劉安根

魔幻陽臺實驗室是設(shè)置在家居陽臺上的一種新概念實驗室，創(chuàng)建此實驗室的目的在于培養(yǎng)青少年的科學(xué)興趣、創(chuàng)新意識和發(fā)明創(chuàng)造能力。該實驗室可提供兩大類自主性科學(xué)探究與創(chuàng)新實驗。

一、基于陽臺自然條件的自主探究實驗

1.環(huán)境學(xué)科類探究實驗

此類實驗的特點是以陽臺上可觀測到的自然現(xiàn)象為客體，開展與人類環(huán)境問題相關(guān)的觀測實驗。

如不同季節(jié)高層樓房附墻風(fēng)強度變化實驗，高樓“風(fēng)嘯”現(xiàn)象與樓房結(jié)構(gòu)相關(guān)實驗，高層樓房附墻風(fēng)力發(fā)電能力實驗，不同時段雨水理化檢測與環(huán)境相關(guān)實驗等。

2.植物學(xué)科類探究實驗

此類實驗的特點是以陽臺上可觀測到的植物生長現(xiàn)象為客體，開展植物學(xué)方面的科學(xué)實驗。

如陽臺蔬菜種植特殊性研究實驗，陽臺花卉與自然條件相關(guān)實驗，日光、月光對育種影響的探究實驗等。

二、基于陽臺虛擬環(huán)境的創(chuàng)新實驗

青少年基于陽臺虛擬環(huán)境的創(chuàng)新實驗主要包括以下兩方面的實驗項目。

1.愛因斯坦思維實驗

愛因斯坦思維實驗是依靠想象提出科學(xué)假說的一種無形實驗。青少年進行愛因斯坦思維實驗的主要目的是發(fā)展創(chuàng)造性想象力，為從事科學(xué)探究和創(chuàng)新提供良好的思維基礎(chǔ)。

在愛因斯坦思維實驗中，與想象力實驗密切相關(guān)的還有聯(lián)想實驗、靈感實驗等方面的思維實驗。為使想象思維實驗、聯(lián)想思維實驗和靈感思維實驗更具實效性，建構(gòu)一種有利激勵思想解放和突破思維定勢的魔幻情境很有必要。這種魔幻情境可通過特殊的聲、光、電技術(shù)和心理學(xué)效應(yīng)實現(xiàn)。

2.科技虛擬創(chuàng)意實驗

在青少年科技創(chuàng)新競賽中，科技創(chuàng)意是一項值得推廣的創(chuàng)新體驗項目。在陽臺實驗室中構(gòu)建科技虛擬創(chuàng)意實驗空間并設(shè)置相應(yīng)的實驗項目，對提高青少年的創(chuàng)新思維和創(chuàng)意能力具有積極的意義。進行這種實驗，需要魔幻情境和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的支持。

科技虛擬創(chuàng)意實驗同樣具有廣泛的選題空間，可采用主題或問題方式來開展。

三、魔幻陽臺實驗室技術(shù)設(shè)計

1.設(shè)計要求

魔幻陽臺實驗室應(yīng)能滿足1人至3人進行多項實驗的要求，并能通過結(jié)構(gòu)形態(tài)變異和情境感覺刺激，不斷沖擊實驗者的視覺效果和心理感受，激發(fā)他們的探索興趣和創(chuàng)新思維。

2.設(shè)計示例

魔幻陽臺實驗室可以有不同的設(shè)計方案。這里介紹一種適合青少年自主實驗用的實驗室設(shè)計方案。

如圖1所示，魔幻陽臺實驗室包括真實實驗空間和虛擬實驗空間。在真實實驗空間內(nèi)主要進行的是自主探究實驗，在虛擬實驗空間內(nèi)主要進行的是愛因斯坦思維實驗和科技虛擬創(chuàng)意實驗。

圖2所示為魔幻陽臺實驗室的基本結(jié)構(gòu)形態(tài)，多用于虛擬實驗的開展。它是一個獨立安裝在陽臺地面上的外形呈圓筒狀的小型實驗室，主要由圓形底座、開口筒狀墻體、復(fù)合圓頂、室內(nèi)圓桌、外周圓凳、伸縮機構(gòu)、通用實驗儀器和專門的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)組成。

如需進行陽臺自然條件類實驗，則要改變上述實驗室的形態(tài)，即通過伸縮機構(gòu)將圓筒狀結(jié)構(gòu)部分下沉至底座內(nèi)，使之成為圓柱狀的實驗臺（圖3）。這時，人們在陽臺上采集自然物體作為實驗客體，利用相關(guān)的通實驗儀器，在實驗臺上開展相關(guān)的探究實驗。

不做實驗時，人們也可以將其當(dāng)作休閑平臺，如圖4。