任務(wù)驅(qū)動(dòng)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)論文
摘要：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校理工科專業(yè)的一門重要的必修基礎(chǔ)課程。針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，分析了傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題，難以達(dá)到開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的目的。探討了將任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法引入大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，給出了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施流程。最后，在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，針對(duì)典型案例開展了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)踐教學(xué)。
關(guān)鍵詞：大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)；案例教學(xué)法
大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)是高等院校理工科專業(yè)的一門重要的必修基礎(chǔ)課程。它可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)儀器的基本操作，是進(jìn)入大學(xué)后教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)儀器操作技能訓(xùn)練的開端[1]。因此，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、活躍的科學(xué)意識(shí)、動(dòng)手操作能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力等方面的優(yōu)勢(shì)，是其他實(shí)驗(yàn)課程所不具有的。在傳統(tǒng)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師都是先從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)步驟講起，然后進(jìn)行從頭到尾示范演示，最后學(xué)生機(jī)械地按照教師示范步驟循序漸進(jìn)，按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。學(xué)生根本不用提前預(yù)習(xí)和思考實(shí)驗(yàn)儀器操作中的問(wèn)題，只需上課時(shí)認(rèn)真聽老師的講解和觀察老師的操作即可順利完成實(shí)驗(yàn)。這種僵化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式導(dǎo)致學(xué)生過(guò)分依賴教師指導(dǎo)，在很大程度上抑制了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，就更談不上提高他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力了，難以實(shí)現(xiàn)開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的，難以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)宗旨。為解決上述問(wèn)題，因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革一直作為高等院校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教育工作的重點(diǎn)。本文針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程，開展了任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的實(shí)踐教學(xué)，提出了實(shí)施教學(xué)的方案，最后提供某個(gè)任務(wù)項(xiàng)目完成的典型案例。研究證明，大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，不僅很好的完成了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的，而且對(duì)培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)操作技能和解決實(shí)際問(wèn)題的能力具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法的介紹
任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)方法是基于趣味性，在能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)與好奇心的背景下，利用與教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的任務(wù)，通過(guò)完成任務(wù)的過(guò)程獲得知識(shí)與技能的一種教學(xué)方法[2]。任務(wù)、情景和教學(xué)目標(biāo)是該教學(xué)法的基本三要素。該教學(xué)法的載體是任務(wù)，且任務(wù)一定與教學(xué)內(nèi)容和要求緊密聯(lián)系；教學(xué)目標(biāo)是課堂教學(xué)中要求學(xué)生理解或掌握的知識(shí)和技能；情景是任務(wù)完成時(shí)的結(jié)果或作品。教學(xué)目標(biāo)決定任務(wù)的設(shè)計(jì)和情景的設(shè)定，任務(wù)設(shè)計(jì)和情景的目的在于讓學(xué)生更好地掌握教學(xué)內(nèi)容[3]。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法提倡以通過(guò)完成任務(wù)解決問(wèn)題為最終目的，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)形式上主張?zhí)骄矿w驗(yàn)學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方法體現(xiàn)以學(xué)生為中心，學(xué)生是課程學(xué)習(xí)的參與者、知識(shí)的生產(chǎn)者，教師是過(guò)程引導(dǎo)者和結(jié)果評(píng)價(jià)者。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的教學(xué)過(guò)程主要由四個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成：知識(shí)點(diǎn)的分割———任務(wù)的設(shè)計(jì)———任務(wù)的實(shí)施———任務(wù)的評(píng)價(jià)。在教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，教師們細(xì)心研究和討論教學(xué)內(nèi)容，把教學(xué)內(nèi)容分解為若干個(gè)具體的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)，把每個(gè)或幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成任務(wù)。通過(guò)實(shí)施任務(wù)來(lái)激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并通過(guò)完成任務(wù)和教師有價(jià)值的評(píng)價(jià)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得滿足感和獲得感，進(jìn)而極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和解決問(wèn)題的潛力。在任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生不再是簡(jiǎn)單被動(dòng)地接受知識(shí)，而是非常積極地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)、并進(jìn)行了知識(shí)回顧與積累，主動(dòng)認(rèn)真地對(duì)信息進(jìn)行收集、整理、分享；對(duì)教師而言，則需要熟悉并細(xì)化整個(gè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)與技能點(diǎn)，并時(shí)刻關(guān)注物理實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)和發(fā)展，將物理研究所出現(xiàn)的新穎熱門問(wèn)題整合到教學(xué)過(guò)程中，所以需要我們教師要不斷學(xué)習(xí)、不斷總結(jié)，積極開展教學(xué)改革，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性[4]。
二、任務(wù)設(shè)計(jì)的要求
1.在完成大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)任務(wù)時(shí)，為了使學(xué)生能夠明確目的及最后需要解決的問(wèn)題，因此設(shè)計(jì)的任務(wù)，要求足夠詳細(xì)并且細(xì)致，盡量符合物理實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，且最終在完成實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐中能夠鍛煉學(xué)生的獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。2.承擔(dān)任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)的教師應(yīng)該具有較高的專業(yè)素質(zhì)，充分了解教學(xué)目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠按照教學(xué)目標(biāo)去設(shè)置教學(xué)任務(wù)體系，安排教學(xué)項(xiàng)目。另外，教師能夠合理的分解教學(xué)任務(wù)和教學(xué)環(huán)節(jié)，且對(duì)學(xué)生的認(rèn)知能力充分了解，保證分解后的任務(wù)適合學(xué)生實(shí)踐。3.在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)，需要從分析和考慮教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)出發(fā)，了解大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)及儀器設(shè)備的發(fā)展動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)出符合學(xué)科發(fā)展需要、具有可操作性的任務(wù)項(xiàng)目。4.在設(shè)計(jì)任務(wù)時(shí)也需要考慮到學(xué)生學(xué)習(xí)的特點(diǎn)和學(xué)生的能力水平。如果設(shè)置的任務(wù)過(guò)于困難，容易打擊學(xué)生的信心。如果設(shè)置的任務(wù)過(guò)于簡(jiǎn)單，容易引起學(xué)生輕視的心理。應(yīng)該設(shè)置具有探究性，只要學(xué)生努力就能實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，以至于能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
三、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施流程
我校的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課共30個(gè)學(xué)時(shí)，設(shè)計(jì)15個(gè)教學(xué)任務(wù)，課程教學(xué)安排在大學(xué)的第四學(xué)期進(jìn)行。在學(xué)習(xí)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)以前，學(xué)生們已經(jīng)學(xué)習(xí)了大學(xué)物理學(xué)、高等數(shù)學(xué)、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)和C語(yǔ)言等基礎(chǔ)課程。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)首先是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，主要是學(xué)習(xí)常用儀器的基本操作和數(shù)據(jù)處理等。然后在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)與實(shí)際相關(guān)的任務(wù)項(xiàng)目進(jìn)行教學(xué)。
�。ㄒ唬┰O(shè)置教學(xué)任務(wù)
在課程教學(xué)實(shí)施之前，教師要深入各高校大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行走訪調(diào)研，與優(yōu)秀教師、實(shí)驗(yàn)教師一起組成課程開發(fā)小組，共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新構(gòu)建。大體包括：制訂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與開發(fā)、典型任務(wù)的設(shè)計(jì)等。為了能夠充分激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，需要基于實(shí)際問(wèn)題來(lái)進(jìn)行相關(guān)教學(xué)任務(wù)的設(shè)計(jì)。老師應(yīng)該提前完成任務(wù)設(shè)計(jì)，一般提前3-5周發(fā)布任務(wù)，具體分配任務(wù)時(shí)可根據(jù)學(xué)生的情況略做調(diào)整。
�。ǘ⿲�(shí)施教學(xué)任務(wù)
發(fā)布教學(xué)項(xiàng)目時(shí)，教師應(yīng)該講清楚任務(wù)的目的、所需實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和所需知識(shí)點(diǎn)。教師要積極引導(dǎo)學(xué)生思考與物理實(shí)驗(yàn)相關(guān)的實(shí)踐問(wèn)題，變被動(dòng)接受為主動(dòng)提出實(shí)施方案、主動(dòng)完成任務(wù)。在完成任務(wù)過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)小組，利用團(tuán)隊(duì)合作的力量實(shí)施任務(wù)。組成團(tuán)隊(duì)執(zhí)行任務(wù)，并不是要降低個(gè)體的'角色，而是要分工協(xié)作、各司其職，自主履行職責(zé)，共同完成任務(wù)，鍛煉學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。學(xué)生對(duì)所領(lǐng)到的任務(wù)首先在中國(guó)知網(wǎng)上進(jìn)行相關(guān)文獻(xiàn)的檢索，參考相關(guān)的文獻(xiàn)，提出小組對(duì)任務(wù)的解決方案。各小組在實(shí)驗(yàn)室中準(zhǔn)備儀器、實(shí)驗(yàn)材料，運(yùn)用已有知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析探討，完成數(shù)據(jù)的測(cè)試和數(shù)據(jù)的整理。最后，對(duì)完成任務(wù)的各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行總結(jié)，參考一些有價(jià)值的材料，制作工作匯報(bào)的課件。
（三）評(píng)價(jià)任務(wù)
任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式的主要環(huán)節(jié)之一就是任務(wù)評(píng)價(jià)。合理有價(jià)值的評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情、自身的完善和自我反思等方面有著重要的作用。評(píng)價(jià)分為組內(nèi)自評(píng)、組外互評(píng)和教師評(píng)價(jià)三種形式。組內(nèi)自評(píng)是指小組成員在團(tuán)隊(duì)內(nèi)部簡(jiǎn)單介紹一下自己完成所承擔(dān)任務(wù)的過(guò)程和收獲。自我評(píng)價(jià)對(duì)學(xué)生認(rèn)識(shí)自己的不足和完善自己具有很大的幫助作用。為進(jìn)一步提高能力，能夠及時(shí)擴(kuò)充自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)，做到查缺補(bǔ)漏。組外互評(píng)主要是為了加強(qiáng)各種學(xué)生之間互相學(xué)習(xí)，加強(qiáng)問(wèn)題的理解。最后，教師評(píng)價(jià)采用過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)兩種評(píng)價(jià)方法。這樣的評(píng)價(jià)方法，比較客觀，比較科學(xué)。例如過(guò)程性評(píng)價(jià)能夠評(píng)價(jià)學(xué)生完成任務(wù)的整個(gè)過(guò)程和各個(gè)細(xì)節(jié)。結(jié)果性評(píng)價(jià)指的是任務(wù)項(xiàng)目完成后，教師對(duì)學(xué)生小組完成項(xiàng)目的結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，也是對(duì)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)效果的總結(jié)，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的培養(yǎng)。
四、基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體案例
本部分以實(shí)驗(yàn)《牛奶摻水量的檢測(cè)研究》（本實(shí)驗(yàn)為2學(xué)時(shí)）為例，給出基于任務(wù)驅(qū)動(dòng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐的實(shí)施案例。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)《液體表面張力系數(shù)測(cè)定》的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，授課地點(diǎn)是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室。
�。ㄒ唬﹦�(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣
第一步，教師利用PPT課件給學(xué)生講解，由于受到利益的誘惑，商販們?cè)谂Ｄ讨袚郊俚氖录䦟乙姴货r，特別是牛奶中摻入了過(guò)量的水。那牛奶中是否摻入了過(guò)量的水，如何進(jìn)行檢測(cè)，自然成為急需迫切解決的問(wèn)題。通過(guò)生活實(shí)際問(wèn)題的引入，很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性，這為后面任務(wù)的完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。第二步，教師向?qū)W生說(shuō)明，總?cè)蝿?wù)和本次任務(wù)之間的關(guān)系，及其對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課產(chǎn)生的作用。第三步，教師向?qū)W生講解本次任務(wù)的目的和完成本次任務(wù)的意義，這樣學(xué)生們就知道通過(guò)本次任務(wù)后應(yīng)該掌握哪些知識(shí)和技能，以便學(xué)生進(jìn)行自我檢驗(yàn)和反思。
�。ǘ┎贾萌蝿�(wù)
我們根據(jù)本實(shí)驗(yàn)的三個(gè)教學(xué)目標(biāo)，向?qū)W生布置了三個(gè)不同層次的任務(wù)，供不同層次的學(xué)生學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性。三個(gè)不同層次的任務(wù)分別是任務(wù)一：不同摻水量牛奶樣品的配制；任務(wù)二：不同摻水量牛奶樣品的特征量的測(cè)定；任務(wù)三：Origin軟件的使用或者C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)。
�。ㄈ┩瓿扇蝿�(wù)
教師布置任務(wù)，學(xué)生們領(lǐng)到具體任務(wù)后，通過(guò)收集資料，分析討論。遇到實(shí)在解決不了的問(wèn)題時(shí)，可以請(qǐng)教老師。學(xué)生分組討論和研究每個(gè)任務(wù)具體解決方案，如何分工協(xié)作等事項(xiàng)。對(duì)于任務(wù)一，牛奶樣品的配制可以由個(gè)體獨(dú)立完成；任務(wù)二，為了讓學(xué)生們重點(diǎn)掌握某個(gè)物理量的測(cè)定方法，這是一個(gè)教師半開放性的任務(wù)，學(xué)生們可以在互聯(lián)網(wǎng)上查找資料，找到該物理量的測(cè)定方法，鼓勵(lì)學(xué)生使用多種方法例如表面張力系數(shù)的測(cè)定、比重計(jì)檢測(cè)牛奶樣品的相對(duì)密度和牛奶樣品冰點(diǎn)法檢測(cè)等，去完成任務(wù)。最后，任務(wù)三主要是要求學(xué)生學(xué)習(xí)一些科研中常用的軟件，這對(duì)以后的研究工作是有益的。這一任務(wù)著力培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是一種雙主教學(xué)方法，教師是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、激勵(lì)者、啟發(fā)者，而學(xué)生是知識(shí)的生產(chǎn)者。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師應(yīng)該盡力引導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)項(xiàng)目的過(guò)程中主動(dòng)思考和探索，鼓勵(lì)和幫助學(xué)生在一定的情況下尋找解決問(wèn)題的方法。
�。ㄋ模﹨R報(bào)任務(wù)成果
成果形式主要以PPT課件形勢(shì)展示、匯報(bào)地點(diǎn)是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，配有多媒體設(shè)備。PPT內(nèi)容包括項(xiàng)目簡(jiǎn)介（包括簡(jiǎn)要概述項(xiàng)目研究目的、意義、研究過(guò)程及取得成果）、項(xiàng)目研究過(guò)程（項(xiàng)目研究過(guò)程及思路、項(xiàng)目組成員分工、研究方法及步驟等）、項(xiàng)目成果（項(xiàng)目成員發(fā)表論文、制作實(shí)物、設(shè)計(jì)圖紙、研究報(bào)告等）和參與項(xiàng)目取得的收獲（對(duì)學(xué)生創(chuàng)新性思維、自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)業(yè)能力和科研等能力及素質(zhì)的培養(yǎng)起到積極的促進(jìn)作用）等。
�。ㄎ澹┤蝿�(wù)的評(píng)價(jià)
改革前大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的考核主要通過(guò)操作考試形式完成，這種測(cè)試主要側(cè)重學(xué)生對(duì)知識(shí)理解，不能完全評(píng)估學(xué)生的操作水平，所以不能全面合理地評(píng)價(jià)學(xué)生在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)效果。改革后的課程評(píng)價(jià)主要根據(jù)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)踐操作情況，采用多形式、分階段評(píng)價(jià)[5]，由過(guò)程考核50%+匯報(bào)考核20%+組內(nèi)協(xié)作20%，綜合表現(xiàn)10%來(lái)進(jìn)行考核。過(guò)程考核重在考核學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)儀器操作掌握的程度，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù)過(guò)程中完成；結(jié)果考核在整個(gè)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后進(jìn)行，主要考核學(xué)生完成任務(wù)及團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。組內(nèi)協(xié)作主要考核每個(gè)學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)間的團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同解決問(wèn)題的能力；綜合表現(xiàn)包括對(duì)學(xué)生職業(yè)道德、工作態(tài)度、工作表現(xiàn)等方面。
五、結(jié)束語(yǔ)
任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法應(yīng)用于大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐的研究表明，應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的明確，結(jié)構(gòu)合理和教學(xué)設(shè)計(jì)科學(xué)、操作方便、易于實(shí)施，并且這種方法能很大程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。學(xué)生能夠順利完成任務(wù)也說(shuō)明，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)，他們既掌握了物理實(shí)驗(yàn)儀器的基本技能，基本實(shí)現(xiàn)了大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的開設(shè)目的，另一方面也對(duì)開設(shè)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的其他院校提供了有益的借鑒。
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作者:王暢 陳佰樹 朱文霞 單位:黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)
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