徐傳婕

生物科學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵學(xué)科之一。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式存在著設(shè)備成本高、實驗環(huán)境復(fù)雜等問題，而數(shù)字化實驗的引入為這些問題提供了解決方案。數(shù)字化實驗以其實時性、互動性和可視化的特點，為學(xué)生提供了更加靈活、便捷、生動的實驗學(xué)習(xí)方式。

一、運用數(shù)字化實驗培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的意義

（一）增強學(xué)生實驗操作技能

數(shù)字化實驗提供了虛擬實驗場景，學(xué)生可以在沒有實驗設(shè)備的情況下進行模擬實驗操作，有助于提高學(xué)生的實驗技能，使他們在真實實驗中更加熟練和自信。數(shù)字化實驗通過可視化和三維呈現(xiàn)，使抽象的生物概念更加具體和直觀。學(xué)生可以在虛擬實驗中觀察和探索微觀結(jié)構(gòu)、生物過程，從而更深刻地理解生物學(xué)的各個方面。

（二）提高實驗設(shè)計與問題解決能力

數(shù)字化實驗提供了豐富的實驗場景和選擇，鼓勵學(xué)生自主設(shè)計實驗方案，調(diào)整實驗參數(shù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實驗設(shè)計和問題解決能力，促使他們更主動地參與生物探究過程。數(shù)字化實驗不僅僅展示了生物科學(xué)知識，還可以與其他學(xué)科融合，促進學(xué)生形成對生物科學(xué)與其他學(xué)科關(guān)系的全面認識，培養(yǎng)跨學(xué)科整合的能力。

（三）提升科學(xué)素養(yǎng)

數(shù)字化實驗可以讓學(xué)生更好地理解科學(xué)研究的方法論，包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)采集和分析，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使其具備批判性思維和科學(xué)推理的能力。數(shù)字化實驗提供了靈活性和互動性，學(xué)生可以隨時隨地進行實驗操作，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)節(jié)奏進行學(xué)習(xí)，創(chuàng)造更具吸引力的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生對生物科學(xué)的學(xué)習(xí)興趣。

二、運用數(shù)字化實驗培養(yǎng)學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)的策略

（一）培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化實驗意識

由于學(xué)生適應(yīng)了傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ剑鸪鯐J為數(shù)字化實驗操作難度大，對數(shù)字化實驗的操作不感興趣等情況，也有一些學(xué)生不了解數(shù)字化實驗工具，對數(shù)字化實驗過程陌生，導(dǎo)致學(xué)生對數(shù)字化實驗的接觸范圍受限?；诖祟惽闆r，教師需要培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字化實驗意識，拓寬學(xué)生的思路，將數(shù)字化實驗?zāi)Ｊ街饾u引入到學(xué)生的生活中。教師可以通過一系列新穎的方式吸引學(xué)生的興趣，讓學(xué)生主動了解數(shù)字化實驗的方式和過程。

例如，在使用數(shù)碼顯微鏡觀察植物永久裝片的實驗中，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生利用數(shù)碼顯微鏡觀察植物的世界，觀察水綿和芹菜表皮細胞以及洋蔥表皮細胞的結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生認識到生物實驗有趣之處，以此激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，同時讓學(xué)生更容易、更快地接受生物知識。另外，在教學(xué)結(jié)束后，教師可以給予學(xué)生恰當(dāng)?shù)脑u價，詢問學(xué)生對實驗的感受以及實驗過程中所遇到的困惑，幫助學(xué)生更好地掌握生物知識，提升生物核心素養(yǎng)。

（二）數(shù)字化傳感器創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境

數(shù)字化傳感器是一種新型的技術(shù)，在初中生物學(xué)教學(xué)中，教師可以利用數(shù)字化傳感器的技術(shù)創(chuàng)設(shè)導(dǎo)入情境，讓學(xué)生更好地理解生物學(xué)知識。

例如，在講授“植物呼吸作用”時，教師可以向?qū)W生展示圖片或視頻資料，并提問：“植物怎樣完成呼吸作用？植物呼吸作用有哪些特點？植物呼吸作用與動物呼吸作用有什么不同？”通過引入情境，學(xué)生就能夠了解植物呼吸作用的基本原理、特征及其與動物呼吸作用之間的區(qū)別。此外，教師還可以結(jié)合多媒體課件呈現(xiàn)這個情境，讓學(xué)生更直觀地看到植物呼吸作用的發(fā)生過程。如教師可以使用PPT播放植物呼吸作用的動畫演示，幫助學(xué)生加深印象。

數(shù)字化傳感器為促進初中生物實驗教學(xué)帶來了很大的便利性，教師可以利用其豐富的教學(xué)形式，提高生物教學(xué)效果。同時，教師也應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的生物思維方法，讓學(xué)生從小樹立正確的科學(xué)觀念，提升學(xué)生的好學(xué)心理。

（三）提升教學(xué)質(zhì)量

數(shù)字化實驗具有重要的教學(xué)優(yōu)勢，對提升教學(xué)質(zhì)量有重要的促進作用。開展實驗教學(xué)活動時，教師要積極應(yīng)用數(shù)字化實驗豐富教學(xué)過程，調(diào)動學(xué)生的感官，使學(xué)生對生物實驗過程產(chǎn)生一定興趣，從而愿意主動參與實驗教學(xué)活動。

例如，《單細胞生物》中“觀察草履蟲”的實驗，由于草履蟲屬于單細胞生物，直接用肉眼無法觀察其細節(jié)，這導(dǎo)致學(xué)生對草履蟲難以形成具體概念。為解決這一問題，教師在實驗前可以準備關(guān)于草履蟲的微視頻資料，引導(dǎo)學(xué)生通過觀看視頻感受整個觀察草履蟲實驗的過程，這樣的安排使學(xué)生能夠被觀察效果所吸引，激發(fā)他們參與實驗的興趣。在觀看微視頻資料后，學(xué)生不僅對實驗任務(wù)表現(xiàn)出愿意完成的態(tài)度，還能夠按照微視頻中的實驗過程指示，與同伴一起成功地完成實驗任務(wù)。這種通過數(shù)字化實驗引導(dǎo)觀察的方式，不僅提高了學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解，也促使學(xué)生在實驗中的積極參與和團隊合作，為學(xué)生提供了更具體、更生動的學(xué)習(xí)體驗。另外，通過整合微視頻資料，教師成功地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)科興趣，實現(xiàn)了更加深入的學(xué)習(xí)效果。

數(shù)字化實驗作為一種創(chuàng)新的生物科學(xué)教育方式，在促進學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)方面具有顯著優(yōu)勢。教育工作者可以更好地了解數(shù)字化實驗在生物教學(xué)中的應(yīng)用效果，并為未來的教育實踐提供有益的借鑒。教師可以進一步研究數(shù)字化實驗的設(shè)計原則、教學(xué)策略以及更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，以推動生物科學(xué)素養(yǎng)的全面提升。

（作者單位：濟寧市實驗初中）