数字化实验（DIS）在提升初中生物理学习兴趣中的作用探究

引言

物理作为初中阶段的重要学科，对于培养学生的科学思维和探究能力具有关键作用。然而，传统的物理教学方式往往难以充分激发学生的学习兴趣，导致学生对物理学习缺乏积极性和主动性。数字化实验（DIS）作为一种新兴的教学手段，以其直观、准确、便捷等特点，为初中物理教学带来了新的活力。探究数字化实验（DIS）在提升初中生物理学习兴趣中的作用，对于提高初中物理教学质量具有重要的现实意义。

一、数字化实验（DIS）概述

（一）数字化实验（DIS）的定义

数字化实验（DIS）是一种融合传感器技术、数据采集设备与计算机处理系统的现代化实验平台。其核心在于通过高精度传感装置实时捕捉物理量变化，并借助数据采集器将模拟信号转化为数字信息，最终由配套软件进行动态建模与可视化呈现。此类系统不仅提升了实验数据的采集效率和测量准确性，更在教学实践中展现出传统手段难以企及的操作便捷性与结果直观性。例如，在探究匀变速直线运动时，DIS 能够同步记录时间与速度数据，自动生成 v-t 图像，使学生在动态变化中把握物理规律的本质。

（二）数字化实验（DIS）在初中物理教学中的适配性

在初中物理教学中，观察能力、实验操作与科学思维的培养是核心目标。数字化实验系统（DIS）以其数据可视化和操作交互性，契合初中生由形象思维向抽象逻辑过渡的认知发展阶段。以“探究物体运动规律”为例，学生通过DIS 平台可动态追踪小车在斜面上滑落的全过程，系统同步生成位移 - 时间与速度 - 时间曲线，将原本难以捕捉的瞬时变化具象呈现。这种即时反馈机制不仅提升了学生的注意力投入，也促使他们在现象观察与数据分析之间建立联系，增强对加速度概念的本质理解，从而激发其对物理现象背后规律的深层思考与持续兴趣。

二、数字化实验（DIS）提升初中生物理学习兴趣的理论分析

（一）激发好奇心和求知欲

数字化实验技术的引入，为物理课堂注入了新的活力。其高度集成化的传感装置与实时数据反馈机制，使抽象的物理量转化为可视化图像，极大地增强了学生对实验现象的关注度与探究欲望。相较于传统教学中依赖手动测量与记录的方式，DIS 系统通过高灵敏度传感器与自动采集模块，能够迅速捕捉复杂多变的物理过程，并以动态曲线、柱状图或模拟动画形式即时呈现，这种直观性与高效性让学生在面对物理问题时产生更强的好奇心与探索动机。例如，在学习自由落体运动时，DIS 可通过加速度传感器与时间同步系统精准描绘速度随时间变化的图像，帮助学生从图像趋势中归纳出规律，从而激发他们主动提出“为何曲线呈抛物线”“是否存在空气阻力影响”等问题，推动深度思考。

（二）增强参与感和体验感

在 DIS 实验环境中，学生不再只是知识的被动接受者，而是实验操作的主导者与数据处理的执行者。教师引导下，学生需根据任务要求自行设定变量、调整参数，并利用软件平台完成数据采集与分析。这一过程强化了学生的动手能力与逻辑推理能力，也提升了他们在学习中的主体地位。例如，在研究欧姆定律时，学生借助电流与电压传感器搭建电路，自主调节滑动变阻器，观察数值变化并绘制 I-U 图像，通过对图像斜率的解读理解电阻本质。这样的实践经历不仅加深了学生对物理概念的理解，也在不断试错与调整中提升了解决问题的能力，使其更愿意投入后续学习。

（三）培养自主学习能力

DIS 构建的开放性实验平台为学生提供了广阔的思维发展空间。学生可根据已有知识背景与兴趣点，提出假设并设计验证路径，形成从问题出发到结论得出的完整探究链条。该模式鼓励学生独立查阅资料、优化实验方案、整合跨学科知识进行分析，显著提高了其自主学习能力。以浮力探究为例，部分学生在掌握阿基米德原理后，主动延伸至液体密度、排开体积等多个变量的影响测试，并尝试建立数学模型解释浮沉条件，表现出强烈的求知主动性与科学探究意识。DIS 不仅提升了实验效率，更重要的是营造了一个以学生为中心的探究生态，为物理核心素养的持续发展奠定坚实基础。

三、数字化实验（DIS）提升初中生物理学习兴趣的实证研究

（一）研究方法

本研究采用准实验研究设计，以对比分析为主要路径，选取两所办学条件、师资力量及生源质量相近的初中学校作为研究对象，分别设立实验组与对照组。

其中，实验组实施基于数字化实验系统（DIS）的教学模式，而对照组沿用传统讲授结合基础实验操作的教学方式。为全面评估 DIS 教学对学生物理学习兴趣的影响，在实验前后同步开展标准化问卷调查，涵盖学生对物理课程的情感态度、探究意愿及课堂参与度等维度，形成纵向数据比对，从而更科学地评价DIS 教学的实际成效。

（二）研究过程

在实验启动阶段，研究团队首先组织两校学生完成《初中生物理学习兴趣量表》测试，获取其初始兴趣水平作为基线数据。随后，针对实验组任课教师开展 DIS 系统专项培训，内容涵盖传感器使用、数据采集软件操作及典型实验案例解析，确保教师具备独立开展 DIS 教学的能力。教学实施周期为一个完整学期，实验组课堂围绕核心概念设置多个 DIS 探究任务，如利用力传感器动态分析物体受力变化、通过温度探头实时监测热传导过程等，引导学生在观察—假设—验证中深化理解。对照组则按照常规流程推进教学，重点依赖讲授和静态演示。学期末再次发放相同问卷，统计并分析两组学生兴趣指标的变化趋势，为后续结论提供实证支撑。

（三）研究结果

通过对实验数据的分析，发现实验组学生在实验后的物理学习兴趣明显高于实验前，且显著高于对照组学生。这表明数字化实验（DIS）能够有效提升初中生物理学习兴趣。具体数据如下表1 所示：

四、结论与建议

（一）结论

本研究通过理论分析与实证研究相结合的方式，系统验证了数字化实验（DIS）在提升初中生物理学习兴趣方面的显著成效。DIS 教学模式不仅能够激发学生的学习动机和探究欲望，还能增强其课堂参与感与实践体验，进而有效促进学生自主学习能力的发展，最终提升其物理学习兴趣。

（二）建议

首先，学校应加强教师培训，提升教师在数字化实验操作、教学设计及信息技术整合方面的能力，确保其熟练开展 DIS 教学。其次，需加大数字化实验设备的投入力度，完善硬件设施配置，科学安排实验课程，保障学生充分参与DIS 实践的机会。最后，建议教师在教学中将DIS 技术与传统教学方法有机融合，发挥二者协同优势，优化教学流程。例如，在理论讲解后利用 DIS 进行动态演示与数据探究，以增强理解深度，提升教学效果。

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