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数字化实验室（DIS）是基于传感器技术的中学理科实验教学系统，通过实时测量与数据分析实现传统实验与信息技术的整合，适用于
多通道并行采集、液晶屏显示分析等功能，可量化瞬时数据以解决传统实验定性局限
。该实验室建设需求由国家课程改革推动科学探究能力培养，海南省陵水中学2016年建成高标准实验室并开发教学案例
。陵水中学在全国化学数字化实验创新设计及教学应用成果大赛中2018年获得2个一等奖、2019年获2个一等奖，并立项省级课题4项
2025年通过项目编号HZCEGNS-J-H-250014采购泰州天一教学设备科技有限公司提供的理化生数字化实验室设备
运用实时测量、数船射拳连只乃寒据采集、数据分析和智能控制等先进技术，其故盛担系统主要芝旬堡由传感器淋纹笑、数据采集器、计算机和通用软件组成
，实现了中学理科实验教学与信息技术的全面整合，适合于中学理科新教备渗汽挨热材，能够完成新教材要求的数字化谜柜物理、化学、生物等各学科实验。
1．国家实施的2000－2010年的课程改革对科学教育的反思（强调科学探究、强调学生科学素养、创造性思维、问题解决能力的培养）；其中，中国的数字化实验是伴随始于2002年的上海二期课改和2003年的国家新一轮课程教材改革而出现的新生事物
。2002年，上海市二期课改启动，数字化实验的概念、方法在上海课标和教材中得以体现
。2002年6月起，上海市教委教研室组建了上海市中小学数字化实验系统研发中心，成为国内首家专业研发机构
4．当前已有13个省（市）出台数字化探究实验室配备标准（北京、天津、上海、山东、广东、江苏、浙江、福建、河北、山西、陕西、湖南、湖北）。
数字化实验室（常称为DIS，即Digital Information System）的核心架构通常为“传感器+数据采集器+计算机”模式。
数字化实验室要有被测量的自然量，比如：“温度、湿度、电源、力、长度、压力”等等，通过传感器的转换，传感器类型多样，包括温度、压强、酸度（pH）、二氧化碳浓度、力、位移等多种类型，用于将物理、化学、生物等信号转化为电信号
，统统转换为电信号并通过放大或缩小到合适的电压，再通过采集器进行编码为可被计算机利用的数字信号，数据采集器负责接收、处理（如放大、滤波、模数转换）传感器传来的电信号，并将其编码为计算机可识别的数字信号进行传输
。计算机上运行的实验软件主要分为教材专用软件和通用软件两类。专用软件紧密贴合教材实验，操作简便；通用软件功能更为开放，支持自定义实验和深度探究。此外，还出现了基于移动终端（如iPad）的应用程序（如“DIS-化学”），支持便携式实验
，最后通过计算机实验软件，进行计算和总结，形成最后的实验结果文档。从体系上看，其软件可按架构分为C/S、B/S和APP（移动应用）等类型；硬件则可划分为实验数据采集系统、实验配套器材、智能实验仪器和科学探究系统等体系
数字化实验室（DIS）在中国的发展，是伴随国家课程改革与教育信息化进程而兴起和深化的
2002年，上海市二期课改启动，数字化实验的概念与方法在上海课标和教材中得以体现
。同年6月，上海市教委教研室组建了上海市中小学数字化实验系统研发中心，成为中国首家专业的数字化实验研发机构
2004年，人教版高中物理必修1教材在“做一做”单元首次引入了分体式位移传感器和
2006年，教育部在《中小学理科实验室装备规范》中首次将DIS系统列入仪器装备标准，为其在全国范围内的规范化推广提供了政策依据
至2013年，全国DIS实验室总数已达到约4000座，显示出其在全国的规模化应用
2019年，沪版初三化学教材将两个化学实验改进为使用DIS系统进行，体现了数字化实验与学科教材的进一步融合
发展至今，DIS已形成覆盖中学物理声、光、力、热、电、磁等各领域，并支持化学、生命科学及小学科学探索的丰富教学资源体系，累计获得多项专利与软件著作权
。DIS不仅立足上海、辐射全国，其教学资源与理念也已进入美国、马来西亚等国的课堂，实现了从研发试点到国际输出的完整发展脉络
1. 数据采集器与计算机之间、数据采集器与传感器之间均采用 USB 接口，四通道传感器接口并行采集，即插即用，经久耐用；
7. 具有大量的满足理、化、生学科教学需要的传感器，并且可以使用同一采集器；
9. 自动生成实验报告，方便学生编辑和提交实验报告，包括实验数据和图像等；
10. 实验数据和图像分别可以保存， 自动生成实验课件，支持课件的回放；
12. 选用多种保存形式，方便数据和图像的处理和使用。 可同时保存在同一次实验过程中因改变不同实验条件而产生的多张数据表格和多个实验图象， 便于比较；
13. 软件分为专用软件和通用软件，专用软件操作简捷，重点突出，直观性强，通用软件功能强大，适合探究式学习，支持教师和学生自主搭建实验，鼓励学生动手实践，支持多传感器组合实验。 根据教学需要，教师可编写新实验脚本，扩充专用实验；
15. 可用多种形式显示实验结果——窗口可切换为数字、指针和波形等模式显示；
16. 同一传感器可以波形 - 数字、波形 - 仪表、波形 - 波形等同步组合多模显示，大大方提高了实验现象的观察效果。可同时显示接入的多种变量，也可将某一变量放大单一显示。可对任一接入的变量实现数据、表格、图像的并行或单一显示；
17. 任何一种传感器可自动在组合图线和计算表格中生成变量，方便数据的采集、导入以及其他处理；
18. 数据记录：数据以自动记录、点击记录、外部调入等方式导入表格，传感器对应的变量在表格中自动生成；
19. 可将数据导入到 EXCEL 表格等软件进行其他处理，也可直接将数据保存，方便下次调用。可以在计算表格中可直接新建文档，不必关闭软件；
20. 公式及变量：可通过运算编辑窗口将公式手动输入或从公式库输入到表格并自动生成独立的记录单元；变量可手动输入或自动生成，可输入变量和恒量；可自行编辑公式保存到模板，方便下次调用；
22. 数据计算及组合图线： 支持常规四则运算，支持对数、指数、三角函数、反三角函数等运算，并对数据进行图线. 坐标绘图——可自动生成二维平面坐标系，根据实验需要可自定义 X 轴和 Y 轴变量，可在标系中绘出变量 - 时间、变量 - 变量等实验图像，亦可在同一坐标系内重复绘制多组实验图像以方便比较；
24. 图线处理——基本功能：图像可整体放大、缩小，也可单轴拉伸、压缩、平移，可选择单一图线进行综合处理，任何一条图线均可被锁定—解锁、隐藏—显示，实验数据可单点显示，也可图线显示，也可图线 - 单点组合显示，也可以脚标方式实时显示数据点坐标值。可对图像以X轴镜像显示，也可暂态显示，可调图线的线型，可整体移动图像，也可框选并直接显示框选范围在X轴和Y轴的截距；
数字化实验室（DIS）通过实时测量与数据分析实现传统实验与信息技术的整合，可量化瞬时数据以解决传统实验定性局限，实现将实验外表现象细微化精确化，以数据图像强调量的重要性
在化学教学中，DIS系统可用于探究空气中氧气含量，在传统实验装置中连接压强传感器或氧气传感器，实时显示压强和氧气浓度变化曲线，使实验过程细节可视化
。在酸碱中和反应实验中，使用pH传感器和温度传感器实时测定反应过程，绘制pH和温度变化曲线，直观展示反应进程和能量变化
在物理教学中，DIS实验可实现动态数据实时测量与图像分析，应用于探究二力平衡条件、滑动摩擦力、测定标准大气压强值等实验
。其在定量研究中也展现出优势，例如应用于探究闭合电路中的功能关系、向心力的定量研究以及对安培力大小的定量探究
。使用数码小车替代传统实验中的打点计时器研究牛顿第二定律，可实现学习时空的重新分配
在小学科学教学中，以《浮力》教学为例，将力传感器固定于铁架台上进行测量，可避免手的不稳定性影响，DIS将无形的观测物化为有形的观测对象，提高了数据稳定性和准确性
数字化实验在教学中主要有以下应用模式：显示实验数据在实验过程中的变化、揭示引发实验数据变化的原因、验证作为教学内容的相关规律、作为信号源实现对相关设备的控制
DIS实验课堂模式已开始跨学科探索，数字化实验支持探究式教学和STEM教育
数字化实验室（DIS）对教学产生多方面影响，其有助于学生形成性学习，通过传感器实时采集数据并生成精确图像（如pH变化曲线），使学生能直观感受实验过程中量的连续变化，体会实验的科学性
。DIS系统有助于学生定量化学习，其数据信息化处理功能可将实验中物理量的转变自动生成函数图像，直观显示各量间的物理关系，体现了定量实验的准确性，学生通过观察和分析DIS图像有助于提高图像处理与数据分析能力
。DIS系统也有助于学生研究性学习，以其精确、快速的数据处理功能，为学生进行课外课题探究（如测定环境pH值、比较大气二氧化碳含量）提供了现代化的信息技术平台
。此外，DIS实验可实现动态数据的实时测量与记录，能改进传统实验想做而做不好的环节，使实验结果数据化、现象明显化，有助于突破教学重难点
DIS系统的推广与应用也面临现实挑战，一套完整的DIS系统装备费用较高，导致在中学实验室中的普及率有限，能接触使用的师生范围受限
。教师需要投入时间学习和研究DIS系统的使用，将传统实验转化为DIS实验存在难度，且部分应用可能存在“为用而用”、化简为繁的问题
。实施层面，受高考模式影响，相关学科课时可能不足；实验条件及实验室管理也对DIS实验的开发与应用形成一定限制；学生的个体差异性可能影响DIS实验教学的实施效果
。有望建设以DIS系统为核心的专用实验室，为师生提供更广泛、深入的科学探究硬件技术支撑
《高中化学DIS实验对变革学生学习方式的实证研究》是一项省级立项课题，研究周期为2018年1月至12月，旨在以DIS实验为工具，通过研究学生学习方式的变革来寻觅一条为学生提供“适合的教育”的路径，并反思和总结高中化学新课程实施以来在实验探究教学方面取得的成绩和经验、存在的问题和不足
。该课题研究大致分为准备阶段（2018年1~4月）、实施阶段（2018年4~6月）和结题阶段（2018年11~12月），涉及文献研究、DIS实验项目开发、开设学生自主DIS实验课程及中期评估等活动
通过现代技术与学生实验能力的有效结合进行实验探究教学激发了学生的学习兴趣，促进了学生情感态度、价值观的发展，DIS实验探究促进了学生对知识的深层理解和知识技能的巩固，有利于学生深度学习
同时，教师的教学理念得到更新与提升，对高中化学实验的认识发生了改变，教师参与实验探究教学的积极性、主动性和创造性得到了提高，教师实施DIS实验探究教学的能力和水平得到了提高
研究也指出实施挑战，包括学生的个体差异性一定程度上影响DIS实验开发应用的实施，受当前江苏高考模式的影响，化学学科地位下降及课时不足，以及实验条件及实验室管理对DIS实验开发与应用的限制