徐传婕
生物科学是培养学生科学素养的关键学科之一。传统的实验教学方式存在着设备成本高、实验环境复杂等问题，而数字化实验的引入为这些问题提供了解决方案。数字化实验以其实时性、互动性和可视化的特点，为学生提供了更加灵活、便捷、生动的实验学习方式。
一、运用数字化实验培养学生生物科学素养的意义
（一）增强学生实验操作技能
数字化实验提供了虚拟实验场景，学生可以在没有实验设备的情况下进行模拟实验操作，有助于提高学生的实验技能，使他们在真实实验中更加熟练和自信。数字化实验通过可视化和三维呈现，使抽象的生物概念更加具体和直观。学生可以在虚拟实验中观察和探索微观结构、生物过程，从而更深刻地理解生物学的各个方面。
（二）提高实验设计与问题解决能力
数字化实验提供了丰富的实验场景和选择，鼓励学生自主设计实验方案，调整实验参数，有助于培养学生的实验设计和问题解决能力，促使他们更主动地参与生物探究过程。数字化实验不仅仅展示了生物科学知识，还可以与其他学科融合，促进学生形成对生物科学与其他学科关系的全面认识，培养跨学科整合的能力。
（三）提升科学素养
数字化实验可以让学生更好地理解科学研究的方法论，包括实验设计、数据采集和分析，有助于培养学生的科学素养，使其具备批判性思维和科学推理的能力。数字化实验提供了灵活性和互动性，学生可以随时随地进行实验操作，根据自己的学习节奏进行学习，创造更具吸引力的学习环境，提高学生对生物科学的学习兴趣。
二、运用数字化实验培养学生生物科学素养的策略
（一）培养学生数字化实验意识
由于学生适应了传统的实验模式，起初会认为数字化实验操作难度大，对数字化实验的操作不感兴趣等情况，也有一些学生不了解数字化实验工具，对数字化实验过程陌生，导致学生对数字化实验的接触范围受限。基于此类情况，教师需要培养学生的数字化实验意识，拓宽学生的思路，将数字化实验模式逐渐引入到学生的生活中。教师可以通过一系列新颖的方式吸引学生的兴趣，让学生主动了解数字化实验的方式和过程。
例如，在使用数码显微镜观察植物永久装片的实验中，教师可以带领学生利用数码显微镜观察植物的世界，观察水绵和芹菜表皮细胞以及洋葱表皮细胞的结构，让学生认识到生物实验有趣之处，以此激发学生的好奇心和求知欲，同时让学生更容易、更快地接受生物知识。另外，在教学结束后，教师可以给予学生恰当的评价，询问学生对实验的感受以及实验过程中所遇到的困惑，帮助学生更好地掌握生物知识，提升生物核心素养。
（二）数字化传感器创设导入情境
数字化传感器是一种新型的技术，在初中生物学教学中，教师可以利用数字化传感器的技术创设导入情境，让学生更好地理解生物学知识。
例如，在讲授“植物呼吸作用”时，教师可以向学生展示图片或视频资料，并提问：“植物怎样完成呼吸作用？植物呼吸作用有哪些特点？植物呼吸作用与动物呼吸作用有什么不同？”通过引入情境，学生就能够了解植物呼吸作用的基本原理、特征及其与动物呼吸作用之间的区别。此外，教师还可以结合多媒体课件呈现这个情境，让学生更直观地看到植物呼吸作用的发生过程。如教师可以使用PPT播放植物呼吸作用的动画演示，帮助学生加深印象。
数字化传感器为促进初中生物实验教学带来了很大的便利性，教师可以利用其丰富的教学形式，提高生物教学效果。同时，教师也应该注重培养学生的生物思维方法，让学生从小树立正确的科学观念，提升学生的好学心理。
（三）提升教学质量
数字化实验具有重要的教学优势，对提升教学质量有重要的促进作用。开展实验教学活动时，教师要积极应用数字化实验丰富教学过程，调动学生的感官，使学生对生物实验过程产生一定兴趣，从而愿意主动参与实验教学活动。
例如，《单细胞生物》中“观察草履虫”的实验，由于草履虫属于单细胞生物，直接用肉眼无法观察其细节，这导致学生对草履虫难以形成具体概念。为解决这一问题，教师在实验前可以准备关于草履虫的微视频资料，引导学生通过观看视频感受整个观察草履虫实验的过程，这样的安排使学生能够被观察效果所吸引，激发他们参与实验的兴趣。在观看微视频资料后，学生不仅对实验任务表现出愿意完成的态度，还能够按照微视频中的实验过程指示，与同伴一起成功地完成实验任务。这种通过数字化实验引导观察的方式，不仅提高了学生对实验内容的理解，也促使学生在实验中的积极参与和团队合作，为学生提供了更具体、更生动的学习体验。另外，通过整合微视频资料，教师成功地激发了学生的学科兴趣，实现了更加深入的学习效果。
数字化实验作为一种创新的生物科学教育方式，在促进学生生物科学素养培养方面具有显着优势。教育工作者可以更好地了解数字化实验在生物教学中的应用效果，并为未来的教育实践提供有益的借鉴。教师可以进一步研究数字化实验的设计原则、教学策略以及更广泛的应用领域，以推动生物科学素养的全面提升。
（作者单位：济宁市实验初中）
