资源简介

项目3 保障信息传输的安全——互联网信息加密
教学设计
一、项目分析
在日常生活中，信息安全的问题无处不在，通过互联网信息加密的方法来保障信息传输安全是非常重要的一项安全措施。本项目以信息传播过程中的安全为例引发需求，引导学生了解加解密，掌握常用加密方法、原理和思路，拓展密码设计相关知识。主要目标是保障网络传输的文件或信息的安全，防止传输或传播过程中信息泄露。本项目内容主要包括了解网络传输涉及的基本对象，分析传输过程中的安全风险；从传输通道和传输信息内容两个方面研究解决问题的思路；通过实验体验压缩加密传输文件过程；通过了解常见加密算法及相关知识，对优质的加密算法可以提高传输的安全性有基本的认知。
二、学情分析
在之前的学习和生活中，同学们已经对互联网信息安全有了一定的了解。知道可以借助设置密码、设置有效期、设置访问权限等措施来提高互联网信息的安全。这些都为我们接下来的学习打下了良好的基础。但是学生对在互联网传输过程中如何提高信息安全还不太了解，对通过信息加密的方式来提高安全系数的原理更是知之甚少。需要通过系统的学习才能形成整体的认知，并最终根据实际需求选择合适的加密措施，保障互联网信息传输的安全。项目内容本身可操作性相对较强，学生兴趣浓厚。通过教师的引导让学生从项目学习层面逐渐升华，从而促进素养的提升。
三、教学目标
l．素养目标
（ l ）会使用加密软件对重要数据和个人信息进行加密保护。
（2）知道利用加密提升传输安全的思路以及加密算法的基本原理。
2．项目目标
（ l ）通过安全加密，防止信息在网络上被不法人员窃取。
（2）了解加密算法的基本原理，知道好的加密算法能提高安全性。
（3）体验分析问题、解决问题的基本过程。
四、教学重难点
l．教学重点
（ l ）会使用加密软件对重要数据和个人信息进行加密保护。
（2）常见的对称加密算法思路是什么？如何实现加解密？
2．教学难点
了解加密算法的基本原理，知道好的加密算法能提高安全性。
五、教学策略
本活动主要针对互联网加密，初看本项目内容可能与网络加密关联不大，因此教学时，应将网络传输的隐私泄密和文件保护作为项目需求，从这一角度来导入，将本项目内容与互联网关联起来。项目内容本身可操作性相对较强，学生兴趣浓厚。文件传输加解密实验涉及操作内容相对较多，但学生易于理解。加解密原理的教学虽然无法展开具体实验，但是它是加解密的核心部分，在实际的教学中，学生兴趣度还是非常高的。教师也可以引导学生将此算法原理用于自己个人多个密码的保存管理等，并将加密算法应用于日常生活，进一步提高学生的兴趣。
六、教学准备
本项目教学活动建议在网络机房进行，教师可以准备如下表所示的器材、软件和素材，便于演示和学生上机实验。
器材、软件和素材 数量 作用/功能
可以联网的计算机 按学生人数配备 对互联网信息传输进行测试
互联网信息加密软件 每台学生机安装 对互联网信息传输的内容进行加密和解密
学生导学案 按学生人数提供 作为学生学习的重要学习支架
七、评价建议
1．过程性评价
本节课教学过程是学生系统完成“互联网信息加密”项目的过程，在整个学习过程中，项目分析、项目准备、项目实施、项目拓展、项目展示等环节必不可少。所以教师可以围绕项目主线，对学生的学习过程进行评价。同时还要关注学生的合作意识和合作方式，并给予及时鼓励和指导。
项目环节 完成情况 优化建议
项目分析
项目准备
项目实施
项目拓展
项目展示
2．结果性评价
在项目的展示交流环节，教师要给学生更多的表达和交流的机会，引导学生合理互评并提出中肯建议，促进方案不断优化和升级。教师也可以对学生的项目完成情况进行适当的点评和正向的引导。
评价维度 评价内容 评价掌握程度
项目质量 互联网信息传输加密的完成情况，效果如何 0% 50% 100%
项目创意 信息传输加密方法的创新应用 0% 50% 100%
项目反思 是否积极反思项目实施中的不足，不断改进 0% 50% 100%
八、学习流程
在项目学习过程中，学生可以围绕项目准备、项目实施、素养提升和拓展评价环节进行，以项目为指引，通过自主探究、小组合作、反思提升等方式寻找解决问题的办法。在学生学习过程中，教师发挥主导作用，引导学生带着问题，及时完成活动，并能给予反馈，对活动开展予以适时调整。
九、教学过程
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目准备聚焦问题 【创设情境】 李明的父亲是一位高级工程师，他正参与一项国家重点科技项目，需要经常和国内外的同事们交流新技术研究开发的思路和相关资料，这些信息如果在传输过程中被不法分子所窃取，将会给国家带来重大的损失。请你从互联网安全技术的角度出发，为李明父亲解决问题提供一些思路。 1．网络传输过程 网络文件或信息传输的过程如下图所示，主要涉及发送方、传输通道、接收方三个环节。在发送方和接收方本地保证安全的前提下，最容易出现安全问题的环节就是传输过程。那么在此环节可能有哪些潜在危险呢？ 发送方 传输通道 接收方 2．网络传输安全风险 互联网的开放环境，很容易造成信息被截获。截获的信息可能会被公开泄露或篡改，从而造成各种危害。 1 ）了解安全风险 对下面选项进行连线，了解李明爸爸的文件等信息泄密后可能造成的危害。 教师通过视频、图片等资料展示人们在信息安全传输方面的需求，创设项目情境，引发学生的思考与讨论。 在学生讨论的基础上进一步明确问题与需求，引导学生梳理并填写内容。 引导学生进行连线练习，从而明确可能存在的安全风险，以及其造成的严重后果。 通过创设真实的项目情境，引导学生提出问题，激发学生的学习兴趣。 通过此环节进一步了解网络信息传输的环节和过程，明确问题。 学生对存在的安全风险不够了解，通过此环节提供学习支架。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目准备聚焦问题 风险类型传输过程典型安全问题A. 信息泄露① 对信息进行修改伪装，骗过接收方 ② 机密文件被不法分子查看B. 信息窜改③ 截获文件并复制 ④ 截取信息后公开传播
2）如何解决问题 结合传输过程和安全风险的分析，李明爸爸应该如何应对发送文件需要保密的难题呢？ 此问题相对比较开放，对于学生来说有一定的难度，所以教师需要不断地引导和启发。 通过头脑风暴的方式，让学生提出自己的观点和思路。
项目实施探究问题 1．解决思路和解决方案 李明的爸爸在和同事传输资料时，如何保障传输安全，不被其他人非法截获呢？ 1 ）分析保障安全的思路 针对传输过程中产生的安全问题，可以从传输通道和信息内容两个方面来解决，如下图所示。 (
专用传输通道
) (
发送方
) (
传输通道
:
信息内容
:
)接收方 (
传输通道
) (
发送方
加密
)接收方 解密 2）对比选择解决方案 对比分析两种解决思路的优缺点，将结果记录在下表中。 解决思路针对传输通道针对信息内容技术手段安全性使用成本适用范围结论
2．体验文件加密传输 压缩打包文件是常用的文件处理需求之一，利用压缩软件的密码功能可以实现多个文件加密打包，保障文件传输的安全。 1 ）加密文件 选择一款常用的压缩软件，对需要加密的文件或文件夹进行压缩，并且给生成的压缩包添加密码。 提供文字、图片、视频等学习材料让学生自主学习，从而对信息传输的安全保障有一定的了解。 教师展示两种问题的解决思路，供学生分析，并让学生从技术手段、安全性、使用成本、适用范围等不同的层面进行综合评估。 在理性分析的基础上，让学生对如何进行文件加密的思路更加明确。 通过老师的讲解和对学习材料的自主探究，了解保障安全的基本思路。 问题的解决思路可能有多种，但每种思路之间有一定的差异，引导学生从感性认知到理性思考再到素养提升。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
项目实施探究问题 2）发送文件 将加密后的文档发给接收方，同时将密码用其他方式告知接收方，记录在下表中。 发送对象选择传输方式加密文件密码
思考：加密文件和密码为什么建议用不同的方式传输？ 3）解密文件 接收方收到加密文件后，用发送方加密时的密码打开文件，即可正常使用。 3．探究信息加密原理 对信息的加密和解密，其过程与文件加密传输类似，通过信息加密可以有效防止信息泄露。 1 ）探究加密过程 李明爸爸将“475”发送给同事，为保障传输安全，他利用数字移位进行加密。请阅读“素养提升”相关内容后填空。 上述加解密过程中，密文是 ，明文是 ，密钥是 。 2）思考加密算法的安全性 数字移位算法容易破解吗？请你思考设计一种思路，能够较快地获取数字移位算法的密钥。一个优良的加密算法对信息的安全传输有什么作用？ 4．提升传输信息安全性的建议 请你给李明爸爸安全交流信息和传递文件提出建议： ___________________________________ 引导学生探究实验，在实验的过程中给予学生重点指导和问题纠偏。帮助学生顺利完成实验，并得到科学的结果。 引导学生从加密和 解密两个方向继续实验 ， 教师给予指导。 教师给学生提供丰富的学习资料，引导学生自主探究。在探究的基础上逐渐加深对信息加密的过程和原理的理解。 引导学生在学习的基础上提出自己的观点和看法。 实验是解决问题的重要途径，通过实验让学生对问题进行探究或验证，从而探索解决问题的合理方式。 对学生在体验、分析的基础上进一步提出更深层次的要求，引导学生通过学习来解决问题。 通过此环节促进学生理论素养的提升。
素养提升解决问题 (
45629
)1．了解加密算法 阅读知识内容，观看老师提供的学习素材，并在此基础上归纳加密算法的基本原理。 (
34518
加密
解密
如加密传输数字
34518,
加密过程是由发送端完成的。在发送前将明文逐位+1,
得到密文
45629。然后将密文在网络上传输，当到达接收端后，再将密
文逆
运算，逐位
-1，还原得到明文
34518。实现这样加密和解密过程
的算法就是加
密算法。“+1”“-1”是解密的关键，就像开门的钥匙一样 , 通常称为密钥。
34518
+1
-1
) 给学生提供文字、图片、视频等学习素材，让学生在学习框架的基础上进行思考和归纳。 加密算法的原理相对较难，所以教师提供丰富的学习资源作为支撑。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
素养提升解决问题 什么是加密算法： _________________________ 其基本的工作流程是： 2．国产加密算法 近年来，随着网络信息安全上升到国家战略的需要，国家密码管理局认定了一系列我国自主研发的国产加密算法，要求我国信息系统加入国产加密算法，消除安全隐患，确保信息系统安全。 常用的国产加密算法有： ___________________ 3．互联网安全机制 随着TCP/IP协议在互联网上广泛采用，信息在网络上传输的安全风险问题也越来越重要。国际标准化组织（ISO）制定了解决网络安全风险的机制，主要涉及认证、加密、权限等方面。 带领学生学习国际上通用的互联网安全机制和国内的安全做法，让学生对互联网的安全防范建立更加全面的认知。 对之前的感性认知学习进行理论分析和归纳，让学生知其然，知其所以然。 通过交流与展示，提高学生的创新能力和语言表达能力。
- 确保用户身份真实 身份真实 - 防止数据被非法用户获取 数据安全 - 允许用户访问权限之内数据 权限控制
机制 功能 目 的 互联网安全机制主要涉及哪几个方面？ 各个环节可以采取哪些具体的措施？
拓展评价升华问题 1．互联网信息传输的加密 互联网上的信息是通过协议分包传输的。李明在使用互联网浏览网站时发现，网址的头部有用“http:// ”的，也有用“https:// ”的，请搜索了解二者有什么区别，并选择下面问题的正确答案。 互联网信息传输加密的过程大多是： □自动完成的 □手动完成的 互联网信息加密是通过什么完成的： □加密狗 □协议 □U盾 互联网信息传输加密的技术核心是： □安全意识 □加密算法 2．字母移位加密实验 参照下图所示的方法，选择一句英文，设计一个字母移位的加密算法，将明文用邮箱发送给同学，密钥用即时通信工具发送，请他解密。记录实验过程。 引导学生进一步进行实验探究。通过亲身体验加深对移位加密算法的理解。 对所学知识点进行系统性地迁移再应用。 通过实验加深对原理性问题的理解，并掌握其方法。 帮助学生巩固所学知识，拓展提升素养。
教学环节 学生活动 教师活动 设计意图
拓展评价升华问题 (
密钥
h
rm
n
) (
密钥
) 对学习情况与素养提升情况进行综合评价，学生在线填写评价量规表。 通过互评、师评和自评，培养学生分析问题、解决问题的能力。
(
验
记
录
明文 ：
密文 ：
o
是
o
否
实
算法 ：
字母移位加密算法
密钥 ：
移位
位
接收方正常解密了吗？
) 3．综合评价 评价：利用在线学习平台进行过程性评价和结果性评价，并收集和反馈。
十、板书设计
十一、教学反思
七年级学生对互联网安全有所了解，也有部分同学在日常生活中使用过本地的文件压缩和加密软件，但他们仅仅停留在知道、了解的层面，对互联网信息传输的安全并不了解，对信息传输的安全保障措施和加密算法更是缺少系统的认知。需要在体验的基础上加深对技术的认知，但是这一部分知识相对又比较抽象，所以需要教师提供大量的学习资料和学习框架，并不断地引导学生进行思考、梳理和总结。
在素养提升环节，除了要求学生理解加解密的基本原理，还应从国家安全的角度，提出国产加密算法研制的必要性，激发学生自主可控意识和理念，提升大安全观。同时，应结合前面学习，总结归纳互联网安全机制，使学生对互联网安全的技术解决方案有宏观认识。在拓展评价环节，可以回归互联网信息传输加密的关键要点，即互联网信息加密是通过网络协议、利用加密算法自动完成的。还可以针对加密算法，从数字移位加密类比拓展到字母移位加密，巩固学生对加密算法的认识。

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