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[追踪]“科技馆活动进校园”项目案例:公众参与式科学教育新实践 ——“听有虫”公民科学项目

余一鸣/上海自然博物馆(上海科技馆分馆)

2020-11/总第296期

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“听有虫”公民科学项目基于上海自然博物馆的拓展教育活动“我的自然百宝箱”,在2019年8—11月实施,是一项以基于实物的体验式学习、基于实践的探究式学习为教学理念,以户外活动、线上联结、专家介入、全民参展为特色的公民科学活动。项目立足直翅目鸣虫近缘种可通过鸣声区别这一科学问题,开发微信小程序“听有虫”,围绕鸣虫主题工作坊、听有虫户外鸣声采集活动、夜听虫吟主题展览三大主题活动板块,引导公众参与收集科研基础样本,鼓励公众走进自然、发现自然、收藏自然,提升科学素养和科学思维。


教学目标

科学知识目标:了解鸣虫的基本分类;了解鸣虫的发声方式、音节特点和行为模式;掌握按照典型鸣虫生境采集鸣声样本的方法;了解样本采集在自然科学基础研究中的位置;理解昆虫与环境之间的关系。

科学探究目标:学习采集特定类群昆虫的声音样本,能基于听觉区分,探究不同声音背后的生物学意义;能基于兴趣开展信息收集型微信小程序的探究,了解机器的语音识别原理,探究不同声源距离对识别准确率的影响。

科学态度目标:培养好奇心,勇于提出问题,积极寻求答案;培养尊重自然的态度;提升从样本收集、发现规律的探索能力;提高科学兴趣,关心语义识别等前沿交叉技术的发展。

科学精神目标:培养不畏艰难的勇敢特质;培养求真务实、实践验证的科学精神;能从自主探究的自然活动中获得快乐,感受到记录生物多样性的愉悦感,提升自我效能感。


活动准备

活动时间:一般农历立秋前后开始至霜降期间,即各地区鸣虫活跃期。

教学场地:报告厅、主题教室、户外公园绿地或小区等。

教学准备:1份主题讲座材料,1套自然联络员主题工作坊课程,基于地理位置、拥有智能语义识别且能够迭代学习提升准确率的微信小程序,1套户外装备(长袖、长裤、长袜、手电筒、驱蚊液等),1部带有地理定位、即时录音且能流畅运行微信小程序的智能手机,1个由即时通讯软件(如微信)组建的在线社群。


实施过程

第一阶段:鸣虫主题工作坊

立秋之后,由主办方通过微信等渠道发布“听有虫·公民科学家”项目信息,定向招募参与者,随后进行面试,筛选至30人左右。组织一场以项目首席科学家聘任、主题讲座、自然联络员工作坊为主要内容的线下活动。讲座以“闻声识虫话暑秋”为主题,内容以传统鸣虫文化、鸣虫生物学特征等趣味科学知识为主。主题工作坊课程包括“鸣虫基本知识”“本地鸣虫声音鉴赏”“鸣声研究前沿”“听有虫小程序介绍”“鸣虫(或昆虫)标本制作”等内容。活动结束,向参与者发放“自然联络员”身份认证吊牌。“听有虫”小程序基于人工智能迭代的自然语言处理算法模块,由公众采集各地鸣虫声音,通过后台识别、人工矫正及迭代学习,最终呈递为带有明确采集信息的有效样本,并能够应用到昆虫学者的相关研究中。

设计意图:由于受众缺乏专业的昆虫学基础知识,本阶段教学要使受众关注鸣虫的趣味性与生物分类学的科学性,鼓励通过师生间交流建立起课堂之外的自然兴趣。

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第二阶段:“听有虫”户外鸣声采集活动

定向组织户外活动,选择18:30—21:30时间段,穿着适合的户外装备,至少2人一组共同行动;以公园绿地、小区为主,目标为收集到尽可能多的多种鸣虫声音样本。在小区、绿地、公园等地寻找鸣虫生境,结合鸣虫声音定位鸣虫位置;在周围环境噪声较低时,打开微信小程序“听有虫”,长按键15秒采集该鸣虫声音,并且上传当前地理、温度、时间信息。通过小程序标准数据库音源对比当前人工智能语音识别结果,思考不同声源结果置信度受声源距离、环境噪声的影响,在下一次采集时尽量减少干扰。

设计意图:组织受众或自行开展户外探索活动,将工作坊中所习得的技能加以应用;通过亲子、朋友组合增加协作感;通过统一线上平台“听有虫”微信小程序,提供鸣声采集的即时反馈、参与者区位排名,增加趣味性;鼓励公众产生更多的亲自然行为。

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第三阶段:“夜听虫吟”展览主题活动

基于前期线上数据征集、线下活动记录和特约摄影进行展览策划。展览以“夜听虫吟”为名,分为“上海鸣虫肖像”全景深亿万像素摄影、“斗蟋先生的晚八点”3D沉浸式声音剧场、我的自然故事、鸣虫声谱在线数据库4部分。其中的各类鸣声由来自20个省级行政区的参与者提交,“我的自然故事”由公众提供并最终确认。本阶段活动内容皆基于此展览。

设计意图:在展览中,使受众通过视觉、声音、新媒体、观念等方式的呈现,关注鸣虫所代表的自然界的声音,提升个体在视觉、听觉等感官上的通感能力。


成果及评估

本项目与华东师范大学高级实验师何祝清合作,他表示,数据中有80%的内容有使用价值并可能推动未来的昆虫鸣声研究。上海科技馆博士后流动站的两栖类动物研究者张伟在了解项目成果后,向项目组提出蛙鸣项目的合作请求。

超1.7万人次公民科学家通过官方微信小程序参与了本项目,共产生2 595条数据补充进上海鸣虫声谱数据库。活动期间,共开展了包括“秋后寻虫”“夏日精灵”主题日活动在内的14场户外考察活动,715名公众参与其中。40名优秀参与者受邀成为特约“自然联络员”,作为本次公民科学项目的种子选手,共自发开展户外考察320余次。微信、报纸、电视等媒体,如央广网、新民晚报、上海科技报、中国新闻网等推送活动相关内容75篇,浏览阅读量超10万人次。官网活动曝光量超45万次,微信曝光量超1 500万次。


特色分析

打破单向传播模式,让公众成为科学家和策展人

本项目在策划初期就力求打破“公众是受众,信息单向传播”的科学传播壁垒,以基于实践的探究式学习为教学理念,将公众作为内容创造的主体,既是科学知识的学习者,又是科学内容的创造者,更是科普展览的策划者,充分参与到科学研究的实践中。

借助新技术手段提升公众参与度

原创开发的“听有虫”鸣虫声音识别小程序,是人工智能在鸣虫声音识别方面的首次尝试。上海自然博物馆联合华东师范大学昆虫研究团队,试图绘制鸣虫声谱数据库,解决科学家采集鸣声样本的难题。公众可以方便地用手机随时记录声音片段,方便更大范围内的公众能够参与到活动中来。

项目策划凸显展教合一

“听有虫”项目时长3个月,大部分时间开展线下活动。教育活动开展的过程中,就已经产生了展览的内容,而策划的实体展览也是面向更大范围公众开展的科普教育,二者相辅相成,有机结合。

博物馆成为沟通科学家、公众的桥梁,开创科研、科普相结合的新模式

作为国内首个鸣虫声音识别的微信小程序,“听有虫”使得公众在任何地区都能快速上传鸣声文件,专家会在社群定期答疑,用媒介搭建了公众与科学家之间的桥梁,使得公众与博物馆、专家之间形成了顺畅的科学传播渠道。


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