食砷细菌改变了科学教育

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。


“科学是混乱的。而且,声明越大,批评就越激烈。” 这是 Brian Vastag 在他的《华盛顿邮报》文章中开篇写道的,文章记录了 NASA 的食砷细菌论文的发表,以及随后的七条批判性评论和后续回应。它很好地描述了情况——以及科学——但这并不是科学界外人士通常听到的故事。

1989年,我是一个害羞但热情的九年级理科生,在乡村高中努力完成一篇关于酸雨危害的学期项目。那年三月,我的老师 Sklepowicz 先生带来了一些报纸剪报,内容是关于一场新闻发布会,该发布会旨在宣布支持冷核聚变的证据。

“酷!” 我想,我问这可能是真的吗。他告诉我,其他实验室肯定会尝试复制这些结果,我们很快就会知道。当支持性证据从未出现时,这些结果在物理学和电化学界内受到了广泛批评——但我从未听说过。


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过了很长时间,我才问了另一位老师,最后听说它们已经被否定了。我没有学到太多关于科学过程或结果如何被批判和论证的知识,只知道有时人们会做糟糕的科学,他们最终会被发现。从 Vastag 正在撰写的当前科学争议中,可以汲取更多不同且更好的教训。

科学批判性质的转变

NASA 最初的新闻稿开始,食砷细菌的结果已在网上被广泛讨论,包括早期关于发现外星生命形式的猜测。新闻发布会之后,在线讨论迅速转向评论和批评。

来自不列颠哥伦比亚大学的 Rosie Redfield 在今天的配套文章中解释了这些发现和她的批评,她在新闻发布会仅两天后,就在一篇博文中对该论文的方法和解释提出了强烈的批评意见

记者 Carl Zimmer 在新闻发布会当天就暗示了科学家们对这些发现的怀疑态度,他在 Slate 上发表了一篇科学家批评意见的摘要,后来在他的博客上发布了来自电子邮件交流的科学家的确切评论

科学相关博客上对批评意见的报道非常广泛,并被机构媒体如加拿大广播公司 (CBC) 和《纽约时报》等媒体报道。“对报道的报道”是这个故事的决定性特征之一。不仅对最初的新闻稿进行了大量炒作,而且对关于该故事的在线交流的重要性也进行了大量炒作,包括博客报道和与 #arseniclife 标签相关的持续推特讨论。

Zimmer 在一篇题为“基于砷的推特的发现:#arseniclife 如何改变了科学”的文章中,将此案例与典型的科学批判周期进行了强烈的比较。

“在早期,这样的批评者没有太多选择。他们可以写信给《科学》杂志,并希望他们的信件在公众的注意力转移到其他事情很久之后才发表。他们可以给当地报纸写信,试图用 50 个字概括他们的反对意见。他们可以和志同道合的同事一起喝啤酒时抱怨。然而,现在,他们可以形成一个在线社区。撰写博客的科学家阅读了 #arseniclife 论文,并表达了他们的不满。在 Twitter 上,他们相互通报了故事的最新进展。《纽约时报》和《华盛顿邮报》在几周内报道的不是《科学》杂志的论文,而是在线辩论。重心已经转移了。”

但真的是这样吗?在线交流和批评真的改变了科学吗?在某些方面是肯定的,在其他方面则不然。

科学家们一直都有分享批评和讨论结果的网络。Holly Tucker 的著作《血的工作》中精彩地描述了 17 世纪与血液输注相关的声明和反驳在期刊、私人信件和小册子中的来回发表。

同样,虽然按照网络标准来看,1989 年可能很久以前了,但在 Pons 和 Fleischmann 的冷核聚变新闻发布会的媒体闪电战之后不久,研究人员就开始使用电子后备渠道相互交流。电子新闻通讯,如“冷核聚变新闻通讯”,通过电子邮件分发给感兴趣的同事,并发布到 alt.fusion 和 sci.physics.fusion 新闻组。

在线(或离线)通信社区对于科学家来说并不新鲜,用于相互通报最新进展的快速通信也不是新鲜事物。新的地方在于,在食砷细菌的故事中,这些交流是公开进行的。

任何感兴趣的人都有机会看到它们并尝试理解它们。正如 Zimmer 指出的那样,最终在同行评审的技术评论中发表的内容与已经在其他场所说过的内容之间没有明确的界限。例如,Steve Benner 是《科学》杂志发表的同行评审技术评论的作者之一,并且同时撰写了一篇博客文章,总结了他和其他人对这项研究的担忧。

不仅批评本身是公开和可用的,而且导致这些批评的过程也是如此。

Redfield 的批评过程从一开始就是公开的。在最初的批评性博客文章之后,她发布了她给《科学》杂志的信件草稿,并征求读者的评论和建议。在一篇较新的文章中也描述了将这封信作为技术评论发表的过程。

“我在此撰写的简短的《给科学》杂志的信(在一些读者的帮助下)是今天发表的八篇之一。这封信被《科学》杂志编辑部转换为“技术评论”,我猜是因为它包含技术评论,并且有来自 5 位 (!) 审稿人的单段同行评审。我认为《科学》杂志一定是将所有投稿都发送给了同一组审稿人,他们都给出了非常简短的评审。”

这就是食砷细菌故事的新颖之处。食砷细菌的故事与其说是关于发表后同行评审的故事,不如说是关于公开的发表后同行评审的故事。

公开进行的重要性是什么?

在思考这个故事时,我想起了我九年级时的那个孩子。我当然后悔我的发型选择,但我想起了如果冷核聚变的发表后同行评审是公开进行的,我本可以学到什么关于科学的知识。

这些在线批评最明显的成果之一是,机构新闻媒体不仅对最初的新闻稿给予了极大的关注,而且对持续的批评叙述也给予了极大的关注。在这样做的过程中,他们讲述了食砷细菌研究的人员和过程的故事,同时投入了大量的精力来解释这些发现、具体的批评意见以及研究团队的回应。

例如,加拿大广播公司 (CBC) 发布了一个有用的比较表,以展示 Wolfe-Simon 团队提供的批评意见和回应。这样,即使是不熟悉科学博客或 Twitter 社区的教师和学生也开始了解其影响。

因此,如果它发生在 1989 年,我可能不必等几年才能听到关于批评意见的消息。但更重要的是,发表后同行评审将一些重要的科学教学问题提到了前台。

这不仅仅是科学教师更容易获得媒体对批评意见的报道。#ArsenicLife 事件为像我这样渴望了解科学如何运作的学生提供了一个具有巨大教育价值的叙述。

当前的科学教育指南提倡学生通过参与探究来学习科学概念,并学习实践科学的本质。沟通和批判问题都适用于这两者,并且应该是学校科学的一部分。然而,审视科学标准表明,在不断变化的科学媒体环境中,它们可能没有充分做到这一点。

1. 科学传播不是事后才想到的

沟通是大多数科学课程中包含的一部分,即使不是重点强调的部分。当学生学习做科学时,典型的最后一步是将他们的结果传达给班级、老师或其他听众。例如,《国家科学教育标准》描述了学生进行自己的调查时可能包含的内容。

“调查可能……需要学生澄清问题、方法、控制和变量;学生组织和展示数据;学生修改方法和解释;以及公开展示结果并接受同行的批判性回应”(第 175 页)。

同样,“探究成功所需技能 (SRSI)”是一个有时用于评估学生科学技能的清单。它只提及一次沟通,提供一个复选框以确保学生“交流观察结果和发现”。

以这种方式构建,学生可能会将“沟通”视为学校科学步骤——一项报告写作练习,以便教师有一个产品来评估,一份报告可能只在风格或结构上与其他任何课程中编写的报告不同。如果他们不被鼓励将这一步骤理解为科学的真正要素,他们可能会认为科学报告是关于某个主题的最终结论:在完成所有工作后,编写一份报告。它可能会收到批判性的回应(很像电影或书籍可能会收到的),但这个过程就结束了。

食砷细菌的故事说明科学传播是一个持续的、多方面的过程。一些参与的科学家不仅报告了他们自己的工作,而且还在多个平台上谈论和撰写了他们对该研究的方法和解释的担忧,并记录了他们对该主题不断变化的思考。

例如,Redfield 在她最近的一篇文章中表达了对重复性测试价值的不断变化的看法:“我一直在说,研究人员不应该投入时间和资源来测试 Wolfe-Simon等人的说法,因为他们正确的可能性极小。 但我正在重新考虑,因为我认为最重要的说法可以很容易地被测试。”

同样,她今天的文章不是一项调查的最终报告。它详细介绍了她未来的计划和持续的推理。她描述了她计划在自己的实验室中进行的重复活动,她计划这些活动的原因以及她期望的结果。甚至承诺在她的博客上记录重复过程时继续进行沟通。

这与最常作为学校科学传播范例的实验报告非常不同。它不是事后才想到的,而是科学过程的重要且持续的部分。就像公开的发表后同行评审的整个过程一样,它可以成为学习生物学以及批判性地学习科学传播的资源。

2. 科学批判对于科学至关重要,并且具有一些共同要素

上面引用的标准的另一个特点是对批判的粗略提及。他们承认回应批评是科学的一部分,但细节很少。

“学校科学课程中的学生应培养与准确有效的沟通相关的能力。这些能力包括编写和遵循程序、表达概念、审查信息、总结数据、恰当使用语言、开发图表、解释统计分析、清晰且合乎逻辑地说话、构建合理的论据以及对批判性评论做出适当的回应”(第 176 页)。

这里缺少几个要素,这些要素在食砷细菌的故事中很重要。同样,它只在过程的最后才被发现。这里没有迹象表明批判本身会导致更多的调查。Redfield 在她的文章中描述的计划是由于对原始研究的批判性观点而发起的。重要的不仅仅是听众提出的评论和问题,或作者给出的答案,还有由此产生的行动。食砷细菌的故事揭示了批判不是科学的最终产品,而是一个必不可少的步骤。

标准中也没有说明批判性评论可能是什么,也没有说明学生应该培养他们撰写适当的批判性评论并决定批判性评论是否已得到解答的技能。食砷细菌研究的公开的发表后同行评审在这方面提供了宝贵的资源——以前可能无法获得的资源。

例如,Vastag 在《华盛顿邮报》上的文章总结了一些批评的性质。

“这些断言范围很广:Wolfe-Simon 的方法很草率,她的结论是夸大其词。《科学》杂志未能正确审查这项研究。NASA 夸大了这一发现。”

这些相同的要素:草率的方法、夸大其词的结论、同行评审的严格性和过度炒作的结果也可以在 Zimmer 收集的科学家电子邮件中看到。Benner 的文章,标题具有挑衅性“砷真的存在于 GFAJ-1 的 DNA 中吗?”,通过研究化学家和地质学家可能如何以不同的方式对待批判和回应,从而更进一步,为理解不仅是适当的批判途径,而且批判的标准可能取决于学科背景提供了资源。

3. 学生所学的技能中缺少一些东西

最后的教训是,学生所学的科学探究技能可能缺少一些东西。当重点放在让学生积极从事科学活动时,尤其是在高中科学中,阅读和解释科学文本有时会被忽视。阅读在这篇文章中引用的标准文件中明显缺失。

当教育工作者确实关注高中生在科学方面的阅读时,他们通常侧重于两种方法之一,要么学习阅读关于困难概念的内容,要么学习关于不同类型的科学写作,例如,主要来源(例如,期刊文章)和次要来源(例如,科学杂志和报纸)。这些都是重要且有价值的科学技能。然而,对于如何驾驭和理解在几种不同传播媒体中展开的真正争议,几乎没有指导。

这也许是最紧迫的食砷细菌的教训。高知名度科学的易于访问的发表后同行评审可能会继续存在。学生们将遇到来回的批评、反驳和回应,这些内容可以在网上快速获得。他们如何理解这些内容?我们课程中的科学技能需要适应这种新架构,我们需要开始思考如何为学生提供这些工具。

当我还是九年级学生时,唯一可用的就是报纸文章。我的老师尽职尽责地收集它们,并帮助我们尝试用批判的眼光阅读它们,以便我们能够了解时事并开始将科学视为不仅仅是一门学校科目。我们看不到 Vastag 描述的混乱一面,因此学习理解它还不是必要的——现在是了。

我知道说学校科学教育应该做得更多很容易。似乎总是有更多的事情要做。然而,科学素养不仅仅是理解一些核心科学概念;它还关乎拥有在公共领域处理科学问题的知识和技能。食砷细菌研究的真正革命是将科学批判从科学的私人世界转移到博客、推特和在线新闻的公共世界。未来的公民必须能够精明地驾驭这些媒体。这是 #arseniclife 带来的最大变化之一。

关于作者: Marie-Claire Shanahan 是埃德蒙顿阿尔伯塔大学的科学教育助理教授。她对语言影响人们在科学领域(在会议室、教室和在线)相互互动的所有方式感兴趣。她的博客是 Boundary Vision,推特是 @mcshanahan。当她不教书、不访问研究地点或不写作时,她会和她的狗一起探索埃德蒙顿河谷,尽管她尽了最大的努力,但她的狗还没有培养出提出科学问题的能力。

所表达的观点是作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点。

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注:Vastag 这个名字在本文的原始版本中拼写错误。已于 2011 年 6 月 18 日更正。对于此错误,我们深感抱歉。

 

Marie-Claire Shanahan is an Associate Professor of Science Education and Science Communication at the University of Alberta. When she isn't visiting research sites or working with her students, she can be found writing about two of her favourite things, science and music, as DJ at the online science pub The Finch & Pea, where she squeezes in as much Canadian independent music as she thinks she can get away with. Marie-Claire blogs about science education and culture at Boundary Vision and tweets as @mcshanahan . Any and all free time is devoted to exploring the Edmonton river valley and the slopes of Banff and Jasper with her husband and two dogs.

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