第三单元第4课 信息安全中的加密（教学设计）信息科技苏科版五年级上册（新教材）

该小学信息科技教学设计聚焦信息安全中的加密知识，核心涵盖明文、密文、密钥三要素及凯撒密码替换加密算法。通过神秘加密祝福任务导入，引导学生破译后引出概念，构建从具体情境到抽象原理的学习支架。 特色在于情境探究与编程实践融合，以神秘任务激发信息意识，编程实现凯撒密码培养计算思维，设计古诗密钥促进数字化学习与创新。结合反切码等古今智慧增强信息社会责任，助力学生提升安全意识与文化自信，为教师提供跨学科教学范例。

第4课 信息安全中的加密 教学设计 课题 第4课《信息安全中的加密》 单元 三单元 学科 信息技术 年级 五年级 学习 目标 【核心素养】 信息意识：   认识到信息加密在保护个人隐私和数据安全中的重要性，理解信息安全是数字时代的基本需求。 计算思维：  掌握凯撒密码等替换加密算法的基本原理，理解“明文－密文－密钥”的加密模型，能通过逻辑推理进行加解密操作。 数字化学习与创新： 运用编程工具实现凯撒密码，并尝试设计基于古诗的个性化密钥，培养算法设计与创新实践能力。 信息社会责任： 树立保护个人与他人信息的责任感，了解古今中外加密智慧，增强文化自信和科技认同。 【教学目标】 知识与技能：  理解加密算法中明文、密文、密钥的基本概念；掌握凯撒密码的加密与解密方法；能设计简单的个性化加密规则。 过程与方法： 通过解密祝福语、设计古诗密钥等活动，体验“加密－解密”全过程，学会分析密钥在信息安全中的核心作用。 情感、态度与价值观： 在探究古今加密技术中感受人类守护信息的智慧，激发对信息安全的重视和对传统文化的热爱。 重点 凯撒密码的实现方法（替换加密与位移规则） 难点 设计复杂密钥以提高信息安全性，理解密钥的唯一性与保密性。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 教学设计 教学设计 教学设计 一、神秘任务引入 1. 神秘任务引入（展示一串乱码“KdssbQhzBhdu”）：同学们，新年快到了，老师收到一条神秘的加密祝福！谁能当小侦探，把它破译出来？提示只有一个数字：3。 2. 揭示课题 这就是加密！为了保护信息不被坏人偷看，人类发明了各种加密方法。今天我们就来学习如何给信息穿上“隐身衣”。 板书： 信息安全中的加密 二、新知学习 （一）学习加密“三要素” 恭喜小侦探们成功破译！在这个过程中，我们实际上接触了加密世界的三个核心成员，让我们认识一下它们。 1.  明文：加密前的原始信息（如“HappyNewYear”）。 2. 密文：加密后的乱码信息（如“KdssbQhzBhdu”）。 3. 密钥：加密和解密的规则（如数字“3”，代表向后移动3位）。 板书核心关系： 明文 + 密钥 → 密文； 密文 + 密钥 → 明文。 （2） 探究凯撒密码 我们刚才破译的，就是一种非常古老而经典的加密法——凯撒密码。它的核心规则很简单：给字母表上的每个字母来一次“集体搬家”。 1. 展示字母表，演示密钥为3时，A→D, B→E…的位移规则。 2. 强调加密（向后移）与解密（向前移）是互逆操作。 三、编程与实践应用 手动加密解密太慢了，而且容易出错。让我们请计算机当我们的“加密小助手”，看看它有多厉害！ 1. 程序验证与探索 （1） 运行课程平台中的“凯撒密码加密”程序，输入明文，观察加密过程。 （2） 思考交流：如果将程序中“密钥”变量的值改为“-6”，加密规则发生了什么变化？（引导理解向前位移） 总结：当将密钥的变量更改为“-6”时，实质上就是向前移动了6位。 2. 安全性讨论与增强 但是，传统的凯撒密码有个弱点——如果别人猜到你在用位移法，最多试25次就能破解。怎么让我们的‘隐身衣’更安全呢？ （1） 引导学生讨论增强安全性的方法（如：多次加密、使用更复杂的密钥）。 （2） 介绍“双重加密”思想：对位移数字本身再进行一次加密 四、拓展迁移与文化链接 我们可不可以用更有‘中国味’的东西来做密钥呢？当然可以！古诗词就是我们文化的宝库。 1. 设计古诗密钥 （1） 以“床前明月光”为例，演示如何将每个汉字对应一个数字（0-9），生成独特的数字密钥表。 （2） 布置任务：选择一句自己喜欢的古诗，制作个性密钥，并加密自己的生日。 2. 了解古人智慧 其实，我们的古人早就有了非常聪明的加密方法。大家听说过“反切码”吗？ （1） 引导学生阅读教材关于“反切码”的材料，了解其利用汉字声母、韵母进行加密的原理。 （2） 联系现代国产加密技术（如SM4算法），增强科技自信。 3. “密码博览会”创意活动 组织小组设计并展示自己的加密算法，评选“最安全奖”“最有创意奖”。 五、课堂小结 同学们，今天我们一起经历了一场精彩的‘信息守护者’之旅。我们从破译一条神秘祝福开始，揭开了加密的面纱 引导学生分享： 1. 加密的“三要素”是什么？哪个最重要？（密钥）为什么？ 2. 你今天设计或接触到的最有趣的加密方法是什么？ 3. 学习了加密知识，你以后会如何更好地保护自己的信息？ 六、作业布置 预习下一课内容。 七、板书设计 信息安全中的加密 • 核心三要素：明文、密文、密钥 • 凯撒密码：字母表 + 位移规则（密钥） • 安全核心：🔑 密钥必须保密！ • 增强安全：复杂化、多层加密 • 文化融合：古诗密钥、反切码 观察神秘代码，思考破译方法 理解“明文、密文、密钥”三个概念 动手在字母表上操作 运行加密程序，加密一段话并交换解密 小组讨论，提出增强安全性的“金点子” 选择古诗，制作“汉字-数字”对应密钥表 阅读“反切码”故事，感受古人的智慧 总结，分享 创设真实的解密情境，激发学生的好奇心和挑战欲 建立加密技术的基本概念框架，为后续学习奠定基础 通过程序实践，感受计算机处理加密任务的高效与准确，构建“算法－程序”的思维链条 将现代加密技术与古典诗词结合，实现学科融合，增强文化认同与创新乐趣 梳理本节课知识点，形成知识脉络图谱 教 学 反 思 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $