湘科版（2024）五上_4单元_活动1 密码中的穷举算法 教学设计.docxVIP

课例名称

密码中的穷举算法

年级

五年级

章节

第四单元活动一

课时安排

1课时

执教教师

学校

一、教学内容分析

本节课是五年级上册单元主题四“信息安全小卫士”的第1课时。教学内容是初步理解穷举算法的基本思想，了解提高密码安全性的基本方法，为后面学习手机安全防护的方法奠定知识基础。

本节课以常见的密码锁为例，分析信息系统密码的基本原理。通过创设开锁这一情境，阐述了穷举算法的基本思想，总结出提高密码安全性的基本方法。最后列举生活中实例，要求学生使用穷举算法解决实际问题，并用编程进行验证，培养学生解决问题能力和计算思维。

二、教学对象分析

通过前面的学习，学生已经对算法有了一定的认识。在数学课上，学生使用简单的穷举找规律并解决鸡兔同笼的问题，但学生对计算机中常见的算法（如穷举法）缺少认识，通过密码锁这一案例，一方面激发了学生的学习兴趣，另一方面学习穷举算法解决问题的思路和方法，通过迁移，解决生活中其他问题。

该阶段学生容易忽略数据安全问题，通过密码的认识，引导学生结合生活经验，总结提高密码安全性的方法，提高数据安全意识。

三、教学目标

1.初步理解穷举算法的基本思想和应用。

2.了解提高密码安全性的基本方法。

3.培养学生的数据安全意识。

四、教学重点与难点

教学重点：初步理解穷举算法的基本思想；了解提高密码安全性的基本方法。

教学难点：初步理解穷举算法的基本思想。

五、教学环境（软、硬件）

能提供上网环境的机房、编程软件scratch、课件、学习单

六、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

单元主题情境

人类社会进入信息时代，信息安全受到越来越广泛的重视。人们采用多种方法来保护信息安全，例如通过设置密码来保护账号，通过运用防护技术来保护信息设备，通过对信息加密来防止信息泄露等。

那么，如何设置安全的密码？如何保护信息设备的安全？信息又是如何被加密的？让我们一起来探究其中的奥秘，成为信息安全小卫士。

学生结合生活实际，思考保护信息安全的方法。

单元情境的创设能够激发学生的学习兴趣和探究欲望，引起学生对信息安全的重视。

情境导入

创设情境：

播放动画视频《密码安全》

在生活中我们会设置各种各样的密码，例如社交软件密码、学生卡密码、银行账户密码等，密码守护着我们的信息安全。那么，密码是怎样保护信息安全的呢？怎样设置更安全的密码呢？我们一起来探究。

学生观看动画，思考问题：密码是怎样保护信息安全的呢？怎样设置更安全的密码呢？

视频形象地展示出了信息安全的重要性，通过提问，激发学生对设置安全密码的探究欲。

学习新知

一、认识密码和穷举算法

设置密码（口令）是信息系统最常用的安全保护方式。

◆密码基本原理

抛出问题：想一想，密码锁的基本原理是什么？

引导小结：

锁设有3个转盘，每个转盘分别有0～9共10个数标识位置。

预先设置的密码：“123”。

分别转动3个转盘，让“1”“2”“3”对准三角形标志，密码锁就会被打开。否则打不开锁。

3.学习新知：

信息系统密码与密码锁的原理相似，需要在信息系统中预先注册账号并设置密码。用户登录信息系统时，系统通过计算来比对用户输入的密码与预先设置的密码，如果二者相同，则允许用户访问，否则拒绝用户访问。

◆穷举算法与密码的安全性

安装在行李箱上的密码锁可以保护行李箱不被随意打开，提高了使用的安全性。但一旦忘记了密码锁的密码，也会带来麻烦。

探究实践：

小明在旅行途中忘记了行李箱的开锁密码，请开展小组讨论，找到打开行李箱的方法。

2.学习新知

通过分析，可以明确：

（1）密码锁有3个转盘，密码肯定是一个3位数字。

（2）密码一定是“000”到“999”这1000个数字中的某一个。

（3）可以从某个数开始，不重复地逐一尝试，直到开锁为止。

这种开锁方法是穷举算法的典型应用，其基本思想是“在一个确

定的范围内，有序地去尝试每一种可能”。例如，在开锁过程中，其基本要素有：

·穷举对象（3个数字的组合）、

·穷举范围（000～999）、

·穷举方案（从000开始逐次加1，或从999开始逐次减1）、

·检验正确条件（能打开密码锁）。

穷举范围越大，穷举算法执行比较的次数就越多，耗费的时间就会越长，密码就越难被破解。

如果用穷举对象的个数来表示穷举范围的大小，不同的密码设置方式，对应着不同的穷举范围，见下表。

通过观察可以得出结论：增加密码的长度，或在密码中加入字母（分

大小写）和符号，可以扩大穷举的范围，这样就需要更多次的尝试才能破

解密码，从而提高密码的安全性。

3.引导小结：

在设置密码时，为提高密码的安全性，我们需要注意什么？

◆避免设置简单密码

为了便于记忆，人们常常会设置一些简单的密码。如生日密码、6666、1234等，这些密码容易被猜出来，安全