從資訊教育出發，創新高中教育

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

本文轉載自中央研究院研之有物，泛科學為宣傳推廣執行單位。

• 採訪撰文｜周玉文
• 美術設計｜林洵安

高中升學制度的跨時、跨國比較

2000 年台灣廢除高中聯招，此後多次改革，希望破除只用考試成績決定學生的未來，也減少教育機會的階層不公平。時至今日，我們的制度足夠公平嗎？升學考試篩選了哪些家庭背景、能力的學生？「研之有物」專訪中研院歐美研究所研究員黃敏雄，他針對學校之內與學校之間在認知能力、非認知能力及家庭社經地位上的差異，比較國中與高中階段的差別，並進行跨時期和跨國比較，檢視台灣升學考試制度對教育機會均等的影響。

從戶籍轉向考試入學，產生什麼改變？

不只人人有機會上學，學校教育應該創造有利的條件，竭力減少家庭背景對學習的不利影響，讓所有學生都有機會最大限度地發揮潛力──這是教育改革多年的目標。教育制度能實現這個願景嗎？中研院研究員黃敏雄試圖透過數據尋找解答。

臺灣從小學至國中依照「戶籍入學」，到了高中則採行「考試入學」，舉辦全國性學力考試，依照個人志願、表現和測驗成績分發。理論上，前者涉及居住地區的社經水準，各校會呈現社經地位的落差。後者則僅以學習表現和測驗分數決定，理當打破「階級世襲」，廣泛被視為更公平、有利於弱勢家庭。

但現實真的如此嗎？為了驗證高中入學制度，是否有利於「不分貧富、同讀一校」的公平性，黃敏雄運用兩個資料庫數據，進行國內跨時性、跨國性的比較研究，資料橫貫聯考、基測及會考三個入學政策時期。

就在地數據而言，他採用由中央研究院、教育部和科技部共同規劃的一項全國性「臺灣教育長期追蹤資料庫」（Taiwan Education Panel Survey, TEPS）。在 2001 年，TEPS 針對各約兩萬名隨機抽樣的臺灣國一及高二學生進行調查，並持續追蹤直到高中畢業，藉此可以評估聯考與基測入學政策下的差異。

跨國及跨年數據的比較，研究則運用每三年針對全球 15 歲學生抽樣調查的「國際學生能力評量計畫」（Programme for International Student Assessment, PISA）。臺灣在 2006 年加入，至今累積五輪調查資料，橫跨基測與會考階段。

透過 TEPS、PISA 數據，黃敏雄針對國中與高中生在「認知能力」、「非認知能力」、「家庭社經地位」三面向，分析各校之間是否有明顯差距，或者校內的異質性更大？也就是說，經過升學考試篩選後，家庭背景較好、認知能力較高、情緒管理較佳的學生，是分散到各校或集中在所謂的明星高中呢？

不同背景、能力的學生，分散在各國中

首先，來看看依照戶籍入學的國中狀況。

根據 TEPS 數據，2001 年國一生的家庭社經背景，各校差異占總差異的 23%，相對而言，校內差異佔總差異的 77%；升上國三後，數據沒有改變。再看看學生的認知能力，結果也很相似，2001 年的國一生，認知能力的差異校內大約占 8 成；到了國三，情況也差不多。

大體來看，國中學生的家庭社經地位、認知能力，各校之間的差距不算大，校內的差異相對較高。

進一步和其他各國地區做比較。檢視 PISA 調查（2018） ，九年級學生家庭社經地位的各校差異，臺灣為 22%，在全球 32 個國家或地區中排名倒數第 4。最高是墨西哥的 64%，明顯區隔出貴族和平民學校；最低則是南韓 16%，各校差異小。

與其他國家相比，臺灣國中階段校與校之間在家庭社經地位上的區隔，相對較不嚴重。

考試更公平？數據打破迷思

從國中升高中，對臺灣學生是第一道門檻。大家不再如同國中小時期，多數人和鄰居共讀同一間學校，學生進入哪一所高中就讀，需要經過篩選再分發。

過往二十年，這套篩選制度歷經多次改革。大致可以分成三大階段：1958-2000 年為「高中聯考」時代，一試決勝負，各校只依照聯考成績決定錄取與否。2001 年後走向多元入學，入學測驗為「國中基測」。2014 年後實施十二年基本國民教育，朝向免試入學，統一考試也更改為以級距評分的「國中會考」。

跨過這道升學門檻後，各校高中生的認知能力、家庭社經地位，出現哪些變化？不同「年代」的入學方案，究竟是越趨公平或擴大階層差距？

就家庭社經地位而言，依據 TEPS，2001 年的臺灣國一學生，各校的家庭社經地位差異佔總差異的 23％；2005 年當他們經過基測進入高中、升上高二後，各校間的差異僅降至 22%，變化非常微小。PISA 數據（2018）也顯示，九年級生的家庭社經校際差異是 22%，經過會考的十年級生則是 25%，不降反升。

那麼，年代更久遠的聯考是否比較公平？2001 年 TEPS 調查的高二生，屬於末代聯考生，他們的家庭背景各校差異為 21%，幾乎等同以戶籍入學的國中階段。

這一串數據顯示，研究結果恐怕將打破「考試更公平」的迷思！經過考試入學後，高中各校之間的社經階層差距，與國中階段相近，甚至些微高於國中階段。

原本以為能「重新分配」的升學考試，並沒有提高不同家庭社經背景學生就讀同一學校的機會，包括被認為較有利於社經弱勢的聯考，也未縮小各校的社經階層差距。

「我們會認為按照居住戶籍分發，有可能造成貧富區隔；考試應該更公平，能讓社經弱勢學生有同等機會。但數據結果並不是如此，聯考和戶籍分發相比，並沒有更有效地促成不同背景學生共讀一校。」黃敏雄分析。

聯考、基測或會考，「學科能力」都穩居重點標準

考試制度並沒有提高不同背景的學生共讀一校，那麼，升高中後同學換成了誰？從認知能力差異度的轉變，可以給出部分答案。

根據 TEPS 數據，2001 年的國一生經過基測後升上高二，在綜合學科表現上，各校差異從國一的 19% 大幅跳升至高二 63%，分析能力的校際差異從 16% 升至 45%。PISA （2018）也呈現同樣結果，不論數學、科學或閱讀能力，十年級和九年級生相比，各校差異幾乎都增加兩倍，研究顯示出：高中階段認知能力的各校差距，明顯拉大。

再透過 PISA 的跨國調查，便能突顯出這項另類的「臺灣特色」。

2006 年，臺灣十年級學生數學、科學、閱讀能力的校際差異，從國中時期 25%、21%、25% ，激增至 65%、63%、60%。2014 年實施十二年國教後，差異遽升的情況雖有趨緩，但 2018 年高中各校差異仍高達 43%、43%、40%。攀升的程度，在 32 個國家中排名數一數二！

換言之，臺灣的「高中升學制度」是一套鮮明的篩選機制，明顯依照學科能力分配到不同的高中，在世界各國顯得相當特殊。

黃敏雄解釋，2014 年後數據趨緩，來自於國中會考計分方式的改變。計分不再是鑑別度極高的精密分數，改用級距，各科只區分七個等級，增加了總分重疊的比例，鑑別度降低，因此縮小了校際差異。

從跨年度的數據來看，不論是聯考、基測或會考，高中升學以「學科表現」作為篩選分類的標準，始終沒有太大改變。

「數據會說話，我們的高中升學制度，仍然是以學科表現作為最重要的分水嶺。」黃敏雄分析，儘管十二年國教實施後，政府同時推動免試入學、繁星高中等教育改革措施，希望打破明星高中的傳統迷思，也降低學科考試的重要性，但數據反映結果並非如此。

以國中會考入學制度來看，如果某一所高中的免試入學登記者多過可以錄取的額度，北北基會採用三大計分項目進行超額比序：志願序、多元學習表現與會考成績各占 36 分。志願序絕大多數人可以得滿分，就算不慎選填失手，多數只被扣 1 分，最離譜的選填失手，也僅扣 4 分；多元學習表現涉及升學前途，早有準備的多數學生可以拿到滿分。於是，最終還是考試成績決定學生的分發。

黃敏雄進一步解讀：臺灣升學考試明顯以學科能力做篩選，但沒有提高不同家庭社經背景學生同讀一校的機會，等同間接篩選了學生的家庭社經背景。

學科強=情商高？高情緒技能沒有集中在明星高中

近年越來越多研究指出，學生的「非認知能力」（或稱社會情緒技能），對於未來成就、幸福感、健康、工作表現有顯著影響， PISA 也在 2018 年納入非認知能力的學生自評調查，例如：對失敗的負面想法、自我日常感受、努力做好工作的決心、在學校歸屬感等，總計十個面向。

幾十年來，臺灣學生日夜念書補習，為了要搶進明星高中窄門，除了必備的認知能力，也得兼顧高競爭、長時間努力、抗壓性。因此研究假設，明星學校的高中生，除了認知能力較強，也屬於社會情緒技能較佳的族群。

不過 PISA（2018）卻顯示，臺灣九年級與十年級學生自評的各項非認知能力，校際差異都低於 5%。也就是說，學校內的差異非常大，「情商」高的學生是平均分散在各學校，國中如此，高中也是如此。

黃敏雄對數據結果稍有保留，原因是，學生自評時可能拿班上、校內的同儕當作參照對象，各校標準不一，較欠缺客觀精準的依據。但 PISA 的資料仍顯示，不論是在學校或個人層次，認知能力和非認知能力的相關微弱。

未來需要的能力超出教科書之外

總的來說，這項研究反映出：臺灣的升學制度始終高度偏重認知能力，特別是學科表現；分析、解決問題等類型的認知能力，各校的差異相對較小。

原因在於，考試成績強烈左右升學結果，學校和補習班會猜題、訓練答題技巧，以及加強考題演練或背誦，因此測出的往往是學生可以專注預備考試的資源條件、意願、努力及能力，而非真實呈現出全面的認知能力。

此外，在升學主義掛帥下，教育體制對學生的期待和訓練，都集中在考試表現上，非認知能力便難以獲得重視，包括對自我的主動探索、社會價值、情緒技能。

然而黃敏雄提醒，全世界政府都積極改革學校課程，期盼培育主動學習、有創新力、具備團隊合作技能、重視內在修為，同時兼備人文關懷及環保意識的新公民，以因應全球化與科技變遷帶來的問題與挑戰。例如，OECD 的「未來教育與技能，2030」計畫（Future of Education and Skills 2030）。

「懂得溝通、相互合作，能主動尋找問題與解方，都是很重要的能力。我們也應該讓學生有機會走出學校，看見社會需要，讓學校教育跟真實世界接軌。」

OECD 網站可見到許多跨國孩子，積極表達他們對環境、社會的關切與期待。好比一名 17 歲哈薩克中學生努拉（Nurai）設定未來志向是成為「窮人的建築師」：與非營利組織仁人家園（Habitat for Humanity）合作，協助世界上人人都有房子可以住。

黃敏雄語帶關切地說：「我希望我們的學生也有這樣的機會，好奇心、充滿關懷，能和社會、國際連結，嘗試多探索自己想做的事情。教育制度應該讓學生有更多機會被啟發。」

延伸閱讀

• 中學生「課後補習率」跨國研究揭秘：戰鬥民族居冠！——台灣列全球第 7，研之有物
• 從資料分析，看見「社會不平等」的根源—家庭與學校教育，研之有物
• 黃敏雄 (2021)。〈學生認知能力、非認知能力及家庭社經背景的跨校分布：跨國、跨時期比較國中階段與高中階段的差別〉，《歐美研究》，第 51 卷第 2 期，頁357-427
• OECD Future of Education and Skills 2030 
• 黃敏雄個人網頁