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自欺欺人的 「教學品保量化指標」 騙局

洪朝貴
・2013/04/17 ・6253字 ・閱讀時間約 13 分鐘 ・SR值 525 ・七年級

巫醫問: 『怎麼樣, 教授, 準備好要來跟我學一些比 「教學品保量化指標」 更科學的事了嗎?』
巫醫問: 『怎麼樣, 教授, 準備好要來跟我學一些比 「教學品保量化指標」 更科學的事了嗎?』

本文採用線性代數的觀點分析, 指出: 今日許多大學所推動的 「教學品保」 其中的量化指標欠缺實質意義。 例如本系的 「教學品保量化指標」, 最多只有 0.3 位有效數字的意義。 略微改善之後也許可以提高到 0.7 位有效數字, 但受限於「許多數值是主觀判斷」的現實, 這也可能是多數現行 「教學品保量化指標」 的上限。 大學不應在沒有學理背景支持卻有許多爭議聲的情況下, 盲目推動教學品保, 還假裝這是很科學的管理方式。 不然我就想改行當一個巫醫或祈雨師算了。

一、 一組資料實例

一年半前我蒐集了一些 質疑教學品保的文章 並且自己也寫了一篇, 討論 教學品保與創意教學之間的矛盾。 這學期輪到我的課必須繳一份教學品保的報告。 與其把寶貴的生命浪費在一個具有爭議、 沒有學理基礎的盲目政策上面, 還不如認真地寫一篇揭發騙局的文章, 來當做我這學期的教學品保報告 :-) 也稟持著 (已經逐漸流失的) 學術精神, 提供所有相關的數據與檔案, 請大家指正本文的分析。

請下載我去年的科技英文課的教學品保量化指標 ods 檔 以及四個班的問卷結果統計檔: A B C N。 其實讀者可以從比較高的層次去理解它, 並不需要真的跟我一樣探究數學式的細節。 請看設計檔的 「授課大綱」 分頁就好。

首先, 每個系所都有一組自己設定的 「核心能力」。 例如本系的核心能力是:

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  1. 管理知能於組織資源之運用能力
  2. 資訊技能於資訊系統之應用能力
  3. 專業倫理與團隊合作協調能力
  4. 資管相關時事議題認知與自主學習能力

再來, 每門課的授課教師必須設定幾個本課程的 「教學目標」。 例如我的科技英文的教學目標是:

  1. 英文閱讀能力
  2. 網路使用能力
  3. 閱讀習慣
  4. 中翻英能力
  5. 聽力

嗯, 讀者的笑聲我聽到。 這根本就是虛應敷衍下的產品。 後來新的規定是: 一位老師所寫的教學目標, 必須通過學群幾位老師的審核, 所以新版有改善; 而我也失去了更搞怪的機會。 (例如 「指出大學盲從微軟現象」 之類的教學目標) 不過, 我的教學目標寫得好不好並不是重點, 重點是: 它代表著異於 「系所核心能力」 的另一組指標

最後, 請切換到 ods 檔的 「問卷」 分頁。 學生在學期末要填一份問卷。 如果老師沒有特別另外設計的話, 問卷題目就只是直接把教學目標抄過來小幅修改讓文句通順而已。

二、 向量空間模型

教學品保量化指標的投影/座標轉換圖
教學品保量化指標的投影/座標轉換圖

假設每週上課的成果是一個向量 — 難以定義的無限多維向量空間當中的一個向量。 (嗯, 向量空間模型確實並不完全合理。 第五節 「本文分析方式的合理性?」 再回答這個問題。 提醒: 本文也算是 「行動歸謬證明法」。) 那麼在 ods 檔 「授課大綱」 分頁底下始於 A25 那格的對照表, 就是 18 個 「每週向量」 w24111, w24112, … w241118 分別在 「課程目標」 Y2411 這個五度子空間的投影 (的簡化版), 同時進行座標轉換 (改用 Y2411 的向量作為基底) 。 (所謂 “投影, 又進行座標轉換”, 請想像 用 normal equation 求最小方差解; 以下類似) 另外, 在 「完全按照教學目標來設計問卷問題」 的簡單狀況下 — 也就是圖中紅字 (1) 的路線 — 49 份學生問卷結果 q24111, q24112, … q241149 則是學生感受到的教學成果在 Y2411 子空間的投影/座標轉換 (的簡化版)。

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至於 ods 檔同一分頁底下始於 A18 那格的對照表, 則是 「課程目標」 Y2411 五度子空間投影到系所 「核心能力」 Xim 四度子空間的投影矩陣 (的簡化版), 同時進行座標轉換 (改用 Xim 的向量作為基底)。 注意: 在這個 ods 檔的例子裡, 因為極度簡化, 矩陣 Tim2411 只剩下一個 bit (0.3 位有效數字) 的資訊 (”有關聯” 或 “無關聯”),

同一分頁下, 始於 A12 那格的對照表, 其實就是十八週向量和 (或是平均值, 看你要不要把分母的常數考慮進去) 在 Xim 子空間的投影。 它是怎麼算出來的呢? 最複雜的 ods 檔 「相關聯結-關聯度」 分頁, 就是在把 w2411 = w24111 + … w241118 投影到 Xim 並改用它的的基底來呈現。 首先, 始於 B15 的表格拿 w24111 … w241118 來求和。 接著, 始於 J14 的表格拿 Tim2411 把 w2411 換成 Xim 的座標系。 再來, 始於 J4 的矩陣有正規化 (除以 18) 的效果。 最後, 始於 A2 的矩陣則只是把結果改用二維的表格來呈現 4 個 (1-5 共五種結果) 2.3 bit (0.7 位有效數字) 的座標值。 以上皆是指實際矩陣向量乘法的簡化版。 當然, 這些數字並不是 w2411 本身, 而是它在 Xim 的基底向量的投影的座標值。

顯然, 校方對於老師直覺估計所計算出來的 「以 Xim 的座標呈現 w2411 的投影」 不太有把握, 所以在四個班的問卷下方, 你可以看到學生們對同一向量的重新估計 — 也就是圖中紅字 (2) 的部分 — 被拿來跟老師的估計值做比較。

這些投影的目的, 是企圖要把一個系所開設的許多門課的大異其趣 w 向量, 通通投影到 Xim 同一個子空間當中, 採用一致的座標系, 然後才能做後續的量化處理。 如果可以拿到全系的資料、 拿到系報給學校的資料, 相信還是可以用線性空間的模型繼續進一步分析學校層級的 「教學品保量化指標」。

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精簡版的教學品保量化指標的投影/座標轉換圖
精簡版的教學品保量化指標的投影/座標轉換圖

以上複雜的分析是要給教學品保量化指標專家前來本文踢館用的, 裡面其實已經對支持者做了一些讓步。 (把 「十八週授課主題的加總或平均」 跟 「實際授課結果」 當成是不同的向量…諸如此類) 如果您本來就懷疑教學品保量化指標的客觀性與實質意義, 那麼請見 小格讀者 explorer 的精簡分析; 右圖是我依據他的分所所畫的。

三、 國王的新衣: 最多 0.3 位的有效數字

如果你還記得中學理化實驗裡的 「有效數字」 (易懂好文!) 概念, 「教學品保量化指標」 最令人難以下嚥的地方是: 以本系的例子來說, 最終數據的精確度, 不會超過一個 bit (0.3 位有效數字) — 就算我們完全不質疑所有師生一切填寫數據的客觀性、 就算我們假設所有主觀填寫的數字都有無限多位有效數字, 單單是看 Tim2411 就知道: 任何通過它的結果 (每個 「科系」 層次的結果都必須通過它), 最多只能有一個 bit (0.3 位有效數字) 的精確度。

如果數學不是您的領域, 讓我做一個簡化版的比喻: 你要到克林貢星 (Klingon) 旅遊, 當地的導遊預估你需要準備 50000 克林貢幣左右。 但是在全宇宙之間, 克林貢星只跟瓦肯星 (Vulcan) 之間有貿易往來, 而克林貢幣與瓦肯幣之間的匯率, 大約在 30:1 到 60:1 之間。 (就像 Tim2411 一樣不夠精確) 瓦肯星幣跟美金之間的匯率, 有一個大致穩定的盤價。 請問你應該準備多少臺幣? 即使上文沒有詳細描述瓦肯星幣跟美金之間的匯率、 臺幣跟美金之間的匯率, 你也可以確定: 最終答案的不確定性至少將有上下高達兩倍的範圍。 也就是說, 任何有數學常識的人, 都不應該對最終算出來的那個數字存有太多不切實際的幻想。

這次, 國王就算真的有穿新衣, 那套新衣的大小, 恐怕要讓國王不露點都有困難。

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四、 「教學品保量化指標」 更多無法回答問題

除了有效數字太少之外, 教學品保量化指標還有很多問題必須回答。 本文列出幾點, 如果有必要, 以後再另文詳細討論:

  • [NC] 是不是應該要有負關聯性, 才能反應一些 「課程目標與系所核心能力背道而馳」 的事實? 例如某些課程 「Office 證照卓越」 的教學目標跟某些校系 「職業道德」的核心能力, 兩者之間的夾角應該大於 90 度。 (彼此的投影量是負的。) 我知道大學不想承認; 但否認無法改變事實, 只會更加突顯量化指標沒有能力呈現這類大學不願面對的事實。
  • [藍色直線先投影到紅色平面再投影到綠色平面 vs 藍色直線直接投影到綠色平面] 兩者結果不同, 方向甚至相反!
    [藍色直線先投影到紅色平面再投影到綠色平面 vs 藍色直線直接投影到綠色平面
    [MP] (請對照 explorer 簡化版的圖及右圖) 子空間 C 當中的一個向量, 「先投影到 Y 再投影到 X」 vs 「直接投影到 X」 這兩個結果可能大不相同, 甚至可能方向相反 — 即使假設有效數字無限多位也一樣。 例如要把一張問卷結果 q241113 投影到 「系所核心能力」 子空間 Xim 再投影到院核心能力子空間, 如果分兩次算, 最終的結果甚至可能與原始向量夾角超過 90 度 (彼此的投影量是負的); 但如果直接投影, 那就保證不會超過 90 度。
  • [RR] 一門課的實際教學成果, 在 「系所核心能力」 子空間 Xim 的投影, 到底應該用紅字 (1) 再用 Tim2411來求, 還是要直接套用紅字 (2)? 注意: 除了上述 [MP] 的考量之外, 在這裡, 兩者甚至是來自不同人的估計。 如前所述, 紅字 (2) 的路線可能比較有利漂亮的數據。 不僅如此, 因為它來自眾多學生的主觀判斷 (四個班問卷結果下方數據) (而不是單一老師的主觀判斷), 所以還有另外一個好處: 學生人數每擴增成四倍, 就可賺到一個 bit 的有效數字。 但是這樣一來, 老師們應該會抗議自己的專業判斷被學生蓋臺。 奇妙的是, 學校並沒有公佈這個問題的答案, 而老師們完全不知道學校的計算方式, 卻也沒有發出抗議的聲音。
  • [IQ] 不過另一個考量, 會讓上一個問題得到完全相反的答案。 本系剛經過大學評鑑自評, 其中有委員希望我們改進問卷設計。 我不是很確定委員的意思; 不過如果委員的意思是 「問卷不要直接抄教學目標」, 那麼就需要多一層投影/座標轉換, 改走圖中紅字 (3) 的路線, 變成總共進行兩次投影/座標轉換, 前後參考了三個 (!) 不同的基底。 這也許會讓學生的直接回答更有意義, 但另一方面卻會讓投影結果偏離原始向量更遠, 也多增加一個降低有效數字的機會。 此外, 用來描述 「每個問題與每個教學目標之間關聯度高低」 的轉換矩陣 S2411, 當然也必須由每位授課老師自行設計, 沒有人可以代勞。 這應該也會引起老師的抗議。
  • [XB] 如果一位授課老師 (透過填寫 W2411 間接) (謙虛地) 表示: 「我這門課對於系所核心能力 Xim3『倫理合作』 沒有太大幫助啦」 但是學生問卷紅字 (2) 的結果, 卻是大有貢獻, 那麼這算是好事 (”意外的收穫”) 還是壞事 (”偏離教學品保所設定的目標”)? 兩者都不太合理; 但事關教師權益與對應策略設定, 校方應該明確回答這個問題。
  • [IG] 教學品保量化指標完全無法呈現那些 「投影過程中, 被忽略掉的垂直分量」。 也就是說, 教學品保量化指標可能會鼓勵教師放棄那些 「與系所核心能力無關, 但很可能對於教育具有重大意義」 的教學面向。

我個人認為: 教學品保企圖以有限維度的量化指標搭配主觀的關聯性認定, 來描述複雜的人與人教學互動、 來描述主觀設定的各級 (校/院/系/學科) 目標, 這是完全不切實際的事、 這完全是在糟蹋數學, 藉數學之名舉辦的口號複誦大會。 (希望不是藉數學之名行控制教師巫毒術之實的邪惡技倆。) 這也是為什麼上面的問題令人難以回答, 左也不是, 右也不是。

五、 本文分析方式的合理性?

向量空間當然不是最完美的模型, 但它是所有可能模型當中, 一個夠通盤又夠簡單的折衷。

一方面, 它已經通用到足以將絕大多數的 「教學品保量化指標」 計算方式都視為是它的簡化版。 事實上, 我很有興趣蒐集更多各校系教學品保量化指標的計算公式與實例, 來證實以上這句話。 如果提供者同意具名或匿名讓我刊出分析結果, 我很樂意重複上一節的方式, 從向量空間投影/座標轉換的角度, 代為分析貴校貴系的量化指標, 並且指出你所能信賴的有效數字上限。

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另一方面, 向量空間簡單到足以讓所有理、 工、 管理教師採用共同的語言 — 線性代數 — 來討論 「教學品保量化指標」 的困境。 任何教過線性代數、 微分方程、 工程數學、 管理數學、 多變量分析、 … 的老師, 都可以用豐富精確的數學語言來討論 「教學品保量化指標」 的真實意義, 而不再需要像現在各校的教學品保一樣打迷糊仗、 「教學品保量化指標的意義, 長官說了算」。

如果堅持要採用最通用、 最完整、 涵蓋所有可能性的模型來分析, 也許就必須訴諸 metric tensor in curvilinear coordinates (曲線座標系的度規張量)。 我第一個承認這超出我的數學能力範圍。 但即使是用 metric tensor 來分析, 也一樣要面對投影流失資訊等等的問題, 上面所提的準確度問題恐怕只會更嚴重而不會更容易南忽略。 更重要的是: 「教學品保量化指標」 這整套系統當中含有這麼多主觀自由心證判斷所產生的 「相關程度」 數值, 本身已有太多的不確定性, 值得我們拿那麼複雜的數學工具來分析嗎?

有人會指出: 「0.3 位有效數字, 是你們系上的教學品保量化指標沒設計好; 如果設計得好, 可以有更多位的有效數字。」 這句話也許有一部分正確吧。 如果把 ods 檔 「授課大綱」 分頁的 A18 起的對照表改成 1 (低度相關) 到 5 (高度相關) 的 5 個等級, 再重新修改一些算式, 那麼精準度上限也許可以提高到 0.7 位有效數字。 (當然, 老師們也會抗議表格越改越囉嗦。) 至於那些 「比五個等級更細」 的區分法, 不僅不實際, 也很難有說服力好嗎? 再來, 姑且不論其他爭議, 單就提高有效數字的效果來看, 第四節的 [RR] 已指出: 採取紅字 (2) 路線, 有助於提升有效數字。 以64人的班來算, 大約可以得到 3 bits (0.9 位有效數字) 的準確度。 如果有哪一所校系不顧老師的抗議而這麼做, 或是有其他更好的解決方案, 那麼請仿本文, 完整分享你們的高精準度量化指標設計。 (但請不要採用 佈有專利地雷的 xlsx 格式。) 在那之前, 0.7 位有效數字的上限, 可能是所有現行教學品保校系所不得不面對的困窘現實。

但不論任何研究如何改良, 只要 「教學品保量化指標的敘述」 跟 「學生問卷的問題」 之間的轉換必須依靠 (學生/老師/校方) 主觀判斷給分, 有效數字就永遠不可能太高。 相對地, 未經投影與座標轉換、 一次到位的傳統 「學生對老師表現教學評量」 問卷 (或是只涉及長度/重量/貨幣/…等等明確單位轉換的後續處理) 就不會出現本文所指出來的這些問題。

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六、 結論

別忘了, 最終, 「提出一個具有說服力數學模型」 的責任, 落在倡議教學品保的校方 (或是暗中操弄又推卸 accountability 的教育部) 肩上。 如果校方要以管理科學的偉大旗幟來推動教學品保, 那麼就應該先找到足夠的學理支持來背書, 或者最起碼提供一個範例, 說明如何設計一個精確度高於 0.7 位有效數字的量化指標, 並且以同儕評審的學術精神公開範例相關資料, 一方面讓大眾檢驗、 一方面將貴校系的優質設計分享給其他校系學習。 科學實驗與科學方法應該要可以讓讀者模仿重複; 不然就不叫科學了, 對吧?

如果大力推動教學品保的 逢甲大學元智大學銘傳大學長庚大學朝陽科大 等等大學, 對於 「教學品保量化指標 0.7 位有效數字上限」 無法提出一個有效的回應與駁斥, 甚至無法提供一個好的範例, 卻還是堅持繼續推動, 那麼我們大學學術界腐壞失聰失明的狀況, 恐怕遠比彭明輝教授所點出的 「全球大學排名 騙倒一堆校長」 要更可怕。 到時候, 我可能需要考慮改行當巫醫或是祈雨師之類的, 也許還比留在大學當教授更能夠維持理性思考的習慣和科學研究實事求是的精神。 至少這些行業不必透過糟蹋數學來假裝自己很科學。

* * * * *

(留言時, 請用 tex 語法表示上標下標, 例如 w241118 請寫成 「w^{2411}_{18}」。 集合、 矩陣/線性變換用大寫; 個別向量用小寫。)

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(本文轉載自 資訊人權貴ㄓ疑)

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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。

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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。

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 / 圖片來源:envato

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)。

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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)」/圖片來源:益福生醫

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。

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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。

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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。

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 / 圖片來源 : envato

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鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

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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 / 圖示來源:shutterstock

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。

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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。

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。/ 圖示來源:shutterstock

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?

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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。

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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。

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。/ 圖示來源:


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民眾黨是未來台灣政治的樞紐?
林澤民_96
・2024/01/30 ・3382字 ・閱讀時間約 7 分鐘

一、前言

選後的立法院三黨不過半,但民眾黨有八席不分區立委,足以與民進黨或國民黨結成多數聯盟,勢將在國會居於樞紐地位。無獨有偶的是:民眾黨主席柯文哲在總統大選得到 26.5% 的選票,屈居第三,但因其獲得部分藍、綠選民的支持,在選民偏好順序組態的基礎上,它卻也同樣地居於樞紐地位。這個地位,將足以讓柯文哲及民眾黨在選後的台灣政壇持續激盪。

二、柯文哲是「孔多塞贏家」?

這次總統大選,誰能脫穎而出並不是一個特別令人殷盼的問題,更值得關心的問題是藍白綠「三跤㧣」在選民偏好順序組態中的消長。台灣總統大選採多數決選制,多數決選制英文叫 first-past-the-post(FPTP),簡單來講就是票多的贏,票少的輸。在 10 月中藍白合破局之後,賴蕭配會贏已經沒有懸念,但這只是選制定規之下的結果,換了另一個選制,同樣的選情可能就會險象環生。

從另一個角度想:選制是人為的,而選情反映的是社會現實。政治學者都知道天下沒有十全十美的選制;既定的選制推出了一位總統,並不代表選情的張力就會成為過眼雲煙。當三股社會勢力在制度的帷幕後繼續激盪,台灣政治將無法因新總統的誕生而趨於穩定。

圖/作者自製

如果在「三跤㧣」選舉之下,選情的激盪從候選人的得票多少看不出來,那要從哪裡看?政治學提供的一個方法是把候選人配對 PK,看是否有一位候選人能在所有的 PK 中取勝。這樣的候選人並不一定存在,如果不存在,那代表有 A 與 B 配對 A 勝,B 與 C 配對 B 勝,C 與 A 配對 C 勝的 A>B>C>A 的情形。這種情形,一般叫做「循環多數」(cyclical majorities),是 18 世紀法國學者孔多塞(Nicolas de Condorcet)首先提出。循環多數的存在意涵選舉結果隱藏了政治動盪。

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另一方面,如果有一位候選人能在配對 PK 時擊敗所有的其他候選人,這樣的候選人稱作「孔多塞贏家」(Condorcet winner),而在配對 PK 時均被擊敗的候選人則稱作「孔多塞輸家」(Condorcet loser)。三角嘟的選舉若無循環多數,則一定會有孔多塞贏家和孔多塞輸家,然而孔多塞贏家不一定即是多數決選制中贏得選舉的候選人,而多數決選制中贏得選舉的候選人卻可能是孔多塞輸家。

如果多數決選制中贏得選舉的候選人不是孔多塞贏家,那與循環多數一樣,意涵選後政治將不會穩定。

那麼,台灣這次總統大選,有沒有孔多塞贏家?如果有,是多數決選制之下當選的賴清德嗎?我根據戴立安先生調查規劃的《美麗島電子報》追蹤民調第 109 波(1 月 11 日至 12 日),也是選前最後民調的估計,得到的結果令人驚訝:得票墊後的柯文哲很可能是孔多塞贏家,而得票最多的賴清德很可能是孔多塞輸家。果然如此,那白色力量將會持續地激盪台灣政治!

我之前根據美麗島封關前第 101 波估計,侯友宜可能是孔多塞贏家,而賴清德是孔多塞輸家。現在得到不同的結果,顯示了封關期間的三股政治力量的消長。本來藍營期望的棄保不但沒有發生,而且柯文哲選前之夜在凱道浩大的造勢活動,還震驚了藍綠陣營。民調樣本估計出的孔多塞贏家本來就不準確,但短期內的改變,很可能反映了選情的激盪,甚至可能反映了循環多數的存在。

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三、如何從民調樣本估計孔多塞贏家

根據這波民調,總樣本 N=1001 位受訪者中,如果當時投票,會支持賴清德的受訪者共 355 人,佔 35.4%;支持侯友宜的受訪者共 247 人,佔 24.7%。支持柯文哲的受訪者共 200 人,佔 19.9%。

美麗島民調續問「最不希望誰當總統,也絕對不會投給他的候選人」,在會投票給三組候選人的 802 位支持者中,一共有 572 位對這個問題給予了明確的回答。《美麗島電子報》在其網站提供了交叉表如圖:

根據這個交叉表,我們可以估計每一位明確回答了續問的受訪者對三組候選人的偏好順序,然後再依這 572 人的偏好順序組態來判定在兩兩 PK 的情形下,候選人之間的輸贏如何。我得到的結果是:

  • 柯文哲 PK 賴清德:311 > 261(54.4% v. 45.6%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:287 > 285(50.2% v. 49.8%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:293 > 279(51.2% v. 48.8%)

所以柯文哲是孔多塞贏家,賴清德是孔多塞輸家。當然我們如果考慮抽樣誤差(4.1%),除了柯文哲勝出賴清德具有統計顯著性之外,其他兩組配對可說難分難解。但在這 N=572 的小樣本中,三位候選人的得票率分別是:賴清德 40%,侯友宜 33%,柯文哲 27%,與選舉實際結果幾乎一模一樣。至少在這個反映了選舉結果的樣本中,柯文哲是孔多塞贏家。依多數決選制,孔多塞輸家賴清德當選。

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不過以上的分析有一個問題:各陣營的支持者中,有不少人無法明確回答「最不希望看到誰當總統,也絕對不會投給他做總統」的候選人。最嚴重的是賴清德的支持者,其「無反應率」(nonresponse rate)高達 34.5%。相對而言,侯友宜、柯文哲的支持者則分別只有 24.1%、23.8% 無法明確回答。為什麼賴的支持者有較多人無法指認最討厭的候選人?一個假設是因為藍、白性質相近,對許多綠營選民而言,其候選人的討厭程度可能難分軒輊。反過來說,藍、白陣營的選民大多數會最討厭綠營候選人,因此指認較無困難。無論如何,把無法明確回答偏好順序的受訪者歸為「遺失值」(missing value)而棄置不用總不是很恰當的做法,在這裡尤其可能會造成賴清德支持者數目的低估。

補救的辦法之一是在「無法明確回答等於無法區別」的假設下,把「遺失值」平分給投票對象之外的其他兩位候選人,也就是假設他們各有 1/2 的機會是無反應受訪者最討厭的候選人。這樣處理的結果,得到

  • 柯文哲 PK 賴清德:389 > 413(48.5% v. 51.5%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:396 > 406(49.4% v. 50.6%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:376 > 426(46.9% v. 53.1%)

此時賴清德是孔多塞贏家,而柯文哲是孔多塞輸家。在這 N=802 的樣本中,三位候選人的得票率分別是:賴清德 44%,侯友宜 31%,柯文哲 25%。雖然依多數決選制,孔多塞贏家賴清德當選,但賴的得票率超過實際選舉結果(40%)。用無實證的假設來填補遺失值,反而造成賴清德支持者數目的高估。

如果擔心「無法明確回答等於無法區別」的假設太勉強,補救的辦法之二是把「遺失值」依有反應受訪者選擇最討厭對象的同樣比例,分給投票對象之外的其他兩位候選人。這樣處理的結果,得到

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  • 柯文哲 PK 賴清德:409 > 393(51.0% v. 49.0%)
  • 柯文哲 PK 侯友宜:407 > 395(50.8% v. 49.2%)
  • 侯友宜 PK 賴清德:417 > 385(52.0% v. 48.0%)

此時柯文哲又是孔多塞贏家,而賴清德又是孔多塞輸家了。這個樣本也是 N=802,三位候選人的得票率分別是:賴清德 44%,侯友宜 31%,柯文哲 25%,與上面的結果一樣。

以上三種無反應處理方法都不盡完美。第一種把無反應直接當遺失值丟棄,看似最不可取。然而縮小的樣本裡,三位候選人的支持度與實際選舉結果幾乎完全一致。後兩種以不同的假設補足了遺失值,但卻過度膨脹了賴清德的支持度。如果以樣本中候選人支持度與實際結果的比較來判斷遺失值處理方法的效度,我們不能排斥第一種方法及其結果。

無論如何,在缺乏完全資訊的情況下,我們發現的確有可能多數決輸家柯文哲是孔多塞贏家,而多數決贏家賴清德是孔多塞輸家。因為配對 PK 結果缺乏統計顯著性,我們甚至不能排除循環多數的存在。此後四年,多數決選制產生的總統能否在三角嘟力量的激盪下有效維持政治穩定,值得我們持續觀察。

四、結語

柯文哲之所以可以是孔多塞贏家,是因為藍綠選民傾向於最不希望對方的候選人當總統。而白營的中間偏藍位置,讓柯文哲與賴清德 PK 時,能夠得到大多數藍營選民的奧援而勝出。同樣的,當他與侯友宜 PK 時,他也能夠得到一部份綠營選民的奧援。只要他的支持者足夠,他也能夠勝出。反過來看,當賴清德與侯友宜 PK 時,除非他的基本盤夠大,否則從白營得到的奧援不一定足夠讓他勝出。民調 N=572 的樣本中,賴清德得 40%,侯友宜得 33%,柯文哲得 27%。由於柯的支持者討厭賴清德(52.5%)遠遠超過討厭侯友宜(23.7%),賴雖然基本盤較大,能夠從白營得到的奧援卻不多。而侯雖基本盤較小,卻有足夠的奧援。柯文哲之所以成為孔多塞贏家,賴清德之所以成為孔多塞輸家,都是這些因素的數學結果。

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資料來源

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林澤民_96
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台大電機系畢業,美國明尼蘇達大學政治學博士, 現任教於美國德州大學奧斯汀校區政府系。 林教授每年均參與中央研究院政治學研究所及政大選研中心 「政治學計量方法研習營」(Institute for Political Methodology)的教學工作, 並每兩年5-6月在台大政治系開授「理性行為分析專論」密集課程。 林教授的中文部落格多為文學、藝術、政治、社會、及文化評論。