編譯 思羽

科學(xué)家常常邀請公眾來領(lǐng)略他們的所見，利用從雕版木塊到電子顯微鏡的一切工具來探索科學(xué)事業(yè)的復(fù)雜性和生命之美。通過圖示、照片和視頻來分享這些所見，使得普通人也能探索各式各樣的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，從新發(fā)現(xiàn)的鳥類物種到人體細(xì)胞的內(nèi)部工作機(jī)制，不一而足。

作為一名神經(jīng)科學(xué)和生物科學(xué)的科研人員，我知道科學(xué)家有些時(shí)候留給外界的刻板印象是一群身著白色實(shí)驗(yàn)服、執(zhí)迷于圖表的人士。這個(gè)刻板印象遺漏了科學(xué)家對于科學(xué)作為一種發(fā)現(xiàn)方式的激情。正是因?yàn)檫@樣，科學(xué)家才頻繁地求助于那些能引起敬畏的可視化呈現(xiàn)方式，借此手段來解釋那些難以解釋的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

由美國實(shí)驗(yàn)生物學(xué)學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)主辦的“生物藝術(shù)科學(xué)圖像和視頻競賽”向社會(huì)公眾分享那些在實(shí)驗(yàn)室外難得一見的圖像（參見本期封底），旨在向普通人介紹那些常常與生物學(xué)研究相關(guān)的驚艷畫面。實(shí)際上，生物科學(xué)競賽和其他類似的競賽反映出人類利用圖像來闡明科學(xué)的漫長歷史。

歷史和智識(shí)的時(shí)刻

文藝復(fù)興是歐洲歷史的一個(gè)時(shí)期，介于14世紀(jì)和17世紀(jì)之間，給科學(xué)和藝術(shù)賦予了新的生命力。它將初生不久的博物學(xué)與藝術(shù)性的插圖結(jié)合在一起（博物學(xué)是一個(gè)觀察普通環(huán)境中的動(dòng)物、植物和真菌的研究領(lǐng)域），使得對自然界進(jìn)行更廣泛研究和分類成為可能。

藝術(shù)家與通曉藝術(shù)的博物學(xué)家通過為早期植物學(xué)家和解剖學(xué)家的發(fā)現(xiàn)繪制圖示，也能推進(jìn)研究自然的手段。譬如，佛蘭德畫家彼得?魯本斯（Peter Paul Rubens）在他著名的解剖素描中提供了對于人類解剖學(xué)的非凡洞見。

文藝復(fù)興時(shí)期，藝術(shù)在推進(jìn)自然科學(xué)方面發(fā)揮重要作用，譬如魯本斯的人類解剖學(xué)研究

到了17和18世紀(jì)，隨著印刷工序變得愈加復(fù)雜，早期鳥類學(xué)家和解剖學(xué)家能夠出版和傳播他們的優(yōu)美繪畫。這種藝術(shù)與科學(xué)結(jié)合的做法后來得到進(jìn)一步普及。初期廣受歡迎的作品包括約翰?奧杜邦（John James Audubon）的《美國鳥類》和達(dá)爾文的《物種起源》。

不久后，出版商推出了野外指南和百科全書，包括科學(xué)家通過早期顯微鏡觀察到的景象圖示。這些出版物受到熱烈歡迎。譬如說，一本1859年出版的蘇格蘭百科全書《錢伯斯百科全書：大眾的普遍性知識(shí)詞典》試圖用雕版印刷的哺乳動(dòng)物、微生物、鳥類和爬行動(dòng)物圖示，明明白白地解釋自然世界。

這些出版物回應(yīng)了公眾想要獲取更多關(guān)于自然界資訊和圖像的需求。人們組建業(yè)余博物學(xué)者協(xié)會(huì)，搜尋化石，享受本地動(dòng)物園或動(dòng)物展覽之旅。到19世紀(jì)時(shí)，全球各地都建造起自然博物館，通過圖示、模型和真實(shí)樣本來分享科學(xué)知識(shí)。展品多種多樣，從被制成標(biāo)本的動(dòng)物到保存在液體中的人類器官，不一而足。

在過去的150年里，在新技術(shù)的幫助下，起初的手繪圖已經(jīng)改頭換面。1895年出現(xiàn)的X射線、1931年出現(xiàn)的電子顯微鏡，20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的三維建模，1973年出現(xiàn)的磁共振成像等尖端成像技術(shù)的誕生使得科學(xué)家更容易分享他們在實(shí)驗(yàn)室里的所見。事實(shí)上，最早發(fā)現(xiàn)X射線的物理學(xué)教授威廉?倫琴（Wilhelm Roentgen）用妻子的手拍下人類的第一張X射線圖像。

第一張X射線圖像是X射線發(fā)現(xiàn)者威廉?倫琴的妻子的手

如今，包括《自然》和《科學(xué)家》在內(nèi)的科學(xué)出版物已經(jīng)開始和讀者分享它們最喜愛的科學(xué)圖片。可視化（無論是通過照片還是視頻）成為科學(xué)家又一種記錄、檢驗(yàn)和確證他們科研成果的方法。

科學(xué)、藝術(shù)和K-12教育

隨著K-12學(xué)校將科學(xué)照片和視頻加入課程計(jì)劃，這些科學(xué)可視化成果早已進(jìn)入課堂。譬如說，藝術(shù)博物館已經(jīng)發(fā)展出基于藝術(shù)的科學(xué)課程，從而讓學(xué)生領(lǐng)略科學(xué)的面貌。此舉能有助于學(xué)生增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)，提高學(xué)生對于基礎(chǔ)科學(xué)原理和批判思考技能的理解。

科學(xué)素養(yǎng)在當(dāng)下尤其重要。在新冠疫情期間，關(guān)于新冠病毒和疫苗的錯(cuò)誤資訊泛濫，對自然現(xiàn)象形成更深刻理解能幫助學(xué)生學(xué)會(huì)如何對疾病風(fēng)險(xiǎn)和傳播做出知情決策，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，給予學(xué)生評(píng)價(jià)科學(xué)界人物和公眾人物言論主張（無論是關(guān)于新冠病毒、普通感冒還是氣候變化）的能力。

然而，科學(xué)知識(shí)的傳播工作停滯不前?！?019年全美教育進(jìn)步評(píng)估”衡量美國公立學(xué)校4年級(jí)、8年級(jí)和12年級(jí)學(xué)生的科學(xué)知識(shí)和科學(xué)探究能力（最低為0分，最高為300分）。從2009年到2019年，所有年級(jí)學(xué)生的這項(xiàng)分?jǐn)?shù)都停滯不前，徘徊于150分到154分之間。

對K-12教師所做的一項(xiàng)調(diào)查顯示，77%的初等教育教師每周花費(fèi)不到4小時(shí)在科學(xué)上?！?018年全美科學(xué)與數(shù)學(xué)教育調(diào)查”發(fā)現(xiàn)，K-3學(xué)生平均每天僅僅得到18分鐘的科學(xué)授課，相比之下，平均每天的數(shù)學(xué)授課時(shí)間有57分鐘。

讓科學(xué)更加可視化的做法也許能讓幼兒學(xué)習(xí)科學(xué)變得容易一些。此舉也能幫助學(xué)生理解科學(xué)模型，培養(yǎng)出團(tuán)隊(duì)協(xié)作、交流復(fù)雜概念之類的技能。

無論是現(xiàn)在還是過去，科學(xué)都在微觀和宏觀尺度上闡明了我們這個(gè)世界的基礎(chǔ)。而以視覺方式說明的科學(xué)過程和概念能增強(qiáng)科學(xué)素養(yǎng)，給予學(xué)生和普羅大眾一個(gè)深刻理解自然世界的渠道，這是他們成為知情公民所必需的。

資料來源 The Conversation