3-3凯撒密码小实验-加密与解密（教案） 清华大学版信息科技四年级上册.docx

第三单元－第三课《加密与解密》教案

教学时间

2023.xx.xx

教学班级

四年级

课程名称

加密与解密

课时

1-2课时

教学目标

一、知识与技能

1.知道凯撒密码的基本原理和历史背景，了解字母表的循环性质。

2.能够解释加密和解密的概念，理解加密是信息必威体育官网网址的方法，解密是将密文还原为原文。

3.学会使用凯撒密码进行信息加密和解密，掌握字母表循环位移的方法，能够进行简单的加密和解密操作。

4.了解现代信息加密技术。

二、过程与方法

1、通过老师的演示与指导，学生将能够深入理解凯撒密码的加密过程和解密方法，掌握字母表的循环位移操作。

2、通过小组合作探究中，教师引导学生分析加密解密的思路，促使学生自主解决问题，锻炼团队合作与交流能力，培养合作精神。

3、通过教师演示与操作练习的方式，学生自己动手完成图形化编辑器中列表的搭建，初步认识和熟悉列表。

三、情感态度与价值观

1.培养对密码学的兴趣和好奇心，了解密码必威体育官网网址对于信息安全的重要性。

2.培养积极主动的学习态度，通过自主探究和合作学习，提高解决问题的能力。

3.培养谨慎和细心的品质，明白加密解密过程需要耐心和精确。

四、项目目标

1.完成加密和解密的小组任务，展示解密过程和思路，培养团队合作意识。

2.通过本课程的学习，能够在日常生活中更加关注信息安全，理解信息的加密保护对个人和社会的重要性。

重点

1.凯撒密码的加密过程和解密方法，包括字母表的循环性质。

2.掌握加密和解密的基本技巧。

难点

1.理解字母表的循环位移及其在加密解密中的应用。

2.熟练掌握加密和解密的步骤。

教具

1.字母表海报或投影仪。

2.图形化编辑器：///tools

3.加密信息表卡纸

教学方法

教学展示、小组讨论法、任务驱动法

教学过程

教师

学生

导入（3～5分钟）

师：经过前两节课的学习，我们已经知道了信息的加密对于当今信息安全的重要作用。那么在日常生活中，有哪些信息是需要加密的呢？（等待学生回答）很好！就像前两课老师带大家体验的那样，加密方式也分为很多种，今天我们要学习其中一种－凯撒密码的知识。那么，你们有没有听说过凯撒密码呢？（教师等待一些回应，然后继续。）

师：凯撒密码是一种古老而有趣的加密方式。它得名于古罗马军事领袖凯撒，他曾用这种方法保护重要的通信。今天，我们就要来探索一下这个古老的密码学技术，看一看凯撒密码是怎样工作去保护几千年前军队信息安全的呢？你们有兴趣一探究竟吗？

（教师观察学生的反应，鼓励他们参与。）

学生思考并回答问题

知识讲解（30分钟）

本节课的学习目标主要分成两大部分。首先，我们将通过凯撒密码的实际样例来帮助同学们理解明文、密文以及偏移量之间的关系，进而深入掌握凯撒密码加密的基本原理。其次，我们将深入探讨在加密过程中密钥的作用，以及密钥在保障信息安全中的重要性。

凯撒密码

①凯撒密码的由来（2～4分钟）

师：我们都知道，在军队打仗时，对于军队的调动和部署是极为重要而机密的事情。在古时候，军队之间的通信主要依靠信件来传递命令和消息。然而，如果这些信件一旦被敌人截获，可能会导致严重的后果。

（信件传输信息PPT）

而传说凯撒为了防止这种情况的发生，就发明了凯撒密码。凯撒密码的加密方法可以将重要的军事情报加密成难以理解的密文，只有知道密码的人才能够将其解密。通过这种加密方式，即使敌人截获了信件，他们也无法立刻理解其中的内容，从而保护了军事情报的安全。

（加密信件传输信息PPT）

在信息加密中，未被加密的原信息称为明文，将明文按照一定规则进行处理后得到的加密信息则称为密文，将明文处理成密文的过程叫作加密，其逆过程叫作解密。

②凯撒密码的原理（2～4分钟）

师：凯撒密码通过对字母表进行位移来实现加密。例如，如果我们将字母A向后移动3个位置，就会变成字母D。这样的加密方式就可以保护重要信息的安全。那同学们想一想，只更改一个字母对原文的影响大吗？（等待学生回答，然后继续。）

要想对原文做出足够多的改变，就需要更改每一个字母，凯撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表实现的，密文字母表是通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置得到的。这样将明文和密文一一对应，就可以更改原文当中的每一个字母。

假设我们要加密的词是“HELLO”，而我们选择的偏移量是3。那么，按照凯撒密码的规则，我们将每个字母都向后移动3个位置。于是，“H”就变成了“K”，“E”变成了“H”，L变成了“O”，“L”变成了“O”，“O”变成了“R”。这样，“HELLO”经过加密后就变成了“KHOOR”。

同学们，你们看明白了吗？加密就是将原来的字母按照规则移动一些位置，变成了新的字母。那么，解密就是反过来，将加密后的字母再移回原来的位置。这就是凯撒密码的加