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        初中物理教學(xué)中開展家庭實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐探索

        2021-12-10 06:10:16周健
        中學(xué)物理·初中 2021年11期
        關(guān)鍵詞:實(shí)踐探索深度學(xué)習(xí)初中物理

        摘 要:家庭實(shí)驗(yàn)是初中物理自主學(xué)習(xí)的一種模式.它蘊(yùn)含于學(xué)科核心素養(yǎng)和課程標(biāo)準(zhǔn)之中,是課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充、學(xué)生保持學(xué)習(xí)興趣的有效手段、教師獲取備課資源的有效途徑、破除錯(cuò)誤概念和促進(jìn)深度學(xué)習(xí)的利器.教師只有充分把握它的普適性、聯(lián)系性、作業(yè)屬性、拓展性、有用性等性質(zhì)才能更好地發(fā)揮它的作用.

        關(guān)鍵詞:初中物理;家庭實(shí)驗(yàn);深度學(xué)習(xí);實(shí)踐探索

        中圖分類號:G633.7???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B???? 文章編號:1008-4134(2021)22-0045-04

        作者簡介:周?。?980-),男,安徽濉溪人,本科,中學(xué)高級教師,研究方向:初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué).

        在任務(wù)驅(qū)動(dòng)下,以生活中常見的物品為實(shí)驗(yàn)器材,獨(dú)立思考與合作交流并行,淺層學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)融合,并以此得到的證據(jù)論證出一定結(jié)論,這種自主的初中物理學(xué)習(xí)行為就是初中物理家庭實(shí)驗(yàn).其包括器材小制作、課外小實(shí)驗(yàn)、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)前置、課內(nèi)實(shí)驗(yàn)外延、書面試題驗(yàn)證等等.筆者從2016年開展家庭實(shí)驗(yàn)以來,歷時(shí)5年,經(jīng)兩個(gè)地區(qū)的兩所學(xué)校,進(jìn)行近100個(gè)小實(shí)驗(yàn),取得一定的經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)從家庭實(shí)驗(yàn)開展的意義和家庭實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)兩個(gè)方面闡述筆者的理解.

        1 家庭實(shí)驗(yàn)開展的意義

        1.1 家庭實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含于學(xué)科核心素養(yǎng)及課程標(biāo)準(zhǔn)之中

        家庭實(shí)驗(yàn)是區(qū)別于教師演示實(shí)驗(yàn)及學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的另一種實(shí)驗(yàn)方式,但是其并不獨(dú)立于學(xué)科核心素養(yǎng)及課程標(biāo)準(zhǔn)之外.

        物理學(xué)科核心素養(yǎng)要求“能正確實(shí)施實(shí)驗(yàn)探究方案,使用各種科技手段和方法收集信息”.

        課程標(biāo)準(zhǔn)“提倡師生利用身邊的物品、器具、材料等進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)”,“有條件的學(xué)校應(yīng)根據(jù)具體情況適當(dāng)增設(shè)一些學(xué)生實(shí)驗(yàn),增加學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會”.

        案例1:找出生活中質(zhì)量為50g、500g、50kg的物體,并據(jù)此估測一些常見物體的質(zhì)量.

        案例2:向兩個(gè)相同的杯中注入相同多的冷水和熱水,同時(shí)滴一滴墨水,觀察墨水?dāng)U散的快慢.

        這些都是課程標(biāo)準(zhǔn)提倡的實(shí)驗(yàn)形式.由此可見家庭實(shí)驗(yàn)蘊(yùn)含于學(xué)科核心素養(yǎng)及課程標(biāo)準(zhǔn)之中.

        1.2 家庭實(shí)驗(yàn)是對物理教學(xué)有益的補(bǔ)充

        長期的應(yīng)試教育及評價(jià)機(jī)制、教師教學(xué)理念的偏頗,加上實(shí)驗(yàn)配套設(shè)置(含實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)管理人員)的不完善,使一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)——物理,慢慢地走上虛假的素質(zhì)教育之路,雖然教師純粹“講實(shí)驗(yàn)”代替“做實(shí)驗(yàn)”的很少,但是用演示實(shí)驗(yàn)代替學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)視頻代替演示實(shí)驗(yàn)比比皆是.此時(shí)具有較高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)和較好教育理念的教師,結(jié)合學(xué)生已有認(rèn)知,讓學(xué)生進(jìn)行家庭實(shí)驗(yàn),學(xué)生從不同于教師演示的角度觀察現(xiàn)象,會有不同的收獲,在“做中思”“思中學(xué)”.

        同時(shí),將一些簡單易行“課堂實(shí)驗(yàn)”轉(zhuǎn)化為家庭實(shí)驗(yàn),可以節(jié)約課堂時(shí)間,有效提高課堂效率.可以說家庭實(shí)驗(yàn)就是從空間和時(shí)間上對教學(xué)進(jìn)行有益補(bǔ)充.

        1.3 家庭實(shí)驗(yàn)可以提高學(xué)生觀察能力、動(dòng)手能力,保持學(xué)習(xí)興趣

        我國很多地區(qū)在學(xué)生學(xué)業(yè)水平測試中開設(shè)實(shí)驗(yàn)操作考試,實(shí)驗(yàn)真題及詳細(xì)操作步驟提前下發(fā),學(xué)校會停課針對考試的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行強(qiáng)化練習(xí),以確保學(xué)生都能得到較為理想的分?jǐn)?shù).但是每年都會存在學(xué)生失分,在這一部分學(xué)生中有的平時(shí)物理成績不錯(cuò),究其原因在于平時(shí)操作能力不足,臨時(shí)抱佛腳無法彌補(bǔ)操作能力的缺失.

        愛因斯坦說:“興趣是最好的老師”,而能夠引起興趣的實(shí)驗(yàn)往往是令人驚奇的、“超乎想象”的實(shí)驗(yàn).這樣才能夠在興趣的引導(dǎo)下,主動(dòng)地去學(xué)習(xí)和探索.

        案例3:在學(xué)習(xí)蘇科版八年級下冊“走進(jìn)分子世界”前,筆者布置“將一只回形針輕輕地放入倒?jié)M水的杯中,杯中水不會溢出,繼續(xù)放入回形針,觀察此時(shí)水面現(xiàn)象,嘗試最多能放多少只回形針?對此提出一個(gè)或者幾個(gè)值得探究的問題.”在學(xué)生的反饋中,有的學(xué)生表示從來沒有想過水的液面可以是弧形的,在以前只知道量筒中液面是凹形的;有的學(xué)生對能夠放那么多回形針感到驚訝,并表示為了能夠放得更多,總是小心翼翼地放;有極個(gè)別學(xué)生還對比“同樣條件下水和油哪種物質(zhì)中放得更多”.

        可見,一個(gè)看似平常的家庭實(shí)驗(yàn),刺激學(xué)生去觀察、去動(dòng)手、去思考、去探究,喚起學(xué)生求知的欲望.

        1.4 家庭實(shí)驗(yàn)是獲取備課資源的有效途徑

        教學(xué)經(jīng)驗(yàn)是教師備課的重要依據(jù).根據(jù)多年積累的經(jīng)驗(yàn),教師可以獲知一節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn),從而選取恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法和教學(xué)策略突出教學(xué)重點(diǎn)和攻克教學(xué)難點(diǎn).

        但是,隨著社會發(fā)展進(jìn)步,學(xué)生獲取信息的渠道及方式已經(jīng)發(fā)生一定的改變,教師不能再以老方式、老觀點(diǎn)看待新問題.

        此時(shí),學(xué)生的家庭實(shí)驗(yàn)不僅是一種作業(yè)形式、學(xué)習(xí)手段,同時(shí)也是教師獲取備課資源的有效途徑(如圖1所示).通過學(xué)生的先學(xué),從而使教師獲知哪些學(xué)生的哪些部分是可以簡略講解,哪些是需要通過特殊教學(xué)方法重點(diǎn)講解,進(jìn)而有效提高課堂的教學(xué)效率.

        案例4:在進(jìn)行人教版八年級上冊“測量平均速度”的教學(xué)時(shí),學(xué)生通過家庭實(shí)驗(yàn),已經(jīng)獲知平均速度的測量方法,而對于怎樣減小誤差、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格設(shè)計(jì)、平均速度的求法(即與速度的平均值關(guān)系)等不甚了解.筆者在教學(xué)中將教學(xué)重心偏向于此,獲得較好的教學(xué)效果.

        1.5 家庭實(shí)驗(yàn)破除錯(cuò)誤前概念

        在人的發(fā)展歷程中,通過所見、所聞、所感、所思逐漸認(rèn)識世界,這是逐漸積累的過程,期間便形成對事物認(rèn)識的前概念.但是有些前概念是不科學(xué)、不全面的,在課堂教學(xué)中,教師可以通過一定的形式手段將一些錯(cuò)誤的前概念轉(zhuǎn)化為科學(xué)概念.但是部分同學(xué)錯(cuò)誤的前概念根深蒂固,倘若在課堂上未能轉(zhuǎn)化,將會一直困擾著他.此時(shí)家庭實(shí)驗(yàn),便成為突破錯(cuò)誤前概念的利器.

        案例5:學(xué)生從小就在科普讀物中知道含有水的礦泉水瓶和凸透鏡具有一個(gè)相同的特點(diǎn)——對光有會聚作用.那么學(xué)生就會深刻地“記住”裝有水的瓶子等同于凸透鏡.那么透過裝有水的圓柱形瓶子觀察近處物體,成什么樣的像.將“上下左右都放大”作為答案的不在少數(shù).通過布置家庭實(shí)驗(yàn)“透過裝有水的圓柱形瓶子、方形容器觀察近處物體”,將學(xué)生疑惑輕易解除(如圖2所示).

        案例6:小鏡子能成小物體完整像,大鏡子能成大物體完整像,這也是學(xué)生的一個(gè)錯(cuò)誤前概念.通過布置“通過家中小鏡子觀察一個(gè)比他大10倍的物體”(如圖3所示),學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到正確的結(jié)論,解除疑惑.

        1.6 家庭實(shí)驗(yàn)促進(jìn)學(xué)生深度探究

        學(xué)有余力的學(xué)生對學(xué)校日常作業(yè)完成準(zhǔn)確率高、速度快.這些學(xué)生的家長會向教師提出“推薦一些有難度的資料”或者“能否給孩子布置有些難度的題目”.毫無疑問,家長想讓孩子的高階思維能力得到提升.與其布置一些難度大、計(jì)算量大、玩弄文字、摳字眼、“超綱”的題目,不如讓學(xué)生對一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)、操作、分析論證、改進(jìn),促進(jìn)學(xué)生深度探究,從而使批判性思維、創(chuàng)新性思維、實(shí)踐能力得到提升,此時(shí)家庭實(shí)驗(yàn)凸顯出其獨(dú)特的優(yōu)勢.

        案例7:在學(xué)生學(xué)習(xí)完“熔化和凝固”后,筆者針對部分學(xué)生布置如下家庭實(shí)驗(yàn):小組合作探究鹽水濃度對鹽水凝固點(diǎn)的影響.

        經(jīng)小組合作討論、交流,討論出鹽水的濃度的含義;為降低操作難度,學(xué)生將“探究鹽水凝固點(diǎn)”改為“探究鹽冰的熔點(diǎn)”;為降低個(gè)人操作次數(shù),將測量不同濃度的鹽冰的熔點(diǎn)分解.最后得到鹽水凝固點(diǎn)與鹽水濃度的曲線(如圖4所示),并用文字語言闡述兩者之間的關(guān)系.

        上述探究在不同的教輔資料中也會遇到如上類似題目,相信學(xué)生通過探究得到的規(guī)律比僅僅通過做題得到的要深刻,同時(shí)在探究過程會明白“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”的道理.

        其實(shí)家庭實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行往往也是在家長的參與下進(jìn)行的,學(xué)生與家長一起實(shí)驗(yàn)、一起修正、一起分析論證、一起享受成功的快樂,無形之中改善親子關(guān)系.在分享到網(wǎng)絡(luò)的過程中,促進(jìn)信息技術(shù)能力的提升.

        可見,將家庭實(shí)驗(yàn)融入到教師的教和學(xué)生的學(xué)中,對保持學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、破除錯(cuò)誤前概念、促進(jìn)深度探究等都有其特殊的意義和作用,學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)的總體目標(biāo)也會更容易得到落實(shí).

        當(dāng)然,要想使家庭實(shí)驗(yàn)發(fā)揮出較好作用,開展家庭實(shí)驗(yàn)還需要具有以下特點(diǎn).

        2 家庭實(shí)驗(yàn)的性質(zhì)

        演示實(shí)驗(yàn)和分組實(shí)驗(yàn)是初中物理教學(xué)中最重要的手段,學(xué)生通過已有認(rèn)知和技能以及在教師搭建腳手架的協(xié)助下,較容易達(dá)到既定目標(biāo);家庭實(shí)驗(yàn)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)好后,實(shí)際工作者是學(xué)生,此時(shí)要想使家庭實(shí)驗(yàn)順利完成,要想成為初中物理教學(xué)的有力助手,其必須具有以下性質(zhì)特點(diǎn).

        2.1 普適性

        家庭實(shí)驗(yàn)要求用居家用品或者網(wǎng)絡(luò)上容易購買的物品進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其理論依據(jù)是課程標(biāo)準(zhǔn)中“使用易拉罐、飲料瓶等日常用品進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)”.

        案例8:在進(jìn)行光的色散家庭實(shí)驗(yàn)時(shí),“在水盆中裝有水,將鏡子斜插入其中,將盆放在陽光下,轉(zhuǎn)動(dòng)盆,將反射的光投射在白墻上.”這種方式毫無疑問比用三棱鏡要更加具有普適性.

        案例9:在進(jìn)行制作測力計(jì)的家庭實(shí)驗(yàn)時(shí),選擇利用橡皮筋作為研究對象比選擇彈簧作為研究對象要合適.

        水盆、鏡子、橡皮筋更易獲得,通過如此簡單的物品獲得實(shí)用的測力計(jì)和美麗的彩虹,拉近物理學(xué)與生活的距離,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;同時(shí)學(xué)生經(jīng)歷探究過程,養(yǎng)成獲取數(shù)據(jù)信息、分析數(shù)據(jù)信息的能力,認(rèn)識到物理學(xué)與生活相聯(lián)系,進(jìn)而體會到實(shí)踐出真知的道理.

        2.2 聯(lián)系性

        教科書是學(xué)校教育中最基本、最重要的課程資源之一,是教師開展教學(xué)活動(dòng)和學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要參考.在日常教學(xué)中,教師準(zhǔn)備一節(jié)課都是參考各個(gè)不同版本的教材進(jìn)行整合教學(xué),以取得最佳教學(xué)效果.同理,在進(jìn)行家庭實(shí)驗(yàn)布置時(shí),教師也可以參考不同版本教材,選取課上未進(jìn)行實(shí)驗(yàn),而出現(xiàn)于其他版本教材的實(shí)驗(yàn).

        案例10:蘇科版八年級上冊序言中利用“富蘭克林捕捉閃電”闡述科學(xué)探究的六要素,那么家庭實(shí)驗(yàn)就可以讓學(xué)生做人教版八年級上冊序言中的“伽利略對擺動(dòng)的研究”(如圖5所示).

        案例11:人教版八年級上冊采用“敲桌子”實(shí)驗(yàn)說明固體也可以傳聲,那么相對應(yīng)家庭實(shí)驗(yàn)可以布置蘇科版八年級上冊“鉛筆敲衣架”(如圖6所示).

        以上兩個(gè)案例巧妙地建立教材與教材、教材與知識點(diǎn)、知識點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)與學(xué)生之間的聯(lián)系,這樣家庭實(shí)驗(yàn)就會緊貼課堂,而不會脫離教學(xué)實(shí)際.

        2.3 作業(yè)屬性

        作業(yè)是學(xué)生根據(jù)教師要求,在課外時(shí)間獨(dú)立進(jìn)行的學(xué)習(xí)活動(dòng),其不僅包含書面練習(xí),而且包括課外小實(shí)驗(yàn)、課外小制作……也就是說,家庭實(shí)驗(yàn)其實(shí)是一項(xiàng)課外作業(yè).

        2.3.1 控制作業(yè)總量

        《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》中明確指出:過重的課業(yè)負(fù)擔(dān)嚴(yán)重?fù)p害青少年身心健康……成立學(xué)科興趣小組,通過興趣小組的一系列活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和愛好,從而減輕學(xué)生學(xué)業(yè)上的負(fù)擔(dān).如果在課外作業(yè)正常的情況下再用家庭實(shí)驗(yàn)來加碼,那么家庭實(shí)驗(yàn)不但不能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和愛好,還有可能成為學(xué)生最浪費(fèi)時(shí)間的一項(xiàng)負(fù)擔(dān).所以,家庭實(shí)驗(yàn)應(yīng)該納入作業(yè)總量,從而提高實(shí)驗(yàn)效果.

        2.3.2 體現(xiàn)作業(yè)評價(jià)

        作業(yè)要做到“有發(fā)必收、有練必批、有批必評、有錯(cuò)必糾”.但是實(shí)驗(yàn)作業(yè)不能僅僅看到答案的正確與錯(cuò)誤,要將過程性評價(jià)和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合,發(fā)展性評價(jià)與甄別性評價(jià)相結(jié)合,運(yùn)用多樣化的評價(jià)方法,促進(jìn)學(xué)生全面而富有個(gè)性地發(fā)展.

        案例12:2021年寒假前,新書發(fā)下,舊書未收存,筆者布置了“不用生活中的秤,比較八年級上語文書與八年級下數(shù)學(xué)課時(shí)作業(yè)哪個(gè)重”的家庭實(shí)驗(yàn).一位同學(xué)采用直尺做橫梁、小書本做砝碼來度量兩本書的“重”的關(guān)系,這儼然就是一個(gè)天平的雛形(如圖7所示).

        筆者對作業(yè)批改后,選取幾位同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告在班級進(jìn)行呈現(xiàn),首先由所選同學(xué)對自己的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行展示,并要求從“好的方面”“有待改進(jìn)的方面”“我的再思考”進(jìn)行自評.然后進(jìn)行同學(xué)互評,要求從“我發(fā)現(xiàn)兩個(gè)不同點(diǎn)”“我認(rèn)為好的方面”“我認(rèn)為可以改進(jìn)的地方”,最后進(jìn)行教師評價(jià),此時(shí)評價(jià)更多闡述出學(xué)生優(yōu)點(diǎn),讓學(xué)生感到榮譽(yù)感;闡述出對學(xué)生的期待,讓學(xué)生明確自己學(xué)習(xí)的方向.

        適量的家庭實(shí)驗(yàn)作業(yè)及合理的評價(jià)對培養(yǎng)學(xué)生批判性思維大有益處,特別是基于證據(jù)大膽質(zhì)疑,從不同角度思考問題,追求自主創(chuàng)新.

        2.4 拓展性

        拓展性是基于原有知識、技能和方法,利用家庭現(xiàn)有器材對既有的知識進(jìn)行深加工,從而取得更加深入、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹R,促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的全面提高.

        案例13:“響度與距離的關(guān)系”是八年級上冊學(xué)習(xí)的知識,控制變量法是八年級上冊習(xí)得的技能,手機(jī)中的“噪聲分貝儀”是較為常見的APP,在上述基礎(chǔ)上,“響度隨距離變化的可視性研究”就是可行的家庭實(shí)驗(yàn).

        通過以上探究,學(xué)生發(fā)現(xiàn)“APP較為靈敏,用發(fā)出持續(xù)穩(wěn)定單音的手機(jī)作為聲源更好”“由于墻面反射,在空曠的場地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)要比在房間內(nèi)好”“用描點(diǎn)作圖得到響度隨距離變化的圖像”“響度的變化并不一定與距離成反比”等.

        學(xué)生在進(jìn)行家庭實(shí)驗(yàn)的過程中應(yīng)用既有知識,經(jīng)歷探究過程,思考解決問題的最佳路徑,學(xué)會用數(shù)學(xué)手段處理物理問題,提高提取信息的能力,提升信息化素養(yǎng).

        2.5 有用性

        初中物理注重有趣和有用并存,兩者都是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的持續(xù)動(dòng)力.家庭實(shí)驗(yàn)的有趣性是不容置否的,其實(shí)有用才是家庭實(shí)驗(yàn)真正的價(jià)值,這種價(jià)值不僅體現(xiàn)在一些積存并蓄勢待發(fā)的高階思維的發(fā)展,更要體現(xiàn)對一些疑難問題的解決.

        案例14:在進(jìn)行蘇科版“力與運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí),作業(yè)中有如下習(xí)題:為了探究電梯在運(yùn)行時(shí)受力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,小明先將體重計(jì)放在靜止的電梯中,站在體重計(jì)上,示數(shù)如圖8甲所示,然后乘坐電梯從1層直接到10層,之后又從10層直接回到1層.相關(guān)示數(shù)如圖8乙、丙、丁所示,其中圖中右上角為電梯顯示的樓層數(shù)和運(yùn)行方向.以下分析正確的是

        A.該同學(xué)的質(zhì)量是50kg

        B. 由乙圖可知,電梯在加速向上

        C. 由圖丁可知,電梯在減速向下

        D. 在丙、丁圖狀態(tài)下,小明受非平衡力作用

        本題難度較大,為了能夠使學(xué)生易于理解習(xí)題,筆者布置“電梯運(yùn)行時(shí),人站在體重計(jì)上,其示數(shù)如何變化”的家庭實(shí)驗(yàn),學(xué)生經(jīng)過實(shí)驗(yàn),獲得表象,完成習(xí)題的正確率明顯提高,體現(xiàn)出家庭實(shí)驗(yàn)的有用性,使家庭實(shí)驗(yàn)開展的更加持久,學(xué)生的參與度也得到提高.

        當(dāng)然,為了使學(xué)生獲得榮譽(yù)感,筆者將學(xué)生的優(yōu)秀案例發(fā)布在公眾號中,學(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虮粍e人認(rèn)可,也會增加學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.

        總之,只要教師不拘泥于“多、難、偏”的作業(yè)觀,讓學(xué)生敢于進(jìn)行、多進(jìn)行、善于樂于進(jìn)行家庭實(shí)驗(yàn),學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、動(dòng)手操作、批判質(zhì)疑、創(chuàng)新等方面的能力肯定會有長足進(jìn)步.

        參考文獻(xiàn):

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        (收稿日期:2021-07-05)

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