魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室

劉安根

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

一、基于陽(yáng)臺(tái)自然條件的自主探究實(shí)驗(yàn)

1.環(huán)境學(xué)科類探究實(shí)驗(yàn)

此類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是以陽(yáng)臺(tái)上可觀測(cè)到的自然現(xiàn)象為客體，開(kāi)展與人類環(huán)境問(wèn)題相關(guān)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。

如不同季節(jié)高層樓房附墻風(fēng)強(qiáng)度變化實(shí)驗(yàn)，高樓“風(fēng)嘯”現(xiàn)象與樓房結(jié)構(gòu)相關(guān)實(shí)驗(yàn)，高層樓房附墻風(fēng)力發(fā)電能力實(shí)驗(yàn)，不同時(shí)段雨水理化檢測(cè)與環(huán)境相關(guān)實(shí)驗(yàn)等。

2.植物學(xué)科類探究實(shí)驗(yàn)

此類實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)是以陽(yáng)臺(tái)上可觀測(cè)到的植物生長(zhǎng)現(xiàn)象為客體，開(kāi)展植物學(xué)方面的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

如陽(yáng)臺(tái)蔬菜種植特殊性研究實(shí)驗(yàn)，陽(yáng)臺(tái)花卉與自然條件相關(guān)實(shí)驗(yàn)，日光、月光對(duì)育種影響的探究實(shí)驗(yàn)等。

二、基于陽(yáng)臺(tái)虛擬環(huán)境的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

青少年基于陽(yáng)臺(tái)虛擬環(huán)境的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)主要包括以下兩方面的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

1.愛(ài)因斯坦思維實(shí)驗(yàn)

愛(ài)因斯坦思維實(shí)驗(yàn)是依靠想象提出科學(xué)假說(shuō)的一種無(wú)形實(shí)驗(yàn)。青少年進(jìn)行愛(ài)因斯坦思維實(shí)驗(yàn)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(ài)因斯坦思維實(shí)驗(yàn)中，與想象力實(shí)驗(yàn)密切相關(guān)的還有聯(lián)想實(shí)驗(yàn)、靈感實(shí)驗(yàn)等方面的思維實(shí)驗(yàn)。為使想象思維實(shí)驗(yàn)、聯(lián)想思維實(shí)驗(yàn)和靈感思維實(shí)驗(yàn)更具實(shí)效性，建構(gòu)一種有利激勵(lì)思想解放和突破思維定勢(shì)的魔幻情境很有必要。這種魔幻情境可通過(guò)特殊的聲、光、電技術(shù)和心理學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。

2.科技虛擬創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)

在青少年科技創(chuàng)新競(jìng)賽中，科技創(chuàng)意是一項(xiàng)值得推廣的創(chuàng)新體驗(yàn)項(xiàng)目。在陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建科技虛擬創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)空間并設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)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(jìn)行這種實(shí)驗(yàn)，需要魔幻情境和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持。

科技虛擬創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)同樣具有廣泛的選題空間，可采用主題或問(wèn)題方式來(lái)開(kāi)展。

三、魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)設(shè)計(jì)

1.設(shè)計(jì)要求

魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)能滿足1人至3人進(jìn)行多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的要求，并能通過(guò)結(jié)構(gòu)形態(tài)變異和情境感覺(jué)刺激，不斷沖擊實(shí)驗(yàn)者的視覺(jué)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(jì)示例

魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室可以有不同的設(shè)計(jì)方案。這里介紹一種適合青少年自主實(shí)驗(yàn)用的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案。

如圖1所示，魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室包括真實(shí)實(shí)驗(yàn)空間和虛擬實(shí)驗(yàn)空間。在真實(shí)實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)主要進(jìn)行的是自主探究實(shí)驗(yàn)，在虛擬實(shí)驗(yàn)空間內(nèi)主要進(jìn)行的是愛(ài)因斯坦思維實(shí)驗(yàn)和科技虛擬創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)。

圖2所示為魔幻陽(yáng)臺(tái)實(shí)驗(yàn)室的基本結(jié)構(gòu)形態(tài)，多用于虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。它是一個(gè)獨(dú)立安裝在陽(yáng)臺(tái)地面上的外形呈圓筒狀的小型實(shí)驗(yàn)室，主要由圓形底座、開(kāi)口筒狀墻體、復(fù)合圓頂、室內(nèi)圓桌、外周圓凳、伸縮機(jī)構(gòu)、通用實(shí)驗(yàn)儀器和專門(mén)的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)組成。

如需進(jìn)行陽(yáng)臺(tái)自然條件類實(shí)驗(yàn)，則要改變上述實(shí)驗(yàn)室的形態(tài)，即通過(guò)伸縮機(jī)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(shí)驗(yàn)臺(tái)（圖3）。這時(shí)，人們?cè)陉?yáng)臺(tái)上采集自然物體作為實(shí)驗(yàn)客體，利用相關(guān)的通實(shí)驗(yàn)儀器，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)展相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)。

不做實(shí)驗(yàn)時(shí)，人們也可以將其當(dāng)作休閑平臺(tái)，如圖4。