美國高校實驗室推進社會應急科普教育模式研究

楊超

（中國礦業大學公共管理學院，江蘇徐州 221116）

高校實驗室是國家戰略科技力量建設中的關鍵組織，是“產、教、研一體化”推動經濟社會高質量發展的三大核心之一。中國的高校實驗室體系內部種類豐富，既有體量大的國家實驗室、全國重點實驗室和教育部重點實驗室，還包括體量相對較小的省市級、校級實驗室，在建設類型分布上與美國高校實驗室體系存在高度的相似性。高校實驗室覆蓋所有學科和技術門類，是極其優質的科普資源。美國高校實驗室長期以來非常重視實驗室的公眾開放和科普服務，是高校承擔社會服務職能的典型案例。盡管一些中國實驗室也開始重視科普文化公共服務，但與美國同級同類實驗室相比，仍然存在著不小的差距。例如，美國強磁場實驗室（National High Magnetic Field Laboratory）2022 年有超過2000 名從幼兒園到高中階段的學生參與課堂拓展活動，實驗室科研人員面向社區開展了90次科普活動，累計科普人數超過5200人。[1]而同級同類的中國科學院強磁場科學中心，2022年度開展科普參觀90余次，參與人數僅有2000余人。[2]兩者相比可以很直觀地發現，美國實驗室的科普人數更多。若考慮到本地的青少年人口基數，實驗室科普覆蓋范圍的差距會更大。那么，美國高校實驗室在社會應急科普教育上有哪些優勢？在當前安全和應急事件頻發的背景下，如何高質量地提升公眾應急科普教育和提升中國的科學文化氛圍是我國社會教育的短板和困境。本研究以美國為例，研究美國高校實驗室推進社會應急科普教育的模式和經驗。

一、美國高校實驗室參與社會應急科普教育的動因分析

（一）政策動力：“影響力績效”和“安全規制”

面向社會的應急科普教育是美國高校實驗室的基本職責和績效評價標準之一。從美國能源部建設的17家國家實驗室，到聯邦政府資助的聯邦實驗室和研究中心，再到高校建設的小型實驗室，都非常重視社會應急科普教育的投入。社會科普教育不僅是公眾了解實驗室的渠道，而且為潛在生源開展了招生宣傳，更能提升整個社會的科學文化氛圍。在美國政府資助并依托高校建設的國家實驗室中，社會應急科普教育情況是實驗室績效評價和年度報告總結的重要內容，在實驗室的年報中都會統計每年參與實驗室科普活動的人數。如，布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory）科普參觀的幼兒園及中小學階段的年均人數達到3萬人。[3]實驗室面向社會的開放和科普活動，能夠激發科學愛好者的求知熱情，實驗室面向青少年的科普活動使其成為科學知識啟蒙和興趣培育的重要基地。

美國高校實驗室非常重視實驗室員工自身的安全科普，對進入實驗室開展工作的科研人員會要求參加嚴格的應急科普培訓作為實驗室科學研究的第一課。這保證了實驗室面向社會應急科普教育的專業化水平。這一方面得益于美國勞動部職業安全和健康局（Occupational Safety and Health Administration）的《實驗室安全指南》明確了實驗室安全科研的基本要求。[4]這份指南與美國相對完善的《職業安全和健康法》（Occupational Safety and Health Act）共同確立了實驗室安全培訓的質量，也為實驗室員工的安全培訓提供了法律政策上的保障。另一方面，實驗室人員入門安全培訓得益于較為成熟的實驗室管理制度。多數高校實驗室的安全培訓會維持1個月左右的時間，以便于熟悉實驗室設施、設備安全使用規范和相關管理制度。這不僅提升了科研人員的安全應急科普意識，而且增強了安全應急科普的人才儲備。實驗室安全建設不僅包括員工安全，而且也包括實驗室設施的安全維護和管理。例如，在美國國家實驗室的年度評估中，會從研發產品的數量和質量、研究設施的建設和運行、科研項目管理、依托建設單位領導力、環境安全與健康、商業系統、設施維護和基礎設施、安全和應急管理等8個維度對實驗室進行分級評價。[5]實驗室對安全和應急的教育很自然地體現在科普參觀之中，幾乎所有的科學實驗室都會涉及安全教育的內容。

（二）系統推力：“社區參與”和“博物館聯盟”

美國高校在大學的職能安排上，除了重視教學科研之外，最為顯著的特征就是鼓勵師生的社區參與，這也是美國高校的文化傳統。高校參與社區公共服務不僅提高了學生的學習體驗，而且烘托了社區的科學文化學習氛圍。高校的社區參與傳統不僅為師生提供了開展自然和社會科學實驗的場地，而且還能為社區災后恢復提供科技和文化服務。高校實驗室參與社區服務有學校和學院的雙層助力。在發生重大自然災害時，高校實驗室有效參與社區的恢復建設，保障了高校附近的社區韌性。例如1999年，北卡羅來納州發生颶風災害之后，北卡羅來納大學（University of North Carolina）對周邊社區開展調查，提供了災后公共衛生服務，促進了應急知識傳播。[6]2022年，耶魯公共衛生學院（Yale School of Public Health）專門成立了由公共衛生系主任、研究所負責人和教授為領導團隊的“社區影響實驗室”，培養有包容精神并能應對公共衛生復雜形勢的社區工作者。[7]2023年，依托芝加哥大學建設的美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）也成立了“實驗室參與社區服務辦公室”，推動科學知識在社區的普及。[8]高校與社區的常態化互動為實驗室科學家開展安全應急知識科普活動提供了良好的基礎。

發達的非營利組織體系是高校實驗室參與應急科普的外部系統推力。美國在這方面的探索也有悠久的歷史。早在1906年成立的美國博物館聯盟（American Museum Association）就為推動高校實驗室的安全應急科普工作提供了很強的外部支持。該聯盟通過整合美國全國范圍內的博物館資源，構建一體化系統提升科普資源的普及率，營造了全社會科學知識學習的整體氛圍，成為安全應急科普社會教育的關鍵推力。美國對博物館的界定更為廣泛，不僅包括傳統意義上的城市博物館，而且還包括許多高校和科研院所的實驗室。相較于城市博物館對社會歷史文化的知識普及，高校和院所科研實驗室更注重對自然科學的科學普及。這種整合思路進一步提升了城市和社區的科學氛圍。博物館聯盟的資源整合為高校實驗室的科普活動發現提供高效的傳播系統，城市社區的科學愛好者也更容易參與實驗室的安全應急科普活動。[9]此外，社區參與聯盟（Community-Engagement Alliance）長期致力于加強高校與本地社區的聯系，推動了高校和社區的合作。美國較為完善和成熟的非營利組織運營使得社區安全應急科普教育也更具可持續性。例如，美國印第安納州的“社區參與聯盟”不僅直接參與社區的知識科普活動，而且還為科普活動籌集合作資金，并設立了“社區參與貢獻獎”。正是非營利社會組織的驅動，社區能夠積極和持續地參與科普活動，為公眾獲取安全應急科學知識提供了極大的便利。

總體而言，美國高校實驗室參與社會應急科普教育存在雙重動因，不僅有影響力績效評價和安全規制規范化的政策動因，而且還包括高校社區參與傳統和博物館聯盟等社會組織驅動的系統推力。政策動因激勵了實驗室內部向社區靠近，而系統推力又從實驗室外部拉近了社區與實驗室的距離。

二、美國高校實驗室參與社會應急科普教育的過程

盡管不同規模的實驗室參與社會應急科普教育的過程存在一些差異，但總體而言，美國高校實驗室參與社會應急科普教育的過程聚焦在三個方面：定期開放的科普教育活動、多元融合的科普生態系統和充滿人文精神的科普吸引體驗。本研究基于紐約州立大學布魯克海文國家實驗室、約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室(Applied Physics Laboratory, John Hopkins University)、亞利桑那州立大學科學學院年輪實驗室（Tree Ring Laboratory, Arizona State University）和美國國家強風暴實驗室（National Severe Storms Laboratory）4個實驗室案例展開分析。這些實驗室從依托單位及性質、實驗室等級、安全應急科普領域和人員規模上都有明顯差異，覆蓋了大中小型實驗室，涉及安全應急的多個領域，能呈現出美國高校不同類型實驗室推動科技知識型社區建設和面向社會開展應急科普教育的參與水平（表1）。

表1 美國高校實驗室參與社會應急科普教育的案例選擇

（一）精細化的科普教育活動設計：時間和人群

四家實驗室都較好地平衡了科學研究和科普教育之間的關系。四家實驗室都采用定時開放和預約開放的策略，來平衡實驗室教學科研與科普教育的時間，并通過單獨設立面向公眾的空間區域，篩選合理時間來安排公眾的參觀學習。合理的科普教育活動設計使得實驗室的科普教育并不會影響科研工作的保密性，還兼顧了社會科普教育的功能。

布魯克海文國家實驗室設計安全應急科普教育活動時細致地劃分了人群，主要分為4類：本地社區居民、幼兒園到高中段學生、其他高校學生及教師、博士后等。實驗室針對四類人群設計了不同的參與項目，前兩類人群參與的是實驗室的安全應急科普活動，后兩類人群參與的是安全應急及其他科學研究活動。自1998年開始，實驗室就成立了社區咨詢委員會（Community Advisory Council），委員會代表覆蓋了22家本地企業、政府、教育、醫療等各類機構，開展環境、安全和健康領域的科普咨詢。[10]例如，2023年7月，實驗室面向家庭推出了形式多樣的暑期活動，有“科學魔術秀”、野生動物保護、消防安全設備使用等；面向各年齡段學生則推出了納米材料發現與電子設備使用、疫情防護材料加工與同步輻射光源、粒子對撞機實驗等科普活動；[11]面向一般公眾，設計了“科學酒吧會”，讓公眾和世界頂尖的科學家對話交流，探討“森林大火對氣候變化的影響”“定制化藥品的未來”等話題，推動安全應急科學知識的普及。[12][13][14]美國能源部（Department of Energy）作為實驗室的政府資助方，也大力整合其下屬的17家實驗室科普培訓資源，提升社會安全與應急科普的系統化水平。[15]應用物理實驗室設計了面向中學生的科學教育專業課程、3-12年級學生的專業項目、初中和高中生科學技能課后項目、高中網絡安全暑期項目、航空科普暑期項目、中小學女生科技學習項目。相比之下，雖然年輪實驗室和美國國家強風暴實驗室面向社區和高中以下學生的科普活動沒有細化人群，但是也都有精準的主題設計。比如，年輪實驗室以藝術展的形式展示了歷史上的亞利桑那州大火，分析了近百年來森林大火發生的強度及影響[16]，通過定期預約參觀的形式，由專業的講解員為活動參與者講解實驗室的運行、森林防火、自然安全和生物安全等相關話題。[17]

（二）多元融合的科普生態系統：參與和媒體

美國高校實驗室在推動安全應急科普過程中，充分利用實驗室在“產、教、研一體化”過程中的創新中心地位，構建了多元融合的科普生態系統。盡管年輪實驗室和美國國家強風暴實驗室規模較小，但這并沒有影響到安全應急科普的生態化建設。年輪實驗室的常規科普形式是實驗室的參觀陪同講解活動。實驗室專門設立講解員，每周開展1-2次參觀活動，重點講解年輪的樹木年代特征，通過年輪介紹地球氣候變化和歷史上發生的森林火災，以及不同時期森林火災政策變化以及森林防火滅火公共服務的作用。[18]實驗室通過舉辦藝術展、“天空島科學調查者”培訓班和圖書展的形式向公眾傳播樹木保護和森林防火的科學知識。[19]年輪實驗室的科普生態系統并不局限在實驗室自身，還與學院其他實驗室建立了合作科普項目，共同構成了亞利桑那州立大學科學學院的社區科普項目系統，涉及生物與生態安全、生物技術體驗等多個領域。

美國國家強風暴實驗室則將重點放在強風暴學習資源的媒體傳播上。實驗室制作豐富的強風暴學習資源，不僅有面向青少年和兒童的彩繪圖書，引導青少年掌握水災應急的基本常識以及風暴相關的應急服務，而且還有面向聾啞人和智力障礙者的氣象安全科普信息，整合氣象災害的教育資源。[20]實驗室每年與俄克拉荷馬大學（University of Oklahoma）國家氣象中心共同舉辦“國家氣象節”系列活動，包括主題徒步、追逐風暴汽車秀、天氣相關科普講座、氣象氣球發射等。[21][22]實驗室還面向3-12年級的學生、團體和公眾開設特定時間段預約參觀的通道。[23]除了這些活動外，實驗室科普生態系統也重視數字化生態資源建設，建立播客和短視頻的資源數據庫，采用新媒體技術傳播應對極端天氣的科學知識。

另外兩家較大規模的實驗室建構了更加龐大的安全應急科普生態系統。例如，布魯克海文國家實驗室的科學家和科學教育者會根據社區的需求來開展定制化安全應急科普演講活動，還會邀請世界科學技術和醫藥領域的知名專家制作紀錄影片，開展科學知識宣傳。[24]實驗室還會與本地的博物館、公共場所合作來共同推動科學知識的傳播。[25]又如，應用物理實驗室也設立了高中生實習、“技術領袖學者”短期實習項目，加強與青少年、企業界和社區的科學知識傳播聯系紐帶。[26]總體而言，這4家實驗室都建成不同規模且各具特色的安全與應急科普生態系統，為社會提供多元化的科普生態途徑。

（三）充滿人文精神的科普吸引體驗：專業和趣味

實驗室的人文精神通過一系列參與式的科普活動帶來高質量的科普吸引體驗。四家自然科學實驗室雖然都是以先進科學和前沿技術為研究重點，但是在推動安全應急科普教育中都展現出濃厚的人文精神。實驗室共享有趣有用的學習資源，將技術含量高的科學技術原理轉化為直觀可見的科普吸引體驗，對各類科普人群都有很強的吸引力。具體包括三個方面：一是專業資源的趣味化傳播。如，美國國家強風暴實驗室設計“災害動力學：颶風泥石流”游戲、“地震、颶風和洪水仿真應對”游戲等，在游戲過程中普及科學知識。[27]又如布魯克海文國家實驗室設計的“化學魔術秀”，普及生活中的化學安全常識。[28]二是專業知識的體驗式吸引。如年輪實驗室提供一些科普志愿講解員的培訓機會，吸引一些志愿者學習樹木年代學，了解洪水、地震和火災對樹木的影響。[29]三是科研人員參與社區安全應急的實踐工作，增強科學家和公眾的互動，展現出實驗室的人文精神。如，應用物理實驗室、布魯克海文實驗室的科學家參與社區的志愿消防隊，榮獲“社區公共安全精神獎”。[30][31]美國國家強風暴實驗室為舊金山勘探博物館派駐科普團隊，為民眾普及應對極端天氣的知識。[32]

三、美國高校實驗室推進社會應急科普教育的典型模式

從國家實驗室到院所實驗室，從巨型實驗室到小型實驗室，美國高校實驗室在社會安全應急科普教育過程中都有優秀的表現。高校實驗室的科普能力建設提升實驗室的社會影響力，并帶動社區科學文化學習氣氛，引導社區居民學習安全應急科學知識。結合美國高校實驗室推進社會應急科普教育的資料，本文將推進模式歸納為圖1。

圖1 美國高校實驗室推進社會應急科普教育的典型模式

（一）從志愿者到目標人群的科學知識傳遞

美國高校實驗室推進社會應急科普教育過程實質上是從志愿者到目標人群的知識傳遞過程。實驗室科普教育的一端是科普志愿者。科學家是實驗室志愿者的主體，科學家科普培訓具有專業化、項目化和網絡化的特征。[33]實驗室科學家利用業余時間，將專業的科學知識用通俗易懂的方式傳遞給科普目標群體。科普活動經常會采用募捐資金的方式維持正常的運行，志愿者大多數情況下是無償參與。高校實驗室經常在本地社區舉辦集體研討和科技演講活動。鑒于安全學科的跨學科屬性，自然科學領域的科學家通常都對所研究領域的安全應急知識有透徹的把握，是優質的科普人才資源。同時，實驗室的科普文化氣氛濃厚，科學家普遍具有人文精神情懷，有很強的知識分享意愿，因此實驗室招募的科普志愿者有良好的人員基礎。實驗室面向公眾開放部分空間是美國高校實驗室的一個鮮明特征，也成為實驗室開展科普活動最聚集的場所。實驗室科普教育的另一端是社會公眾和各學段學生。美國高校實驗室為高中及以下學段學生設計豐富多樣的科學知識普及活動。實驗室附近社區的幼兒園和中小學通過與實驗室聯合開展科普活動，為幼兒和中小學生學習安全應急科學知識提供機會。這無形中提升實驗室的招生吸引力和社會影響力，不僅激發了兒童和青少年對自然科學技術的好奇心，而且還能夠普及各領域的安全常識。每到假期，預約參加高校實驗室的安全科普活動已成為許多美國家庭育兒的常規活動。便捷高效一體化的開放預約平臺和優良的科學知識學習氛圍，使美國高校實驗室的社會應急科普活動普及率都普遍較高。

（二）科學知識通俗化設計的兩種方向

科學知識通俗化設計是美國高校實驗室開展社會應急科普的內容基礎。實驗室科學家從知識趣味化和藝術人文化兩個方向提升科學知識轉化為科普資源的效率。實驗室的科學知識趣味化包括彩圖繪本、游戲、科技魔術和趣味實驗等形式。知識趣味化的過程能夠吸引不同年齡的目標群體學習應急科普知識，使科學知識更易于接受和理解。比如，實驗室設計了面向兒童的彩圖繪本，很直觀地描繪風暴、冰雹、泥石流、洪水等自然災害情況下應急的措施，這些繪本讓知識學習的過程變得有趣。科普項目的傳播設計也考慮了目標人群的年齡特征，能很好地照顧到不同目標群體的知識獲取需求。針對中小學生，美國高校實驗室精心設計更符合中小學生需求的游戲和科技魔術，促進知識學習和娛樂的平衡，并明顯加深知識內容的學習深度。而針對有一定基礎知識的高中及以上學生群體，內容設計主要是趣味實驗和科學作品，提高了學生的動手能力和知識難度。藝術人文化也是科學知識通俗化的一個方向。[34]美國高校實驗室通過畫展、藝術品展和小說等形式再現發生洪水、火災等自然災害的歷史，用藝術和人文的方式傳播科學應對重大安全應急事件的方式。實驗室的科學家們也頗具人文情懷，親身參與社區的消防工作，帶動科學研究者關注安全應急知識傳播效果，也極大地促進實驗室科學人文精神的傳播。

（三）科學知識傳播形式的兩條路徑

美國高校實驗室對安全應急科學知識的傳播方式豐富多樣，科學知識傳播的路徑也十分暢通，主要歸納為兩條路徑。直接的傳播路徑包括社區研討會、體驗式參觀、青少年培訓、公共演講和直接參與社區應急工作。在直接傳播的路徑中，實驗室科學家會主動向學生、社區公眾傳播科學知識。比如，布魯克海文實驗室的社區研討會成立至今已有超過25年的歷史，形成自己的科普服務特色品牌；布魯克海文實驗室和應用物理實驗室面向青少年的培訓項目種類豐富，不僅有全年的學習機會，而且還有暑期的學習專題項目。間接的傳播路徑包括圖片、視頻、音頻、游戲和文字的傳播。雖然間接傳播路徑會降低一些科普效果，但是能夠非常便捷地傳播安全應急科學知識。年輪實驗室通過畫展和藝術品展等形式幫助目標群體了解亞利桑那州森林大火發生的歷史；美國國家強風暴實驗室制作大量的極端天氣和自然災害發生的視頻、游戲，為不能現場參與的學習者提供科普教育機會。兩條路徑在推動美國高校實驗室參與社會應急科普教育上相輔相成。

四、美國高校實驗室推進社會應急科普教育的經驗反思

實驗室建設是一項高資金投入的科研行為，也是國家科學前沿產出的關鍵。如何讓高資金投入轉化為更大的科學回報，是值得研究者和實踐者共同探討的課題。美國高校實驗室在社區安全應急科普教育上的優秀表現，很好地回答了“學術優秀與社區科學水平是否能夠兼得”的問題。[35]美國在這方面的經驗表明，高校實驗室開展社會應急科普教育不僅能夠推動安全應急知識的普及傳播，而且還能激發實驗室科學家的靈感，提升實驗室科學研究的知識溢出效應。

第一，高校實驗室在提升社會應急科普教育上有顯著優勢，彌補了科普隊伍專業水平薄弱和人員短缺的困境。一是領域優勢：自然科學實驗室幾乎覆蓋社會安全應急的各個領域，能夠從多個角度提供高質量的科普資源；二是區位優勢：高校實驗室數量多，大多數城市都建設有高校實驗室，科普覆蓋范圍廣；三是志愿者優勢：高校科學家和專業學生能利用業余時間承擔講解引導工作，知識講解更有質量保障；四是知識更新優勢：實驗室的科學研究不斷發展，能提升新知識的傳播效率。[36]

第二，激發高校實驗室參與社會應急科普的動力在于績效評價改革和人文精神培育。美國高校實驗室績效評價體系將社會應急科普教育納入實驗室影響力評價指標，激發了實驗室的科學知識傳播動力。因此，高校實驗室的投資回報不能僅停留在教學科研業績上，而且還應將社會影響力納入評價體系，并占據一定的評價比重；應根據水平、質量和服務范圍，加快將科普成果納入實驗室績效的認定，形成更加全面的實驗室評估系統；應鼓勵科學家積極投身科普事業，用通俗語言傳播安全應急科學知識；以實驗室評價改革和科學家人文精神培育并重，激活安全科學知識的科普內容供給，尤其應重視兒童及青少年的參與興趣。

第三，發掘不同規模實驗室參與社會應急科普教育的優勢，構建集成化的實驗室科普資源網絡。規模較大的國家實驗室應重視綜合型安全應急科普生態系統的建設，強化實驗室與企業、社區和政府的多方合作，增強跨領域安全應急科普的知識體系建設；規模較小的學院實驗室應加強對所在學科領域安全與應急科普資源的開發，與同學院、同高校和相鄰高校院所實驗室聯合開展科普活動，提升實驗室在區域科普網絡中的影響力。應在不干擾實驗室正常教學科研秩序的情況下，加快開放符合公開條件的實驗室資源。應在國家或者區域層面推動實驗室科普資源網絡集成化建設，建立全國實驗室科普公共服務的預約系統，便于快速檢索和系統性發布實驗室科普活動。