2015.3.17新莊高中自然科教師研習。翻轉教室。高一科學班。講師：輔仁大學物理系 副教授 張敏娟。

1. 翻轉教室
2015.3.17@新莊⾼高中科教⼤大樓四樓物理實驗室, 輔⼤大張敏娟

2. 關於我
張敏娟
輔仁⼤大學 物理系 副教授
兼任 國教處 學術交流中⼼心 主任
兼任 教發中⼼心 磨課師計劃 執⾏行長

3. 唸書過程
成功⼤大學物理系學⼠士、︑物理所碩⼠士!
1993-1999
台灣⼤大學物理所 博⼠士 1999-2004!
（⾼高能物理實驗）領域

4. 博⼠士畢業後第⼀一份⼯工作
⽇日本東北⼤大學 微中⼦子科學研究中⼼心!
講師 2004-2006!
（⾼高能物理實驗）領域
設計偵測器、︑寫模擬程式、︑!
數據分析

5. 第⼆二份⼯工作
輔仁⼤大學 物理系 副教授 2013.08-!
助理教授 2006.08-2013.07!
（⾼高能物理實驗）領域
寫計劃、︑申請經費、︑!
帶學⽣生做研究、︑發表論⽂文在國際期刊
結婚
⼤大學任教

6. 教學⽅方⾯面：從獨⾃自摸索
⼀一堆似是⽽而非的教學理論，!
完全幫不了我。︒

7. ⼀一直到，有教發中⼼心的幫助
以及⾃自我不斷反省與改進

8. 100學年度教學成果獎

9. 得獎是其次、︑點燃教學熱情
才重要

10. 翻轉教室＿⼤大學端

11. 翻轉教室可解決的問題⼀一
上課睡著

12. 讓學⽣生有事可做！

13. 翻轉教室可解決的問題⼆二
缺課跟不上

14. 讓學⽣生可以有⽼老師的教材與影⽚片講解，
⾃自⾏行補課。︒學⽣生組成⼩小組，互相學習。︒

15. 翻轉教室可解決的問題三
考完就忘記

16. 不填鴨，讓學⽣生可以有機會
⼩小組討論、︑上台講解。︒

17. 我的數位教學⼯工具

18. ⼀一、︑課堂教材的部分（事先預習
或課後複習，解決缺課跟不上）

19. 電⼦子學注重各式電⼦子
元件運作原理、︑理
論推導、︑創意玩具設
計與程式撰寫
（Arduino）。︒
創⼀一個不公開的臉書社團

20. 提供課程投影⽚片&影⽚片下載或線上觀
看、︑公佈課堂⼩小測驗解答、︑提醒作業繳交
電⼦子學注重各式電⼦子
元件運作原理、︑理
論推導、︑創意玩具設
計與程式撰寫
（Arduino）。︒

21. 舉例：課堂問答題的答案公佈、︑投影⽚片公佈

22. 舉例：⽼老師講解影⽚片

23. 舉例：同學作業解答分享
右下角顯⽰示52⼈人已看過

24. 實物攝影機
⽼老師、助教在每⼀一組中⾛走訪，回答個別問題。
1同組⼀一起討論寫解答。
2善⽤用實物攝影機講解。

25. 邊講邊拍，課後上傳EVERNOTE，
分享雲端筆記本

26. 全英⽂文課：理解課程內容︖？講出來

27. 課堂互動：同學留⾔言給同學，互相學習。︒

28. 教材可以集中。︒因為臉書的訊息流動很快。︒
www.camdemy.com

29. ⼆二、︑課堂翻轉的部分（上
課不睡覺、︑學習有效率）

30. ZUVIO：
登入

31. ZUVIO FOR
電⼦子學

33. ZUVIO FOR
電⼦子學
課程代碼告訴學⽣生，讓學⽣生加入課程

34. 有困難的學⽣生，我幫他們⼿手動加入

35. 讓學⽣生分組，分好
⽴立刻線上登記。︒!
沒分到組的同學，
幫他們協調。︒
分組上台報告作業
時可同儕互評。︒

36. 課堂互動

37. 課堂互動：理解課程內容︖？

38. 課堂互動：理解課程內容︖？
題⽬目
學⽣生回答

39. 課堂互動：理解課程內容︖？
答錯同學

40. 課堂互動：理解課程內容︖？ 挑出最佳解釋者

42. 課堂互動：理解課程內容︖？寫下來

43. 三、︑課堂翻轉的部分（考
完不忘記，上台報告）

44. 創意作業分享

45. 電⼦子學
繳創意作業期中期末考
edmodo
(補考、︑AB 卷)

46. edmodo

47. 學⽣生測驗做完，
系統⾃自動登記成績
edmodo

48. 創意作業批改完，
系統⾃自動登記成績
edmodo

49. edmodo

50. 翻轉教室＿⾼高中端

51. 請看變化版的現場演⽰示
學⽣生：新莊⾼高中 ⾼高⼀一科學班118（已分成六組）
⼯工具：筆電、︑投影設備、︑磁性⽩白板、︑⽩白板筆、︑便利貼

52. 新莊⾼高中⾼高⼀一科學班同學
哈囉～我是輔仁⼤大學物理系副教授 張敏娟

53. 本⽇日主題：⼆二戰科學史

54. 54
01
破解德軍密碼

55. 55
在密碼學史中，恩尼格瑪
密碼機（德語：
Enigma）是⼀一種⽤用於加
密與解密⽂文件
的密碼機。確切地
說，Enigma是對⼆二戰時
期納粹德國使⽤用的⼀一系
列相似的旋轉型加解密
機器的統稱，它包括了
許多不同的型號。
德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）

56. 56
德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）
恩尼格瑪密碼機旋轉盤組。三個旋轉盤位於右
邊的固定介⾯面和左邊（標著B）的反射器兩個裝置之
間。

57. 57
德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）
接線板位於恩尼格瑪密碼機前部鍵盤的下⽅方。當⽤用到接線
板時，操作員最多可以在上⾯面接13條線。在此圖中，接線板上
共有兩對字⺟母被連接起來（S-O和J-A）。

58. 58
德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）
在使⽤用中，恩尼格瑪密碼機每天都需要⼀一份鍵盤設置清單和⼀一些附加⽂文件。
德國海軍⽤用恩尼格瑪密碼機的操作步驟⽐比其它軍種使⽤用的更複雜並且更安全。海軍的密碼
本也是⽤用⽔水溶性的紅⾊色墨⽔水在粉⾊色紙上印製⽽而成的，這樣就可以在它可能被敵⼈人繳獲的
時候輕鬆地將它銷毀。圖中的密碼本是盟軍從U-505號潛艇上繳獲的。

59. 德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）59
1931年，德軍通訊部⾨門⻑⾧長官的弟
弟，向法國情報⼈人員提供了兩份
有關恩尼格瑪密碼機的操作和旋
轉盤內部線路的資料。但是法
國還是無法破解它的密碼

60. 德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）60
波蘭與法國簽訂了⼀一個軍事合作
協議。法國於是把恩尼格瑪密碼
機的情報交給了波蘭⼈人。

61. 德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）61
＊1932年，波蘭三位密碼學家
⾺馬⾥里安·雷耶夫斯基、傑爾茲·羅
佐基和亨⾥里克·佐加爾斯基根據
Enigma的原理重製幾台，然後破
解了它的密碼。

62. 德國的著名密碼系統恩尼格瑪密碼機（Enigma）62
＊1939年，波蘭密碼三傑，將破
解法告訴了法國與英國。⼆二戰
時，德國第⼀一個打的就是波蘭。
三⼈人去逃難。
!
恩尼格瑪密碼機（Enigma）升
級，波蘭密碼三傑⼜又去逃難，法
國軍⽅方⼀一直無法解密。

63. 63
艾倫·圖靈
英國有個天才數學家，協助
英國軍⽅方破解德軍的恩尼
格瑪（Enigma）。

64. 64選擇題:恩尼格瑪密碼機（Enigma），
是哪⼀一國⽤用的密碼機？

65. 65
選擇題:恩尼格瑪密碼機（Enigma），
有旋轉盤、接線板、還有密碼本，這麼
嚴謹，被哪⼀一國獲取了情報？卻始終破
解不了。

66. 66選擇題:恩尼格瑪密碼機（Enigma）被
英國軍⽅方成功解密的關鍵⼈人物是？

67. 67
艾倫·⿆麥席森·圖靈爵⼠士，OBE，
FRS（英語：Alan Mathison
Turing，1912年6⽉月23⽇日－1954年6
⽉月7⽇日），是英國數學家、邏輯學
家，被視為電腦科學之⽗父。
!
1931年圖靈進⼊入劍橋⼤大學國⺩王
學院，畢業後到美國普林斯頓
⼤大學攻讀博⼠士學位。
!
1939年⼆二戰爆發後因為愛國⽽而回到
劍橋，協助英國軍⽅方破解德國
的著名密碼系統恩尼格瑪
（Enigma）。
艾倫·圖靈，電腦科學之⽗父。

68. 27歲的圖靈受邀前往佈雷契萊莊園承擔“超級機密”
研究。
68

69. 佈雷契萊莊園中，有個讓英國破譯⾼高⼿手們絞
盡腦汁也難以破解的恩尼格瑪（Enigma）通信
密碼機。
69

70. 分析和計算⼯工作⾮非常複雜，26個字⺟母在恩尼格瑪
（Enigma）中能替代幾萬億個謎⽂文字。如果改動
接線，變化會超過幾千萬億個。
70

71. 『以⼀一台更聰明的機器，重建恩尼格瑪（Enigma）並
破解會產⽣生的組合』。圖靈開始領導此機器的設計。
71
真空管的應⽤用

72. 72
1941年英國海軍在捕獲德國潛艇U-110拿到德國海軍
⽤用的密碼機和密碼本。

73. 73
圖靈靠著搜獲的密碼機和密碼本，完成了『炸
彈機（Bombe Machine）』，以更迅速地計算法，
提⾼高了密碼的破解效率，使得納粹海軍的⼤大量攻擊失效。

74. （破解德軍密碼，⽡瓦解潛艇攻擊，圖靈功
不可沒。）
74
1945年5⽉月1⽇日，德國，希特勒被宣告⾃自殺⾝身亡。
1945年5⽉月8⽇日，德國，無條件投降。
（諾曼第登陸成功，靠欺敵戰術
與必死決⼼心，才攻破德軍。）

75. 圖靈最著名的兩項成就：
75
圖靈機（Turing machine）
模仿遊戲 (Imitation Game)

76. 76
圖靈機（Turing machine）：思想模型
⼆二次世界⼤大戰後，美國由於諾伊曼的積極推
動，開始電⼦子計算機的研製。英國也以圖靈的設計
為基礎，成⽴立「⾃自動計算引擎」（ACE）計畫。

77. 771945年2⽉月19⽇日，圖靈向英國國家物理實驗室（NPL）執
⾏行委員會提交了⼀一份詳細⽂文檔，給出了儲存程序式的計算機
(ACE，Automatic Computing Engine)的完全可⾏行性設計。

78. 78
1945年底，圖靈完成了關於ACE的報告，給出了詳細的邏輯
電路框圖，預計製造費⽤用為11,200英鎊。
1948年，圖靈跟⼀一位⼥女同事取消婚約，告知對⽅方⾃自⼰己是同性戀，
圖靈離開NPL。⽽而威爾⾦金森接⼿手整個項⺫⽬目，建造了ACE的⼀一個簡
化版本，也是第⼀一台ACE的實現——Pilot ACE。

79. 79
1949年，圖靈的⽼老師推薦他去曼徹斯特⼤大學電腦實驗室當副
主任，負責設計最早的電腦的軟體⼯工作。

80. 80
圖靈發表了⼀一篇⽂文獻，〈計算機械與智能〉。
＊〈計算機械與智能〉
(Computing Machinery and
Intelligence)，是探討⼈人
⼯工智能的哲學。
!
他提出了模仿遊戲
(Imitation Game)，定
義⼈人⼯工智慧。

81. 81
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧
模仿遊戲 (Imitation Game)
：在⼀一個房間裡放⼀一台
計算機和⼀一位助理，在
另⼀一個房間裡有⼀一位
詢問者。

82. 82
詢問者分別與計算機及助理
以通訊管道連接起來，並且
利⽤用鍵盤敲擊出螢光幕
上的⽂文字交談。
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧
問：你會下象棋嗎？

83. 83
詢問者並不知道哪個交談
對象是計算機，但是可以
⽤用各種各樣的問題來幫助
釐清，遊戲終結時，詢問
者要決定哪⼀一個是計算
機。
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧
問：你會下象棋嗎？

84. 84
在遊戲過程中，計算機
盡量要讓詢問者猜不出
⾃自⼰己的真實⾝身份，⽽而
助理的作⽤用在協助詢問
者做出正確的判斷。
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧
問：你會下象棋嗎？

85. 85
現在⼀一般稱呼這種類型的
遊戲為圖靈測驗
(Turing test)。
!
如果計算機能瞞騙過詢問
者，那麼計算機已有⼈人
腦思維的功能。
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧

86. 86
問：你會下象棋嗎？
答：是的。
問：你會下象棋嗎？
答：是的。
問：你會下象棋嗎？
答：是的。
問：你會下象棋嗎？
答：是的。
問：你會下象棋嗎？
答：是的。我不是說過了嗎？
問：你會下象棋嗎？
答：你煩不煩，⽼老問同⼀一個問題。
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧

87. 87
計算機 ⼈人
簡單的答案 具有分析的能⼒力
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧

88. 88
計算機
⼈人
具有分析的能⼒力
模仿遊戲 (Imitation Game)如何定義⼈人⼯工智慧
計算機的回答跟⼈人⼀一樣：具有⼈人⼯工智慧

89. 89
跟圖靈有關的電影，模仿遊戲，台灣2015年2⽉月26⽇日上映。
圖靈因為同性戀被判罪，導致⾃自殺。2013年12⽉月24⽇日，英國司法⼤大⾂臣宣布英
國⼥女⺩王伊莉莎⽩白⼆二世赦免1952年因同性戀⾏行為被定罪的圖靈，為他平反。

90. 計算機機械協會（The Association for Computing
Machinery）從1966年起，每年頒發的圖靈獎（A.M.
Turing Award），被譽為「計算機界的諾⾙貝爾獎」。
90
⿎鼓勵年輕⼈人，勇於在計算機界創新。

91. 91
原本的圖靈獎獎⾦金是25萬美元。由英
特爾公司以及Google公司贊助。
!
2014年11⽉月，Google 宣布把圖靈獎
獎⾦金提⾼高到了 100 萬美元。和諾⾙貝爾獎⾦金相
近。

97. 辯論題：請⼩小組討論後，上台提出看法。︒

98. 討論題：請⼩小組討論後，上台提出看法。︒
如何實作模仿遊戲，辨認出機器︖？

99. 99
本課程 結束

100. ⽼老師們座談：Q&A

101. 翻轉觀課：北港⾼高中⽅方⽂文宗⽼老師

102. 翻轉演⽰示：豐原⾼高中柯閔耀⽼老師

103. 翻轉演⽰示：三重⾼高中曾博淵⽼老師
冠軍：⼀一群女⽣生從實驗桌⼦子上跳下來
有趣的地⽅方：有學⽣生在實驗室丟擲物品，我請學
⽣生量長度，學⽣生量完後說：有三⼗十幾公尺。︒
（1英呎約等於 0.3048 公尺）