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第9课 互传密信有诀窍 教学设计
课题 互传密信有诀窍 单元 第三单元 学科 信息科技 年级 五年级
教材分析 【学情分析】在上一单元的学习中，通过生活实例，认识了算法的三种基本控制结构及其描述的基本方法。在本单元的学习中，进一步结合典型问题，运用算法的基本控制结构来解决实际问题。用算法解决问题需要提取问题的关键因素，确定解决问题的相关因素，忽略非必要因素，清晰地认识问题、准确地描述问题。可以结合数学学习中的问题分解方法，通过分析问题的已知信息、求解目标、条件关系来解决问题。本单元的移位密码、用二分法猜数、判断闰年与平年等案例都涉及基本的数学知识和方法。这些知识和方法可以作为学生设计、运用算法解决问题的基础，有利于学生借助原有知识经验用计算思维解决熟悉的问题，学习新的知识与技能。本单元的学习强调实践和实际应用。学生通过对所求解问题的算法描述与设计，观察执行步骤，讨论执行路径，判断算法是否解决了指定问题，了解算法与程序之间的关系，知道编写程序的目的是实现、验证算法。【内容结构】
学习目标 1. 信息意识：了解移位密码及其算法，知道明文与密文的关系，了解加密算法在保护信息安全方面的意义。2. 计算思维：进一步认识算法的分支结构，学会从问题情境中提取关键因素、确定判断条件，知道判断条件对算法执行结果的影响。3. 数字化学习与创新：通过学习身边的算法，体会算法的特征，有意识地将其应用于数字化学习过程中，适应在线学习环境。4. 信息社会责任：了解加密算法在保护信息安全方面的意义，增强信息安全意识。
重点 信息加密传输的过程，明文与密文的关系。
难点 加密算法在保护信息安全方面的意义。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
激趣导入 【激趣导入】同学们，今天老师要给大家讲一个发生在很久很久以前的有趣故事。【提问】同学们，你们想不想知道恺撒是怎么做到的呢？【建构】这背后其实隐藏着一门很有趣的知识 —— 密码学。今天，我们就一起来学习神秘又有趣的凯撒密码。 思考、注意 吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣。
学习活动 【学习活动1】一、认识简单的移位密码凯撒密码采用的是一种简单的移位加密算法。规则是把明文中的每个字母按照一定的规则移动，从而生成密文。明文中的所有字母在字母表中向右移动指定位后被替换成密文。例如，当字母表中的字母向右移动三位时，A替换成D，B替换成E，以此类推。如果移动后的字母超过了字母表最后的字母Z，则需要回到字母表的开头，继续向右移动。解密是加密的反向操作。例如，将加密时的向右移动三位改为向左移动三位，就可以解密。如果移动后的字母超过了字母表的最前面一个字母 A，则需要回到字母表的最后，继续向左移动。上述移动三位的加密算法，可以用自然语言描述如下。第 1 步：输入要传送的明文。第 2 步：查看第一个字母，将字母向右移动三位并输出对应的字母。第 3 步：重复第 2 步操作，分别判断并输出第二个字母、第三个字母、第四个字母……直到处理完成原文中的所有字母。可以看出，以上构成了一个循环结构的算法。【学习活动2】二、与同学互传中文密信要求：两个同学一组，利用移位加密的规则，给对方写一封简单的中文密信，然后解密并相互验证。具体的操作过程如下。第 1 步：依据自己所写密信的字数，确定一个多行多列的方格，把明文依次放入方格中。设定的行数、列数成为密钥的第一部分。例如，把原文“计算机的能力主要依赖极高的算力、巨量的数据以及人类积累起来的丰富算法。”放入 6 行 6 列的方格中。第 2 步：选定要移位的列和移位的方式，如奇数列、下移 3 行。这是密钥的第二部分。 第 3 步：把奇数列的文字依次下移 3 行，找到对应的方格填入，下移超过最后一行的文字，回到第一行继续下移替换，构成密文。第 4 步：两位同学互传加密后的密信，并尝试解密。解密时，按照加密的规则反向操作。例如，将加密时向下移动改为向上移动。可以给对方一些提示，如自己所用的方格数，移位的行数等，也可以双方共享密钥。【学习活动3】三、讨论交流：信息加密与信息安全在信息传输过程中，为确保信息安全，发送方往往需要把原文信息进行加密后再传输，接收方收到信息后通过解密，获得原文信息。以小组讨论方式进行交流。1. 为信息加密时，在字母表中改变移动的位数，如果不是移动三位，而是移动五位、七位等，是不是更安全？2. 如果不知道移动的位数，如何破解移位密码？3. 加密时，把英文字母替换成指定中文段落中的文字，或者把中文替换成字母表中指定的字母，是不是更安全？进一步思考：学习了移位加密算法后，有同学说，以后给自己或家长设置密码时，也要运用所学的算法规则。先想一个自己很容易记住的密码，然后利用移位、替换等方式，变成不容易被别人猜到的密码。你认为这个做法好吗？与小组同学交流看法。 听讲、思考、讨论 教师通过讲授课程内容，向学生传授知识。学生通过听讲和观察，学习基础知识。另外，通过提问的方式引发学生思考，培养其思考和解决问题的能力。
课堂练习 思考并回答 培养学生分析问题及语言表达能力；根据学生的答题情况实时掌握其知识的掌握情况。
课堂小结 知识回顾 对课堂知识进行总结和梳理，帮助学生更好地理解和掌握所学内容。
拓展与提升 1. 尝试用所学加密算法，设计一个自己的密码本，并用这个密码本的加密方式，加密一则信息并传送给同学或家长，看看他们能否顺利解读出来。2. 尝试通过网络搜索，查询还有哪些常用的加密算法以及这些算法的关键因素。 巩固、拓展 让学生通过课外拓展，巩固、延伸所学内容，强化对所学知识的掌握。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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