中小学教育资源及组卷应用平台 第4.3课《解锁数据加密》教学设计 课题 解锁数据加密 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 七年级 核心素养目标 信息意识：学生能够理解数据加密、解密的内涵，感知数据加密在信息安全保护中的重要性并通过编程体会数据加密、解密过程。计算思维：学生对加密程序进行优化和拓展，在实践中锻炼调试算法、评估方案可行性的能力，培养创新思维与批判性思维。数字化学习与创新：在数字化学习环境中，学生通过小组合作完成加密信息的传递与解密挑战，学会对称加密与非对称加密的原理。信息社会责任：在加密信息的传递过程中，学生遵守法律法规和道德规范，尊重他人隐私，不随意破解他人加密信息，培养良好的信息道德素养。 教学重点 认识对称加密与非对称加密的原理及两者的区别 教学难点 理解数据加密、解密的内涵，并通过编程体会数据加密、解密过程。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 第4.3课 解锁数据加密观看视频。2、学习目标了解密码学的发展史。理解数据加密、解密的内涵，并通过编程体会数据加密、解密过程。知道对称加密与非对称加密的原理及两者的区别。 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。 反切码 明代著名将领戚继光为了防止战争中传递的情报被窃取，使用了一种“反切码”。反切注音的基本规则是用两个字为另一个字注音，相当于现代汉语中取上字的声母和下字的韵母。如图4─3-3所示，戚继光专门编了两首诗歌作为密码本是反切码全部秘密所在：取诗一中20个字的声母和诗二中36个字的韵母各依次编号；将当时字音的8种声调，按顺序编号。 思考：在这样的加密系统中，明文和密文是怎么对应的 密码本构建：用两首诗分别对应声母（20 字，编号 1-20）和韵母（36 字，编号 1-36），8 种声调编号 1-8。加密：将明文字符的声母、韵母、声调分别对应为三个数字，组合成密文（如 “敌”= 声母 “低”（5）+ 韵母 “西”（25）+ 声调 2→密文 “5-25-2”）。解密：拆分密文数字，查表匹配声母、韵母和声调，拼合出明文。这种加密手段有什么缺陷？密码本易泄露：依赖固定诗歌，敌方获取后可直接破解。抗分析能力弱：汉语声韵频率有规律，易通过统计密文数字频率破译。缺乏动态更新：规则长期不变，无密钥轮换机制。适用范围有限：生僻字、方言可能无法编码，长文本加密效率低。安全性依赖人为保密：简单数字编码，强度不足。有哪些中国古代加密方式？密写术：用特殊墨水书写，干燥后隐形，需加热或化学试剂显影。隐语 / 暗语：用行业术语或特定词汇替代真实信息。阴符与阴书（《六韬》）： 阴符：不同形状竹符代表固定含义。 阴书：拆分文书为多份，分人传递，集齐拼合还原。离合诗：将谜底字拆解为偏旁嵌入诗句，组合得明文。符节与虎符：青铜虎符分两半，合符验证真伪，铭文含指令或暗号。古代加密方式的共同点：文化依赖性：基于汉字 “形、音、义” 特性设计。规则预设性：需提前约定密码本或解密规则。手工操作性：依赖人力完成加密 / 解密，无机械辅助。安全脆弱性：安全性依赖规则保密，缺乏数学复杂度，易因规则泄露失效。人们使用文字置换等方式，将明文与密文一一对应。上述案例中采用的“反切码”就是一种单表代替加密。后来，人们设计了更复杂的多表代替密码和轮转密码。随着机械工具、电气工具的不断发展，加密方法也越来越复杂。但总的来说，其本质都是对称加密。对称加密就是加密和解密使用同一个密钥的加密方式，如图4-3-4所示。对称加密在西方的典型代表为凯撒密码。凯撒密码就是将原文中的字母用新的字母来替代，变成密文。最简单的替换方式是字母移位法。如图4-3-5所示，所有的字母替换成后移3位的字母，如A替换成D，B替换成E······做中学1 ... ...
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