開放學習視角下的公眾科學發(fā)展研究
——以“螢火蟲守望”為個案

陳 莉

（四川師范大學教育科學學院，四川 成都 610066）

一、研究問題

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，線上線下結(jié)合的混合學習不再是不確定的趨勢，已是一種“必然的結(jié)果”[1]。技術(shù)改變了學習的內(nèi)涵與形式。近年來，出現(xiàn)了越來越多由非傳統(tǒng)教育機構(gòu)發(fā)起的新型大規(guī)模在線開放學習項目，這些項目不以“課程”的方式出現(xiàn)，參與者也不以獲得學分為目的，但學習活動處于項目的核心。例如，美國國家航空航天局（NASA）的“公眾科學項目”（Citizen Science Projects）就聲明“任何人、在任何地方，只要有一部手機或是筆記本電腦，就可以參與真正的NASA 的科學研究”，NASA 對“公眾科學”的定義是“依靠志愿者開展的科學研究項目”[2]。目前NASA 的18個公眾科學項目已經(jīng)在志愿者的幫助下做出了數(shù)千個科學發(fā)現(xiàn)。

公眾科學項目通過大規(guī)模志愿者參與知識生產(chǎn)來實現(xiàn)維持和發(fā)展，這正是西蒙斯（George Siemens）所定義的聯(lián)通主義大規(guī)模在線開放課程（cMOOC，慕課）：“他們將慕課設(shè)想為聯(lián)通主義的生態(tài)系統(tǒng)——在這種教學方式中，知識不是目的，而是一種持續(xù)的活動，由人們在慕課中建立的關(guān)系和引發(fā)的深入討論推動。該模型強調(diào)知識生產(chǎn)而非消費，新知識的產(chǎn)生有助于維持和發(fā)展慕課環(huán)境。”[3]“學習是一個在核心元素不斷變化的模糊環(huán)境中發(fā)生的過程”[4]。從學習視角理解志愿者對公眾科學的參與，可以豐富對公眾科學的研究，在一定程度上揭示公眾科學的發(fā)展機制，并為發(fā)展更加豐富的開放學習、建構(gòu)新型學習生態(tài)提供新思路。

二、國內(nèi)外公眾科學實踐與研究的進展

（一）國外公眾科學的發(fā)展

1、國外公眾科學的實踐探索

非專業(yè)人士參與科學研究的自發(fā)實踐很早就有。21 世紀初隨著智能手機的普及，公眾科學項目快速發(fā)展。2012年成立的美國公眾科學協(xié)會（Citizen Science Association），到2021年8月已有超過兩千個公眾科學項目登記在冊。2016年美國聯(lián)邦政府出臺“眾包與公眾科學法案”，直接、明確地授予每一個聯(lián)邦科學機構(gòu)使用眾包和公眾科學的權(quán)力，以實現(xiàn)“加速科學研究、提高成本效益以最大化納稅人的回報、滿足社會需求、提供STEM實踐學習以及將公眾直接與聯(lián)邦科學機構(gòu)的任務(wù)以及彼此之間聯(lián)系起來”[5]。為加速美國政府對眾包和公民科學的使用，2017年聯(lián)邦政府創(chuàng)建官方的眾包和公民科學實踐網(wǎng)上社區(qū)（https://www.citizenscience.gov/#）。短短幾年時間內(nèi)，聯(lián)邦政府資助、參與的公眾科學項目就達到491項[6]。2021年1月15日，美國國家海洋與大氣管理局（NOAA）發(fā)布了《公眾科學戰(zhàn)略》（Citizen Science Strategy），提出了利用公民力量更好地觀測、預測和認識環(huán)境，以及管理和保護自然資源的路徑。NOAA的公眾科學活動將“幫助美國在提出創(chuàng)新、成本低廉且具有協(xié)作性的全球環(huán)境與技術(shù)問題解決方案方面繼續(xù)發(fā)揮引領(lǐng)作用”[7]。除了美國，2013年歐盟公眾科學協(xié)會成立，2016年澳大利亞公眾科學協(xié)會正式成立，2020年澳大利亞新南威爾士州出臺了關(guān)于森林監(jiān)測及改善的《公民戰(zhàn)略計劃》?？梢?，已有國家將公眾科學的發(fā)展上升到國家戰(zhàn)略的高度。

2、國外公眾科學的理論研究

英國科學社會學家艾倫·歐文（Alan Irwin）是最早系統(tǒng)研究公眾科學的學者之一，他在1995年通過對除草劑、瘋牛病等27個涉及公共科學決策案例的分析指出，專業(yè)理性的科學決策可能是失敗的，因為科學家基于實驗或是理性提出來的科學決策與民眾實際應(yīng)用科學成果的復雜情景以及民眾的本土知識可能是沖突的，所以要用公眾科學替代威權(quán)主義科學，發(fā)展科技公民權(quán)[8]。艾倫從現(xiàn)代與后現(xiàn)代、權(quán)威與民主的關(guān)系討論公眾科學的理論范式至今仍然是西方公眾科學研究的主流理論分析框架。關(guān)于公眾科學的價值與意義，美國著名非政府組織“公共議程”（Public Agenda）認為，公眾科學是“普通公眾通過對科學相關(guān)問題的討論并就復雜的科學公共性治理進行協(xié)作，保證降低科學類公共議題的風險，同時增加相關(guān)政策實施的流暢性”[9]。這種觀點代表了歐美大多數(shù)國家關(guān)于公眾科學的立場：發(fā)展公眾科學是為了推動公共科學事務(wù)治理。近年來，公眾科學蘊藏的教育意義越來越受到關(guān)注。2009年，科普專家瑞克·邦尼定義了公眾參與科學的領(lǐng)域并評估了公眾科學項目在非正式科學教育上的潛力[10]。參與公眾科學項目對志愿者認知、態(tài)度、行為等方面的影響研究越來越多[11-12]。以Citizen Science 作為關(guān)鍵詞進行英文文獻檢索，可以看到科學民主決策、公眾科學項目科學管理仍是英文語境下公眾科學研究的主題，同時公眾科學與STEM 教育、非正式教育的相關(guān)研究呈上升趨勢。

（二）我國公眾科學研究的進展

20 世紀末，公眾科學以一種新型科普被介紹到中國[13]。當前我國關(guān)于公眾科學研究的理論引進和模型分析已“漸入佳境，實踐層面也開始嶄露頭角”[14]。近年來中國情景下的公眾科學討論越來越受重視，如樊春良等人基于國外經(jīng)驗提出了“我國公眾參與科學技術(shù)決策制度”[15]的初步設(shè)想。還有研究者基于我國現(xiàn)實的公共科學問題提出本土化的公眾科學模式，如趙宇翔等人根據(jù)新冠肺炎疫情防控提出的“面向突發(fā)公共衛(wèi)生事件的公眾科學應(yīng)用探索及平臺體系構(gòu)建”[16]。我國公眾科學研究主要還是介紹國外科學學的相關(guān)理論，還沒有從教育學視角研究公眾科學的成果發(fā)表。公眾科學實踐在我國發(fā)展相對滯后，存在“規(guī)模小、范式模糊，權(quán)力中心化，自上而下的信息流動等不足”[14]，以及“公眾參與度不高、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制薄弱、項目管理和信息整合能力差”[17]等問題。受實踐發(fā)展水平影響，我國公眾科學的本土化理論建構(gòu)還不多。

（三）研究問題的進一步明確

“公眾如何愿意且能夠參與科研”是國內(nèi)外公眾科學研究的核心主題。目前學界主要是從科學學與科學社會學兩個理論視角進行討論，但至今仍然未能很好地回答這一問題。未經(jīng)專門訓練的公眾如何能夠參與高度專業(yè)化的科學研究呢？公眾是個體的集合，現(xiàn)有的相關(guān)研究總是把“公眾”視作與“科學家”相對應(yīng)的一個抽象群體。但是公眾對科學研究的參與應(yīng)該是具體的人的參與，人與知識、人與人、人與項目組織建立有效連接是公眾科學維持和發(fā)展的內(nèi)在機制。公眾科學的直接目的是要實現(xiàn)知識的生長，而“知識生長即創(chuàng)造，創(chuàng)造不是最終目標，最終目標是通過創(chuàng)造吸引更多的參與者，保持知識的持續(xù)生長。聯(lián)通主義學習中的知識生產(chǎn)模式即這種有機知識生長模式”[18]。將公眾科學視為聯(lián)通主義學習范式，公眾參與科學研究的過程就是一個學習的過程。這樣，“公眾如何愿意且能夠參與科研”的問題就可以轉(zhuǎn)化為“公眾科學如何支持公眾進行聯(lián)通主義學習”的問題。如果能很好地解釋公眾科學中的學習過程、學習機制，不僅能為發(fā)展公眾科學提供新思路，還能為豐富開放學習模式、創(chuàng)新教育生態(tài)系統(tǒng)提供有益的啟示。

三、研究設(shè)計

（一）公眾科學的概念界定

目前國內(nèi)外關(guān)于什么是公眾科學還沒有一個統(tǒng)一的界定，但所有的公眾科學定義都包括以下一些基本要素：一是公眾的自愿參與，公眾的自愿參與讓公眾科學項目具有典型的自組織特征；二是進行科學研究，對真實的、復雜問題進行研究，不是傳播確定的知識；三是開放性，參與機會、過程與資料都高度開放；四是基于網(wǎng)絡(luò)，公眾科學項目的開展離不開互聯(lián)網(wǎng)的支持。根據(jù)公眾科學的構(gòu)成要素，本研究將公眾科學定義為：由社會組織發(fā)起，依靠大規(guī)模志愿者參與開展的在線開放科學研究項目。

（二）研究方法：對“螢火蟲守望”的個案研究

公眾科學是在智能手機普及后才快速發(fā)展起來的一種新型科研暨新型學習模式，涉及的要素、關(guān)系非常多且復雜，很難只通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)或整體描述理解它。因此，對一個典型的、成熟的公眾科學項目的個案研究可以幫助我們獲得更多關(guān)于公眾科學的深度知識，至少可以幫助人們更直觀、系統(tǒng)地理解公眾科學項目的特點。

“螢火蟲守望”（Firefly Watch，簡稱FW）是由塔夫茨大學（Tufts University）與波士頓科學博物館合作發(fā)起，從2008年至今仍運行良好的公眾科學項目。關(guān)于“螢火蟲守望”的資料主要來源于網(wǎng)絡(luò)：首先，通過官網(wǎng)收集項目實施數(shù)據(jù)及相關(guān)信息；其次，對項目主要相關(guān)人員的背景、學術(shù)成就、社會影響力進行信息檢索；再次，檢索社交網(wǎng)絡(luò)中的項目相關(guān)信息；最后，檢索關(guān)于項目的中英文研究資料。主要根據(jù)項目產(chǎn)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)型的時間順序整理資料，描述項目動態(tài)發(fā)展的特點，并從學習的視角分析項目的運行機制，解釋學習如何在公眾科學項目中發(fā)生，大規(guī)模志愿者的自主學習、參與創(chuàng)新又是如何推動項目發(fā)展的。

四、“螢火蟲守望”案例

夏夜里的螢火蟲在空中、草叢中、灌木叢中星星點點地閃爍，帶給人們一種美妙而神秘的感受，深受人們的喜歡。螢火蟲對環(huán)境非常敏感，溫度、濕度、光照、植被、云層、人類活動、化學殘留物，等等，都會影響其活動和繁殖。21 世紀以來，北美地區(qū)的人們“感覺”到螢火蟲在減少，在越來越多的地方消失。螢火蟲真的正在從北美消失嗎？科學家希望能通過科學的調(diào)查正面回答這一問題。但是，要長期、大范圍調(diào)查螢火蟲的活動情況，僅靠人數(shù)有限的科學家是難以做到的。因此，2008年春，由波士頓科學博物館和塔夫茨大學、菲奇堡州立學院（Fitchburg State College）的研究人員共同發(fā)起“螢火蟲守望”項目。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)作的方式，借助大范圍、大規(guī)模志愿者的力量調(diào)查北美地區(qū)“螢火蟲的地理分布和螢火蟲在夏季的活躍度，以研究環(huán)境因素對螢火蟲的影響”[19]。

（一）FW的兩個發(fā)展階段

根據(jù)主持機構(gòu)更換帶來的變化可以將FW 分為兩個階段。

1、科學博物館時期（2008-2017年）

2008年春天，波士頓科學博物館在螢火蟲展廳提供了一個可供游客下載的移動電話應(yīng)用程序Firefly Watch APP，只要移動電話上安裝有當時最新的windows 8 系統(tǒng)就可以下載使用這一應(yīng)用程序。這個應(yīng)用程序的描述是：“Firefly Watch APP 可以使你在螢火蟲出現(xiàn)的季節(jié)獲得所有關(guān)于這種迷人蟲子的知識，（通過）交互式地圖、研究型觀測，你也可以像科學家一樣認識這種充滿魅力的蟲子。”當時人們評論這是一個奇怪又有趣的應(yīng)用程序，它永遠都無法保持靜態(tài)，觀測人員、研究人員實時更新他們的發(fā)現(xiàn)與研究結(jié)果，讓人們無法抗拒，“無論老少都喜歡”[20]。2008年當年該APP 就收到了1817 份螢火蟲觀測報告，到2017年，超過5000 名志愿者從北美各地區(qū)貢獻了40000 多份螢火蟲觀測報告[21]。在波士頓科學博物館內(nèi)，根據(jù)參與者所收集到的數(shù)據(jù)，科學家、數(shù)字工程師、博物館專家對數(shù)據(jù)進行整理、分析、可視化處理后，設(shè)置了一個專門的FW 數(shù)字展覽，為游客直觀地展現(xiàn)螢火蟲這一充滿魅力的發(fā)光甲蟲的地理分布、在夏天的活動方式。

這些數(shù)據(jù)被用于識別以前未知的螢火蟲種群、跟蹤種群數(shù)量和物候的變化，并研究人造光、氣候變化和其他人類活動對這些有魅力昆蟲的影響。以這些數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，研究人員發(fā)表了大量的學術(shù)論文，如項目的核心研究人員薩拉·劉易斯（Sara Lewis）博士發(fā)表了80 余篇與螢火蟲相關(guān)的論文，在TED 演講，并為CNN、《衛(wèi)報》和《科學美國人》撰寫有關(guān)螢火蟲保護和進化的文章，她的著作《寂靜的火花：螢火蟲奇妙的世界》在全世界受到廣泛歡迎；同時還培養(yǎng)了一批博士、碩士研究生以及博士后研究人員。來自高校的研究人員通過FW 得到了來自社區(qū)的幫助，改善了螢火蟲研究大范圍長期跟蹤數(shù)據(jù)不足的問題，推動了新知識的生成與傳播。

波士頓科學博物館聲稱自己的使命是“在改變國家與科學技術(shù)的關(guān)系中發(fā)揮領(lǐng)導作用”[22]。除了收藏與科學相關(guān)的藏品，開展內(nèi)容豐富、形式多樣的STEM（科學、技術(shù)、工程、數(shù)學）教育也是波士頓科學博物館的主要工作內(nèi)容。作為FW 的直接管理機構(gòu)，科學博物館通過這一項目，豐富了館藏資源，創(chuàng)新了展品，并在推動螢火蟲相關(guān)的科學教育方面取得了顯著成效。

2、奧杜邦時期（2018年至今）

2018年，F(xiàn)W 的所有權(quán)移交給了馬薩諸塞州的非營利環(huán)保組織馬塞·奧杜邦（Mass Audubon）。奧杜邦的使命是“為了人類和野生動植物保護馬薩諸塞州的自然”，F(xiàn)W 是奧杜邦支持的7 個公眾科學項目之一。相對于科學博物館時期重視通過項目開展科研和科普教育，奧杜邦時期的FW 更強調(diào)支持科研的同時通過更大范圍內(nèi)的關(guān)注、更專業(yè)的研究推動環(huán)境保護。

FW 轉(zhuǎn)到奧杜邦以后，關(guān)閉了原來由波士頓科學博物館管理的應(yīng)用程序，在奧杜邦官網(wǎng)推出了新版本的應(yīng)用程序。新版應(yīng)用程序?qū)⒖茖W博物館時期的數(shù)據(jù)全部遷移了過來，還增加了用于識別螢火蟲種群的培訓模塊，幫助使用者自主學習更多螢火蟲的專業(yè)知識。另外，新版應(yīng)用程序還與全球業(yè)余科學家之家、自然生物網(wǎng)站iNaturalist 關(guān)聯(lián)?！癷Naturalist 是全球最受歡迎的自然應(yīng)用程序之一，可幫助您識別周圍的植物和動物，并與擁有超過一百萬科學家和博物學家的社區(qū)建立聯(lián)系，他們可以幫助您更多地了解自然！此外，通過記錄和分享您的觀察結(jié)果，您將為致力于更好地理解和保護自然的科學家創(chuàng)建研究質(zhì)量數(shù)據(jù)。iNaturalist 是由加利福尼亞科學院和國家地理學會聯(lián)合發(fā)起的?！盵23]。可見，奧杜邦一方面通過技術(shù)升級增強項目的專業(yè)性，另一方面通過資源鏈接擴大了使用者的學習渠道及學習成果的影響范圍。

相比于科學博物館時期，奧杜邦時期的FW 在學習的深度、技術(shù)的先進性、資源的豐富性及影響的廣泛性等各個方面都得到了加強。

（二）FW項目持續(xù)發(fā)展的過程特點

FW 項目持續(xù)十多年的順利運行，影響范圍覆蓋整個北美地區(qū)，讓數(shù)千人持續(xù)深度參與，產(chǎn)出了大量且多樣化的知識。FW 通過持續(xù)不斷的知識生成實現(xiàn)項目維持和發(fā)展，主要有以下特點：

1、持續(xù)穩(wěn)定的專業(yè)科研團隊

盡管項目歸屬的機構(gòu)發(fā)生過變更，但由螢火蟲專家薩拉·劉易斯教授及其研究生團隊、螢火蟲專家兼科學教育家克里斯·克雷茨利（Chris Cratsley）博士，以及科普專家唐·薩爾瓦托（Don Salvatore）組成的項目核心團隊一直沒有變。劉易斯教授是螢火蟲研究的權(quán)威，F(xiàn)W 正是在她的指導下開始的，項目現(xiàn)任負責人克里斯·克雷茨利也曾是她指導的博士生?？死状睦谒虼拇髮W獲得生物學博士學位，目前是菲奇堡州立大學的生物學教授，他的研究領(lǐng)域包括螢火蟲的求愛和交配行為研究、基于計算機的生物查詢工具開發(fā)等；除了生物學研究與教學，克雷茨利還在大學教授科學教學法、生物與地球科學教學法、中學實習指導等課程，他正在領(lǐng)導一項將公眾科學整合到K-12 和高等教育中的計劃[24]。從克雷茨利的專業(yè)領(lǐng)域和工作經(jīng)歷來看，他是一個交叉學科領(lǐng)域的科學家，也是一個教育改革家，他所領(lǐng)導的FW 不僅是嚴肅的科學研究項目，還是一個極具探索性的教學改革項目?？茖W博物館退休館員唐·薩爾瓦托曾在科學博物館從事科學教育工作38年，2008年FW 啟動時他就與劉易斯教授的研究生們一起工作，從科學博物館退休后，他又到奧杜邦協(xié)會繼續(xù)負責FW中的科普工作。

盡管FW 的主管機構(gòu)經(jīng)歷了變更，參與者也一直在變化，但項目的核心研究團隊、管理團隊十多年來一直保持穩(wěn)定，整個項目圍繞劉易斯教授領(lǐng)導的研究工作開展。由穩(wěn)定的專業(yè)科研團隊作為項目管理核心保證了FW科學研究的專業(yè)性和持續(xù)性。

2、新技術(shù)推動下創(chuàng)新發(fā)展

FW 從開始就與信息技術(shù)的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。2008年7月蘋果才推出了智能手機應(yīng)用程序商店（App Store），而在2008年春天FW 就已經(jīng)采用了自主研發(fā)的移動應(yīng)用程序，同時集成了交互式地圖、云計算等當時最新的技術(shù)。在轉(zhuǎn)到奧杜邦后，新開發(fā)的應(yīng)用程序操作界面更加簡潔，各種資源鏈接、操作指引的路徑更加清晰，參與者注冊也更加便利。特別是隨著可縮放矢量地圖、可視化、大數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)的進一步成熟，螢火蟲觀察的報告與數(shù)據(jù)分析更加清晰、準確、有趣。2020年螢火蟲觀察的可視化報告可實現(xiàn)交互式實時更新。這一程序是由馬修·史密斯（Matthew Smith）和來自地圖盒子（Mapbox）的志愿者羅·貝尼切（Lo Benichou）、山姆·法德（Sam Fader）等人共同設(shè)計。這個可視化報告不僅能通過點擊地圖上的標識符看到參與者在這個位置上的最新觀測報告，還能看到這個位置上最早的觀察記錄。人們不僅能了解螢火蟲在地理上的分布還能基本了解螢火蟲活動隨時間序列的變化。自成立以來FW 始終保持對新技術(shù)的開放，也一直被新技術(shù)推動。

FW 通過吸引、接納專業(yè)技術(shù)人才為志愿者，可以實現(xiàn)技術(shù)支持下的參與式管理和協(xié)作式學習，因為信息技術(shù)專家愿意來做志愿者自然是螢火蟲愛好者，他們能夠?qū)⒆约鹤鳛槲灮鹣x知識學習者的感受和需要體現(xiàn)在技術(shù)設(shè)計中。

3、生活網(wǎng)絡(luò)與學習網(wǎng)絡(luò)的重疊擴大志愿者參與

什么樣的人能成為公眾科學的志愿者呢？波士頓是美國居民受教育程度最高的城市。波士頓科學博物館成立于1830年，每年接待150 萬左右游客，對所有新英格蘭地區(qū)的K-12 教師免費，還在館內(nèi)、外開設(shè)了大量公益性STEM課程?？梢姡钤绲腇W志愿者是在普遍接受良好教育的市民中發(fā)展起來的，他們的現(xiàn)實生活、學習能受到項目直接的影響。

到奧杜邦時期，奧杜邦協(xié)會在馬薩諸塞州有自己的野生動物保護區(qū)，在整個夏季都會為螢火蟲愛好者提供有組織的線下活動，面對面地為志愿者提供知識、技能的指導，并促進志愿者之間的交流、協(xié)作。2020年春夏季，盡管受到COVID-19疫情的影響，賓夕法尼亞州仍然召開了已連續(xù)8年的螢火蟲節(jié)，組辦方邀請螢火蟲專家和藝術(shù)家以虛擬方式參與螢火蟲節(jié)，呼吁當?shù)鼐用窳艏抑型ㄟ^網(wǎng)絡(luò)觀看專家的演講、藝術(shù)家的表演，并分享自己家花園里的螢火蟲，在這個活動宣傳網(wǎng)站上專門推薦了奧杜邦協(xié)會的FW[25]。

可見，F(xiàn)W 的持續(xù)發(fā)展離不開互聯(lián)網(wǎng)，但并不限于互聯(lián)網(wǎng)上的活動。通過組織線上線下聯(lián)動的活動，支持志愿者之間建立現(xiàn)實中的人際關(guān)系，關(guān)切志愿者所在社區(qū)的現(xiàn)實問題，推動學習網(wǎng)絡(luò)與社交網(wǎng)絡(luò)重疊，在吸引更多的志愿者參與的同時增強了志愿者對項目的黏性。

總之，通過線上線下的交互，志愿者在專業(yè)科研人員的指導下、在技術(shù)的支持下，自主構(gòu)成若干個基于共同探究的社群，進而再通過社群內(nèi)部及社群間的交互建構(gòu)規(guī)模更大、結(jié)構(gòu)更為復雜的學習網(wǎng)絡(luò)。

（三）FW項目的運行機制

FW 十多年的發(fā)展實質(zhì)上是學習網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，而FW 本質(zhì)上是一個擴大了的組織化學習系統(tǒng)?！敖M織和個人都是學習的有機體，……學習是一個自組織過程?！盵26]。西蒙斯認為個體是聯(lián)通主義學習的出發(fā)點和落腳點，知識發(fā)展是一個螺旋上升的循環(huán)：知識從個人到網(wǎng)絡(luò)，到組織，再到個人。FW 作為組織化學習系統(tǒng)的運行機制可用圖1示意：

圖1 FW項目中聯(lián)通主義學習模型

如圖1所示，F(xiàn)W 項目圍繞應(yīng)用程序的建設(shè)和應(yīng)用形成了一個龐大的學習自組織，且這個學習自組織又包括兩個相對獨立的次級自組織：一個是由專家、平臺、技術(shù)支持人員構(gòu)成的“A區(qū)”；另一個是由大量個體學習者、機構(gòu)經(jīng)由線上、線上活動建構(gòu)起來的學習網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的“B 區(qū)”。A、B 兩個次級組織各自內(nèi)部形成了若干個社群，“通過社群交互和共同體探究所創(chuàng)造的知識，則構(gòu)成了社群學習的知識庫生態(tài)，學習就是在不斷地連接社群學習者和社群知識庫的過程中進行。”[27]圖中每個節(jié)點相互的聯(lián)系實質(zhì)都是知識流，知識流如同血液一樣在系統(tǒng)中流動，使得整個系統(tǒng)成為一個充滿活力的有機體。

FW的運行機制主要有以下特點：

一是分布式認知責任與認知過程模式化相統(tǒng)一。FW 項目從2008年啟動以來一直都是高度開放的，任何人，不論年齡、受教育背景、所處地域，只要感興趣，都可以通過自行下載APP 參與項目。志愿者何時加入何時退出、如何參與項目，以及與其他志愿者、社群如何互動等行為都是完全自由自主的，每個志愿者為自己在項目中的行為負責，都是“以自主性為最大特點的節(jié)點”[28]。與此同時，由螢火蟲專家、科學教育家、科普專家、IT專家組成的管理團隊設(shè)計了數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，提供了知識地圖和技術(shù)腳手架，幫助節(jié)點與節(jié)點之間建立穩(wěn)定的聯(lián)系。建立穩(wěn)定聯(lián)系的過程就是一個模式化過程，“模式化是識別各種信息和知識的性質(zhì)和組織形態(tài)的過程”[4]?！皩W習就是獲得一定的模式”[26]。通過模式化，信息和知識在個體和組織之間有序流動，個體志愿者和整個FW項目都成為學習的主體。

二是技術(shù)支持下的共同探究和共享知識庫在交互中同步發(fā)展。FW 是一個上萬人參與、數(shù)十個機構(gòu)協(xié)作的大型系統(tǒng)，集合了大量新技術(shù)的項目應(yīng)用程序（APP）是這個系統(tǒng)的核心。首先，APP 提供了一個可生長的共享知識庫。科學家在項目之初提供初始知識庫，然后在項目開展過程中志愿者在線提交的關(guān)于螢火蟲及其活動環(huán)境的觀察報告、應(yīng)用程序?qū)崟r更新的大數(shù)據(jù)分析可視化報告，以及網(wǎng)絡(luò)論壇留存的社群交互記錄都不斷地豐富著共享知識庫。其次，科學家和志愿者將自己的經(jīng)驗與已有知識庫、與學習社群連接，通過連接開展持續(xù)的共同探究。在APP 支持下的共同探究“將交流變?yōu)閷嵸|(zhì)，……參與者可以通過功能集合的技術(shù)以靈活的指導形式交互地參與學習”。[29]最后，“基于網(wǎng)絡(luò)”是FW 作為學習和研究項目的基本特點。基于網(wǎng)絡(luò)的開放學習過程中不可避免會出現(xiàn)巨量信息，超出個人及社交網(wǎng)絡(luò)能夠處理的限度，因此高度技術(shù)化的工具極其重要。高功能的APP 集成大量軟件，如文本自主處理軟件、Delicious（一種社交書簽服務(wù)）、wordle 等等越來越強大的可視化工具。FW 的發(fā)展在形式上就表現(xiàn)為知識庫的不斷生長，以及個體志愿者和關(guān)聯(lián)機構(gòu)不斷增加及各部分間的交互日益多樣化、復雜化。

三是線上線下無縫銜接。FW 項目中的學習行為發(fā)生在互聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)實世界的交互之中，知識存在于線上線下結(jié)合的組織系統(tǒng)之中。到奧杜邦時期，學習還要直接改造現(xiàn)實世界。如圖1所示，無論是A區(qū)還是B區(qū)，線上與線下的邊界都非常模糊：在A 區(qū)，大學里的學術(shù)共同體和奧杜邦協(xié)會（之前是科學博物館）現(xiàn)實中的知識、資金、平臺等資源通過APP 進行關(guān)聯(lián)；在B區(qū)，個體志愿者觀察、記錄現(xiàn)實環(huán)境中螢火蟲的真實活動，又通過網(wǎng)絡(luò)將這些觀察經(jīng)驗與已有的知識、其他學習社群關(guān)聯(lián)起來，從而持續(xù)生產(chǎn)新知識，這些新知識同時存在于線上線下的各種關(guān)系中。按照聯(lián)通主義理論，學習就是在網(wǎng)絡(luò)中不斷尋徑（wayfinding）與意會（sensemaking）的過程。尋徑是指在網(wǎng)絡(luò)上學習者也需要空間定向、識別位置、操控，以及個人空間的開發(fā)；意會即是將外部信息轉(zhuǎn)化為學習者本人能夠理解的情景性知識[30]。精心設(shè)計的知識地圖、腳手架技術(shù)可以幫助學習者在混沌、復雜動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中尋找到關(guān)鍵結(jié)點，識別自己的經(jīng)驗與已有的知識模型之間的關(guān)系，而線下活動則可以促進學習者與關(guān)鍵結(jié)點的深層次交互與意會，從而促進意義學習的發(fā)生。因此，線上線下無縫銜接的學習具有物理真實、社會真實、內(nèi)容真實、過程真實、結(jié)果真實的特點，志愿者參與FW都是在真實情景下進行的真實學習。

（四）FW項目管理的基本經(jīng)驗

通過對FW 發(fā)展的過程特點及運行機制的分析，可以看到FW 成功的基本經(jīng)驗就是通過精心的設(shè)計，借助技術(shù)手段，將志愿者培養(yǎng)為學習者，具體包括：

一是要有市場調(diào)研，選擇符合項目研究主題的平臺、區(qū)域進行推廣，將項目“送”到潛在志愿者（學習者）身邊。FW 最早能在波士頓地區(qū)順利推廣，與波士頓居民普遍良好的科學素養(yǎng)及波士頓科學博物館豐富的科普渠道資源是分不開的。

二是愿意并能夠有效利用新技術(shù)不斷改善使用者體驗。從直觀、易懂、有趣的操作界面到腳手架技術(shù)，再到知識地圖，這些新技術(shù)幫助志愿者樂于且有能力參與相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、分析，找到自己的經(jīng)驗與已有知識之間的關(guān)系。而實時交互地圖及可視化結(jié)果呈現(xiàn)，又可以幫助學習者及時得到信息反饋，從而獲得成就感并指導進一步的學習。

三是正視并利用志愿者作為社會人的屬性，通過發(fā)展社群交互促進知識傳播和新知識產(chǎn)生。公眾科學項目中志愿者不只接受知識傳播，還開展協(xié)作式的社會學習。FW 通過與社區(qū)、其他社會機構(gòu)協(xié)作，組織線上線下活動，強調(diào)人際交互、學習社群、知識社區(qū)對新知識生產(chǎn)的重要作用。

簡言之，大規(guī)模普通民眾之所以愿意、能夠參與高度專業(yè)的螢火蟲科學研究，一個關(guān)鍵原因是項目管理者將志愿者視為“學習者”進行培養(yǎng)：激發(fā)他們的學習動機，提供學習資源，實時反饋學習成果，通過技術(shù)手段將他們的日常經(jīng)驗、反思與已有知識連接起來，轉(zhuǎn)化為模式化的新知識。這種不斷擴大、持續(xù)創(chuàng)新的學習行為推動著項目的發(fā)展。因此，F(xiàn)W 不只是一個科研項目，還是一個創(chuàng)新型的開放學習項目。

四、FW個案對我國發(fā)展公眾科學的啟示

2021年3月，我國《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》發(fā)布，提出了“激發(fā)人才創(chuàng)新活力”“完善科技創(chuàng)新體制機制”等目標。根據(jù)對FW 的個案研究，以及更多由NASA、NOAA 等機構(gòu)負責的公眾科學項目的經(jīng)驗來看，發(fā)展公眾科學是推動科學發(fā)展同時實現(xiàn)人才創(chuàng)新、教育創(chuàng)新的有效途徑之一。2020年以來，全球疫情、全球經(jīng)濟危機，以及自然災害的頻頻發(fā)生，使我們意識到人類需要面對越來越多共同的問題。民眾參與科學研究，共同探究真實世界的問題，不僅是科學研究對大數(shù)據(jù)的客觀要求，也是實現(xiàn)人類命運共同體的必經(jīng)之路。對個體而言，在信息爆炸的時代，每個人都不得不保持持續(xù)學習的狀態(tài)，互聯(lián)網(wǎng)支持下基于真實問題的開放學習將成為常態(tài)。在這樣的時代背景下，有必要發(fā)展符合我國國情的公眾科學以推動我國開放學習進一步發(fā)展。

對FW 的個案研究表明，不斷擴大的志愿者隊伍和持續(xù)的新知識產(chǎn)出，這兩個相互促進、相互制約的因素是公眾科學項目成功的基本前提。我國要發(fā)展基于公眾科學的開放學習，除了從技術(shù)層面學習國外公眾科學項目管理的成功經(jīng)驗，還需要結(jié)合我國國情進行中觀、宏觀層面的改革，創(chuàng)設(shè)更有利于發(fā)展公眾科學的環(huán)境條件。

（一）知識生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型背景下創(chuàng)新知識管理體制

FW 對螢火蟲的研究聯(lián)動了高校、科研機構(gòu)、企業(yè)、政府、社區(qū)、各種NGO組織，涉及的學科有昆蟲、環(huán)保、IT、教育、管理等領(lǐng)域，取得的成果包括科研、環(huán)保、科普、社區(qū)融合等多方面，具有知識生產(chǎn)模式3的典型特點：“強調(diào)大學、產(chǎn)業(yè)、政府和公民社會實體之間以多邊、多形態(tài)、多節(jié)點和多層次方式的協(xié)同創(chuàng)新”[31]。所謂知識生產(chǎn)模式是指“知識產(chǎn)生和創(chuàng)造出來的方式，是解釋知識形成和發(fā)展的框架”[32]。迄今學術(shù)界總結(jié)出三種知識生產(chǎn)模式：（1）知識生產(chǎn)模式1，又被稱為“洪堡模式”。它“是以被制度化的學科知識研究為核心的生產(chǎn)模式”[33]31。“在模式1 中，知識生產(chǎn)的唯一主體是大學內(nèi)的學術(shù)共同體；知識生產(chǎn)的目的是學術(shù)自身的發(fā)展，即‘為知識而知識’，不考慮其他功用”[34]。（2）知識生產(chǎn)模式2。邁克爾·吉本斯（Michael Gibbons）在20 世紀90年代提出，“跨學科是模式2 中知識生產(chǎn)的首要形式”[33]36。（3）知識生產(chǎn)模式3。知識生產(chǎn)“強調(diào)組織結(jié)構(gòu)的‘多層次’、‘多節(jié)點’、‘多形態(tài)’、‘多主體’的多維聚合性”[31]。目前，我國知識生產(chǎn)模式主要還是模式1 和模式2。隨著知識經(jīng)濟和現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展，知識生產(chǎn)必然要突破大學、研究所等專門機構(gòu)，也不限于解決現(xiàn)實中的問題，而是要回應(yīng)社會更為廣泛的需求。公眾科學中的知識生產(chǎn)是典型的模式3，因此大力發(fā)展公眾科學有助于推動我國知識生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)型。同時，要發(fā)展公眾科學，我們也需要按照知識生產(chǎn)模式3 的要求創(chuàng)新知識管理體制。

首先，打破知識生產(chǎn)主體之間的藩籬，建立多主體協(xié)作的長效機制，特別是要建立社會部門參與知識生產(chǎn)的合法途徑。FW 的兩個主管機構(gòu)都是非傳統(tǒng)的科研部門，通過非政府組織整合了高校、科研機構(gòu)、企業(yè)、社區(qū)和個人，具有非常強的適應(yīng)性和活力。美國聯(lián)邦政府在2016年專門出臺了專門的“眾包與公眾科學法案”以保障和推動公眾科學發(fā)展。當前我國知識生產(chǎn)的主體主要是大學和專門的科研機構(gòu)，同時越來越多高新技術(shù)、知識型企業(yè)開始參與進來，校企合作越來越普遍。但社會部門、個人參與知識生產(chǎn)的途徑還非常少，我國有必要建立更加開放的知識生產(chǎn)主體管理體制。

其次，創(chuàng)新科研成果發(fā)表與評價制度。FW 所有個人上傳的數(shù)據(jù)都實時更新在網(wǎng)絡(luò)上，大數(shù)據(jù)分析結(jié)果也對所有人開放。不僅是數(shù)據(jù)、信息，在項目論壇上，每個人的觀念也是共享的。“開放”和“共享”是公眾科學知識生產(chǎn)過程的核心特點，這就給版權(quán)規(guī)則、信譽系統(tǒng)及同行評審程序等傳統(tǒng)的知識管理制度帶來新的挑戰(zhàn)。2020年11月，我國教育部《關(guān)于公布〈第五輪學科評估工作方案〉的通知》堅決要求破“五唯”，提出了多維度科研成效評價的要求。這一改革符合公眾科學發(fā)展需要，但目前我國科研評價改革還在高校范圍內(nèi)探索，缺乏對社會參與科研的規(guī)范化管理。

最后，培養(yǎng)、激勵復合型人才擔任公眾科學項目的領(lǐng)導。根據(jù)FW 的經(jīng)驗，開展公眾科學項目僅有科學家是不夠的，在公眾科學項目的設(shè)計、管理等工作中，科學教育專家至少是與專業(yè)科學家同等重要的。培養(yǎng)跨學科領(lǐng)導人才，鼓勵高校學者進入公眾教育領(lǐng)域是推動公眾科學項目發(fā)展的一個重要條件。

（二）建構(gòu)更加開放的新型教育生態(tài)

FW 的個案顯示，一個公眾科學項目不只是科學研究項目，還是一個組織化的學習系統(tǒng)。因此，發(fā)展公眾科學，不僅需要創(chuàng)新科研管理體制，還需要創(chuàng)新教育生態(tài)系統(tǒng)。

首先，“開放教育資源”是發(fā)展公眾科學的前提與基礎(chǔ)，公眾科學的發(fā)展也必然推動教育資源的進一步開放。FW 所有的資料都是公開、免費的，科學家和志愿者基于這些開放性教育資源進行研究和學習。自2000年以來，“開放教育資源”已逐漸成為一個全球性的運動。2019年10月在巴黎舉行的聯(lián)合國教科文組織大會上，多個國家政府一致同意通過一套關(guān)于法律、技術(shù)規(guī)范的標準以保障開放教育資源的國際共享，并將開放教育資源定義為“各種設(shè)計用于教學和學習的材料，這些材料既可供教師和學生公開使用，又無須購買、許可和/或特許權(quán)使用費”[35]26。我國在2003年10月建立了中國開放教育資源聯(lián)合體（China Open Resources for Education，簡稱CORE），后來又建立了中國教育在線開放資源平臺、中國大學MOOC（慕課）等開放教育資源平臺。但當前我國開放教育資源仍然主要局限于學校教學、學習資料的開放，在更大社會范圍內(nèi)的教育資料開放無論是制度法規(guī)上，還是技術(shù)平臺上都還很不成熟。從FW 這一個案來看，教育資源也需要在學校范圍之外開放，對組織成員共同生產(chǎn)、共享、傳播知識的保護、規(guī)范也需要有法律、制度的規(guī)定。相信隨著公眾科學或者其他科研、學習模式的發(fā)展，學校與學校之間、學校與社會之間、學科與學科之間的邊界必然會被打破，教育資源的開放、共享將變得更加普遍。

其次，當我們將公眾科學視為一個精心設(shè)計的基于網(wǎng)絡(luò)的學習組織，“學習設(shè)計”就成為項目成功的關(guān)鍵。在過去幾年里，隨著學習科學和學習分析技術(shù)的發(fā)展，將設(shè)計思維應(yīng)用于課程開發(fā)，設(shè)計學生學習體驗，以及為教師提供新的數(shù)字技能和素養(yǎng)的“學習設(shè)計”（Learning design）已成為高等教育領(lǐng)域最具活力的一個新領(lǐng)域[35]23-25。因此，我國要發(fā)展公眾科學，需要重視學習設(shè)計，科學家、IT 專家需要協(xié)同專業(yè)的學習設(shè)計師開發(fā)合理的專門化應(yīng)用程序，為大規(guī)模志愿者提供有效的學習支持。當“學習設(shè)計”在跨機構(gòu)、大規(guī)模、開放的公眾科學得到有效應(yīng)用后必然會對整個教育系統(tǒng)產(chǎn)生多方面的影響。

最后，發(fā)展公眾科學，要發(fā)揮本土優(yōu)勢，解決本地問題。公眾科學在美國等國家產(chǎn)生和發(fā)展有其特殊的社會、科技背景。我國在借鑒他國經(jīng)驗時需要立足本國實際。一方面，要基于我國真實存在的問題開展公眾科學研究，不要盲目跟風國外的研究熱點；另一方面，可以發(fā)揮我國人口眾多、社區(qū)動員能力強的優(yōu)勢，設(shè)計符合我國國情的公眾科學管理制度和運行機制。

綜上所述，國外經(jīng)驗已較為充分地證明了，合理發(fā)展公眾科學可以同時推動科研和人才培養(yǎng)兩方面的創(chuàng)新，而要發(fā)展公眾科學需要科研部門、教育部門、社會部門的協(xié)同創(chuàng)新。當前我國公眾科學研究在理論引進方面已較為成熟，但公眾科學實踐發(fā)展緩慢，一個重要原因就是國內(nèi)仍將公眾科學研究局限于科學學，未能很好地認識到公眾科學中科研與學習的內(nèi)在必然聯(lián)系和互動機制。因此，從更大范圍的社會系統(tǒng)來思考科學與人、與社會發(fā)展的關(guān)系，從理念、制度、結(jié)構(gòu)、技術(shù)等層面進行系統(tǒng)改革創(chuàng)新，培育、發(fā)展符合我國國情的公眾科學項目，必然會有力地推動我國科研、教育生態(tài)的現(xiàn)代化。