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信息科技 单元1 第2课 电波加密语
课题 电波加密语 单元 单元一 学科 信息科技 年级 四年级
教材分析 本课是湘教版四年级下册信息科技第一单元的核心内容，聚焦近代编码与信息安全主题，以莫尔斯电码的发展与应用为线索，从电码基础规则、加密方法（QWE、栅栏加密），到多层加密、SOS 求救信号等应用场景层层递进。通过学习莫尔斯电码的编码逻辑、加密方式与生活应用，帮助学生认识信息编码、加密、解密的核心概念，理解信息加密在通信与应急场景中的作用，培养学生的信息安全意识、计算思维与信息社会责任，契合四年级学生乐于探索科技历史与动手实践的认知特点。
教学目标 信息技术：知道摩尔斯电码是近代重要的电波编码/加密方式，能说出摩尔斯电码的基本符号(点、划)，感知加密在保护信息安全中的重要作用。计算思维：能通过对照表梳理简单字符的摩尔斯电码规则，初步理解“明文一密文一密钥”的加密解密逻辑；能对比烽火编码与摩尔斯加密，分析加密的必要性。数字化学习与创新:参与摩尔斯电码拍手模拟、简单加密解密游戏，能用点、划表示简单字母或数字；能结合谍战情境，举例说明加密在生活中的应用(如密码锁、账号密码)。信息社会责任:了解近代通信技术的发展，体会科学家与谍战工作者的智慧与责任；知道加密信息需合法使用，树立保护信息安全、尊重他人隐私的意识。
重点 莫尔斯电码的组成、编码规则与历史发展阶段。QWE 加密、栅栏加密等电码加密方式的原理与特点。理解信息编码与加密的核心逻辑，认识明文、密文、密钥的概念。
难点 结合电码加密思路，自主设计简单的信息传递编码规则，并说明其保密优势。理解莫尔斯电码加密技术对现代信息安全的启示，建立信息安全意识。
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2课 电波加密语播放视频。19世纪初，欧洲电磁学研究迈入一个高速发展的阶段，越来越多的人想到用电来传输信息，从而提高信息传递的时效性。著名的莫尔斯电码就是在这个时期发明的，它作为世界上曾经最便捷的远距离沟通语言，在人类的通信舞台上活跃了近两个世纪。本课中你将学习：莫尔斯电码的相关历史和编码规则是什么如何为莫尔斯电码加密莫尔斯电码在生活中的应用有哪些 明确本课学习目标，更清晰所学习的主要内容。 用熟悉的历史场景导入，激发学生兴趣，自然过渡到现代信息加密主题，明确学习方向。
讲授新课 一 、新知讲解1、神秘的莫尔斯电码莫尔斯电码是由美国发明家萨缪尔·莫尔斯及其助手艾尔菲德·维尔在1837年发明的。莫尔斯电码是一种时通时断的信号编码，由“·”（读作“嘀”）和“-”（读作“嗒”）两种符号以及它们的组合和间隔组成，可以代表不同的英文字母、数字和标点符号。表1-2 莫尔斯电码表在用电报机发送莫尔斯电码时，“·”（嘀）和“-”（嗒）的声音长短不一，“-”相当于三个“”的时间长度，每个字符之间的时间间隔也是三个“·”（嘀）的时间长度。探索1.参照莫尔斯电码表，尝试用拍手的方式模拟发送字符。2.在没有电报机的情况下，你还能想到用什么方式发送莫尔斯电码 学生A：敲击物体，靠敲击长短间隔传递信号。开关灯光，明暗时长对应电码符号。口哨声响，以长短音调组合编码。挥舞旗帜，摆动频次快慢代表点位。为了使人们能够更加方便快捷地阅读和解码莫尔斯电码，网络上有很多在线莫尔斯电码翻译器，可以实现莫尔斯电码的编码与解码、播放和下载莫尔斯电码的音频等。莫尔斯电码翻译器界面探索在网络上找一个在线莫尔斯电码翻译器，输入需要发送的文字，查看结果，并尝试用多种方式发送出来。打开网站，在文本框输入：HELLO。自动生成摩尔斯电码：··· · ·-·· ·-·· ---。点击播放，听长短音节奏（点 = 短，划 = 长）。复制结果，准备发送。学生A：1、灯光发送（点 = 快闪 1 次，划 = 常亮 3 秒）HELLO：闪 ×4 → 闪 ×1 → 闪 - 亮 - 闪 ×2 → 闪 - 亮 - 闪 ×2 → 亮 ×32、手势发送（点 = 轻拍 1 下，划 = 重拍 1 下）HELLO：轻 ×4 → 轻 ×1 → 轻 - 重 - 轻 ×2 → 轻 - 重 - 轻 ×2 → 重 ×3知识链接莫尔斯电码的常见的应用场景应急求救：遇险用灯光、敲击发出 SOS 求救信号。野外通讯：无通讯设备时远距离简易传信。海事航空：传统船舶、航空应急备用联络。军事侦查：隐蔽无声传递情报指令。趣味拓展：密码解谜、户外团建益智游戏。残障辅助：手势敲击辅助沟通交流。2、被加密的莫尔斯电码按照莫尔斯电码表发送的字符是明文（不加密的信息），任何收到明文的人都可以通过莫尔斯电码表将收到的信息翻译出来。因此，可以先对信息进行加密，再将其转换为莫尔斯电码发送，从而防止信息的泄露。（一）QWE加密QWE加密是一种替换加密方法，是把计算机键盘上的字母Q~M按照字母A~Z的顺序依次进行替换，即Q=A，W=B，E=C……·（将白色字母替换为同位置的黄色字母）QWE加密对应字母示意若将明文HELLO WORLD进行QWE加密，如表1-3所示。经过加密的密文是PCSSIBIDSM，再按照莫尔斯电码表对密文进行编码发送，这样做有效地提高了信息的保密性。表1-3 QWE 加密探索请将你名字的汉语拼音进行QWE加密，再转换为莫尔斯电码。表1-4给字母加密（二）栅栏加密栅栏加密是一种置换加密方法，它把需要加密的明文按提前约定好的密钥分成若干组，然后将每组文字上下依次排列，最后纵向提取字母重新排序，组成密文。比如：将HELLOWORLD进行栅栏加密。提前与通信方约定好密文的密钥是解密所需的特殊代码。栅栏加密的密钥与字母的分组有关，几个字母分为一组，就代表密钥是几。通信双方提前约定密钥示意先去掉词句中间的空格，然后将它们按五个字母一组依次分层排列，就像是把每个字母分别放在一个栅栏里，如表1一5所示： 表1-5 栅栏加密表纵向提取这些栅栏里的字母，然后重新排序：HWEOLRLLOD因为密钥是提前约定好的，所以当对方收到密文后，按照密钥规则破译密文，就可以获得信息了。探索选择栅栏加密方式将密文发送给你的同伴，如果密钥为2，HELLOWORLD应怎样排列？尝试在下方表格中写一写，生成的密文是HLOOLELWRD（三）多层加密为了让信息更安全，可以对信息进行多层加密，如图所示：多层加密示意探索请你选一句话，对它进行多层加密，并通过莫尔斯电码发送给你的同伴，尝试互相破解密码。学生A：我将用“I LOVE CODING”进行尝试。知识链接其他加密小方法凯撒密码（移位密码）：把字母按固定位数 “往后挪”，比如密钥为 3 时，A→D、B→E，是最经典的移位替换加密。维吉尼亚密码：用一串单词当密钥，不同字母按不同位数移位，破解难度比凯撒密码高很多。键盘坐标密码：按键盘行和列的数字表示字母，比如第一行第 1 个字母 Q 表示为 (1,1)。3、国际求救信号 SOS除了军事和通信领域，莫尔斯电码在生活中也具有广泛应用。其中，国际求救信号SOS最为人们所熟知。SOS首次被采用是在1905年，SOS最初并非任何单词的缩写，它是为海上船只救险提出的标准化国际莫尔斯电码信号，由三短音、三长音、三短音组成（S表示三个点，O表示三条线），即“···---···”。用莫尔斯电码表示“SOS”除了电报，SOS信号还可以通过书写、拼摆、敲击、发光等方式传递，所以它逐渐被大众认可。1908年，国际无线电报公约组织正式宣布将SOS确定为国际通用海难求救信号。随着现代无线电通信技术的发展，国际海事组织于1992年废除了SOS信号，改用“全球海上遇险与安全系统（GMDSS)”。但作为使用时间最长的国际求救信号，SOS还一直被大众使用。SOS求救信号应用示意探索当你被困或发生危险又无法与外界联络时，会怎样发送求救信号？除了发送SOS求救信号，还有哪些方式能够使救援人员快速发现自己 学生B：火光 / 烟雾信号：点燃 3 堆火摆成三角形，夜间用干柴生明火，白天加湿柴生浓烟，飞机极易识别。声音信号：用哨子、敲击金属等发出 “三次重复的声响”，如三短声、三长声，每分钟循环一次。学生A：反光信号：用镜子、金属片、罐头盖反射阳光，向飞机 / 救援方向持续闪烁，每分钟闪 6 次。地面标志信号：在开阔地用石头、树枝摆出巨大的三角形、“HELP” 或箭头，字母长度不小于 2 米。抛物信号：在高处向地面抛软物或挥动颜色鲜艳的布料，吸引地面人员注意。国际手势信号：双臂高举过头呈 “Y” 形，或双手在头顶交叉，是表示需要帮助的通用手势。知识链接2019年4月23日是中国人民海军成立70周年，当天22点40分00秒至22点41分59秒，瓢虫一号卫星在太原上空用肉眼可见的聚光灯阵闪烁发送了一串莫尔斯电码，为人民海军送出了别样的祝福。根据莫尔斯电码表，这些符号表示JIA YOU REN MINHAI JUN（加油人民海军)，这是中国式的硬核浪漫，是全国人民对祖国建设强大的现代化海军的迫切期待。二、课堂练习1、多层加密是如何提升信息保密性的。答案：逐层叠加不同加密方式，打乱字符形态与顺序，破解需依次突破多层规则，大幅增加破译难度，有效保护信息。请以 “China” 和密钥 3为例，写出加密后的密文。答案：1、将China分成多行，从上到下、从左到右写入下表：2、按行读取拼接最终密文为CHNIA。3、写出国际求救信号 SOS 的莫尔斯电码，并说明它的组成特点。 答案：SOS 的莫尔斯电码为··· --- ··· 。它的组成特点是信号简单、节奏清晰，无歧义且易于传递，可通过灯光、敲击、声音等多种方式发送，是国际通用的海难求救信号。三、拓展延伸1、观看视频（永不破译的精神密码）2、 莫尔斯电码的发展历程1837 年莫尔斯与助手研发出电码，依靠点、划两种符号传递信息。1844 年完成首次正式电报发送，电码开始实际使用。1851-1865 年优化统一标准，实现各国通信互通。19 世纪中后期到20 世纪初一度广泛用于商业、航海、军事远距离通讯。1908 年 SOS 成为通用海上求救信号。20 世纪中后期至今逐渐淡出主流，应急与业余领域仍在使用。3、莫尔斯电码的使用方法和技巧把控时长比例：划时长为点的 3 倍，符号、字符、单词间隔按固定倍数区分。规范发送节奏：匀速发送，快慢均匀，避免信号混淆。多样载体传递：灯光、敲击、声响均可转化为点划信号通信。熟记基础编码：牢记字母、数字常用电码，提升收发效率。巧用求救编码：熟练掌握 SOS 标准信号，危急时刻快速求援。练习互译收发：日常练习编码译码，提升识别与传送准确度。4、莫尔斯电码加密算法的优缺点优点：形式简单，仅两种符号，传递、记录便捷。可叠加多种算法，灵活提升保密程度。灯光、声响等多场景均可发送，适用性强。基础算法易懂，上手学习难度低。缺点：单一加密算法规则简单，容易被破译。收发双方必须统一密钥与规则，容错率低。加密步骤增多后，收发效率会下降。信号节奏偏差，极易造成信息解读错误。 了解莫尔斯电码的历史背景。观察电码表，记忆 “ ”“-” 的含义及时长规则。参与拍手模拟活动，尝试发送简单字母的电码。学习 QWE 加密规则，完成 “HELLO WORLD” 加密练习，独立完成自己名字拼音的 QWE 加密。理解栅栏加密原理，加密练习。最后观察多层加密示意图，理解加密流程，小组合作选择一句话尝试多层加密。 学习 SOS 电码，理解其简单易识别的特点。 思考并回答问题，列举被困时的其他求救方式，了解求救信号的实际应用场景。完成课堂练习题目。学习拓展知识。 通过图片、讲解和互动活动，让学生直观理解莫尔斯电码的基础规则，动手模拟加深记忆，突破本课基础知识点。 通过分步骤讲解两种核心加密方法，结合实例和练习让学生掌握加密逻辑，通过多层加密的学习，理解 “安全纵深” 的概念，提升信息安全意识。结合生活场景讲解 SOS 信号，让学生认识莫尔斯电码的实用价值，同时学习应急求救知识，提升生存意识。 考察学生对本课内容的掌握情况。 在原有的基础知识上为学生进一步拓展相关知识。
布置作业 1、通过网络搜索，查找还有哪些加密方法。想一想，你能用莫尔斯电码和加密方法做什么？2、有人说 “SOS 信号已经被现代海事系统淘汰，完全没有用了”，你同意吗？说明理由。 完成作业。 培养学生主动思考的能力，分析解决问题的能力。
课堂小结 《电波加密语》课程小结：1、回顾：莫尔斯电码的历史、编码规则及 SOS 信号应用，梳理 QWE、栅栏加密的核心原理。2、提升：感受近代通信加密的智慧，理解多层加密提升保密性的逻辑，形成基础计算思维。 回顾知识点。 梳理知识，强化记忆。
板书 学习、记忆及勾画知识点。 明确教学内容及重点和难点。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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