高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)研究
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摘要:大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起與發(fā)展，為我國的高等教育的改革提供了新的教學(xué)模式和教學(xué)方法.基于大數(shù)據(jù)背景下開展高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革，將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)工作中來，將有效提高教學(xué)質(zhì)量。本文首先對大數(shù)據(jù)的概念、特征以及大數(shù)據(jù)對教育的影響做了介紹，然后詳細(xì)分析了當(dāng)前我國高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)所存在的問題，最后根據(jù)所存在的問題提出了相應(yīng)的教學(xué)改革措施。這些措施，有效地提高了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)效率，將有利于學(xué)生計(jì)算機(jī)綜合水平的發(fā)展和實(shí)踐能力的進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:大數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程；教學(xué)研究
引言
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的不斷進(jìn)步，尤其改革開放以來，我國的互聯(lián)網(wǎng)等新興行業(yè)不斷的發(fā)展前進(jìn)，社會對于計(jì)算機(jī)方面人才的需求量不斷增加。而在我國高校的計(jì)算機(jī)教學(xué)體系中，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作為理工類及文史類所必修的一門計(jì)算機(jī)先行基礎(chǔ)課程，具有知識點(diǎn)分散，內(nèi)容繁多，教學(xué)方式陳舊等特點(diǎn)，這給高等學(xué)校的計(jì)算機(jī)教學(xué)工作及學(xué)生的課程學(xué)習(xí)帶來了困難。而將大數(shù)據(jù)技術(shù)引入現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)中來，使得大數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)相結(jié)合，從而達(dá)到高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的教學(xué)方式的改革與創(chuàng)新。這樣一來，不僅使教學(xué)效果得以提升，更可以加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)認(rèn)知水平，為后繼計(jì)算機(jī)類相關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
1大數(shù)據(jù)的概念，特征及影響
1.1大數(shù)據(jù)的概念
大數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，所謂的大數(shù)據(jù)，就是指大量數(shù)據(jù)的集合，這些數(shù)據(jù)集合無法在一定時(shí)間范圍內(nèi)使用常規(guī)工具進(jìn)行捕捉、處理及管理[1]。大數(shù)據(jù)這一概念由麥肯錫提出，其認(rèn)為大數(shù)據(jù)就是規(guī)模海量、流轉(zhuǎn)快速，類型多樣的數(shù)據(jù)的集合。麥肯錫認(rèn)為，數(shù)據(jù)已經(jīng)滲透到當(dāng)今社會的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域中，是當(dāng)今世界生產(chǎn)力發(fā)展的一個(gè)重要因素，人們可以采用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對于規(guī)模海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并對其進(jìn)行處理和使用。這樣的生產(chǎn)生活及學(xué)習(xí)方式將有效地促進(jìn)社會生產(chǎn)效率的提高，給人們的生活帶來更多的便利。目前，數(shù)據(jù)的產(chǎn)生呈現(xiàn)一種爆炸增長的狀態(tài)，數(shù)據(jù)量連年不斷增長。數(shù)據(jù)的存儲單位已由上個(gè)世紀(jì)的KB，逐漸的增長為PB、EB，甚至達(dá)到DB。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)道，在2008年人類的數(shù)據(jù)存儲量已經(jīng)高達(dá)500EB，2011年已經(jīng)上升至1.8ZB，人類數(shù)據(jù)的存儲量逐年不斷增加。IDC公司對其進(jìn)行了預(yù)測，根據(jù)預(yù)測，現(xiàn)今全球的數(shù)據(jù)存儲量每隔兩年將翻一番，預(yù)計(jì)2020年，全球人類的數(shù)據(jù)存儲了將高達(dá)35ZB[2]。在大數(shù)據(jù)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，將大數(shù)據(jù)技術(shù)與大學(xué)生計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)緊密結(jié)合，將有效地改變大學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，提高大學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，為后繼學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)相關(guān)課程奠定一個(gè)良好的基礎(chǔ)。如何將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)當(dāng)中，成為高等學(xué)校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)教研所面對的一個(gè)重要問題。
1.2大數(shù)據(jù)的特征
根據(jù)麥肯錫的觀點(diǎn)，大數(shù)據(jù)具有規(guī)模海量、種類多樣、數(shù)據(jù)快變、價(jià)值密度低等特點(diǎn)。規(guī)模海量是大數(shù)據(jù)的首要特征，人類在生產(chǎn)生活中不斷產(chǎn)生數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)的產(chǎn)生正在不斷的持續(xù)地膨脹，科學(xué)研究、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域、電子設(shè)備、傳感器數(shù)據(jù)、無線射頻數(shù)據(jù)等都是海量數(shù)據(jù)的主要來源[3]。大數(shù)據(jù)也具有種類多樣的特征，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)的種類已經(jīng)不單單是關(guān)系數(shù)據(jù)，也會以半結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出來，如：網(wǎng)頁、圖像、圖形、視頻、音頻等。這些不同種類的半結(jié)構(gòu)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，正成為海量數(shù)據(jù)的主要來源。當(dāng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，需要有更高的實(shí)時(shí)性，這樣才能對提出的需求得以更快速的反饋。海量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)價(jià)值密度較低，其蘊(yùn)含的價(jià)值是潛在的，需要通過數(shù)據(jù)挖掘算法對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)挖掘，才可以獲得數(shù)據(jù)的價(jià)值。
1.3大數(shù)據(jù)對教育的影響
大數(shù)據(jù)技術(shù)的不斷發(fā)展，于個(gè)人于社會都具有深遠(yuǎn)的影響。這些影響體現(xiàn)在社會生活和個(gè)人生活的方方面面。大數(shù)據(jù)對個(gè)人學(xué)習(xí)的時(shí)間空間方式都會產(chǎn)生明顯的改變。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的背景下，人們的學(xué)習(xí)可以突破時(shí)間空間的限制，不會因個(gè)人所處地區(qū)、個(gè)人年齡、身體狀況、性別等無法進(jìn)行正常學(xué)習(xí)。依托互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，人人都有平等接受教育的機(jī)會，人們可以在網(wǎng)絡(luò)上自由選擇學(xué)習(xí)課程，與其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行交流，獲取相應(yīng)的知識。大數(shù)據(jù)技術(shù)帶來了教學(xué)模式的變革，基于大數(shù)據(jù)的線上課堂與線下課堂相結(jié)合，可以帶來更加豐富的教學(xué)資源，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，提高教學(xué)效率。這些，就是大數(shù)據(jù)對個(gè)人教育和社會教育的影響[4]。
2當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)所存在的問題
在當(dāng)前，大多數(shù)高等院校都開設(shè)了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程這門課程，作為公共基礎(chǔ)課程，在大一基礎(chǔ)知識通識教育環(huán)節(jié)具有一定的地位，但是這門基礎(chǔ)課程的教學(xué)結(jié)果卻與設(shè)想的結(jié)果有較大的差距，根據(jù)課堂調(diào)查分析，本文研究者認(rèn)為當(dāng)前高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)存在以下問題。
2.1學(xué)生基礎(chǔ)差異化
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門計(jì)算機(jī)先修基礎(chǔ)課程，全國大部分高校將其設(shè)置于大學(xué)一年級第一學(xué)期。高校生源來源廣泛，分布于全國各個(gè)地區(qū)，由于在初中、高中階段已經(jīng)開設(shè)了信息技術(shù)這門課程，高中學(xué)業(yè)水平測試也將信息技術(shù)這門課程納入必考范圍，所以很多學(xué)生對于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識已經(jīng)有所了解，相比之前學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平，已經(jīng)有所提高[5]。但是不可否認(rèn)的是，我國各地區(qū)教育水平和教育資源差異明顯，因此入學(xué)的新生的計(jì)算機(jī)水平能力也具有一定的差別。在北京、上海等發(fā)達(dá)一線城市，學(xué)生在中學(xué)階段已經(jīng)掌握了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識，個(gè)別學(xué)校開設(shè)編程課目，學(xué)生已經(jīng)可以熟練編寫基礎(chǔ)程序；而在一些農(nóng)村及偏遠(yuǎn)落后地區(qū)，教學(xué)資源相對缺乏，學(xué)生接觸計(jì)算機(jī)時(shí)間短，實(shí)際操作能力差，只是通過學(xué)習(xí)書本上相應(yīng)知識來“應(yīng)對”課程的統(tǒng)一考察，計(jì)算機(jī)水平較低。因此不能通過“一刀切”的教學(xué)方式進(jìn)行統(tǒng)一教學(xué)。
2.2教學(xué)模式局限性
當(dāng)前大多數(shù)高校的公共基礎(chǔ)必修課，采用以“班級”為單位的教學(xué)方式。在教學(xué)主體上，以教師為主體，采用“教師講授，學(xué)生聽課”的方式完成教學(xué)任務(wù)，很多學(xué)生并不能主動(dòng)參與到課堂中來，處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的地位。在教材設(shè)置及教學(xué)大綱的編排上，多采用一部教材，一個(gè)大綱完成所有的教學(xué)，一些學(xué)生因?yàn)橛?jì)算機(jī)水平較高，認(rèn)為課程太過于簡單，而一些學(xué)生因?yàn)橛?jì)算機(jī)能力欠缺，認(rèn)為課程難度較大，無法正常跟進(jìn)教師的進(jìn)度。這樣的教學(xué)模式，不能夠使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，參與課堂，從而使得教學(xué)結(jié)果無法達(dá)到預(yù)期效果。
2.3教學(xué)課時(shí)的缺乏
計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門必修基礎(chǔ)課程，多在大學(xué)一年級開設(shè)，由于在大一期間，專業(yè)基礎(chǔ)課及數(shù)學(xué)、英語公共必修課科目較多，因此很多高等院校教學(xué)部門在進(jìn)行課程規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，過于重視專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，對于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門課程，設(shè)置課時(shí)數(shù)較少，因此造成了講授教師只能簡單的講述教學(xué)大綱規(guī)定的要點(diǎn)，而不能與學(xué)生展開深入的交流[6]。
2.4教學(xué)資源的缺乏
在很多大專院校，計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)這門課程的授課方式多為“PPT課件+課本”的教學(xué)方式，缺乏相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)資源，在講授過程中所用到的課件等多由出版社或其他資料類網(wǎng)站下載后直接使用，并未根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需求進(jìn)行修改，也沒有考慮到學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知水平，從而使得教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。
2.5教學(xué)重點(diǎn)不突出
由于計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程作為一門公共基礎(chǔ)課程，多采用班級、年級等公共集體教學(xué)方法，一名教師可能需要教授不同專業(yè)的同一門計(jì)算機(jī)課程，而教師在制定教學(xué)資源的時(shí)候，并未考慮到不同院系之間的差異，采用一個(gè)課件完成所教授院系的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)任務(wù)，這樣一來，因?yàn)椴煌瑢I(yè)學(xué)生對于計(jì)算機(jī)的實(shí)際應(yīng)用需求并不同，如藝術(shù)類專業(yè)學(xué)生側(cè)重于計(jì)算機(jī)制作類軟件的使用；文史類學(xué)生側(cè)重于計(jì)算機(jī)文字應(yīng)用軟件的使用；理工類學(xué)生則對于計(jì)算機(jī)基本理論知識更為側(cè)重，則會造成教學(xué)重點(diǎn)不突出，從而影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
2.6學(xué)生理論知識與實(shí)踐存在差異
在信息化時(shí)代，學(xué)生大多數(shù)可以掌握基本的軟件操作及使用方法，但是對于一些計(jì)算機(jī)理論知識，并沒有深入掌握，這樣一來，學(xué)生難以從更深的層次理解計(jì)算機(jī)的運(yùn)行。在授課過程中，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生對于計(jì)算機(jī)的存儲并不陌生，但是對于RAM（隨機(jī)存儲器）和ROM（只讀存儲器）這些概念卻容易混淆不清，對于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的運(yùn)行過程和運(yùn)行原理更是一無所知。這樣就造成了一些學(xué)生“會用而不懂”，影響了計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的教學(xué)效果。
3基于大數(shù)據(jù)的高校計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)改革研究
大數(shù)據(jù)具有規(guī)模海量、種類多樣、數(shù)據(jù)快變、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)，將這些特點(diǎn)與計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)緊密相連，使用各種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的相應(yīng)海量教學(xué)資源，豐富教學(xué)內(nèi)容，使得教學(xué)內(nèi)容更加多樣化。采用MOOC平臺等進(jìn)行課后練習(xí)，可以更好的記錄學(xué)生的練習(xí)過程、練習(xí)時(shí)間、練習(xí)過程、練習(xí)結(jié)果，教師基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，可以有效地統(tǒng)計(jì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況，更好的把握授課難點(diǎn)、授課重點(diǎn)，對于不同章節(jié)的教學(xué)課時(shí)設(shè)置做出調(diào)整，幫助學(xué)生更好的把握課程易混淆知識點(diǎn)，理清重難點(diǎn)。
3.1對學(xué)生課前測試，根據(jù)大數(shù)據(jù)技術(shù)確立教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)
在開設(shè)課程之前，應(yīng)對所有學(xué)生進(jìn)行計(jì)算機(jī)水平測試，對于不同專業(yè)學(xué)生，測試的難度也不盡相同，對于測試結(jié)果，可以通過大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析，對不同專業(yè)學(xué)生的計(jì)算機(jī)水平進(jìn)行了解，并根據(jù)不同的計(jì)算機(jī)水平，確立教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)重點(diǎn)。
3.2建立大數(shù)據(jù)教學(xué)資源平臺，優(yōu)化教學(xué)資源
教師可以采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，自主搭建教學(xué)資源平臺。由于大數(shù)據(jù)具有數(shù)據(jù)規(guī)模海量的特點(diǎn)，因此可以選取豐富的外校乃至外國的優(yōu)秀計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程教學(xué)資源，上傳至該教學(xué)平臺，供學(xué)生自主學(xué)習(xí)使用。在使用過程中，應(yīng)對學(xué)生點(diǎn)擊使用教學(xué)資源數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行分析。課后練習(xí)習(xí)題庫的設(shè)計(jì)，也是大數(shù)據(jù)教學(xué)資源平臺搭建過程中的一個(gè)重點(diǎn)，根據(jù)不同的教學(xué)對象，設(shè)計(jì)相應(yīng)的練習(xí)習(xí)題庫，待學(xué)生進(jìn)行練習(xí)后，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對學(xué)生練習(xí)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。在這個(gè)過程中，應(yīng)對每個(gè)學(xué)生的練習(xí)結(jié)果和每個(gè)知識點(diǎn)的練習(xí)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并根據(jù)趨勢進(jìn)行預(yù)測，以便于實(shí)時(shí)確定授課難點(diǎn)、授課重點(diǎn)，對于教學(xué)方案進(jìn)行不斷優(yōu)化。
3.3轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，注重方式優(yōu)化
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，手機(jī)、筆記本電腦等各種終端設(shè)備已經(jīng)成為高校在校大學(xué)生日常必備之物，許多學(xué)生已經(jīng)成為“低頭族”，一些學(xué)生采用“微信”，“QQ”等實(shí)時(shí)在線通訊工具進(jìn)行交流，一部分學(xué)生則使用手機(jī)購物軟件進(jìn)行“淘寶”，這樣一來，對于高校課堂的教學(xué)產(chǎn)生了巨大的沖擊和影響。在以往傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師為課堂的主體，而學(xué)生則處于被動(dòng)接受課堂知識的地位?，F(xiàn)今在大數(shù)據(jù)背景下，學(xué)生接受知識的方式變得多樣化起來，學(xué)生不僅可以通過教師來獲得知識，也可以通過各種學(xué)習(xí)平臺來獲取知識。因此，作為計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的講授者，需要在大數(shù)據(jù)背景下轉(zhuǎn)變教學(xué)模式，注重方式優(yōu)化，將計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)引入課堂教學(xué)，使以教師為主體的課堂轉(zhuǎn)變成為以學(xué)生為主體的課堂，即以“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)。采用“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)模式，需要重點(diǎn)突出“自主學(xué)習(xí)+網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)+針對性教學(xué)”。在課程的開始，教師可以通過案例形式引入問題，使學(xué)生以自由討論的形式解決問題，最后教師對討論結(jié)果結(jié)合案例進(jìn)行整合，使學(xué)生形成完整的知識體系同時(shí)提高了動(dòng)手實(shí)踐能力[7]。在課程教學(xué)中，教師可以采用大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)教育平臺，引導(dǎo)學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課件的形式來對理論知識進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，并完成相應(yīng)的課后練習(xí)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)過程中，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)平臺可以合理的分配每位學(xué)生不同章節(jié)的學(xué)習(xí)時(shí)間和學(xué)習(xí)重點(diǎn)，在學(xué)習(xí)過程中的問題，也可以由教師和學(xué)生之間討論解決?；诖髷?shù)據(jù)的個(gè)性化針對性教學(xué)，需要教師根據(jù)不同學(xué)科的不同特點(diǎn)，有針對性的講解。例如對于文史類專業(yè)，由于其理科基礎(chǔ)薄弱，可從最基礎(chǔ)內(nèi)容進(jìn)行講解，并將計(jì)算機(jī)文字應(yīng)用軟件作為講授重點(diǎn)；對于藝術(shù)類學(xué)生，由于文化課基礎(chǔ)較為薄弱，需要放慢教學(xué)進(jìn)度，注重名詞講解，并將多媒體軟件的使用作為講授的重點(diǎn)；對于理工類學(xué)生，由于其具有一定的計(jì)算機(jī)專業(yè)知識，可以適當(dāng)加快教學(xué)進(jìn)度，并提升教學(xué)難度。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以有效地得到學(xué)生學(xué)習(xí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，進(jìn)行針對性教學(xué)，提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。
3.4發(fā)揮大數(shù)據(jù)作用，注重學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力
在當(dāng)今，大多數(shù)高校所采用的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程授課教材，因?yàn)榫帉懻叩闹饔^、客觀原因等，普遍存在知識陳舊，與大數(shù)據(jù)相背離，無法順應(yīng)大數(shù)據(jù)背景下教學(xué)要求[]。因此應(yīng)以大數(shù)據(jù)技術(shù)為背景，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，尤其是在計(jì)算機(jī)軟件方面，由于更新速度較快，需實(shí)時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容，這樣可以使得學(xué)生更加全面的掌握計(jì)算機(jī)的基本應(yīng)用操作，提高學(xué)生計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用能力。
4結(jié)語
隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的興起與發(fā)展，對于高等教育也提出了新的挑戰(zhàn)，高校教師應(yīng)充分利用好大數(shù)據(jù)這一先進(jìn)工具，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)了解學(xué)生學(xué)習(xí)水平、獲取更多優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源、優(yōu)化教學(xué)模式，從而提高學(xué)生對于計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)興趣，使計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)達(dá)到預(yù)期的效果。
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作者：葉章浩 單位：鄭州大學(xué)
