Проектный урок с использованием элементов шифрования

• 1 слайд

  Школа шпионов
  

• 2 слайд

  П г х и п г х л н г -
  63 23 55 26
  – – – – – – – · – · – · – – · · · ·
  3,4 1,1 4,5 3,1.
  

• 3 слайд

  Криптография - наука о способах шифрования (преобразования) информации с целью защиты ее от незаконного или нежелательного использования.
  Шифр - это система условных знаков для секретного письма, читаемого с помощью ключа.
  

• 4 слайд

  Шифр Цезаря
  Шифр Цезаря реализуется заменой каждой буквы в сообщении другой буквой этого же алфавита, расположенной по отношению к исходной букве на три позиции вперед. За буквой Я следует буква А.
  

• 5 слайд

• 6 слайд

  П г х и п г х л н г
  Дешифруйте слово с помощью шифра Цезаря:
  

• 7 слайд

  Квадрат Полибия
  В каждую клетку такой таблицы записывалась одна буква.
  В результате каждой букве соответствовала пара чисел, и
  шифрование сводилось к замене буквы парой цифр (первая
  цифра указывает номер строки, вторая – номер столбца).
  

• 8 слайд

  63 23 55 26
  Дешифруйте слово с помощью квадрата Полибия:
  

• 9 слайд

  Азбука Морзе
  Азбука Морзе – это система кодирования, в которой буквы, цифры, знаки препинания заменены точками и тире.
  

• 10 слайд

  – – – – – – – · – · – · – – · · · ·
  Дешифруйте слово с азбуки Морзе:
  

• 11 слайд

  Шифр Мирабо
  Алфавит у Мирабо разделен на 5 или 6 групп, которые нумеруются по порядку. В каждой группе нумеруются также отдельно все буквы. При этом каждую букву в письме заменяют двумя числами, из которых первое обозначает номер группы, а второе номер буквы в группе. Оба числа пишутся либо в виде простой дроби, либо в виде дроби десятичной.
  
  

• 12 слайд

  3,4 1,1 4,5 3,1
  Дешифруйте слово с помощью шифра Мирабо:
  

• 13 слайд

  Математика – язык точных наук.
  

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

д

е

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

д

е

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

д

е

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

д

е

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

д

е

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

П Г Х И П Г Х Л Н Г 

63 23 55 26

–  – – –  – – – ·  – ·  – · – –  · · · ·

3,4  1,1   4,5   3,1

А	Б	В	Г	Д
Е	Ё	Ж	З	И
Й	К	Л	М	Н
О	П	Р	С	Т
У	Ф	Х	Ц	Ч
Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
Э	Ю	Я

Историческая справка. Азбука Морзе

8 февраля 1838 года Сэмюэль Морзе представил общественности своё изобретение – систему электромагнитного телеграфа. Аппарат мог передавать сообщения на небольшие расстояния в специальной кодировке. Этот код получил название «морзянка» или азбука Морзе.

Сэмюэль Морзе не имел никакого специального технического образования. Он был вполне успешным художником, основателем и президентом Национальной академии рисунка в Нью-Йорке. Возвращаясь из путешествия по Европе на корабле, Морзе увидел фокусы, которые показывали на палубе. Провод под электрическим напряжением подносили к компасу, стрелка которого начинала бешено крутиться. 

Именно тогда Морзе пришла в голову идея передавать по проводам определённые сигналы. Художник тут же набросал схему телеграфа. Прибор состоял из рычага на пружине, к концу которого был прикреплен карандаш. При подаче тока карандаш опускался и оставлял на движущейся бумажной ленте линию, а при отключении тока карандаш поднимался, и в линии получался пробел.

Первый аппарат смог принять и зафиксировать сигнал по проводу 500 метров длиной. Тогда это открытие не вызвало особого интереса.

Потенциал изобретения Морзе увидел промышленник Стив Вейл. Он профинансировал дальнейшие исследования художника и приставил к нему помощником своего сына Альфреда. В итоге прибор удалось усовершенствовать – он более точно принимал сигнал, а длина провода возросла во много раз. Такой телеграф уже можно было использовать, и в 1843 году Конгресс США постановил провести первую телеграфную линию между Балтимором и Вашингтоном. 

Шифр Цезаря.

Шифр Цезаря возник в I веке до н.э. Назван в честь римского императора Юлия Цезаря. Юлий Цезарь применил шифр , чтобы защитить военные сообщения. Шифр Цезаря известен также как и шифр сдвига. Это один из самых простых и широко известных методов. Шифрования. Шифр был эффективным и достаточно безопасным в то время, т.к. большинство врагов Цезаря были неграмотными и предполагали, что сообщения были написаны на неизвестном иностранном языке. Шифр Цезаря со сдвигом 13 используется в алгоритме ROT13  методе запутывания текста используемого в Usenet (социальная сеть 1980 года). Недостатком шифра является то, что он нигде не применяется, и легко взламывается.

План – конспект урока по математике в 5 классе с использованием проектных технологий по теме: «Школа шпиона»

Цель: изучить способы шифрование и дешифрования информации, определить необходимость шифрования в современном обществе.

Термины и понятия: криптография, шифр, дешифрование, шифр Цезаря, квадрат Полибия, азбука Морзе, шифр Мирабо.

Образовательные задачи:

a)     Собрать научную информацию о разных способах засекречивания информации;

b)    Распределить способы шифрования в хронологическом порядке;

c)     Выявить простые и эффективные способы шифрования;

d)    Разработать собственный шифр.

Развивающиеся задачи:

a)     Совершенствование познавательной компетентности;

b)    Совершенствование коммуникативной компетентности;

c)     Формирование устойчивой мотивации с помощью творческой работы.

Дидактический материал: презентация, видеофрагмент, раздаточный материал (алфавит, карточки для шифрования),  лист А4, сертификат.

План урока

№ этапа	Вид деятельности	Время выполнения
1	Организационные моменты 1.1.          Разбиение учащихся на группы (жеребьевка по 7 человек в группе. Назначение ответственного) 1.2.          Приветствие 1.3.          Проверка готовности учащихся к занятию	3 мин
2	Актуализация знаний (история про письмо)	1,5 мин
3	Объяснения нового материала (дешифруем фразу: «Математика – язык точных наук») 4.1. Краткая историческая справка 4.2. Дешифрование частей фразы 4.3. Получение итоговой фразы	13-15 мин
4	Физкультминутка	3 мин
5	Создание собственного графического способа кодирования (шифруем фразу учителя) 6.1. Демонстрация результатов на доске 6.2. Объяснение механизма шифрования	10 мин
6	Игра «Свиток» (если останется времени)	6 мин
7	Подведение итогов (рефлексия)	5 мин

Учитель: Здравствуйте, 5 в класс. Поприветствуйте наших гостей. Присаживайтесь. Сегодня на занятии мы с вами побудем немножечко шпионами. Как вы понимаете кто такой шпион.

Класс.

Учитель: Шпион – человек, который занимается сбором информации, слежкой. А шпион должен уметь разгадывать логические задачи, головоломки, ребусы?

Класс: Да.

Учитель: Вот мы и узнаем какие из вас могут получится шпионы.

История про письмо

Мне пришло загадочное письмо.  Но, к сожалению, я не могу его прочитать. Как я не пыталась тут совершенно ничего не понятно. Не текст, а только символы да значки. Вы мне поможете расшифровать, что тут написано?

Учитель: Как вы думаете как называется такая последовательность условных знаков, с помощью которых зашифровали слово?

Класс: Шифр.

Учитель: Используется ли шифрование сегодня и для каких целей?

Класс: Чтобы скрывать информацию от других, безопасно передавать военные, государственной важности сообщения.

Учитель: Правильно, а наука о способах шифрования (преобразования) информации с целью защиты ее от незаконного или нежелательного использования называется криптографией.

Объяснение нового материала

На доске зашифрованная фраза «П г х и п г х л н г     -   63 23 55 26 –  – – –  – – – ·  – ·  – · – –  · · · ·  3,4  1,1   4,5   3,1».

Первое слово мы будем дешифровать с помощью шифра Цезаря.

Краткая историческая справка.

Шифр Цезаря возник в I веке до н.э. Назван в честь римского императора Юлия Цезаря. Юлий Цезарь применил шифр , чтобы защитить военные сообщения. Шифр Цезаря известен также как и шифр сдвига. Это один из самых простых и широко известных методов. Шифрования. Шифр был эффективным и достаточно безопасным в то время, т.к. большинство врагов Цезаря были неграмотными и предполагали, что сообщения были написаны на неизвестном иностранном языке. Шифр Цезаря со сдвигом 13 используется в алгоритме ROT13  методе запутывания текста используемого в Usenet (социальная сеть 1980 года). Недостатком шифра является то, что он нигде не применяется, и легко взламывается.

Заполните таблицу, в которой каждая буква сдвигается на три позиции вперёд.

а

б

в

г

д

е

ж

з

и

й

к

л

м

н

о

п

г

р

с

т

у

ф

х

ц

ч

ш

щ

ь

ы

ъ

э

ю

я

Расшифровка первого слова.

Следующее слово дешифруем с помощью шифра Полибия.

Краткая историческая справка. В Древней Греции (II в. до н. э.) был создан шифр, который известен, как квадрат Полибия.

В каждую клетку такой таблицы записывалась одна буква. В результате каждой букве соответствовала пара чисел, и шифрование сводилось к замене буквы парой цифр (первая цифра указывает номер строки, вторая – номер столбца).

	1	2	3	4	5	6
1	А	Б	В	Г	Д	Е
2	Ё	Ж	З	И	Й	К
3	Л	М	Н	О	П	Р
4	С	Т	У	Ф	Х	Ц
5	Ч	Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
6	Э	Ю	Я

Расшифровка второго слова.

Дешифровка третьего слова с помощью Азбуки Морзе

Краткая историческая справка. 8 февраля 1838 года Сэмюэль Морзе представил общественности своё изобретение – систему электромагнитного телеграфа. Аппарат мог передавать сообщения на небольшие расстояния в специальной кодировке. Этот код получил название «морзянка» или азбука Морзе.

Сэмюэль Морзе не имел никакого специального технического образования. Он был вполне успешным художником, основателем и президентом Национальной академии рисунка в Нью-Йорке. Возвращаясь из путешествия по Европе на корабле, Морзе увидел фокусы, которые показывали на палубе. Провод под электрическим напряжением подносили к компасу, стрелка которого начинала бешено крутиться. 

Именно тогда Морзе пришла в голову идея передавать по проводам определённые сигналы. Художник тут же набросал схему телеграфа. Прибор состоял из рычага на пружине, к концу которого был прикреплен карандаш. При подаче тока карандаш опускался и оставлял на движущейся бумажной ленте линию, а при отключении тока карандаш поднимался, и в линии получался пробел.

Первый аппарат смог принять и зафиксировать сигнал по проводу 500 метров длиной. Тогда это открытие не вызвало особого интереса.

Потенциал изобретения Морзе увидел промышленник Стив Вейл. Он профинансировал дальнейшие исследования художника и приставил к нему помощником своего сына Альфреда. В итоге прибор удалось усовершенствовать – он более точно принимал сигнал, а длина провода возросла во много раз. Такой телеграф уже можно было использовать, и в 1843 году Конгресс США постановил провести первую телеграфную линию между Балтимором и Вашингтоном. 

А	· ­–	И	··	Р	· – ·	Ш	– – – –
Б	– · · ·	Й	· – – –	С	· · ·	Щ	– –  · –
В	· – –	К	– · –	Т	–	Ъ	· – – · – ·
Г	– – ·	Л	· – · ·	У	· · –	Ы	– · – –
Д	– · ·	М	– –	Ф	· · – ·	Ь	– · · –
Е	·	Н	– ·	Х	· · · ·	Э	· · – · ·
Ж	· · · –	О	– – –	Ц	– · – ·	Ю	· · – –
З	– – · ·	П	· – – ·	Ч	– – – ·	Я	· – · –

Последнее слово дешифруем с помощью  шифра Мирабо.

Из категории числовых шифров наибольшей известностью пользуется шифр Мирабо. Азбука у Мирабо разделена на 5 или 6 групп, которые нумеруются по порядку; в каждой группе нумеруются также отдельно все буквы. При этом каждую букву в письме заменяют двумя числами, из которых первое обозначает № группы, а второе № буквы в группе; оба числа пишутся либо в виде простой дроби, либо в виде дроби десятичной.

№ 1					№ 2					№ 3
А	Б	В	Г	Д	Е	Ж	З	И	Й	К	Л	М	Н	О
1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	1	2	3	4	5

№ 4					№ 5						№ 6
П	Р	С	Т	У	Ф	Х	Ц	Ч	Ш	Щ	Ь	Ы	Ъ	Э	Ю	Я
1	2	3	4	5	1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6

Получение итоговой дешифрованной фразы.

«Математика – язык точных наук»

Физкультминутка

Придумайте собственный графический способ кодирования букв русского алфавита ( с помощью особых картинок).

А	Б	В	Г	Д
Е	Ё	Ж	З	И
Й	К	Л	М	Н
О	П	Р	С	Т
У	Ф	Х	Ц	Ч
Ш	Щ	Ъ	Ы	Ь
Э	Ю	Я

Учитель: Продемонстрируйте зашифрованное слово «Молодцы» с помощью вашего алфавита.

Учащиеся выходят к доске и демонстрируют слово «Молодец», объясняют механизм шифрования.

Учитель: А теперь давайте поиграем.

Игра «Свиток»

1.       Наука о методах преобразования информации, с целью её защиты.

2.       Квадрат, разбитый на ячейки с вырезанными окошками, помогает расшифровать сообщение.

3.       Азбука, в которой вместо букв используются только точка и тире.

4.       Классик литературного жанра, который показал использование в своём произведении.

5.       Шифр, названный в честь великого императора, получавшийся заменой каждой буквы в сообщении другой буквой этого же алфавита, расположенной на три позиции вперёд

6.       Сколько букв в русском алфавите?

7.       Как называлась немецкая машина для шифрования информации?

Вывод: Ребяте, понравится ли вам сегодня урок? Вы сможете теперь расшифровать люой шифр. А теперь  за активную работу вручим сертификаты шпионов.

• 1 слайд

  Абрашкину Анастастасию
  
  Вы окончили школу шпиона,
  и вам вручается этот диплом в знак признания ваших высоких достижений.
  ПОЗДРАВЛЯЕМ!
  ПодписьДата