公眾參與式科學(xué)教育新實(shí)踐

余一鳴

“聽有蟲”公民科學(xué)項(xiàng)目基于上海自然博物館的拓展教育活動(dòng)“我的自然百寶箱”，在2019年8—11月實(shí)施，是一項(xiàng)以基于實(shí)物的體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)為教學(xué)理念，以戶外活動(dòng)、線上聯(lián)結(jié)、專家介入、全民參展為特色的公民科學(xué)活動(dòng)。項(xiàng)目立足直翅目鳴蟲近緣種可通過鳴聲區(qū)別這一科學(xué)問題，開發(fā)微信小程序“聽有蟲”，圍繞鳴蟲主題工作坊、聽有蟲戶外鳴聲采集活動(dòng)、夜聽蟲吟主題展覽三大主題活動(dòng)板塊，引導(dǎo)公眾參與收集科研基礎(chǔ)樣本，鼓勵(lì)公眾走進(jìn)自然、發(fā)現(xiàn)自然、收藏自然，提升科學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)思維。

教學(xué)目標(biāo)

科學(xué)知識目標(biāo)：了解鳴蟲的基本分類；了解鳴蟲的發(fā)聲方式、音節(jié)特點(diǎn)和行為模式；掌握按照典型鳴蟲生境采集鳴聲樣本的方法；了解樣本采集在自然科學(xué)基礎(chǔ)研究中的位置；理解昆蟲與環(huán)境之間的關(guān)系。

科學(xué)探究目標(biāo)：學(xué)習(xí)采集特定類群昆蟲的聲音樣本，能基于聽覺區(qū)分，探究不同聲音背后的生物學(xué)意義；能基于興趣開展信息收集型微信小程序的探究，了解機(jī)器的語音識別原理，探究不同聲源距離對識別準(zhǔn)確率的影響。

科學(xué)態(tài)度目標(biāo)：培養(yǎng)好奇心，勇于提出問題，積極尋求答案；培養(yǎng)尊重自然的態(tài)度；提升從樣本收集、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探索能力；提高科學(xué)興趣，關(guān)心語義識別等前沿交叉技術(shù)的發(fā)展。

科學(xué)精神目標(biāo)：培養(yǎng)不畏艱難的勇敢特質(zhì)；培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)、實(shí)踐驗(yàn)證的科學(xué)精神；能從自主探究的自然活動(dòng)中獲得快樂，感受到記錄生物多樣性的愉悅感，提升自我效能感。

活動(dòng)準(zhǔn)備

活動(dòng)時(shí)間：一般農(nóng)歷立秋前后開始至霜降期間，即各地區(qū)鳴蟲活躍期。

教學(xué)場地：報(bào)告廳、主題教室、戶外公園綠地或小區(qū)等。

教學(xué)準(zhǔn)備：1份主題講座材料，1套自然聯(lián)絡(luò)員主題工作坊課程，基于地理位置、擁有智能語義識別且能夠迭代學(xué)習(xí)提升準(zhǔn)確率的微信小程序，1套戶外裝備（長袖、長褲、長襪、手電筒、驅(qū)蚊液等），1部帶有地理定位、即時(shí)錄音且能流暢運(yùn)行微信小程序的智能手機(jī)，1個(gè)由即時(shí)通訊軟件（如微信）組建的在線社群。

實(shí)施過程

第一階段：鳴蟲主題工作坊

立秋之后，由主辦方通過微信等渠道發(fā)布“聽有蟲·公民科學(xué)家”項(xiàng)目信息，定向招募參與者，隨后進(jìn)行面試，篩選至30人左右。組織一場以項(xiàng)目首席科學(xué)家聘任、主題講座、自然聯(lián)絡(luò)員工作坊為主要內(nèi)容的線下活動(dòng)。講座以“聞聲識蟲話暑秋”為主題，內(nèi)容以傳統(tǒng)鳴蟲文化、鳴蟲生物學(xué)特征等趣味科學(xué)知識為主。主題工作坊課程包括“鳴蟲基本知識”“本地鳴蟲聲音鑒賞”“鳴聲研究前沿”“聽有蟲小程序介紹”“鳴蟲（或昆蟲）標(biāo)本制作”等內(nèi)容?；顒?dòng)結(jié)束，向參與者發(fā)放“自然聯(lián)絡(luò)員”身份認(rèn)證吊牌?！奥犛邢x”小程序基于人工智能迭代的自然語言處理算法模塊，由公眾采集各地鳴蟲聲音，通過后臺(tái)識別、人工矯正及迭代學(xué)習(xí)，最終呈遞為帶有明確采集信息的有效樣本，并能夠應(yīng)用到昆蟲學(xué)者的相關(guān)研究中。

設(shè)計(jì)意圖：由于受眾缺乏專業(yè)的昆蟲學(xué)基礎(chǔ)知識，本階段教學(xué)要使受眾關(guān)注鳴蟲的趣味性與生物分類學(xué)的科學(xué)性，鼓勵(lì)通過師生間交流建立起課堂之外的自然興趣。

第二階段：“聽有蟲”戶外鳴聲采集活動(dòng)

定向組織戶外活動(dòng)，選擇18：30—21：30時(shí)間段，穿著適合的戶外裝備，至少2人一組共同行動(dòng)；以公園綠地、小區(qū)為主，目標(biāo)為收集到盡可能多的多種鳴蟲聲音樣本。在小區(qū)、綠地、公園等地尋找鳴蟲生境，結(jié)合鳴蟲聲音定位鳴蟲位置；在周圍環(huán)境噪聲較低時(shí)，打開微信小程序“聽有蟲”，長按鍵15秒采集該鳴蟲聲音，并且上傳當(dāng)前地理、溫度、時(shí)間信息。通過小程序標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫音源對比當(dāng)前人工智能語音識別結(jié)果，思考不同聲源結(jié)果置信度受聲源距離、環(huán)境噪聲的影響，在下一次采集時(shí)盡量減少干擾。

設(shè)計(jì)意圖：組織受眾或自行開展戶外探索活動(dòng)，將工作坊中所習(xí)得的技能加以應(yīng)用；通過親子、朋友組合增加協(xié)作感；通過統(tǒng)一線上平臺(tái)“聽有蟲”微信小程序，提供鳴聲采集的即時(shí)反饋、參與者區(qū)位排名，增加趣味性；鼓勵(lì)公眾產(chǎn)生更多的親自然行為。

第三階段：“夜聽蟲吟”展覽主題活動(dòng)

基于前期線上數(shù)據(jù)征集、線下活動(dòng)記錄和特約攝影進(jìn)行展覽策劃。展覽以“夜聽蟲吟”為名，分為“上海鳴蟲肖像”全景深億萬像素?cái)z影、“斗蟋先生的晚八點(diǎn)”3D沉浸式聲音劇場、我的自然故事、鳴蟲聲譜在線數(shù)據(jù)庫4部分。其中的各類鳴聲由來自20個(gè)省級行政區(qū)的參與者提交，“我的自然故事”由公眾提供并最終確認(rèn)。本階段活動(dòng)內(nèi)容皆基于此展覽。

設(shè)計(jì)意圖：在展覽中，使受眾通過視覺、聲音、新媒體、觀念等方式的呈現(xiàn)，關(guān)注鳴蟲所代表的自然界的聲音，提升個(gè)體在視覺、聽覺等感官上的通感能力。

成果及評估

本項(xiàng)目與華東師范大學(xué)高級實(shí)驗(yàn)師何祝清合作，他表示，數(shù)據(jù)中有80%的內(nèi)容有使用價(jià)值并可能推動(dòng)未來的昆蟲鳴聲研究。上海科技館博士后流動(dòng)站的兩棲類動(dòng)物研究者張偉在了解項(xiàng)目成果后，向項(xiàng)目組提出蛙鳴項(xiàng)目的合作請求。

超1.7萬人次公民科學(xué)家通過官方微信小程序參與了本項(xiàng)目，共產(chǎn)生2 595條數(shù)據(jù)補(bǔ)充進(jìn)上海鳴蟲聲譜數(shù)據(jù)庫?；顒?dòng)期間，共開展了包括“秋后尋蟲”“夏日精靈”主題日活動(dòng)在內(nèi)的14場戶外考察活動(dòng)，715名公眾參與其中。40名優(yōu)秀參與者受邀成為特約“自然聯(lián)絡(luò)員”，作為本次公民科學(xué)項(xiàng)目的種子選手，共自發(fā)開展戶外考察320余次。微信、報(bào)紙、電視等媒體，如央廣網(wǎng)、新民晚報(bào)、上海科技報(bào)、中國新聞網(wǎng)等推送活動(dòng)相關(guān)內(nèi)容75篇，瀏覽閱讀量超10萬人次。官網(wǎng)活動(dòng)曝光量超45萬次，微信曝光量超1 500萬次。

特色分析

打破單向傳播模式，讓公眾成為科學(xué)家和策展人

本項(xiàng)目在策劃初期就力求打破“公眾是受眾，信息單向傳播”的科學(xué)傳播壁壘，以基于實(shí)踐的探究式學(xué)習(xí)為教學(xué)理念，將公眾作為內(nèi)容創(chuàng)造的主體，既是科學(xué)知識的學(xué)習(xí)者，又是科學(xué)內(nèi)容的創(chuàng)造者，更是科普展覽的策劃者，充分參與到科學(xué)研究的實(shí)踐中。

借助新技術(shù)手段提升公眾參與度

原創(chuàng)開發(fā)的“聽有蟲”鳴蟲聲音識別小程序，是人工智能在鳴蟲聲音識別方面的首次嘗試。上海自然博物館聯(lián)合華東師范大學(xué)昆蟲研究團(tuán)隊(duì)，試圖繪制鳴蟲聲譜數(shù)據(jù)庫，解決科學(xué)家采集鳴聲樣本的難題。公眾可以方便地用手機(jī)隨時(shí)記錄聲音片段，方便更大范圍內(nèi)的公眾能夠參與到活動(dòng)中來。

項(xiàng)目策劃凸顯展教合一

“聽有蟲”項(xiàng)目時(shí)長3個(gè)月，大部分時(shí)間開展線下活動(dòng)。教育活動(dòng)開展的過程中，就已經(jīng)產(chǎn)生了展覽的內(nèi)容，而策劃的實(shí)體展覽也是面向更大范圍公眾開展的科普教育，二者相輔相成，有機(jī)結(jié)合。

博物館成為溝通科學(xué)家、公眾的橋梁，開創(chuàng)科研、科普相結(jié)合的新模式

作為國內(nèi)首個(gè)鳴蟲聲音識別的微信小程序，“聽有蟲”使得公眾在任何地區(qū)都能快速上傳鳴聲文件，專家會(huì)在社群定期答疑，用媒介搭建了公眾與科學(xué)家之間的橋梁，使得公眾與博物館、專家之間形成了順暢的科學(xué)傳播渠道?！?/p>