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研究快訊

優學院的下一階段:把教育組學延伸到認知神經、工程、社會、DEI 與治理

2026.08.15
少女峰高山研究站的金屬格柵觀景步道,左側為石造站體,右側欄杆之外是雪原、阿萊奇冰河與雲海

攝於少女峰高山研究站(High Alpine Research Station Jungfraujoch)的觀景步道。這座國際研究設施同時承載約 50 個跨學科計畫、量測約 100 項變項,其中包括大氣氣膠的長期監測。設施先存在,研究問題後來才產生,各自不同的計畫共用同一套基礎設施與規範——本文談的平台層級雨傘協議,處理的是同一類問題。

從一套 AI 助教走到今天的 29 所機構,優學院累積的不只是使用量,而是一批可供研究的多模態資料與工具。接下來我們要往五個方向延伸——認知神經、工程、社會、DEI 與治理——並說明每一個方向目前已經站在什麼基礎上,以及還缺什麼。其中治理一塊不是我們的專長,我們公開徵求願意共同承擔的教育社會學研究者。

優學院 Uedu 由張家凱助理教授自主研發,起點只是一套課堂用的 AI 助教。 目前平台已為 29 所機構、4,300 位以上的使用者所使用,累積超過 420,000 次的學習對話。 但這些數字本身不是我們想記錄的重點——重點是,當學習歷程、認知評估、生理訊號與環境資料 第一次能在同一批學習者身上對齊時,可以問的問題變了。

我們把這個框架稱為教育組學(Educational Omics), 它把學習拆成六個可測量的維度:認知歷程、語言表達、生理神經、社會互動、學習環境與倫理規範。 接下來一個階段,優學院會沿著其中五個方向繼續延伸。以下逐一說明每個方向已經站在什麼基礎上, 以及還缺什麼

一、認知神經:從行為指標走向生理指標

已有的基礎

Uedu Cognomics 認知測驗工具箱已上線 23 項經科學驗證的認知測驗, 涵蓋執行功能、工作記憶、處理速度、流體智力與後設認知等構念; 穿戴裝置整合(Uedu Fit)與生理感知語言模型(PALM)則另有國科會計畫支持。

還缺什麼

目前的生理量測樣本數仍小,自製感測裝置尚在開發。 我們也必須誠實說明推論的限度:生理訊號能用來檢驗「認知投入」這類構念的效度, 但它不能反過來直接判讀學習者處於哪一個認知層次,更不能用來推斷情緒或壓力狀態。 這條界線我們會守著。

二、工程:讓測量本身經得起檢驗

已有的基礎

以語言模型分析學習對話,最容易被質疑的一點是循環論證——用 AI 去評估 AI 生成情境下的學習表現。 我們的因應方式是不以 AI 檢驗 AI:另建不經語言模型的獨立測量路徑, 兩者結論一致,方予採認。人工標註的驗證工作已完成三百則規模的複核。

還缺什麼

跨學科的測量不變性尚未建立。同一套指標套用在文學院與工學院的學生身上, 是否測到同一件事,目前沒有人能給肯定的答案。這需要電腦視覺與領域偏移(domain shift) 的方法學支援,是我們正在補的一塊。

三、社會:不平等在哪裡

生成式 AI 把知識取得的成本壓到近乎為零,這件事的後果並不是不平等消失了, 而是不平等換了位置——從「誰能取得知識」,位移到「誰能把知識轉化為價值」。 有學科訓練的人問得出只有該領域才問得出的問題;沒有的人只能下指令。 如果這個判斷成立,那麼 AI 教育科技真正的公平性議題,不在載具的普及率,而在提問的品質。

所以我們要先回答的不是「該怎麼改善」,而是不平等現在在哪裡。 這是一個測量問題,也是我們認為自己該負責的那一段。

四、DEI:如何偵測,如何鑑別

把不平等找出來,實際上是兩件難度不同的事。

偵測是從既有的學習歷程資料裡,看出哪些學習者從 AI 身上得到的 和其他人不一樣。這件事我們目前做得到。

鑑別困難得多:同樣一個差距,成因可能是學科訓練不足、可能是打工與家務排擠了學習時間、 可能是家庭的社經條件、可能是語言,也可能根本是我們的測量工具在不同群體之間本來就不等價。 這幾種成因指向完全不同的因應方式。鑑別不出來,任何改善措施都可能打錯目標—— 把資源投在補救學科知識,卻沒看見學生真正缺的是時間。

還缺什麼

鑑別成因的方法還在建立中。這與前一節工程方向要處理的測量不變性是同一個問題的兩面: 在能夠說「這兩群學習者不一樣」之前,得先能證明我們在他們身上測的是同一件事。

五、治理:這一塊我們需要協作者

先把話說在前面:公共政策與治理規劃不是我們的專長。

我們做得到的:平台自己管得到的那一層

優學院的研究倫理採平台層級的雨傘協議(umbrella protocol): 以單一協議涵蓋同一平台上多個子研究的核心程序,個別研究再以增修方式納入。 這是國際上生物資料庫(biobank)與疾病登錄資料庫等長期性研究設施行之有年的制度—— 這類設施的資料庫先存在、研究問題後來才產生,倫理審查因此必須針對設施本身, 而不是逐一針對每個研究問題。這不是我們自創的做法。 本平台的雨傘協議已通過國立臺灣大學研究倫理審查委員會審查(案號 NTU-REC 202507EM058)。 其下依資料性質分軌:既有的去識別次級資料方可回溯分析, 前瞻性蒐集的資料則一律須先取得知情同意,不因雨傘協議而放寬。

平台另提供AI 使用規範產生器, 協助教師為自己的課程訂出可公告、可執行的 AI 使用指引。

研究參與與課程成績完全脫鉤。學生不簽署研究同意書,或是簽了之後中途撤回, 課照上、AI 照用、成績照算,只是資料不納入研究——這段話白紙黑字寫在同意書裡。 學生要能真正說「不」,前提是說「不」不會有任何代價; 因此平台上的任何功能、文案與通知,都不得暗示研究參與會影響成績或課程權益。

我們做不到的:制度層次的回應

以上都是操作層——一個平台在自己的範圍內能夠訂出並執行的規則。 但偵測出不平等之後,真正的問題才開始:資源該如何重新配置、課程該如何調整、 哪些事該由學校做、哪些該由主管機關做、什麼樣的制度設計會讓情況變好而不是製造新的排除。 這些是公共政策層次的問題,資料分析回答不了。 我們正在尋找願意共同承擔這一部分的教育社會學研究者—— 不是擔任諮詢顧問,而是一起主持這個題目、一起提出治理規劃。

為什麼有底氣談這些

方向要能成立,得先有已經完成的東西撐著。截至目前,環繞優學院的研究已有以下成果: 〈Chat as Learning〉一文已於 Computers and Education: Artificial Intelligence 刊登; ACM Learning @ Scale 2026 錄取兩篇,其中完整論文獲最佳論文提名; IEEE EMBC 2026 與 IEEE BigDataService 2026 各有論文錄取; 平台並獲 eLFA 2026 亞洲數位學習論壇 Technology Innovation Award 銅牌。 相關發表可見研究路線總覽

誠摯邀請跨領域的協作

上述五個方向,沒有一個是單一研究者能夠獨力完成的。 我們特別希望與教育社會學與科技治理領域的研究者合作—— 這是我們最明確欠缺、也最需要有人一起承擔的一塊; 另外也希望與認知神經科學、電腦視覺與機器學習領域的研究者合作。 平台能夠提供的,是已就緒的研究基礎設施:多模態資料、測量工具、 以及一套涵蓋全平台、通過審查的倫理框架——讓合作者不必從零開始建置場域與倫理程序。

聯絡信箱:[email protected](張家凱 助理教授・國立中央大學通識教育中心)

# Educational Omics# 教育組學# 跨領域研究# 認知神經# 治理# DEI# Uedu