第9课 互传密信有诀窍 教学设计-2026-2027学年信息科技五年级全一册人教版

学科小学信息技术 授课年级五年级 第9课时教学设计 课题 《互传密信有诀窍》第9课时 课型 新授课□ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 习题/试卷讲评课□ 学科实践活动课□ 其他□ 1.教学内容分析 一、单元与课时定位：本课是第三单元“用算法解决问题”的起始课（教材第54—58页），以凯撒密码为切点认识移位加密算法、明文与密文的关系，为后续学习猜数游戏的二分法和用多分支结构判断闰年奠定基础，起承上启下的作用。 二、核心内容及其发展核心素养的功能价值：核心内容是移位加密算法，即明文中每个字母在字母表中统一向右移动指定位数得到密文，移出Z后要回到A继续移动，解密则是反向移动；算法描述为“输入明文—逐个字母移位替换—输出密文—重复到全部处理完”，其中第3步是一个循环结构。通过把算法说成自然语言步骤并画成流程图，训练学生把真实问题抽象成可重复执行步骤的建模意识和用流程图校验算法的习惯。 三、蕴含的正确价值观念：密钥只有收发双方知道才有效，引导学生理解规则可以公开、密钥必须保密；同时说明凯撒密码在现代已不能完全保证安全，可用遍历26个字母的暴力破解和频度分析破解，养成不夸大技术能力、用事实检验想法的科学态度。 四、与已学内容的关联：学生已学会用方框和箭头表示步骤、知道算法是有序的操作步骤，本课即把这一表达方式迁移到加密过程，并首次出现“重复处理直到全部完成”的循环结构思想。 2.学习者分析 一、已有学习经验与知识储备：知道字母表的排列顺序和生活中的密码形式，会画简单的流程图表示步骤顺序，玩过字母整体移位的游戏，但不知道字母表的末尾和开头是相接的。 二、学科能力水平：能读懂单步操作说明，能按流程图指出下一步该做什么，但不会自己把一条规则写成“第1步、第2步”这样可重复执行、可终止的步骤描述。 三、兴趣与需求：对密信、破译、间谍故事兴趣浓厚，两人互传密信的形式最受欢迎；但对“为什么字母要绕回A”这类问题习惯凭猜，不愿逐个字母试。 四、发展需求与发展路径：从“照着别人给的规则做一次”，到“能自己写出规则让别人照着做出来”，再到“能说清算法中哪一步在重复、重复到哪里为止”。 五、学习本课时可能碰到的困难：容易把加密和解密的方向弄反，解密时仍然向右移三位；移出的字母超过Z就随便空格或跳过，想不到回到字母表开头；中文密信中分不清方格行数、列数和移位规则，把密钥只说成“下移3行”；把密文和密钥混为一谈，认为字母打乱顺序就是加密。 3.学习目标及核心素养指向 1. 理解移位密码的规则，能说出明文中的字母统一向右移动三位得到密文，移出Z后回到A继续移动。 2. 能把“输入明文、逐个字母移位替换、输出密文、重复到全部处理完”写成自然语言步骤，圈出其中的循环结构。 3. 在两人互传密信活动中体会密钥由方格行数列数和移位规则两部分组成，增强信息安全意识。 4. 能画出加密算法的流程图，并借助流程图向同学讲清自己加密时用的方格和移位方式。 4.学习重点难点 本课必须让学生看懂移位加密的规则，说清明文变密文的过程并用流程图表示出来。 学生难以把“逐个字母重复移位”想成可重复执行、且有终止条件的循环过程，容易把加密与解密的方向弄反。 5.教学策略选择与设计 教法：情境教学、任务驱动、探究式、讲练点评 学法：自主学习、合作探究、交流展示、动手实践 6.学习活动设计 教师活动 学生活动 环节一：情境导入—认识移位密码 教师活动1： 学习情境：讲凯撒密码的故事，罗马共和国时期军事指挥官为防情报被敌军截获，按指定规则加密情报，只有知道规则的人才能解密；出示教材第55页“字母向右移动三位示意图”。 驱动性问题：明文中的字母按什么规则移动就能得到密文？A变成什么、B变成什么？如果字母移出了Z，该怎么办？ 学习任务类型：观察与口述任务，观察示意图说出A、B、Y、Z分别变成什么，并完成教材中“jrrg pruqlqj”的解密。 学科思想方法的示范与指导：不直接给出算法名称，先带着学生读懂明文与密文的一一对应，再引出解密是加密的反向操作，即向右移三位改为向左移三位。 生成关注与纠错：预判学生会直接猜“good morning”而不找规律，或解密时仍向右移；追问“密文里哪一个字母提示了要往回移”“Z的后面是什么”，引导学生用字母表首尾相接的规律自行纠正。 评价方式与工具：用课堂观察记录表记下能用字母表说出对应关系的学生，对讲清“超过Z回到A”的当场肯定并板演。 学生活动1： 真实情境活动：听凯撒密码的故事，观察移位示意图，说出A、B、Y、Z加密后变成哪个字母，试着把教材中的密文“jrrg pruqlqj”解密成good morning。 分析任务—设计方案—解决问题—分享交流：同桌互说规律→小组汇总字母对应关系并解密几组密文→全班展评并把“向右移三位”和“超过Z回到A”两条规则写在黑板上。 实际收获：弄清加密的方向和字母表首尾相接的特点，初步意识到解密要反向移动。 活动意图说明：组织与实施意图：用一个学生感兴趣的密信故事引发认知冲突，让学生从故事中自己发现规则，而不是被动接受结论。 预设障碍：只凭语感猜密文内容；解密时仍向右移；字母移到Z以后不知道怎么处理。 对目标达成与学生发展的意义：帮助学生理解移位加密规则和明文密文关系，落实学习目标1、3。 教与学关联与互动层次：同桌互说→小组汇总对应关系→全班展评并板演订正，互动从个人发现走向全班共识。 环节二：自主探究—描述加密算法 教师活动2：学习情境：移位规则已清楚，转向“怎样把算法写下来”，出示教材第55页用自然语言描述的三步和与之对应的加密算法流程图。 驱动性问题：只有一句“每个字母右移三位”够不够？计算机要照着做，该写成几步？其中哪一步要重复？重复到哪里停止？ 学习任务类型：算法描述任务，把规则转写为带序号的自然语言步骤，再对照流程图说出每个框对应哪一步。 学科思想方法的示范与指导：教学生按“输入—处理—输出”给步骤编号，重点点出第3步“重复第2步，直到处理完成原文中的所有字母”，明确它构成循环结构，并讲清自然语言与流程图一一对应。 生成关注与纠错：预判学生漏掉“重复第2步”，或写成“依次输出每个字母”却没有终止条件；用“如果只写前两步，机器会停下来吗”追问，引导其补上“明文中还有字母未处理吗”和“取下一个字母”两个环节。 评价方式与工具：同桌互查步骤是否包含输入、处理、输出和结束判断，巡视中对步骤不完整的两人组单独指导。 学生活动2：真实情境活动：把“每个字母右移三位”这条规则写成有编号的操作步骤，判断哪一步在重复、对谁重复。 分析任务—设计方案—解决问题—分享交流：个人写步骤→小组对照教材流程图补全“明文中还有字母未处理吗”“取下一个字母”→全班核对并指认哪一步构成循环结构。 实际收获：懂得算法必须有输入、有处理、有输出，还要有判断继续还是结束，循环结构是本课的第一个算法结构。 活动意图说明：组织与实施意图：把游戏中的感觉提升为可复用的算法描述，为下一环节动手加密打好表达基础。 预设障碍：步骤只写到“输出密文”就结束，缺少继续和终止的判断；把每个字母各写一步，形成几十步的流水账。 对目标达成与学生发展的意义：使学生形成“重复处理要有终止条件”的算法意识，落实学习目标2、4。 教与学关联与互动层次：个人写→小组补流程图→组际互查→全班指认循环环节，互动层次由个人思考走向全班共识。 环节三：迁移应用—互传中文密信 教师活动3：学习情境：两人一组按教材第56页的操作，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。”放进6行6列方格，选定奇数列下移3行完成加密，再把密信互传并解密。 驱动性问题：写给同学的密信，怎样让对方既能解开、又能知道用了几行几列和移几位？把英文字母换成中文段落中的文字，是不是更安全？ 学习任务类型：综合实践与讨论任务，完成互传密信并解密验证，再围绕教材的三个讨论题开展小组交流。 学科思想方法的示范与指导：示范把明文依次填入多行多列方格、奇数列文字依次下移3行、移出最后一行要回到第一行继续移位；讲明密钥由方格行数列数和移位规则两部分组成，并用“把所有移位次数都试一遍”和“找密信中出现最多的字母”两种思路说明破解办法。 生成关注与纠错：预判学生把方格行数列数当成密钥的全部、奇数列下移时写错行、把加密向下移与解密向上移搞混；先示范一封解密失败的密信，让学生找出原因，再强调“加密向下移，解密就向上移”。 评价方式与工具：用小组互评表给对方密文的“能否顺利解密”打分，评选最佳密钥提示，投影一封成功密信全班展评。 学生活动3：真实情境活动：两人一组动手加密中文密信并互传解密，写信前先约定方格行数、列数和移位方式，收到密信后按对方提示还原原文。 分析任务—设计方案—解决问题—分享交流：个人设计密钥→两人互传并解密验证→小组交流“移动几位是否更安全”“不知道位数怎么破解”“换成中文段落是否更安全”→全班展评最佳提示。 实际收获：体会加密是发送方与接收方共同约定的算法，密钥保密才安全；认识简单算法也有被破解的可能。 活动意图说明：组织与实施意图：用知识迁移检验学生是否真正掌握算法规则与过程，把字母游戏扩展到中文情境并落到信息安全意识上。 预设障碍：只会做字母题，中文方格填错；把密钥等同于移位几行，忘记还有行数列数；只会解密不会讲清方法。 对目标达成与学生发展的意义：把规则理解转化为实际问题的解决能力，落实学习目标3、4。 教与学关联与互动层次：同伴合作解密→小组讨论质疑→全班展评与延伸，形成“动手做—说清楚—评一评”的闭环。 …… 课后学习评价 【学生活动】学生完成学习单并提交：一是画出加密算法流程图并写出三步自然语言描述，二是记录两人互传密信时所用的方格行数、列数、移位列和移位数，并写下对方能否顺利解密，三是写出讨论题中“不知道移位位数如何破解”的两种办法；组长收齐上交，教师课后批阅并逐条反馈。 【设计意图】评价内容对应学习目标2、3、4，由学生自评、组内互评和教师评价共同完成；把“能不能讲清自己的加密规则”作为主要评价依据，与课堂即时反馈结合，保证教—学—评目标一致，通过学习单暴露学生在移位方向和密钥组成上的误解，以评促教、以评促学。 7.学习评价设计 评价目标：看学生是否说出移位加密的方向与绕回规则（目标1），能否把算法描述成含循环的四步（目标2），能否说清密钥由方格和移位规则组成并完成互传（目标3、4）。 评价主体：学生自评、同伴互评和教师评价相结合，以教师评价为主。 评价方式与工具：课堂口头提问、算法流程图评价单、同伴解密成功率统计、课后学习单批阅。 评价标准（量规）：A档——能独立完成加密解密并向同学讲清密钥；B档——在提示下能完成互传，密钥提示不完整；C档——方向弄反或密信无法被同伴解开。 评价结果的运用：A档学生当小组小老师并参与设计密码本，B档课后当面订正密钥，C档进入课后个别辅导清单；统计结果作为下一环节和后续课时教学调整的依据。 8.板书设计 互传密信有诀窍 一、认识移位密码（凯撒密码）（学生板演生成） 明文 A B C D E …… T U V W X Y Z 密文 D E F G H …… W X Y Z A B C 向右移三位；移出Z回到A继续移；解密反向向左移三位 二、算法描述 第1步 输入明文→第2步 字母右移三位并输出→第3步 重复第2步直到全部处理完（第3步是循环结构） 三、算法的流程图 输入明文→向右移三位替换→输出密文字母→明文中还有字母未处理吗→（是）取下一个字母／（否）结束 四、互传中文密信（迁移） 密钥＝方格行数列数＋移位规则（奇数列下移3行）；约定密钥才易解，可暴力破解、频度分析 生成说明：第一部分由学生观察示意图后板演生成明文密文对应关系，第二、三部分随师生问答逐条板书，第四部分由学生上台填写自己设计的密钥并说明提示语。 主干内容（课题名、明文与密文对应关系、流程图主线）用黑色写在黑板中央；学生板演得出的“向右移三位”“移出Z回到A”“第3步是循环”用红色书写，标示是学生自己得到的结论；方格、密钥的两部分和中文加密迁移用蓝色书写；易错提醒（解密要向左移、密钥不能被别人知道、超过Z要绕回）用黄色标注在对应位置的右边。 9.作业与拓展学习设计 一、作业意图、功能、针对性：巩固移位加密规则与流程图表达，规范算法描述，面向全体，预计课外完成12分钟。 二、分层作业：A档（基础）用文字写出加密的四个步骤，并在方格中加密“good morning”；B档（提高）完成学习单上四个年份式的密钥说明，并解释为什么方格行数列数也属于密钥；C档（拓展）用教材“拓展与提升”第1题设计一个自己的密码本，加密一则信息并传给同学或家长，记录对方解读结果。 三、作业衔接：A档为检测类，B档为检测加分析类，C档为探究类与实践类；课上用A档结果作为下一课时的起点，C档成果在班级学习栏展示。 四、完成情况分析：批改后统计错误类型，把“加密与解密方向弄反”“不会绕回字母表开头”作为共性问题，在下一课时开头集中讲评；C档优秀密码本择优进课堂展示。 10.特色学习资源分析、技术手段应用说明 教材配套的“字母向右移动三位示意图”、加密算法流程图和明文密文对应关系表，可作为板书与练习素材；学校机房的电脑与Python编程环境，支持学生课后动手编写移位加密与解密程序；班级同伴互传密信活动形成的生活情境资源。；在Python中编写移位加密与解密程序：把字母表写成字符串，用ord与chr（或字符串索引）实现每个字母向右移动三位、移出Z自动绕回A的替换；输入明文good morning验证输出jrrg pruqlqj，再把同一程序改一改做解密验证；再输入含Y、Z、Z结尾的单词测试绕回是否正确；最后把遍历26个移位次数的尝试也写成小循环跑一遍，体验暴力破解，并尝试统计密信中字母出现次数最多的字母做频度分析。 11.教学反思与改进 一、经验性总结：用凯撒密码故事导入能迅速吸引学生，课前带着学生板演明文密文对应关系后，后面的算法描述和中文密信环节推进比较顺畅，两人互传密信的参与度很高。 二、对照学习者分析与目标达成度的反思：针对“加密与解密方向弄反”的困难，多数学生能在教师追问“Z的后面是什么”后自行纠正，但仍有约三成学生把密钥只说成“下移几行”，目标3达成度约八成，目标4中的流程图绘制偏弱。 三、教学自我评估与改进设想：算法描述环节提问集中在少数学生，巡视时对写不出终止条件的小组指导不足；下次课改为先让小组写出四步再看教材，把提问改为每人一句轮流讲，全班覆盖。 四、单元整体实施的改进策略：本课形成的“输入—处理—输出加循环判断”描述方式和方格密钥经验，将作为后续课时的共同语言；下一课时（猜数游戏）借用“重复处理直到全部完成”的经验，引导学生从范围变化中归纳二分法，并让C档密码本拓展作品作为课堂导入的素材，形成“加密规则—查找算法—条件判断”的单元主线。 1 学科网（北京）股份有限公司 $