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UEDU FIT · iOS INSTRUMENT

UeduPAD 操作手冊

UeduPAD 是建構於 Garmin Health Companion SDK 的研究級 iOS App,把 Garmin 穿戴裝置的逐拍生理訊號即時串流到手機或平板,供課堂與研究場域使用。本手冊說明從安裝、登入、配對手錶,到即時串流、區間錄製上傳,以及多人量測與資料治理的完整操作。

1. UeduPAD 是什麼

UeduPAD 是國立中央大學 Uedu 團隊自製的研究級 iOS App,隸屬 Uedu Fit 子系統,建構於 Garmin Health Companion SDK 之上。它透過藍牙連接 Garmin 穿戴裝置,讀取逐拍間期(BBI,beat-to-beat interval)、心率、呼吸率、壓力等生理訊號,並將資料標記使用者身分後送回 Uedu 平台,成為多模態學習分析(MMLA)的群體層級生理資料來源。

UeduPAD 不是一般的個人健康 App,而是課堂與研究場域的生理訊號採集工具。它有兩條互補的資料路徑:

路徑用途對應分頁
即時串流量測進行中,將秒級的心率/BBI/呼吸率/壓力即時送回平台,供現場監看與即時分析即時資料(Real-Time Data)
區間錄製與上傳圈選一段時間,事後把手錶已記錄的資料同步上傳,供課後回溯與研究分析選擇時間(Choose Time)/活動(Event)
與 PALM、Data Lake 的關係

UeduPAD 收集的生理訊號寫入 Uedu Fit 與 Educational Omics Data Lake,是 PALM 生理感知語言模型的第一手資料來源之一。行銷與科技展示版介紹頁位於 /uedupad(站內殼版 /uedupad/intro)。

2. 開始前的準備

開始量測前,請確認以下三樣東西都已就緒:

項目說明
iOS 裝置一支 iPhone 或 iPad(iOS 15 以上),安裝 UeduPAD App,並開啟藍牙
Garmin 手錶支援逐拍間期(BBI)串流的機種,如 vívoactive 5。手錶需已充電、開機並在藍牙可及範圍內
Uedu 帳號一組 Uedu 平台帳號(email + 密碼)。尚無帳號者可於登入頁點「註冊」,或先至 uedu.tw/signup 註冊
量測穩定度小提醒

手錶請正確配戴於手腕(貼合、不過鬆),量測期間盡量減少劇烈手部動作,以維持光學心率與 BBI 訊號品質。iOS 裝置在量測期間請保持前景執行、避免自動鎖定(詳見第 5 章)。

3. 安裝、登入與配對

3.1 首次啟動

開啟 App 後會先進行 SDK 初始化,畫面短暫顯示啟動頁,隨後進入登入畫面。

3.2 登入

  1. 在登入頁輸入 Uedu 帳號的 Email密碼
  2. 點「登入」。App 會以加鹽雜湊(salted bcrypt)方式驗證——密碼在手機端完成雜湊後才送出,不以明文傳輸。
  3. 驗證成功後,帳號資訊會記在裝置上,下次開啟 App 免重新登入(可於「使用者資訊」分頁登出)。

尚無帳號者點登入頁的「註冊」,App 會開啟 uedu.tw/signup 完成註冊後再回來登入。

3.3 配對 Garmin 手錶

登入後必須先配對一支手錶才能進入主畫面——未配對時 App 會自動彈出裝置選擇視窗。

  1. 確認手錶已開機、藍牙開啟並靠近 iOS 裝置。
  2. 在裝置選擇視窗中,App 會掃描出附近的 Garmin 裝置,點選您的手錶。
  3. 依畫面指示在手錶端確認配對請求,完成綁定。
  4. 配對成功後即進入主畫面。之後 App 會記住這支手錶,下次自動連線。
一台 iOS 裝置對應一支手錶

UeduPAD 的一份 App 一次配對並串流一支手錶。多人同步量測是靠「每人各用自己的裝置與手錶、各自登入」達成,聚合視角在平台端呈現(詳見第 7 章),而非單一 iPad 直連多支手錶。

4. 主畫面五個分頁

進入主畫面後,底部有五個分頁:

分頁用途
即時資料
Real-Time Data
顯示手錶當下的心率、BBI、血氧、呼吸率、步數、壓力與加速度,並將秒級訊號即時串流回平台(見第 5 章)
使用者資訊
User Info
顯示登入帳號、姓名與目前連線的裝置名稱;切換介面語言(繁體中文/English);登出
我的裝置
My Device
檢視配對裝置的狀態、電量與同步
選擇時間
Choose Time
建立一段計時錄製區間,事後上傳該區間的手錶記錄資料(見第 6 章)
活動
Event
以「活動」為單位建立多日錄製排程(如 Python 課程七天),逐日上傳(見第 6 章)

5. 即時串流量測

「即時資料」分頁是現場量測的核心。進入此分頁時,App 會自動開始向手錶要求即時資料串流,畫面上逐項顯示:

  • 心率(Heart Rate):即時每分鐘心跳數
  • BBI(逐拍間期):每次心跳之間的毫秒間隔
  • 血氧(SpO2)呼吸率(Breaths Per Minute)步數(Steps)壓力(Stress)加速度(Accelerometer)

在此分頁停留期間,App 會以秒級節奏取樣當前的心率/BBI/呼吸率/壓力,打包成帶毫秒時間戳與使用者身分的事件,即時上傳回 Uedu 平台。

5.1 操作步驟

  1. 確認手錶已連線(若中途斷線,回到連線範圍內會自動恢復串流)。
  2. 切到「即時資料」分頁,量測隨即開始,數值會持續跳動。
  3. 量測期間讓 App 保持在前景。此分頁會自動維持螢幕恆亮,避免鎖屏中斷。
  4. 量測結束離開分頁或關閉串流即可;尚未送出的資料會保留,稍後補送。

5.2 離線與斷網不掉資料

上傳採「先進先出佇列 + 落地暫存」設計:每筆量測事件先寫入裝置本機檔案,成功送達平台(伺服器回應成功)後才從佇列移除;若當下沒有網路或上傳失敗,資料保留在佇列中,待恢復連線後自動重送,不會遺失。

切到背景會暫停串流

當 App 被切到背景或裝置進入待機,iOS 會暫停即時串流;回到前景後自動恢復。因此正式量測時請讓 UeduPAD 保持前景執行,中途不要切換到其他 App。

關於訊號詮釋的立場

BBI 與其衍生的 HRV 指標(如 RMSSD、pNN50)是心臟自律神經活動的客觀代理指標。在未經特定情境的演算法驗證前,不將這些訊號直接等同於壓力、情緒或學習狀態;所有生理與行為的對應關係都需經研究驗證。Garmin 穿戴裝置屬消費性健康產品,非醫療器材。

6. 區間錄製與上傳

除了即時串流,UeduPAD 也可以圈選一段時間,事後把手錶已記錄的資料同步上傳。這條路徑適合課後回溯與批次收集,分為「選擇時間」與「活動」兩種。

6.1 選擇時間(Choose Time):單段計時錄製

  1. 在「選擇時間」分頁的欄位輸入測試時間(分鐘),點「新增」並確認,即建立一筆從現在起算、指定長度的錄製紀錄。
  2. 錄製期間該筆紀錄顯示「進行中」;需要提前結束可點「停止」(停止後無法重新啟動)。
  3. 時間到後,點該筆紀錄的「上傳」。App 會同步該區間的手錶記錄資料,以 60 秒為單位分段上傳。
  4. 上傳成功後狀態變為「已上傳」。上傳/同步期間請勿切換或關閉 App。

可用「刷新」更新各筆狀態,或以「刪除/刪除所有紀錄」清除。

6.2 活動(Event):多日錄製排程

「活動」分頁以一個「活動」涵蓋連續多天的收集,特別適合像 Python 課程這類跨週的量測:

  1. 選擇活動的開始日期與類型(「Python 課程」會自動產生連續七天的每日紀錄;「測試紀錄」則產生七段一分鐘的短紀錄供測試)。
  2. 點「新增」確認,活動與其下的多筆每日紀錄即建立完成。
  3. 點活動的「測試內容」展開明細,逐筆對每一天的紀錄點「上傳」。
  4. 上傳成功的紀錄標示「已上傳」;同步/上傳期間請勿切換或關閉 App。
兩條路徑的差異

即時串流(第 5 章)是量測當下的秒級資料,用於現場監看;區間上傳(本章)是事後從手錶取回已記錄的資料,用於課後回溯。兩者可並用:課堂中即時串流,課後再用區間上傳補齊完整記錄。

7. 多人量測與資料流向

7.1 資料如何進入 Uedu 平台

Garmin 手錶 藍牙(Garmin Health SDK) UeduPAD(iPhone/iPad) 帶身分與時間戳的事件 Uedu Fit/Data Lake

每一筆上傳的資料都標記了您登入的使用者身分毫秒級時間戳,因此平台端可以跨個體以同一時間軸比對,並與課堂事件對齊。

7.2 多人是怎麼同步量測的

一整班或一個群體的量測,是由每位參與者各自用自己的裝置完成的:

  • 每人在自己的 iPhone/iPad 上執行一份 UeduPAD
  • 各自配對自己的 Garmin 手錶
  • 各自以自己的 Uedu 帳號登入
  • 各自把資料串回同一個 Uedu 平台,並標記各自的身分

「一台裝置看整班」的群體聚合視角,是在平台端(網頁儀表板)把各人的資料匯集後呈現,而不是單一裝置直接藍牙連接所有人的手錶。工作坊常見的「兩人一組、一人戴錶一人監看再互換」也是走這個模式——戴錶者以自己的帳號登入,資料歸屬於本人。

8. 研究倫理與資料治理

UeduPAD 收集的是高敏感的生理資料,其治理與 Uedu 平台的整體研究倫理框架一致:

  • 平台的研究活動在研究倫理計畫 NTU-REC 202507EM058(雨傘架構)下運作
  • 知情同意與去識別化流程內建於平台,研究者依規範收集的資料屬倫理計畫覆蓋範圍
  • 生理資料的研究使用,統一經由實驗室(Uedu Lab)的治理機制與參與者授權進行
延伸閱讀

研究團隊的治理單位、研究專案的「參與者主導授權」機制(鏡像視圖、存取紀錄、隨時撤回),詳見 Uedu Labs 實驗室與研究專案說明。生理訊號如何被 AI 使用,見 PALM 生理感知語言模型方法論。研究知情同意於 研究知情同意中心簽署。

9. 常見問題

Q1:一定要有 Garmin 手錶嗎?

即時串流量測需要一支支援 BBI 串流的 Garmin 手錶(如 vívoactive 5)。工作坊場合若手錶數量有限,沒分到手錶的人可先觀看即時示範或使用預載的樣本資料集,之後再輪流實測。

Q2:數值一直沒有跳動或顯示「--」?

依序檢查:(1)手錶是否已連線(「我的裝置」分頁可確認);(2)藍牙是否開啟、手錶是否在範圍內;(3)手錶是否正確貼合手腕。回到「即時資料」分頁會重新要求串流。

Q3:量測到一半切到別的 App,資料會不見嗎?

切到背景時 iOS 會暫停即時串流,回到前景後自動恢復;已量測、尚未送出的資料保留在本機佇列,不會遺失。但為求連續完整,正式量測時請讓 UeduPAD 保持前景。

Q4:沒有網路可以量測嗎?

可以。資料會先暫存在裝置本機的佇列,等恢復網路後自動重送。長時間離線量測後,回到有網路的環境讓 App 保持前景一段時間,讓佇列送完。

Q5:「即時串流」和「選擇時間/活動上傳」有什麼不同?

即時串流是量測當下把秒級資料送回平台,用於現場監看與即時分析;選擇時間/活動則是事後把手錶已記錄的資料以分段方式補傳回平台,用於課後回溯與批次收集。兩者可並用。

Q6:一台裝置可以同時看很多人的手錶嗎?

不行。一份 App 一次串流一支手錶。多人量測請每人各用自己的裝置與帳號,群體聚合的整班視角在平台端呈現(見第 7 章)。

Q7:BBI 或 HRV 可以直接當成壓力或情緒指標嗎?

不建議。BBI 與 HRV 是心臟自律神經活動的客觀代理指標,在未經特定情境的演算法驗證前,不應直接等同於壓力、情緒或學習狀態。所有生理與行為的對應關係都需經研究驗證後才能詮釋。