資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第15課 簡單密碼易破解 教學設計
課題 簡單密碼易破解 單元 第四單元 學科 信息科技 年級 五年級
教材分析 【學情分析】算法是培養計算思維的核心要素之一，主要表現在三個方面：一是能夠清晰地理解問題解決的規則，認識問題的起點、邊界和限定范圍；二是將問題進行分解，即能夠將一個復雜的問題分解成若干子問題，縮小問題的范圍；三是能清楚地分析問題解決方法的優劣，設計和構建操作步驟少、效率高的算法。在信息科技中，算法注重問題求解的有效性。首先要能給出結果而且是正確的結果；其次要關心效率，能在一定時間內快速完成任務，越快越好，且占用的存儲資源越少越好等。通過學習算法和程序實現，學生可以體驗解決問題的過程，培養計算思維能力，這是本模塊的主要目標。算法是信息科技課程的一個核心概念，也是計算機科學的核心內容。在信息社會中，對身邊算法的認識與了解可以更好地提高學習和生活質量。在前面的學習中，學生認識了算法的基本流程（輸入—處理—輸出），能利用自然語言、流程圖等方式描述求解簡單問題的算法，知道算法的三種基本控制結構是順序結構、分支結構和循環結構。本單元將進一步引領學生認識、理解計算機解決問題的基本方法，利用算法中的循環結構來解決實際問題，在體驗編程讓計算機執行的過程中，感受算法實現的優勢和意義。本模塊強調用計算思維解決問題的獨特價值，通過本單元的學習，學生能夠進一步明確算法執行的正確性與效率要求，并能夠進行討論與辨析。【內容結構】
學習目標 1. 信息意識：通過對不同的算法進行分析，幫助學生認識算法效率，知道用不同算法解決同一問題時存在不同的效率。2. 計算思維：認識循環結構和計算機工作特點之間的聯系，體會利用計算機的快速運算能力來解決問題的方法。3. 數字化學習與創新：通過學習身邊的算法，體會算法的特征，有意識地將其應用于數字化學習過程中，適應在線學習環境。4. 信息社會責任：了解加密算法在保護信息安全方面的意義，增強信息安全意識。
重點 計算破解密碼所需的重復判斷次數。
難點 在一定規則下，估算破解指定密碼的時間。
教學過程
教學環節 教師活動 學生活動 設計意圖
激趣導入 【激趣導入】 思考、注意 吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣。
學習活動 【學習活動1】一、探究密碼的破解次數任務 1：四位數字密碼的破解次數小夏家里有一個四位的數字密碼鎖，家里人忘記了密碼，請你想辦法幫忙找到密碼，思考最多需要嘗試多少次？第１步：確定四位數字密碼的組合方式。四位數字密碼的組合方式，可以從 0（即 0000）至 9999。第２步：計算需要嘗試的次數。每一位數字都是 0 至 9，每一位有 10 種可能性。四位數字的組合就是：10×10×10×10 = 10 000 種。如果用循環結構來枚舉，每種情況都需要嘗試，最多需要進行 10 000 次，也就是要循環 10 000 次才能找到正確密碼。任務 2：六位“數字 + 字母”密碼的破解次數第 1 步：確定六位“數字 + 字母”密碼的組合方式。每位包括：數字 0 至 9，共 10 種；大寫字母 A 至 Z，共 26 種；小寫字母 a 至 z，共 26 種。第 2 步：計算一共有多少種組合，即所需的破解次數。每位有 10 + 26 + 26 = 62 種，需要的次數是六個 62 相乘：62×62×62×62×62×62 = 56 800 235 584（次） （也就是約 568 億次）　提示：字母包含大小寫字母，計算機標準鍵盤上常見符號約有 32 種。【學習活動2】二、對比不同密碼的破解時間運行“破解時間估算 .py”參考程序，記錄并對比不同密碼組合所需的破解時間。破解六位數字密碼大約需要的時間是（ ）。破解“數字＋字母”的六位密碼大約需要的時間是（ ）。破解“數字＋字母 + 符號”的六位密碼大約需要的時間是（ ）。【學習活動3】三、密碼設置的安全性討論交流：日常生活中，我們設置密碼時，為防止被別人猜到或被計算機程序破解，設置密碼時要遵循一些基本的原則。小組同學交流設置密碼應遵循的原則，分享想法。以下是設置密碼的一些原則。1. 設置密碼需要一定的長度和復雜度。例如，六位以上數字、字母或字符的組合。2. 密碼最好包含大小寫字母、數字和符號。3. 密碼不要與姓名、生日、電話號碼等相同。總之，密碼是重要的個人隱私信息，要注意保護好，不要告訴他人。現實生活中，有許多防止密碼被破解的方法。例如，人們在消費支付時，系統通常會設定密碼的輸錯次數，超過指定的次數后就不能繼續操作。又如，登錄各類應用軟件時，除了要求輸入密碼，通常還要求輸入驗證碼，而且驗證碼具有時效性，需要在較短時間內輸入，否則也不能繼續操作。 聽講、思考、討論 教師通過講授課程內容，向學生傳授知識。學生通過聽講和觀察，學習基礎知識。另外，通過提問的方式引發學生思考，培養其思考和解決問題的能力。
課堂練習 思考并回答 培養學生分析問題及語言表達能力；根據學生的答題情況實時掌握其知識的掌握情況。
課堂小結 知識回顧 對課堂知識進行總結和梳理，幫助學生更好地理解和掌握所學內容。
拓展與提升 如果一個三位數，它每個數位上數字的立方之和等于它本身，那么這個數被稱為水仙花數，如 153 = 13 + 53+ 33 。嘗試使用枚舉算法，找到所有水仙花數。 鞏固、拓展 讓學生通過課外拓展，鞏固、延伸所學內容，強化對所學知識的掌握。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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