中小学教育资源及组卷应用平台 第15课 简单密码易破解 教学设计 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（ ）。 ... ...
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