資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第9課 互傳密信有訣竅 教學(xué)設(shè)計(jì)
課題 互傳密信有訣竅 單元 第三單元 學(xué)科 信息科技 年級(jí) 五年級(jí)
教材分析 【學(xué)情分析】在上一單元的學(xué)習(xí)中，通過生活實(shí)例，認(rèn)識(shí)了算法的三種基本控制結(jié)構(gòu)及其描述的基本方法。在本單元的學(xué)習(xí)中，進(jìn)一步結(jié)合典型問題，運(yùn)用算法的基本控制結(jié)構(gòu)來解決實(shí)際問題。用算法解決問題需要提取問題的關(guān)鍵因素，確定解決問題的相關(guān)因素，忽略非必要因素，清晰地認(rèn)識(shí)問題、準(zhǔn)確地描述問題?？梢越Y(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的問題分解方法，通過分析問題的已知信息、求解目標(biāo)、條件關(guān)系來解決問題。本單元的移位密碼、用二分法猜數(shù)、判斷閏年與平年等案例都涉及基本的數(shù)學(xué)知識(shí)和方法。這些知識(shí)和方法可以作為學(xué)生設(shè)計(jì)、運(yùn)用算法解決問題的基礎(chǔ)，有利于學(xué)生借助原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)用計(jì)算思維解決熟悉的問題，學(xué)習(xí)新的知識(shí)與技能。本單元的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和實(shí)際應(yīng)用。學(xué)生通過對(duì)所求解問題的算法描述與設(shè)計(jì)，觀察執(zhí)行步驟，討論執(zhí)行路徑，判斷算法是否解決了指定問題，了解算法與程序之間的關(guān)系，知道編寫程序的目的是實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證算法。【內(nèi)容結(jié)構(gòu)】
學(xué)習(xí)目標(biāo) 1. 信息意識(shí)：了解移位密碼及其算法，知道明文與密文的關(guān)系，了解加密算法在保護(hù)信息安全方面的意義。2. 計(jì)算思維：進(jìn)一步認(rèn)識(shí)算法的分支結(jié)構(gòu)，學(xué)會(huì)從問題情境中提取關(guān)鍵因素、確定判斷條件，知道判斷條件對(duì)算法執(zhí)行結(jié)果的影響。3. 數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新：通過學(xué)習(xí)身邊的算法，體會(huì)算法的特征，有意識(shí)地將其應(yīng)用于數(shù)字化學(xué)習(xí)過程中，適應(yīng)在線學(xué)習(xí)環(huán)境。4. 信息社會(huì)責(zé)任：了解加密算法在保護(hù)信息安全方面的意義，增強(qiáng)信息安全意識(shí)。
重點(diǎn) 信息加密傳輸?shù)倪^程，明文與密文的關(guān)系。
難點(diǎn) 加密算法在保護(hù)信息安全方面的意義。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
激趣導(dǎo)入 【激趣導(dǎo)入】同學(xué)們，今天老師要給大家講一個(gè)發(fā)生在很久很久以前的有趣故事?！咎釂枴客瑢W(xué)們，你們想不想知道愷撒是怎么做到的呢？【建構(gòu)】這背后其實(shí)隱藏著一門很有趣的知識(shí) —— 密碼學(xué)。今天，我們就一起來學(xué)習(xí)神秘又有趣的凱撒密碼。 思考、注意 吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
學(xué)習(xí)活動(dòng) 【學(xué)習(xí)活動(dòng)1】一、認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的移位密碼凱撒密碼采用的是一種簡(jiǎn)單的移位加密算法。規(guī)則是把明文中的每個(gè)字母按照一定的規(guī)則移動(dòng)，從而生成密文。明文中的所有字母在字母表中向右移動(dòng)指定位后被替換成密文。例如，當(dāng)字母表中的字母向右移動(dòng)三位時(shí)，A替換成D，B替換成E，以此類推。如果移動(dòng)后的字母超過了字母表最后的字母Z，則需要回到字母表的開頭，繼續(xù)向右移動(dòng)。解密是加密的反向操作。例如，將加密時(shí)的向右移動(dòng)三位改為向左移動(dòng)三位，就可以解密。如果移動(dòng)后的字母超過了字母表的最前面一個(gè)字母 A，則需要回到字母表的最后，繼續(xù)向左移動(dòng)。上述移動(dòng)三位的加密算法，可以用自然語言描述如下。第 1 步：輸入要傳送的明文。第 2 步：查看第一個(gè)字母，將字母向右移動(dòng)三位并輸出對(duì)應(yīng)的字母。第 3 步：重復(fù)第 2 步操作，分別判斷并輸出第二個(gè)字母、第三個(gè)字母、第四個(gè)字母……直到處理完成原文中的所有字母?？梢钥闯?，以上構(gòu)成了一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)的算法?！緦W(xué)習(xí)活動(dòng)2】二、與同學(xué)互傳中文密信要求：兩個(gè)同學(xué)一組，利用移位加密的規(guī)則，給對(duì)方寫一封簡(jiǎn)單的中文密信，然后解密并相互驗(yàn)證。具體的操作過程如下。第 1 步：依據(jù)自己所寫密信的字?jǐn)?shù)，確定一個(gè)多行多列的方格，把明文依次放入方格中。設(shè)定的行數(shù)、列數(shù)成為密鑰的第一部分。例如，把原文“計(jì)算機(jī)的能力主要依賴極高的算力、巨量的數(shù)據(jù)以及人類積累起來的豐富算法。”放入 6 行 6 列的方格中。第 2 步：選定要移位的列和移位的方式，如奇數(shù)列、下移 3 行。這是密鑰的第二部分。 第 3 步：把奇數(shù)列的文字依次下移 3 行，找到對(duì)應(yīng)的方格填入，下移超過最后一行的文字，回到第一行繼續(xù)下移替換，構(gòu)成密文。第 4 步：兩位同學(xué)互傳加密后的密信，并嘗試解密。解密時(shí)，按照加密的規(guī)則反向操作。例如，將加密時(shí)向下移動(dòng)改為向上移動(dòng)。可以給對(duì)方一些提示，如自己所用的方格數(shù)，移位的行數(shù)等，也可以雙方共享密鑰。【學(xué)習(xí)活動(dòng)3】三、討論交流：信息加密與信息安全在信息傳輸過程中，為確保信息安全，發(fā)送方往往需要把原文信息進(jìn)行加密后再傳輸，接收方收到信息后通過解密，獲得原文信息。以小組討論方式進(jìn)行交流。1. 為信息加密時(shí)，在字母表中改變移動(dòng)的位數(shù)，如果不是移動(dòng)三位，而是移動(dòng)五位、七位等，是不是更安全？2. 如果不知道移動(dòng)的位數(shù)，如何破解移位密碼？3. 加密時(shí)，把英文字母替換成指定中文段落中的文字，或者把中文替換成字母表中指定的字母，是不是更安全？進(jìn)一步思考：學(xué)習(xí)了移位加密算法后，有同學(xué)說，以后給自己或家長(zhǎng)設(shè)置密碼時(shí)，也要運(yùn)用所學(xué)的算法規(guī)則。先想一個(gè)自己很容易記住的密碼，然后利用移位、替換等方式，變成不容易被別人猜到的密碼。你認(rèn)為這個(gè)做法好嗎？與小組同學(xué)交流看法。 聽講、思考、討論 教師通過講授課程內(nèi)容，向?qū)W生傳授知識(shí)。學(xué)生通過聽講和觀察，學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)。另外，通過提問的方式引發(fā)學(xué)生思考，培養(yǎng)其思考和解決問題的能力。
課堂練習(xí) 思考并回答 培養(yǎng)學(xué)生分析問題及語言表達(dá)能力；根據(jù)學(xué)生的答題情況實(shí)時(shí)掌握其知識(shí)的掌握情況。
課堂小結(jié) 知識(shí)回顧 對(duì)課堂知識(shí)進(jìn)行總結(jié)和梳理，幫助學(xué)生更好地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。
拓展與提升 1. 嘗試用所學(xué)加密算法，設(shè)計(jì)一個(gè)自己的密碼本，并用這個(gè)密碼本的加密方式，加密一則信息并傳送給同學(xué)或家長(zhǎng)，看看他們能否順利解讀出來。2. 嘗試通過網(wǎng)絡(luò)搜索，查詢還有哪些常用的加密算法以及這些算法的關(guān)鍵因素。 鞏固、拓展 讓學(xué)生通過課外拓展，鞏固、延伸所學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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