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地質(zhì)工程專業(yè)地球物理勘探課的教學(xué)改革
地質(zhì)工程專業(yè)地球物理勘探課的教學(xué)改革【1】
摘要:地球物理勘探課是地質(zhì)工程專業(yè)中一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。
通過確立正確的教學(xué)指導(dǎo)思想,精選適用的教材,采用生動靈活的授課技巧,運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)工具,積極引進(jìn)工程物探新技術(shù)成果,突出實(shí)踐性教學(xué)等措施,能夠促使物探課的教學(xué)效果顯著改善。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)工程;地球物理勘探;教學(xué);改革
從20世紀(jì)50年代我國地球物理教育起步至今,幾十年來,我國的地球物理勘探教育取得了巨大的進(jìn)展。
然而,在目前的地質(zhì)工程專業(yè)中,應(yīng)用地球物理僅被作為一類技術(shù)方法而不是作為一個有著系統(tǒng)理論體系的學(xué)科來看待,這就極大地限制了應(yīng)用地球物理學(xué)科專業(yè)的建設(shè)和發(fā)展,也使得地球物理勘探課(以下簡稱“物探課”)教學(xué)產(chǎn)生一定的問題。
首先,地質(zhì)工程專業(yè)下的物探課程包含重、磁、電、震、放射性等眾多內(nèi)容,涉及面廣,但課時設(shè)置相對較少,使得課程沒有重點(diǎn)和針對性,缺乏深度。
其次,地質(zhì)工程專業(yè)物探課程的實(shí)驗(yàn)課課時僅為4個學(xué)時,實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺失造成學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力不強(qiáng)。
最后,物探課的教學(xué)方法和教學(xué)手段單一,難以激發(fā)學(xué)生的興趣。
以上這些問題嚴(yán)重影響了物探課教學(xué)的效果,必須對其進(jìn)行改革。
一、重新定位,突出特色教育
1.重新定位教學(xué)目標(biāo),確立培養(yǎng)“一專多能”的人才培養(yǎng)模式
地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生就業(yè)面比較廣,涵蓋了鐵路、公路、港口、水利、水電等系統(tǒng)。
因此,在教學(xué)指導(dǎo)思想上,要確立以工科為主、理工結(jié)合的施教思想。
地球物理學(xué)涉及大量的數(shù)學(xué)物理方程,比較抽象,邏輯性也強(qiáng)。
但是,地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生很多并不具備地球物理專業(yè)的數(shù)理基礎(chǔ),因此,在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,而避免把重點(diǎn)放在煩瑣的公式推導(dǎo)上。
在課程內(nèi)容的選取上,應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)地質(zhì)工程專業(yè)物探學(xué)的“一專多能”,做到“突出重點(diǎn),兼顧全面”。
“一專”和“重點(diǎn)”是指物探課教學(xué)應(yīng)突出地質(zhì)工程專業(yè)的特點(diǎn),“多能”和“全面”是指兼顧其他領(lǐng)域的工程物探,并了解資源和礦產(chǎn)方面的物探知識。
2.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,突出工程物探特色
盡管工程物探與常規(guī)物探的基本理論相近,但二者的工作方法和要求卻有所不同。
一般情況下,工程物探要求的精度和分辨率更高,由于工程地質(zhì)任務(wù)和工作條件的特殊性,工程物探的方法選擇又有特殊的要求,通常是幾種物探手段綜合應(yīng)用。
因此,在物探課教學(xué)中要將工程物探和常規(guī)物探的教學(xué)區(qū)分開來,教學(xué)中應(yīng)充分利用學(xué)生掌握的物探知識,突出工程物探特色。
3.兼顧行業(yè),突出特色教育
由于開設(shè)地質(zhì)工程專業(yè)物探課的高校主要服務(wù)的行業(yè)不同,因此,高校應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況,考慮行業(yè)的實(shí)際需要,突出物探課的特色教育。
以筆者所在的華北水利水電學(xué)院為例,學(xué)校具有水利水電行業(yè)特色,同時考慮到工程物探課只是華北水利水電學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)的一門專業(yè)選修課,總學(xué)時少,課程涉及內(nèi)容較多,因此應(yīng)突出重點(diǎn),主要講授水利水電工程常用的物探方法,包括淺層反射地震勘探技術(shù)、高密度電法勘探技術(shù)、瞬態(tài)面波勘探技術(shù)、聲波勘探技術(shù)、層析成像技術(shù)、水聲勘探技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)和樁基無損檢測技術(shù)等,而對放射性、重力、地溫、磁法勘探等基本原理及工程應(yīng)用只作簡要介紹。
在物探技術(shù)的應(yīng)用上,華北水利水電學(xué)院在教學(xué)中增加了水文地質(zhì)參數(shù)測試、質(zhì)點(diǎn)振動參數(shù)測試、巖體質(zhì)量檢測、洞室松動圈探測、防滲墻質(zhì)量檢測、滑坡體探測等內(nèi)容。
由于目前工程物探的教材大部分只涉及一些普適性的理論與方法,針對性不強(qiáng),不太適合華北水利水電學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí),因此在課程講授中,筆者大量吸收物探方面的新理論、新成果、新信息,加強(qiáng)對工程物探新方法與裝備技術(shù)的介紹和講解,并結(jié)合工程實(shí)例加以說明。
此外,為拓寬學(xué)生的知識面,筆者還簡單介紹了物探在資源礦產(chǎn)勘查、交通、海洋、國防安全等方面的應(yīng)用以及當(dāng)代物探的新技術(shù)、新方法。
在課堂教學(xué)中引入國內(nèi)外水利水電物探專家的最新科研成果充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,既拓寬了學(xué)生的知識面,又增強(qiáng)了知識的適用性,效果非常好。
二、優(yōu)化教學(xué)手段,增加課程的直觀性和可理解性
1.借助多媒體,實(shí)施案例教學(xué)
教學(xué)方法和手段改革是教學(xué)改革的重要方面,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力的有效舉措,是提高教學(xué)質(zhì)量、提升辦學(xué)水平的“催化劑”。
工程物探教學(xué)中有很多感性認(rèn)識的內(nèi)容,應(yīng)多借助多媒體進(jìn)行教學(xué)。
例如:講述地震勘探的野外觀測系統(tǒng)時,涉及炮間距、道間距、排列長度、偏移距、覆蓋次數(shù)等概念,講起來很空洞,學(xué)生不容易理解,這時候就可以借助錄像或動畫進(jìn)行講解,學(xué)生非常喜愛。
再如,在講授基樁高應(yīng)變檢測的時候,播放一段高應(yīng)變實(shí)測過程的錄像,學(xué)生印象很深,很容易就記住了教學(xué)內(nèi)容。
2.舉辦專題講座,深化專業(yè)學(xué)習(xí)
工程物探課教學(xué)應(yīng)增進(jìn)學(xué)術(shù)交流,努力做到“走出去”與“請進(jìn)來”相結(jié)合。
以華北水利水電學(xué)院為例,借助成為河南省政府與水利部共建地方高校的契機(jī),華北水利水電學(xué)院把任課教師送到工程單位學(xué)習(xí),在生產(chǎn)一線經(jīng)受鍛煉。
學(xué)院還邀請國內(nèi)外知名學(xué)者、專家來校講學(xué)、作學(xué)術(shù)報(bào)告,教師和學(xué)生從中受益匪淺。
此外,學(xué)院還經(jīng)常舉辦物探儀器展銷活動,開闊學(xué)生的視野;工程物探專業(yè)研究生的論文選題報(bào)告和畢業(yè)論文答辯也對本科生開放,鼓勵本科生參加并討論,增強(qiáng)專業(yè)吸引力,深化專業(yè)學(xué)習(xí)。
三、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),增強(qiáng)學(xué)生動手能力
提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué),要立足于實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)踐基地建設(shè)兩個方面。
1.加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
為了解決學(xué)生多、野外實(shí)習(xí)機(jī)會少的矛盾,保證教學(xué)效果,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),就要把加強(qiáng)教學(xué)試驗(yàn)環(huán)節(jié)作為課程改革的工作重點(diǎn),在現(xiàn)有的學(xué)時中增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)時。
例如:華北水利水電學(xué)院投入巨資建設(shè)了217平方米的工程物探實(shí)驗(yàn)室,購置了一批工程物探和工程檢測儀器,配備有低頻組合、100Mhz和900Mhz天線類型的美國SIR3000地質(zhì)雷達(dá)1套,60道高密度電法儀、48道淺層地震儀各1套,DDC-6電子自動補(bǔ)償儀10臺,α射線快速測量儀1套,中國科學(xué)院武漢巖土所生產(chǎn)的RSM-24FD樁基動測儀、靜力載荷儀、智能聲波探測儀各1套,具備了進(jìn)行聲波檢測、地震勘探、電法勘探和雷達(dá)探測等新技術(shù)實(shí)驗(yàn)的能力。
學(xué)院的物探實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容包括聲波波速測試、聲波跨孔測試、場地高分辨率地震勘探實(shí)驗(yàn)、場地地質(zhì)雷達(dá)探測實(shí)驗(yàn)和高密度電法勘探實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容。
先進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的建成,極大地豐富了教學(xué)內(nèi)容,開闊了學(xué)生的眼界,使學(xué)生有機(jī)會操作各種工程檢測儀器,增強(qiáng)了實(shí)踐能力,避免了“眼高手低”現(xiàn)象的產(chǎn)生。
2.建設(shè)校外教學(xué)實(shí)踐基地
通過實(shí)驗(yàn)室中各種實(shí)驗(yàn)的鍛煉,學(xué)生提高了動手能力。
但是,純粹的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是無法培養(yǎng)出杰出的地質(zhì)工程人才的。
因?yàn)閷?shí)際的工程環(huán)境是千差萬別的,沒到過工地去體驗(yàn),學(xué)生還只是儀器操作員而已。
野外實(shí)習(xí)能夠提升學(xué)生處理工程實(shí)際問題的能力,然而野外實(shí)習(xí)需要很大的成本,而且學(xué)生的安全也是學(xué)校最為擔(dān)心的一個問題。
建設(shè)固定的校外教學(xué)實(shí)踐基地能夠較好地解決野外實(shí)習(xí)學(xué)生的安全問題,而且成本也較低。
如為加深學(xué)生對管網(wǎng)探測技術(shù)的了解,在實(shí)踐基地埋設(shè)不同材質(zhì)、不同管徑、不同深度的管道,采用管網(wǎng)探測儀探測研究。
另外,利用學(xué)院新校區(qū)建設(shè)樁基工程,組織學(xué)生進(jìn)行現(xiàn)場觀摩、實(shí)際操作,然后進(jìn)行交流討論,大大提高了學(xué)生的實(shí)踐能力。
校外教學(xué)實(shí)踐基地建設(shè)要堅(jiān)持“產(chǎn)、學(xué)、研”相結(jié)合的原則,以學(xué)校與社會結(jié)合為前提,以充分利用社會資源為基礎(chǔ),以提高教學(xué)質(zhì)量為首要目的,以有效措施為保障,努力做到既有利于加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,又有利于教學(xué)科研活動和實(shí)踐教學(xué)體系的建設(shè)和完善。
參考文獻(xiàn):
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地質(zhì)工程專業(yè)地球物理勘探課程的教學(xué)【2】
摘 要:針對地質(zhì)工程專業(yè)地球物理勘探課程的授課對象的專業(yè)特點(diǎn)以及課程本身理論實(shí)踐并重的特點(diǎn),從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)和考核四個環(huán)節(jié)分別進(jìn)行探索,提高地球物理勘探課程在地質(zhì)工程專業(yè)的教學(xué)效果,通過教育改革的具體實(shí)施辦法,旨在為實(shí)踐教育課程的蓬勃發(fā)展提供有力理論與實(shí)踐依據(jù)。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)工程;地球物理勘探課程;教學(xué)研究
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,工程地質(zhì)人才得到廣泛重視。
但傳統(tǒng)的工程地質(zhì)勘探方法已不能很好地滿足現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)與高效施工的要求,地球物理勘探方法被越來越多地運(yùn)用到地質(zhì)工程領(lǐng)域中。
在目前的地質(zhì)工程專業(yè)中,地球物理勘探課程教學(xué)產(chǎn)生了一些問題。
首先,地球物理勘探課程包含內(nèi)容多,涉及物理知識面廣,是一門數(shù)理基礎(chǔ)要求很高并與計(jì)算機(jī)技術(shù)等緊密聯(lián)系的課程,但課時設(shè)置相對較少。
其次,地質(zhì)工程專業(yè)物探課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)儀器數(shù)量有限,造成許多學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節(jié)認(rèn)識不深刻。
另外,作為當(dāng)代大學(xué)課堂教學(xué)的通病,大量移動智能終端的使用使得部分學(xué)生有效課堂學(xué)習(xí)時間少,而地球物理勘探課程內(nèi)容難度大,會加重這種現(xiàn)象的發(fā)生。
為了扭轉(zhuǎn)這一局面,提高課程質(zhì)量,需要根據(jù)地質(zhì)工程專業(yè)特點(diǎn)對地球物理勘探課程進(jìn)行改進(jìn),本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)以及考核四個方面分別談一些體會。
一、教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)選
地球物理學(xué)涉及大量的數(shù)學(xué)物理方程,比較抽象,邏輯性也強(qiáng)。
但是,地質(zhì)工程專業(yè)的學(xué)生很多并不具備地球物理專業(yè)的數(shù)理基礎(chǔ),因此,在教學(xué)內(nèi)容上應(yīng)重視培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力,而避免把重點(diǎn)放在煩瑣的公式推導(dǎo)上。
在課程內(nèi)容的選取上,應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)地質(zhì)工程專業(yè)物探學(xué)的特點(diǎn),即地球物理勘探課程教學(xué)應(yīng)突出地質(zhì)工程專業(yè)的特點(diǎn)。
地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生就業(yè)面比較廣,因此,高校應(yīng)根據(jù)自身的實(shí)際情況,考慮行業(yè)的實(shí)際需要,突出地球物理勘探課程的特色教育。
對于中國礦業(yè)大學(xué)的地質(zhì)專業(yè)來講,很多學(xué)生的就業(yè)方向以服務(wù)礦山為主,因此在課程授課過程中要突出資源和礦產(chǎn)方面的物探知識,兼顧工程物探方法的介紹。
授課內(nèi)容偏重于礦井物探中的最常用的技術(shù)與方法――地震勘探、電法勘探以及測井技術(shù)。
在教材的選取和課程講授中,大量吸收地球物理勘探方面的新理論、新成果、新信息,特別注重介紹滿足現(xiàn)代礦井地質(zhì)工作需求的礦井地球物理勘探新技術(shù),及時引入國內(nèi)知名礦井物探專家的最新科研成果充實(shí)教學(xué)內(nèi)容,拓寬學(xué)生的知識面。
二、教學(xué)手段的優(yōu)化
教學(xué)方法及手段的改革是教學(xué)改革的重要方面,是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和學(xué)習(xí)能力的有效舉措。
地球物理勘探教學(xué)中有很多感性認(rèn)識的內(nèi)容,應(yīng)充分利用現(xiàn)代化多媒體手段進(jìn)行教學(xué)。
多媒體教學(xué)不是簡單地將教案搬到計(jì)算機(jī)上,而是要充分利用多媒體的優(yōu)勢提高教學(xué)生動性。
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,地球物理勘探所利用的各種物理場的變化規(guī)律都可以利用各種數(shù)值模擬軟件進(jìn)行仿真,很多研究生都對這類問題展開了研究,所獲取的各種模擬成果都可以拿到課堂給學(xué)生展示,增加他們對所學(xué)知識的直觀認(rèn)識,加強(qiáng)理解。
例如:講述地震波的傳播規(guī)律時,利用時距曲線公式來描述,講起來很空洞,學(xué)生不容易理解,這時候就可以借助數(shù)值模擬的動畫進(jìn)行演示,調(diào)動學(xué)生的聽課熱情。
再如,講地震勘探野外施工的時候,播放一段野外施工過程的錄像,學(xué)生印象很深,很容易就記住了教學(xué)內(nèi)容,增加了課程的直觀性和可理解性。
地球物理勘探課程最終的教學(xué)目的是應(yīng)用,在理解基本原理的基礎(chǔ)上,可以增加案例教學(xué)的比例。
案例教學(xué)要講究方式方法,如果不進(jìn)行引導(dǎo),直接將案例內(nèi)容講給學(xué)生,學(xué)生當(dāng)時聽個熱鬧,課后在理解消化上就存在滯后的問題。
因此可以在講述案例前先把問題拋給學(xué)生,由學(xué)生根據(jù)當(dāng)堂學(xué)習(xí)內(nèi)容提出自己的解決方法,或者利用分組的形式來對案例進(jìn)行討論,然后可根據(jù)學(xué)生的解決方法分析存在的問題加以點(diǎn)評。
目前,電子產(chǎn)品的廣泛使用及校園網(wǎng)絡(luò)的便捷,給學(xué)生生活帶來方便的同時也嚴(yán)重影響了聽課效果。
對待這個問題,部分學(xué)校的做法是上課前收通信工具,下課后返還,這種方式并沒有從源頭上解決問題。
究其原因,主要是學(xué)生的課堂積極性沒被調(diào)動起來。
可以將課堂教學(xué)分為教學(xué)+考核的方式,每次課堂拿出10分鐘用來進(jìn)行課堂測驗(yàn),考核結(jié)果納入課程最終總評,從而改善聽課的效果,同時這樣做也使教師最終對每個學(xué)生的學(xué)習(xí)評價更加科學(xué)合理。
充分利用微信等帶來的便捷,開設(shè)課程微信群,既方便為學(xué)生答疑,又能方便學(xué)生相互學(xué)習(xí)討論。
教師還可在微信公眾平臺上發(fā)起話題,師生互動討論,并利用微信的點(diǎn)評和積分功能給予學(xué)生激勵,這樣做促進(jìn)了師生之間及生生之間觀點(diǎn)的碰撞。
三、實(shí)踐教學(xué)的改進(jìn)
地球物理勘探課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,為了保證教學(xué)效果,實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),就要把加強(qiáng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)作為課程教學(xué)的重要一環(huán)。
學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)室中各種實(shí)驗(yàn)的鍛煉,可以加深對理論知識的理解和掌握,也能提高動手能力。
但是地質(zhì)工程專業(yè)學(xué)生眾多,而實(shí)驗(yàn)室儀器數(shù)量有限,為了避免學(xué)生扎堆實(shí)驗(yàn)、走馬觀花,解決學(xué)生多、儀器少的矛盾,采用分批、分小組的實(shí)驗(yàn)方法。
教師應(yīng)充分利用各種仿真軟件在實(shí)驗(yàn)之前先給學(xué)生演示,并要求學(xué)生實(shí)驗(yàn)前提交實(shí)驗(yàn)方案,使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容預(yù)先熟悉。
純粹的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)與實(shí)際的工程環(huán)境是千差萬別的,沒到過工地去體驗(yàn),學(xué)生還只是儀器操作員。
野外實(shí)習(xí)能夠提升學(xué)生處理實(shí)際工程問題的能力,然而野外實(shí)習(xí)需要很大的成本,而且學(xué)生的安全也是最讓人擔(dān)心的一個問題。
建設(shè)固定的校內(nèi)教學(xué)實(shí)踐基地能夠較好地解決野外實(shí)習(xí)學(xué)生的安全問題,而且成本也較低。
校內(nèi)場地實(shí)驗(yàn)受實(shí)驗(yàn)環(huán)境的影響,采用的方法有局限。
例如,地震勘探只能采用錘擊震源的方法,勘探深度有限,這樣很多時候無法獲得滿意的典型記錄信號,缺乏說服力,因此可在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)場地預(yù)先設(shè)計(jì)一些典型地質(zhì)結(jié)構(gòu)埋置于地下,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以和已知地質(zhì)模型對照分析,以便更好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果。
四、考核方式的改革
地球物理勘探課程的授課對象為大三年級的學(xué)生,很多學(xué)生開始對課程的投入精力不如低年級基礎(chǔ)課多,甚至有部分學(xué)生認(rèn)為考前突擊就可以解決問題,這種快餐式的學(xué)習(xí)方法對知識的長久掌握和理解非常不利。
為了提高課程學(xué)習(xí)的長期效果,我們將隨堂考核納入課程考核體系,使學(xué)生帶著壓力聽課,可顯著地提高學(xué)生的聽課效果,同時很大程度上避免了考前突擊現(xiàn)象的發(fā)生。
互聯(lián)網(wǎng)的普及使學(xué)生能夠隨時獲取大量信息,而且網(wǎng)絡(luò)讓師生在信息獲取上趨于同步,這時教師在教學(xué)信息資源的掌握上不再具有絕對優(yōu)勢。
教師要想更好地利用這些海量信息,就要更多地?fù)?dān)任教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)者的角色。
除了隨堂測試以外,鼓勵學(xué)生利用課外時間多探索更具時效性的新技術(shù)方法。
地球物理勘探課程所講授的內(nèi)容相對獨(dú)立,這時教師就可以針對每個不同的勘探方法分別布置課外專題閱讀任務(wù),并以學(xué)生講學(xué)的方式納入考核體系。
研討式的教學(xué)方式既激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情,又是對課堂教學(xué)內(nèi)容的豐富。
五、結(jié)語
教育既要遵循既有的教育規(guī)律,又要根據(jù)形勢變化及時調(diào)整教育方法。
通過以上幾方面的努力,地質(zhì)工程專業(yè)地球物理勘探課程的教學(xué)效果得到明顯改善,學(xué)生專業(yè)綜合素質(zhì)得到明顯提高,這對增進(jìn)學(xué)生的自信心、培養(yǎng)其獨(dú)立解決問題的能力有很好的促進(jìn)作用。
良好的學(xué)風(fēng)會在各年級間傳遞,形成良性循環(huán),從而進(jìn)一步提升整體教學(xué)效果。
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