模块强调用计算思维解决问题的独特价值，通过本单元的学习，学生能够进一步明确算法执行的正确性与效率要求，并能够进行讨论与辨析。
【内容结构】
学习
目标
1. 信息意识：通过对不同的算法进行分析，帮助学生认识算法效率，知道用不同算法解决同一问题时存在不同的效率。
2. 计算思维：认识循环结构和计算机工作特点之间的联系，体会利用计算机的快速运算能力来解决问题的方法。
3. 数字化学习与创新：通过学习身边的算法，体会算法的特征，有意识地将其应用于数字化学习过程中，适应在线学习环境。
4. 信息社会责任：了解加密算法在保护信息安全方面的意义，增强信息安全意识。
重点
计算破解密码所需的重复判断次数。
难点
在一定规则下，估算破解指定密码的时间。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
激趣导入
【激趣导入】
思考、注意
吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。
学习活动
【学习活动1】一、探究密码的破解次数
任务 1：四位数字密码的破解次数
小夏家里有一个四位的数字密码锁，家里人忘记了密码，请你想办法帮忙找到密码，思考最多需要尝试多少次？
第１步：确定四位数字密码的组合方式。
四位数字密码的组合方式，可以从 0（即 0000）至 9999。
第２步：计算需要尝试的次数。
每一位数字都是 0 至 9，每一位有 10 种可能性。四位数字的组合就是：10×10×10×10 = 10 000 种。
如果用循环结构来枚举，每种情况都需要尝试，最多需要进行 10 000 次，也就是要循环 10 000 次才能找到正确密码。
任务 2：六位“数字 + 字母”密码的破解次数
第 1 步：确定六位“数字 + 字母”密码的组合方式。
每位包括：数字 0 至 9，共 10 种；大写字母 A 至 Z，共 26 种；小写字母 a 至 z，共 26 种。
第 2 步：计算一共有多少种组合，即所需的破解次数。
每位有 10 + 26 + 26 = 62 种，需要的次数是六个 62 相乘：
62×62×62×62×62×62 = 56 800 235 584（次） （也就是约 568 亿次）
提示：字母包含大小写字母，计算机标准键盘上常见符号约有 32 种。
【学习活动2】二、对比不同密码的破解时间
运行“破解时间估算 .py”参考程序，记录并对比不同密码组合所需的破解时间。
破解六位数字密码大约需要的时间是（ ）。
破解“数字＋字母”的六位密码大约需要的时间是（ ）。
破解“数字＋字母 + 符号”的六位密码大约需要的时间是（ ）。
【学习活动3】三、密码设置的安全性
讨论交流：日常生活中，我们设置密码时，为防止被别人猜到或被计算机程序破解，设置密码时要遵循一些基本的原则。
小组同学交流设置密码应遵循的原则，分享想法。
以下是设置密码的一些原则。
1. 设置密码需要一定的长度和复杂度。例如，六位以上数字、字母或字符的组合。
2. 密码最好包含大小写字母、数字和符号。
3. 密码不要与姓名、生日、电话号码等相同。
总之，密码是重要的个人隐私信息，要注意保护好，不要告诉他人。
现实生活中，有许多防止密码被破解的方法。
例如，人们在消费支付时，系统通常会设定密码的输错次数，超过指定的次数后就不能继续操作。又如，登录各类应用软件时，除了要求输入密码，通常还要求输入验证码，而且验证码具有时效性，需要在较短时间内输入，否则也不能继续操作。
听讲、思考、讨论
教师通过讲授课程内容，向学生传授知识。学生通过听讲和观察，学习基础知识。
另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。
课堂练习
思考并回答
培养学生分析问题及语言表达能力；根据学生的答题情况实时掌握其知识的掌握情况。
课堂小结
知识回顾
对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展与提升
如果一个三位数，它每个数位上数字的立方之和等于它本身，那么这个数被称为水仙花数，如 153 = 13 + 53+ 33 。
尝试使用枚举算法，找到所有水仙花数。
巩固、拓展
让学生通过课外拓展，巩固、延伸所学内容，强化对所学知识的掌握。