基于科研与科普融合的科技馆实验室建设探讨——以日本科学未来馆为例

莫小丹，霍菲菲，马宇罡

（中国科学技术馆，北京 100101)

1 研究背景

党和政府高度重视科普工作，党的二十大明确提出加强国家科普能力建设，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》提出科普是实现创新发展的重要基础性工作。在此背景下，科技馆作为科普核心阵地更有用武之地。其中，科技馆实验室（以下简称“实验室”）为科学实验类科普活动提供了适宜的场所，既可丰富和拓展科技馆的展览教育内容，也为促进科研与科普深度融合提供了重要工具和手段。通过设计、实施和分析实验结果，公众可以在科研真实情境中培养问题意识，提高解决问题和主动探究的能力，增强了公众与科技之间的互动与共鸣［1］。从科技馆实验室建设的角度，韩俊［2］认为科技馆建设开放实验室是对展览的补充和延伸；聂海林［3］提出建设研究级科学实践平台，将科技馆实验室设为科研与科普并行的开放空间；梅尔等［4］认为高校将科研实验室搬入科技博物馆可以更广泛地传播科学研究结果；郭朝晖［5］提出从课程活动资源、学习者、实验室员工、服务支持等多个方面进行实验室科普服务评估。另一方面，基于科研团队参与科普的模式正在从基于任务的被动式传播转变为基于责任的主动式传播［6］，王大鹏等［7］更是强调了支持科研人员提高科普意识和科普能力的重要性。从广泛吸纳科研人员积极参与内容创作、科学传播的角度，齐昆鹏等［8］通过梳理国外主要科学资助机构在推动科研人员参与科学传播方面的举措，提出应加强多元主体合作、支持与激励科研人员参与科普的措施；袁汝兵等［9］从人力、物力、财力、信息资源分析科研与科普的直接融合、间接融合模式，如基于专业科普机构对有关科研成果实施科普转化，为科研机构及科研人员参与科普工作提供便利和支持。

放眼国际，众多科技馆在展厅内设立面向公众开放的实验室，这种做法与科学普及和科技创新融合的趋势相契合。如，德意志博物馆开展“接触纳米”项目，建立玻璃橱窗式的纳米研究员展示区，让观众可以直接感受生活中的纳米科技；英国自然历史博物馆达尔文中心、美国旧金山探索馆“显微成像站”展区等也有类似做法，让公众可以透过玻璃墙观摩科研人员工作，也有机会参加开放实验室导览活动，“零距离”接触科研设备，与科研人员现场交流。此外，柏林自然博物馆利用藏品组织面向公众的讲座、沙龙、讨论会等，帮助公众更好地理解前沿科技［10］；美国波士顿科学博物馆在儿童展厅开辟专门区域，科研人员利用这一区域将观众作为研究对象进行数据采集［11］；日本科学未来馆也建立了面向公众开放的实验室项目，通过设立科研与科普融合的研究课题吸引其国内一流高校、科研院所的科研人员参与研究工作，并注重科学传播过程中科研人员与公众的交流。

尽管科技馆实验室的发展已取得一定进展，然而在实验室的建设中如何更有效地将科研与科普紧密结合尚待破题。与我国相似，日本政府也高度重视科学传播，认为通过科学传播可以加深民众对科学的理解和支持［12］。日本对科技馆实验室的探索起步较早，经过20 年的发展已形成较为成熟、完善的科技馆实验室运作体系，成为兼具科研与科普功能的典范。本研究将以日本科学未来馆面向公众开放的实验室项目作为典型案例展开分析，提炼协同打造科研与科普融合的科技馆实验室模式措施，并结合我国情境讨论可行策略，以期为我国科技馆实验室建设的科普实践提供启示和借鉴。

2 日本科学未来馆实验室项目概览

日本科学未来馆由日本官方推进科普的机构之一——日本科学技术振兴机构（JST）设立，服务于基础研究、高新技术研究和应用开发研究。其建馆理念是“以科学的观点来理解我们现今世界发生的事情，思考今后应创造一个怎样未来的交流场所”。为实现这一目标，在建馆之初，该馆就规划了专门的空间用于实验室建设，以设立科研项目的方式邀请科研人员入驻，开展科学研究并与场馆工作人员共同策划科普活动，及时向公众展示该国前沿科技研究进展与成果；同时，鼓励公众参与研究活动，既帮助公众更好地理解科学，也可以帮助科研人员更好地了解公众的需求和反馈。这种双向的交流有助于促进科研的深入发展，提高研究质量和水平。本研究将这种方式表述为“驻馆科研项目”。

2.1 项目设置背景

日本政府在1958 年第一版《科学技术白皮书》（以下简称《白皮书》）中首次提出科学技术普及。2004 年发布的《白皮书》明确提出科研人员与公众双向沟通、平等对话的重要性，旨在取得公众的理解、信任与支持［13］。在此背景下，驻馆科研项目成为落实日本科技立国战略及对科学传播政策的积极响应。2016 年，日本提出建设“超智能社会——社会5.0”的目标，强调科技创新应更好地为社会需求服务。2020 年的《白皮书》提出加强科研人员与普通公众之间的沟通，为共同思考、分享和合作创造空间。作为科研人员与公众互动的开放平台，日本科学未来馆开放实验室提供了前沿科技的创新场所。2021 年的《白皮书》进一步提出将科技馆作为日本科技交流活动的核心基地，组织包括科研院所、学校、社会组织等各方在科技馆展开对话与合作，向政策制定者提供科学建议，以增进公众在政策制定与实施中的参与［14］。驻馆科研项目围绕科技所引发的社会问题，组织科研人员与公众对话交流，促进共同思考、传递科学观点，营造科研人员与公众共创共享的良好氛围［15］。这种科研与科普相结合的实践为促进科技与社会的融合发展提供了重要思路和经验。

2.2 项目申报指南要求、评审流程与管理

驻馆科研项目申请人需已获得日本政府资助的公共科研经费，优先资助具有科普任务的科研项目；申请人需在日本境内从事科研工作，且入驻期间需有足够的经费保证实验室的正常运转；申报的科研项目执行期不超过6 年［16］。申请人需要提交包括研究大纲、设施使用计划和科普活动设计方案等内容的申报书，由日本科学未来馆组建的指导委员对申报项目进行评审遴选，要求提交的项目方案主要内容包括项目的科学意义、学术价值、应用前景、商业运作模式等，实验室设备规范运行、安全管理的一整套管理制度，以及科普活动的目的、内容、数量和质量、可行性与可控性评估等方面。

驻馆科研项目采用“计划—执行—检查—决策”（PDCA）的闭环管理模式，在充分尊重科研人员自主性的前提下，通过事后监督来确保整个项目在科研与科普融合中的高效实施与持续发展。项目的工作重点、预期成果、绩效指标和产出均有明确设定，在项目的计划阶段就强调科研人员每年至少要组织6 次科普活动［17］，包括实验室参观、讲座、对话、科学表演等，并以书面形式向日本科学未来馆提交年度报告，说明项目实施阶段科普活动的定量和定性要求。此外，科研人员还需向日本科学未来馆的官网提供项目介绍、活动信息等，并配合相关主题展览开展科普活动，构成了项目的执行阶段。驻馆科研项目通过设计可计量的预期成果和产出，对科研和科普工作进行成效评价，作为检查的环节，从而保证项目实施具有可衡量性、可比较性和可延续性，最终为决策提供坚实的依据。

2.3 入选项目主要特征

总体而言，过去20 年来，日本科学未来馆共组织实施了24 项驻馆科研项目，其中来自东京大学、日本产业技术综合研究所、庆应义塾大学的项目位居前3 位，共有15 个科研项目成功立项，展现了驻馆科研项目择优的策略［18］。上述机构均是日本国内数一数二的学术型大学和研究机构，科研实力积淀深厚，拥有数量庞大的一线科研人员，与企业、政府、其他组织的合作密切，产学研协同创新能力强，具备开展前沿科技科普工作的资源、人力条件。因此，吸引来自一流科研机构的科研人员在日本科学未来馆开展科普活动是项目能够取得预期效果的先决条件。以东京大学成功立项的项目为例，能源、新材料、环境和医学等重点研究领域中与社会生产、生活密切相关的学科获得立项的比例最高，反映出驻馆科研项目以应用为导向的策略，强调科技成果推动社会发展进步的效用。此外，驻馆科研项目也紧跟科学热点事件和社会热点问题，深入洞察公众需求，回应公众关切，体现以用户需求为中心。科研人员结合自己所在领域探讨关乎公众切身利益的科技问题，思考前沿科技的发展及其对社会生活的影响是科普工作的出发点和需要首要考虑的因素。

2023 年，驻馆科研项目以日本科学未来馆的“愿景2030”为引导，以思考人类未来发展为主线，以4 个主题“人类生活”“智能社会”“地球生态”“挑战未知”为切入点，鼓励科研人员围绕多样性和包容性、饮食、健康、医疗，以及人工智能、智慧城市、物联网、数字社会，能源资源、气候变化、灾害风险、生物多样性、太空以及深海等领域策划开发实施展览教育活动［19］。在项目的目标设定上，一以贯之地致力于汇集不同领域的科研人员，为各个领域创造新的解决方案，将驻馆项目打造成为推动社会进步、技术创新和可持续发展的平台。

2.4 项目实施效果

经过20 年的实践，日本科学未来馆的驻馆科研项目在科研人员中不断积累口碑，在一项针对驻馆科研项目的采访中，受访者肯定了驻馆科研项目在过去20 年中的成效，并认为这些项目不仅发挥了引领和示范作用，还促进了资源共享和协作支持，形成聚合效应［20］。新冠疫情前，日本科学未来馆的年观众量（2014 至2019 年）均超100 万人次［21］，这使得科研人员能够从公众的多元观点和海量实验数据中受益，有助于项目应用快速迭代和优化。在日本科学未来馆所构建的驻馆科研项目平台上，社会资源共享和协作支持的模式极大地提高了科研人员参与科普的积极性，同时，这个平台还有助于科研人员获得公众对科研工作的理解和支持，从而提高了科研人员的获得感和成就感。这种积极反馈对于推动科研人员开展科普活动至关重要［22］。

3 日本科学未来馆实验室建设的特色经验

日本政府在科学传播领域引入了学术研究和高校教育领域的“产官学”协同机制，促进科技馆与研究型大学、科研院所之间的合作，以推动科技创新和科学普及。首先，科技馆作为平台，开发、整合、利用科研与科普资源，通过展示研究成果、支持创新创业、产学研交流等方式实现科技创新成果的转化和应用。其次，科技馆以公众为中心，将满足公众迫切的科普需求放在首位，研发、实施展览和教育活动，搭建公众与科学对话的交流渠道，促进科学传播。

3.1 采用自下而上的实验室建设协同模式

日本科学未来馆将驻馆科研项目打造成为众创空间，自下而上汇聚各方力量，既形成了多方合作的横向关系网络，促进人力资源、学术资源与经济资源的流通与汇聚，又打造了从研发到应用的纵向链，促进成果转化和产业创新，同时得到了自上而下的政策支持，包括“政策支持科学”“技术和创新（STI）”“促进社会中的科学”等计划，营造了有利于众创活动、社会对话的环境。

一是形成“科技生产—成果转化—场景应用”的纵向链，构建科研与科普融合的供给体系。首先，在研发阶段，科研人员、工程师、公众等不同领域的参与者形成合作网络，共同参与项目的规划、设计，为成果应用奠定良好基础。其次，在成果转化阶段，发挥科技馆资源汇聚的独特优势，推动优质科研项目实施、促进产学合作。再次，在场景应用环节，科技馆实验室作为实践场所，做强展览、培训、讲座、研学、竞赛等品牌［23］，不同组织和人员的合作关系更具可持续性，有助于达到最佳的科学传播效果。这种模式突破了传统的自上而下的指令式管理。

二是建立多方合作的科学传播网络，联合大学、研究所、科技馆、媒体等多元主体协同实施创新研发项目，让不同行业的利益相关者和公众共同参与［24］。日本科学未来馆实验室建设基于自下而上、开放性分布式的传播理念，吸纳学会、学校、企业、科研机构、媒体等多主体参与，加速信息的传递以及在不同主体间流动，形成一个去中心化的网络。基于不同层次、不同维度的合作，政府部门、科研机构、社会组织、企业等各方形成广泛的联盟和伙伴关系，有利于发挥各方的优势和能力，这种模式适应了现代信息技术和媒体的发展趋势，鼓励更广泛的参与和协作，满足多元主体的需求。

3.2 基于实验室功能拓展的路径设计

为未来发展培养下一代科研人员和工程师是科技馆的一项重要使命，也是研究型大学、科研机构与科技馆之间共同利益的主要结合点。

一是科学教育层面，科技馆实验室为公众提供了一个更加直观地感受科学的学习场所，让公众更好地了解科学研究过程，掌握科学实验操作方法，从而更深入地理解科学知识。将科学实验仪器直接搬进展厅，并让科研人员在展厅与公众进行互动交流，公众可以近距离地观察科研人员的工作，并随时与科研人员交流感兴趣的问题，使公众在日常生活中接触科学、理解科学、参与科学。通过这种亲身参与和直接感受的方式，公众不再局限于被动接受，而是主动参与，在参与操作过程中寻找解决问题的方法和策略，从而引发公众深层次的思考，其科学思维能力也能有所提高，形成对科学日益增长的兴趣，甚至创造性地运用科学，从而形成较高的科学素养［25］。借助这种方式，科学教育从传统的灌输式教学转向真正意义上的建构式学习。

二是科学传播层面，科技馆实验室作为科研人员与公众双向互动的交流平台以及科学文化传播的媒介平台，能够增强双方之间的信任和相互理解，同时也能成为科学文化传播的媒介。科技馆为不同利益相关者提供了发表意见、互诉需求、冲突和解、形成共识的交流平台，尤其是在复杂和有争议的问题、新的颠覆性技术上，有助于化解有关各方之间的矛盾和僵局。这种科学传播的过程是双向的：科研人员从公众的反馈中更加深入地了解前沿科技与社会之间的关系；而公众有机会考虑科学与技术、社会之间的影响，在与科研人员相互沟通过程中进行生成性对话。借助这种沟通模式，科学传播建立公众现实生活中建构科学的意义、注重现实生活与社会的联系，逐渐向培养有能力解决各项与科学相关的社会问题的公众过渡。

三是科技创新层面，科技馆实验室不仅可以为公众提供参与科学实验的机会，还可以为科学研究和科技创新提供必要的支持和平台。通过设置公众可参与的科研项目，进一步鼓励公众与科研人员以共创共享的方式合作，公众既作为调查对象，为科学研究提供样本数据，又参与数据收集、分析，推动科学研究。通过驻馆科研项目，科技馆实验室与大学、科研院所、企业合作，开展科学研究和技术创新的应用项目研究。在这种模式下，实现了科研科普长效有机结合，营造了全民参与科技创新的科学文化氛围。

4 对我国科技馆实验室建设的启示

习近平总书记高瞻远瞩地指出“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼，要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”［26］。2023 年5 月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，倡导在实验教学方面联合共建创新实验室，充分整合实践资源，全面提高学生科学素质，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。据不完全统计，中国超过半数的省级科技馆都设置了实验室［5］，实验室课程主题丰富，按照学科分类设置课程内容，并依据不同人群的需求、不同学科特色设置单次课程、系列课程,然而，科技馆实验室也存在课程开发相对滞后，活动主要集中在周末和节假日开展、活动频次不高，同时实验室相关的专业人员缺乏等问题，导致实验室无法充分发挥其紧密结合科研科普的效应。目前，中国科技馆实验室建设尚处于起步阶段，需要在实验室建设、管理理念和方法上继续摸索和创新。科技馆与高校、科研院所合作是在现有科学教育资源和工作机制基础上，促进各类资源、功能和优势的匹配、互补，从而实现集成增效的目的。日本科学未来馆提供了一个可参考的样例，为中国的科技馆展示了引入驻馆科研项目的价值，对科技馆和科研院所如何在科普内容建设上各展所长、同步推进、形成合力提供启示。随着全社会对科普的重视程度明显增强，科技馆实验室建设也迎来了前所未有的发展机遇和发展环境，基于中国当前科技馆建设正处长由数量增长向质量提升的转变过程中，结合国情实际，科技馆实验室有针对性地借鉴日本科学未来馆在科研与科普融合中的经验做法，通过畅通科研资源科普化渠道、构建空间与功能聚合的科研科普结合平台、完善驻馆科研项目机制，充分发挥科技馆的场地、科普优势，以及科研院所的专家、科技成果优势，有助于加快建设教育强国、科技强国、人才强国，为全面建设社会主义现代化国家夯实基础。

4.1 引入驻馆科研项目的价值

为不断提升国家科普能力，形成带动、辐射全社会共同推进科普的大协同、大合作的科普态势，需要构建社会化协同的科普生态［27］，促进科技馆与高校、科研院所等科研机构紧密协作，将科研成果及时地、精准地向公众传播，共同致力于公众科学素养的提高、科技成果的转化和应用。科技馆拥有丰富展（藏）品，能够为观众提供基于实物的体验和基于实践的探究等教学资源，这为引导观众获得直接经验、实现科学认知提供了必要条件［28］。这些展（藏）品包括自然标本、科学实验、科学考察器具、技术发明产品及使用的工具、材料等、科研手稿等［29］，以及以上述科技藏品中的科学实验、科学考察器具、技术发明产品及使用的工具、材料等为原型，研发参与体验型、动态演示型展品等，均是科技探索的对象、工具、材料产物，可以帮助观众更好地理解科学知识、科学方法、科学思想、科学精神，使其具备较高的科学文化素养。科研人员借助科技馆的设施、氛围和资源，能更好地将晦涩的科学术语和抽象的科学实验变得通俗有趣，提升科普宣传效果。通过引入驻馆科研项目这一运作模式，科研人员在科技馆这个开放的平台上开展科研工作，进行实验、测试和验证，同时将研究成果转化为公众易于理解的科普内容，同时也通过实时展现科研人员的科学探究过程，观众得以深刻理解科研人员在探索、认识、利用、改造自然过程中所体现出来的科学精神、科学思想和科学价值观。因此，驻馆科研项目是科技馆与高校、科研院所发挥各自独特优势的重要结合点，科技馆实验室通过积极引进相关的研究项目，为科研工作者积极投入科普工作、促进科研成果推广应用“搭台唱戏”，很好地展示了科技馆教育、研究、展示的功能，服务于促进学术研究与实践的结合、培养优秀人才培养并推动科普教育，将科技成果应用于社会，从而产生积极的社会影响。

4.2 畅通科研资源科普化渠道

中共中央办公厅、国务院办公厅发布的《关于新时代进一步加强科学技术普及工作的意见》提出及时向公众普及科学新发现和技术创新成果、搭建科技成果科普宣介平台等要求。科技馆实验室为物质资源、财务资源、技术资源、信息资源、人力资源等科技资源的科普转化提供了通畅渠道：一方面，科研人员依托科技馆阵地，联合开展面向公众的科普活动，能够将科研人员在研究中获得的阶段性成果迅速转化为科普内容，从而增加科普内容的时效性，与公众分享最新的研究进展，这种双向的交流不仅丰富了科学传播的形式，也激发了公众对科研成果的浓厚兴趣，增强公众的参与意愿；推动形成科研与科普有机结合的长效合作机制［30］，将科研中的物质资源转化为具体的展览展品、教育活动资源包、科普图文等。另一方面，科研人员可借助科技馆的科普专业团队和平台开展科研资源的科普创意开发，推动适宜转化的科研成果实现科普化，形成科普图书、科普动漫、科普影视、科普游戏、科普玩具、科普展览展品等科普产品。科研和科普两方面在资源利用、内容传播和社会参与方面形成良性互动，科研成果得以更好地传达给公众，增加了科研成果的可见性，有助于吸引潜在的合作伙伴；同时，科研与科普的良性互动也有助于将科研资源引入科普领域，促使科研资源更加畅通地转化为科普产品和内容，满足实际应用和社会需求，促进科技成果的转化和应用。

4.3 构建空间与功能聚合的科研科普结合平台

利用科技馆创设科研与科普融合的实验室有利于通过资源汇聚，实现人员、信息、政策、技术等多领域汇集。从空间上看，可利用科技馆与当地国家实验室、国家重点实验室、新型研发机构、高校院所已有的合作关系设计驻馆科研项目，再逐渐过渡到吸引顶尖级科研人员申报的理想状态。另外，根据国家发布的《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035 年）》和现代科技馆体系建设的要求，支持高校、科研机构、企业、科学共同体等为驻馆科研项目提供科研资源，并依托科技馆实验室场地，配套先进设备的实验设备，围绕当前的国家科技重大项目以及公众关心的科学与技术问题，及时普及重大科技成果。这种方式可以为驻馆科研项目提供良好的实验条件和实验平台，建立共享资源和技术支持的科普工作合作机制，以提高项目的实施效果，促进科学成果的应用和推广。

从功能上看，建设实验室、引入驻馆科研项目有助于实现科技馆“产、学、研、用、展”紧密结合、一体化发展。（1）产。产业环节，利用企业的生产优势加速科技成果的转化。根据市场需求和技术前瞻筛选具有创新潜力的项目开展新技术和新产品的研发工作，并进行实验验证和性能测试。（2）学。培养环节，通过组织科普教育培训班、讲座等活动，培养具备较高素质和专业技能的科学传播人才，并提高他们的科普宣传技巧和沟通能力。（3）研。合作环节，在合作研究、资源整合等方面，场馆、高校、科研机构和企业加强合作，形成实力强大且高效的研究团队。（4）用。转化环节，科研人员通过驻馆科研项目将科研成果应用于实际情境中（科技馆实际展览或科普活动）实现技术转移和技术示范，并为进一步的应用和推广积累经验。（5）展。传播环节，通过主题展览、科普活动的形式让大众直观了解前沿科技，同时，还向学校、社区提供科学教育内容和实践活动，进一步促进科技成果的传播与应用。

4.4 完善驻馆科研项目评估机制

建立规范的驻馆科研项目管理模式，即遴选、策划、实施、评价的循环式管理系统，对各方面资源进行合理利用、评估和管理，加强项目培育、申报、后续管理工作、落地，推动行业推广与应用。首先，通过调研和评估及时了解科技创新、科学研究成果、主流技术发展趋势，为项目选题指南设置提供依据。其次，设立评估委员会或专家团队，考虑技术可行性、商业化潜力和社会影响等因素，重点遴选创新潜力大、可行性高、应用前景广的项目。第三，设立专项资金和建立产学研用合作机制，并提供必要的资源支持，促进资源共享和技术支持，为驻馆科研项目的顺利进行和取得成功提供基础保障；同时，定期评估项目进展和效果，并根据评估结果及时调整和改进，以提高项目的整体效率和质量。另外，引导科技馆实验室有效推动科技成果转化和科学普及，进行技术转移和知识产权保护，以确保创新成果的转化。

5 结论

依托实验室开展科学教育是科技馆的重要教育活动形式之一，是科技馆实现良好科学传播效果的有力手段。本研究以日本科学未来馆驻馆科研项目为研究对象，提炼分析此类科研项目的特征，围绕参观实验室、组织公众研讨会、公众参与科学研究与实践的共创模式等不同科普形式，从搭建科学传播与科学教育平台、推进合作共享机制等层面考察项目协同模式及成效，并结合中国情境讨论可行策略。科技馆与高校、科研院所间的紧密合作为国家科普能力建设提供重要支撑。为了适应新形势，需要持续推进科技馆实验室建设和驻馆科研项目的实施，不断优化和创新科普方式和手段。驻馆科研项目可以为科研人员提供更广阔的创新空间，科研人员可借助科技馆这个平台，与科普人员合作开发新的科普产品，进一步促进科学文化的传承和创新发展，提高公众科学素养和科学素质，更好地推进科普工作的实施和创新发展，为国家科技事业发展增能。