高中信息技术中图版 (2019)必修1 数据与计算3.2.3 数据安全优秀教案及反思
展开案例 数据安全
1. 《课程标准》要求
·根据任务需求，选用恰当的软件工具或平台处理数据，理解对数据进行保护的意义。
2. 教学目标
·了解数据安全面临的威胁和进行数据保护的意义和方法，增强数据安全意识。（信息意识）
·学会运用数字化工具（数据加密）对文件和数据进行保护。（计算思维）
·认识数据备份的重要性，能根据需要及时备份与还原数据，确保数据安全。（信息社会责任）
3. 学业要求
了解数据采集的基本方法，能够利用软件工具或平台对数据进行整理、组织，并能通过技术方法对数据进行保护。
4. 教学对象分析
通过前两章的学习，学生对数据、信息等有了较为深刻的认识和了解，通过对本章的学习，更加认识到了数据的重要性。本节通过学生对自己使用网络学习、购物、交流、娱乐等网络数据安全的思考，激发学生的思维活动，为进一步学习数据安全和保护奠定基础。
对于高一年级学生来说，使用软件、网络和数据工具并不陌生，高中学生的动脑、动手能力比较强，具备较强的思维能力和自主探究学习能力。采用思维导图工具总结数据安全知识，也能让学生更深刻地认识数据安全的重要意义，以及对今后学习的帮助。
5. 教学重点与难点
教学重点：提高数据安全意识，了解威胁数据安全的因素，掌握数据保护的方法。
教学难点：增强数据安全意识，能根据需求，应用恰当的方法保护数据。
6. 教学方法与教学手段
教学方法： 项目教学法、体验探究法。
学法指导：小组协作学习法（4～6人一组，组间分工明确，组长负责制）、研究性学习法。
教学环境设置：多媒体网络教室、多媒体教学广播软件、按标准要求安装的操作系统和软件、适合小组协作的机房布局。
教学策略：通过思考活动“我们的网上数据是否安全”，引发学生对网上数据存储和安全的思考，让学生认识到网络数据与本地数据一样，都存在被泄露的风险。采取什么措施才能让数据更安全，就成为本节课学习的重点。让学生登录国家互联网应急中心网站，查看“态势报告—安全报告”中的年报和月报，了解2012—2018年我国互联网网络安全态势综述，归纳总结网络安全面临的威胁主要存在于哪几个方面，总结得出数据安全的两个重要含义，即数据防护的安全和数据本身的安全。为保证数据的安全，采取的策略是做好数据备份和数据加密工作。首先，安排学生上网搜索数据备份方法。接下来，安排学生开展一项数据加密与解密的小组对抗赛活动。最后，教师组织小组汇报，让学生体验数据安全的重要性，解决本课教学难点。虽然本课教学内容可独立成章，但数据安全的教育和学习应贯穿于信息技术的整个教学过程中。
7. 教学过程设计
教学环节 | 教学内容 | 学生活动 | 设计意图 |
课前准备 | 将本节课所需学习资料（学习目标、学习任务、帮助文件、学习素材等）下发到学生机桌面学习文件夹中 | 浏览资料 | 初识任务，明确目标 |
情境导入 | 1. 提出问题：同学们，通过一段时间的学习，我们对项目式学习已经不陌生了，从健康数据到智慧交通，再到用水决策，进而到智能交互，数据正深刻地影响着社会各个层面，它已经成为人类社会一种重要的资源。因此，数据是否安全显得日益重要，保护数据安全我们责无旁贷。 我们经常使用网络，那么网上数据是否安全呢？ 2. 师生讨论：网络学习平台记录了学习课程、学习时长、过程性评价、阶段性评价等数据；购物平台、交流软件等平台也有大量个人数据。这些数据存储在网络服务器中，如果数据泄露，可能造成哪些风险？请同学们思考并回答：数据存储在哪里？数据泄露原因有哪些？有何措施能使网络数据更安全 | 梳理旧知 思考讨论 回答问题 | 复习旧知，使学生快速进入学习状态 |
探究活动 | 1. 教师用课件展示图片： 《中国网民权益保护调查报告2016》显示，因虚假信息、个人信息泄露造成的经济损失高达915亿元，人均133元。 2. 提问：登录国家互联网应急中心网站，查看和下载《2016—2018年中国互联网网络安全报告》，分析网络安全和数据安全的发展态势，并查看2017年和2018年报告，进行对比，说明数据安全的形势 | 查看报告 发表观点 | 引导学生了解数据安全的形势 |
学习新 知识 | 1. 组织学生浏览《2016—2018年中国互联网网络安全报告》和《2016—2018年中国网民权益保护调查报告》等文件，分析威胁数据安全的因素，填写表格。 2. 学生交流、汇报。 威胁数据安全的因素：人为因素和非人为因素。 计算机病毒：影响软件和硬件正常运行，破坏数据正确与完整，导致系统崩溃。 黑客攻击：入侵、扰乱、盗窃、破坏。 数据存储介质损坏：物理损坏、设备故障、电磁辐射。 个人失误：密码简单、轻信他人、安全意识弱。 非法数据交易：盗取、贩卖。 安全漏洞：软件、硬件漏洞。 …… | 阅读文件 归纳梳理 交流汇报 | 引导学生了解威胁数据安全的因素 |
归纳梳理 | 总结归纳出结论，教师展示数据安全板书（思维导图） | 聆听思考 | 熟悉和掌握搜索信息与交流信息的技能 |
综合运用，数据保护探究活动 | 1. 了解数据保护方法。 （1）上网搜索备份数据的方法。 （2）交流和讨论后给出数据备份方法：可移动存储设备备份和网络备份等。 （3）提出问题：云存储需要注意什么？设置密码应遵循哪些规则？ 2. 活动内容：数据加密和解密小组对抗赛。 数据加密是通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文，而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。加密、解密的核心是密码学。数据加密是计算机系统对数据进行保护的一种最可靠的办法。它利用密码技术对数据进行加密，实现信息隐蔽，从而起到保护信息安全的作用。 3. 项目分工。 以4～6人为一个小组，组内分成设置密码组和破解密码组，明确任务 | 查阅资料 交流讨论 明确分工 | 项目活动的开展是对本节课所学知识和技能的综合运用，为后面章节（计算思维）的学习做铺垫 |
综合运用，数据保护探究活动 | 4. 活动过程。 （1）教师提供数据加密和解密的相关帮助文件。 （2）小组成员共同学习数据加密方法，给文件设置密码，将明文数据变成密文数据。 举例：采用替换和置换的方法对字符串"bj"加密，用0~26以内的整数替换明文的每个字符，空格符=00，a=01，b=02，…，z=26，替换后为"0210"。 请写出对字符串"bj tj hb"的加密方法，小组可以自行设计规则，并用文字表述出来。 （3）搜索对文件进行保护的工具软件。 教师演示文档处理软件的文件加密保护功能和压缩软件WinRAR和WinZip的压缩与加密功能。 学生上网搜索“文件加密软件”，查找相关信息。 （4）使用WinRAR工具软件对“保密文档.txt”文件进行压缩和加密操作，密码设为4位数。下载一款“文件解密软件”，尝试破解此加密文件，使用不同位数和多种组合密码，填写活动学习表，完成问题讨论。 （5）两个小组间交流加密文件，尝试破解对方的密码，记录测试结果 | 理解规则 参与活动 | 作为学生过程性学习成果 |
项目交流评价 | 1. 教师组织学生以小组为单位进行展示和交流。 2. 教师指导学生进行自评和互评：鼓励学生大胆回答问题，学习优点，改进不足。 3. 教师点评：选择典型成果进行展示，鼓励学生创新思维，对小组协作提出表扬。 4. 拓展延伸：数据加密了、备份了就绝对安全吗？引出下一代通信技术。 介绍国家量子保密通信“墨子号”的相关知识 | 展示交流 评价改进 思考拓展 | 培养学生展示交流的能力，将学生作品作为过程性评价的依据 |
课堂小结 | 师生总结：数据安全既包括信息设备的安全，也包括这些设备中数据的安全。数据安全即信息安全，信息安全意识要与数据安全等同起来。数据保护意义重大，我们不仅要保障个人的数据安全，更要保障国家的数据安全，国家发展战略强化信息基础设施安全保护的同时，更要强化数据资源的保护力度，我们今天学习数据保护就是国家战略的需要 | 回顾知识 | 为下节课的学习做好铺垫 |
作业布置 | 完成练习提升第4题，将设计方案和依据以文档方式提交到个人学习空间中，强化应用效果 | 完成作业 | 知识的运用 |
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