阮佳萍 林 笠

一、 引言

“公眾科學”(英文表述為citizen science, community science或 crowd science)的提出始于20世紀90年代。英國著名科學社會學家Alan Irwin在1995年出版的《公眾科學》(CitizenScience)一書中，將“公眾科學”定義為：發(fā)展科技公民權，強調(diào)向公眾開放科學和科學政策的必要性[1]。美國康奈爾鳥類實驗室(Cornell Lab of Ornithology)的鳥類科學家、科學傳播學者Rick Bonney進一步將“公眾科學”定義為一種項目式合作，即非專業(yè)人士直接參與科學研究，獲得實驗數(shù)據(jù)，推動科學知識的傳播[2]。中國學者李際較早引入了公眾科學概念[3]，他通過對康奈爾鳥類實驗室的科學項目以及英國的長期野外生物觀察記錄科學項目的論述，強調(diào)了公眾理解科學在“citizen science”概念中的意義，最終將“citizen science”譯為“公眾科學”。本文中提到的“公眾科學”是指采用Rick Bonney定義下的公眾科學項目。

從“公眾科學”的早期自發(fā)實踐，到“公眾科學”概念被提出，再到相關科學項目的蓬勃發(fā)展，自然歷史博物館與“公眾科學”之間存在著相輔相成、相互促進的內(nèi)在關系。自然歷史博物館是為社會及其發(fā)展服務的非營利永久性機構，其主要功能包括藏品的布局、分類以及教育和研究諸方面[4]。自然歷史博物館的功能和“公眾科學”的初衷不謀而合，兩者都希望達到解決科學問題、提升公眾科學素質(zhì)和推動科學知識傳播等目標。其次，自然歷史博物館擁有足夠的科研實力、有效的公眾教育載體、公眾的廣泛支持等有利條件，在開展公眾科學項目上具有天然的優(yōu)勢。比如，美國史密森尼國家自然歷史博物館(Smithsonian National Museum of Natural History)年觀眾數(shù)量超過700萬，英國倫敦自然歷史博物館(Natural History Museum in London)的年觀眾數(shù)量達540萬，體現(xiàn)了自然歷史博物館擁有廣泛的公眾支持和信任。再者，公眾科學的科學影響力和社會影響力，也會反過來推動自然歷史博物館更好地實現(xiàn)展覽展示、科學研究和教育等功能?！肮娍茖W”的科學、社會影響力體現(xiàn)在科研、教育、文化與政治等領域[3,5]，如開展物種調(diào)查、監(jiān)測項目，為當?shù)卣雠_棲息地保護等政策提供科學依據(jù)[6]；開展水資源、大氣等與生態(tài)環(huán)境相關的調(diào)查項目，科學家、公眾與政府合力解決水質(zhì)下降、大氣污染等問題，極大程度地修復當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境[7]。

20世紀90年代，英美自然歷史博物館先后開始組織實施公眾科學項目，如最具代表性的英國倫敦自然歷史博物館、美國洛杉磯自然歷史博物館(Natural History Museum of Los Angeles)、美國芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館(Peggy Notebaert Nature Museum)等。目前，這三家自然歷史博物館已經(jīng)開展了上百個公眾科學項目，但學界對其開展項目取得的成效、存在的問題等相關研究比較缺乏。英美自然歷史博物館與科學傳播學者之間，雖在追求促進公眾理解科學、公眾參與科學、提升公眾科學素質(zhì)的總目標上是一致的，但在公眾科學項目的具體內(nèi)容、形式、思路上有很大不同，有著自己鮮明的特色和優(yōu)勢。本文在圍繞上述三家自然歷史博物館公眾科學項目開展的現(xiàn)狀、取得的成效、存在的問題等進行論述的基礎上，進一步探討其特色、優(yōu)勢、理念，同時也為國內(nèi)自然科學類博物館的發(fā)展提供一個新的思路。

二、 英美著名自然歷史博物館開展公眾科學項目的現(xiàn)狀

(一) 倫敦自然歷史博物館

倫敦自然歷史博物館自1996年起開始實施公眾科學項目，據(jù)統(tǒng)計前后共有64500余名志愿者參與到項目中，志愿者數(shù)量之多在全世界自然歷史博物館中名列前茅。此外，館內(nèi)有30多名植物學、動物學等領域研究人員組織或參與項目。近10年來，倫敦自然歷史博物館共開展了20余項各種規(guī)模的公眾科學項目(見表1)，包括正在開展的“大型海藻調(diào)查(Big Seaweed Search)”“英國鯨魚和海豚擱淺調(diào)查(UK Whale and Dolphin Strandings)”等，以及以往開展的“藍風鈴調(diào)查(Bluebell Survey)”“解密自然(Decoding Nature)”“自然的記錄：鳥類標本(Notes from Nature: Bird Collection)”等。項目形式豐富多樣，主要包括持續(xù)觀測(大型海藻調(diào)查等)、野外實地調(diào)查(藍風鈴調(diào)查、蘭花的收集等)、數(shù)據(jù)處理(自然的記錄等)。公眾科學項目雖然主要依靠公眾完成，但其具體實施過程與正規(guī)的科學考察項目一樣，都要經(jīng)過制定研究計劃、實地考察、采集標本、記錄數(shù)據(jù)、標本鑒定和分析、對比研究、得出結論等步驟。以大型海藻調(diào)查項目為例，該項目的實施過程如圖1所示。

圖1 大型海藻調(diào)查項目的實施流程圖

表1 倫敦自然歷史博物館近年來開展的主要公眾科學項目一覽表

(二) 洛杉磯自然歷史博物館

洛杉磯自然歷史博物館是美國最早開展公眾科學項目的博物館之一。該館從1994年開始組織實施公眾科學項目，前后有4000多名志愿者參加。近期，該館開展的公眾科學項目有“生物多樣性科學：城市與自然(Biodiversity Science: City and Nature)”“南加州爬行動物和兩棲動物(Reptiles and Amphibians of Southern California)”“蜘蛛調(diào)查(Spider Survey)”“蝙蝠調(diào)查(Backyard Bats Survey)”“壁虎觀察(Gecko Watch)”等，項目形式主要包括野外實地調(diào)查和持續(xù)監(jiān)測(見表2)。該館開展的公眾科學項目基本都是野外

表2 洛杉磯自然歷史博物館近年來開展的主要公眾科學項目一覽表

動植物調(diào)查研究(如蜘蛛、蝙蝠調(diào)查等)，旨在通過這種方式，引導公眾真正融入到認識和保護洛杉磯當?shù)匾吧鷦又参镄辛兄小?/p>

(三) 芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館

芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館，又稱芝加哥科學院(Chicago Academy of Sciences)，開展公眾科學項目已經(jīng)30多年，是最早開展公眾科學項目的自然歷史博物館之一。有趣的是，該館的誕生本身就是一種公眾科學行為：19世紀中期，一群自然狂熱者和業(yè)余研究人員希望有一個能夠收藏和研究他們采集的標本的地方，便誕生了佩吉·諾特伯特自然博物館，這比“公眾科學”概念的提出要早了一個多世紀。目前，該館正在開展的項目有“青蛙調(diào)查(Calling Frog Survey)”“伊利諾伊州蝴蝶監(jiān)測網(wǎng)(Illinois Butterfly Monitoring Network)”“伊利諾伊州蜻蜓調(diào)查(Illinois Odonate Survey)”等(見表3)。其中，最為著名的是始于1987年的伊利諾伊州蝴蝶監(jiān)測項目，這是該館的一個示范性項目。經(jīng)過30多年的發(fā)展，該項目已經(jīng)擁有100多條蝴蝶監(jiān)測路線，每年約有100多名“公民科學家”(從事科學工作的普通公眾，經(jīng)常與專職科學家和科研機構合作并獲得指導的業(yè)余科學家)收集監(jiān)測點的蝴蝶數(shù)量、種類等信息。

表3 佩吉·諾特伯特自然博物館近年來開展的主要公眾科學項目一覽表

三、 成效與問題

經(jīng)過30多年的發(fā)展，英美自然歷史博物館開展的公眾科學項目取得了巨大的成效。同時，項目在實施過程中也暴露出一些問題，如數(shù)據(jù)質(zhì)量良莠不齊、公眾的融入度不夠等，限制了“公眾科學”在自然歷史博物館的進一步發(fā)展。下面將圍繞數(shù)據(jù)質(zhì)量和公眾教育這兩方面探討自然歷史博物館主導下的公眾科學項目取得的成效和存在的問題。

(一) 數(shù)據(jù)質(zhì)量

近幾十年來，公眾科學項目在全世界范圍內(nèi)廣泛開展，項目數(shù)量達上千個，參與的志愿者達數(shù)百萬[8]。此外，研究成果也不斷涌現(xiàn)，得到了專職科學家的認可。公眾科學項目往往涉及資源、環(huán)境、生態(tài)等問題，向政府提交的相關調(diào)查報告是其中一項重要的成果。調(diào)查報告中匯集了第一手的數(shù)據(jù)，并向社會進行公布，如倫敦自然歷史博物館開展的鯨魚和海豚擱淺調(diào)查項目就在其官網(wǎng)(1)該項目資料來源于項目官網(wǎng)：http://ukstrandings.org/csip-reports/。上公布了2011—2015年的年度調(diào)查報告。在調(diào)查報告的基礎上，公眾科學項目還會產(chǎn)生專業(yè)的學術論文，如洛杉磯自然歷史博物館開展的生物多樣性科學：城市與自然項目，從2014年開始陸續(xù)發(fā)表了近20篇關于新物種發(fā)現(xiàn)、物種數(shù)量變化與外部環(huán)境之間的關系等學術論文。

在公眾科學項目獲得大量研究成果的同時，一些專業(yè)研究人員開始擔憂數(shù)據(jù)質(zhì)量問題[9-12]。一方面，數(shù)據(jù)收集者都是非專業(yè)的志愿者，操作不規(guī)范會帶來數(shù)據(jù)的測量誤差；另一方面，志愿者有時候會將個人的興趣帶入到數(shù)據(jù)采集過程中，導致采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時空分布不均勻等問題[13-14]。這些因素均會導致數(shù)據(jù)質(zhì)量的下降，進而影響公眾科學項目產(chǎn)出的調(diào)查報告、學術論文等質(zhì)量。因此，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量是開展公眾科學項目必須重視的問題。Danielsen等人[15]的研究表明：只要對志愿者進行專業(yè)培訓和監(jiān)督，同時規(guī)范數(shù)據(jù)采集流程，志愿者采集的數(shù)據(jù)可以與專業(yè)研究人員相媲美。芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館就采用了專業(yè)培訓的方式來保證志愿者采集數(shù)據(jù)的準確性和有效性；而倫敦自然歷史博物館和洛杉磯自然歷史博物館則根據(jù)不同項目的開展要求，采取選拔志愿者、指定采集屬種、規(guī)范上傳信息格式等手段，以保證數(shù)據(jù)的科學性和準確性。

(二) 公眾教育

公眾教育是公眾科學發(fā)揮社會影響力的一個重要方面。近來，越來越多的學者開始關注公眾科學項目在提高志愿者科學素質(zhì)、增強志愿者對科學研究的了解、影響志愿者的科學態(tài)度和行為等方面取得的教育成效[16-20]。Ballard等人[21]通過對自然歷史博物館開展的44個公眾科學項目的研究，得出持續(xù)監(jiān)測或野外實地調(diào)查項目更能達到豐富志愿者科學知識，幫助其樹立環(huán)境保護意識的教育目標。以持續(xù)監(jiān)測型項目——大型海藻調(diào)查為例(見圖1)，志愿者在前期通過查閱資料、實地觀測等方式，對英國常見海藻的種類、形態(tài)特征、生活習性、分布規(guī)律等有了基本的了解；在中期通過分析海水表層溫度升高、海洋酸化對海藻生存造成的影響，樹立了保護海洋環(huán)境的意識。志愿者的科學知識、科學態(tài)度在參與項目前后有了一定的改變，同時培養(yǎng)了圍繞科學問題開展研究的能力，這就是公眾科學項目的教育效果。再如野外實地調(diào)查項目——解密自然，培養(yǎng)了學生的野外工作技術，以及提取DNA序列的技能(見圖2)，這也真正讓學生參與到分子生物學領域的研究中。在持續(xù)監(jiān)測或野外實地調(diào)查項目中，志愿者能夠在一段相對較長的時間里學習新知識、參與科學研究、關注復雜的科學問題，志愿者的科學知識、方法、態(tài)度和思想更有可能得到提升，這一結論在其他文章中也有相關報道[19-20]。

圖2 項目參與者提取DNA序列(2)圖片來源于倫敦自然歷史博物館官網(wǎng)。

與此同時，也有研究表明部分公眾科學項目對志愿者的科學知識、方法、態(tài)度、思想等方面改進不大?？的螤桒B類實驗室等機構專門制定評估體系調(diào)查志愿者在科學知識、態(tài)度等方面的變化，發(fā)現(xiàn)志愿者對科學研究的了解程度、對待科學的態(tài)度和行為等在參加項目前后未發(fā)生明顯改變或只有輕微改變[16,18,19]。究其原因，可能與項目開展周期短[19]，志愿者未充分融入整個科學研究過程(尤其是科學問題的提出、學術論文發(fā)表等環(huán)節(jié))[22]等因素密切相關。尤其是公眾在科研項目中的參與程度，由于項目類型的不同存在較大差異性：如在貢獻型項目中，公眾主要負責為項目貢獻原始數(shù)據(jù)，參與程度較低；在聯(lián)合創(chuàng)新型項目中，公眾與科學家共同設計項目的一系列流程，全面參與科研過程的各個方面，參與程度高[23]。在上文提到的大型海藻調(diào)查項目中(見圖1)，志愿者主要在前中期參與程度較高，后期的提交調(diào)查報告、發(fā)表學術論文基本由專職科學家來完成，這些環(huán)節(jié)對于未經(jīng)過專業(yè)學習的志愿者來說確實有一定的難度。在筆者看來，志愿者能夠在專職科學家的帶領下，體驗一次完整的科學探究過程，培養(yǎng)了自身參與科學的能力，對其而言已經(jīng)是十分難得了。

四、 分析與啟示

綜上，英美自然歷史博物館開展的公眾科學項目具有巨大的科學影響力和社會影響力，相比形成調(diào)查報告、發(fā)表學術論文等科學影響力，提高公眾的科學素質(zhì)(包括科學知識、方法、思想、態(tài)度和價值觀等)、強化公眾對生態(tài)環(huán)境問題的參與度等社會影響力更是日益成為學者們關注的焦點。不可否認，英美自然歷史博物館開展的公眾科學項目是成功的科學教育實踐，參與項目的公眾不僅提高了自身的科學素質(zhì)，而且打破了“科學研究是高深莫測的、是難以觸及的”這樣的固有思維，更愿意去理解和支持科學家們正在進行的關于古人類基因組、深空探測等各項研究。在公眾科學項目中，科學研究以更具親和力的姿態(tài)進入公眾的視野，引導公眾經(jīng)歷完整的科學探究過程。公眾科學項目能取得這樣的成效，究竟有何優(yōu)勢，它的理念和方式有何獨到之處，值得我們深究。

(一) 英美自然歷史博物館公眾科學項目的特色和優(yōu)勢

通過典型項目實施流程的分析和解讀，英美自然歷史博物館開展的公眾科學項目最大的特色在于：倡導公眾直接參與科學探究的實踐，培養(yǎng)公眾參與科學的能力。這一特色貫穿項目的整個過程，以大型海藻調(diào)查為例：在項目的前期，專業(yè)研究人員引導志愿者了解本次研究的科學問題，志愿者通過查閱資料、實地觀測等方式，對英國常見海藻的種類、形態(tài)特征等有了基本的了解；在項目的中期，志愿者查閱海水表層溫度、海水pH值等相關環(huán)境變量，分析海水表層溫度升高、海洋酸化對海藻分布、數(shù)量的影響，以及外地入侵物種對本地物種造成的影響；在項目的后期，提交調(diào)查報告，發(fā)表與“環(huán)境變化對海藻數(shù)量、分布的影響”等選題相關的學術論文。在專業(yè)研究人員的帶領下，志愿者經(jīng)歷了一個完整的科學探究實踐過程，獲得了關于科學知識、方法、思想、態(tài)度和價值觀方面的“直接經(jīng)驗”，這些經(jīng)驗不是他人灌輸?shù)模侵驹刚哂H身實踐獲得的。盡管提交研究報告、發(fā)表學術論文基本由專業(yè)研究人員來完成，但志愿者在項目前中期的深度參與，尤其在查閱資料、實地觀測等環(huán)節(jié)都需志愿者獨立完成，這已足夠證明志愿者具備了一定“參與科學的能力”。

同時，公眾通過“參與科學探究的實踐”培養(yǎng)“參與科學的能力”，這也是公眾科學項目的優(yōu)勢所在。如何讓公眾具有“參與科學的能力”這一問題多年來一直深深困擾著科學傳播學者們。以往解決該問題的方式多為科學家與公眾對話、公眾參與科學問題討論等方式的“公眾參與科學”項目[24-26]。這些項目的實施過程中，一方面公眾因缺乏“參與科學的能力”，使對話、討論的效果不佳；另一方面對話與討論給公眾傳遞的科學知識、方法、思想、態(tài)度和價值觀均是被灌輸?shù)摹伴g接經(jīng)驗”，公眾難以完成這些科學內(nèi)容的“內(nèi)化”與“建構”，也并未因此獲得“參與科學的能力”。而“通過‘參與科學探究的實踐’培養(yǎng)‘參與科學的能力’”，公眾獲得的是來自實踐的“直接經(jīng)驗”，并且通過實踐親身體會到了其正確性和有效性，更容易完成“內(nèi)化”與“建構”。

(二) 英美自然歷史博物館公眾科學項目的理念

公眾科學項目通過公眾“參與科學探究的實踐”培養(yǎng)“參與科學的能力”的設計，強調(diào)了“科學探究實踐”在項目中的重要性?！翱茖W探究實踐”作為公眾科學項目的核心理念，與當前最新的科學教育理念十分吻合。20世紀80年代末90年代初，美國制定的“2061計劃”文件之一《科學素養(yǎng)的基準》[27]和1996年美國制定的第一個《國家科學教育標準》[28]中均提出“像科學家探究科學一樣學習科學”。前一個文件提出：不僅要學習科學家科學探究的知識和方法，還要學習科學家科學探究的思想、態(tài)度和價值觀；后一個文件提出：科學探究不僅是科學教育的方法，而且是科學教育的目的和內(nèi)容。公眾科學項目通過公眾“參與科學探究的實踐”，培養(yǎng)的正是科學知識、方法、思想、態(tài)度和價值觀等基本素質(zhì)，踐行了“科學探究”的教育理念。

2013年美國《新一代科學教育標準》中所體現(xiàn)的“基于科學與工程實踐的探究式學習”[29-30]，是上述“科學探究”教育理念的進一步深化和發(fā)展，更強調(diào)了“科學實踐”在探究式學習中的重要作用。根據(jù)2011年美國研究理事會發(fā)布的《K-12科學教育框架：實踐、跨學科概念、核心概念》，“科學實踐”是指科學探究所需要的一系列認知的、社會的和行為的活動[31]。在公眾科學項目的科學探究實踐中，就是融合社會、認知、行為等多維度的實踐活動。如在大型海藻調(diào)查項目中，既有實地觀測、拍照和記錄數(shù)據(jù)等行為活動，又有查閱相關環(huán)境變量、分析對比、構建科學解釋等認知活動?？梢?，公眾科學項目的科學探究實踐融合了“科學探究”和“科學實踐”，提倡的是一種基于科學考察、科學研究實踐的探究式學習。

縱觀倫敦自然歷史博物館、洛杉磯自然歷史博物館、芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館開展的公眾科學項目，公眾在整個項目中的參與程度、項目的數(shù)據(jù)質(zhì)量等方面雖然存在一些有待改進的問題，但這些項目強調(diào)通過“參與科學探究實踐”以培養(yǎng)公眾“參與科學能力”的基本思路值得充分肯定。比如，前面所提及的志愿者有時候會將個人的興趣帶入到數(shù)據(jù)采集過程中，導致采集的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時空分布不均勻等問題，即是“公眾參與科學能力”薄弱的體現(xiàn)；而倫敦自然歷史博物館、芝加哥佩吉·諾特伯特自然博物館和洛杉磯自然歷史博物館采取提升志愿者數(shù)據(jù)采集準確性、有效性和規(guī)范化的措施，則是通過“參與科學探究實踐”提升“參與科學能力”的體現(xiàn)。

目前，“公眾科學”在國內(nèi)似乎還是個新生事物，國內(nèi)自然科學類博物館也未真正意識到“公眾科學”的巨大潛力。近年來，國內(nèi)自然科學類博物館開展了各種形式的教育活動(如博物館之夜、科學夏令營等)，雖然注重動手、感官體驗等行為活動，但在引導公眾進行分析、推理、解釋等認知活動方面尚有不足，因此公眾在科學思想、態(tài)度、價值觀等方面的收獲十分有限?？梢?，目前國內(nèi)自然科學類博物館開展的教育活動還不完全具備“公眾科學”強調(diào)的“科學探究實踐”理念，因而對公眾在“參與科學能力”的培養(yǎng)上收效甚微?！肮娍茖W”作為一種新型的科學傳播模式，具有“探究”“實踐”“直接經(jīng)驗”三大要素，能夠為國內(nèi)自然科學類博物館突破上述困境提供一個新的思路。希望在不久的將來，國內(nèi)自然科學類博物館也能積極投入到“公眾科學”行列，打造出獨具特色的公眾科學項目，更好地履行博物館科學教育功能。