作者：弗兰克·奥本海默（Frank Oppenheimer）

刊载于《美国物理期刊》，总第40期，1972年7月，第7期

译者：张娜，广东科学中心研究员

本文以位于旧金山的探索馆为例，探讨博物馆在科学教育中的功能。我们阐述了为玩耍提供氛围的艺术，以及有关人们感官感知机制的展品如何在我们博物馆的建设过程中发挥作用。我们认为，跨学科科学研究课程的目标可以在同类博物馆的背景下实现，学生和大众可以在博物馆的自然现象环境中获得直接体验。

探索馆

探索馆是可以提供在学校课室，或通过课本、影片和电视节目难以实现的教育机会的机构。从1969年9月对公众开放以来，不断发展。探索馆获得的第一笔资金是开馆那年5月从旧金山基金会获得的5万美元拨款。当时探索馆以较低的租金向旧金山市租下了9万平方英尺的修缮重建后的艺术宫。这有赖于艺术宫和科学基金会的拨款和捐款。科学基金会的主席是来自霍姆司德克矿业公司的唐纳德·麦克劳林，他也是前任加州大学的评议员。

最初那笔不算宽裕的资金，用来研发展品和运营作为湾区资源之一的博物馆，有很多展品都是员工和学生自己做的，摆在探索馆的机器和电子商店里。其他的展品就由各行业、艺术家、联邦机构和全国各地的科学家提供。起初只有200件左右的展品。经过努力，我们最后研发出了5倍于这个数量的展品。

这个月的观众有6000名以计划好的班级参观形式到馆参观的学校学生，以及15000-20000名普通观众。后者在馆停留时间平均为1小时，有些能待上两三个小时，甚至成为了回头客。

观光

探索馆是一个科学博物馆。当然不是科学的所有方面都可以通过一个博物馆传播。一个人很难通过数学分析把自然理解成透明和普遍的存在，也无法教给人们如何计算出正确的答案，甚至无法让他们信服地相信科学家能够做得到这些。但在一个博物馆中，每个人都可以获取关于自然现象的知识。

在绘制自然的地图并对它进行填充时，科学家挖掘出了更多自然现象和过程。事实上，之前我们不以为意的事情发生在我们周围，或近或远，在我们的身体外部或内部，或大或小，组成了这个奇妙的世界。教育的一部分快乐就在于让人们学会欣赏这些美妙的事物。

我们在小学就学过，马可·波罗是欧洲文化中的一位英雄人物，他行万里路，四处游历。达尔文在“小猎犬号”航行期间一路考察见闻，归国后，这些所见所闻促使他形成了一系列思想，从根本上改变了人类对自身以及自身与自然关系的认知。科学的基础往往在于观光。近年来许多高能物理，特别是气泡室分析，都塑造了一种非常精致的观光模式。个人的所见组合在一起形成一定模式，构成一种朴素形式的理解。这种过程继续发展，超越了若干个体的范畴，不同组群看上去迥然不同的模式发生崩塌，形成了获取关于自然的最深刻洞见的模式。我们正在探索馆里探索各种形式的博物馆教育和学习，只要能提供一些好的供人观赏之物，我们付出的努力就都是值得的。

观光总是需要一些设施让景观变得可以看得见、摸得到。如果考虑到普通大众的兴趣和理解，那么观光肯定不能像马可·波罗那样只能为少数英雄所有，或需要那般巨大的付出。传统的观光通过修建大小公路、绘制地图和导览图等方式实现了配套设施的舒适化和交通的便利化，但对于那些隐藏在自然现象背后、通常无法触及和发现的景象，我们要如何做到观光呢？这需要特殊的工具和环境去观察。

教室，甚至电视、电影对于展示这类景观都捉襟见肘。通过这些媒介进行的观光就好比从火车车窗向外看，无法停顿、无法回头看，更多地被气味、声音以及火车的运动所主导，而非风景本身。在急于赶往目的地或急着赶下一班火车的旅途中看到的风景终归不会让人满意。看风景最好的方式涉及一些探索和自由，决定哪些要去探究、哪里需要驻足停留。人们越是能充分地通过触摸、感觉、听闻和参与风景，观光能给予人们的就更多。能够停留和回头看是件好事。和你的朋友，甚至是陌生人交流观光体验是有益的。总的来说，博物馆应该能够展示更多平日难得一见的景观，并以一定的规模加以展示。探索馆确实提供了这类可参与的观光体验。实际上，很难以导游的方式引导一群人观光。要是某个人走神了，他就变得孤零零一个人，其他人则按照既定路线参观、研究一个个展品。

另外，博物馆还可以提供广义的游览。在教育的各个层面上都体现着对跨学科的调研材料的需要，为了实现这个目的人们不断设计着各种课程。对我而言，博物馆可以承担起这个责任，组织材料以满足上述需求，比起专业课程，博物馆做起这个来更有效。最新的博物馆可以从学校那里分担部分重担，有些任务是强加给学校的，它们实则并不擅长。

在跨学科课程的展开中存在一些冲突。如果不能习得某项特殊技能或者获得对于一个观点新的处理或理解方法，那么学生往往会觉得不满足。但对物理的动手做和理解过程中涉及的学科规律与化学和生物大相径庭。跨学科课程往往只是这些不同学科的并置，而非融合。一个跨学科调查活动确实可以展开，但是调查需要学生将场景中的许多构成要素在同一时间汇总起来，这点并不是周一、周三、周五，每周36小时的课程能实现的。在通常情况下，调查课程的有效性很大程度上取决于指导老师的启发性和个性化。

在博物馆就不同了，跨学科场景和互相连通的途径都可以得到展示。每个人参观博物馆的方式都不尽相同，但是他们通常会先查查看这个博物馆里有什么，然后回过头来选择他们更想去的部分。他们的第二印象更能反映他们的本意，让观众可以欣赏到展品的细节，观察到展品之间、展品与周围环境之间的联系。通过展示多个例子，以多种观赏方式，对某个抽象概念加以阐释，例如，波动，能量，又或是随机性，博物馆可以为观众建立对这些概念的直觉上的熟悉感。

博物馆中的教与学显然不局限于技术的展示。展品可以作为道具，为更多分析性的课程、讲座所使用，和现有教学材料一起为学校课程，以及致力于某些特别学习项目的学生个体所用。展品组合可以在当地电视节目中播出，让更多的观众知道有这样的展品，在展示展品细节的同时，吸引观众来到博物馆与他们在电视、影片中看到的那个展品进行互动。

不仅如此，相较于课室，由于博物馆的计划性更松散，也能让更多种多样的人找到自己参与其中、为之作出贡献的方式。大量的公众可以通过博物馆参与到终身学习的过程中来。

在探索馆，高中生和大学生都受雇向普通大众和学校班级开展讲解。还有些学生受雇制作和维修展品。各行各业的人们都把想法和展品带到博物馆来。这些人中既有没有工作的和正在寻找工作的年轻人，又有在研发机构和工厂实验室工作的工程师，后者同样也在寻找更加广泛地贡献社会的方式。展品的概念，及其研发、制作、讲解、维修，都需要各种技能和知识，这就吸引了大量的志愿者，为完成特定使命提供了机会。通过这种间接的方式，博物馆缓解了资质教师的不足，降低了公共教育的成本。

艺术与科学

大多数博物馆都会聘请艺术家帮助设计教育性的展品；我们也不例外。在探索馆，我们也会展出艺术家创作的独具个人特色的，与我们展馆的主旨没什么关联的作品。围绕部分这类艺术作品，我们会开发相关的教育性的展品。比如，我们借来了艺术家本·哈扎德名为“弹球机”的可爱的艺术作品。在这个作品中，他使用了反射的偏振现象，然后我们就设计了一系列相关的展示，来支撑这种现象。我们由艺术家创作的展品还包括名为“触觉画廊”的一个直径30英尺的穹顶展厅，这些既是艺术作品，也是探索体验。现在我们还不能吸引到足够多的艺术家将其作品放在我们的展厅中展示。艺术家必须把自己的作品卖出去，我担心有些艺术家不认为我们的展厅是典型的展示艺术作品的展厅，就像一些仪器厂商不认为我们的展厅是传统意义上的科学实验场所一样。但无论如何，我们敞开胸怀，欢迎他们来我们的展厅。

所有人都异常地擅长模式识别，至少与当代的计算机相比，确实如此。但是，艺术家和科学家都以不同的方式，特别在意模式的寻找并让其他人感受到他们所感知到的东西。不幸的是，他们对自我的画像，以及公众对他们的画像都是割裂的，彼此之间泾渭分明。这些画像告诉人们科学家只对“正确的答案”有兴趣，艺术家从不对任何“答案”感兴趣。而在现实中，科学家和艺术家都有自己对于正确的判断标准，二者同样在一种与自然相一致的感觉的主导下做出智力和美学的选择。二者的感触与答案都是互补的，它们对于完整的自然现象的描绘而言缺一不可。二者之间的割裂既误解了科学与艺术，又意味着二者与自然之间的隔断。现实生活中，大多数大书店里都将科学、艺术和自然分为不同的领域。

艺术家的作品和科学家和工程师的教学演示结合在一起就超越了单纯的景象展示。它们以各自独具个性的模式，改变着个体感知其过去和未来体验的方式，让人们意识到他们周围曾经忽视或从未发现的事物。

玩

探索馆的设计初衷不是为了赞美任何东西。我们不做那些传递如下信息的展品，“没有其他人比发明这个仪器的人更聪明的”或者“没有其他人为人类或者美国人的生活做出如此巨大的贡献”。我们也不会告诉人们他们应该从某个具体展品中得到什么，又或者由于没有按照给定的方式玩展品，就会让他们觉得自己又蠢又笨。探索馆是个好玩的地方，人们在探索馆里不会觉得受到任何压制。我们倒是有一条铁一样的规矩，那就是禁止在展品之间骑自行车。

儿童的游戏，在很大程度上，就是将社会中常见的物质与文化元素，从其原本的用途中剥离出来，置于一种全新的情境中加以运用。就是通过这种创造性地、反复地玩耍，孩子们学习如何自在地生活在这个世界上。通过这种方式，我们的展品也变得好玩了。一个大屏幕，用红色和绿色影子来展示视网膜像差的效果，成为了影舞和哑剧的区域。用来演示光反馈过程和在光线中唱歌的竖琴（风竖琴在风中唱歌），成为了通过手摇制作节奏调制的设备。一个用来演示角动量守恒的转动着的转盘，成为了学习眩晕的工具。通过这类玩耍，观众可以做出属于他们自己的、原创性的发现，避免了那种所谓的“发现方法”的不足，指导老师往往会把自己脑中的各种“发现方法”教给学生，让学生用这些方法去“发现”。在那些游戏意图明显的展品里所使用的工具已经脱离了其原有的使用语境，各种各样好玩的事情有待你去发现，即使对于那些制作展品的人而言，也有很多有待发现的地方。

展品的灵活性让它们在好玩的同时还具备了一项额外的教学优势。科学博物馆的展示不只是既定程式的操作，即观众按下按钮，触发某种装置，呈现某种展示，虽然这类展示还是十分常见，但却不能让人十分满意。观察事物是如何运动的，只能带来有限的理解；必须还能看到改变参数后，该事物的行为发生了什么改变。比如，比起聚焦投影仪，用手拿着棱镜成像能学到更多的光学知识，比起电动陀螺仪，双轮陀螺仪更能让人受益。比起共鸣系统对固定驱动频率的反应，它对可变频率的反应可以让人们学到更多。展品的灵活性让游戏性成为可能，并提升了游戏性，对教育而言至关重要。实际上，在我们快速变化的文化中，成人大概也像孩子一样需要去玩，才能应对和适应不断的变化。

感知

人类感官感知这个主题为我们规划探索馆提供了贯穿全局的原理。我们选择这个主题被证实是幸运的，有以下几方面的原因。对感知的学习，无论是大众，还是我们的员工都特别感兴趣。它是最近一个非常活跃的领域，这个领域方兴未艾，让更多的观众可以接触到前沿的科学。

感知现象对孩子和成人都有着吸引力，外行人和专业人士都对它有着深刻的印象。感知现象的展示内容清晰、逻辑严谨、引人入胜。感知现象告诉我们，所有人之间都存在着很多相似的地方，而在个体之间也存在着显著的差异。对这些感觉器官和神经系统的深入理解有赖于许多学科的知识，因此需要物理、神经生理学、化学和生物学的说明性展品。此外，很多技术都用来放大和延伸感官的领域，因此也是感官现象展品的应有之义，也就顺理成章地纳入基于感知的设计原则。

感知还提供了一种极其自然的将艺术与科学连接在一起的方式，二者都影响着人们对环境的感知。在我们的规划里，不仅包含艺术家作品的展示，还包括绘画史视角的展示，欧洲和中国文化差异是如何形成的，还有居住在圆形茅草房子里的人们对我们熟悉的像箭头长度错觉这样的线形图会做出什么样的反应。

探索馆有对触觉、听觉、节律、平衡和嗅觉的展示，但我们一开始的时候更多的是提供与视觉、光学和视觉艺术相关的展示，这类展示比其他感官和艺术的展示更多。

我们对感知现象的处理让探索馆营造了一种人本主义的氛围基调，同时又与极为广泛的自然和技术现象相联系。我们不会为了做到面面俱到而感到压力，也没有什么过于狭隘的限制，规定在这种整合性的原理中哪些是恰当的。探索馆现在才两岁，还有很多可以做的事。我们受到这种开放性原理的激励，去尝试更多的可能性。

研究感知的机制对于科学博物馆来说尤为合适，这点我们在一开始并没有意识到。通过感官，我们对感知现实的描述并不唯一，科学方法论也没有简单地分门别类。但是，在R.L.格里高利的《聪明的眼睛》一书中确实指出了两者之间的相似之处。他指出感知“非常有效地对完全不充分而又模糊的信息加以使用，以建立当前外部世界的内部存储假设”。格里高利关于视觉感知不只是一种应激机制的总体结论确实是正确的。在他的观念里，外部世界的状态有很多种可能性，其中一种看上去与视觉观察的结果最为一致。所谓的“错觉”反映了感官机制的最普遍、合理和经验性的功能，而且，如果我们真的被它们欺骗了，那么这也不应该叫错觉。在寻找到足够多的其他线索去确定现实的真实本质前，眼前的景象是非常吸引人的。错觉可以源自对单一线索的过度依赖，也可以来自不愿相信所有的证据都与同一个假设相符合。真相的确定之所以困难，在于感知机制的一个显著的特征：即使在简单的情形中，感知证据都依据重要性和可信度，以一种严格的、自发的等级来排列。人们注意到的只是这个等级中最明显的那个证据。人们需要训练，也许还需要学习，才能意识到这种等级偏见，并寻找到其他种类的证据。

分级现象在非常简单的视觉情境中就能看得出来，比如确定两个物体的远近。乍一看去，大小、颜色、亮度、刻板化的证据和遮蔽都可以影响判断。要是所有线索都呈现出来，即使有些线索被安排得有些矛盾，还是会只注意到位于等级顶端的证据；比如，距离观察者更近的物体会部分遮挡它后面的物体。如果去除顶端线索，次顶端的那条证据就会取而代之，哪怕它告诉观察者另外一个物体更近。这种等级机制是如何生成的，尚不清楚，其内部秩序也因人而异。但一旦建立，这些等级就变得绝对，即使出现与之相矛盾的证据也不会让人对其结论产生怀疑。发现艺术是否能让人们重置他们自己的感知等级是件有趣的事。等级观念渗透到了所有的判断中，也造成了那些关于肤色或特定外语口音顽固的坚持。科学家为自己至少在某个领域内，能免疫这些等级错觉产生的压迫而自豪。事实上，科学教育经常把这种自豪作为追求的目标，要是向观众展示关于感知机制的结论是“外部世界的状态”必须与所有现存的证据相吻合，那么这种科学家的自豪确实无可厚非。

尽管探索馆不会刻意赞美人们的成就，但也不免对这些成就的精致度和复杂度产生敬畏，还有成就的取得过程中难以置信的对感官信息的依赖和处理。在离开探索馆的时候，人们拥有了一种新的意识，那就是去目不转睛地看、歪着头看、闭上眼睛，或竖起脑袋，简而言之，去体验每天的现象。

在此次平行会议的论文题目语境下，我应该提及“关联性”这个词，因为有这么多的学生抱怨在他们的教育中缺乏这个。我必须承认我对这个词与教育相连意味着什么也感到困扰。人们很难学到一些不与其他事物相关联的东西，但我不认为这是学生们所指的“与某事相关”。我猜他们想说的是只有此时此刻的某种形式的体验能够建立起过去和可预见的未来之间的联系，这件事情才会变得相关。在这种意指下，也因为突出非强制性，探索馆也回应着各种批评和时代之声。