曾经是教学资源的科学博物馆现在致力于公共教育，但教育机构如何定义和怎样达到他们的教育目标则是一个持久的议题
图1.摆满了玻璃柜子的展室是传统博物馆的典型特征，主要用来存放收藏品。这张照片拍摄的是1982年的巴黎法国国立工艺博物馆。图中柜子存放着工厂设备的模型；按下一个按钮就可以启动皮带驱动的微型锯子、碾磨机等装置
科学家们是在什么时候对科学产生兴趣的？一项由民意调查机构罗珀-斯塔奇组织于1998年为拜耳基金会和美国国家科学基金会所做调查――对象为1,400名科学家――的报告指出，受尊重的成年人（例如家长）是激发儿童科学兴趣的最大因素。该项调查也鉴别出其他一些重要因素：
教师跟家长一样有影响力。除了来自正规科学课堂（82%）的影响，多种非正式活动也有影响。超过80%的科学家说是科学玩具和科学装置――如化学实验装置和望远镜；78%的科学家报告说是涉及科学的报纸、杂志等媒体；76%的科学家认为是参观科学博物馆；69%的科学家觉得在家里做科学实验是有影响的。
这些渠道或许在很大程度上互相作用，鼓舞着人们对科学长期保持兴趣，甚至成为科学家。家长通过带孩子参观科学博物馆和给孩子购买科学玩具而激发孩子对科学产生兴趣；教师带学生去博物馆实地考察，并给学生布置阅读作业，让他们收看电视节目、浏览网页来撰写科学课题报告等引导学生对科学产生兴趣。
在所有这些因素中，科学博物馆在过去四分之一个世纪的时间里增长速度最快。在1973年，美国和加拿大的24家动手型科学博物馆联合组建了科学技术中心协会（ASTC）。今天，ASTC的成员包括遍布美国的349个成员科学中心和博物馆以及在其他国家的95个成员单位。根据2009年的一项调查，ASTC估计当年就有8,200万人参观了该协会的成员博物馆。欧洲、亚洲和拉丁美洲的科学技术博物馆数量也有了巨大的增长，参观人数也相应增多。
一架工作望远镜
本文作者艾伦·弗里德曼（Alan Friedman）的家乡在美国的佐治亚州亚特兰大，他小时候（1950年代）从未参观过科学博物馆，因为亚特兰大在他大学毕业后很久才有科学博物馆。没有科学博物馆的童年与今天孩子们的童年是完全不同的。今天世界各地的每一座大城市里都有科学博物馆。
在艾伦去纽约看望祖父母的时候，他有幸参观过美国自然历史博物馆。在他的记忆里，博物馆就是一排排的玻璃柜子，当然还有恐龙。那儿有令人吃惊的奇妙房间（指海登天象馆），星星在那儿露出闪烁的眼睛，但与夜空中所见却完全是另一番景象。直到1970年代早期他才参观了伦敦、旧金山和加利福尼亚伯克利的科学博物馆，但他有一段时间很难从这些经历体验中弄明白科学博物馆究竟该是什么样子，因为这三座城市里的博物馆彼此完全不同。
在1970年的时候，伦敦科学博物馆很像纽约的自然历史博物馆；一个个房间里竖立着一排排的玻璃柜子，就像图1所示的那样。唯一不同之处在于，伦敦博物馆的玻璃柜子里装满了船模、望远镜和各类工业制品，而不是蝴蝶、陶罐和动物标本；巨型蒸汽发动机模型取代了巨型恐龙骨架。博物馆里的展品都极具吸引力，有一次展出特别吸引艾伦的注意。那是一个可以操纵的装置，放在一只装有古董望远镜的玻璃柜旁边。该装置包括一架工作模型望远镜，有转盘可供选择不同的镜头，从而改变倍率。通过望远镜可以看到不同的选择目标。那就是艾伦第一次体验到动手操作的展品。他也观看了博物馆里的其他展品，但都徒劳无获。
两年之后艾伦才得以参观伯克利的劳伦斯科学馆，看到了数十种可以动手操作的展品。劳伦斯科学馆仍然还有一些玻璃柜子，里面陈列着琳琅满目的结晶体和厄尼斯特·劳伦斯（Ernest Lawrence）的大事记。但那儿也有许多可以互动的展品。大多数是按钮型和转柄型的；而其他一些则可以做更复杂的操作。在参观了那家博物馆后不久，艾伦去了旧金山湾对面的探拓科学博物馆。玻璃柜子全不见了；取而代之的是数百个高度互动的装置。这些装置和展品并不如伦敦或伯克利那些展品精致。事实上，它们在外观上相当粗糙。给人的印象似乎是，现象是美丽的，而这些装置仅仅是为了揭示这些现象。
艾伦认识到自己在1970年代参观的三家博物馆不只是三个互相独立的创造――弄明白这一点花了他十年的时间。实际上，它们代表了科学博物馆不断演变过程中的不同阶段。科学博物馆和科学中心的演变已经持续了200多年的时光。
图2.博物馆家谱
前两代博物馆
博物馆是以私人收藏――绘画作品、家具、名人大事记、海贝等等――在主人去世后转手给一些公共机构来管理和展出的形式开始的。特莱德斯坎特收藏――后来成为英国牛津的阿什莫尔博物馆――也许是最有名的例子。这些收藏――其受益者主要是做研究的学者和学生――常常少量地或有计划地展出。在18世纪晚期的法国大革命之后，一种合理的、百科全书式的方法被用于这些收藏，它们被视为给普通大众带来文化的工具。私人收藏的绘画作品成为艺术博物馆；家具和大事记成为历史博物馆；海贝则成为自然历史博物馆。
技术收藏始于19世纪初。然而，工业革命的产品却很少进入私人收藏。早期技术博物馆的创办是为了满足大学和工业界的实际需要，而不是为了保护现有的收藏。最早的技术博物馆――巴黎的法国国立工艺博物馆――于1794年创办。（图2的博物馆家谱把该博物馆置于当时的其他博物馆行列。）其收藏品的大部分是工厂和工匠作坊里新鲜出炉的工艺装置。该博物馆的主要功能是培训新的技工和设计师，收藏品被用作教具。美国宾夕凡尼亚州费城的富兰克林学院也是按同样的思路创办的。
在20世纪初，第二代科学和技术博物馆逐渐开始把第一代博物馆的形式与当时流行的工业展览会――例如著名的英国1851年水晶宫展览馆，它将贸易展的理念用于广告和公共教育――的形式相融合。德国慕尼黑的德意志博物馆和美国芝加哥的科学与工业博物馆是第二代博物馆中最著名的早期成员。公众教育是它们的目标之一，那儿有可以触摸或通过按钮和手柄操作的展品。保存和收藏也是确定的目标，表现为不可触摸的历史物件，例如飞机（见图3）和医疗器械等。
图3.飞行博物馆是华盛顿州西雅图的第二代科学博物馆。除了图中所见的飞机以外，该博物馆还有一个学习中心，提供动手的活动和一个内部剧团
政府、私人和工业不仅提供资金，也常常提供展品本身。参观者的构成不同于第一代博物馆，一般市民和年幼的孩子成为主要观众；学生和学者成为第二对象。从一开始，工业常常把第二代博物馆看作是一个广告媒体。科学和技术博物馆尤其在1960年代和1970年代美名远扬（或臭名昭著）了一段时间，因为当时它让工业可以设计、建造、安装和维护一些展品，从而实现名牌产品的推广。
致力于公共教育
图4.纽约科学馆参观人数（NYSCI；深色）反映出纽约市昆斯区博物馆的地域多样性（浅色）。参观人数数据是2003-2005年间莫雷联营公司为NYSCI所做调查的平均数。人口结构的比较来自纽约市2000年的人口普查
阿尔伯特•爱因斯坦（Albert Einstein）1922对巴黎的访问激起了公众对科学教育的兴趣，经过多年的酝酿，探索宫于1937年出现了。探索宫作为第三代博物馆的第一家，特意免去了永久性收藏品及其研究、收藏和保护。相反，它纯粹致力于公众教育。甚至连“博物馆”这个词也从馆名中删去了。
探索宫模式需要时间来迎头赶上，但到1950年代为止，几股力量已经到位，可以使它具有影响力了。俄罗斯以发射人造地球卫星为标志的武器和太空计划取得成功，把科学教育――尤其是在美国――提升到了国家紧迫问题的高度。让•皮亚杰（Jean Piaget）学习理论强调经验的作用，该理论产生的巨大影响重新激发了中小学动手科学课程的开设。工业展览会演变成大型博览会，大规模地展示新技术和科学现象，而且参观者可以参与其中。第二次世界大战前的芝加哥世界博览会、纽约世界博览会和1964-1965年又一次在纽约举办的世界博览会向世人开放，数百万人排队争相参观这些展示。
为提高公众的认识，探索宫的模式和世界博览会的科学普及性催生了第三代博物馆――如今的科学技术中心――的迅速增长。公共教育常常是中心追求的唯一目标，世界博览会激发的精致动画和互动性是其主要技术手段。
旧金山的探拓科学博物馆创办于1969年，是新一代博物馆最典型的例子。像许多新一代博物馆一样，它坐落在一幢废弃的市场建筑里。但该探拓科学博物馆的新家――它打算搬迁到旧金山湾一个整修过的码头――具有一些不像博物馆的特征：简朴实用的入口、光秃秃的水泥地面、冷冰冰的展示环境，一座巨大的半圆拱形金属活动屋（用瓦楞铁预制构件搭建而成，顶部呈半圆拱形)。参观者将发现那儿没有产品推介；事实上，计算机在它创办许多年之后才被引进。参观者们将发现需要高度互动才能激活几乎每一个展出的装置。
探拓科学博物馆的展品也许是粗糙的木头或金属，但它们所产生的现象和互动性却是令人目眩的。展示的数十种颜色、光线、视觉和机械展品都是世界上司空见惯的。然而，在数以百计的科学技术中心里，没有几家刻意模仿探拓科学博物馆的粗糙氛围。大多数第三代科学博物馆把目标进一步瞄准第二代世界博览会的魅力。互动的展品与壮观的展示技术――尤其是巨幕电影的形式――相结合已经成为第三代科学博物馆的经济支柱和规划支柱。
若干第一代和许多第二代博物馆今天依然存在，现在它们也已经融入了一些明显属于第三代博物馆的元素。第二代博物馆――例如美国首都华盛顿的国家航空航天博物馆――仍然很受欢迎。不时地有新的博物馆亮相；最近的一个例子是2004年向公众开放的飞行遗产收藏馆，位于华盛顿州的埃弗雷特。第二代博物馆现正吸收第三代博物馆的诸多优点，例如密集的参观者互动和大屏幕影院，但它们仍然保持着自己的收藏和研究功能。
图5.新墨西哥州阿尔布开克的探索博物馆像许多第三代科学技术中心一样，拥有原创的和相当普遍的动手型科学展品。不寻常之处在于探索博物馆的每个单元都提供半私人的空间。因此，一家人就会比在宽敞的开放展览楼层花更多时间与展品互动和讨论展品
聚焦参观者
第三代科学技术中心的优势、面临的挑战和前景在很大程度上反映了它们与传统博物馆之间的差异。这些中心没有永久性的收藏品需要为后代保留，没有在展品所涉学科领域的研究，一般来说也没有可观的捐赠。
从另一角度看，收藏品少也就意味着新的科学技术中心比传统博物馆更容易创建。创建者们起初可以购买现成的展品作为其他博物馆展品的复制品或代替商业性布展公司要求的原件。另一方面，收藏品既是一份永久的遗产，又是可开发用以筹款的资源。收藏品的缺席迫使科学技术中心在项目选择中有所取舍：即围绕能获得多少款项来规划自己的展览主题，即使主题有可能偏离既定的战略计划。
科学技术中心从一开始就将参观者的人数、满意度和学习情况作为检验其成功与否的主要指标。从1970年代起，美国国家科学基金会（NSF）――对科学技术中心展览活动和项目的主要支持者――开始要求在NSF资助的展览和项目中对参观者的学习情况进行越来越复杂的评估。
为提高展品质量而实施的复杂评估已经成为大多数科学技术中心文化中不可或缺的组成部分。科学技术中心比传统博物馆更优先考虑评估的一个理由是，如果一个互动型科学展品无法互动，即人们无法真正让它动起来，那么其失败就显得十分明显，因而遭受的惩罚也就更加严重。如果参观者因自己不能操作本可以互动的构件而产生挫折感，那么他们作出的反应就有可能是狠狠踢上一脚，并嚷嚷：“全是些破烂货。”与此相反，如果一件艺术展品不能被参观者理解，那么最多是被人们忽视，而不是遭到攻击。
我们心里明白，正规教育需要投入数百小时才能实现的认知目标，每年在科学技术中心里仅仅花上几个小时是几乎不可能实现的。但我们也知道，科学技术中心对激发灵感、兴趣和培养欣赏能力是具有可靠的影响力的。这些积极的目标非常适合旨在增强经济上强势的研究、开发技术领域劳动力这一广泛社会意向。
经济因素和政治因素扩展了科学技术中心的焦点，使其内容比传统社会经济课堂更丰富，吸引的成年参观者比大部分艺术和历史博物馆更多。许多科学技术中心在吸引和留住儿童观众以及非科技领域参观者方面也作出了极大的努力。虽然参观人数统计不很详尽，但根据美国2000年的人口普查，一些数据还是说明这些项目在获得成功，其中一个例子就是座落在美国最多元化城市的纽约科学馆。在1980年代，为了使自己更受欢迎，与社区更加融合，并鼓励学生从中追崇科学职业生涯，该博物馆推出一项计划，即在众多岗位上雇用当地高中生和大学生。如图4所示，对周末参观人数的定期调查显示，参观者构成的多样性合理地反映了当地人口的整体情况。男性和女性参观者的人数大致相当。
复制和协作
传统博物馆以其独一无二的收藏而引以为豪。虽然许多科学技术中心拥有独特的展品，但多数展品或多或少与几十家甚至几百家其他科学技术中心的展品形式相同。图5所示的是一家拥有混合展品类型的科学技术中心。源自探拓科学博物馆、富兰克林学院、安大略科学中心、纽约科学馆、伦敦科学博物馆以及其他许多科学技术中心的互动展品和构件，可以在别人的展台上看到，也可以在世界各地的其他机构里看到。
开始于项目复制期间的种种关系常常导致中心其他业务领域的持续合作。博物馆已经签署合作协议来大量复制新的展品，从而实现规模经济效益，并承接单靠一个机构无法独自应对的复杂而又雄心勃勃的展出活动。例如，在1993年，由九家第二代和第三代博物馆组建的国家健康科学联合体创建了三个相同版本的大型艾滋病――一个难以启齿的、社会和文化上都敏感的话题――巡回展。受这次努力成功的鼓舞，该团体接着准备了一次有关妇女健康问题的大型巡回展。其他合作努力包括科学博物馆展览协作项目和“放眼世界看科学”项目。两者都涉及6个以上的合作伙伴，推出了多个产品，并持续了十年以上的时间。
“学习比上学更宽泛”
由于没有收集、保存或研究的任务，科学技术中心完全有条件把教育办成无可争议的头等大事。在某种意义上说，每一个科学技术中心里的每一个人都是教育工作者。展览、演示、影院、发现室和网页都是服务于教育目标的可选媒体。由于科学技术中心的任务单一，员工之间的内部关系从1960年代以来一直与传统博物馆的员工关系不同。尤其是由于科学技术中心大都无馆长一职，因此，传统的馆长职系人员、展览工作人员和教育人员之间的层级关系已不适用。
科学技术中心对科学教育产生影响的证据主要是通过对单独展览和教育项目的评估而获得的，但对全领域影响的评估越来越普遍。例如，NSF支持的非正式科学教育促进中心鼓励持续研究普通（尤其是科学博物馆）非正式科学学习的影响，并把研究成果收录在非正式科学教育网站（http://informalscience.org）上。迄今最全面的研究由美国国家科学研究委员会于2009年发表。美国国家科学院（NRC）新闻稿称该报告给出了国家科学研究委员会的一些主要结论。
写报告的该委员会联席主席、美国西雅图的华盛顿大学学习科学副教授菲力普·贝尔（Philip Bell）说：“学习比上学更宽泛，非正式科学环境和体验起着关键的作用。这些体验可以启动并长时间维持对复杂学习的兴趣。想一想跟全家人一起去参观自然历史博物馆的孩子，会在第一次看到恐龙骨架后去购买恐龙模型和相关书籍，继而会上网搜索有关恐龙的资料，会为撰写有关恐龙主题的学校报告做准备。”
该报告指出，在非正式场合的体验能明显提高因历史原因在科学方面代表性不足的群体――如妇女和少数民族――中个人学习科学的效率。基于博物馆和课后计划的评估表明，这些项目也可能支持这些群体中儿童和年轻人的学业成绩。
严峻挑战
尽管科学技术中心有自己的优势，但也面临着严峻的挑战。中心主任们聚会时经常谈起可持续性发展的问题。这些问题集中在捐赠的不足和缺乏、政府和个人支持的缩减，以及新计划用款受到的限制等方面。要确切地提出每年的一般业务收入变得越来越难。
科学技术中心能够并确实试图吸引人口中较富裕的阶层，他们有能力支付高额的门票并愿意在商店里花更多的时间。另一方面，科学技术中心想要扩大参观人数，把更多样化的社会经济群体吸引进来。这一矛盾将如何解决尚不好说。科学技术中心正尝试提高门票价格并对某些展品和展示收取额外费用，而同时又提供更多的免费时段、折扣机会和受赞助的免费活动或为某些支付不起高额费用的目标群体提供免费的会员资格。
另一个压力在于服务大众与担当正规教育体系辅助功能之间的矛盾。许多科学技术中心传统上把自己对私人和公众支持的吸引力建立在能为学校提供帮助的基础上。事实上，科学技术中心早已被列入提供校外教师专业发展、课程单元和科学体验的行列之中。在美国，高等院校有培训职前教师的独家专营权，但它们很少向教师终生提供持续的专业发展和科学资源。数百家科学技术中心和博物馆已经步入该领域以填补这一空白；实际上，它们在专业发展方面做得比大学还多。
然而，依靠与正规教育的关系却使这些科学技术中心受制于政治力量，而这超越了它们能够影响的范围，甚至是它们无法理解的。当2001年《不让一个孩子掉队法案》要求实施新的课堂重点――侧重于数学和语言艺术――时，许多科学技术中心突然发现自己的专业发展课程招不满学员，到课率急剧下降，支持学校的合同遭解约或不再续约。一些科学技术中心作出的回应是努力与学校维持伙伴关系和签约提供长期服务；另有一些科学技术中心则已经缩减它们以学校为基地的启动项目，转而支持更多的社区活动、数字影院和大型展览。
大多数科学技术中心很可能将继续做正规教育和非正规教育分界线两边的工作。它们认为能够成为正规教育方面的长期合作伙伴，它们也提供独立渠道让公众与科学技术相连接。在本文作者艾伦看来，保留科学技术中心最不像学校的那些方面最为重要。首先，科学技术中心向那些觉得学校科学课堂没有吸引力的学生提供可选择的学习途径。其次，科学技术中心向那些离开了学校在一个每时每刻都被科学技术改变的社会里的人提供一条与时俱进的路线。
科学技术变化步伐的加速也将在科学技术中心性质变化上得到证实。在最近几年里，许多科技中心一直在学习如何体现当代发展，而不是体现19世纪的物理学、天文学、化学和生物学，尽管这些领域仍然是大多数展览的组成部分。新的信息和通信技术将成为展示的一部分。基于网络的展品、事件的现场直播、网络视频、手机语音导览等都可以帮助科技中心进行交流沟通并履行使命。美中不足的是，似乎没有有效的收入来源来为它们买单。
新视野
在1970年代一开始参观科学博物馆时，本文作者艾伦·弗里德曼感到欣喜的东西今天仍然让他感到欣喜。他每年在世界各地参观科学博物馆，并且总是捧着珍贵的图片和新的思想回家。看到独特的物品，听到新奇的声音，操作新颖的装置，感知前所未知却客观存在的联系，享受独特和友好的环境气氛，这些是每一家科学博物馆都能体验到的东西。与工作人员和其他参观者的相互交流，无论多么简短，都成为他阅历中的重要元素。他知道科学博物馆和科技中心必然继续演变，但他希望其展品、设施和工作人员的最重要功能基本保持在它们近半个世纪以来所保持的状态。
本文作者艾伦相信，未来科学技术中心的不同之处将是承担活动的范围。很清楚，因特网正在快速成为信息呈现和提取的普遍工具。由科学博物馆运行的大型网站受欢迎的程度证明，这些公共机构完全有资格使环球网络在帮助公众理解科学技术方面成为极为有效的媒介。数百万经常利用这些网站的人并没有参观过，也可能永远不会参观这些网站的主办单位。另一个例子涉及一种令人激动的、吸引公众的新技术：“市民科学”。非科学工作者通过它为真正的科学收集数据，有时候可以看到他们收集的数据被用于和发表于重要的研究之中。这个想法开始于康奈尔鸟类学实验室的开拓性项目“鸽子观察”，现在已经成长为遍布世界各地的数百个项目，其中有许多项目以科学中心为基地。
艾伦也希望科学中心的经营模式有所改变。“人体奥妙”巡回展览――探究人体解剖――和“泰坦尼克号”在商业上的成功表明：人工制品展览实在太诱惑人了。科学博物馆之间的协作很可能发挥自身的巨大吸引力，包括在各种场馆――不一定是在科学博物馆――的展出，甚至与非赢利组织联合展出。巡回展可能远远偏离科学技术中心的核心内容，而主要成为创收来源，或成为看博物馆能在多大程度上在公共利益中找到科学和技术关联性的试验场。依照古根海姆博物馆和探拓科学博物馆的模式，科学中心将探索安装人造卫星的可能性，其中一部分将有助于中心自身的收益。科学博物馆始终得应付收益的最大化与提高观众多样性之间的紧张关系。
科学技术中心将承担更多跨学科项目和对外合作项目。如今，把科学放到传统的物理学、化学和生物学的框框里去几乎是不可能的。科学上的全部激动都出自传统学科之间的交叉领域，诸如纳米科学、环境生物学和神经科学等领域。一种类似的激动来自科学技术与艺术人文学科交叉的领域。下一代科学博物馆也许压根儿不是科学博物馆，而是更宽泛的机构，科学、艺术和人文学科被纠结地捆绑在一起，探索有关宇宙及其居民的重大机构。
资料来源 The Physics Today
责任编辑 李 辉