魔幻阳台实验室

刘安根

魔幻阳台实验室是设置在家居阳台上的一种新概念实验室，创建此实验室的目的在于培养青少年的科学兴趣、创新意识和发明创造能力。该实验室可提供两大类自主性科学探究与创新实验。

一、基于阳台自然条件的自主探究实验

1.环境学科类探究实验

此类实验的特点是以阳台上可观测到的自然现象为客体，开展与人类环境问题相关的观测实验。

如不同季节高层楼房附墙风强度变化实验，高楼“风啸”现象与楼房结构相关实验，高层楼房附墙风力发电能力实验，不同时段雨水理化检测与环境相关实验等。

2.植物学科类探究实验

此类实验的特点是以阳台上可观测到的植物生长现象为客体，开展植物学方面的科学实验。

如阳台蔬菜种植特殊性研究实验，阳台花卉与自然条件相关实验，日光、月光对育种影响的探究实验等。

二、基于阳台虚拟环境的创新实验

青少年基于阳台虚拟环境的创新实验主要包括以下两方面的实验项目。

1.爱因斯坦思维实验

爱因斯坦思维实验是依靠想象提出科学假说的一种无形实验。青少年进行爱因斯坦思维实验的主要目的是发展创造性想象力，为从事科学探究和创新提供良好的思维基础。

在爱因斯坦思维实验中，与想象力实验密切相关的还有联想实验、灵感实验等方面的思维实验。为使想象思维实验、联想思维实验和灵感思维实验更具实效性，建构一种有利激励思想解放和突破思维定势的魔幻情境很有必要。这种魔幻情境可通过特殊的声、光、电技术和心理学效应实现。

2.科技虚拟创意实验

在青少年科技创新竞赛中，科技创意是一项值得推广的创新体验项目。在阳台实验室中构建科技虚拟创意实验空间并设置相应的实验项目，对提高青少年的创新思维和创意能力具有积极的意义。进行这种实验，需要魔幻情境和虚拟现实技术的支持。

科技虚拟创意实验同样具有广泛的选题空间，可采用主题或问题方式来开展。

三、魔幻阳台实验室技术设计

1.设计要求

魔幻阳台实验室应能满足1人至3人进行多项实验的要求，并能通过结构形态变异和情境感觉刺激，不断冲击实验者的视觉效果和心理感受，激发他们的探索兴趣和创新思维。

2.设计示例

魔幻阳台实验室可以有不同的设计方案。这里介绍一种适合青少年自主实验用的实验室设计方案。

如图1所示，魔幻阳台实验室包括真实实验空间和虚拟实验空间。在真实实验空间内主要进行的是自主探究实验，在虚拟实验空间内主要进行的是爱因斯坦思维实验和科技虚拟创意实验。

图2所示为魔幻阳台实验室的基本结构形态，多用于虚拟实验的开展。它是一个独立安装在阳台地面上的外形呈圆筒状的小型实验室，主要由圆形底座、开口筒状墙体、复合圆顶、室内圆桌、外周圆凳、伸缩机构、通用实验仪器和专门的虚拟现实系统组成。

如需进行阳台自然条件类实验，则要改变上述实验室的形态，即通过伸缩机构将圆筒状结构部分下沉至底座内，使之成为圆柱状的实验台（图3）。这时，人们在阳台上采集自然物体作为实验客体，利用相关的通实验仪器，在实验台上开展相关的探究实验。

不做实验时，人们也可以将其当作休闲平台，如图4。