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第3.1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
核心素养目标 信息意识：能够主动发现、感知生活中的信息传递现象，理解明文与密文含义；感受加密算法保护信息的作用，树立信息安全意识。计算思维：能够理解移位密码加密解密规则，看懂加密流程图；学会运用循环算法思路完成加密解密，用自然语言描述移位加密过程。数字化学习与创新：能够借助方格、字母替换搭建加密方案；尝试自主设计密码本、编写密信，提升运用算法设计密信的实践能力。信息社会责任：认识信息传输中的隐私安全风险；合理使用加密技术保护个人信息，树立安全、合规使用信息的责任意识。
教学重点 掌握移位密码加解密规则，区分明文与密文。
教学难点 理解移位加密算法，自主设计加密方案。
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3.1课 互传密信有诀窍观看视频。2、学习目标1.初步了解移位密码的基本规则，看懂用流程图描述的移位加密算法，知道明文与密文的关系。2.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。我们在影视剧中经常会看到用密文传送信息的情节，让人感觉很神秘。实际上，这些密文的加密都用了加密算法。本课一起来认识简单且广为人知的凯撒密码，了解简单的移位加密算法。 课程新知导入。 帮助学生初步理解本课研究内容。
讲授新课 新知讲解：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最前面的字母 A，则需要回到字母表的最后，继续向左移动。凯撒密码游戏请同学们根据老师给出的密文进行解密。密文：“jrrg pruqlqj”明文：“good morning”注意：在凯撒密码中，标点符号（如逗号、句号、问号等）和空格通常不进行加密处理，直接保留在密文中。按照上述加密算法的规律，可以用自然语言描述。二、与同学互传中文密信 活动要求：两位同学一组，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。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。三、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。讨论交流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？示例：用单词dog举例。右移 3 位：dog→grj；换成右移 7 位：dog→kvn。只是改变往后数的个数，加密方式本质一样。2.如果不知道移动的位数，如何破解移位密码？示例：明文：pen，加密规则是向右移 5 位，得到密文 ujs。如果我们只拿到密文 ujs，不知道移了几位。就把字母一个个往前倒着数，试到往前数 5 个字母，就得到 pen，密码就解开了。3.加密时，把英文字母替换成指定文段中的文字，或者把中文替换成字母表中指定的字母，是不是更安全？示例:我们提前约定替换规则：s = 太，u = 阳，n = 光。明文 sun，直接换成汉字，密文：太阳光。也可以中文换字母：云 = s，月 = u，星 = n，明文 “云月星”，密文 sun。它不是字母往后挪，是一对一换成别的文字。知识拓展拓展与提升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，看一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。任务单1.自己设计的密码本所采用的主要规则：自己设计的密码本所采用的主要规则：使用移位加密。英文字母向后移动4位，Z之后循环回到 A；中文放在方格内，选定偶数列下移2行。解密时反向移位，使用相同密钥还原明文。2.查询到的加密算法和关键因素：常用加密算法有凯撒移位密码、维吉尼亚密码、AES 对称加密、RSA 非对称加密。关键因素：密钥、密钥长度、算法复杂度、密钥的安全保管。课堂练习想一想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。拓展延伸移位密码（凯撒密码）的来历早在古罗马时期，凯撒大帝为了保证前线传递的军事情报不被敌人看懂，发明了这种字母移位加密方法。我们本节课学习的向右移动 3 位，就是经典的凯撒密码，核心思想是：把明文字母按固定步数平移替换，实现信息隐藏。加密里的 “明文” 和 “密文”明文，就是我们能直接看懂、想要传递的原始信息。密文，是明文按照加密规则移位替换之后，外人看不懂的文字。加密就是明文→密文；解密就是密文还原回明文。这个知识可以保护信息安全，在聊天、账号保密等场景都有应用。为什么要用加密算法？移位加密：简单好理解，适合用来传递小秘密，是最基础的加密方式；复杂加密：采用更复杂的替换、打乱规则，不容易被破解，保护银行卡、聊天记录、账号密码等重要信息，防止信息被别人偷看、盗用，守护我们的信息安全。 认识凯撒移位密码，尝试字母移位加解密练习。小组合作，利用方格移位法编写、互传并解密中文密信。观察加解密流程图，说一说信息传输中加密、解密的作用。进行知识拓展。完成课堂练习。进行拓展延伸。 初步引导学生理解移位加密规则，区分明文与密文，感受加密算法的作用。引导学生运用移位加密方案，在实践中体会密钥的作用，提升算法设计实践能力。引导学生认识信息加密的意义，建立信息安全与隐私保护意识。拓展加密知识，提升算法创新与自主探究能力。辩证认识加密技术，树立安全用密码意识。拓宽学生的课外知识面，增加学生的兴趣。
课堂小结 互传密信有诀窍1、认识移位密码2、学习加密和解密方法3、了解信息安全知识4、动手设计密码本5、拓展加密相关知识 总结回顾 对本节课内容进行总结概括。
课后作业 利用本课移位加密知识，设计一则密信，和家人互相解密。查阅资料，了解一种新的加密算法并简单记录。 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。
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