非正式環境中科學學習的生態學視角與學習框架
——《非正式環境中的科學學習：人、場所與活動》①導讀

鮑賢清

非正式環境中科學學習的生態學視角與學習框架
——《非正式環境中的科學學習：人、場所與活動》①導讀

鮑賢清②

非正式環境中的科學學習，在目的、發生方式上與課堂教學存在相似也有很多不同。理解非正式環境中科學學習的本質，是設計、開發和評價博物館教育項目的基礎。美國國家研究理事會組織成立的非正式環境下科學學習項目委員會梳理了美國近20年在該領域的研究，出版《非正式環境中的科學學習：人、場所與活動》，用大量實證研究反映出非正式科學學習的特征、結果和研究方法。本文汲取其中生態學視角和學習框架兩個方面對該書做一個導讀。

非正式環境；科學學習；生態學視角

在討論科學學習時，我們一般會局限在學校教育的范疇，容易忽略學校之外科學學習的潛在價值。而在博物館里，我們會看到有些孩子頭頭是道地給父母講解恐龍骨架，解釋花豹和獵豹的區別。事實上，孩子在學前就會開始建立對科學的興趣，甚至可能在一些特定領域具有了專長知識。[1]博物館、水族館、植物園、天文館等場所很可能是我們接觸科學，對特定科學領域產生興趣，進而開始學習的起點。這些場所中所獲得的體驗不僅會影響學校中的學習，更會陪伴和貫穿人的一生。

雖然我們對在博物館、動物園等非正式學習環境中是否發生了科學學習這個問題不會有太多的疑問，但如果進一步追問：這些環境中的科學學習是何時發生的？如何發生的？產生了哪些結果？影響學習的因素有哪些？如何設計教育項目？如何評價？這些問題就不那么容易回答了。從某種角度看，非正式環境中的學習本應是更“自然”的學習方式。但當我們想對日常生活、博物館、與媒體接觸中產生的科學學習進行解釋、設計和評估時，會發現我們其實對這種“自然”的學習還知之甚少。我們對科學學習的研究大多還是積累于課堂教學，當試圖借用其成果去闡釋非正式環境中的學習時，會發現力不從心或不適恰。非正式環境中學習的“偶發性”“自由選擇性”“情景化”等特征都使得對學習的界定和評估變得困難，對應的研究范式也在逐漸形成中。隨著來自各種背景的研究者進入這個領域，不同的研究旨趣、視角和方法也一同帶入進來。這時就產生了建立共同概念、學術語言的需求?！斗钦江h境中的科學學習：人、場所與活動》一書就是在這樣的背景和訴求下應運而生的。

該書是在美國國家科學基金會(National Science Founding,NSF)贊助下完成的研究報告，作者團隊是由美國國家研究理事會(National Research Council,NRC)專門成立的“非正式環境下科學學習項目委員會”(Committee on Learning Science in Informal Environments)。為了保證報告能反映該領域的研究情況，該委員會邀請了來自展覽設計、科學教育、認知與學習科學、項目評估、科學傳播等領域的14位專家。同時，委員會成員的構成還考慮到了要覆蓋非正式環境的多樣性。這些專家的研究或工作經歷囊括了科學博物館、科學和技術中心、圖書館、水族館、動物園、植物園、其它校外機構等各類場所。

一、本書內容

“非正式環境下的科學學習項目委員會”試圖回答如下問題：

——非正式科學學習有哪些特有的理論觀點？

——非正式環境會產生哪些獨特的學習結果？有哪些證據可以證明？

——不同的學習者(各年齡階段、特殊群體)是如何利用非正式科學學習機會的？這些經歷是如何影響個體發展軌跡的？

——從目前已有的研究中可以得出哪些結論？未來的研究方向有哪些？

本書圍繞這些問題展開探討，分為四個部分：

第一部分是整個研究報告的基礎，闡明了理論觀點并提出了“科學學習六方面”的框架，該框架統領和貫穿之后的章節。

第二部分介紹了“日常生活”“經過設計的場景”“校外學習項目”三種非正式學習環境。每個部分都運用六方面框架分析特定場景的特性、在其中開展科學學習的過程和產生的結果。

第三部分關注于非正式學習環境中存在的差異與公平問題。研究者主要關注了“女性”“美國印第安人”“農村及偏遠地區的個體”和“殘障人群”四個群體，從文化的視角分析非正式環境對特定人群學習科學的影響和促進作用。

第四部分給博物館展覽和教育項目設計者、一線教育工作者、科學學習的研究者和評估者提供了18條具體的實踐建議，為教育研究者提供未來的研究方向。

二、理論與實踐價值

目前國內尚無有關該主題的著作出版。該書作者團隊的學術背景多樣，由來自科學傳播、人類學、心理學、科學教育、博物館領域的專家組成，確保了該書視角的多元化和論述的全面性。該書匯集了美國非正式學習和科學學習方面的大量學術研究文獻，文獻主要集中于1990-2009年美國在學習科學、科學教育、心理學、博物館學習領域的相關研究，能幫助國內的專業工作者快速且深度了解美國在該領域所進行的實踐探索和建立起來的理論體系脈絡。

三、為研究者和實踐者提供生態學的視角

正式與非正式學習的劃分看似是由于學習場所的不同。但學習是一個復雜的過程，并不能機械地分為學校中的科學學習和非正式環境中的科學學習。要認識各種學習形態及其對學習者的影響以及科學學習是如何隨著時間的推移和各場所的交互影響而形成的，需要站在系統的層面。

心理學家布朗芬布倫納曾提出以生態學理論來解釋人與不同層面系統的互動，認為影響個體發展的環境是由若干個相互鑲嵌在一起的系統所組成的。近些年，從事非正式學習研究的學者也不斷借鑒生態學的方法進行研究。比如從“學習生態”的角度去闡釋非正式學習的過程，[2]運用群落生態的分析方法來研究科學教育機構間的[3]聯系及其對科學教育貢獻。

本書也以這樣一種系統觀來構建其理論框架，提出了一種“場所和活動中學習的生態學框架”?！吧鷳B”在這里指的是個體與他們所置身的物質和社會環境之間的關系，特別是與學習活動相關的各種關系。該框架主要吸收了認知和社會文化的理論，將“人”“場所”“文化”三個特征作為透鏡來梳理學習過程中起作用的因素。

(一) 以人為中心的透鏡

該維度延續了美國國家研究理事會在《人是如何學習的：大腦、心理、經驗及學?！?National Research Council.(1999).How people learn:Brain,mind,experience,and school.Committee on Developments in the Science of Learning.Washington,DC:National Academy Press.中譯本由華東師范大學出版社2002年9月出版，2013年1月再版。一書中提出的原則，如先前知識、元認知、新手和專家的區別。這些原則能幫助博物館的設計者運用已有的認知科學設計展品。比如，通過引發認知失調，讓參觀者反思和重新建構知識，促進概念轉變。本書涵蓋了以學齡前、青少年、成人以及老年人為對象的非正式科學學習案例和項目。

(二) 以場所為中心的透鏡

科學學習發生在一個個特定的場所內或不同場所之間。與場所相關聯的物理特征、人工制品、媒體都對學習的過程和結果產生重要影響。如書中提到的例子：研究者在研究業余天文愛好者時發現，特定的工具(如望遠鏡、天文數據庫)、場所(野外觀測點、天文臺)都與實踐活動緊密相關。特定場所的情境和學習資源能使得一些學習行為更容易出現。本書考察了“日常與家庭”“經過設計的環境”和“課后與成人項目”三大類場所。值得注意的是：這三類場所的異質性所帶來的學習特征的不同。

(三) 以文化為中心的透鏡

生態學框架主要吸收了社會文化的理論，認為所有的學習都是一種文化過程。研究的議題從聚焦于個體學習者轉換到聚焦于文化上可變的參與結構。

這三個透鏡幫助我們從個體發展的時間維度、跨情境的空間維度和滲透其中的社會文化來思考科學學習，并產生一系列有意思的研究議題。比如在時間維度上，個體對某個科學概念的形成過程是怎樣的？科學概念的轉變是如何在不同學習情境中發生的？在空間維度上，日常生活中的對話模式是否會影響課堂、博物館中的推理解釋？參加課外項目、在博物館擔任志愿者的經歷對后續專業選擇以及擇業是否產生了影響？在社會文化維度上，一些刻板印象是如何影響科學學習意愿的？一些文化中的民間傳說是如何影響人對自然現象的解釋？

雖然書中引述的每個研究都是發生在具體場域下的，但當把大量的研究放置在一個生態框架中，能幫助實踐者和研究者看到每個社會小生境對科學學習產生的影響。

四、“科學學習六方面”的框架

該書的最大原創是對非正式學習的結果提出了一個“科學學習六方面”的框架：

發展對科學的興趣：包括體驗學習自然世界和物質世界現象的興奮感、興趣和動機。

理解科學知識：包括形成、理解、記憶和運用與科學相關的概念、解釋、論點、模型和事實。

從事科學推理：包括操作、試驗、探索、預測、質疑、觀察以及理解自然和物質世界。

對科學的反思：反思科學學習過程中的概念、過程和機制，并以此作為認知科學的方式。

參與科學實踐：通過使用科學語言和工具，與他人一起參與科學活動和學習實踐。

認同科學事業：把自己看作科學學習者，并發展出一種身份認同，認同自己是了解科學、使用科學、有時為科學做出貢獻的人。

五、為什么需要這樣一個科學學習的框架？

在研究層面，不同背景的研究者需要一個共同的話語體系。在實踐層面，目前國內尚缺乏博物館教育的標準。在實際操作中，博物館的教育工作者往往是借用學?？茖W教育的體系和標準。我們經常發現，非正式環境下的科學學習的結果有別于學?？茖W教育中所規定的知識、技能、態度。知識性的教學目標并不能將博物館學習活動的豐富性完全表達出來。有些學習結果未必是學?？茖W教育所重點關注的，但卻是在博物館中提倡和追求的，比如對科學的反思和對自身和科學事業的認同。因此，該學習框架的建立對我們理解和反思非正式環境下科學學習的多元化非常有幫助。

考察一下這六個方面的由來和排列順序也很有啟發。該框架來源于美國國家研究理事會在2007年發表的《把科學帶進學?！?Taking Science to Schools:Learning and Teaching Science in Grades K-8)。在這份報告中，研究者把科學學習分為科學知識、科學推理、反思科學和參與科學實踐四個方面。[4]對照本書，可以發現“非正式環境下的科學學習項目委員會”增加了“發展科學興趣”和“認同科學事業”。從這個構建脈絡也反映出非正式環境和學?？茖W教育的不同導向和互補性。筆者特別想指出的是：該委員會把對科學的興趣置于最前，突出了學習者的選擇權和主動權，強調以興趣和動機為基礎的重要性。這既是在具有“自由選擇”屬性特征的非正式環境下科學學習發生的基礎，也同時是重要的學習結果。而“認同科學事業”是長期參與各種科學活動后的結果?！翱茖W學習者”的身份認同意味著個體感覺到自己了解科學、對科學感興趣、有能力從事科學。雖然從結構上看，6個方面應該是一個并列的結構；但縱觀其排列，也內含了一個從興趣激發到認知、推理、反思、實踐，最后形成認同感的時間跨度和層次深度上的脈絡，值得我們思考。

六、對學習結果的測量

對學習結果的測量是進行項目評估必不可少的環節，也是學術研究的難點。研究者和實踐者時常采用學校中的學業測量工具和方法，但這樣的測量并不能反映非正式學習環境的確切特征。原因如作者所言：

——有些非正式環境能促進的能力并不能包含在內。比如：發展對科學的興趣、對身份的認同。

——有悖于非正式場景中對學習的關鍵假設。比如：學習是自愿的，自由選擇的。

——不能包含所有的參與者。非正式環境中很多參與者并不是中小學生。

由于非正式學習的復雜性和測量方法的缺乏，博物館的教育工作者在評估一個教育項目時可能面臨比設計項目更大的困難。本書為我們在測量什么和如何測量方面拓寬了視野。

“科學學習六方面”框架在提出學習結果類型的同時也蘊含了對非正式環境中科學學習結果的評價。多元化的學習結果也就意味著多樣的測量手段。本書在理論梳理的同時也為非正式學習環境下的科學學習評估提供方法上的指導。在具體的研究方法上，本書在第三章和附錄中分別提供了研究“科學學習六方面”的方法，并對訪談、對照實驗、錄像錄音、網絡調查等提出了具體可行的操作建議。從書中提到的具體案例還可以看出：研究者使用了話語分析、面部表情分析、皮膚電、眼動、概念圖等手段。

本書還建議了在評估非正式環境下科學學習時應遵循的標準。首先是評估不應局限于對學習的狹隘的認知測量，而應從多維角度衡量。其次，使用的評價應提供有關學習發生的真實證據。第三，評價應切合非正式環境的特征屬性，且不破壞學習體驗。

七、閱讀建議

本書作為美國國家研究理事會組織編寫的研究報告具有權威的參考價值，反映了近20年美國在此領域的研究狀況和理論總結。這些理論框架和實踐建議為我們的教育決策者、展覽策劃者、博物館教育工作者和科學教師提供了清晰、可靠、基于實證研究的概覽。

除了一般性的科學學習議題，本書所體現出的對一些特殊群體的關注也非常值得我們學習。如“性別差異”“老齡群體”“少數族裔”“殘障人士”“城鄉差異”等，同樣需要我國研究者和實踐者的關注。

本書第八章還專門梳理了傳統媒體和數字媒體對科學學習的影響，其中涉及虛擬現實技術、移動設備等技術支持下的非正式科學學習。這些議題也是目前國內場館實踐者研究的熱點。

該書主要以大量文獻為基礎來構建理論框架，對于想了解具體操作和案例的讀者，可以參考閱讀同系列的Surrounded by Science*National Research Council.(2010).Surrounded by science:Learning science in informal environments.National Academies Press.一書。

需要指出的是，這項研究主要匯集來自美國的文獻，所得出的結論和對實踐的建議也均有其文化背景。該書的英文版出版于2009年，相關最新的研究成果也可參見美國科學院、美國國家研究理事會出版的后續報告，如《K-12科學教育框架:實踐、跨學科概念和核心概念》(2011)以及《新一代科學教育標準》(2013)。通過這些文件我們可以看到正式與非正式科學學習間的相互關照，從美國科學教育標準的沿革歷程和關鍵概念的提出過程，反思我國科技類博物館中的科學教育。

[1]K.Crowley & M.Jacobs,.Building Islands of Expertise in Everyday Family Activity.Learning Conversations in Museums[M].2002:333-356.

[2]B.Barron.Interest and self-sustained learning as catalysts of development:A learning ecology perspective[J].Human Development,2006,49 (4):193-224.

[3]Falk J.H.,Dierking L.D.,Osborne,J.,et al.Analyzing Science Education in the United Kingdom:Taking a System-Wide Approach[J].Sci.Ed.,2015,99:145-173.

[4]Taking Science to School:Learning and Teaching Science in Grades K-8[R].Committee on Science Learning,Kindergarten Through Eighth Grade.Richard A.Duschl,Heidi A.Schweingruber,and Andrew W.Shouse,Editors.Board on Science Education,Center for Education.Division of Behavioral and Social Sciences and Education.Washington,DC:The National Academies Press:37.National Research Council.,2007.

The Ecological Framework and Strands of Informal Science Learning——Learning Science in Informal Environments:People,Places,and Pursuits

Bao Xianqing

Science learning in informal setting share commons and differences with classroom education.Understanding the nature of informal science learning is the foundation of design,development and evaluation for museum education program.The Committee on Learning Science in Informal Environments established by National Research Council reviewed this field in the past 20 years,publishedLearningScienceinInformalEnvironments:People,Places,andPursuits.This book gives the characteristics,outcomes and methodologies of informal science learning with massive evidence based researches.This paper intends to provide a reading guidance from the ecological perspective and science learning framework.

Informal setting,science learning,ecological perspective

① 《非正式環境中的科學學習：人、場所與活動》一書由美國菲利普·貝爾、布魯斯·列文斯坦、安德魯·紹斯、米爾·費得編著，華東師范大學趙健、王茹譯，科學普及出版社2015年2月出版。

② 鮑賢清：上海師范大學副教授，博士；研究方向：場館學習，教育技術；通訊地址：上海市桂林路100號上海師范大學15號樓；郵編：200234；Email：bao@shnu.edu.cn。