数字化工具赋能初中生物实验管理的路径研究田成贵

随着信息技术的飞速发展，数字化工具在教育领域的应用日益广泛，为学科教学改革提供了新契机。初中生物实验是生物教学体系的重要组成部分，可以帮助学生理解抽象的生物知识，培养学生的实验操作能力、科学思维与探究精神。数字化工具可打破传统实验管理局限，通过其赋能实现实验管理全流程的智能化与高效化，深入研究其具体赋能路径，对推动初中生物实验管理模式创新、提升实验教学质量有重要现实意义。

一、当前初中生物实验管理存在的主要问题

（一）实验资源预约效率低，资源分配不均衡

初中生物实验涉及的器材种类本身较多且数量有限，不同班级的实验需求还存在时间重叠的情况，这一客观条件在传统预约模式下进一步凸显效率问题。传统预约模式中，教师需通过填写纸质申请单或口头沟通的方式预约实验室与器材，管理员则要对收集到的预约信息进行人工整理，人工操作的过程易出现信息记录错误或时间冲突的问题，直接影响预约效率。人工分配资源的方式缺乏对各班级实验需求的精准匹配，无法根据不同班级的实验频次、器材用量合理调配资源，导致部分实验器材长期处于闲置状态，而常用器材却因分配不足频繁出现短缺，最终造成资源分配的不均衡。

（二）实验操作监管不实时，过程把控不精准

初中生物实验操作具有较强的规范性，部分实验步骤必须严格遵循既定的操作流程，一旦操作出现偏差，会对实验结果的准确性产生影响，引发涉及学生安全的风险。传统监管模式以教师在实验室内来回巡视为主要方式，这种依赖人工观察的监管手段，难以让教师同时关注所有学生的操作情况，对学生操作中出现的不规范行为难以及时发现并纠正。教师无法留存学生操作过程的完整记录，后续针对学生的操作问题开展针对性指导时，缺乏可参考的过程依据，使实验操作过程的把控始终处于缺乏精准性的状态，无法有效保障实验操作的规范性与安全性[1]。

二、数字化工具赋能初中生物实验管理的路径

（一）开发实验资源智能预约平台，实现资源精准分配

初中生物实验资源智能预约平台的开发需以云计算技术为基础，整合实验室、实验器材、实验耗材等资源信息，实现资源预约的数字化与智能化。该平台设有教师端与管理员端两个端口，教师端支持教师根据教学计划，在线选择实验类型、预约时间段，填写所需器材与耗材的数量；系统会自动展示当前时间段的资源占用情况，若存在冲突会实时向教师发出提醒，并推荐可替代的时间段或资源。

当教师预约七年级上册“观察洋葱表皮细胞”实验时，通过教师端发起预约操作，若系统显示目标时间段的显微镜已被占用，会自动推荐相邻的空闲时间段，同时同步显示该时间段所需的载玻片、盖玻片等耗材的库存情况，便于教师确认资源是否充足。管理员端拥有实时查看预约数据的功能，管理员可借助平台的数据分析功能，统计不同实验器材的使用频率与需求高峰，根据统计结果优化资源分配。对于标本切片机这类长期闲置的器材，管理员可通过平台发布共享信息，供有需求的班级预约使用，以此提高资源利用率。

（二）搭建实验操作实时监管系统，提升过程把控精准度

实验操作实时监管系统的搭建需运用物联网与视频监控技术，该系统能够实现对实验过程全方位、实时化的监管。工作人员要在实验室安装高清摄像头与传感器，高清摄像头可实时拍摄学生的操作画面，传感器能监测实验器材的使用状态，比如显微镜是否处于正确使用模式、酒精灯火焰温度是否过高等，系统会将采集到的实时数据传输至教师端平板，教师通过平板可查看每个学生的操作画面，点击画面还能放大细节，及时发现学生操作中的不规范行为。

在七年级下册“种子的萌发”实验进行过程中，学生开展实验操作时，系统支持的操作行为识别功能会通过 AI 算法对学生的操作动作展开分析。若检测到学生存在未将盖玻片轻轻放下等不规范行为，系统会自动向教师端发送提醒，在学生操作的实验台上方的显示屏弹出规范操作提示，并播放正确的盖玻片放置步骤视频，引导学生纠正操作。系统会自动录制学生的操作过程并存储至云端，教师在课后可调取视频，针对学生的操作问题开展一对一指导。

（三）建立实验数据区块链溯源模块，挖掘数据应用价值

实验数据区块链溯源模块的建立需引入区块链技术，该模块可实现实验数据的系统化记录、安全存储与价值挖掘。学生在实验过程中，可通过实验台配备的平板电脑等智能终端实时录入实验数据，系统会自动为每一条数据添加时间戳与学生身份标识，并将数据上传至区块链网络，区块链的去中心化特性能够确保数据无法被篡改，保障数据的真实性与完整性。

在八年级上册“人体对外界环境的感知”实验中，学生记录的与该实验相关的数据，上传至区块链网络后会生成唯一的区块链编码，后续若有人对数据进行修改，系统会完整记录修改痕迹，确保数据可追溯。模块设置的数据分析功能，可对不同班级、不同实验的数据进行自动分类与对比。系统能对比同一实验中不同班级的平均实验误差，分析误差产生的原因，比如是操作不规范还是器材精度问题，为教师调整教学策略提供依据；同时也能跟踪单个学生在不同实验中的数据变化，评估学生实验能力的提升情况，为个性化教学提供支持[2]。

结束语

数字化工具在初中生物学科实践活动中的应用，使初中生物实践教学更加智能化、精准化和高效化。为解决当前初中生物实验管理中存在的问题，数字化工具提供关键技术支撑。通过开发实验资源智能预约平台、搭建实验操作实时监管系统、建立实验数据区块链溯源模块、设计安全风险智能预警机制等路径，有效化解这些问题，实现实验管理全流程的智能化与精准化，为新时代的人才培养奠定坚实的基础。

参考文献

[1] 王虎飞 . 信息技术在初中生物教学中的实施策略 [J]. 信息与电脑（理论版），2024，36（16）：237-239.

[2] 王斌 . 数字化教育背景下初中生物实验教学的创新策略 [J].亚太教育，2024（11）：16-19.

田成贵 1980.07 男 汉 山东临沂人 大学 一级教师 研究方向:初中生物教育