2025年5月15日，上海市中小學數字化實驗系統研發中心副主任李鼎博士收到了來自《物理教學》編輯部的通知：他與牟曉海合作的論文《“數字化實驗系統”的中美命名探討》已經作為《物理教學》5月號的卷首專論正式刊發了。此文是中國實驗教學界少有的一類文章，涉及一種新型實驗教學方式及其所依賴的儀器設備的溯源、命名及應用理論研究。筆者（張蕊博士，以下簡稱“張”）第一時間采訪了李鼎博士（以下簡稱“李”）。
2025年1月18日，李鼎博士向教學專家介紹DIS新版軟件
張：李主任好！恭喜你又一篇大作刊出！
李：謝謝！這篇文章首先以結構功能主義的視角給出了數字化實驗的定義，隨后基于文獻研究，追溯了中美兩國實驗教學界對于數字化實驗的接受和認識過程，通過數字化實驗在不同時期、不同場域被命名的差異性辨析，得出結論：“數字化實驗”和“數字化實驗系統”是針對這種實驗教學方式及支撐這種實驗教學方式的技術手段的相對合理的命名方式。采用上述命名方式，有助于實驗教學界更為清晰和準確地把握數字化實驗的結構、理解其功能、規劃其應用。文章中的具體觀點可見以下框圖：
實驗教學的基本分類
數字化實驗的定義
數字化實驗發展的里程碑：
●上世紀60年代，MIT物理系的King教授構想了以傳感器為基礎的“萬能實驗盒”；
●上世紀70年代，King教授的博士同學Tinker教授開始致力于“萬能實驗盒”的開發，并獲得AAPT的肯定；
●上世紀80年代，得益于個人計算機的普及，“萬能實驗盒”被命名為MBL，其應用從北美擴展到歐洲，專業研發生產企業開始出現；
●上世紀90年代，Linn教授提出了“Probeware”的命名并被Tingker教授接受；同一時間，至少兩種Probeware產品進入中國，房德惠研究員成為國內開展該領域研究和實踐的第一人；
●2002年，上海市中小學數字化實驗系統研發中心成立，同時給出“數字化實驗”、“數字化實驗系統”和“DIS”的命名，數字化實驗進入2002版上海中學物理、化學和生物課程標準；
●2003年，“以傳感器做實驗”進入全國新課改后頒布的普通高中物理課程標準，全國課改教材跟進；2017年普通高中物理課程標準將其更名為“數字化實驗/數字實驗”，同時化學課標予以響應。2022版全國義務教育物理、化學、科學等學科課程標準均引入了數字化實驗，新教材已將數字化實驗視為實驗教學的必選項；
●2010年、2014年，由上海教委申報的DIS中學物理實驗改革創新相關成果兩獲國家級教學成果一等獎；2014~2023年，上海DIS研發中心成員單位——遠大教科四獲世教聯儀器設備組創新大獎
張：這篇文章的內容跨度很大，寫這篇文章用了不少時間吧？
李：單從最初構思到動筆，就醞釀了五六年。我記得大約是2017年末或2018年初，導師廖伯琴教授安排我寫一篇國內數字化實驗教學的綜述文章，為此我查了不少資料，最終與馮容士主任合著的論文《中國數字化實驗教學十五年發展綜述》發表在了《物理教學探討》上。從那時候起，我作為數字化實驗的研發者、推廣者和數字化實驗教學應用的親歷者，就開始了深刻反思。之所以是反思，原因在于以前自以為對這個專業、這個行業了如指掌，而按照學術研究的標準做了綜述之后卻發現自己之前更多地是陷在自說自話的狀態中，對于整個教育界針對數字化實驗及其教學應用的認知其實相當有限。
張：學，然后知不足。這個過程看來在你身上確實發生了！
李：是啊！我經歷了反思之后，聚焦了三個問題：第一，我所從事的這個行業是怎么發展而來的？第二，怎么針對數字化實驗給出一個準確的定義；第三，面對不同學科、不同地域對同一個事物的不同稱呼，數字化實驗這個命名是不是經得起推敲？
張：這三個問題很重要嗎？
李：相當重要。第一個問題涉及到個人習慣與好奇心——我既然做了數字化實驗這個工作，就得把這個領域徹底搞透！第二個則是對行業的定義。換句話說，就是我們到底在做什么？延伸一步，我們多年以來為之付出的意義何在？價值幾何？第三個問題則相對簡單，但會涉及到圈外人對我們的評價：看看，你們行業內這么多家單位做了幾十年，連個產品的名稱都沒有統一，這算哪一道？
張：看來李主任對這些問題的認識是相當深刻的。
李：是的。出于強烈的好奇心以及對自己所從事工作的尊重，秉持著對整個實驗教學界負責任的態度，我開始研究數字化實驗的由來和發展，并且通過中美比較來分析兩國不同語境和教育環境下針對同一事物的不同命名背后的原因，并且在努力辨析到底哪一種命名方式更合理，更有利于數字化實驗在我國實驗教學界的推廣。
張：定義不清，確實會讓從業者失去方向。命名混亂，廣大用戶也會因此迷惑！
李：沒錯！為此，我先在英文互聯網資料中對數字化實驗進行了溯源，通過翻譯Robert Tinker教授的長文——A History of Probeware，結合登門拜訪歐美從事數字化實驗儀器設備開發的多位前輩，對數字化實驗在美國和歐洲的誕生、發展歷程有了基本了解。接下來，又借助我做博士論文時積累下來的大量文獻資料，梳理出了數字化實驗引入中國、落戶生根的清晰脈絡。最終結合國家標準，對數字化實驗的定義及其命名的合理性做出了自己的判斷。
簡要總結一下：數字化實驗的設想源于上世紀六十年代的美國。彼時MIT的兩位物理學博士，后來的教授同時看到了傳感器與計算機所構成的測量和分析領域的未來，所以認定了集成各種傳感器來采集數據、利用計算機來分析數據的實驗教學方法所具有的合理性和可行性。
MIT物理系的King教授在上世紀六十年代依據傳感器構想出了“萬能實驗盒”——數字化實驗系統
上世紀七十年代到八十年代，兩位構想者之一的Tinker教授知行合一、勇于實踐，不僅在美國讓全美物理教師協會——AAPT認可了基于傳感器和計算機的實驗，更在國際范圍內發表了首篇相關教學研究論文（1984年），并通過1988年的意大利帕維亞國際研討會將這種實驗教學思想傳到了歐洲。
King教授的博士同學Tinker教授，國際公認的數字化實驗創始人
上世紀九十年代，傳感器與計算機的組合實驗方式傳到中國。教育部教學儀器研究所的房德惠研究員先知先覺，成為國內從事該領域研究和實踐的第一人。但真正對國內實驗教學形成重大影響的事件，則是2002年上海市中小學數字化實驗系統研發中心的成立。隨著國家多輪課改的推進，高中物理、化學課標和教材，義務教育物理、化學和科學課標及教材都引入了數字化實驗內容和案例。到目前為止，中國已經成為與美國并列的數字化實驗強國，并且已在成建制實驗室的建設以及課程教材與數字化實驗的整合等多個方面領先世界，對基礎教育階段的理科實驗教學改革產生了深遠影響，在國家提出教育數字化轉型要求之前就已經基本實現了實驗教學的數字化轉型。
2002年11月22日，原教育部教學儀器研究所房德惠研究員（左二）訪問上海市中小學數字化實驗系統研發中心，馮容士主任（右二）向房老師介紹了中心研發成果
美國與中國數字化實驗的發展存在共同特征，就是“高中物理為先，高中化學跟進，隨后均為小學、初中科學及初中理、化、生多學科的蓬勃發展”。但中美兩國的數字化實驗也呈現明顯的差異性，命名不同就是一個重要的外顯現象。美國采用以核心器件指代實驗形式的方式，將數字化實驗統稱為“Probeware（探頭系統）”，而我國則有多個命名體系，不同學科的命名習慣也不相同，這對數字化實驗教學的推廣產生了一定阻礙。作者從語義學、邏輯學、測量技術和國家標準等多個角度出發，論證了“數字化實驗”及“數字化實驗系統”的命名合理性，期望在上述名稱事實上已經被課標、教材和實驗室配備標準等國家法定文件所認可的基礎上，進一步消除困擾政府采購、教育裝備、教學研究和一線教學等多個相關領域的命名差異，為數字化實驗更好地服務于理科教學掃清障礙。
2019年4月18日，李鼎博士訪問荷蘭CMA公司并與其創始人Ellermeijer教授合影
2024年3月21日，李鼎博士在丹佛NSTA年會上與美國Vernier公司創始人David Vernier先生合影
張：請總結一下，除了形成這篇論文，您在這方面的研究還有哪些收獲呢？
李：收獲很多。比如針對數據采集器在數字化實驗系統中的地位和作用的判斷，就直接影響了DIS新產品的研發；比如針對數字化實驗軟件功能的深度分析，已經體現在DIS的軟件更新工程之中；再比如對接下來數字化實驗發展的長期預測，讓我們認識到傳感器已經不再是數字化實驗的重點設備，各種配套實驗器材的數字化、智能化才代表著行業的未來。這些基于理論思考引發的觀念更新，正在指導著我們的研發和教學服務實踐。
2015年10月，李鼎博士在美國芝加哥考察高中數字化實驗室
2021年7月，DIS數字化等勢線描繪儀研發完成，李鼎博士與師父馮容士主任笑逐顏開
張：感謝李主任接受專訪，并為我們分享您研究的心得！
李：我們應該感謝《物理教學》編輯部的專家們！是他們發現并肯定了我這項研究的價值，并且付出了大量心血對文章進行了修改和潤色！相信數字化實驗教學“名正言順”之后，會有更多的一線教師擁抱數字化實驗技術，向廣大學生傳遞更加顯著、直觀、精準、多元的科學體驗！
張蕊
理論物理學博士
上海市中小學數字化實驗系統研發中心
2025年5月19日
附錄：
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