王麗慧

（中國(guó)科普研究所，北京100081）

公民科學(xué)（Citizen Science）也譯作公眾科學(xué)，是指普通公眾與科學(xué)家合作，為專業(yè)的科學(xué)研究收集資料和數(shù)據(jù)的行為。歐美國(guó)家有歷史悠久的公眾參與傳統(tǒng)，史密森學(xué)會(huì)1848年開始的氣候觀測(cè)項(xiàng)目是比較早的有組織的公民科學(xué)項(xiàng)目，促成了氣象學(xué)學(xué)科的發(fā)展[1]。最近20多年，隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，以及科研工作對(duì)大量非專業(yè)人員參與的需求，公民科學(xué)逐漸發(fā)展起來并成為重要的研究趨勢(shì)。公民科學(xué)還被稱為公眾參與科研（Public Participation in Scientific Research）、眾包（Crowdsourcing）等，相對(duì)而言，公民科學(xué)這一術(shù)語更具普遍性，既包括非專業(yè)人員參與科研項(xiàng)目以幫助科學(xué)家收集資料完成研究任務(wù)[2]，也包括公民參與社區(qū)環(huán)保等與科學(xué)決策民主化相關(guān)的內(nèi)容[3]。本文主要從公眾參與科學(xué)研究的角度來探討相關(guān)問題。

目前，歐美國(guó)家有很多大規(guī)模志愿者參與的科學(xué)研究項(xiàng)目，如eBird、Galaxy Zoo等。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）早在1992年就開始資助康奈爾大學(xué)鳥類學(xué)實(shí)驗(yàn)室（CLO）以及自然地圖等以青少年為主的公眾參與科研項(xiàng)目，這些項(xiàng)目既為科學(xué)家解決了收集大范圍資料的問題，也為參與者提供了科學(xué)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。公民科學(xué)項(xiàng)目發(fā)展迅速，目前已形成了有專門的協(xié)會(huì)、學(xué)術(shù)期刊以及眾多志愿者參與的狀況。歐盟、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)也逐漸建立了相應(yīng)的公民科學(xué)項(xiàng)目平臺(tái)，例如Zooniverse作為世界最大的公民科學(xué)平臺(tái)，聚集了大量項(xiàng)目，吸引了超過100萬的志愿者參與。歐盟、德國(guó)還發(fā)布白皮書和綠皮書，呼吁各國(guó)系統(tǒng)地開展公民科學(xué)研究。我國(guó)也有公眾超新星搜尋、中國(guó)自然觀察等公民科學(xué)項(xiàng)目。

公民科學(xué)對(duì)科學(xué)、教育和社會(huì)發(fā)展等方面都有不可忽視的影響，提升參與者的STEM教育也是其功能之一。公民科學(xué)項(xiàng)目一方面注重志愿者對(duì)科學(xué)研究的數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)，另一方面也關(guān)注志愿者的科學(xué)學(xué)習(xí)和社會(huì)教育。公民科學(xué)可以為STEM教育提供良好的非正式科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境，從STEM教育的目標(biāo)和效果來看，學(xué)生也需要接受除了課堂教育外的多角度學(xué)習(xí)[4]。

1 公民科學(xué)的類型和特點(diǎn)

1.1 公民科學(xué)項(xiàng)目的類型

依靠志愿者收集數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)，從而推進(jìn)科學(xué)研究是公民科學(xué)的首要目標(biāo)，在這個(gè)過程中非專業(yè)人士可以學(xué)習(xí)處理與科學(xué)研究相關(guān)的社會(huì)問題，提升自身的科學(xué)素質(zhì)以及對(duì)科學(xué)研究的理解。同時(shí)，公民科學(xué)也為公眾提供了參與科學(xué)研究和科技事務(wù)的機(jī)會(huì)，讓他們?cè)谂c科學(xué)相關(guān)的領(lǐng)域有一些話語權(quán)。

從項(xiàng)目的具體操作過程來看，國(guó)外公民科學(xué)項(xiàng)目已經(jīng)形成一整套非常完善的程序，包括項(xiàng)目的啟動(dòng)、運(yùn)行和評(píng)估，以及項(xiàng)目產(chǎn)出成果的集成和使用。一般來說，整個(gè)項(xiàng)目包括以下步驟：選擇或定義研究問題，收集信息和資源，開發(fā)關(guān)于可能的問題答案的解釋（假設(shè)），設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)收集方法（實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)），收集數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，解釋數(shù)據(jù)并得出結(jié)論，傳播結(jié)論，討論結(jié)果并提出新問題。這樣的一套項(xiàng)目流程對(duì)于參與者非常有效，他們除了收集數(shù)據(jù)，還可以在參與互動(dòng)的過程中通過自己的觀察來促進(jìn)科學(xué)研究的進(jìn)展，或者關(guān)注那些能激發(fā)好奇心的主題。

公民科學(xué)項(xiàng)目具有多樣性和異質(zhì)性，可以根據(jù)不同方法進(jìn)行分類，根據(jù)志愿者參與項(xiàng)目的程度和方式，公民科學(xué)項(xiàng)目可以概括為貢獻(xiàn)型、合作型、共創(chuàng)型、契約型和學(xué)院型等形式[5]。 而從更廣泛的公眾參與科學(xué)角度來看，可大致歸為下述幾類：數(shù)據(jù)收集項(xiàng)目、數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目、基于課程的項(xiàng)目和社區(qū)科學(xué)項(xiàng)目（見表 1）[6]。

表1 公民科學(xué)項(xiàng)目的類型

1.2 公民科學(xué)項(xiàng)目的特點(diǎn)

隨著公民科學(xué)的發(fā)展，其展現(xiàn)出覆蓋范圍廣、參與者眾多、國(guó)際合作趨勢(shì)明顯等特點(diǎn)。公民科學(xué)覆蓋到大范圍的學(xué)科，包括生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、天文學(xué)、生態(tài)學(xué)、環(huán)境科學(xué)等，這些學(xué)科需要大量非專業(yè)人員參與資料收集與整理，其中很多項(xiàng)目是在全球范圍內(nèi)開展的。公民科學(xué)項(xiàng)目數(shù)量和參與者規(guī)模呈跨越式增長(zhǎng)，例如Zooniverse項(xiàng)目的志愿者已超過百萬，為公眾提供了參與科學(xué)研究的重要途徑。

從上表各類項(xiàng)目的特征看，數(shù)據(jù)收集項(xiàng)目中，參與者需要按照項(xiàng)目組織者的要求完成基本數(shù)據(jù)的收集，早期的公民科學(xué)項(xiàng)目如史密森學(xué)會(huì)的氣象觀察項(xiàng)目、全美奧杜邦學(xué)會(huì)的圣誕鳥類調(diào)查都屬于此類。數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目則更多體現(xiàn)出公民科學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的關(guān)聯(lián)，項(xiàng)目需要參與者熟練地使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分類或者處理，參與者需要具備一定的科學(xué)知識(shí)。而社區(qū)科學(xué)項(xiàng)目從性質(zhì)上看，屬于科學(xué)決策民主化范疇的內(nèi)容，項(xiàng)目涉及公民權(quán)利、公民參與等，內(nèi)容與日常的公共衛(wèi)生、環(huán)境健康等問題息息相關(guān)。

基于課程的項(xiàng)目對(duì)象是學(xué)生，因此在STEM學(xué)習(xí)上更有針對(duì)性，對(duì)參與者的相關(guān)知識(shí)和態(tài)度的影響也更明顯。而且這一類型的項(xiàng)目通常負(fù)載著更重要的非正式科學(xué)教育功能，對(duì)學(xué)生的資料收集要求并沒有成人那么高。與此同時(shí)，這類項(xiàng)目大部分還為學(xué)生配備了支持調(diào)查的培訓(xùn)活動(dòng)、方案和材料等。項(xiàng)目對(duì)學(xué)生富有吸引力，并與他們的生活環(huán)境緊密相連，提供了良好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，是推進(jìn)校外STEM教育的重要途徑。

2 公民科學(xué)項(xiàng)目的STEM學(xué)習(xí)效果評(píng)估

2.1 STEM教育

1986年，美國(guó)提出STEM教育的理念，并一直致力于培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)。隨著STEM教育的發(fā)展，以科學(xué)教育為核心、注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)知識(shí)和實(shí)踐技能的教育理念也不斷演進(jìn)，更加關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的綜合性多學(xué)科思維能力。2018年12月，美國(guó)發(fā)布了“北極星戰(zhàn)略”[7]，該戰(zhàn)略回顧了美國(guó)STEM教育的進(jìn)展，提出新的5年戰(zhàn)略愿景：所有美國(guó)人都將終身受益于高質(zhì)量的STEM教育，美國(guó)將成為STEM素養(yǎng)、創(chuàng)新和職業(yè)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。為此，需要通過建立堅(jiān)實(shí)的STEM素養(yǎng)，增強(qiáng)STEM教育的多樣性、公平性和包容性，儲(chǔ)備未來的STEM勞動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)上述的愿景。

STEM教育越來越受到重視，為提升科學(xué)技術(shù)能力的學(xué)習(xí)方式提供了契機(jī)。除了學(xué)校課堂之外，非正式場(chǎng)所的科學(xué)學(xué)習(xí)也在營(yíng)造整個(gè)STEM教育生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)越來越重要的地位，提升STEM素養(yǎng)需要加強(qiáng)學(xué)校、企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等各組織之間的聯(lián)系，提供專業(yè)的資源，這也意味著鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者參與到科研項(xiàng)目的實(shí)踐中，進(jìn)行實(shí)際操作的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，讓學(xué)生真正融入并理解各門學(xué)科的內(nèi)涵。在這一點(diǎn)上，公民科學(xué)項(xiàng)目與STEM教育的目標(biāo)一致。

基于此，根據(jù)課程設(shè)計(jì)的公民科學(xué)項(xiàng)目在培養(yǎng)學(xué)生各種能力的同時(shí)，也需要對(duì)STEM學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和定位。從現(xiàn)有的公民科學(xué)項(xiàng)目的評(píng)估框架來看，評(píng)估和參與者當(dāng)前的乃至終生的STEM學(xué)習(xí)密切關(guān)聯(lián)。根據(jù)NSF非正式科學(xué)教育效果評(píng)估的框架，評(píng)估非正式科學(xué)教育的指標(biāo)主要包括知識(shí)、態(tài)度、行為、技能、參與和動(dòng)機(jī)?？梢姡窨茖W(xué)項(xiàng)目可以成為課堂科學(xué)教育目標(biāo)和學(xué)生興趣之間的重要聯(lián)系橋梁和紐帶，學(xué)習(xí)效果也是顯示公民科學(xué)項(xiàng)目成績(jī)的重要指標(biāo)。

2.2 公民科學(xué)項(xiàng)目的科學(xué)學(xué)習(xí)效果評(píng)估

從目前公民科學(xué)項(xiàng)目的評(píng)估目標(biāo)上看，大多數(shù)研究都比較關(guān)注項(xiàng)目的科學(xué)產(chǎn)出和個(gè)體學(xué)習(xí)效果這兩個(gè)主要方面[8-9]。 這也是與STEM教育效果聯(lián)系最為緊密的部分。博尼等認(rèn)為，項(xiàng)目的評(píng)估應(yīng)該是有針對(duì)性的雙向評(píng)估，需要同時(shí)評(píng)估項(xiàng)目科學(xué)貢獻(xiàn)和教育效果，他們建議采用不同的評(píng)估方法，對(duì)項(xiàng)目參與者進(jìn)行全方位的跟蹤調(diào)查，可以同時(shí)使用前置評(píng)估、過程評(píng)估和總結(jié)性評(píng)估，以便充分了解項(xiàng)目的整體過程。美國(guó)NSF資助的公民科學(xué)項(xiàng)目，對(duì)科學(xué)教育目標(biāo)也提出了要求，在NSF關(guān)于公民科學(xué)項(xiàng)目的報(bào)告中，博尼等將對(duì)個(gè)體教育效果的評(píng)價(jià)細(xì)化為：認(rèn)識(shí)或理解、參與或興趣、技能、態(tài)度、行為。具體內(nèi)容涉及以下多個(gè)角度：項(xiàng)目參與者的參與時(shí)長(zhǎng)、參與者訪問網(wǎng)站的次數(shù)、參與者對(duì)科學(xué)內(nèi)容的理解、參與者對(duì)科學(xué)過程的理解、參與者對(duì)科學(xué)有更好的態(tài)度、參與者的科學(xué)技能、參與者對(duì)科學(xué)的職業(yè)興趣[10]。

菲利普斯等的研究則更關(guān)注參與者的科學(xué)學(xué)習(xí)效果，這與非正式STEM教育的目標(biāo)相契合。在為CLO項(xiàng)目撰寫的評(píng)估指南中，他們認(rèn)為，評(píng)估框架需要考慮學(xué)習(xí)效果和產(chǎn)出，并詳細(xì)列出了評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果的標(biāo)準(zhǔn)和具體內(nèi)容，指出與STEM學(xué)習(xí)相關(guān)的諸如面向?qū)W生的公民科學(xué)項(xiàng)目是否成功、學(xué)生參與公民科學(xué)項(xiàng)目的動(dòng)機(jī)、什么影響學(xué)生對(duì)科學(xué)的態(tài)度等都是需要評(píng)估的[9]。 CLO的公民科學(xué)項(xiàng)目評(píng)估框架關(guān)注到個(gè)體學(xué)習(xí)產(chǎn)出、結(jié)果和影響的評(píng)價(jià)，注重考查對(duì)參與項(xiàng)目的志愿者是否獲得知識(shí)、增長(zhǎng)興趣和改變態(tài)度，框架參考了弗里德曼關(guān)于非正式科學(xué)學(xué)習(xí)的框架[11]，包含認(rèn)識(shí)、情感和行為等角度的改變，這就與學(xué)生進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的目的結(jié)合起來。

基于課程的公民科學(xué)項(xiàng)目的目標(biāo)人群是幼兒園到高中階段的青少年，一般由教師和父母指導(dǎo)學(xué)生們收集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)提供給總項(xiàng)目，項(xiàng)目通常與學(xué)?？茖W(xué)課程保持一致。這類項(xiàng)目是STEM教育的重要組成部分，已經(jīng)有大量實(shí)踐，部分項(xiàng)目也進(jìn)行了跟蹤性評(píng)估。例如，康奈 爾 大 學(xué) TBN（The Birdhouse Network） 項(xiàng)目的前后調(diào)查顯示，參與者關(guān)于鳥類學(xué)的知識(shí)獲得明顯提升；但是參與者對(duì)科學(xué)過程的理解則沒有表現(xiàn)出提高，同樣調(diào)查也沒有發(fā)現(xiàn)參與者對(duì)科學(xué)態(tài)度有明顯改變[12]。對(duì)美國(guó)、印度和哥斯達(dá)黎加三個(gè)國(guó)家公民科學(xué)志愿者的調(diào)查研究指出，參與項(xiàng)目的志愿者高度依賴于興趣，但是參與意愿和實(shí)際行為之間存在差距，尤其是項(xiàng)目對(duì)參與者有個(gè)人價(jià)值和利益時(shí)參與度更高[13]。

3 公民科學(xué)項(xiàng)目為STEM教育提供實(shí)踐機(jī)會(huì)

3.1 公民科學(xué)項(xiàng)目提供科學(xué)實(shí)踐的環(huán)境

公民科學(xué)為STEM教育提供了進(jìn)行科學(xué)學(xué)習(xí)的資源和平臺(tái)，為參與科學(xué)實(shí)踐提供了良好的環(huán)境。公民科學(xué)為學(xué)生和教師提供了觀察和探索世界的機(jī)會(huì)，并通過這些活動(dòng)積累了研究經(jīng)驗(yàn)，提升了對(duì)科學(xué)的興趣，這些是有效增強(qiáng)STEM學(xué)習(xí)的核心因素。STEM學(xué)習(xí)在中小學(xué)科技教育中越來越重要，相關(guān)的訓(xùn)練能夠增進(jìn)學(xué)生的知識(shí)和技能，而公民科學(xué)項(xiàng)目恰好為他們提供了觀察、交流和數(shù)據(jù)處理等技能，并且還能促進(jìn)他們積極參與科學(xué)研究，鍛煉了應(yīng)對(duì)未來挑戰(zhàn)的能力。另外，當(dāng)代科技的迅速發(fā)展也表明，未來社會(huì)的發(fā)展，需要青少年能夠進(jìn)行批判性和創(chuàng)造性的思考，而這種批判和創(chuàng)新精神需要同時(shí)在校內(nèi)外教育中慢慢滲透。

以青少年為主的公民科學(xué)項(xiàng)目，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣，又能在一定程度上迎合他們的生活經(jīng)歷和文化習(xí)俗，因此無論是進(jìn)行學(xué)術(shù)研究還是從情感上都能夠吸引青少年，讓他們?cè)诩彝ズ蜕鐣?huì)環(huán)境中進(jìn)行STEM學(xué)習(xí)。作為STEM學(xué)習(xí)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，與學(xué)校相比，校外活動(dòng)能夠提供不一樣的體驗(yàn)，這種體驗(yàn)相比于課堂教育而言，更具吸引力，能夠快速將課堂知識(shí)與對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來。

提高STEM學(xué)習(xí)不能只依靠課堂知識(shí)，學(xué)生還需要通過深入?yún)⑴c科學(xué)研究來學(xué)習(xí)科學(xué)。但是，學(xué)生在校內(nèi)參與到這種以學(xué)生為中心的沉浸式STEM主題體驗(yàn)的機(jī)會(huì)并不多，更缺少能將真實(shí)的科學(xué)實(shí)踐與自己的生活、興趣和學(xué)習(xí)環(huán)境聯(lián)系起來的機(jī)會(huì)。公民科學(xué)項(xiàng)目為學(xué)生和教師都提供了既能聯(lián)系生活又能深層次參與處理實(shí)際數(shù)據(jù)和科學(xué)問題的方法。同時(shí)，也讓學(xué)生或者教師能夠參與現(xiàn)實(shí)的科學(xué)研究，達(dá)到一種更廣泛意義上的參與，這種參與既可以是基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集，也可以是深入的科學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生潛移默化地把生活和玩耍的地方利用起來。對(duì)于教師來說，公民科學(xué)同樣提供了優(yōu)異的環(huán)境，讓教師可以更輕松地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，通過共同合作來增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3.2 案例分析

“院中的自然——面向?qū)W校的公民科學(xué)”（Nature in Your Back Yard—Citizen Science with Schools）是維也納自然資源和生命科學(xué)大學(xué)的保護(hù)科學(xué)學(xué)家與奧地利16所學(xué)校合作的項(xiàng)目，目的是記錄城市和農(nóng)村中的生物多樣性，研究園林管理與特定生物種群之間的相互關(guān)系。參與項(xiàng)目的學(xué)生可以訪談園林主人，觀察刺猬、蝴蝶、鳥類和蜜蜂的覓食行為，并使用科學(xué)家提供的工具對(duì)花園進(jìn)行探查。項(xiàng)目中科學(xué)教師的身份也很重要，他們是學(xué)生和科學(xué)家之間的中間人，教師在指導(dǎo)學(xué)生按照科學(xué)家的要求收集資料時(shí)，也需要衡量自身課程的教育目標(biāo)。項(xiàng)目既為學(xué)生提供了實(shí)踐機(jī)會(huì)，也提升了學(xué)生的興趣。有研究[14]根據(jù)菲利普斯的評(píng)估框架對(duì)428名8～18歲參與項(xiàng)目的青少年進(jìn)行評(píng)估，對(duì)參與者的興趣、自我效能、動(dòng)機(jī)、行為、態(tài)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。評(píng)估顯示，大多數(shù)學(xué)生都對(duì)此項(xiàng)目感興趣，學(xué)生的興趣和動(dòng)力以及對(duì)知識(shí)的掌握程度都有所提高。參與者明顯對(duì)野生動(dòng)物、自然環(huán)境和生物多樣性有顯著的興趣，其中小學(xué)生的興趣最高，而且也為項(xiàng)目貢獻(xiàn)了最多的數(shù)據(jù)。項(xiàng)目的前測(cè)和后測(cè)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，參加項(xiàng)目后，參與學(xué)生對(duì)野生動(dòng)物、自然環(huán)境和生物多樣性的態(tài)度有所改進(jìn)，參與者有未來繼續(xù)參與項(xiàng)目的意愿。

依托E-Mammal的學(xué)生參與項(xiàng)目評(píng)估也體現(xiàn)出科學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境的重要性。E-Mammal項(xiàng)目中，參與者上傳自己利用隱形相機(jī)拍攝的野生動(dòng)物照片，作為數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和存檔，從而幫助科學(xué)家了解哺乳動(dòng)物的狀況并進(jìn)行動(dòng)物保護(hù)?；谶@個(gè)平臺(tái)，北卡羅拉多州自然科學(xué)博物館設(shè)計(jì)了學(xué)生、教師和科學(xué)家均能有所收獲的課程，首先教師于2014—2016年接受為期三周的培訓(xùn)課程，由項(xiàng)目科學(xué)家教授器械操作和使用課程，然后教師將相關(guān)知識(shí)教授給學(xué)生，學(xué)生隨后可以自主參與項(xiàng)目。美國(guó)、印度、墨西哥和肯尼亞共28所學(xué)校的學(xué)生參與這個(gè)項(xiàng)目，經(jīng)過專家對(duì)學(xué)生收集的資料進(jìn)行鑒定，確定分別發(fā)現(xiàn)了13～37種野生哺乳動(dòng)物。這表明小學(xué)生在自然實(shí)踐環(huán)境中所獲得的數(shù)據(jù)，可以為科學(xué)家提供幫助。參與項(xiàng)目的教師反饋，學(xué)生對(duì)參與項(xiàng)目非常有興趣，激發(fā)了他們學(xué)習(xí)科學(xué)的好奇心，通過鑒定所拍攝到的圖片，學(xué)生了解到當(dāng)?shù)匾吧鷦?dòng)物的歷史，對(duì)生物多樣性也有了更深入的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，學(xué)生參與項(xiàng)目的體驗(yàn)也間接地影響到社區(qū)的動(dòng)物保護(hù)[15]。

4 公民科學(xué)項(xiàng)目促進(jìn)青少年的科學(xué)學(xué)習(xí)

4.1 公民科學(xué)項(xiàng)目利于全方位的學(xué)習(xí)

從公民科學(xué)項(xiàng)目對(duì)參與者科學(xué)學(xué)習(xí)的影響來看，參與者除了通過參與項(xiàng)目明顯增長(zhǎng)了事實(shí)性科學(xué)知識(shí)外，也在經(jīng)歷著不同方式的學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)課堂科學(xué)教育更注重傳達(dá)知識(shí)，在體驗(yàn)和理解研究過程方面則相對(duì)較弱，因此非正式科學(xué)教育注重參與者對(duì)活動(dòng)的直觀體驗(yàn)，而公民科學(xué)正是促進(jìn)非正式科學(xué)教育的良好途徑。從科學(xué)學(xué)習(xí)的角度來說，參與科研項(xiàng)目對(duì)學(xué)習(xí)效果有多方面的影響，從而達(dá)到參與式學(xué)習(xí)、反應(yīng)式學(xué)習(xí)和關(guān)聯(lián)式學(xué)習(xí)[16]。

（1）參與式學(xué)習(xí)。公民科學(xué)的基礎(chǔ)是觀察科學(xué)現(xiàn)象，收集和共享科學(xué)數(shù)據(jù)。參與者可以在這個(gè)過程中開展基礎(chǔ)的研究工作，并將數(shù)據(jù)上傳到APP上，讓數(shù)據(jù)收集工作變得非常簡(jiǎn)單，很多觀察可以在短時(shí)間內(nèi)就完成。在這個(gè)過程中，參與者可以掌握科學(xué)技能和術(shù)語，同時(shí)可以形成對(duì)科學(xué)的新的理解。這種開放的科學(xué)活動(dòng)，讓參與的學(xué)生、教師與科學(xué)家共同體直接交流，這一提出科學(xué)問題、獲得解答的科學(xué)過程，是重要的參與式學(xué)習(xí)。

（2）反應(yīng)式學(xué)習(xí)。除了收集數(shù)據(jù)之外，提出問題也是公民科學(xué)的一個(gè)部分。雖然在參與過程中，大部分工作要按照科學(xué)家事先提供的方案，但是在這樣的過程中，學(xué)生也會(huì)被激起好奇心并開始尋找問題的答案，這也是他們開始“探究”的起點(diǎn)。公民科學(xué)項(xiàng)目提供了一個(gè)優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，讓學(xué)生和教師都可以一步步地學(xué)習(xí)如何進(jìn)行科學(xué)研究。

（3）關(guān)聯(lián)式學(xué)習(xí)。STEM學(xué)習(xí)通常都是發(fā)生在校外的環(huán)境中，如社區(qū)、博物館、科學(xué)中心等，與學(xué)校所組織的科學(xué)活動(dòng)不同的是，公民科學(xué)項(xiàng)目的參與者范圍更大，學(xué)生可以與對(duì)同樣問題有興趣的其他人共同交流研究。這可以讓學(xué)生的STEM實(shí)踐更為直接，反過來也提高了學(xué)生在觀察、技術(shù)用法等實(shí)踐方面的技能。同時(shí)，由于能夠近距離地了解科學(xué)家的行為，這種參與會(huì)潛在地影響學(xué)生的職業(yè)傾向。

4.2 案例分析

“丟失的瓢蟲”（The Lost Ladybug）項(xiàng)目是美國(guó)NSF資助康奈爾大學(xué)昆蟲學(xué)系組織實(shí)施的保護(hù)本土瓢蟲生物多樣性的公民科學(xué)項(xiàng)目。全美的成人和青少年均可參與，他們?cè)谏鐓^(qū)附近尋找瓢蟲物種，拍照并提交給項(xiàng)目組的科學(xué)家進(jìn)行鑒別，同時(shí)也提交瓢蟲的發(fā)現(xiàn)區(qū)域和習(xí)性等相關(guān)資料。該項(xiàng)目從2008年啟動(dòng)至2019年10月14日，共收集到38 563個(gè)瓢蟲標(biāo)本。項(xiàng)目隨著持續(xù)時(shí)間的推移也會(huì)及時(shí)調(diào)整和轉(zhuǎn)變策略，成人的參與程度逐漸增加，但青少年的科學(xué)教育仍是項(xiàng)目關(guān)注的重點(diǎn)。

該項(xiàng)目對(duì)成人和青少年參與者都進(jìn)行了評(píng)估[17]，主要考察了以下幾個(gè)方面：①項(xiàng)目在多大程度上實(shí)現(xiàn)了其預(yù)期的科學(xué)學(xué)習(xí)影響？②不同類型參與者的學(xué)習(xí)效果有何不同？（包括成人參與者、5～7歲兒童、8～12歲兒童）③持續(xù)多年參與項(xiàng)目者有什么相關(guān)的結(jié)果、態(tài)度和動(dòng)機(jī)？④什么策略能支持和激勵(lì)參與者持續(xù)參與？

項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目在知識(shí)、技能和態(tài)度幾個(gè)方面都明顯對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)有影響。①從兒童的科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)效果來看，所有年齡段（5～12歲）的兒童在項(xiàng)目結(jié)束后都對(duì)瓢蟲的生物學(xué)詞匯和概念有深刻的了解，很多學(xué)生的知識(shí)涉及生物學(xué)知識(shí)的多個(gè)方面。②受年齡限制，兒童沒有報(bào)告自己的技能學(xué)習(xí)情況。但與孩子一同工作的父母和老師都報(bào)告孩子們的技能有很大程度的提高，其中8～12歲年齡組兒童的科學(xué)技能維度更廣。相對(duì)而言，與資料收集和理解研究目的相關(guān)的技能更強(qiáng)，而關(guān)于資料分析和推理的知識(shí)則相對(duì)較弱。③從科學(xué)態(tài)度和認(rèn)同上看，兒童清楚地了解自己在科學(xué)過程中的作用，并知道自己的工作對(duì)科學(xué)家非常有幫助，同時(shí)也在一定程度上能幫助瓢蟲。他們非常愿意搜索、查找、檢查和處理瓢蟲，也愿意在未來繼續(xù)參與項(xiàng)目。

5 結(jié)語

公民科學(xué)代表一種新的方法，科學(xué)家和志愿者能夠在合作中創(chuàng)造相互學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，尤其是能夠促進(jìn)參與者進(jìn)行全方位的科學(xué)學(xué)習(xí)?；仡櫧陙砉窨茖W(xué)和STEM教育的發(fā)展，二者的聯(lián)系極為密切，尤其是在美國(guó)，當(dāng)然這也與美國(guó)的公民科學(xué)項(xiàng)目率先通過非正式科學(xué)教育得到NSF的資助不無關(guān)系。從STEM教育角度來看，校內(nèi)的課程傳授給學(xué)生專業(yè)的知識(shí)體系，為他們未來進(jìn)行相關(guān)科學(xué)研究打下了基礎(chǔ)。而非正式的STEM學(xué)習(xí)則是終身的學(xué)習(xí),對(duì)于學(xué)習(xí)者在態(tài)度、興趣和行為上的影響更加深遠(yuǎn)，也是能夠最終影響個(gè)人職業(yè)選擇和興趣的關(guān)鍵。《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》提出：“科學(xué)學(xué)習(xí)不僅在于科學(xué)事實(shí)知識(shí)和概念的積累，還在于發(fā)展了對(duì)作為能夠勝任的科學(xué)學(xué)習(xí)者的身份認(rèn)同?！泵嫦?qū)W生的公民科學(xué)項(xiàng)目，對(duì)于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)生涯早期的科學(xué)興趣，建立學(xué)生對(duì)科學(xué)的認(rèn)同尤為重要。公民科學(xué)項(xiàng)目對(duì)青少年的STEM學(xué)習(xí)有積極的推動(dòng)作用，而公民科學(xué)所代表的趨勢(shì)和方法對(duì)科學(xué)研究、科學(xué)傳播和公民參與的影響則更為顯著。在科學(xué)傳播從缺失模型到公眾理解科學(xué)，再到公眾參與科學(xué)的路徑演變中，公民科學(xué)項(xiàng)目為參與者提供了豐富的教育機(jī)會(huì)，提供了在更大范圍的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的研究經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)出科學(xué)研究成果，以及進(jìn)行科學(xué)檢驗(yàn)的機(jī)會(huì)。與此同時(shí)，公民科學(xué)為公眾參與科學(xué)政策制定提供了機(jī)會(huì)和方法，也為科學(xué)研究、科學(xué)傳播和科學(xué)民主化帶來了新的思考切入點(diǎn)。

公民科學(xué)在科學(xué)研究和科學(xué)教育中發(fā)揮了重要的作用，國(guó)外公民科學(xué)項(xiàng)目發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)可以為提升我國(guó)公民科學(xué)學(xué)習(xí)能力提供借鑒。隨著我國(guó)人口受教育程度的提高，對(duì)科學(xué)研究感興趣的公眾越來越多，因此政府和科研部門可以在科研項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段加入公眾參與的內(nèi)容，組織和開展相關(guān)公共活動(dòng)和對(duì)話。在以青少年為主的科學(xué)教育活動(dòng)和項(xiàng)目中，可以設(shè)計(jì)直接讓學(xué)生或者教師能夠參與的實(shí)地研究，采取廣泛意義上的參與方式，既可以是基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集，也可以是深入的科學(xué)實(shí)踐，從而讓學(xué)生潛移默化地強(qiáng)化科學(xué)實(shí)踐訓(xùn)練。在公共治理方面，公眾參與科學(xué)事務(wù)的領(lǐng)域和成果也不斷擴(kuò)展，尤其是在環(huán)境管理領(lǐng)域，可以在環(huán)境保護(hù)、衛(wèi)生健康、生物安全等與公眾自身發(fā)展更為相關(guān)的領(lǐng)域，充分借鑒國(guó)外的做法，進(jìn)一步拓展公眾參與的深度和廣度，通過深入?yún)⑴c促進(jìn)公民科學(xué)素質(zhì)的提升?？傊?，公民科學(xué)作為一種快速發(fā)展的新興趨勢(shì)，在對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)效果和社會(huì)影響的探索中，還有非常多值得期待的地方。