美国高校实验室推进社会应急科普教育模式研究

杨超

（中国矿业大学公共管理学院，江苏徐州 221116）

高校实验室是国家战略科技力量建设中的关键组织，是“产、教、研一体化”推动经济社会高质量发展的三大核心之一。中国的高校实验室体系内部种类丰富，既有体量大的国家实验室、全国重点实验室和教育部重点实验室，还包括体量相对较小的省市级、校级实验室，在建设类型分布上与美国高校实验室体系存在高度的相似性。高校实验室覆盖所有学科和技术门类，是极其优质的科普资源。美国高校实验室长期以来非常重视实验室的公众开放和科普服务，是高校承担社会服务职能的典型案例。尽管一些中国实验室也开始重视科普文化公共服务，但与美国同级同类实验室相比，仍然存在着不小的差距。例如，美国强磁场实验室（National High Magnetic Field Laboratory）2022 年有超过2000 名从幼儿园到高中阶段的学生参与课堂拓展活动，实验室科研人员面向社区开展了90次科普活动，累计科普人数超过5200人。[1]而同级同类的中国科学院强磁场科学中心，2022年度开展科普参观90余次，参与人数仅有2000余人。[2]两者相比可以很直观地发现，美国实验室的科普人数更多。若考虑到本地的青少年人口基数，实验室科普覆盖范围的差距会更大。那么，美国高校实验室在社会应急科普教育上有哪些优势？在当前安全和应急事件频发的背景下，如何高质量地提升公众应急科普教育和提升中国的科学文化氛围是我国社会教育的短板和困境。本研究以美国为例，研究美国高校实验室推进社会应急科普教育的模式和经验。

一、美国高校实验室参与社会应急科普教育的动因分析

（一）政策动力：“影响力绩效”和“安全规制”

面向社会的应急科普教育是美国高校实验室的基本职责和绩效评价标准之一。从美国能源部建设的17家国家实验室，到联邦政府资助的联邦实验室和研究中心，再到高校建设的小型实验室，都非常重视社会应急科普教育的投入。社会科普教育不仅是公众了解实验室的渠道，而且为潜在生源开展了招生宣传，更能提升整个社会的科学文化氛围。在美国政府资助并依托高校建设的国家实验室中，社会应急科普教育情况是实验室绩效评价和年度报告总结的重要内容，在实验室的年报中都会统计每年参与实验室科普活动的人数。如，布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory）科普参观的幼儿园及中小学阶段的年均人数达到3万人。[3]实验室面向社会的开放和科普活动，能够激发科学爱好者的求知热情，实验室面向青少年的科普活动使其成为科学知识启蒙和兴趣培育的重要基地。

美国高校实验室非常重视实验室员工自身的安全科普，对进入实验室开展工作的科研人员会要求参加严格的应急科普培训作为实验室科学研究的第一课。这保证了实验室面向社会应急科普教育的专业化水平。这一方面得益于美国劳动部职业安全和健康局（Occupational Safety and Health Administration）的《实验室安全指南》明确了实验室安全科研的基本要求。[4]这份指南与美国相对完善的《职业安全和健康法》（Occupational Safety and Health Act）共同确立了实验室安全培训的质量，也为实验室员工的安全培训提供了法律政策上的保障。另一方面，实验室人员入门安全培训得益于较为成熟的实验室管理制度。多数高校实验室的安全培训会维持1个月左右的时间，以便于熟悉实验室设施、设备安全使用规范和相关管理制度。这不仅提升了科研人员的安全应急科普意识，而且增强了安全应急科普的人才储备。实验室安全建设不仅包括员工安全，而且也包括实验室设施的安全维护和管理。例如，在美国国家实验室的年度评估中，会从研发产品的数量和质量、研究设施的建设和运行、科研项目管理、依托建设单位领导力、环境安全与健康、商业系统、设施维护和基础设施、安全和应急管理等8个维度对实验室进行分级评价。[5]实验室对安全和应急的教育很自然地体现在科普参观之中，几乎所有的科学实验室都会涉及安全教育的内容。

（二）系统推力：“社区参与”和“博物馆联盟”

美国高校在大学的职能安排上，除了重视教学科研之外，最为显著的特征就是鼓励师生的社区参与，这也是美国高校的文化传统。高校参与社区公共服务不仅提高了学生的学习体验，而且烘托了社区的科学文化学习氛围。高校的社区参与传统不仅为师生提供了开展自然和社会科学实验的场地，而且还能为社区灾后恢复提供科技和文化服务。高校实验室参与社区服务有学校和学院的双层助力。在发生重大自然灾害时，高校实验室有效参与社区的恢复建设，保障了高校附近的社区韧性。例如1999年，北卡罗来纳州发生飓风灾害之后，北卡罗来纳大学（University of North Carolina）对周边社区开展调查，提供了灾后公共卫生服务，促进了应急知识传播。[6]2022年，耶鲁公共卫生学院（Yale School of Public Health）专门成立了由公共卫生系主任、研究所负责人和教授为领导团队的“社区影响实验室”，培养有包容精神并能应对公共卫生复杂形势的社区工作者。[7]2023年，依托芝加哥大学建设的美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory）也成立了“实验室参与社区服务办公室”，推动科学知识在社区的普及。[8]高校与社区的常态化互动为实验室科学家开展安全应急知识科普活动提供了良好的基础。

发达的非营利组织体系是高校实验室参与应急科普的外部系统推力。美国在这方面的探索也有悠久的历史。早在1906年成立的美国博物馆联盟（American Museum Association）就为推动高校实验室的安全应急科普工作提供了很强的外部支持。该联盟通过整合美国全国范围内的博物馆资源，构建一体化系统提升科普资源的普及率，营造了全社会科学知识学习的整体氛围，成为安全应急科普社会教育的关键推力。美国对博物馆的界定更为广泛，不仅包括传统意义上的城市博物馆，而且还包括许多高校和科研院所的实验室。相较于城市博物馆对社会历史文化的知识普及，高校和院所科研实验室更注重对自然科学的科学普及。这种整合思路进一步提升了城市和社区的科学氛围。博物馆联盟的资源整合为高校实验室的科普活动发现提供高效的传播系统，城市社区的科学爱好者也更容易参与实验室的安全应急科普活动。[9]此外，社区参与联盟（Community-Engagement Alliance）长期致力于加强高校与本地社区的联系，推动了高校和社区的合作。美国较为完善和成熟的非营利组织运营使得社区安全应急科普教育也更具可持续性。例如，美国印第安纳州的“社区参与联盟”不仅直接参与社区的知识科普活动，而且还为科普活动筹集合作资金，并设立了“社区参与贡献奖”。正是非营利社会组织的驱动，社区能够积极和持续地参与科普活动，为公众获取安全应急科学知识提供了极大的便利。

总体而言，美国高校实验室参与社会应急科普教育存在双重动因，不仅有影响力绩效评价和安全规制规范化的政策动因，而且还包括高校社区参与传统和博物馆联盟等社会组织驱动的系统推力。政策动因激励了实验室内部向社区靠近，而系统推力又从实验室外部拉近了社区与实验室的距离。

二、美国高校实验室参与社会应急科普教育的过程

尽管不同规模的实验室参与社会应急科普教育的过程存在一些差异，但总体而言，美国高校实验室参与社会应急科普教育的过程聚焦在三个方面：定期开放的科普教育活动、多元融合的科普生态系统和充满人文精神的科普吸引体验。本研究基于纽约州立大学布鲁克海文国家实验室、约翰·霍普金斯大学应用物理实验室(Applied Physics Laboratory, John Hopkins University)、亚利桑那州立大学科学学院年轮实验室（Tree Ring Laboratory, Arizona State University）和美国国家强风暴实验室（National Severe Storms Laboratory）4个实验室案例展开分析。这些实验室从依托单位及性质、实验室等级、安全应急科普领域和人员规模上都有明显差异，覆盖了大中小型实验室，涉及安全应急的多个领域，能呈现出美国高校不同类型实验室推动科技知识型社区建设和面向社会开展应急科普教育的参与水平（表1）。

表1 美国高校实验室参与社会应急科普教育的案例选择

（一）精细化的科普教育活动设计：时间和人群

四家实验室都较好地平衡了科学研究和科普教育之间的关系。四家实验室都采用定时开放和预约开放的策略，来平衡实验室教学科研与科普教育的时间，并通过单独设立面向公众的空间区域，筛选合理时间来安排公众的参观学习。合理的科普教育活动设计使得实验室的科普教育并不会影响科研工作的保密性，还兼顾了社会科普教育的功能。

布鲁克海文国家实验室设计安全应急科普教育活动时细致地划分了人群，主要分为4类：本地社区居民、幼儿园到高中段学生、其他高校学生及教师、博士后等。实验室针对四类人群设计了不同的参与项目，前两类人群参与的是实验室的安全应急科普活动，后两类人群参与的是安全应急及其他科学研究活动。自1998年开始，实验室就成立了社区咨询委员会（Community Advisory Council），委员会代表覆盖了22家本地企业、政府、教育、医疗等各类机构，开展环境、安全和健康领域的科普咨询。[10]例如，2023年7月，实验室面向家庭推出了形式多样的暑期活动，有“科学魔术秀”、野生动物保护、消防安全设备使用等；面向各年龄段学生则推出了纳米材料发现与电子设备使用、疫情防护材料加工与同步辐射光源、粒子对撞机实验等科普活动；[11]面向一般公众，设计了“科学酒吧会”，让公众和世界顶尖的科学家对话交流，探讨“森林大火对气候变化的影响”“定制化药品的未来”等话题，推动安全应急科学知识的普及。[12][13][14]美国能源部（Department of Energy）作为实验室的政府资助方，也大力整合其下属的17家实验室科普培训资源，提升社会安全与应急科普的系统化水平。[15]应用物理实验室设计了面向中学生的科学教育专业课程、3-12年级学生的专业项目、初中和高中生科学技能课后项目、高中网络安全暑期项目、航空科普暑期项目、中小学女生科技学习项目。相比之下，虽然年轮实验室和美国国家强风暴实验室面向社区和高中以下学生的科普活动没有细化人群，但是也都有精准的主题设计。比如，年轮实验室以艺术展的形式展示了历史上的亚利桑那州大火，分析了近百年来森林大火发生的强度及影响[16]，通过定期预约参观的形式，由专业的讲解员为活动参与者讲解实验室的运行、森林防火、自然安全和生物安全等相关话题。[17]

（二）多元融合的科普生态系统：参与和媒体

美国高校实验室在推动安全应急科普过程中，充分利用实验室在“产、教、研一体化”过程中的创新中心地位，构建了多元融合的科普生态系统。尽管年轮实验室和美国国家强风暴实验室规模较小，但这并没有影响到安全应急科普的生态化建设。年轮实验室的常规科普形式是实验室的参观陪同讲解活动。实验室专门设立讲解员，每周开展1-2次参观活动，重点讲解年轮的树木年代特征，通过年轮介绍地球气候变化和历史上发生的森林火灾，以及不同时期森林火灾政策变化以及森林防火灭火公共服务的作用。[18]实验室通过举办艺术展、“天空岛科学调查者”培训班和图书展的形式向公众传播树木保护和森林防火的科学知识。[19]年轮实验室的科普生态系统并不局限在实验室自身，还与学院其他实验室建立了合作科普项目，共同构成了亚利桑那州立大学科学学院的社区科普项目系统，涉及生物与生态安全、生物技术体验等多个领域。

美国国家强风暴实验室则将重点放在强风暴学习资源的媒体传播上。实验室制作丰富的强风暴学习资源，不仅有面向青少年和儿童的彩绘图书，引导青少年掌握水灾应急的基本常识以及风暴相关的应急服务，而且还有面向聋哑人和智力障碍者的气象安全科普信息，整合气象灾害的教育资源。[20]实验室每年与俄克拉荷马大学（University of Oklahoma）国家气象中心共同举办“国家气象节”系列活动，包括主题徒步、追逐风暴汽车秀、天气相关科普讲座、气象气球发射等。[21][22]实验室还面向3-12年级的学生、团体和公众开设特定时间段预约参观的通道。[23]除了这些活动外，实验室科普生态系统也重视数字化生态资源建设，建立播客和短视频的资源数据库，采用新媒体技术传播应对极端天气的科学知识。

另外两家较大规模的实验室建构了更加庞大的安全应急科普生态系统。例如，布鲁克海文国家实验室的科学家和科学教育者会根据社区的需求来开展定制化安全应急科普演讲活动，还会邀请世界科学技术和医药领域的知名专家制作纪录影片，开展科学知识宣传。[24]实验室还会与本地的博物馆、公共场所合作来共同推动科学知识的传播。[25]又如，应用物理实验室也设立了高中生实习、“技术领袖学者”短期实习项目，加强与青少年、企业界和社区的科学知识传播联系纽带。[26]总体而言，这4家实验室都建成不同规模且各具特色的安全与应急科普生态系统，为社会提供多元化的科普生态途径。

（三）充满人文精神的科普吸引体验：专业和趣味

实验室的人文精神通过一系列参与式的科普活动带来高质量的科普吸引体验。四家自然科学实验室虽然都是以先进科学和前沿技术为研究重点，但是在推动安全应急科普教育中都展现出浓厚的人文精神。实验室共享有趣有用的学习资源，将技术含量高的科学技术原理转化为直观可见的科普吸引体验，对各类科普人群都有很强的吸引力。具体包括三个方面：一是专业资源的趣味化传播。如，美国国家强风暴实验室设计“灾害动力学：飓风泥石流”游戏、“地震、飓风和洪水仿真应对”游戏等，在游戏过程中普及科学知识。[27]又如布鲁克海文国家实验室设计的“化学魔术秀”，普及生活中的化学安全常识。[28]二是专业知识的体验式吸引。如年轮实验室提供一些科普志愿讲解员的培训机会，吸引一些志愿者学习树木年代学，了解洪水、地震和火灾对树木的影响。[29]三是科研人员参与社区安全应急的实践工作，增强科学家和公众的互动，展现出实验室的人文精神。如，应用物理实验室、布鲁克海文实验室的科学家参与社区的志愿消防队，荣获“社区公共安全精神奖”。[30][31]美国国家强风暴实验室为旧金山勘探博物馆派驻科普团队，为民众普及应对极端天气的知识。[32]

三、美国高校实验室推进社会应急科普教育的典型模式

从国家实验室到院所实验室，从巨型实验室到小型实验室，美国高校实验室在社会安全应急科普教育过程中都有优秀的表现。高校实验室的科普能力建设提升实验室的社会影响力，并带动社区科学文化学习气氛，引导社区居民学习安全应急科学知识。结合美国高校实验室推进社会应急科普教育的资料，本文将推进模式归纳为图1。

图1 美国高校实验室推进社会应急科普教育的典型模式

（一）从志愿者到目标人群的科学知识传递

美国高校实验室推进社会应急科普教育过程实质上是从志愿者到目标人群的知识传递过程。实验室科普教育的一端是科普志愿者。科学家是实验室志愿者的主体，科学家科普培训具有专业化、项目化和网络化的特征。[33]实验室科学家利用业余时间，将专业的科学知识用通俗易懂的方式传递给科普目标群体。科普活动经常会采用募捐资金的方式维持正常的运行，志愿者大多数情况下是无偿参与。高校实验室经常在本地社区举办集体研讨和科技演讲活动。鉴于安全学科的跨学科属性，自然科学领域的科学家通常都对所研究领域的安全应急知识有透彻的把握，是优质的科普人才资源。同时，实验室的科普文化气氛浓厚，科学家普遍具有人文精神情怀，有很强的知识分享意愿，因此实验室招募的科普志愿者有良好的人员基础。实验室面向公众开放部分空间是美国高校实验室的一个鲜明特征，也成为实验室开展科普活动最聚集的场所。实验室科普教育的另一端是社会公众和各学段学生。美国高校实验室为高中及以下学段学生设计丰富多样的科学知识普及活动。实验室附近社区的幼儿园和中小学通过与实验室联合开展科普活动，为幼儿和中小学生学习安全应急科学知识提供机会。这无形中提升实验室的招生吸引力和社会影响力，不仅激发了儿童和青少年对自然科学技术的好奇心，而且还能够普及各领域的安全常识。每到假期，预约参加高校实验室的安全科普活动已成为许多美国家庭育儿的常规活动。便捷高效一体化的开放预约平台和优良的科学知识学习氛围，使美国高校实验室的社会应急科普活动普及率都普遍较高。

（二）科学知识通俗化设计的两种方向

科学知识通俗化设计是美国高校实验室开展社会应急科普的内容基础。实验室科学家从知识趣味化和艺术人文化两个方向提升科学知识转化为科普资源的效率。实验室的科学知识趣味化包括彩图绘本、游戏、科技魔术和趣味实验等形式。知识趣味化的过程能够吸引不同年龄的目标群体学习应急科普知识，使科学知识更易于接受和理解。比如，实验室设计了面向儿童的彩图绘本，很直观地描绘风暴、冰雹、泥石流、洪水等自然灾害情况下应急的措施，这些绘本让知识学习的过程变得有趣。科普项目的传播设计也考虑了目标人群的年龄特征，能很好地照顾到不同目标群体的知识获取需求。针对中小学生，美国高校实验室精心设计更符合中小学生需求的游戏和科技魔术，促进知识学习和娱乐的平衡，并明显加深知识内容的学习深度。而针对有一定基础知识的高中及以上学生群体，内容设计主要是趣味实验和科学作品，提高了学生的动手能力和知识难度。艺术人文化也是科学知识通俗化的一个方向。[34]美国高校实验室通过画展、艺术品展和小说等形式再现发生洪水、火灾等自然灾害的历史，用艺术和人文的方式传播科学应对重大安全应急事件的方式。实验室的科学家们也颇具人文情怀，亲身参与社区的消防工作，带动科学研究者关注安全应急知识传播效果，也极大地促进实验室科学人文精神的传播。

（三）科学知识传播形式的两条路径

美国高校实验室对安全应急科学知识的传播方式丰富多样，科学知识传播的路径也十分畅通，主要归纳为两条路径。直接的传播路径包括社区研讨会、体验式参观、青少年培训、公共演讲和直接参与社区应急工作。在直接传播的路径中，实验室科学家会主动向学生、社区公众传播科学知识。比如，布鲁克海文实验室的社区研讨会成立至今已有超过25年的历史，形成自己的科普服务特色品牌；布鲁克海文实验室和应用物理实验室面向青少年的培训项目种类丰富，不仅有全年的学习机会，而且还有暑期的学习专题项目。间接的传播路径包括图片、视频、音频、游戏和文字的传播。虽然间接传播路径会降低一些科普效果，但是能够非常便捷地传播安全应急科学知识。年轮实验室通过画展和艺术品展等形式帮助目标群体了解亚利桑那州森林大火发生的历史；美国国家强风暴实验室制作大量的极端天气和自然灾害发生的视频、游戏，为不能现场参与的学习者提供科普教育机会。两条路径在推动美国高校实验室参与社会应急科普教育上相辅相成。

四、美国高校实验室推进社会应急科普教育的经验反思

实验室建设是一项高资金投入的科研行为，也是国家科学前沿产出的关键。如何让高资金投入转化为更大的科学回报，是值得研究者和实践者共同探讨的课题。美国高校实验室在社区安全应急科普教育上的优秀表现，很好地回答了“学术优秀与社区科学水平是否能够兼得”的问题。[35]美国在这方面的经验表明，高校实验室开展社会应急科普教育不仅能够推动安全应急知识的普及传播，而且还能激发实验室科学家的灵感，提升实验室科学研究的知识溢出效应。

第一，高校实验室在提升社会应急科普教育上有显著优势，弥补了科普队伍专业水平薄弱和人员短缺的困境。一是领域优势：自然科学实验室几乎覆盖社会安全应急的各个领域，能够从多个角度提供高质量的科普资源；二是区位优势：高校实验室数量多，大多数城市都建设有高校实验室，科普覆盖范围广；三是志愿者优势：高校科学家和专业学生能利用业余时间承担讲解引导工作，知识讲解更有质量保障；四是知识更新优势：实验室的科学研究不断发展，能提升新知识的传播效率。[36]

第二，激发高校实验室参与社会应急科普的动力在于绩效评价改革和人文精神培育。美国高校实验室绩效评价体系将社会应急科普教育纳入实验室影响力评价指标，激发了实验室的科学知识传播动力。因此，高校实验室的投资回报不能仅停留在教学科研业绩上，而且还应将社会影响力纳入评价体系，并占据一定的评价比重；应根据水平、质量和服务范围，加快将科普成果纳入实验室绩效的认定，形成更加全面的实验室评估系统；应鼓励科学家积极投身科普事业，用通俗语言传播安全应急科学知识；以实验室评价改革和科学家人文精神培育并重，激活安全科学知识的科普内容供给，尤其应重视儿童及青少年的参与兴趣。

第三，发掘不同规模实验室参与社会应急科普教育的优势，构建集成化的实验室科普资源网络。规模较大的国家实验室应重视综合型安全应急科普生态系统的建设，强化实验室与企业、社区和政府的多方合作，增强跨领域安全应急科普的知识体系建设；规模较小的学院实验室应加强对所在学科领域安全与应急科普资源的开发，与同学院、同高校和相邻高校院所实验室联合开展科普活动，提升实验室在区域科普网络中的影响力。应在不干扰实验室正常教学科研秩序的情况下，加快开放符合公开条件的实验室资源。应在国家或者区域层面推动实验室科普资源网络集成化建设，建立全国实验室科普公共服务的预约系统，便于快速检索和系统性发布实验室科普活动。