资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第4.3课《简单加密解密算法》教学设计
课题 简单加密解密算法 单元 第四单元 学科 信息科技 年级 五年级
核心素养目标 信息意识：敏锐地意识到信息在存储和传输过程中面临的安全风险，明白未经加密的信息容易被窃取、篡改。计算思维：了解信息加密和解密的基本过程，理解简单加密算法的基本原理，能够根据加密解密算法原理进行简单的算法编程设计。数字化学习与创新：创新应用所学的加密知识，如尝试对现有的加密算法进行改进，以适应特定场景的需求，设计出更安全可靠的加密方案。信息社会责任：明白加密技术在维护信息安全、保护个人隐私和社会稳定方面的重要作用，同时也清楚加密技术可能被滥用的风险。
教学重点 能够根据加密解密算法原理进行简单的算法编程设计。
教学难点 掌握简单的加密解密方式，明确相关原理。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 第4.3课 简单加密解密算法1、观看视频。2、活动背景：我们生活在信息时代，每天都有大量的信息通过互联网进行传递。这些信息不仅有新闻、娱乐、社交等信息，还有涉及个人隐私、账号密码、商业秘密甚至国家机密的信息。这些信息如果被泄露或被非法获取，就会给信息安全带来很大风险。那么，我们应该如何对信息进行加密，防止信息泄漏 3、活动目标（1）了解信息加密和解密的基本过程。（2）理解简单加密算法的基本原理。（3）体验通过编程实现加密的过程。 课程新知导入。学习本课学习目标 帮助学生初步理解本课研究内容。帮助学生学习更有目标性。
讲授新课 新知讲解：一、信息的加密和解密简单地说，加密就是把信息(明文)加工成难以被识别的信息(密文)发送给特定的对象，以实现信息保密的目的。解密就是将密文还原成明文的过程。信息链接中国很早以前就有加密传送信息的方法。姜子牙的阴符是我国史料中关于信息加密的最早记载。阴符是指用不同长度的小竹竿来代表不同的意义。探究实践方言、暗语、图形、手势等都可以用来传递秘密信息。请开展小组合作设计一种对信息进行加密的方案，并验证其效果。电视剧里的加密和解密在电视剧中，秘密电报用于传递重要信息。为防止信息被敌方截获后轻易知晓内容，会进行加密处理。例如谍战剧里，情报人员通过电报发出密文，我方密码专家运用专业知识和密钥，破解加密算法得到明文情报，为行动提供关键支持。加密解密是保障电报信息安全、在复杂环境中传递关键信息的重要手段 。二、简单的加密算法（1）位移法对于明文中的字母，按照英文字母表的顺序向后(或向前)偏移一个固定位数，得到一个对应的字母，并用来替换明文字母，形成密文。这是位移加密算法的典型应用。开动脑筋1.尝试用位移法进行加密，采用将英文字母按照字母表顺序向右移动3位的方法，将明文加密成密文，并采用将英文字母按照字母表顺序向左移动3位的方法将密文解密成明文。2.将密文解密成明文需要知道哪些信息 答：需要知道加密算法和对应的密钥。不同加密算法有不同加密规则，如对称加密算法使用相同密钥加密和解密，非对称加密算法则有公钥和私钥，私钥用于解密。若不清楚加密算法，无法知晓密文形成规则，难以解密。在使用字母位移法加密时，加密算法是“字母位移”，密钥是“移动方向和位数”。（2）替换法替换法加密是用一个字符替换另一个字符的加密方法。例如，莫尔斯电码就是用一些符号来替代英文字母和数字。信息链接信息加密算法和技术事关国家信息安全。只有发展具有完全自主知识产权的加密算法和技术，实现技术的自主可控，才能充分保障国家的信息安全。我们要好好学习信息科技知识，将来为国家信息安全做贡献。三、编程实现加密使用计算机能提高信息加密的效率。例如，编写程序实现3位数字的向右移动4位加密。例如“123”加密后为“567”。探究实践尝试修改程序参数，实现输入6位数字，向右移动5位的加密功能，并验证其正确性。开拓视野：莫尔斯电码莫尔斯在 1837年发明了莫尔斯电码。它由点“。”划“-”这两种符号组成。莫尔斯电码在早期的无线电通信中应用广泛。四、课堂练习完成课件22—23页的课堂练习题。五、拓展延伸1、除位移法和替换法外的其他简单加密算法栅栏密码：把要加密的明文分成 N 个一组，然后把每组的第 1 个字符组合，第 2 个字符组合…… 以此类推，形成新的字符串。例如，明文 “HELLO WORLD”，分成 3 组，即 “HEL”“LOW”“ORL”，加密后为 “HLOELWRDO” 。维吉尼亚密码：以一个词组作为密钥，重复密钥与明文对应，根据维吉尼亚方阵，对明文字母依据对应密钥字母所在行进行替换加密。如密钥 “KEY”，明文 “HELLO”，H 对应 K 行得 L，E 对应 E 行得 E，L 对应 Y 行得 P，以此类推 。2、对称加密与非对称加密对比拓展安全性：对称加密安全性取决于密钥，密钥泄露则数据不安全；非对称加密基于数学难题，较难破解。加密速度：对称加密速度快，适合大规模数据加密；非对称加密速度慢，适用于小规模数据。密钥管理：对称加密只需保管好一个密钥，管理简单；非对称加密需妥善保管私钥，管理较复杂。适用场景：对称加密用于文件加密等，非对称加密用于安全通信、数字签名等场景。3、量子加密技术前沿拓展基本概念：量子加密是基于量子力学定律对数据加密传输的技术，理论上不可破解。原理：量子密钥分发（QKD）利用量子态不可克隆定理，使攻击者无法复制密钥信息。同时依据海森堡不确定性原理，窃听者测量量子态会造成干扰，通信双方可据此检测窃听。还可利用光子偏振态编码比特信息，通过公开部分信息筛选出密钥。六、单元回顾与评价【单 元 回 顾】【交 流 评 价】1.同学之间相互交流，分享各自的收获。2.评一评，画一画。(最高为5颗★) 初步认识信息的加密和解密。学习信息链接。完成实践探究。学习加密算法。完成思考题。学习加密算法中的替换法。完成编程训练。完成练习题。进行知识拓展。完成单元回顾与总结。 引入情境，帮助学生了解本课研究内容。拓展相关知识点。调动学生课堂参与度，在实践中掌握相关知识点。图文结合，引导学生学习有哪些简单的加密算法，以及各自算法的特点和原理。考察学生对知识点掌握情况。介绍更多加密算法，完善所学知识点。先讲解编程实现加密算法的原理，再引导学生进行编程实践，考察学生学以致用的能力和知识点物化能力。巩固所学知识，考察学生对本课内容的掌握情况。拓宽学生知识面。再一次复习单元内容，强化和加深所学知识点。
课堂小结 简单加密解密算法1.进行新知引入2.信息的加密和解密3.简单的加密算法4.编程实现加密5.完成课堂练习和单元总结 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 调查生活中至少三个使用加密技术的实际场景，如网上银行转账、电子邮箱通信、云存储服务等。分析每个场景中所采用的加密技术类型。 布置作业 拓展学生的学习能力
课堂板书 观看板书 强调教学重点内容。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑