別把雞蛋放在同一個籃子里

陳藝

【教學內容】

本節教學內容源于浙教版高中信息技術選擇性必修1“數據與數據結構”第四章的項目挑戰，是基于二叉樹的信息加密，綜合性強。

本章前部分課程關于樹的概念、樹的遍歷等知識較為抽象，學生的認知要求以記憶陳述性知識為主，沒有實際的應用容易將習得知識變為“惰性知識”。本節課的學習既是對樹的遍歷與形態推導的綜合運用，又是對必修二“數據加密與安全”的拓展，將必修、選修知識串聯，促成知識結構化、網絡化。通過對基于二叉樹加密算法的學習，學生能理解二叉樹在信息領域的實際應用；學生在實際探究加密過程中理解密鑰安全的重要性，將密鑰一分為二，實現密鑰的多方保存，體會“別把雞蛋放在同一個籃子里”的古老智慧。

【教學目標】

1．能運用二叉樹對信息進行加密、解密。

2．能利用二叉樹的遍歷與推導特性，實現密鑰的多方保存，理解密鑰安全的重要性。

【教學重難點】

教學重點：運用二叉樹對信息加密、解密。

教學難點：能利用二叉樹的特點，實現密鑰的多方保存。

【核心素養要求】

1.運用基本算法設計解決問題的方案，能使用編程或其他數字化工具實現這一方案。（計算思維 水平1）

2.在信息技術應用過程中，能運用一定的技術性策略保障信息安全。（信息社會責任 水平2）

【學情分析】

學生在此前已經習得二叉樹的基本概念，能熟練掌握二叉樹的前、中、后序遍歷，并能根據前、中序或者后、中序推導二叉樹形態，但在實踐中也會出現一些細節上的錯誤。在必修二的學習中具備了關于加密、解密、密鑰等信息安全相關知識，能根據加密規則簡單地設計加密算法、完善加密程序，但這部分知識遺忘較多，需要借助一定的情境線索才能回憶出相關的知識。

【整體設計】

（一）設計思路

學生在學習本節課內容之前已經完整地學習了樹的相關知識，本課時的存在必然有其獨特的學習價值。本節課的前導技能是學生需要熟練掌握樹的基本操作，預期目標是能利用二叉樹進行信息加密，還需要理解基于二叉樹信息加密的優勢。本課預設情境將學生代入其中，使其親身體驗數據加密的過程。活動中將學生分成小組學習，組內分工合作，組間進行互相加密、解密，體會信息加密、發送、解密的完整過程，感受基于二叉樹加密的優勢，并嘗試構建虛擬二叉樹實現密鑰的多方保存。具體流程如圖1。

（二）教法學法

小組合作、探究式學習。

（三）核心素養落實

本課時重點培養學生的計算思維與信息社會責任核心素養。計算思維的培養依托于對密鑰安全的思考與探索，并根據二叉樹遍歷的性質，嘗試設計密鑰的多方保存策略，通過必要的數字化平臺或者編程實現這一算法。信息社會責任核心素養體現SIM卡密鑰被盜、二叉樹加密，密鑰的多方保存等環節，通過已有知識、技術保障信息安全。

（四）評價設計

（作者單位：浙江省杭州市富陽區場口中學）

編輯：趙文靜