第三十课 系统安全需升级 教学设计 人教版（2024）初中信息科技八年级全一册.docxVIP

课题

系统安全需升级

单元

第六单元

学科

信息技术

年级

八年级

学习目标

1.掌握摄像头活体检测的原理和方法，能够运用相关算法实现简单的活体检测功能，如通过面部动作识别防止照片欺骗，理解深度摄像头采集三维特征在提升安全性方面的优势。

2.理解身份认证技术在物联系统中的重要性，学会设计并实现简单的身份认证方案，包括选择合适的认证方式（如用户名和密码）、进行数据存储和验证，能够编写代码实现身份认证功能并进行测试。

3.了解数据加密传输的意义和基本原理，掌握一种加密算法对物联门锁系统传输数据进行加密，确保数据在网络传输过程中的安全性，防止用户名和密码等敏感信息泄露。

重点

1.摄像头活体检测功能的实现，包括算法设计（面部动作识别、深度摄像头应用）和代码编写，理解其在防止欺骗方面的作用。

2.身份认证方案的设计与实现，如用户名和密码认证方式的应用，涉及数据存储、解析和验证过程，确保系统能准确识别合法用户。

3.数据加密传输的实现，选择合适加密算法并应用到物联门锁系统中，保障传输数据的必威体育官网网址性。

难点

1.设计高效、准确的活体检测算法，尤其是应对复杂的欺骗手段（如视频欺骗），需要综合考虑多种因素，如面部特征识别精度、算法复杂度和实时性。

2.身份认证方案中的安全性保障，如防止密码泄露、应对暴力破解等攻击方式，涉及密码加密存储、安全传输和验证机制优化等问题。

3.加密算法在物联门锁系统中的正确应用和优化，确保加密过程不影响系统性能，同时保证加密效果，这需要学生对加密算法原理有深入理解并能根据系统需求进行调整。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

导入新课

1.回顾物联门锁系统的设计与实现过程，展示物联门锁系统的工作场景图片或视频，提问学生该系统可能存在的安全隐患，引导学生思考之前学习的物联网安全知识如何应用到物联门锁系统中。

2.提及摄像头可能被照片欺骗的问题，引出本节课主题——系统安全需升级，强调提升物联门锁系统安全性的重要性，激发学生学习兴趣，让学生明确本节课将学习如何通过多种技术手段保障物联门锁系统安全。

倾听老师讲解

激发学生的学习兴趣，让从问题中进行思考，从而引出本节课的学习内容

讲授新课

一、体验摄像头活体检测

1.活体检测思路讲解

展示照片欺骗摄像头导致安全漏洞的案例图片或视频，详细解释攻击者如何利用照片绕过普通人脸识别系统。

提出活体检测的概念，即通过识别用户的真实生物特征动作来确认用户身份真实性，介绍常见的活体检测方式，如面部动作识别（张嘴、眨眼等）、指纹动态检测等，重点讲解面部动作识别在物联门锁系统中的应用原理。

组织学生讨论面部动作识别相对于传统人脸识别的优势，如增加了活体检测维度，降低被欺骗风险等，引导学生思考如何设计有效的面部动作序列以提高安全性，鼓励学生积极发言分享想法。

2.设计活体检测算法

展示活体检测算法的流程图或伪代码示例，讲解算法实现的基本步骤，如摄像头图像采集、面部特征提取、动作识别算法设计、与预设动作模板对比等。

结合代码片段详细解释关键部分的实现原理，如如何使用图像处理库检测面部特征点（眼睛、嘴巴等）的位置变化来判断张嘴、眨眼动作，如何设置动作识别的阈值（如眨眼次数、张嘴持续时间等）以平衡准确性和用户体验。

引导学生思考如何优化算法以提高检测准确性和实时性，如采用更先进的图像处理算法、优化代码结构减少计算量等，组织学生进行简短讨论并分享观点。

3.代码实现与演示

指导学生在编程环境中打开物联门锁系统项目，根据讲解的算法思路和代码示例，尝试在原有人脸识别代码基础上添加活体检测功能代码，教师巡视各小组，及时帮助学生解决代码编写过程中遇到的语法错误、函数调用问题等。

邀请部分学生展示其实现的活体检测功能，现场演示使用照片和真人进行测试，观察门锁系统的反应，其他学生进行观察和评价，教师针对演示过程中出现的问题进行总结和分析，如活体检测失败的原因（动作不标准、算法参数设置不合理等），进一步加深学生对活体检测算法的理解和应用能力。

二、探究身份认证技术

1.设计身份认证方案

提出问题：“如何在物联门锁系统中设计一种有效的身份认证方案？”组织学生分组讨论，引导学生思考不同的身份认证方式及其优缺点，如用户名和密码、指纹识别、智能卡认证等。

要求每个小组根据讨论结果填写身份认证方案设计表格，包括方案名称、身份认证方式、设计理由等内容，鼓励小组之间相互交流和借鉴，教师巡视各小组，参与讨论并提供指导和建议，帮助学生完善方案设计。

每组选派代表展示其设计方案，其他小组进行提问和评价，教师进行总结和点评，重点强调用户名和密码认证方式在实际应用中的普遍性和易用性，以及需要注意的安全问题（如密码强度、防止密码泄露等），同时对其他创新的认证方式给予肯定和鼓励，拓宽学生的设计思路。

2.模拟实现用户身份认证功