数学小游戏(数学小游戏手抄报)

今天的文章，主要是跟大家聊聊如何帮孩子积累起来译码的能力，译码是孩子学计算机语言、数学公式换算和应用很重要的技能之一，早起其实要启发孩子这块技能也不难，通过密码游戏，就是一个很好的办法。

01 摩斯密码

摩斯密码（Morse Code），又叫摩尔斯电码，可能是大家最为熟知的密码了吧。

用不同排列顺序的点、划和停顿来表示不同的英文字母、数字和标点符号。▼

如何破译密码

摩斯密码并不难，只是把字母数字定义成“符号”简便化了。只要按照摩斯密码与英文字母的对照表来解读，便能得知密码的意思。

塞缪尔·莫尔斯（Samuel Morse）在发明摩斯密码的同时，还发明了电报机，用这套电码来发送消息。▼

电报机就是将摩斯密码变成可传送声音的工具。这些工具通常利用「嘀嗒」的声音来代表密码的符号。「嘀」代表「.」，「嗒」代表「-」。

摩尔斯电码将日常语言转换成了适合通过电线实现近乎即时传递的信号，它让19世纪的普通人适应了编码的概念：那并不是普通的字母表，而是一种表示其他符号的符号，是从一种抽象向另一种抽象的转换。

你可以写摩尔斯电码，或用闪光或声音发送。甚至在历史上，有过战俘利用摩尔斯电码，通过眨眼睛来发送信息！

带孩子这样玩

对照摩斯密码表，我们就可以开始给孩子设定谜题了。

可以准备一个礼物，把礼物藏在家里的某处，礼物的位置翻译成摩斯密码，让孩子自己努力找到。▼

这样孩子不仅能感受到收礼物的快乐，去寻找礼物的过程，也会让他痛快淋漓、大呼过瘾。

除了可以用写的方式，也可以试着和孩子用声音交流。分别用敲击的方式展现自己要说的话，看看能不能听懂呢？

02 猪圈密码

猪圈密码（Pigpen），是一种外形古怪的密码。它是以格子为基础的简单替代式密码。用起来非常简单。

孩子如果是第一次听到“猪圈密码”这个词，可能会被逗得哈哈大笑起来。这个名字听起来实在是很蠢萌，其实是有原因的。

将字母表中的每个字母分配给特定形状的方括号或“猪圈”。写秘密信息时，不用写字母，而是画出每个字母所在的方括号。

如何制作密码

绘制猪圈密码本身就很有趣。

首先，绘制26种不同的“猪圈”，并且每个都配有一个字母。要确保每个猪圈看上去和其他的都不同，这是基本的猪圈密码示例：▼

当然小朋友也可以绘制自己喜欢的形状。

比如我们要传输一条信息“ANT”，就要找到每个字母，并注意“猪圈”的形状：▼

这样我们可以把ANT写成：▼

带孩子这样玩

很简单吧，不过也别小瞧这种密码，它的加密方式非常灵活，可以自己设定每个格子里应该填什么字母，以达到真正加密的目的，所以猪圈密码常常有很多变种。

我们可以带孩子一起设计一套只属于我们家的密码，作为家人之间的小秘密。把专属于我们家里的故事打印出来贴在墙上，让其他人看得见却懂不了。孩子会特别骄傲地和别人解释它，“这是我们家特有的小秘密”。

03 凯撒密码

凯撒密码（Caesar Shift Cipher）是一种代换密码。据说凯撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为凯撒密码。

他的基本思想是：通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。

也就是把明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。

例如，当偏移量是13的时候，所有的字母A将被替换成N，B变成O，以此类推X将变成K，Y变成L，Z变成M。▼

所以，凯撒密码加密和解密的关键就是移动的位数。

如何破译密码？

不知道大家有没有注意到，凯撒密码这种加密方式，明文单位与密文单位一一对应。

这样就导致了一个很明显的问题：密文中每个信息单位（一般情况下为字母）出现的频率，也会等于明文中某个特定信息单位出现的频率。因此，频率分析就成为对凯撒密码安全性的严重打击。

以最典型的英语为例，26个字母的使用频率分别为：▼

我们可以很明显地看到，字母E的使用频率远高于其他字母，另外字母T、A也都有较高的使用频率；而字母J、Q、X、Z的使用频率则相对较低。利用这一点，让我们在没有计算机的帮助下，也有极大的机率在短时间内破解出密码。

在《福尔摩斯探案集》约翰·特纳的故事中，对于密文“dv mvvw blfi svok”，便是将密文中出现次数最多的字母“v”认定为字母“e”，然后顺藤摸瓜破解出明文为“we need your help”。

凯撒密码，有点像解等差数列，孩子如果能把这个密码练好，也是为以后要学习数列知识打下了坚实的基础。

04 斯巴达加密棒

大约在公元前700年，古希腊军队采用一种叫作斯巴达加密棒（Scytale）的圆木棍来进行保密通信。

如何制作密码

把长带子状的羊皮纸缠绕在圆木棍上，然后在上面写字。解下羊皮纸后，上面只有杂乱无章的字符，只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的棍子上，才能看出所写的内容。▼

这也许是人类最早使用的文字加密、解密工具。

这种通过改变字母顺序的加密方式，被称为变位字谜（Anagram），在《哈利波特》中伏地魔的名字也是一种Anagram：他原名为Tom Marvolo Riddle，替换后变为“I am Lord Voldemort”。▼

05 书本式加密

书本式加密（Book Cipher）是通过为秘密消息中的每个单词提供特定书籍的页码，行号和单词来创建代码。

必须保证密码发送者和接收者都有一本完全相同的书的副本（如果是同一本书的不同版本，则单词和行可能在不同的页面上），密码发送者写下位置代码以帮助接收者找到特定的词。

如何制作编码

例如（121,8,5），这些数字是指向书中特定的单词的坐标，打开这本书，翻到第121页，第8行的第5个单词：▼

带孩子这样玩

如果有不一样的卡梅拉系列的《我想有颗星星》这本书，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 数字替代字母

代码不一定总是字母。在家里创建密码的另一种简便方法是用数字代替字母。▼

使用上面的便捷图表，和孩子一起尝试破译以下消息：▼

2 17 4 0 19 8 13 6 2 14 3 4 3 12 4 18 18 0 6 4 18 2 0 13 1 4 6 17 4 0 19 5 20 13 3 14 24 14 20 0 6 17 4 4

这种加密方式简单快捷，而且可以衍生出许多变体，在家里可以和小朋友们玩起来。

07 简单替代密码

简单替代密码可以有多种形式：可以是反转字母密码，A表示为Z，B表示为Y，以此类推。▼

有些密码可能会更棘手，采用的是半反转字母的方法：

A代表N，N代表A。B代表O，O代表B。C代表P，P代表C，以此类推。

只需写出从A到M的字母，然后直接在它们下面写出从N到Z的字母。▼

08 栅栏密码

一个简单的锯齿形模式可以使你的消息混乱得无法识别，而栅栏密码（Rail Fence Cipher）就是一种更为复杂的代码。

如何制作密码

例如，要发送消息“ HELLO WORLD”。

首先要确定要使用“栏”的数量，如果我们使用3栏：▼

现在，只需将代码写在“栏”上，我们的消息的前五个字母“ HELLO”将像下面这样：▼

直到把整条信息写完整，可以选择先降后升，也可以选择先升后降的方式：▼

现在我们将信息传递到了“栏”上，记下出现在栏上的字母，并且在换行时要留一个空格，第一行显示为“HOL”，第二行显示为“ELWRD”，第三行显示为“LO”：▼

因此，我们对“HELLO WORLD”加密时，它将变成“HOL ELWRD LO”。

然后我们就可以把“HOL ELWRD LO”发送给小朋友，并且告诉他们代码使用了几栏（这个例子是3栏），以及在编码的时候是从顶部开始还是从底部开始的（这个例子是顶部）。

如何破译密码

小朋友收到信息后，第一步就是将字母放回去，“HOL”作为第一个单词，写在第一行。▼

然后，“ELWRD”写在第二行：▼

最后，第三行写上“LO”：▼

完成了！小朋友现在可以通过“之字形”方法读取密码。

带孩子这样玩

生活中偶尔用一下栅栏密码也很有意思，约小朋友一起去看电影，“我们在哪里见面？”变成“WELET HRSALWME EHLE”。▼

小朋友回信息：“BEEFS YHCNMATRI TIAEX”是什么意思呢？▼

8个密码就介绍到这里，是不是很有趣？可以和孩子玩玩看！

现在，我再和大家分享两个可以在家玩的密码游戏，解谜的时候还能学数学练逻辑哦，一起来看！

如何在家玩密码游戏

我们在家用简单的密码游戏就可以让孩子享受解谜的乐趣。

01

创建通用解码器

我们可以做一个全家人共享的解码器，说明符号之间的对应关系，这样所有的小秘密，都可以用这套系统来表示，大小朋友一起玩。

常用的比如用26个字母来表示26个数字▼

可以把数学题也融入进去，像下面这个是反其道行之，解码器需要通过算术题解出，然后再写出密码内容。▼

当然也可以自制一个简单的解码器，然后重复使用。

比如解码轮：▼

由内轮和外轮组成，中间用一个圆形铜扣固定，我在文末提供了资源下载。内轮除了可以用字母填充，还可以绘制自己喜欢的图案，用星星、心形、笑脸代替字母会更有意思呢。

或者制作一个条形解码器（把字母写在彩色纸上，数字写在条带上，且要保证两端有多余的数字）：▼

当然，小朋友可以自己绘制喜欢的图案，创建自己的密码：▼

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