教科版（2024）八下信息科技 3-3-防护数据安全 教案.docx

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教学教案设计

总第12课时

课?题?名?称

防护数据安全

学习目标

（包含学科核心素养）

理解物联网数据安全的基本原则：学生能够理解数据机密性、数据完整性和数据可用性三大原则，认识它们在物联网系统中的重要性。

掌握经典数据加密方法及应用场景：学生能够掌握置换加密（如栅栏加密法）和替换加密（如恺撒加密法）的原理，并能在实际情境中运用这些方法来保护物联网数据。

提高数据安全防护意识：学生能够结合实际应用，认识物联网环境中数据安全的威胁与应对措施，提升个人在数据加密和隐私保护方面的综合素养。

问

题

类

型

学生问题

为什么物联网数据安全如此重要？在数据采集、传输、处理的过程中，可能会面临哪些安全威胁？

数据机密性、数据完整性、数据可用性分别指的是什么？它们对物联网数据安全有什么意义？

栅栏加密法和恺撒加密法是如何保护数据的？这些经典加密方法在实际应用中有什么优缺点？

学科问题

1.在物联网环境中，如何利用加密技术来保证数据机密性？栅栏加密法和恺撒加密法在物联网数据防护中起到什么作用？

2.如何通过数据完整性和可用性保护，防止物联网系统中的数据被篡改或无法访问？

3.为什么在物联网系统中需要统一的数据安全标准？它对物联网数据安全的规范性起到什么作用？

教师问题

1.在设计物联网数据安全方案时，如何结合加密方法（如栅栏加密法、恺撒加密法）与隐私保护技术，以满足数据机密性、完整性和可用性的要求？

2.在物联网应用中，如何引导学生理解数据安全与网络安全的关系？如何让他们认识到信息保护不仅是技术问题，也是社会和法律层面的问题？

问题系统

（星号标出核心问题）

1.在物联网环境中，如何利用加密技术来保证数据机密性？栅栏加密法和恺撒加密法在物联网数据防护中起到什么作用？

2.如何通过数据完整性和可用性保护，防止物联网系统中的数据被篡改或无法访问？

3.为什么在物联网系统中需要统一的数据安全标准？它对物联网数据安全的规范性起到什么作用？

问题探究流程

导（问题引导）、学（自主探究）、探（合作探究）、测（课堂检测）、拓（知识拓展）

导（问题引导）：

情境创设：

教师向学生展示一个物联网应用场景（如智能灌溉系统、智能家居等），引入数据安全问题：

在这些应用中，大量数据需要被采集、传输、处理和存储，如果数据被篡改或泄露，系统可能发生什么问题？

由此引出“数据安全在物联网中的重要性”，让学生思考并带出本节课的核心概念。

引导问题:

（学生问题1）“为什么物联网数据安全如此重要？在数据采集、传输、处理的过程中，可能会面临哪些安全威胁？”

答案：物联网系统中产生和传输的数据量庞大，若缺乏安全防护，可能被窃取或篡改，导致个人隐私泄露、设备被非法控制等问题。

（教师问题1）“在设计物联网数据安全方案时，如何结合加密方法（如栅栏加密法、恺撒加密法）与隐私保护技术，以满足数据机密性、完整性和可用性的要求？”

答案：可在数据生命周期（感知、传输、处理）引入加密技术并结合访问控制、数字签名等手段，确保机密性、完整性和可用性（CIA）。

教师总结知识点:

数据安全在物联网中的地位：物联网应用需要保障数据的机密性、完整性、可用性，任何一个环节失守都可能带来安全风险。

学（自主探究）：

自主探究任务：

任务1：学生阅读教材中关于物联网数据安全的三大原则（机密性、完整性、可用性），并查找在日常生活或校园环境中，哪些应用涉及到这些原则。

任务2：学生根据教材中的经典加密方法，尝试对一段明文进行栅栏加密或恺撒加密，体验加密过程。

探究步骤:

学生分组查找并记录在物联网系统中的潜在安全风险（如网络监听、数据泄露、系统故障等），对应到“机密性、完整性、可用性”的破坏形式。

在教材提供的“栅栏加密法”和“恺撒加密法”例子中，动手加密一小段文本，观察加密前后文本的变化，感受加密对数据机密性的保护。

问题探讨:

（学科问题1）“在物联网环境中，如何利用加密技术来保证数据机密性？栅栏加密法和恺撒加密法在物联网数据防护中起到什么作用？”

答案：

栅栏加密法（置换加密）通过重新排列文本中的字符实现数据混淆；

恺撒加密法（替换加密）通过按一定偏移量替换字母；

这些经典加密法为现代加密技术提供了思路，在物联网中可结合更先进的算法（如对称/非对称加密）来保护数据机密性。

教师总结知识点:

三大原则：机密性（防止信息泄露）、完整性（防止数据被篡改）、可用性（保证数据资源可正常使用）。

经典加密方法：栅栏加密法、恺撒加密法，理解其基本思路后可拓展到更复杂的加密算法。

三、探（合作探究）：

合作探究任务：

任务1：分组讨论物联网数据安全在实际应用中的体现：如智能校园里，对学生信息的加密存储与访问控制，分析若未加密会出现哪些安全隐患。

任务2：每组设计一个