魔幻陽臺實驗室

劉安根

魔幻陽臺實驗室是設置在家居陽臺上的一種新概念實驗室，創建此實驗室的目的在于培養青少年的科學興趣、創新意識和發明創造能力。該實驗室可提供兩大類自主性科學探究與創新實驗。

一、基于陽臺自然條件的自主探究實驗

1.環境學科類探究實驗

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

如不同季節高層樓房附墻風強度變化實驗，高樓“風嘯”現象與樓房結構相關實驗，高層樓房附墻風力發電能力實驗，不同時段雨水理化檢測與環境相關實驗等。

2.植物學科類探究實驗

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

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、基于陽臺虛擬環境的創新實驗

青少年基于陽臺虛擬環境的創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展創造性想象力，為從事科學探究和創新提供良好的思維基礎。

在愛因斯坦思維實驗中，與想象力實驗密切相關的還有聯想實驗、靈感實驗等方面的思維實驗。為使想象思維實驗、聯想思維實驗和靈感思維實驗更具實效性，建構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、電技術和心理學效應實現。

2.科技虛擬創意實驗

在青少年科技創新競賽中，科技創意是一項值得推廣的創新體驗項目。在陽臺實驗室中構建科技虛擬創意實驗空間并設置相應的實驗項目，對提高青少年的創新思維和創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實技術的支持。

科技虛擬創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設計

1.設計要求

魔幻陽臺實驗室應能滿足1人至3人進行多項實驗的要求，并能通過結構形態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，激發他們的探索興趣和創新思維。

2.設計示例

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

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。在真實實驗空間內主要進行的是自主探究實驗，在虛擬實驗空間內主要進行的是愛因斯坦思維實驗和科技虛擬創意實驗。

圖2所示為魔幻陽臺實驗室的基本結構形態，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、復合圓頂、室內圓桌、外周圓凳、伸縮機構、通用實驗儀器和專門的虛擬現實系統組成。

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，即通過伸縮機構將圓筒狀結構部分下沉至底座內，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，利用相關的通實驗儀器，在實驗臺上開展相關的探究實驗。

不做實驗時，人們也可以將其當作休閑平臺，如圖4。