在京津冀率先开展“公民科研”活动的实施路径研究

摘要：公民科研是通过众包方式让公众参与真正的科学研究项目的一种活动。本文简明地描述了公民科研是应对中国未来科普发展趋势的有效措施，介绍了美国成功开展公民科研的具体实践，说明了公民科研的不同类型及实施公民科研的基本原则。本文特别分析了在京津冀地区协同开展公民科研的必要性和可行性，并提出在京津冀率先开展公民科研活动的若千建议。

关键词：科普  公民科研  科研众包  京津冀地区

科普活动的目的在于提高公众的科学素质。早期的公众科学素质主要是指公民对科学知识的掌握程度，科普活动就是科学家向普通大众普及科学技术知识，是内行向外行的单向灌输行动；进入20世纪下半叶，特别是在欧美等发达国家，科学技术所产生的伦理和风险问题逐渐显现，科学共同体和公众之间产生了鸿沟，“公众理解科学”成了科学普及的新目标；进入20世纪80年代之后，科普活动逐渐变成“公众参与科学”。公众参与科学有两个方面的含义，其一是“公众参与科学议题”，即公众参与到一些涉及到国计民生的重大科学议题的决策过程之中；其二是公众更大范围内参与科学研究项目之中，这又被称为“公民科研”。公民科研的实质借助互联网平台（包括移动终端），通过任务众包的方式，让普通大众自觉自愿地参与到切实可行的科学研究活动之中，为科研贡献自己的精力、知识、技能、工具和资源等^[1]。

新时期科普发展的目标，是公众掌握科技知识、公众理解科学和公众参与科学这三者的综合统一。

1 公民科研与中国未来科普发展趋势

 中国的科普事业经过最近几十年的快速发展，已经进入到了一个新的历史发展阶段。中国未来科普发展的趋势如下：

（1）全要素科普。按照我国科普法，科普活动的内容是普及科学技术知识、倡导科学方法、传播科学思想和弘扬科学精神，而在实际的科普活动中，仍然主要集中在普及科学技术知识上，而对后三方面的内容重视不够，公众缺乏科研活动的参与。倡导科学方法、传播科学思想和弘扬科学精神，更需要实际的科研活动中进行。

（2）全公众科普。公众是个集合名词，是指社会中的每一个成员，上到政府高官，下到黎明百姓，凡是上述科学知识、方法、思想和精神有不足的人都是科普活动的对象。那些有着话语权的人，如公共知识分子、娱乐圈人士、新媒体人、跨界的著名科学家，也是科普活动的对象。

（3）全流程科普。新的科学理论的建立过程包括问题的提出、假设的提出、合乎逻辑的推演、用观侧数据和实验数据进行验证，在学术期刊发表、通过同行评议得到认可、需要修改完善或者被完全否定。在2016年的中国科学家发表新的基因编辑技术的宣传事件中，可以看出全流程科普的重要性。

（4）全学科科普。我们的很多科普活动依然把重点集中于数理化天地生，这恰恰也是学校基础科学教育的重点。与学校的科普教育不同，面向公众的科普将因为前沿科学、工程技术等日新月异，新知识层出不穷，而更加丰富多彩。

（5）全关联科普。科学和科学研究不只限于科学共同体，科学、技术、创新、经济、社会是共生在一起的系统，从科学技术的研发投入开始，科学就与社会公众联系在一起，公众参与科学议题的积极性也在提高。特别是公众特别关系的话题，如与生态环境相关的、与食品安全相关的、与人类伦理相关的科学议题。

（6）全年龄科普。科普对象的年龄不同，对科普的需求也不同。低年龄段的人群需要的是知识，所以普及知识重要；青年和中年人已经获得了获取知识的能力，理性思维和科学方法更重要，中国大批民科就是在青年和中年阶段走入歧途的。老年人对于健康长寿的关注，使得他们对生命科学、医学的知识有好奇心，却往往丧失了科学素养。   

应对科普未来发展的这些最新趋势，开展公民科研是最好的措施之一。因为公民科研面向的对象就是全体公民，公民通过科研项目可以熟悉科研流程，掌握科研方法，公民科研项目涉及到国计民生的现实问题，是公民参与科学议题的直接途径。

2 美国开展公民科研已卓有成效

公民科学（Citizen Science，有人将此译为“公民科学”）起源于美国康奈尔鸟类学实验室（Cornell Laboratory of Ornithology,CLO）。CLO是康奈尔大学的一个独立机构，从事鸟类生态学与保护研究，长久以来与业余观鸟者有联系。1987年，它与加拿大鸟类观察站合作，开始了一个“饲养者观察项目”。在该项目中，观鸟者观察饲养员在冬天九个月的行为，得到鸟类数量变化的数据，供鸟类学家做研究。到1990年代，CLO的这个项目连同其他的“合作研究项目”列入美国非正式科学教育的一部分，得到了国家自然科学基金的资助。CLO的员工用了“公民科研”来标记这类项目。在CLO，这类“公民科研”项目不少于10项。它们的典型特征是，CLO的研究人员提供需要进行数据收集且是单个研究人员或者小组无法完成的任务，研究协议，研究指南和支撑材料，特别关键的是一份既便于观鸟者填写又能让研究者得到足够多信息的表格。参与者通过CLO注册认定、其他观鸟组织或者学校推荐。项目只需一个周末或者持续几个季度。数据通过电子邮件或者互联网提交，结果也在网站上张贴，不同形式的出版物也发给参与者以告知项目进展。正式论文通过同行评议后公开发表，参与者在论文中得到大些，而进行数据分析的研究人员被列为作者^[2]。

美国政府把公民科学正式纳入纳入政府资助，2007年美国自然科学基金委员会成立了“非正规科学教育促进中心（The center for the advancement of informal science education，CAISE）”，负责“非正式科学教育”的专项活动。“非正式科学教育”上指的是学校之外的科学、技术、工程和数学的终身学习。2013年10月31日，美国政府发布了《第二次开放政府国家行动计划》（the Second Open Government National Action Plan），要求联邦政府部门“通过方便、加速、提升开放式创新方法的使用，例如激励性悬赏、众包和公民科研，来充分发挥公民智慧的作用”。2014年美国总统办公室科技政策的《美国公民地球观测国家计划》（US National Plan for Civil Earth Observations），要求通过公民科研和众包“改善观测的密度和地面的真实；数据分析；增加效率和节约成本；扩大公开数据的可获得和使用。”2015年9月30日，美国总统科技助理、科技政策办公室主任John P. Holdren 提交了一份名为“公民科学和众包应对科学与社会挑战”的备忘录，目的如下：

（1）提出联邦政府各部门在未来正确应用公民科研和众包，以取得最佳效果和影响；

（2）指导各部门采取两个特别的步骤来促进公民科研和众包，包括确定一名协调人，在网站和数据库提供项目的分类使得容易公开并促进部门间的项目合作；

（3）为拓展公民科研和众包的能力提出行动方案；

（4）提供更多的实践案例^[3]。

通过公民科研和外包，不仅能使美国的科学技术工程教育直接受益，它还可以：通过群体发现和功创知识推进和加速科学研究；通过明显的较低资源投资来改善政府服务的传递；通过提升开放政府和志愿信念的精神链接公民和政府各部门的使命；提高科学素养；科学家和世界范围内的公民合作拓展科学外交^[4]。

美国政府部门的一些成功案例包括：全国档案和记录管理局（NARA）的“公民档案者仪表盘”项目，协作众包的档案记录标签与文件誊写。17万多志愿者仅用5个月完成了1940年全国人口普查中的1亿3千2百万个名字标引，这个数据量是NARA无法独自完成的。通过联邦通讯委员会（FCC） “测量宽带美国”项目，两百万志愿者用手机提供了实际的网络速度数据，FCC用这些数据来描绘显示数字分布的“国家宽带地图”；2014年，美国地质勘探局（USGS）和国家自然科学基金（NSF）“自然之笔记本”项目志愿者记录了超过一百万条关于动植物的观察记录，科学家用它们来分析环境变化；美国地质勘探局“你曾感觉到它？”项目使得三百多万来自世界各国的人们能在地震期间或者地震结束后立即分享经历。这些信息有助于灾害的快速评价和科研，特别是在那些没有密集传感器网点的地区。国家海洋和大气局（NOAA）mPING 移动APP已经收集了六百多万份地面观察记录，可以帮助判定天气的类型。 美国国际开发署（USAID）隐去姓名后向志愿绘图者公开了借款担保数据，志愿者们仅用16个小时就绘制了1万个数据点。美国环保署（EPA）的“空气传感工具箱”连同接受过训练的专题小组、科学家合作者、技术评估和一个科学仪器租赁项目，形成了一个报道和监测地方空气污染的社群^[5]。

3 公民科研的任务类型和实施原则

公民科研的范围也在逐渐扩大，从早期的集中于环境学、天文学拓展到了癌症数据、基因分析、理论物理。高质量的数据产生于这些项目：恰当的研究计划、合适的训练和监管措施、应用和开发新的统计工具和运行良好的计算工具，以减少样本偏差、消除测量误差和空间的密集，使得数据能满足学术的要求。技术为公民科研提供了机会，例如卫星提供了大量的气候数据，全球定位系统和智能手机终端链接偏远的地方。

  Wiggins等人通过120多个项目的实证研究，把公民科研分成了五大类，即行动类（Action），保护类( Conservation), 调查类(Investigation),虚拟类( Virtual)和 教育类(Education)^[6]。

行动类项目是志愿者发起，旨在鼓励参与到当地关心的问题之中，例如促进当地溪流的水质问题；项目的组织和计划不是科学家，其目的也不是要发表研究论文，而是为当地的议事提供科学依据。行动类是指参与者为了本地关心的问题，把科研当成一种工具，来支持市民的议事日程。其核心是，行动类项目的研究活动不像那些来自科研团队为发表论文的研究，项目的团队负责人不是科学家，是自下而上完全草根行为，是为了长时间关注本地的环保问题。

保护类项目针对的是自然资源的管理目标，比如监测沙滩垃圾的种类和数量。这类项目主要集中在生态学领域，关注的是特定的区域，但组织者来自科研机构，往往需要联合政府部门。参与者的任务是较长时间地收集数据。保护类项目支持自然资源管理目标，主要集中在生态学，他们要求市民参与并拓展。像行动类一样，项目也以某个地方为对象，志愿者集中于收集数据。项目的组织发起者主要是政府或者科研团队。

调查类项目聚焦于实质性需求的科学研究的目标，例如关于某个州的人口统计学的详细研究。公民科研中最接近真实科研的项目，科学家需要为参与者提供更多的项目背景材料、任务细节、数据处理方法等，要形成能够公开发表的学术论文。调查类项目集中在科学研究的目标，需要从真实的环境中获得数据。这类项目最符合公民科研的定义。这类项目的目标非常明确，研究涉及的范围大或者区域广，需要大量的志愿者参加，会处理成千上万的数据，主要领域在生物学、天文学、气象学等领域。

虚拟类研究同样聚焦于科学研究的目标，但志愿者通过信息技术的在线互动进行，如在“星系动物园”，志愿者寻找星系并对其分类。虚拟类任务的关键在于网络平台的构建，通过游戏等手段激励参与者持续留在网上完成任务。虚拟类项目向调查类一样，也以真实的科学研究为目标，只不过研究场所不在真实的物理空间，而在虚拟的计算机和网络空间。这类项目集中在天文学、古生物学、蛋白质结构学等领域。因为采取的是竞赛模式，除了胜出者外，其他参与者不出现在研究论文中。

教育类项目是作为科学课程的一部分，主要在学校教室里或者操场上进行，比如监测蝴蝶和地松鼠。这是一种由教育部门和老师组织的自上而下的科研活动，首要任务是实现科学教育的目标。教育类项目的科学研究目的不那么明显，参与者是以接受教育为目的，它们可能在非正式的课堂进行，称为非正式学习项目；有时也是学校科学教育的一部分，列入教学计划之中。其目的是让参与者掌握科学研究的基本技能，丰富科研经验。

2015年9月，欧洲公民科研协会（European citizen science association，ECSA）提出了实施公民科研的十大原则^[7]：

（1）公民科研要能使公民积极参与到产生新知识或新理解的科研努力中，公民在项目中可是是贡献者、合作者、项目负责人和有意义的角色；

（2）公民科研要有真正的产出，如解决科学问题，为观察、管理决策或者环境政策提供信息；

（3）参与项目的职业科学家和公民科学家双方都能从中受益；

（4）如果愿意，公民能参与到科研的更多步骤之中；

（5）公民能从项目中得到反馈；

（6）公民科研像其他科研一样也存在局限和偏见，需要考虑并控制；

（7）公民科研中的数据和大数据乃至研究结果也应该尽可能公开；

（8）公民科学家在项目成果和出版中应该得到承认；

（9）应该对公民科研项目的绩效如产出、数据质量、社会影响等进行评估；

（10）公民科研负责人应该考虑到项目涉及到的诸如版权、知识产权、涉密等法律、伦理问题。

4 在京津冀开展公民科研的必要性和可行性

4.1 北京科普活动需要转型升级

通过学校教育和丰富多彩的科普活动，我国公民的科学素养得到了大幅度提升。第九次中国公民科学素质调查显示，2015年我国公民具备科学素质的比例达到6.20%，较2010年的3.27%提高近90%^[8]。北京市公民科学素养更是位居全国前列，市民科学素质达标率从2010年的10.0%提高到2015年的17.56%^[9]。

根据《科普法》，“科普活动是国家和社会普及科学技术知识、倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神的活动。开展科学技术普及（以下称科普），应当采取公众易于理解、接受、参与的方式。”其中，目前我国的科普活动主要集中于普及科学知识，“倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神”这三方面的内容需要日常生活和工作中体现。一方面，公众需要“像科学家一样思考”，即要运用观察、推理、预测、分类和制作模型等基本技能来深入了解周围的世界；另一方面，要通过开展一些具体的科学研究活动来掌握科学方法。正常的学校教育中科学实验课程来完成科学研究活动。走出学校之后，普通公众参与科学探究的机会就越来越少。科普活动的升级转型是指从普及科学知识为主向普及科学方法转变、从单方面提供科学知识到让公众参与科学研究转变，从开放设施场所向开放科研项目转变。

4.2 公民科研可促进创新创业活动的大众参与

   2015年，国务院颁布了《关于大力推进大众创业万众创新若干政策措施的意见》。创新创业活动涉及到如何应用科技知识、技术手段、方法解决实际问题，创造新产品的过程包括确定需求、明确想要解决的问题、制定解决方案、制作样品、检查改进乃至重新设计。政府已经出台了一些政策，例如要求承担国家科技计划项目的单位和科研人员主动面向社会开展科普服务，鼓励高新技术企业对公众开放，鼓励众创空间面向创业者和社会公众开展科普活动，这些要求都为公民科研提供了良好的条件。

4.3 公民科研为成为京津冀科普协调发展的新抓手

从美国和欧洲国家的实践来看，公民科研项目的提出者是国家政府部门、国立研究机构和大学研究机构。北京是国家的政治中心，国家行政管理部门都集中在这里；北京市政府与国家行政管理部门也有着良好的关系。北京拥有最多的国立科研机构和大学研究机构，天津也有许多科研院和和高校，科普资源丰富，但京津冀三地科普发展不平衡，河北的科普资源显得不足。这一点可以从三地的科普能力发展指数的巨大差距得到佐证。科普能力发展指数的评价包括科普人员、科普经费、科普基础设施、科学教育环境、科普作品传播、科普活动等子体系。2015年北京、天津和河北三地的科普能力指数相差比较大，北京排名居全国之首，指数高达9.47；天津的能力指数接近全国平均水平（2.05），为1.99；河北的能力指数为1.56，与全国平均水平有一定差距^[10]。

京津冀的科普合作包括建立三地工作联络机制、创建资源共享平台、整合区域科普资源、组织科普资源开发、打造科普主题活动和推动科普人才培养。通过公民科研的组织实施，充分利用北京市和天津市的科普能力优势，从实践中来共同提高三地公民的科学素养，比传统的形式更能见效。

4.4 公民科研能够让大家更加参与到社会民生问题中

    启动一个公民科研项目，要考虑的几个首要问题是：覆盖的地理或者规模有多大；需要收集和分析的数据量有多大；志愿者能否帮助你收集和分析这些数据；有没有其他更好的办法来收集分析数据；等等。相对于北京和天津，河北省地大物博，涉及的宏观生态系统、环境污染等，最能满足公民科研的要求。比如，研究京津冀地区的生物 多样性，科学家可以通过卫星图片和其他遥感技术获取物种分布数据, 公民参与地面调查，检测稀有物种、入侵物种补充数据，就能丰富研究内容，其成果可以表现为制定各地的物种目录。近年来，京津冀地区环境污染严重，政府环保监测力量不足。实施公民科研项目，让更多的志愿者参与到环境数据的监测中，就能提供更为丰富的关于环境要素和环境污染方面的数据^[11]。

5 在京津冀率先开展公民科研的建议

公民科研是科普发展的前沿领域，已经在美国和欧洲的发达国家持续进行，但在中国鲜有案例。为推动公民科研在中国的实施，京津冀地区可以联合起来率先示范。为此，提出如下建议：

（1）提高社会对公民科研的认识。充分利用媒体和各种会议、平台，宣传公民科研的重要性，把公民科研看成民主生活与科技创新相结合的新平台^[12]。特别是让科普工作的管理者、组织者了解公民科研的运行模式，将公民科研纳入到科普工作的顶层设计和议事日程中。

（2）进行开展公民科研的组织和制度设计。依托京津冀从事科技宣传和科普活动的事业单位，筹建成立公民科研项目办公室，从现有科普经费中划拨一部分为首批公民科研项目的专项经费，寻找可持续开展工作的经费渠道；确立公民科研项目的立项原则、管理办法和经费，制定公民参与项目的办法、流程和管理等细则。

（3）确立示范项目。根据公民科研项目的要求，鼓励科学家在政府资助的科研项目中设计公众参与的子课题；和国务院有关部委和地方政府部门联系，组织几项涉及大量数据获取的、与生态、环境保护等相关的咨询研究项目，开展公民科研的示范。

    （4）发展公民科研众包平台和相关技术。公民科研项目通过平台让参与者众多并采集数据，需要简易精准的观测仪器、快捷的数据交换以及高效的数据整理和挖掘手段，以方便公民的参与。

    （5）学习国外先进经验。学习欧美国家的经验，与国际上活跃的公民科研项目的科研团队和科学家建立联系，开展经验交流和项目合作。

参考文献：

[1]张九庆，公民科研对中国科研活动的影响，中国科技论坛，2016（9）

[2]Bruce V. Lewenstein，What does citizen science accomplish?https://ecommons.cornell.edu/bitstream/

[3]https://www.whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/holdren_citizen_science_memo_092915_0.pdf

[4]https://www.whitehouse.gov/blog/2014/12/02/designing-citizen-science-and-crowdsourcing-toolkit-federal-government

[5]https://www.whitehouse.gov/blog/2014/12/02/designing-citizen-science-and-crowdsourcing-toolkit-federal-government

[6]Andrea Wiggins，Kevin Crowston，From Conservation to Crowdsourcing:A Typology of Citizen Science，

http://citsci.syr.edu/sites/crowston.syr.edu/files/hicss-44.pdf

[7]http://ecsa.citizen-science.net/sites/ecsa.citizen-science.net/files/ECSA_Ten_principles_of_citizen_science.pdf

[8]全民科学素质行动计划纲要实施方案（2016—2020年）

[9]北京市“十三五”时期科学技术普及发展规划

[10]王康友（主编），国家科普能力发展报告（2006-2016）,社会科学文献出版社，2017：99

[11]张 健等，公众科学:整合科学研究、生态保护和公众参与，生物多样性，2013,21（6）

[12]任定成，公民科研:构筑民主生活与科技创新相结合的新平台，贵州社会科学，2008（08）

说明：本文经编辑后载于《北京科普发展报告（2017-2018）》（2018年6月社会科学文献出版社出版）第223-233页。感谢李群老师的约稿。