中小学教育资源及组卷应用平台 第30课 系统安全需升级 教学设计 课题 系统安全需升级 单元 第六单元 学科 信息科技 年级 八年级 单元主题 【学情分析】随着物联网应用的不断发展，物联设备数量剧增，它们能够持续工作并把自己的“见、所闻、所感”告诉其他设备或者人。物联网给人们带来便利的同时，也带来了新的安全威胁。在物联网应用中，每一个传感器和网络都有潜在的风险，都可能受到攻击。本单元是本模块最后一个单元，旨在让学生了解物联网中虚拟身份的重要性，了解物联网安全的现状，进一步增强个人信息保护意识，深刻认识自主可控对国家安全的重要意义。本单元围绕物联网安全，从探讨物联网虚拟身份出发，用物联网安全事件强化安全意识，提出安全防范策路，闸述自主可控的内涵和意义，并以第三单元物联门锁系统案例为例，开展物联系统安全升级实践体验。【内容结构】 学习目标 1. 信息意识：加强虚拟身份识别和数据安全意识，做好安全防护。2. 计算思维：能够根据需求，设计和搭建简单的物联系统原型，结合项目活动采集、分析和呈现数据，解决实际问题，发展计算思维。3. 数字化学习与创新：能够主动利用数字设备开展实践创新活动，并在创新活动中认识到原始创新对可持续发展的重要性。4. 信息社会责任：了解网络空间中物品标识和虚拟身份的意义，知道数据安全防护的常用方法和策略，保护个人隐私，尊重他人隐私。 重点 摄像头活体检测的实践操作与安全作用；物联网中常见身份认证技术的类型及应用场景；数据加密传输的基础原理与简单应用。 难点 理解活体检测防范“虚假身份冒充”风险的技术逻辑。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 激趣导入 【问题情境】在前面的学习中，我们已经完成了物联门锁系统的设计和实现，体验了物联网技术给生活带来的便利。但和其他系统一样，物联门锁系统也不是一成不变的，需要不断迭代和完善才能更好地保障安全。在学习了物联网安全知识后，大家有没有思考过：我们该如何提高物联门锁系统的安全性呢？【建构】物联门锁直接关联家庭安全，一旦出现安全漏洞，后果不堪设想。比如之前有同学提到，简单的密码解锁可能被破解，普通的人脸识别可能被照片冒充。这些都是物联门锁系统需要解决的安全问题，也是我们今天要探讨的‘系统安全需升级’的核心原因。系统安全升级是物联网设备稳定运行的关键。今天我们就从物联门锁系统的安全升级需求出发，通过体验摄像头活体检测、探究身份认证技术、了解数据加密传输，学习系统安全升级的核心方法，深入认识物联系统安全的重要性。 注意、思考、讨论 吸引学生的注意力，启发学生思考。 学习活动 【学习活动】一、体验摄像头活体检测【思考-讨论】前面欺骗传感器的内容介绍了可以用照片欺骗摄像头，因此之前设计的物联门锁存在很大的安全隐患。 如何提高物联门锁系统安全性呢？【学习探究】1. 活体检测思路为了防止被照片欺骗，物联门锁系统可以增加张嘴、眨眼等面部动作的识别功能，摄像头在识别人脸的同时，让用户做张嘴、眨眼等动作，只有成功识别出这些面部动作才会被认为是真人。2. 设计活体检测算法对物联门锁进行改进。在进行人脸识别时，用户需要做出张嘴、眨眼等面部动作，物联门锁只有在成功识别出面部动作后才打开门锁。仅通过面部动作识别，依然无法解决利用视频欺骗的问题。攻击者可以事先通过人工智能换脸技术生成一段包含面部动作的视频，来欺骗物联门锁系统。因此，想要更有效地进行活体检测，更好的方案是使用深度摄像头采集脸部的三维特征，并配合更复杂的算法提升物联门锁系统的安全性。 【学习活动】二、探究身份认证技术【思考-讨论】在物联门锁系统中，远程开锁功能是通过门锁在 MQTT 服务器中订阅主题“Door/Loc ... ...
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