第9课 互传密信有诀窍（教学设计）信息科技人教版五年级全一册

该小学信息科技教学设计聚焦信息加密核心知识，涵盖凯撒密码（字母移位）与中文方格加密（方格位移法）。通过“特工密信行动”情境导入，前承算法基本概念，后启复杂信息安全防护，以实践操作构建从认知到应用的学习支架。 此资料以情境驱动与数字化实践为特色，运用“闯关程序”“加密工具”等数字化资源，引导学生在破解密信中理解算法逻辑，培养计算思维（如逆向推导未知移位位数）与信息意识（如密码安全辩论）。既提升学生加密应用与安全防护能力，又为教师提供可操作的情境化教学方案，高效落实课标要求。

第9课《互传密信有诀窍》教学设计 一、教学设计理念（新课标） 依据《义务教育信息科技课程标准（2022 年版）》要求，以 “用算法解决问题” 为核心，立足五年级学生认知特点，构建 “情境驱动 - 实践探究 - 迁移应用” 的教学模式。 课程强调培养学生的信息素养，在本节课中，通过 “特工密信行动” 的真实情境，引导学生理解加密算法的本质，掌握凯撒密码与中文方格加密的基本方法，初步形成信息安全意识。同时，注重实践操作与思维训练相结合，让学生在加密、解密的过程中提升计算思维，学会运用数字化工具解决实际问题，树立保护个人隐私的信息社会责任感，落实 “数据与编码” 主题下 “信息加密与安全” 的学习要求。 二、教学内容分析 本节课是人教版信息科技五年级第三单元 “用算法解决问题” 的第 9 课，核心内容围绕 “信息加密” 展开，主要分为四个模块： 1. 认识凯撒密码：作为基础加密算法，学生需理解其 “移位加密” 的核心原理，掌握字母向右移位（加密）、向左移位（解密）的规则，能破解简单英文密文（如 “WHDFKHU EXLOGLQJ”）。 1. 中文密信加密：针对中文无字母表的特点，引入 “方格位移法”，通过 “画方格 - 定规则 - 移文字” 三步，实现中文信息加密，衔接英文加密逻辑，拓展加密场景。 1. 提升密信安全：通过 “未知移位位数破解”“密码设置辩论” 等活动，引导学生思考加密安全性的影响因素（如移位位数多样性），建立 “约定规则” 与 “安全平衡” 的认知。 1. 课堂总结与拓展：梳理加密算法核心步骤，链接生活中的密码安全，鼓励学生设计个性化密码本，探索更多加密算法，实现知识迁移。 本节课是 “算法应用” 的具体体现，前承 “算法的基本概念”，后启 “复杂信息安全防护”，在单元知识体系中起到承上启下的作用，同时为学生后续理解更复杂的编码与加密技术奠定基础。 三、教学对象分析 本节课的教学对象为小学五年级学生，其认知与能力特点如下： 1. 优势： 0. 已具备基础的英文字母认知（26 个英文字母顺序）和中文文本处理能力，能理解 “顺序”“移位” 等简单逻辑概念。 0. 对 “特工”“密信” 等情境兴趣浓厚，乐于参与实践操作和小组合作活动。 0. 已初步接触过数字化工具（如浏览器打开 HTML 文件），能完成简单的交互操作。 1. 不足： 0. 对 “算法”“加密”“解密” 等抽象概念理解较困难，需借助具体案例和可视化操作降低认知难度。 0. 信息安全意识薄弱，易忽视生活中密码设置的安全性，需通过生活化案例引导认知。 基于以上特点，教学中需以情境化任务驱动，多用直观演示（如字母表移位图示）和实践体验（如闯关游戏），避免抽象讲解，同时结合生活实例强化知识应用。 四、教学目标 （一）信息意识 1. 了解信息加密的必要性，知道凯撒密码和中文方格加密是保护信息安全的简单方法。 1. 能识别生活中的信息安全场景（如密码设置、隐私保护），初步形成 “信息需加密保护” 的意识。 （二）数字化创新与实践 1. 能使用浏览器打开 “凯撒密码闯关大挑战”“中文加密工具” 等 HTML 文件，完成加密、解密的数字化操作。 1. 能根据中文密信字数设计方格，按规则完成中文信息加密，并与同伴合作完成 “密信传递与破解” 任务。 1. 尝试设计个性化密码本，运用所学加密算法对生活信息进行加密创新。 （三）计算思维 1. 理解凯撒密码 “移位替换” 的算法逻辑，能描述 “输入密文→移位处理→输出明文” 的解密流程（如流程图分析）。 1. 掌握中文方格加密 “定规则→找规律→生成密文” 的步骤，能逆向推导解密思路（如根据移位规则还原中文明文）。 1. 能分析 “移位位数” 对加密安全性的影响，初步形成 “算法优化” 的思维意识（如讨论 “多位数移位” 的优缺点）。 （四）信息社会责任 1. 知道个人隐私信息需保护，不随意泄露或使用简单密码（如生日、姓名）。 1. 能运用所学加密知识设置更安全的密码，养成 “保护个人信息” 的良好习惯。 1. 通过小组辩论，树立 “信息安全既需防他人破解，也需自身牢记规则” 的责任意识。 五、教学重难点 （一）教学重点 1. 理解凯撒密码的加密（字母右移）与解密（字母左移）规则，能独立破解简单英文密文。 1. 掌握中文方格加密三步法（画方格、定规则、移文字），能完成中文信息的加密与传递。 （二）教学难点 1. 逆向推导未知移位位数的凯撒密码（如密文 “wyrhec” 的破解），理解 “尝试 - 验证” 的解密思路。 1. 理解中文方格中 “奇数列下移 3 行” 的规律（如下移超出最后一行时 “回到第一行”），避免文字位置混淆。 六、教学策略 1. 情境教学法：创设 “特工密信行动” 情境，以 “破解敌方地点”“传递中文情报” 为任务，激发学生学习兴趣。 1. 直观演示法：通过字母表移位图示（明文→密文）、中文方格实物模型（或 PPT 动画），将抽象的 “移位” 逻辑可视化，突破难点。 1. 实践探究法：设计 “闯关挑战”（凯撒密码）、“同桌互传密信”（中文加密）等实践任务，让学生在操作中理解算法规则。 1. 小组合作法：开展 “密信破解辩论”“密码本设计” 等小组活动，促进学生交流思路，培养合作能力。 1. 生活化迁移法：链接 “设置安全密码” 的生活场景，让学生将所学知识应用于实际，强化信息安全意识。 七、教学资源 1. 凯撒密码闯关大挑战【程序体验】-index.html；2. 凯撒密码解码流程图分析.doc；3. 凯撒密码加密大挑战【加密密信】-index.html 及 “需要加密的密文.txt” 八、教学过程（1 课时，40 分钟） 教学环节 教 师 讲 解 学 生 活 动 设 计 意 图 情景导入 （5分钟） 你们是一名“特工小队”成员，今天要执行一项秘密任务——传递一封重要情报。 你眼前浮现出一行闪烁的荧光文字，仿佛来自某个隐秘的通讯装置，上面写着 暗影协议启动：任务编号：夜莺-7 执行小队：幽灵小组 时间：今夜 21:00 地点：WHDFKHU EXLOGLQJ 但敌方使用凯撒密码对地点进行了加密。你需要学会凯撒密码，破解交易地点！并传递回总部！ 过渡：一起来学习什么是凯撒密码，破解这封情报吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、师生互动 通过 “特工密信行动” 情景导入，激发学生对密码破解的兴趣，引出凯撒密码学习任务 新课讲授（30分钟） 一、认识凯撒密码 本页注意事项：这里只是简单讲解了几个概念，学生肯定不懂的，所以可以结合后面的程序在讲解加密和解密的过程，然后再体验程序，加深理解 本页逐字稿： 到底什么凯撒密码呢？其实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。 这里提到的密文又是什么意思呢？其实你可以将它理解成看不懂不懂的一串信息。 那我要如何才能变成密文呢？很简单，我们只需要将明文加密就可以了，也就是只需要将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，将这个过程称为加密 既然这个方式是进行加密，那同学们思考一下，解密过程又是何如的？（邀请同学回答） 你的举一反三能力真的太强了！一下子就抓住了解密的过程是向左移动。 所以解密其实就是将密文中的所有字母在字母表中向左移动指定位后被替换成明文，将这个过程称为解密 简单来说，加密就是把我们的信息变得别人看不懂的信息，解密就是把看不懂的信息变成看得懂的信息。 过渡：下面我们通过一个图来解开凯撒密码的神秘面纱！ 比如我们现在的加密规则是明文中的所有字母在字母表中向右移动三个位置后被替换成密文。 例如，这行字母表代表的是明文，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，像最后的X Y Z 最终转变成密文后就是A B C 因此，明文经过这样的位移加密后，就会得到这张图的密文 过渡：如果我们要进行解密操作的话，又应该怎么表示呢，一起继续分析分析吧！ 解密的规则是：密文中的所有字母在字母表中向左移动三个位置后被替换成明文 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的最前面一个字母A, 则需要回到字母表的最后， 继续向左移动。 因此，密文经过这样的位移解密后，就会得到这张图的密文 过渡：那么下面我们一起通过一个有趣的闯关游戏，来检验你对凯撒密码的掌握程度吧~ 尝试体验凯撒密码闯关大挑战，获取积分，并破解「暗影协议启动」中的地点吧！ 同学们可以打开学生文件 -- 1、凯撒密码闯关大挑战【程序体验】 -- index.html程序开始体验，并破解开局中我们找到了“WHDFKLQJEXLOGLQJ”究竟代表的什么含义（学生实践） 时间到，有没有同学破解出来最终情报交易的地点在哪里？（邀请学生回答） 没错，原来敌方要交易的地点在teacher building 教学楼！恭喜同学们破解了这个情报！正式成为了一名特工！ 过渡：那么下面，我们一起通过流程图来梳理凯撒密码解码的过程吧！ 下面请同学们打开学生文件--2、凯撒密码解码流程图分析.doc文档，根据你刚刚体验的过程，将凯撒密码的解码过程流程图补充完整，等会来时请同学上台分享自己的流程图（学生动手实践） 时间到，哪个同学来分享自己补充的流程图？（邀请同学回答） 哇塞!你的逻辑思维能力真的太棒啦！能够自己独立补充完成这个流程图！下面我们可以顺着这个同学的思路一起来完成这个流程图！ 首先，一开始的时候我们需要输入密文，接着需要判断密文中还有字母未处理，如果是的话，我们就将左边3位替换。输出我们对应的明文字母，然后取出下一个字母，一直循环，直到密文所有的字母都已经处理完毕，整个流程呢，就走向了结束。 所以哪个同学来说说，在进行解码的过程当中，这个流程图涉及到了什么结构的算法呢？（邀请同学回答） 看来这个同学对循环结构算法了解的非常清晰。没错，在这个流程图里面呢，我们涉及到了之前使用的循环结构 过渡：到这里，我们已经成功将敌方的情报。交易地址破解出来了，那接下来呢，我们需要将这个信息传递回总部 二、中文密信加密 现在我们要将破解的情报用中文传递回总部！但是中文没有字母表，怎么办？所以针对中文的文字进行加密的话，我们可以使用：方格位移法。什么是方格位移法呢？ 首先第一步，看字数画方格，依据密信的字数，确定一个多行多列的方格，把明文 依次放入方格中。 第二步，确定你的加密规则：选定自己要移位的列和移位的方式，如奇数列、下移3行。 最后就是移动生成密文。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。 过渡：下面我们通过一个具体的案例来看看中文要如何进行加密！ 比如第一步，我们需要根据字数确定方格数量。把“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。就会得到右边这个图； 紧接着，我们要确定移动的规则。这个规则同学们可以自行确定，在这里我确定的规则就是：奇数列、下移3行。 最后 我根据上面确定的规则，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。就会得到右边这个图 因此生成的最终密文就是：的算据的及力类要累赖来高丰算算、。量计数机以能人主积依起极的的富力法巨。 过渡：那么下面我们根据这个规则，一起来为我们的情报加密，并且将你加密的情报和旁边的同桌分享，看看同桌能否破解自己的情报吧！ 本页注意事项：加密的文本根据情境导入了让同学们自己加入一些词语，如果不会就直接用写好的文本加密就行；解密的同学可以直接用同目录下的文档进行解密，里面是空表的表格，可以打印出来或者直接发电子版给学生 本页逐字稿： 下面同学们尝试使用凯撒密码对中文密信加密，并分享给同桌，看看同桌能够破解成功。 同学们可以打开学生文件 -- 3、凯撒密码加密大挑战【加密密信】 -- index.html 对你需要的文字进行加密 加密的内容你可以在学生文件 -- 3、凯撒密码加密大挑战【加密密信】 -- 需要加密的密文.txt的文档中查找。 你甚至可以尝试将这封密信加入自己的想法，然后进行加密。下面同学们开始尝试对密信的内容进行加密吧！（学生实践，然后看时间，可以邀请一些同学分享他们的加密解密内容） 过渡：在将情报传递回总部后，总部说，他们截取了一份情报，但是至今还没有破解，你能帮助总部破解这份情报吗？ 三、提升密信安全性 本页注意事项：密文：wyrhec 对应的明文是 sunday 移动的位数是4位 总部截获了一封敌方密信！他们没有告诉我们移动位数，你能破解吗？这引发了你怎样的思考？（邀请学生回答） 通过这份密信，我们知道，如果不知道移动位数，或者移动位数较多，通常不容易解密。但如果发送方和接收方事先约定好，接收方就很容易解密。 因此你觉得要如何提升我们的密信安全性？比如说为信息加密时，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。 你还能想到哪些提升密信安全性的办法呢？（邀请学生回答） 过渡：在学习了凯撒密码后，可能有些同学就有了不一样的想法。 有同学说，以后给自已或家长设置密码时，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。 你们觉得这个做法好吗？同学们可以根据正方观点和反方观点，小组之间进行简单的交流讨论（小组讨论，然后邀请一两个同学简单分享他们的结果） 听了上面结果同学的想法，都有自己的见解。不管我们在生活中用不用加密算法，最重要的一点是要学会保护好自己的个人隐私问题。过渡：到这里也恭喜同学们破解了情报，将情报传递回了总部。成为一名优秀的特工。那么接下来，我们一起来总结今天学习的内容吧！ 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、程序体验 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手实践 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、 认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 4、动手体验 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 讲解加密、凯撒密码、解密的概念，让学生初步建立密码学的基础认知。 直观展示凯撒密码加密的字母移位规则，帮助学生理解加密过程。 清晰呈现凯撒密码解密的字母移位规则，使学生掌握解密方法。 明确任务目标，让学生在闯关实践中巩固凯撒密码的应用，破解情报地点 通过流程图分析，培养学生的逻辑思维，理解凯撒密码解码的程序逻辑 介绍中文密信加密的方格位移法，拓展学生对密码加密方式的认知，解决中文加密难题。 以实例演示中文密信加密的具体步骤，让学生掌握方格位移法的操作。 布置中文密信加密任务，让学生在实践与分享中提升加密和解密的应用能力。 引导学生思考信息安全，了解提升密信安全的方法，增强信息安全意识。 通过小组辩论，引导学生思考密码算法在生活中的应用，培养辩证思维与信息安全意识 课堂总结 （3分钟） 首先，我们认识了凯撒密码其实就是一种采用简单的移位进行加密算法 并且加密过程就是将明文在字母表中向右移动指定位数变成密文 而解密过程就是将密文在字母表中向左移动指定位数变成明文 最后我们要学会在日常生活中保护好自己的隐私信息，防止泄露。 过渡：下面我们通过几道练习题来巩固今天学习的知识吧！ 1、答案：B 解析： 凯撒密码通过将字母在字母表中移动固定位置进行加密，属于移位密码。 2、答案：B 解析： 移位操作是对明文进行处理的核心步骤。 3、答案：C 解析： 移位加密能增加密码复杂度 4、答案：C 解析： 如移动后超过Z，则回到A继续移动。 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 1、认真聆听 2、仔细思考 3、积极回答 梳理课堂知识要点，帮助学生系统回顾凯撒密码的核心内容，强化知识体系。 以练习题形式检测学生对知识的掌握程度，巩固重点、突破难点。 课后拓展 （2分钟） 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，看看他们能否顺利解读出来。 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。 1、拓展提升 布置拓展任务，鼓励学生运用所学设计密码本并探索更多加密算法，提升实践与探究能力。 九、板书设计 第 9 课 互传密信有诀窍 一、凯撒密码（英文加密） 1. 加密：明文 → 字母右移位 → 密文（例：A→D，移 3 位） 1. 解密：密文 → 字母左移位 → 明文（例：W→T，移 3 位） 1. 关键：约定移位位数 二、中文密信加密（方格位移法） 1. 画方格：按字数定行列（如 36 字→6×6） 1. 定规则：选移位列（奇 / 偶）、方向（上 / 下）、位数 1. 移文字：超出行数→回开头 三、信息安全 1. 保护隐私：不泄露简单密码（生日、姓名） 1. 安全密码：结合移位、替换算法 十、教学反思 1. 成功之处：通过 “特工情境” 和数字化闯关，学生参与度高，多数能掌握凯撒密码和中文加密的基础规则；小组辩论环节有效激发了学生对信息安全的思考，生活化链接让知识更实用。 1. 不足与改进： 5. 部分学生在 “中文方格移位” 中仍易混淆位置，下次可制作 “可移动的文字卡片”，让学生直观操作移位过程。 5. 未知移位位数的凯撒密码破解难度较大，可提前准备 “移位尝试表”（列出 1-5 位的可能结果），降低探究难度。 1. 后续延伸：下节课可展示学生设计的密码本，开展 “密信破解大赛”，进一步巩固算法应用；引入 “栅栏密码” 等简单算法，拓展学生视野。 十一、教学评价 （一）过程性评价（占 60%） 评价维度 评价标准 评价方式 实践操作 1. 能完成凯撒密码闯关（3 关及以上）；2. 能独立完成中文方格加密与解密 数字化工具记录、教师巡视观察 小组合作 1. 辩论中积极发言，表达清晰；2. 与同桌配合完成密信传递 小组互评、教师记录 思维表现 1. 能解释凯撒密码移位逻辑；2. 能提出破解未知位数密文的思路 课堂提问、任务单反馈 （二）终结性评价（占 40%） 1. 课堂检测：4 道选择题正确率≥80%（达标），≥90%（优秀）。 1. 拓展任务： 5. 密码本设计：规则清晰、示例正确（达标）；规则创新、加密合理（优秀）。 5. 家长反馈：能向家长解释加密规则，家长成功解密（达标）；家长认为加密方法安全、实用（优秀）。 （三）评价结果应用 1. 对达标学生：发放 “初级特工证书”；对优秀学生：发放 “高级特工证书”，激励学习兴趣。 1. 针对未达标学生：课后利用 “个性化辅导课件”（含移位动画、分步讲解）进行补学，确保全员掌握基础内容。 学科网（北京）股份有限公司 $