开放学习视角下的公众科学发展研究——以“萤火虫守望”为个案

陈 莉

（四川师范大学教育科学学院，四川 成都 610066）

一、研究问题

随着信息技术的发展，线上线下结合的混合学习不再是不确定的趋势，已是一种“必然的结果”[1]。技术改变了学习的内涵与形式。近年来，出现了越来越多由非传统教育机构发起的新型大规模在线开放学习项目，这些项目不以“课程”的方式出现，参与者也不以获得学分为目的，但学习活动处于项目的核心。例如，美国国家航空航天局（NASA）的“公众科学项目”（Citizen Science Projects）就声明“任何人、在任何地方，只要有一部手机或是笔记本电脑，就可以参与真正的NASA 的科学研究”，NASA 对“公众科学”的定义是“依靠志愿者开展的科学研究项目”[2]。目前NASA 的18个公众科学项目已经在志愿者的帮助下做出了数千个科学发现。

公众科学项目通过大规模志愿者参与知识生产来实现维持和发展，这正是西蒙斯（George Siemens）所定义的联通主义大规模在线开放课程（cMOOC，慕课）：“他们将慕课设想为联通主义的生态系统——在这种教学方式中，知识不是目的，而是一种持续的活动，由人们在慕课中建立的关系和引发的深入讨论推动。该模型强调知识生产而非消费，新知识的产生有助于维持和发展慕课环境。”[3]“学习是一个在核心元素不断变化的模糊环境中发生的过程”[4]。从学习视角理解志愿者对公众科学的参与，可以丰富对公众科学的研究，在一定程度上揭示公众科学的发展机制，并为发展更加丰富的开放学习、建构新型学习生态提供新思路。

二、国内外公众科学实践与研究的进展

（一）国外公众科学的发展

1、国外公众科学的实践探索

非专业人士参与科学研究的自发实践很早就有。21 世纪初随着智能手机的普及，公众科学项目快速发展。2012年成立的美国公众科学协会（Citizen Science Association），到2021年8月已有超过两千个公众科学项目登记在册。2016年美国联邦政府出台“众包与公众科学法案”，直接、明确地授予每一个联邦科学机构使用众包和公众科学的权力，以实现“加速科学研究、提高成本效益以最大化纳税人的回报、满足社会需求、提供STEM实践学习以及将公众直接与联邦科学机构的任务以及彼此之间联系起来”[5]。为加速美国政府对众包和公民科学的使用，2017年联邦政府创建官方的众包和公民科学实践网上社区（https://www.citizenscience.gov/#）。短短几年时间内，联邦政府资助、参与的公众科学项目就达到491项[6]。2021年1月15日，美国国家海洋与大气管理局（NOAA）发布了《公众科学战略》（Citizen Science Strategy），提出了利用公民力量更好地观测、预测和认识环境，以及管理和保护自然资源的路径。NOAA的公众科学活动将“帮助美国在提出创新、成本低廉且具有协作性的全球环境与技术问题解决方案方面继续发挥引领作用”[7]。除了美国，2013年欧盟公众科学协会成立，2016年澳大利亚公众科学协会正式成立，2020年澳大利亚新南威尔士州出台了关于森林监测及改善的《公民战略计划》。可见，已有国家将公众科学的发展上升到国家战略的高度。

2、国外公众科学的理论研究

英国科学社会学家艾伦·欧文（Alan Irwin）是最早系统研究公众科学的学者之一，他在1995年通过对除草剂、疯牛病等27个涉及公共科学决策案例的分析指出，专业理性的科学决策可能是失败的，因为科学家基于实验或是理性提出来的科学决策与民众实际应用科学成果的复杂情景以及民众的本土知识可能是冲突的，所以要用公众科学替代威权主义科学，发展科技公民权[8]。艾伦从现代与后现代、权威与民主的关系讨论公众科学的理论范式至今仍然是西方公众科学研究的主流理论分析框架。关于公众科学的价值与意义，美国著名非政府组织“公共议程”（Public Agenda）认为，公众科学是“普通公众通过对科学相关问题的讨论并就复杂的科学公共性治理进行协作，保证降低科学类公共议题的风险，同时增加相关政策实施的流畅性”[9]。这种观点代表了欧美大多数国家关于公众科学的立场：发展公众科学是为了推动公共科学事务治理。近年来，公众科学蕴藏的教育意义越来越受到关注。2009年，科普专家瑞克·邦尼定义了公众参与科学的领域并评估了公众科学项目在非正式科学教育上的潜力[10]。参与公众科学项目对志愿者认知、态度、行为等方面的影响研究越来越多[11-12]。以Citizen Science 作为关键词进行英文文献检索，可以看到科学民主决策、公众科学项目科学管理仍是英文语境下公众科学研究的主题，同时公众科学与STEM 教育、非正式教育的相关研究呈上升趋势。

（二）我国公众科学研究的进展

20 世纪末，公众科学以一种新型科普被介绍到中国[13]。当前我国关于公众科学研究的理论引进和模型分析已“渐入佳境，实践层面也开始崭露头角”[14]。近年来中国情景下的公众科学讨论越来越受重视，如樊春良等人基于国外经验提出了“我国公众参与科学技术决策制度”[15]的初步设想。还有研究者基于我国现实的公共科学问题提出本土化的公众科学模式，如赵宇翔等人根据新冠肺炎疫情防控提出的“面向突发公共卫生事件的公众科学应用探索及平台体系构建”[16]。我国公众科学研究主要还是介绍国外科学学的相关理论，还没有从教育学视角研究公众科学的成果发表。公众科学实践在我国发展相对滞后，存在“规模小、范式模糊，权力中心化，自上而下的信息流动等不足”[14]，以及“公众参与度不高、数据质量控制薄弱、项目管理和信息整合能力差”[17]等问题。受实践发展水平影响，我国公众科学的本土化理论建构还不多。

（三）研究问题的进一步明确

“公众如何愿意且能够参与科研”是国内外公众科学研究的核心主题。目前学界主要是从科学学与科学社会学两个理论视角进行讨论，但至今仍然未能很好地回答这一问题。未经专门训练的公众如何能够参与高度专业化的科学研究呢？公众是个体的集合，现有的相关研究总是把“公众”视作与“科学家”相对应的一个抽象群体。但是公众对科学研究的参与应该是具体的人的参与，人与知识、人与人、人与项目组织建立有效连接是公众科学维持和发展的内在机制。公众科学的直接目的是要实现知识的生长，而“知识生长即创造，创造不是最终目标，最终目标是通过创造吸引更多的参与者，保持知识的持续生长。联通主义学习中的知识生产模式即这种有机知识生长模式”[18]。将公众科学视为联通主义学习范式，公众参与科学研究的过程就是一个学习的过程。这样，“公众如何愿意且能够参与科研”的问题就可以转化为“公众科学如何支持公众进行联通主义学习”的问题。如果能很好地解释公众科学中的学习过程、学习机制，不仅能为发展公众科学提供新思路，还能为丰富开放学习模式、创新教育生态系统提供有益的启示。

三、研究设计

（一）公众科学的概念界定

目前国内外关于什么是公众科学还没有一个统一的界定，但所有的公众科学定义都包括以下一些基本要素：一是公众的自愿参与，公众的自愿参与让公众科学项目具有典型的自组织特征；二是进行科学研究，对真实的、复杂问题进行研究，不是传播确定的知识；三是开放性，参与机会、过程与资料都高度开放；四是基于网络，公众科学项目的开展离不开互联网的支持。根据公众科学的构成要素，本研究将公众科学定义为：由社会组织发起，依靠大规模志愿者参与开展的在线开放科学研究项目。

（二）研究方法：对“萤火虫守望”的个案研究

公众科学是在智能手机普及后才快速发展起来的一种新型科研暨新型学习模式，涉及的要素、关系非常多且复杂，很难只通过统计数据或整体描述理解它。因此，对一个典型的、成熟的公众科学项目的个案研究可以帮助我们获得更多关于公众科学的深度知识，至少可以帮助人们更直观、系统地理解公众科学项目的特点。

“萤火虫守望”（Firefly Watch，简称FW）是由塔夫茨大学（Tufts University）与波士顿科学博物馆合作发起，从2008年至今仍运行良好的公众科学项目。关于“萤火虫守望”的资料主要来源于网络：首先，通过官网收集项目实施数据及相关信息；其次，对项目主要相关人员的背景、学术成就、社会影响力进行信息检索；再次，检索社交网络中的项目相关信息；最后，检索关于项目的中英文研究资料。主要根据项目产生、发展、转型的时间顺序整理资料，描述项目动态发展的特点，并从学习的视角分析项目的运行机制，解释学习如何在公众科学项目中发生，大规模志愿者的自主学习、参与创新又是如何推动项目发展的。

四、“萤火虫守望”案例

夏夜里的萤火虫在空中、草丛中、灌木丛中星星点点地闪烁，带给人们一种美妙而神秘的感受，深受人们的喜欢。萤火虫对环境非常敏感，温度、湿度、光照、植被、云层、人类活动、化学残留物，等等，都会影响其活动和繁殖。21 世纪以来，北美地区的人们“感觉”到萤火虫在减少，在越来越多的地方消失。萤火虫真的正在从北美消失吗？科学家希望能通过科学的调查正面回答这一问题。但是，要长期、大范围调查萤火虫的活动情况，仅靠人数有限的科学家是难以做到的。因此，2008年春，由波士顿科学博物馆和塔夫茨大学、菲奇堡州立学院（Fitchburg State College）的研究人员共同发起“萤火虫守望”项目。通过网络协作的方式，借助大范围、大规模志愿者的力量调查北美地区“萤火虫的地理分布和萤火虫在夏季的活跃度，以研究环境因素对萤火虫的影响”[19]。

（一）FW的两个发展阶段

根据主持机构更换带来的变化可以将FW 分为两个阶段。

1、科学博物馆时期（2008-2017年）

2008年春天，波士顿科学博物馆在萤火虫展厅提供了一个可供游客下载的移动电话应用程序Firefly Watch APP，只要移动电话上安装有当时最新的windows 8 系统就可以下载使用这一应用程序。这个应用程序的描述是：“Firefly Watch APP 可以使你在萤火虫出现的季节获得所有关于这种迷人虫子的知识，（通过）交互式地图、研究型观测，你也可以像科学家一样认识这种充满魅力的虫子。”当时人们评论这是一个奇怪又有趣的应用程序，它永远都无法保持静态，观测人员、研究人员实时更新他们的发现与研究结果，让人们无法抗拒，“无论老少都喜欢”[20]。2008年当年该APP 就收到了1817 份萤火虫观测报告，到2017年，超过5000 名志愿者从北美各地区贡献了40000 多份萤火虫观测报告[21]。在波士顿科学博物馆内，根据参与者所收集到的数据，科学家、数字工程师、博物馆专家对数据进行整理、分析、可视化处理后，设置了一个专门的FW 数字展览，为游客直观地展现萤火虫这一充满魅力的发光甲虫的地理分布、在夏天的活动方式。

这些数据被用于识别以前未知的萤火虫种群、跟踪种群数量和物候的变化，并研究人造光、气候变化和其他人类活动对这些有魅力昆虫的影响。以这些数据为基础，研究人员发表了大量的学术论文，如项目的核心研究人员萨拉·刘易斯（Sara Lewis）博士发表了80 余篇与萤火虫相关的论文，在TED 演讲，并为CNN、《卫报》和《科学美国人》撰写有关萤火虫保护和进化的文章，她的著作《寂静的火花：萤火虫奇妙的世界》在全世界受到广泛欢迎；同时还培养了一批博士、硕士研究生以及博士后研究人员。来自高校的研究人员通过FW 得到了来自社区的帮助，改善了萤火虫研究大范围长期跟踪数据不足的问题，推动了新知识的生成与传播。

波士顿科学博物馆声称自己的使命是“在改变国家与科学技术的关系中发挥领导作用”[22]。除了收藏与科学相关的藏品，开展内容丰富、形式多样的STEM（科学、技术、工程、数学）教育也是波士顿科学博物馆的主要工作内容。作为FW 的直接管理机构，科学博物馆通过这一项目，丰富了馆藏资源，创新了展品，并在推动萤火虫相关的科学教育方面取得了显著成效。

2、奥杜邦时期（2018年至今）

2018年，FW 的所有权移交给了马萨诸塞州的非营利环保组织马塞·奥杜邦（Mass Audubon）。奥杜邦的使命是“为了人类和野生动植物保护马萨诸塞州的自然”，FW 是奥杜邦支持的7 个公众科学项目之一。相对于科学博物馆时期重视通过项目开展科研和科普教育，奥杜邦时期的FW 更强调支持科研的同时通过更大范围内的关注、更专业的研究推动环境保护。

FW 转到奥杜邦以后，关闭了原来由波士顿科学博物馆管理的应用程序，在奥杜邦官网推出了新版本的应用程序。新版应用程序将科学博物馆时期的数据全部迁移了过来，还增加了用于识别萤火虫种群的培训模块，帮助使用者自主学习更多萤火虫的专业知识。另外，新版应用程序还与全球业余科学家之家、自然生物网站iNaturalist 关联。“iNaturalist 是全球最受欢迎的自然应用程序之一，可帮助您识别周围的植物和动物，并与拥有超过一百万科学家和博物学家的社区建立联系，他们可以帮助您更多地了解自然！此外，通过记录和分享您的观察结果，您将为致力于更好地理解和保护自然的科学家创建研究质量数据。iNaturalist 是由加利福尼亚科学院和国家地理学会联合发起的。”[23]。可见，奥杜邦一方面通过技术升级增强项目的专业性，另一方面通过资源链接扩大了使用者的学习渠道及学习成果的影响范围。

相比于科学博物馆时期，奥杜邦时期的FW 在学习的深度、技术的先进性、资源的丰富性及影响的广泛性等各个方面都得到了加强。

（二）FW项目持续发展的过程特点

FW 项目持续十多年的顺利运行，影响范围覆盖整个北美地区，让数千人持续深度参与，产出了大量且多样化的知识。FW 通过持续不断的知识生成实现项目维持和发展，主要有以下特点：

1、持续稳定的专业科研团队

尽管项目归属的机构发生过变更，但由萤火虫专家萨拉·刘易斯教授及其研究生团队、萤火虫专家兼科学教育家克里斯·克雷茨利（Chris Cratsley）博士，以及科普专家唐·萨尔瓦托（Don Salvatore）组成的项目核心团队一直没有变。刘易斯教授是萤火虫研究的权威，FW 正是在她的指导下开始的，项目现任负责人克里斯·克雷茨利也曾是她指导的博士生。克雷茨利在塔夫茨大学获得生物学博士学位，目前是菲奇堡州立大学的生物学教授，他的研究领域包括萤火虫的求爱和交配行为研究、基于计算机的生物查询工具开发等；除了生物学研究与教学，克雷茨利还在大学教授科学教学法、生物与地球科学教学法、中学实习指导等课程，他正在领导一项将公众科学整合到K-12 和高等教育中的计划[24]。从克雷茨利的专业领域和工作经历来看，他是一个交叉学科领域的科学家，也是一个教育改革家，他所领导的FW 不仅是严肃的科学研究项目，还是一个极具探索性的教学改革项目。科学博物馆退休馆员唐·萨尔瓦托曾在科学博物馆从事科学教育工作38年，2008年FW 启动时他就与刘易斯教授的研究生们一起工作，从科学博物馆退休后，他又到奥杜邦协会继续负责FW中的科普工作。

尽管FW 的主管机构经历了变更，参与者也一直在变化，但项目的核心研究团队、管理团队十多年来一直保持稳定，整个项目围绕刘易斯教授领导的研究工作开展。由稳定的专业科研团队作为项目管理核心保证了FW科学研究的专业性和持续性。

2、新技术推动下创新发展

FW 从开始就与信息技术的发展紧密联系在一起。2008年7月苹果才推出了智能手机应用程序商店（App Store），而在2008年春天FW 就已经采用了自主研发的移动应用程序，同时集成了交互式地图、云计算等当时最新的技术。在转到奥杜邦后，新开发的应用程序操作界面更加简洁，各种资源链接、操作指引的路径更加清晰，参与者注册也更加便利。特别是随着可缩放矢量地图、可视化、大数据挖掘等技术的进一步成熟，萤火虫观察的报告与数据分析更加清晰、准确、有趣。2020年萤火虫观察的可视化报告可实现交互式实时更新。这一程序是由马修·史密斯（Matthew Smith）和来自地图盒子（Mapbox）的志愿者罗·贝尼切（Lo Benichou）、山姆·法德（Sam Fader）等人共同设计。这个可视化报告不仅能通过点击地图上的标识符看到参与者在这个位置上的最新观测报告，还能看到这个位置上最早的观察记录。人们不仅能了解萤火虫在地理上的分布还能基本了解萤火虫活动随时间序列的变化。自成立以来FW 始终保持对新技术的开放，也一直被新技术推动。

FW 通过吸引、接纳专业技术人才为志愿者，可以实现技术支持下的参与式管理和协作式学习，因为信息技术专家愿意来做志愿者自然是萤火虫爱好者，他们能够将自己作为萤火虫知识学习者的感受和需要体现在技术设计中。

3、生活网络与学习网络的重叠扩大志愿者参与

什么样的人能成为公众科学的志愿者呢？波士顿是美国居民受教育程度最高的城市。波士顿科学博物馆成立于1830年，每年接待150 万左右游客，对所有新英格兰地区的K-12 教师免费，还在馆内、外开设了大量公益性STEM课程。可见，最早的FW志愿者是在普遍接受良好教育的市民中发展起来的，他们的现实生活、学习能受到项目直接的影响。

到奥杜邦时期，奥杜邦协会在马萨诸塞州有自己的野生动物保护区，在整个夏季都会为萤火虫爱好者提供有组织的线下活动，面对面地为志愿者提供知识、技能的指导，并促进志愿者之间的交流、协作。2020年春夏季，尽管受到COVID-19疫情的影响，宾夕法尼亚州仍然召开了已连续8年的萤火虫节，组办方邀请萤火虫专家和艺术家以虚拟方式参与萤火虫节，呼吁当地居民留家中通过网络观看专家的演讲、艺术家的表演，并分享自己家花园里的萤火虫，在这个活动宣传网站上专门推荐了奥杜邦协会的FW[25]。

可见，FW 的持续发展离不开互联网，但并不限于互联网上的活动。通过组织线上线下联动的活动，支持志愿者之间建立现实中的人际关系，关切志愿者所在社区的现实问题，推动学习网络与社交网络重叠，在吸引更多的志愿者参与的同时增强了志愿者对项目的黏性。

总之，通过线上线下的交互，志愿者在专业科研人员的指导下、在技术的支持下，自主构成若干个基于共同探究的社群，进而再通过社群内部及社群间的交互建构规模更大、结构更为复杂的学习网络。

（三）FW项目的运行机制

FW 十多年的发展实质上是学习网络的发展，而FW 本质上是一个扩大了的组织化学习系统。“组织和个人都是学习的有机体，……学习是一个自组织过程。”[26]。西蒙斯认为个体是联通主义学习的出发点和落脚点，知识发展是一个螺旋上升的循环：知识从个人到网络，到组织，再到个人。FW 作为组织化学习系统的运行机制可用图1示意：

图1 FW项目中联通主义学习模型

如图1所示，FW 项目围绕应用程序的建设和应用形成了一个庞大的学习自组织，且这个学习自组织又包括两个相对独立的次级自组织：一个是由专家、平台、技术支持人员构成的“A区”；另一个是由大量个体学习者、机构经由线上、线上活动建构起来的学习网络构成的“B 区”。A、B 两个次级组织各自内部形成了若干个社群，“通过社群交互和共同体探究所创造的知识，则构成了社群学习的知识库生态，学习就是在不断地连接社群学习者和社群知识库的过程中进行。”[27]图中每个节点相互的联系实质都是知识流，知识流如同血液一样在系统中流动，使得整个系统成为一个充满活力的有机体。

FW的运行机制主要有以下特点：

一是分布式认知责任与认知过程模式化相统一。FW 项目从2008年启动以来一直都是高度开放的，任何人，不论年龄、受教育背景、所处地域，只要感兴趣，都可以通过自行下载APP 参与项目。志愿者何时加入何时退出、如何参与项目，以及与其他志愿者、社群如何互动等行为都是完全自由自主的，每个志愿者为自己在项目中的行为负责，都是“以自主性为最大特点的节点”[28]。与此同时，由萤火虫专家、科学教育家、科普专家、IT专家组成的管理团队设计了数据库结构，提供了知识地图和技术脚手架，帮助节点与节点之间建立稳定的联系。建立稳定联系的过程就是一个模式化过程，“模式化是识别各种信息和知识的性质和组织形态的过程”[4]。“学习就是获得一定的模式”[26]。通过模式化，信息和知识在个体和组织之间有序流动，个体志愿者和整个FW项目都成为学习的主体。

二是技术支持下的共同探究和共享知识库在交互中同步发展。FW 是一个上万人参与、数十个机构协作的大型系统，集合了大量新技术的项目应用程序（APP）是这个系统的核心。首先，APP 提供了一个可生长的共享知识库。科学家在项目之初提供初始知识库，然后在项目开展过程中志愿者在线提交的关于萤火虫及其活动环境的观察报告、应用程序实时更新的大数据分析可视化报告，以及网络论坛留存的社群交互记录都不断地丰富着共享知识库。其次，科学家和志愿者将自己的经验与已有知识库、与学习社群连接，通过连接开展持续的共同探究。在APP 支持下的共同探究“将交流变为实质，……参与者可以通过功能集合的技术以灵活的指导形式交互地参与学习”。[29]最后，“基于网络”是FW 作为学习和研究项目的基本特点。基于网络的开放学习过程中不可避免会出现巨量信息，超出个人及社交网络能够处理的限度，因此高度技术化的工具极其重要。高功能的APP 集成大量软件，如文本自主处理软件、Delicious（一种社交书签服务）、wordle 等等越来越强大的可视化工具。FW 的发展在形式上就表现为知识库的不断生长，以及个体志愿者和关联机构不断增加及各部分间的交互日益多样化、复杂化。

三是线上线下无缝衔接。FW 项目中的学习行为发生在互联网与现实世界的交互之中，知识存在于线上线下结合的组织系统之中。到奥杜邦时期，学习还要直接改造现实世界。如图1所示，无论是A区还是B区，线上与线下的边界都非常模糊：在A 区，大学里的学术共同体和奥杜邦协会（之前是科学博物馆）现实中的知识、资金、平台等资源通过APP 进行关联；在B区，个体志愿者观察、记录现实环境中萤火虫的真实活动，又通过网络将这些观察经验与已有的知识、其他学习社群关联起来，从而持续生产新知识，这些新知识同时存在于线上线下的各种关系中。按照联通主义理论，学习就是在网络中不断寻径（wayfinding）与意会（sensemaking）的过程。寻径是指在网络上学习者也需要空间定向、识别位置、操控，以及个人空间的开发；意会即是将外部信息转化为学习者本人能够理解的情景性知识[30]。精心设计的知识地图、脚手架技术可以帮助学习者在混沌、复杂动态的网络节点中寻找到关键结点，识别自己的经验与已有的知识模型之间的关系，而线下活动则可以促进学习者与关键结点的深层次交互与意会，从而促进意义学习的发生。因此，线上线下无缝衔接的学习具有物理真实、社会真实、内容真实、过程真实、结果真实的特点，志愿者参与FW都是在真实情景下进行的真实学习。

（四）FW项目管理的基本经验

通过对FW 发展的过程特点及运行机制的分析，可以看到FW 成功的基本经验就是通过精心的设计，借助技术手段，将志愿者培养为学习者，具体包括：

一是要有市场调研，选择符合项目研究主题的平台、区域进行推广，将项目“送”到潜在志愿者（学习者）身边。FW 最早能在波士顿地区顺利推广，与波士顿居民普遍良好的科学素养及波士顿科学博物馆丰富的科普渠道资源是分不开的。

二是愿意并能够有效利用新技术不断改善使用者体验。从直观、易懂、有趣的操作界面到脚手架技术，再到知识地图，这些新技术帮助志愿者乐于且有能力参与相关数据的收集、分析，找到自己的经验与已有知识之间的关系。而实时交互地图及可视化结果呈现，又可以帮助学习者及时得到信息反馈，从而获得成就感并指导进一步的学习。

三是正视并利用志愿者作为社会人的属性，通过发展社群交互促进知识传播和新知识产生。公众科学项目中志愿者不只接受知识传播，还开展协作式的社会学习。FW 通过与社区、其他社会机构协作，组织线上线下活动，强调人际交互、学习社群、知识社区对新知识生产的重要作用。

简言之，大规模普通民众之所以愿意、能够参与高度专业的萤火虫科学研究，一个关键原因是项目管理者将志愿者视为“学习者”进行培养：激发他们的学习动机，提供学习资源，实时反馈学习成果，通过技术手段将他们的日常经验、反思与已有知识连接起来，转化为模式化的新知识。这种不断扩大、持续创新的学习行为推动着项目的发展。因此，FW 不只是一个科研项目，还是一个创新型的开放学习项目。

四、FW个案对我国发展公众科学的启示

2021年3月，我国《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》发布，提出了“激发人才创新活力”“完善科技创新体制机制”等目标。根据对FW 的个案研究，以及更多由NASA、NOAA 等机构负责的公众科学项目的经验来看，发展公众科学是推动科学发展同时实现人才创新、教育创新的有效途径之一。2020年以来，全球疫情、全球经济危机，以及自然灾害的频频发生，使我们意识到人类需要面对越来越多共同的问题。民众参与科学研究，共同探究真实世界的问题，不仅是科学研究对大数据的客观要求，也是实现人类命运共同体的必经之路。对个体而言，在信息爆炸的时代，每个人都不得不保持持续学习的状态，互联网支持下基于真实问题的开放学习将成为常态。在这样的时代背景下，有必要发展符合我国国情的公众科学以推动我国开放学习进一步发展。

对FW 的个案研究表明，不断扩大的志愿者队伍和持续的新知识产出，这两个相互促进、相互制约的因素是公众科学项目成功的基本前提。我国要发展基于公众科学的开放学习，除了从技术层面学习国外公众科学项目管理的成功经验，还需要结合我国国情进行中观、宏观层面的改革，创设更有利于发展公众科学的环境条件。

（一）知识生产模式转型背景下创新知识管理体制

FW 对萤火虫的研究联动了高校、科研机构、企业、政府、社区、各种NGO组织，涉及的学科有昆虫、环保、IT、教育、管理等领域，取得的成果包括科研、环保、科普、社区融合等多方面，具有知识生产模式3的典型特点：“强调大学、产业、政府和公民社会实体之间以多边、多形态、多节点和多层次方式的协同创新”[31]。所谓知识生产模式是指“知识产生和创造出来的方式，是解释知识形成和发展的框架”[32]。迄今学术界总结出三种知识生产模式：（1）知识生产模式1，又被称为“洪堡模式”。它“是以被制度化的学科知识研究为核心的生产模式”[33]31。“在模式1 中，知识生产的唯一主体是大学内的学术共同体；知识生产的目的是学术自身的发展，即‘为知识而知识’，不考虑其他功用”[34]。（2）知识生产模式2。迈克尔·吉本斯（Michael Gibbons）在20 世纪90年代提出，“跨学科是模式2 中知识生产的首要形式”[33]36。（3）知识生产模式3。知识生产“强调组织结构的‘多层次’、‘多节点’、‘多形态’、‘多主体’的多维聚合性”[31]。目前，我国知识生产模式主要还是模式1 和模式2。随着知识经济和现代信息技术的快速发展，知识生产必然要突破大学、研究所等专门机构，也不限于解决现实中的问题，而是要回应社会更为广泛的需求。公众科学中的知识生产是典型的模式3，因此大力发展公众科学有助于推动我国知识生产模式转型。同时，要发展公众科学，我们也需要按照知识生产模式3 的要求创新知识管理体制。

首先，打破知识生产主体之间的藩篱，建立多主体协作的长效机制，特别是要建立社会部门参与知识生产的合法途径。FW 的两个主管机构都是非传统的科研部门，通过非政府组织整合了高校、科研机构、企业、社区和个人，具有非常强的适应性和活力。美国联邦政府在2016年专门出台了专门的“众包与公众科学法案”以保障和推动公众科学发展。当前我国知识生产的主体主要是大学和专门的科研机构，同时越来越多高新技术、知识型企业开始参与进来，校企合作越来越普遍。但社会部门、个人参与知识生产的途径还非常少，我国有必要建立更加开放的知识生产主体管理体制。

其次，创新科研成果发表与评价制度。FW 所有个人上传的数据都实时更新在网络上，大数据分析结果也对所有人开放。不仅是数据、信息，在项目论坛上，每个人的观念也是共享的。“开放”和“共享”是公众科学知识生产过程的核心特点，这就给版权规则、信誉系统及同行评审程序等传统的知识管理制度带来新的挑战。2020年11月，我国教育部《关于公布〈第五轮学科评估工作方案〉的通知》坚决要求破“五唯”，提出了多维度科研成效评价的要求。这一改革符合公众科学发展需要，但目前我国科研评价改革还在高校范围内探索，缺乏对社会参与科研的规范化管理。

最后，培养、激励复合型人才担任公众科学项目的领导。根据FW 的经验，开展公众科学项目仅有科学家是不够的，在公众科学项目的设计、管理等工作中，科学教育专家至少是与专业科学家同等重要的。培养跨学科领导人才，鼓励高校学者进入公众教育领域是推动公众科学项目发展的一个重要条件。

（二）建构更加开放的新型教育生态

FW 的个案显示，一个公众科学项目不只是科学研究项目，还是一个组织化的学习系统。因此，发展公众科学，不仅需要创新科研管理体制，还需要创新教育生态系统。

首先，“开放教育资源”是发展公众科学的前提与基础，公众科学的发展也必然推动教育资源的进一步开放。FW 所有的资料都是公开、免费的，科学家和志愿者基于这些开放性教育资源进行研究和学习。自2000年以来，“开放教育资源”已逐渐成为一个全球性的运动。2019年10月在巴黎举行的联合国教科文组织大会上，多个国家政府一致同意通过一套关于法律、技术规范的标准以保障开放教育资源的国际共享，并将开放教育资源定义为“各种设计用于教学和学习的材料，这些材料既可供教师和学生公开使用，又无须购买、许可和/或特许权使用费”[35]26。我国在2003年10月建立了中国开放教育资源联合体（China Open Resources for Education，简称CORE），后来又建立了中国教育在线开放资源平台、中国大学MOOC（慕课）等开放教育资源平台。但当前我国开放教育资源仍然主要局限于学校教学、学习资料的开放，在更大社会范围内的教育资料开放无论是制度法规上，还是技术平台上都还很不成熟。从FW 这一个案来看，教育资源也需要在学校范围之外开放，对组织成员共同生产、共享、传播知识的保护、规范也需要有法律、制度的规定。相信随着公众科学或者其他科研、学习模式的发展，学校与学校之间、学校与社会之间、学科与学科之间的边界必然会被打破，教育资源的开放、共享将变得更加普遍。

其次，当我们将公众科学视为一个精心设计的基于网络的学习组织，“学习设计”就成为项目成功的关键。在过去几年里，随着学习科学和学习分析技术的发展，将设计思维应用于课程开发，设计学生学习体验，以及为教师提供新的数字技能和素养的“学习设计”（Learning design）已成为高等教育领域最具活力的一个新领域[35]23-25。因此，我国要发展公众科学，需要重视学习设计，科学家、IT 专家需要协同专业的学习设计师开发合理的专门化应用程序，为大规模志愿者提供有效的学习支持。当“学习设计”在跨机构、大规模、开放的公众科学得到有效应用后必然会对整个教育系统产生多方面的影响。

最后，发展公众科学，要发挥本土优势，解决本地问题。公众科学在美国等国家产生和发展有其特殊的社会、科技背景。我国在借鉴他国经验时需要立足本国实际。一方面，要基于我国真实存在的问题开展公众科学研究，不要盲目跟风国外的研究热点；另一方面，可以发挥我国人口众多、社区动员能力强的优势，设计符合我国国情的公众科学管理制度和运行机制。

综上所述，国外经验已较为充分地证明了，合理发展公众科学可以同时推动科研和人才培养两方面的创新，而要发展公众科学需要科研部门、教育部门、社会部门的协同创新。当前我国公众科学研究在理论引进方面已较为成熟，但公众科学实践发展缓慢，一个重要原因就是国内仍将公众科学研究局限于科学学，未能很好地认识到公众科学中科研与学习的内在必然联系和互动机制。因此，从更大范围的社会系统来思考科学与人、与社会发展的关系，从理念、制度、结构、技术等层面进行系统改革创新，培育、发展符合我国国情的公众科学项目，必然会有力地推动我国科研、教育生态的现代化。