今天的文章,主要是跟大家聊聊如何幫孩子積累起來譯碼的能力,譯碼是孩子學計算機語言、數學公式換算和應用很重要的技能之一,早起其實要啟發孩子這塊技能也不難,通過密碼游戲,就是一個很好的辦法。
01摩斯密碼摩斯密碼(MorseCode),又叫摩爾斯電碼,可能是大家最為熟知的密碼了吧。
用不同排列順序的點、劃和停頓來表示不同的英文字母、數字和標點符號。▼
如何破譯密碼
摩斯密碼并不難,只是把字母數字定義成“符號”簡便化了。只要按照摩斯密碼與英文字母的對照表來解讀,便能得知密碼的意思。
塞繆爾·莫爾斯(SamuelMorse)在發明摩斯密碼的同時,還發明了電報機,用這套電碼來發送消息。▼
電報機就是將摩斯密碼變成可傳送聲音的工具。這些工具通常利用「嘀嗒」的聲音來代表密碼的符號。「嘀」代表「.」,「嗒」代表「-」。
摩爾斯電碼將日常語言轉換成了適合通過電線實現近乎即時傳遞的信號,它讓19世紀的普通人適應了編碼的概念:那并不是普通的字母表,而是一種表示其他符號的符號,是從一種抽象向另一種抽象的轉換。
你可以寫摩爾斯電碼,或用閃光或聲音發送。甚至在歷史上,有過戰俘利用摩爾斯電碼,通過眨眼睛來發送信息!
帶孩子這樣玩
對照摩斯密碼表,我們就可以開始給孩子設定謎題了。
可以準備一個禮物,把禮物藏在家里的某處,禮物的位置翻譯成摩斯密碼,讓孩子自己努力找到。▼
這樣孩子不僅能感受到收禮物的快樂,去尋找禮物的過程,也會讓他痛快淋漓、大呼過癮。
除了可以用寫的方式,也可以試著和孩子用聲音交流。分別用敲擊的方式展現自己要說的話,看看能不能聽懂呢?
02豬圈密碼豬圈密碼(Pigpen),是一種外形古怪的密碼。它是以格子為基礎的簡單替代式密碼。用起來非常簡單。
孩子如果是第一次聽到“豬圈密碼”這個詞,可能會被逗得哈哈大笑起來。這個名字聽起來實在是很蠢萌,其實是有原因的。
將字母表中的每個字母分配給特定形狀的方括號或“豬圈”。寫秘密信息時,不用寫字母,而是畫出每個字母所在的方括號。
如何***密碼
繪制豬圈密碼本身就很有趣。
首先,繪制26種不同的“豬圈”,并且每個都配有一個字母。要確保每個豬圈看上去和其他的都不同,這是基本的豬圈密碼示例:▼
當然小朋友也可以繪制自己喜歡的形狀。
比如我們要傳輸一條信息“ANT”,就要找到每個字母,并注意“豬圈”的形狀:▼
這樣我們可以把ANT寫成:▼
帶孩子這樣玩
很簡單吧,不過也別小瞧這種密碼,它的加密方式非常靈活,可以自己設定每個格子里應該填什么字母,以達到真正加密的目的,所以豬圈密碼常常有很多變種。
我們可以帶孩子一起設計一套只屬于我們家的密碼,作為家人之間的小秘密。把專屬于我們家里的故事打印出來貼在墻上,讓其他人看得見卻懂不了。孩子會特別驕傲地和別人解釋它,“這是我們家特有的小秘密”。
03凱撒密碼凱撒密碼(CaesarShiftCipher)是一種代換密碼。據說凱撒是率先使用加密函的古代將領之一,因此這種加密***被稱為凱撒密碼。
他的基本思想是:通過把字母移動一定的位數來實現加密和解密。
也就是把明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一個固定數目進行偏移后被替換成密文。
例如,當偏移量是13的時候,所有的字母A將被替換成N,B變成O,以此類推X將變成K,Y變成L,Z變成M。▼
所以,凱撒密碼加密和解密的關鍵就是移動的位數。
如何破譯密碼?
不知道大家有沒有注意到,凱撒密碼這種加密方式,明文單位與密文單位一一對應。
這樣就導致了一個很明顯的問題:密文中每個信息單位(一般情況下為字母)出現的頻率,也會等于明文中某個特定信息單位出現的頻率。因此,頻率分析就成為對凱撒密碼安全性的嚴重打擊。
以最典型的英語為例,26個字母的使用頻率分別為:▼
我們可以很明顯地看到,字母E的使用頻率遠高于其他字母,另外字母T、A也都有較高的使用頻率;而字母J、Q、X、Z的使用頻率則相對較低。利用這一點,讓我們在沒有計算機的幫助下,也有極大的機率在短時間內破解出密碼。
在《福爾摩斯探案集》約翰·特納的故事中,對于密文“dvmvvwblfisvok”,便是將密文中出現次數最多的字母“v”認定為字母“e”,然后順藤摸瓜破解出明文為“weneedyourhelp”。
凱撒密碼,有點像解等差數列,孩子如果能把這個密碼練好,也是為以后要學習數列知識打下了堅實的基礎。
04斯巴達加密棒大約在公元前700年,古希臘軍隊采用一種叫作斯巴達加密棒(Scytale)的圓木棍來進行保密通信。
如何***密碼
把長帶子狀的羊皮紙纏繞在圓木棍上,然后在上面寫字。解下羊皮紙后,上面只有雜亂無章的字符,只有再次以同樣的方式纏繞到同樣粗細的棍子上,才能看出所寫的內容。▼
這也許是人類最早使用的文字加密、解密工具。
這種通過改變字母順序的加密方式,被稱為變位字謎(Anagram),在《哈利波特》中伏地魔的名字也是一種Anagram:他原名為TomMarvoloRiddle,替換后變為“IamLordVoldemort”。▼
05書本式加密書本式加密(BookCipher)是通過為秘密消息中的每個單詞提供特定書籍的頁碼,行號和單詞來創建代碼。
必須保證密碼發送者和接收者都有一本完全相同的書的副本(如果是同一本書的不同版本,則單詞和行可能在不同的頁面上),密碼發送者寫下位置代碼以幫助接收者找到特定的詞。
如何***編碼
例如(121,8,5),這些數字是指向書中特定的單詞的坐標,打開這本書,翻到第121頁,第8行的第5個單詞:▼
帶孩子這樣玩
如果有不一樣的卡梅拉系列的《我想有顆星星》這本書,可以和孩子一起找找看:
(4,3,6)(6,4,7)(9,1,2)(13,1,10)(15,3,4)(19,4,3)
06數字替代字母代碼不一定總是字母。在家里創建密碼的另一種簡便***是用數字代替字母。▼
使用上面的便捷圖表,和孩子一起嘗試破譯以下消息:▼
21740198136214343124181806418201314617401952013314241420061744
這種加密方式簡單快捷,而且可以衍生出許多變體,在家里可以和小朋友們玩起來。
07簡單替代密碼簡單替代密碼可以有多種形式:可以是反轉字母密碼,A表示為Z,B表示為Y,以此類推。▼
有些密碼可能會更棘手,采用的是半反轉字母的***:
A代表N,N代表A。B代表O,O代表B。C代表P,P代表C,以此類推。
只需寫出從A到M的字母,然后直接在它們下面寫出從N到Z的字母。▼
08柵欄密碼一個簡單的鋸齒形模式可以使你的消息混亂得無法識別,而柵欄密碼(RailFenceCipher)就是一種更為復雜的代碼。
如何***密碼
例如,要發送消息“HELLOWORLD”。
首先要確定要使用“欄”的數量,如果我們使用3欄:▼
現在,只需將代碼寫在“欄”上,我們的消息的前五個字母“HELLO”將像下面這樣:▼
直到把整條信息寫完整,可以選擇先降后升,也可以選擇先升后降的方式:▼
現在我們將信息傳遞到了“欄”上,記下出現在欄上的字母,并且在換行時要留一個空格,第一行顯示為“HOL”,第二行顯示為“ELWRD”,第三行顯示為“LO”:▼
因此,我們對“HELLOWORLD”加密時,它將變成“HOLELWRDLO”。
然后我們就可以把“HOLELWRDLO”發送給小朋友,并且告訴他們代碼使用了幾欄(這個例子是3欄),以及在編碼的時候是從頂部開始還是從底部開始的(這個例子是頂部)。
如何破譯密碼
小朋友收到信息后,第一步就是將字母放回去,“HOL”作為第一個單詞,寫在第一行。▼
然后,“ELWRD”寫在第二行:▼
最后,第三行寫上“LO”:▼
完成了!小朋友現在可以通過“之字形”***讀取密碼。
帶孩子這樣玩
生活中偶爾用一下柵欄密碼也很有意思,約小朋友一起去看電影,“我們在哪里見面?”變成“WELETHRSALWMEEHLE”。▼
小朋友回信息:“BEEFSYHCNMATRITIAEX”是什么意思呢?▼
8個密碼就介紹到這里,是不是很有趣?可以和孩子玩玩看!
現在,我再和大家分享兩個可以在家玩的密碼游戲,解謎的時候還能學數學練邏輯哦,一起來看!
如何在家玩密碼游戲
我們在家用簡單的密碼游戲就可以讓孩子享受解謎的樂趣。
01
創建通用解碼器
我們可以做一個全家人共享的解碼器,說明符號之間的對應關系,這樣所有的小秘密,都可以用這套系統來表示,大小朋友一起玩。
常用的比如用26個字母來表示26個數字▼
可以把數學題也融入進去,像下面這個是反其道行之,解碼器需要通過算術題解出,然后再寫出密碼內容。▼
當然也可以自制一個簡單的解碼器,然后重復使用。
比如解碼輪:▼
由內輪和外輪組成,中間用一個圓形銅扣固定,我在文末提供了資源下載。內輪除了可以用字母填充,還可以繪制自己喜歡的圖案,用星星、心形、笑臉代替字母會更有意思呢。
或者***一個條形解碼器(把字母寫在彩色紙上,數字寫在條帶上,且要保證兩端有多余的數字):▼
當然,小朋友可以自己繪制喜歡的圖案,創建自己的密碼:▼
今天文章的資料下載是私信輸入“密碼游戲”,就可以提取了。