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《数据加密与安全》教学设计

●课标要求

认识到信息系统应用过程存在的风险，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，树立信息安全意识。掌握一种程序设计语言的基本知识，使用程序设计语言实现简单算法。通过解决实际问题，体验程序设计的基本流程，感受算法的效率，掌握程序调试与运行的方法。

●教学内容分析

本课是浙教版高中信息技术必修2《信息系统与社会》第3章第2节第1课时，第3章的内容主要是信息系统的安全，而本课内容是该章的核心部分之一，主要学习数据安全的重要性，了解密码与密钥的区别，明文、密钥、密文之间的关系，掌握恺撒加密算法与换位加密算法并尝试体验用计算机程序实现等。对恺撒加密与解密还涉及程序的实现，教材采用Python语言实现加密算法。

●学情分析

学生对数据安全有一定的生活经验和感性体验，但是对加密算法了解较少，没有接触过程序实现加密算法。学生学习过进制转换、字符的编码、算法的表示及程序设计基础等内容，这些理论与操作基础可以帮助他们更好地理解与掌握加密算法。高一的学生思维活跃，好奇心强，信息安全意识偏弱，他们具备了一定的逻辑思维能力，但对利用计算机编程解决问题却鲜有尝试，需要教师在课堂中给予鼓励并适当地指导启发。

●教学目标及重难点

教学目标：掌握恺撒加密算法与换位加密算法并尝试体验利用计算机程序实现;借助数字化资源自主探究、合作学习，学会分析问题并改进算法;感受利用计算机编程解决问题的优势，学会采用简单的技术手段，保护数据、信息的安全。

重点：理解并掌握两种加密算法（恺撒加密算法与换位加密算法）。

难点：正确分析问题并改进加密算法。

●设计构想

1.整体设想

本节内容的教学安排2个课时，第1课时主要学习数据安全的重要性，了解密码与密钥的区别，明文、密钥、密文之间的关系，掌握恺撒加密算法与换位加密算法并尝试体验用计算机程序实现。第2课时学习异或加密算法并体验三种加密算法的解密过程，利用实践与体验“文档安全保护”学会以不同的方式来保护数据安全。本节课是第1课时内容。

2.教法学法

本课以“数据加密”主题为主线，以“提升学生发现问题、分析问题、解决问题的能力”为辅线，通过让学生学习并实践体验恺撒加密算法与换位加密算法两种加密算法，探究利用计算机编程解决问题的一般过程。课堂中教师采用情境教学贴近生活，联系实际;利用任务驱动法，面向全体，层层递进;借助数字化资源，通过引导学生进行自主探究、合作学习等方式培养他们自主学习的能力。整个课堂中学生根据学习任务单，学习恺撒加密算法与换位加密算法，并通过程序实现体验利用计算机解决问题的优势。

3.情境与任务

通过播放某网站用户信息泄露的新闻引出情境，并与学生探讨数据安全的话题，引出数据加密的任务。“课堂任务单”贯穿整个课堂，通过两个“实践与体验”任务学习并掌握恺撒加密与换位加密算法。

4.学生活动

根据教师提供的学习任务单，学习两种加密算法，并利用程序体验计算机解决问题的优势。通过任务单中的实例分析两种加密算法的缺点，根据教师的引导提出并分析结合两种加密算法来提升数据的安全。

5.核心素养的落实

本课通过真实事件引入，在引导学生探讨数据安全的重要性与课中讨论分析两种加密算法的缺点中，渗透信息意识的培养;通过分析加密算法并抽象建模以及体验程序实践，并分析两种加密算法的缺点来改进算法，提升学生的计算思维;利用自助学习材料提升学生的数字化学习能力;通过本课的学习，强化学生信息社会责任。

6.评价设计

过程性评价：在整个课堂教学过程中，引导学生通过完成课堂任务单来记录思维过程，教师在与学生交流过程中及时给予评价。终结性评价：通过网络平台完成自我评价。

●教学过程

1.情境导入

教师播放新闻视频创设情境，引导学生互动探讨：用户数据如何被泄露？如何规避数据泄露风险？非明文密码对数据的安全有何作用？接着师生共同探讨数据的各种安全隐患，教师引导学生思考如何有效规避数据泄露方面的危害，并引出数据加密的重要性。

设计意图：通过生活真实事件导入，提升学生参与课堂的兴趣，以引导学生讨论探究数据信息安全的重要性。

2.新知初探

提出任务情境：“小王是某系统的管理员，数据库中的注册信息全部是明文存储的，为了提升安全性，小王希望将密码字段的内容进行加密，他该如何实现？”师生共同探讨加密策略，教师引出恺撒加密法与换位加密法，通过课件直观演示并讲授恺撒加密算法。

接着，引导学生通过数字化学习包自主探究学习换位加密算法，并比较两种算法的不同。布置学生完成“课堂任务单”实践与体验1中的第1条加密任务并尝试完成第2条加密任务，理解体会恺撒加密与换位加密的算法思想及明文、密钥、密文之间的关系。

在完成任务单的时候学生很容易发现问题：“当文本中字符较少时可以采用手工加密，如果需要对大量文本字符进行加密，该