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第15课 简单密码易破解 教学设计
课题 第15课 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 本节课义务教育版五年级全一册信息技术教材的第15课 简单密码易破解。在前面的学习中，学生认识了算法的基本流程(输入一处理一输出)，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。通过本课学习计算破解密码所需的重复判断次数。明确密码设置安全性，树立安全意识。在分析密码规则的过程中，知道破解密码只限于理论学习和技术探讨，体会密码设置安全性的重要性。
学习目标 1．信息意识：通过密码规则理论分析和探索，理解信息、数据和算法之间的关系。2．计算思维：通过从简单到复杂密码规则的分析和破解，计算所需的重复判断次数，估算大致时间，进一步认识循环结构的特点，体会利用遍历法解决问题的基本思路。3．数字化学习与创新：通过将组合密码简化为数字密码，把解决问题的思路理清，再加入其他组合，体验分析和计算进行验证，获得成就感。4．信息社会责任：在分析密码规则的过程中，知道破解密码只限于理论学习和技术探讨，体会密码设置安全性的重要性。
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，感受编程破解密码的效率和时间关系。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 在日常生活中，有许多地方都需要设置密码，密码保护着我们的个人隐私和信息安全。 学生认真聆听、讨论。 引发学生的兴趣与思考。
讲授新课 一、分析密码破解需要的次数　1．分析破解４位数字密码锁需要的次数（1）4 位纯数字密码范围是多少？ 范围是 0000 至 9999。 （2）一共有多少种组合，如何计算？2．破解“数字 + 字母”的 6 位密码需要的次数提出进一步复杂问题：如果是“数字＋字母+符号”的6位密码，又需要尝试多少次？教师介绍计算过程和结果，并假设6位纯数字计算次数的时间，估算其他情况计算时间。计算机标准键盘上常见的符号大约有 32 种，那么每位密码增加 32 种可能性，即 10+26×2+32=94。因此需要循环 94×94×94×94×94×94=689 869 781 056 次，即 6898 亿次，将近七千亿次。在这个基础上，密码长度每增加一位，破解所需的循环次数就会增加约 94 倍。二、对比不同密码组合的破解时间1．破解时间巧对比2．破解原理早知道介绍破解密码的原理和枚举法。破解密码主要是编程发挥计算机强大的计算能力，来枚举每一种可能的情况，从而达成破解的目标。枚举法的基本思想是逐一列举指定范围内所有可能的情况，根据条件进行检验从而找到可能的答案。计算机对于这种重复性算法的实现有着巨大优势。三、密码设置的安全性基本规则包括：（1）设置密码需要一定的长度和复杂度。例如，6 位以上数字、字母或字符的组合。（2）密码最好包含大小写字母、数字和符号。（3）密码不要与姓名、生日、电话号码等相同。（4）密码是重要的个人隐私信息，要注意保护好。 学生认真聆听教师讲解，积极参与讨论；小组讨论完成学习活动教师引导学生思考：积极参与小组讨论，分享并讨论自己的见解和发现。 激发学生的学习兴趣，引导学生关注寻找解决问题的途径与方法，以及解决问题并验证结果等阶段。通过互动讨论。促进学生之间的交流与合作，为后续课程打下基础。
作业布置 如果一个三位数，它每个数位上数字的立方之和等于它本身，那么这个数被称为水仙花数，如1533 = 13 + 53+ 33 。尝试运行配套资源中的参考程序，找到所有水仙花数。
课堂小结 1．通过分析密码设定规则，可以计算出破解密码所需的判断次数，估算破解的大致时间。2．依据循环结构的特点，利用遍历所有数据的方法，可以有效地查找数据。3．设置密码是日常生活中无法回避的内容，知道密码的设置的安全性要求，树立信息安全意识。
板书 一、探究密码的破解次数二、对比不同密码的破解时间三、密码设置的安全性
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第15课 简单密码易破解
(义务教育版）五年级上册
教学目标
1
新知导入
2
议一议
3
想一想
4
学一学
5
练一练
6
课堂总结
7
作业布置
8
1
教学目标
1．通过分析密码设定规则，计算破解密码所需的重复判断次数，估算破解密码的大致时间。
2.进一步认识循环结构，体会利用遍历法解决问题的基本思路，了解密码设置的安全性。
2
新知导入
在日常生活中，有许多地方都需要设置密码，密码保护着我们的个人隐私和信息安全。
3
议一议
你设定的密码安全吗？
如果破解需要多长时间呢？
4
想一想
应用软件的登录密码
计算机的开机密码
手机锁屏密码
小区门禁密码
行李箱密码
家门的智能锁密码
你知道哪些情况下需要设置密码吗？
5
学一学
一、探究密码的破解次数
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？
破解尝试的过程是重复的，可以用循环结构来解决。
任务一
四位数字密码的破解次数
5
学一学
　　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。
5
学一学
　　利用破解四位数字密码的方法，可以得出破解六位数字密码的次数。即需要6个10相乘，为一百万次。
　　10×10×10×10×10×10 =1 000 000次
5
学一学
　　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）
任务二
六位“数字+字母”密码的破解次数
5
学一学
　如果是“数字+字母+符号”的六位密码，计算所需的破解次数。
　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。
　　　　　　符号：标准键盘常见的符号按32种计算
　每位有10+26×2+32=94种可能性，最多需要循环的次数是：
　 94×94×94×94×94×94=689 869 781 056次 （近7 000亿次）。
5
学一学
二、对比不同密码的破解时间
　　运行名为“破解时间估算.py”的参考程序，记录并对比不同密码组合所需的破解时间。
这个程序利用１秒内计算机能够枚举的数，通过换算来估计所需时间。不同的计算机系统，１秒所能枚举的数也会不同。
5
学一学
　　可以看出，即使计算机具有强大的计算能力，在大量数据面前，也需要一定的时间才能完成。此外，密码位数越多，组成方式就越复杂，所需的破解时间也就越长。
5
学一学
三、密码设置的安全性
　　日常生活中，我们设置密码时，为防止被别人识破或被计算机程序破解，设置密码时要遵循一些基本的规则。
　　小组同学交流设置密码应遵循的原则，分享想法。
5
学一学
　　1. 设置密码需要一定的长度和复杂度。例如，六位以上数字、字母或字符的组合。
　　2. 密码最好包含大小写字母、数字和符号。
　　3. 密码不要与姓名、生日、电话号码等相同。
　　总之，密码是重要的个人隐私信息，要注意保护好，不要告诉他人。
设置密码要遵循的一些原则。
5
学一学
防止密码被破解的方法
　　现实生活中，有许多防止密码被破解的方法。
例如，人们在消费支付时，系统通常会设定密码的输错次数，超过指定的次数后就不能继续操作。又如，登录各类应用软件时，除了要求输入密码，通常还要求输入验证码，而且验证码具有时效性，需要在较短时间内输入，否则也不能继续操作。
6
练一练
有一个包括三位数字的密码锁，现在只记得中间一位数字是3。运行配套资源中的参考程序，分析程序破解这个密码的方法。
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课堂总结
1．通过分析密码设定规则，可以计算出破解密码所需的判断次数，估算破解的大致时间。
　　2．依据循环结构的特点，利用遍历所有数据的方法，可以有效地查找数据。
　　3．设置密码是日常生活中无法回避的内容，知道密码的设置的安全性要求，树立信息安全意识。
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作业布置
如果一个三位数，它每个数位上数字的立方之和等于它本身，那么这个数被称为水仙花数，如1533 = 13 + 53+ 33 。
尝试运行配套资源中的参考程序，找到所有水仙花数。
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板书设计
一、探究密码的破解次数
二、对比不同密码的破解时间
三、密码设置的安全性
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