3.4 加密与解密（第2课时）教学设计-2026-2027学年教科版高中信息技术必修一

该高中信息技术教学设计聚焦“3.4加密与解密”第2课时，核心为加法密码（恺撒密码）的原理及Python实现。通过复习密码安全知识，从“防盗窃”过渡到“主动加密”，结合加密历史小视频和生活类比（生日礼物包装），搭建知识支架衔接前后内容。 特色在于任务驱动式教学，通过“解密古老隐身术”“揭秘恺撒密码”任务链，融合历史案例与算法分析，用流程图和程序填空培养计算思维，借助ord()/chr()函数实现字符移位提升数字化学习能力。提供完整资源包，助力教师高效教学，帮助学生理解数据安全重要性，增强信息意识。

年级 高一 课题 3.4加密与解密 课时 2 教材分析 第2课时对应教材“任务二：让数据‘隐身’”，包含“活动1：古老的‘隐身术’”和“活动2：揭秘‘隐身术’”两个活动。本课时在上一课时的基础上，从“防范密码被盗”上升至“用技术手段主动保护数据”，引导学生理解加密与解密的基本原理，并通过恺撒密码的算法分析与Python实现，体验用计算思维解决问题的完整过程。 本课时的核心是加法密码（移位密码）——明文中的所有字母在字母表上按照固定数目进行偏移后被替换成密文，恺撒密码是加法密码的典型代表。学生需要理解：加密就是将原始信息（明文）隐匿起来，使之在缺少特殊信息（密钥）时不可读；解密则是将密文还原成明文的过程 学情分析 学生通过第1课时的学习，已经了解了密码盗窃的常见方式（肩窥、字典破解、暴力破解），体验了穷举法破解密码的过程，并掌握了设置安全密码的基本原则。但他们对“加密技术本身是如何工作的”仍缺乏认识。 学生在第1课时已运行过Python程序，对input()、print()等基本函数有接触；部分学生对ord()和chr()函数比较陌生，需在本课时重点讲解。本节将引入流程图分析和程序填空等任务，要求学生具备一定的逻辑思维能力和代码阅读理解能力。 教学目标 1. 信息意识：学生能够认识到数据加密是保护信息安全的重要手段，理解在数据传输和存储过程中主动采取加密措施的必要性，增强个人信息保护意识。 2. 计算思维：学生能够分析恺撒密码加密与解密的算法逻辑，运用流程图描述算法过程，通过抽象建模（字符→数字→移位→还原）的方式理解加法密码的原理，体验“分析问题—抽象特征—算法设计—调试运行”的问题解决过程 3. 数字化学习与创新：学生能够运用Python编程工具实现恺撒密码的加密与解密算法，在调试运行程序的过程中，验证算法的正确性，并对算法进行改进与优化。 4. 信息社会责任：学生能够理解《网络安全法》等法律法规对数据安全的要求，认识到保护数据安全是公民的基本责任；了解加密技术在国家安全、商业机密、个人隐私保护中的重要意义。 教学重点 1. 理解加密、解密、明文、密文的基本概念 2. 掌握恺撒密码的加密与解密原理 3. 能够根据流程图分析加密算法并用Python实现 教学难点 1. 理解字符移位与ASCII码转换（ord()/chr()函数）的对应关系 2. 从流程图到代码的算法实现（加密与解密的互逆过程） 教学方法 任务驱动法为主，辅以讲授法、演示法、自主探究法。 教学准备 · 硬件：多媒体机房（每人一机）、教师演示大屏 · 软件：Python 3.x开发环境（IDLE或Jupyter Notebook） · 教学资源：恺撒密码.py程序文件、恺撒加密算法流程图.fld流程图文件、PPT课件、加密历史小视频、导学案 教学过程 教学内容 学生活动 设计意图 环节一： 复习导入——从“防盗窃”到“主动加密”（5分钟） 1.复习提问： “上节课我们学习了如何设置安全密码来防止被盗。但如果你需要在网络上传输一份重要文件（比如银行账户信息），仅仅设置密码够吗？还有什么办法能让信息即使被截获也无法被读懂？” 2.引出课题： “今天我们就来学习一种古老而经典的技术——数据加密。” 3.板书课题：3.4 加密与解密（第2课时）——让数据“隐身” 思考并回答： “不够，信息传输过程中可能被截获。” “可以对信息进行加密，变成乱码。” 建立两节课之间的联系：从“保护密码”上升到“保护数据内容本身”。激发对“加密技术”的好奇心。 环节二：任务一——解密古老的“隐身术”（8分钟） 1.布置任务： “加密技术并非现代产物。请同学们阅读教材第79页，搜索‘古代加密技术’，完成表3.4.3的填写。” 2.展示表格结构： 时间 加密方式 简要说明 683年 拆字法 将文字组合生成新字，“十二月”合为“青” 古罗马 恺撒密码 字母向后移动3位 …… 3.巡视指导： 提示学生关注加密方式的演进：从“替代法”到“移位法”到“数学密码”。 4.讲授概念： 用“生日礼物”类比讲解： “明文就是真正的礼物；加密就是给礼物包上精美的包装盒；密文就是包装好的礼物；解密就是拆开包装的过程。” 5.精讲点拨： “加密就是将原始信息（明文）隐匿起来，使之在缺少特殊信息（密钥）时不可读。将密文还原成明文的过程称为解密。” 阅读教材，上网搜索信息。 小组合作，填写表3.4.3。 了解：阴符、拆字法、恺撒密码、恩尼格玛密码机等历史案例。 认真听讲，记录核心概念。 用自己理解的语言复述“明文→加密→密文→解密→明文”的过程。 让学生了解加密技术的历史脉络，建立“加密是信息保护的重要手段”的认知，为理解恺撒密码提供历史背景。 用生活类比帮助理解抽象概念，降低认知门槛。明确加密和解密的互逆关系。 环节三：任务二——揭秘恺撒密码（20分钟） 子任务1：发现规律（5分钟） 1.展示密文： “请同学们看这行字符：L oryh Brx。这是当年恺撒大帝写给部下的密信。你能猜出它的明文吗？” 2.引导发现规律： 提供对照表： 明文：I LOVE YOU 密文：L ORYH BRX “请观察每组对应字母，它们之间有什么关系？” 3.追问： “如果明文是A，密文是D；明文是B，密文是E；那么明文是X、Y、Z时，密文应该是什么？” 子任务2：补全流程图（7分钟） 1.讲解ASCII码转换： “计算机处理字符时，实际处理的是数字编码。Python中，ord()函数获取字符的ASCII码，chr()函数将ASCII码转回字符。” 2.板书： ord(‘A’) = 65，chr(65) = ‘A’ ord(‘A’) + 3 = 68，chr(68) = ‘D’ 3.布置任务： “请同学们根据恺撒密码的加密规则，补全‘恺撒加密算法流程图’。” 展示流程图框架（关键空需填写）： 开始 → 输入明文 → 逐个取出字符 → 判断是否为大写字母 → 是：计算chr(ord(字符)+3) → … → 输出密文 → 结束 4.巡视指导： 关注学生填写情况，提示循环结构和分支结构的逻辑。 子任务3：编程实现（8分钟） 1.布置任务： “请同学们根据刚才补全的流程图，补充‘恺撒密码.py’程序中的空缺代码，实现加密功能。” 提供程序框架（关键处留空）： python<br>c = input("请输入明文:") <br>b = ""<br>for i in range(len(c)):<br> if 'a' <= c[i] <= 'w' or 'A' <= c[i] <= 'W':<br> b = b + ________ # 填写加密代码<br> elif 'x' <= c[i] <= 'z' or 'X' <= c[i] <= 'Z':<br> b = b + ________ # 填写加密代码<br> else:<br> b = b + c[i]<br>print("密文为:", b)<br> 2.追问提升： “如果想让密钥不再是固定的3，而是由用户输入（如5、7），程序需要怎样修改？” 尝试破解密文。 观察对照表，发现规律：每个字母都向后移动了3位。 思考并回答： “X→A，Y→B，Z→C（循环移位）” 学习ord()和chr()函数的用法。 小组讨论，补全流程图。 重点思考： “字符X、Y、Z如何处理？（超出Z时需要减26，即-23）” 根据流程图填写程序代码。 运行程序，输入I LOVE YOU，验证输出是否为L ORYH BRX。 思考并回答： “将+3改为+key，将-23改为-23，其中key由用户输入。” 用“猜密信”的情境激发兴趣，让学生主动发现恺撒密码的规律，而非直接告知。培养观察与归纳能力。 将“移位”这一抽象概念转化为具体的字符编码操作。流程图帮助学生建立算法思维框架，为代码实现做铺垫。 实现“从流程图到代码”的转化，培养学生的计算思维和编程实践能力。通过“修改密钥”的追问，引导学生理解加法密码的通用性。 环节四：解密算法——逆过程的思考（8分钟） 1.引导思考： “我们已经实现了加密。如果朋友发来一条用恺撒密码加密的密文，你如何还原成明文？” 2.组织讨论： “解密是加密的逆过程。加密时字符向后移3位，解密时应该怎么做？请写出解密算法的核心代码。” 3.板书对比： 加密：chr(ord(c)+3) 解密：chr(ord(c)-3) 4.总结： “恺撒密码的加密和解密是对称的——加密用+3，解密用-3。这就是对称加密体制的雏形。” 各组代表发言，分享本组归纳的密码设置原则。 小组讨论，归纳解密规律。 填写解密代码： 运行验证：密文L ORYH BRX → 明文I LOVE YOU。 从“做实验”到“总结规律”，实现知识的内化与迁移。 理解“加密和解密互为逆过程”的核心思想。体验从“加密算法”到“解密算法”的迁移推理能力。 环节五：拓展与小结（4分钟） 引导思考恺撒密码的安全性： “恺撒密码真的安全吗？如果攻击者知道这是恺撒密码，最多需要尝试多少次就能破解？” 1.拓展： “为了提高安全性，可以建立明文字符与密文字符的一一映射表（‘密表’），如： 明文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文：QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBNM 这样密钥空间大大增加，破解难度随之提升。” 2.课堂小结： “今天我们学到了什么？” ① 加密、解密、明文、密文的概念 ② 恺撒密码的加密与解密原理 ③ 用ord()/chr()实现字符移位 ④ 加密和解密是互逆过程 3.布置课后任务： ①尝试修改程序，让用户输入密钥（如输入5，就向后移5位）。 ②预习教材中关于“密表”的改进方法，尝试用Python实现。 思考并回答： “最多25次。” 了解现代密码学的基本原则——算法公开、密钥保密。 跟随教师回顾本节课核心内容。 记录课后任务。 引导学生用批判性思维评价恺撒密码的安全性，为后续学习现代加密技术埋下伏笔。体现“信息社会责任”素养——认识到技术手段的局限性，理解持续学习的重要性。 板 书 设 计 3.4 加密与解密（第2课时） 一、核心概念 明文 ──加密──→ 密文 ──解密──→ 明文 二、恺撒密码（加法密码） 规则：每个字母向后移3位 例：I LOVE YOU → L ORYH BRX 三、Python实现 加密：chr(ord(c)+3) 解密：chr(ord(c)-3) 注意：X/Y/Z → A/B/C 需减23 四、对称加密体制 加密和解密使用同一个密钥（3） 学科网（北京）股份有限公司 $