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第5课时《影长的四季变化》教学设计
教学目标
(一)科学探究能力
能够通过查阅古籍、科普文章、观看纪录片等方式,收集古人观察日影四季变化规律的资料,整理资料并提取关键信息,了解古人的观测方法和成果,如古人利用圭表测量日影长度来确定节气。
学会制作简易圭表,能选择合适的材料(如直杆、平板等),按照一定比例和方法进行组装。将自制圭表放置在合适位置,在正午时分定期测量日影长度,准确记录测量数据(包括影长、日期、天气等),持续观察至少一个季节以上,培养长期观察和数据记录能力。
根据太阳在同一地点正午时分随四季位置变化的特点,运用模拟实验进行探究。例如,用手电筒模拟太阳,用小棍代表标杆,调整手电筒照射角度模拟四季太阳高度变化,观察小棍影子长度变化,记录实验现象,对比不同 “季节” 的影子长度,分析实验结果,得出影长与太阳高度的关系,掌握模拟实验探究科学问题的方法。
在小组合作中,明确分工,共同完成资料收集、圭表制作、实地测量、模拟实验等任务。积极参与小组讨论,分享自己的想法和发现,倾听他人意见,共同解决遇到的问题,如圭表制作不规范、测量数据偏差大等,提高团队协作和问题解决能力。
(二)科学思维能力
对收集到的古人观测日影资料和自己测量的影长数据进行分析比较,运用归纳的方法总结影长四季变化的规律,如冬季影长最长,夏季影长最短,春秋季影长适中且逐渐变化,培养归纳概括能力。
基于影长变化规律和模拟实验结果,推理出影长四季变化的原因,理解地球公转和地轴倾斜导致太阳直射点在南北回归线之间移动,使得同一地点不同季节太阳高度角不同,进而影响影长,锻炼逻辑推理能力。
能从地球运动、太阳位置、光线传播等多个角度综合思考影长四季变化现象,将不同知识点联系起来,构建系统思维,认识到自然现象是多种因素相互作用的结果。
(三)科学素养
了解影长会随季节有规律地变化,掌握影长四季变化的具体规律,即冬季最长、夏季最短、春秋季过渡的特点,知道这一规律与地球公转、太阳高度变化密切相关。
认识到古人通过长期观察日影变化积累了丰富的天文知识,如制定二十四节气指导农事活动,体会古代天文智慧对现代科学发展的重要意义,感受科学知识的传承性。
理解影长四季变化与生活中的诸多现象相关,如气温变化、昼夜长短变化等,认识到科学知识与日常生活紧密相连,能运用所学知识解释一些自然和生活现象,如冬季建筑物影子长,夏季遮阳需求大等。
(四)责任态度
在资料收集、圭表制作、测量记录等过程中,秉持严谨认真的态度,如实记录数据和观察结果,不随意篡改信息,尊重科学事实,培养科学诚信。
激发对自然现象的好奇心和探索欲,主动参与影长四季变化的探究活动,积极思考问题,乐于在课后继续观察和研究,保持对科学探究的热情。
认识到地球运动规律对生态环境、人类生活的重要影响,增强保护自然环境、遵循自然规律的意识,明白人类活动应与自然和谐共生。
二、教学重难点
(一)教学重点
掌握影长四季变化的规律,能够准确描述不同季节影长的特点以及变化趋势。
理解影长四季变化的原因,即地球公转和地轴倾斜引起太阳高度角变化,导致影长改变,建立起地球运动与影长变化的逻辑联系。
学会制作简易圭表并进行日影测量,通过实践操作和数据记录分析,得出影长变化规律,培养科学探究能力。
(二)教学难点
理解地球公转和地轴倾斜这两个抽象概念如何共同作用,导致太阳高度角在四季中发生变化,进而引起影长改变,建立起复杂的空间动态模型,由于地球宏观尺度和运动的抽象性,学生较难直观想象和理解。
在长期的日影测量过程中,保持测量的准确性和持续性,排除外界因素(如天气、测量工具误差、测量位置变动等)干扰,对测量数据进行有效的分析和处理,得出科学合理的结论,培养严谨的科学态度和数据处理能力。
将影长四季变化规律与实际生活中的多种现象(如季节更替、气候差异、动植物生长规律等)紧密联系起来,运用所学知识进行综合解释和应用,培养知识迁移和综合运用能力。
三、教学过程
学习活动 设计意图
(一)情境导入 教师播放一段古人在户外利用圭表观测日影的动画视频,视频中展示出不同季节圭表影子长度明显不同。 播放结束后,提问学生:“同学们,在视频里看到古人在做什么?你们发现不同季节圭表的影子有什么不一样?那在我们的生活中,物体的影子在四季里是不是也会有类似有规律的变化呢?” 引导学生结合生活经验,思考并讨论影子在四季中的变化情况,引发学生对影长四季变化的兴趣。 通过生动有趣的动画视频,创设情境,迅速吸引学生注意力,将学生带入古人观测日影的场景中,激发学生对影长四季变化问题的好奇心,同时引导学生联系生活实际,为后续探究活动奠定基础。
(二)探究活动 资料查阅与分享: 学生分组,利用互联网、图书馆资源,查阅古人观察日影四季变化规律的资料。如了解到古人用圭表,在正午测量日影,冬至日影最长,夏至日影最短等知识。 各小组整理资料,制作简单的资料卡片,推选代表向全班分享。分享后,全班交流讨论古人观测方法的科学性和局限性。 制作简易圭表与实地测量: 教师讲解制作简易圭表的方法,提供材料(如长直木棍、带刻度的平板)。 学生分组制作,确保圭表垂直和平整。将圭表置于校园空旷、阳光充足处,正午时测量影长,记录数据。 后续每天同一时间测量,持续一周以上,将数据填入记录表,分析一周内影长变化。 模拟实验探究: 教师引导学生思考影长变化原因,组织模拟实验。用手电筒模拟太阳,小棒代表标杆,地球仪模拟地球。 调整地球仪倾斜角度,模拟四季地球姿态。 改变手电筒照射角度,模拟太阳直射点移动,观察小棒影子变化。 学生分组实验,记录不同 “季节” 影子长度,分析实验结果,讨论影长与太阳高度关系,总结影长四季变化原因。 资料查阅与分享环节,培养学生信息收集整理和交流能力,让学生了解古人智慧。 制作简易圭表与实地测量,使学生亲身体验科学测量过程,培养动手和数据记录分析能力。 模拟实验探究,帮助学生直观理解抽象的地球运动与影长变化关系,突破难点,培养科学思维和探究能力。
(三)生活应用 教师组织学生分组讨论影长四季变化在生活中的应用。从建筑设计(如房屋间距确定,保证冬季采光)、农业生产(根据影长判断季节,安排农事)、旅游观赏(不同季节适宜观赏的日出日落景点不同)等方面展开。 各小组讨论后,绘制思维导图展示应用实例。 小组代表上台讲解思维导图,分享讨论成果,教师点评补充,拓展学生思维。 让学生认识科学知识实用性,体会学习价值,培养知识应用和思维拓展能力,通过小组讨论和思维导图绘制,提高团队协作和表达能力,增强学习积极性。
(四)知识总结 教师引导学生回顾本节课内容,通过提问梳理知识,如 “影长四季变化规律是什么?”“古人如何观测日影?”“影长变化原因及生活应用有哪些?” 学生回答,教师总结,在黑板绘制知识框架图。 强调重点知识,鼓励学生在生活中继续观察自然现象,运用科学方法探究。 帮助学生巩固知识,加深理解记忆,构建知识体系,培养总结归纳能力。引导学生将课堂知识延伸到生活,保持对科学探索的热情。
四、作业设计
(一)、填空题
1、古人通过观察圭表的日影长度变化,确定了一年中的( )和( ),进而划分出二十四节气。
2、制作简易圭表时,需要准备的材料有( )和( )。
3、影长的四季变化规律是:冬季影长( ),夏季影长( ),春秋季影长( )。4、地球公转过程中,由于地轴( ),导致太阳直射点在南北回归线之间移动,从而引起影长的四季变化。
答案及解析
1、冬至、夏至。解析:古人利用圭表测影,冬至日影最长,夏至日影最短,以此确定关键节气进而划分二十四节气,这是古人天文观测的重要成果,考查学生对古人观测方法及成果的了解。
2、长直木棍(类似直杆材料均可)、带刻度的平板(类似能测量长度的平面材料均可)。解析:考查学生对简易圭表制作材料的掌握,是实践操作部分的基础内容。
3、最长、最短、适中且逐渐变化。解析:这是影长四季变化的核心规律,学生需牢记,考查对影长变化规律的记忆。
4、倾斜。解析:地球公转和地轴倾斜共同作用导致影长四季变化,地轴倾斜是关键因素,考查对影长变化原因的理解。
(二)、判断题
1、同一地点,每天正午的影长都是一样的。( )
2、只有用圭表才能测量日影长度。( )
3、影长变长一定是因为冬天到了。( )
4、地球自转是影长四季变化的主要原因。( )
答案及解析
1、×。解析:同一地点每天正午影长随季节变化,因为太阳高度角在四季不同,该说法错误,考查对影长随季节变化这一基本概念的理解。
2、×。解析:除圭表外,还有其他方式可测量日影长度,如利用已知长度物体对比等,说法过于绝对,考查对测量方法多样性的认识。
3、×。解析:影长变长可能是冬季来临太阳高度角变小,但也可能因测量时间、地点、太阳位置临时变化等导致,不是只有冬季才影长变长,考查对影长变化影响因素的全面理解。
4、×。解析:影长四季变化主要因地球公转和地轴倾斜,地球自转产生昼夜交替,与影长四季变化无关,考查对影长变化根本原因的掌握。
(三)、选择题
1、下列季节中,我国南方地区正午影长最短的是( )
A. 春季 B. 夏季 C. 秋季 D. 冬季
2、古人利用圭表测量日影长度,主要是为了( )
A. 好玩 B. 确定节气和时间 C. 锻炼身体 D. 装饰环境
3、为了更准确地测量日影长度,我们在制作简易圭表时,应该( )
A. 随意选择材料 B. 保证圭表垂直和平整 C. 把圭表制作得很复杂 D. 不用考虑圭表的方向
4、影长四季变化的主要原因是( )
A. 地球离太阳的远近变化 B. 地球的形状 C. 地球公转和地轴倾斜 D. 地球的大小
答案及解析
1、B。解析:我国南方地区夏季太阳高度角最大,正午影长最短,考查影长与季节、太阳高度角的关系及应用。
2、B。解析:古人用圭表测影主要为确定节气和时间,指导农事等活动,其他选项不符合实际,考查对古人观测目的的了解。
3、B。解析:制作简易圭表保证垂直和平整,才能准确测量日影长度,其他选项不利于准确测量,考查圭表制作要点。
4、C。解析:影长四季变化主因是地球公转和地轴倾斜,其他选项与影长四季变化无关,考查对影长变化原因的核心知识掌握。
(四)、简答题
1、请简述你制作简易圭表的步骤。
2、结合生活实际,举例说明影长四季变化的一种应用。
3、说一说影长四季变化的规律是如何通过模拟实验体现出来的。
答案及解析
1、制作简易圭表步骤如下:首先准备一根长直木棍(如竹竿)和一块带刻度的平板(可自制有刻度的木板);然后将长直木棍垂直固定在平板上,确保木棍与平板垂直;最后把制作好的圭表放置在空旷、阳光能直射且平坦的地方,调整平板使其水平,这样简易圭表就制作完成了。解析:考查学生对简易圭表制作过程的实践操作掌握,需清晰描述各步骤。
2、在建筑设计中,影长四季变化有重要应用。例如,为保证楼房在冬季也能有充足采光,设计师会根据当地冬季正午影长来确定楼间距。因为冬季影长较长,如果楼间距过小,后面的楼房易被前面楼房遮挡阳光。以北方城市为例,在规划住宅小区时,会参考当地冬至日正午影长数据,合理设计楼间距,确保居民冬季室内有足够光照。解析:考查知识在生活中的应用,需结合具体生活场景举例说明,要阐述清楚影长变化与应用之间的联系。
3、在模拟实验中,用手电筒模拟太阳,小棒代表标杆,地球仪模拟地球。调整地球仪倾斜角度模拟四季地球姿态,改变手电筒照射角度模拟太阳直射点移动。当模拟夏季时,手电筒照射角度大,类似太阳高度角大,小棒影子短;模拟冬季时,手电筒照射角度小,类似太阳高度角小,小棒影子长。春秋季则调整手电筒照射角度在冬夏之间,小棒影子长度也介于冬夏之间且呈现逐渐变化趋势,这就体现了影长四季变化规律,即冬季影长最长,夏季影长最短,春秋季影长适中且逐渐变化。解析:考查学生对模拟实验与影长四季变化规律联系的理解,要详细说明实验操作如何对应影长变化规律。
(五)、科学探究题
小明想要探究不同纬度地区影长的四季变化差异,请你帮他设计一个实验方案,包括实验目的、实验材料、实验步骤和预期结果。
答案及解析
实验目的:探究不同纬度地区影长的四季变化差异。
实验材料:三个相同的地球仪、三根相同长度的小标杆、三个手电筒、量尺、记录表格。
实验步骤:
①在三个地球仪上分别选取低纬度(如赤道附近)、中纬度(如我国北方地区纬度位置)、高纬度(如北极圈附近)的位置,将小标杆垂直固定在所选位置;
②将三个地球仪都倾斜相同角度(模拟地轴倾斜),并放置在同一水平面上;
③用三个手电筒分别从同一方向、相同距离照射三个地球仪,模拟太阳光线;
④分别模拟春分、夏至、秋分、冬至四个节气,通过调整地球仪与手电筒的相对位置来实现;
⑤在每个节气模拟时,用量尺测量三个地球仪上小标杆的影长,并记录在表格中;⑥对比分析不同纬度地区在同一节气的影长差异,以及同一纬度地区在不同节气的影长变化差异。
预期结果:低纬度地区四季影长变化相对较小,因为太阳高度角全年相对较大且变化幅度小,各节气影长差异不明显;中纬度地区四季影长变化明显,夏季影长较短,冬季影长较长,春秋季影长适中且有明显过渡变化;高纬度地区四季影长变化极大,冬季影长很长,夏季影长相对较短(部分地区夏季可能出现极昼现象,影长变化特殊),且不同节气影长差异显著。
解析:该实验方案通过控制变量(地球仪倾斜角度、手电筒照射方向和距离等),对比不同纬度地区影长变化,考查学生设计实验的能力。预期结果基于不同纬度地区太阳高度角四季变化特点得出,符合科学规律,需学生对地球公转、太阳高度角与纬度关系有深入理解。
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第二单元《地球的运动》大单元整体教学设计
教材版本 教科版 单元(或主题)名称 地球的运动
单元主题 探索地球运动,解密自然节律
课标要求 核心概念 地球是太阳系的行星,地球的运动产生多种自然现象,这些现象与地球上的生命活动密切相关。 学习内容 认识不同类型的地球模型及其特点,理解其对研究地球的意义。 探究昼夜交替现象产生的可能原因,了解人类认识地球运动的历史过程。 知道地球自转方向,理解不同地区迎来黎明时间不同的原因。 观察并理解影长四季变化与地球公转的关系,掌握四季变化的成因。 认识昼夜和四季变化对生物的影响。 学业要求 能够制作简单地球模型,并用模型解释地球相关现象。 基于所学知识,通过模拟实验等方法探究地球运动及相关自然现象。 能用科学语言、图示等方式阐述地球自转和公转产生的现象及原因。 能依据地球运动知识,分析昼夜和四季变化对生物的影响。
教材分析 本单元围绕地球的运动展开,是小学科学知识体系中对地球系统认识的深化。从地球模型引入,逐步深入到昼夜交替、四季变化等现象的探究以及对生物的影响。各课之间逻辑紧密,先引导学生思考昼夜交替的多种假设,再通过了解历史认识科学发展历程,接着探讨自转方向与黎明先后、公转与四季关系,最后落脚到对生物的影响,使学生全面理解地球运动及其意义,培养学生科学探究与思维能力。
学情分析 六年级学生已具备一定科学探究和知识基础,对地球相关知识有初步了解,但地球运动较为抽象。学生可能对昼夜交替等现象原因有自己想法,但缺乏科学验证。对于地球自转、公转方向及产生的复杂现象理解存在困难,需借助直观模型和模拟实验辅助理解。同时,学生在数据收集、分析及逻辑推理方面有待提高,教学中应注重引导和训练。
单元目标 科学观念 形成地球自转和公转产生昼夜交替、四季变化等现象的科学观念,理解地球运动的基本方式和特点。 认识到地球运动与地球上生物活动、自然现象的紧密联系,构建地球系统观。 科学思维 通过对地球运动现象的观察、假设、实验验证等过程,培养逻辑思维能力。 运用类比、想象、推理等思维方法,理解抽象的地球运动概念,发展抽象思维能力。 能够批判性地看待不同历史时期对地球运动的认识,培养科学批判思维。 探究实践 能设计并实施昼夜交替、四季变化等相关模拟实验,提高实验设计与操作能力。 学会收集、记录和分析实验数据与自然现象数据,提升数据处理能力。 在小组合作探究中,积极交流讨论,提高团队协作与沟通能力。 责任态度 保持对地球运动奥秘的好奇心和探究热情,培养勇于探索、实事求是的科学精神。 认识到人类对地球运动的认识是不断发展的,树立科学发展观。 体会地球运动对地球生态系统的重要性,增强保护环境、珍惜资源的责任感。
单元结构化活动 活动一:构建地球模型 知识导入:展示不同地球模型图片,引导学生讨论模型作用,引出制作地球模型任务。(对应第一课《我们的地球模型》) 小组设计:学生分组设计地球模型制作方案,考虑表现地球圈层、海陆分布及运动特点等。 制作模型:小组合作制作地球模型,可用不同材料,教师巡视指导。 模型展示与讲解:各小组展示模型并讲解设计思路,其他小组提问交流。 活动二:探究昼夜交替现象 现象观察与问题提出:引导学生观察昼夜交替现象,提出关于成因的问题。(对应第二课《昼夜交替现象》) 假设与猜想:学生分组讨论,作出如地球自转、太阳绕地球转等假设。 模拟实验设计:小组设计模拟实验方案,选择材料模拟地球和太阳运动。 实验探究:分组进行实验,记录现象,分析哪种假设能解释昼夜交替。 交流与总结:各小组汇报实验结果,共同总结昼夜交替可能原因。 活动三:追溯历史,理解地球运动认知发展 资料收集:学生课前收集人类认识地球运动历史资料。(对应第三课《人类认识地球运动的历史》) 课堂分享:小组内分享资料,整理不同时期观点及证据。 角色扮演:学生分组扮演不同历史时期科学家,阐述观点与依据,进行 “学术辩论”。 总结归纳:教师引导总结人类对地球运动认识的发展历程及科学方法演变。 活动四:探究谁先迎来黎明 情境引入:展示不同地区迎来黎明图片,提出谁先迎来黎明问题。(对应第四课《谁先迎来黎明》) 模拟演示:教师用地球仪和光源演示,引导学生观察不同位置迎来黎明顺序。 小组探究:学生分组用地球仪标注城市,模拟地球自转,确定不同城市迎来黎明先后顺序,探究与自转方向关系。 拓展应用:结合世界时区图,理解时间差异及计算方法。 活动五:探索影长四季变化与公转关系 生活现象导入:展示不同季节物体影长图片,引导学生思考原因。(对应第五课《影长的四季变化》、第六课《地球的公转与四季变化》) 实验设计:小组设计模拟地球公转及测量影长变化实验方案。 实验操作:学生分组实验,模拟地球公转不同位置,测量记录影长数据。 数据分析:分析影长数据,绘制图表,探究影长与季节、公转位置关系。 总结归纳:结合实验与资料,总结四季变化成因。 活动六:研讨昼夜和四季变化对生物的影响 资料分享:学生分享收集的昼夜和四季变化对生物影响资料。(对应第七课《昼夜和四季变化对生物的影响》) 分类讨论:分组讨论对动植物影响,从作息、生长、迁徙等方面分析。 实地观察:组织学生到校园或公园观察生物在不同时段状态,记录并分析。 总结汇报:各小组汇报讨论与观察结果,形成对生物与环境关系的认识。 活动七:单元总结与成果展示 知识梳理:教师引导学生回顾单元知识,构建知识网络。 成果展示:学生以手抄报、模型、报告等形式展示学习成果,分享收获与体会。
达成评价 围绕课时学习目标 课堂表现评价 观察学生课堂参与度,包括提问、回答、小组讨论表现,及时评价鼓励。 关注学生在活动中的协作能力,评价团队合作表现。 实验评价 评估学生实验设计合理性、操作规范性、数据记录准确性与分析能力。 根据实验报告质量,评价对实验原理、过程及结论的理解掌握程度。 作业评价 布置书面作业,考查基础知识掌握,及时反馈纠正。 安排实践作业,如观察记录、制作模型等,评价知识应用与动手能力。 测试评价 单元结束后进行测试,涵盖概念、现象解释、实验分析等,全面评估知识掌握。 依据测试结果分析学生学习问题,针对性辅导与强化训练。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共22张PPT)
第5课
影长的四季变化
(教科版)六年级
上
利川市谋道镇中台小学 张可贵
新知导入
古人观测日影
同学们,从上面图片中,你们发现不同季节圭表的影子有什么不一样?那在我们的生活中,物体的影子在四季里是不是也会有类似有规律的变化呢?
新知导入
结合生活经验,让我们一起来讨论影子在四季中的变化情况吧。
生活中影长变化
探究新知
资料查阅与分享
现在,请大家分组,利用互联网、图书馆资源,查阅古人观察日影四季变化规律的资料。
探究新知
古人观测资料
季节 观察工具 日影长度 观察时间
冬至 圭表 最长 正午
夏至 圭表 最短 正午
春分 圭表 适中 正午
秋分 圭表 适中 正午
探究新知
小组资料分享
各小组整理资料,制作简单的资料卡片,推选代表向全班分享。分享后,我们一起交流讨论古人观测方法的科学性和局限性。
探究新知
简易圭表制作方法
接下来,老师讲解制作简易圭表的方法。大家要仔细看哦,确保圭表垂直和平整。
第一步:准备材料
第二步:将木棍垂直固定在平板上
探究新知
简易圭表制作方法
第三步:校准平板水平
第四步:完成简易圭表制作
探究新知
校园实地测量
将制作好的圭表置于校园空旷、阳光充足处,正午时测量影长,记录数据。后续每天同一时间测量,持续一周以上,将数据填入记录表,分析一周内影长变化。” 同时展示影长记录表的样式,包括日期、影长等项目。
探究新知
模拟实验材料
我们将用这些材料进行模拟实验,手电筒模拟太阳,小棒代表标杆,地球仪模拟地球
探究新知
模拟实验
第一步
第三步
第二步
探究新知
模拟实验记录与分析
学生分组实验,记录不同‘季节’影子长度,分析实验结果,讨论影长与太阳高度关系,总结影长四季变化原因。
探究新知
生活应用 - 建筑设计中的应用
在建筑设计中,房屋间距的确定需要考虑影长四季变化,以保证冬季采光。冬至日太阳高度角小,影长较长,如果房屋间距过小,后排房屋冬季可能无法获得足够阳光。
探究新知
生活应用 - 农业生产中的应用
在农业生产中,农民可以根据影长判断季节,合理安排农事。例如,影长逐渐变长,可能意味着冬季临近,要做好农作物的防寒措施;影长逐渐变短,春季将至,可准备播种。
探究新知
生活应用 - 旅游观赏中的应用
在旅游观赏中,不同季节适宜观赏的日出日落景点不同。了解影长四季变化,可以帮助我们选择最佳观赏时间和地点,欣赏更美的风景。
探究新知
生活应用 - 小组思维导图展示 1
各小组讨论后,绘制思维导图展示应用实例。现在让我们看看这个小组的成果。
探究新知
生活应用 - 小组思维导图展示 2
再看看这个小组的思维导图,他们从不同角度展示了影长四季变化的生活应用。
探究新知
生活应用 - 教师点评与补充
刚才各小组的展示都很精彩。老师来点评一下,并补充一些其他的应用实例。影长四季变化在太阳能利用、园林设计等方面也有重要应用……” 详细说明补充的应用实例。
探究新知
知识总结 - 影长变化规律回顾
影长四季变化规律是什么呢?冬至日影长最长,夏至日影长最短,春分和秋分日影长适中。
探究新知
知识总结 - 古人观测与现代探究回顾
古人如何观测日影?我们又通过哪些现代探究方法来了解影长变化呢?古人用圭表在正午测量日影,我们制作简易圭表实地测量,还进行模拟实验探究影长变化原因。
课堂小结
说一说,这节课你用什么收获?
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