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    信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

    2022-11-06 16:49:50蔡偉
    高考·中 2022年8期
    關(guān)鍵詞:物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用研究

    蔡偉

    摘 要:在素質(zhì)教育與課程改革的背景下,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展能夠提高學(xué)生的動(dòng)手操作能力,使學(xué)生的思維得以發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力??v觀當(dāng)前物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀,還存在著一定的問題,隨著信息融合技術(shù)的發(fā)展,在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式,可以讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲得更準(zhǔn)確的目標(biāo)信息,為高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展帶來機(jī)遇。本文從信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意義角度進(jìn)行分析,探討傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)和應(yīng)用信息融合技術(shù)的現(xiàn)狀,并提出具體的應(yīng)用策略。

    關(guān)鍵詞:信息融合技術(shù);物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);應(yīng)用研究

    一、信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意義

    (一)模擬理想實(shí)驗(yàn)

    在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)能夠使教學(xué)效果更加顯著。一般來說,物理實(shí)驗(yàn)是通過測量等環(huán)節(jié),與物理理論相結(jié)合推導(dǎo)出最終結(jié)論,因此要求必須具有理想的實(shí)驗(yàn)條件,信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的限制,充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)作用。例如:探究光的干涉和衍射現(xiàn)象等相關(guān)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器要求高,不能在課堂中進(jìn)行,教學(xué)中可利用信息融合技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行模擬,為實(shí)驗(yàn)的開展提供資源,使學(xué)生能夠經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究過程,更好地理解并掌握物理知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、探究問題、解決問題的能力。信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)設(shè)良好的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知水平,鞏固學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu),引導(dǎo)學(xué)生探討更深層次的物理內(nèi)涵,進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力[1]。

    (二)提高實(shí)驗(yàn)效率

    信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用能夠提高教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的效率,實(shí)現(xiàn)省時(shí)高效的教學(xué)效果。教師在設(shè)計(jì)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容的過程中,可利用信息融合技術(shù)中的數(shù)據(jù)融合理論方法對(duì)資料進(jìn)行收集與分析,在分析的過程中要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生學(xué)情,不斷優(yōu)化教學(xué)過程[2]。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)能夠以多元化的教學(xué)形式呈現(xiàn),采取動(dòng)圖、動(dòng)畫、視頻的方式呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程,以及虛擬實(shí)驗(yàn)室等,激發(fā)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的積極性,使學(xué)生在輕松的氛圍內(nèi)獲得知識(shí),突破傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的枯燥與煩瑣限制,提高實(shí)驗(yàn)效率,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化發(fā)展。

    (三)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性

    在高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)對(duì)學(xué)生來說,能夠發(fā)展學(xué)生的信息素養(yǎng),與信息時(shí)代相聯(lián)系,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,拓展學(xué)生的計(jì)算機(jī)思維,使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中利用計(jì)算機(jī)思維解決難題,并實(shí)現(xiàn)自己的創(chuàng)造性想法。將物理學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⑷诤霞夹g(shù)與教師講解理論相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,使學(xué)生能夠通過自主思考與小組合作解決實(shí)驗(yàn)問題,增添物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多樣性,使學(xué)生能夠利用信息思維從多角度解決物理實(shí)驗(yàn)問題,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性,在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入現(xiàn)代教育理念,滿足高中人才培養(yǎng)的需求。

    (四)充分發(fā)揮信息融合技術(shù)優(yōu)勢

    在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)能夠充分發(fā)揮信息融合技術(shù)的優(yōu)勢,例如:教學(xué)可視性、啟發(fā)性與合理性。信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用能夠使理論技術(shù)的展示更加便捷,學(xué)生能夠通過信息融合技術(shù)直觀地觀察到物理實(shí)驗(yàn)的全過程,物理原理的抽象過程也較為清晰,能夠使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲取物理知識(shí),對(duì)物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行更深層次的理解,激發(fā)學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的興趣。通過可視化教學(xué)方式,可有效彌補(bǔ)一些危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)不能夠動(dòng)手操作的缺陷,使學(xué)生通過視頻、動(dòng)畫等方式理解物理知識(shí),使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可視性更強(qiáng)。物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的就是要啟發(fā)學(xué)生的思路,使學(xué)生能夠在一個(gè)物理實(shí)驗(yàn)中看到多種實(shí)驗(yàn)結(jié)果,并通過差異性實(shí)驗(yàn)結(jié)果,使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行獨(dú)立思考,信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠使觀察這一環(huán)節(jié)更加有效,通過縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間,為學(xué)生提供更多思考的時(shí)間,有利于幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的物理思維與習(xí)慣。另外,信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的合理性,使學(xué)生明白物理知識(shí)是通過實(shí)驗(yàn)過程推導(dǎo)而來,在總結(jié)與歸納的過程中,學(xué)生能夠意識(shí)到實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的合理性,更易于學(xué)生接受,并從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)物理現(xiàn)象,發(fā)揮教學(xué)的可視性、啟發(fā)性與合理性。

    二、傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

    經(jīng)分析得知,當(dāng)前傳統(tǒng)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)還存在著一定的問題,學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)到物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性,但由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法過于枯燥與落后,導(dǎo)致大部分學(xué)生沒有學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)的興趣,物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展失去了本身的意義,難以為物理教學(xué)提供一定的幫助,且學(xué)生自主做實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)較少,高中階段的物理教學(xué)主要以理論教學(xué)為主,大部分教師忽略了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),甚至學(xué)校缺少完善的物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備,使學(xué)生不具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力,導(dǎo)致與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的物理知識(shí)點(diǎn)掌握不充分[3]。另外,教師在開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí),部分教師直接根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)授課,忽略了對(duì)學(xué)生的學(xué)情分析等階段,大部分物理實(shí)驗(yàn)以教師口述為主,學(xué)生機(jī)械性做實(shí)驗(yàn),缺乏學(xué)生自主探究,實(shí)驗(yàn)效果不足。

    三、在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)存在的問題

    目前,信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用存在的問題,主要表現(xiàn)在信息融合技術(shù)訓(xùn)練缺乏專業(yè)性、信息化課程改革意識(shí)不足等方面。在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù)主要是將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象資料與物理知識(shí)進(jìn)行整合,利用處理技術(shù)與融合理論通過動(dòng)畫、圖表、虛擬實(shí)驗(yàn)室等方式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在開展信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,對(duì)教師的信息融合技術(shù)應(yīng)用水平的要求較高,考驗(yàn)教師分析教材、學(xué)而思與融合的能力,但當(dāng)前信息融合技術(shù)的應(yīng)用對(duì)物理教學(xué)的推動(dòng)還處于發(fā)展初期,大多數(shù)教師在開展信息化教學(xué)的過程中會(huì)存在課程與應(yīng)用相分離的教學(xué)現(xiàn)象,在使用信息化軟件時(shí)缺乏操作能力,運(yùn)用信息融合技術(shù)的能力不足,缺乏專業(yè)的信息融合技術(shù)訓(xùn)練,難以提升教學(xué)質(zhì)量。

    另外,大部分教師在信息化課程改革的過程中缺乏信息化意識(shí),在對(duì)待教學(xué)改革的過程中持不正確的態(tài)度,使信息融合技術(shù)的應(yīng)用流于教學(xué)表面,沒有開展深度的教學(xué)融合,仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式,長此以往,不利于激發(fā)學(xué)生探究物理實(shí)驗(yàn)的興趣。近些年,物理知識(shí)在不斷發(fā)展與整合的過程中,教師要不斷滿足學(xué)生發(fā)展的新需求,若其教學(xué)理念不及時(shí)更新,將會(huì)影響教學(xué)的趣味性與有效性,使學(xué)生的物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)受到阻礙,難以達(dá)到信息化輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)目標(biāo)。在推行教學(xué)改革的過程中,大部分學(xué)校缺乏充足的實(shí)驗(yàn)器材,難以開展有效的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),而信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠模擬虛擬實(shí)驗(yàn)流程,加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性,使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)過程中提高知識(shí)水平與實(shí)踐能力。要想提升教學(xué)質(zhì)量,就必須要從學(xué)生的水平、學(xué)校條件與師資力量幾方面進(jìn)行分析。分析當(dāng)前高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀,部分教師缺乏專業(yè)應(yīng)用信息融合技術(shù)的能力,信息化課程意識(shí)淡薄,不樂于創(chuàng)新,缺乏外出培訓(xùn)與交流的機(jī)會(huì),難以落實(shí)信息化教學(xué)理念,影響了學(xué)生學(xué)習(xí)物理實(shí)驗(yàn)的積極性,不利于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展[4]。

    四、信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用策略

    (一)轉(zhuǎn)變教師傳統(tǒng)觀念

    在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,教師要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念,注重信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。隨著教學(xué)改革的深入發(fā)展,為了滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,教師必須要利用全新的觀念開展教學(xué)工作,充分發(fā)揮信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用。首先,要加強(qiáng)對(duì)教師的理論教育,積極鼓勵(lì)教師自主學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí),使教師從根本上轉(zhuǎn)變教學(xué)思想與教學(xué)方法,認(rèn)識(shí)到信息化教學(xué)的重要性,使信息融合技術(shù)與課堂相融合,提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性。其次,教師要不斷提高自身的專業(yè)能力與綜合素質(zhì),主動(dòng)學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育觀念,提升自身的教學(xué)水平。另外,學(xué)校要加強(qiáng)教師的外出培訓(xùn)與交流,使教師能夠在交流的過程中轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念,樂于嘗試信息融合技術(shù)的操作與應(yīng)用,突破以往制作課件的信息化教學(xué)模式,并加強(qiáng)對(duì)相關(guān)軟件的開發(fā)與利用,提高教師應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)的能力[5]。

    (二)建立線上學(xué)習(xí)平臺(tái)

    信息融合技術(shù)的主要特點(diǎn)在于內(nèi)涵更廣泛、更確切、使用方便等,由于其特點(diǎn)與有效的技術(shù)手段,使信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用更加廣泛,在應(yīng)用的過程中,要在物理實(shí)驗(yàn)課堂上充分發(fā)揮信息融合技術(shù)的作用。首先,學(xué)??山?nèi)部網(wǎng)站與系統(tǒng),為教學(xué)的開展提供平臺(tái),提高教師完成教學(xué)任務(wù)的效率,學(xué)生也能夠隨時(shí)隨地在平臺(tái)上學(xué)習(xí),教師將物理知識(shí)框架、實(shí)驗(yàn)原理、流程、結(jié)論等進(jìn)行整合,并上傳到平臺(tái)上,實(shí)現(xiàn)資源共享,使學(xué)生在課后也能夠鞏固所學(xué)知識(shí),與其他同學(xué)進(jìn)行交流與答疑,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。其次,在有些實(shí)驗(yàn)操作特殊的情況下,所需時(shí)間較長,可利用線上學(xué)習(xí)平臺(tái)呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程,利用信息融合技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行簡單處理。例如:驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律實(shí)驗(yàn),教師要思考如何利用演示法啟發(fā)學(xué)生,簡單的演示實(shí)驗(yàn)可能會(huì)降低學(xué)習(xí)效率,教師可提前利用動(dòng)畫演示出實(shí)驗(yàn)過程,將物理現(xiàn)象清晰、完整地展示,引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論,豐富教學(xué)資源,使物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)朝著多元化、開放式教學(xué)的方向發(fā)展。

    (三)錄制物理實(shí)驗(yàn)過程

    隨著信息技術(shù)與科技水平的發(fā)展,信息融合技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)提升行業(yè)發(fā)展速度有著一定的促進(jìn)作用,教育領(lǐng)域在應(yīng)用信息融合技術(shù)時(shí),物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要驗(yàn)證物理規(guī)律,并對(duì)規(guī)律進(jìn)行總結(jié)。在此過程中,教師要加強(qiáng)對(duì)信息融合技術(shù)應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視度,豐富自身的教學(xué)手段,使其趨近于多元化,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生能夠理解并掌握物理實(shí)驗(yàn)的原理與步驟,進(jìn)而精準(zhǔn)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。例如:在開展“超重和失重”教學(xué)時(shí),教師可采取錄制實(shí)驗(yàn)過程的方式進(jìn)行,對(duì)人在電梯中的超重和失重現(xiàn)象進(jìn)行錄制,利用多媒體設(shè)備進(jìn)行慢放、回放與重復(fù)播放,使學(xué)生能夠清晰觀察到超重和失重現(xiàn)象的發(fā)生,課后學(xué)生還能夠進(jìn)行重復(fù)觀看,加深實(shí)驗(yàn)印象,使學(xué)生能夠更好地理解超重和失重。

    (四)放大物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

    物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)在于受限物理實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的精密度,導(dǎo)致在有些實(shí)驗(yàn)過程中難以演示出良好的實(shí)驗(yàn)效果,例如:桌面的微小形變不便被觀察發(fā)現(xiàn),這個(gè)時(shí)候可以引入反射鏡放大桌面形變,使學(xué)生能夠直觀觀察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程,能夠清晰地觀察到一些實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)微小形變的理解認(rèn)識(shí),知道桌面支持力、細(xì)繩的拉力都是由于微小形變產(chǎn)生,屬于彈力。在實(shí)驗(yàn)過程中教師可通過信息融合技術(shù)將生活中多種多樣微小形變實(shí)驗(yàn)過程搬到學(xué)生面前,放大實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,使學(xué)生能夠清晰觀察到生活中的微小形變,這樣既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)探究時(shí)間,又讓學(xué)生觀察到了物理現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)了探究生活中的物理能力。

    (五)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

    在設(shè)計(jì)信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的教學(xué)案例過程中,首先,要分析教學(xué)內(nèi)容,以教師操作為主,學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為輔,信息融合技術(shù)的應(yīng)用能夠使實(shí)驗(yàn)更加全面,在開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)前要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合與分析。其次,要分析教學(xué)目標(biāo),根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際情況制訂在原有目標(biāo)基礎(chǔ)上的新目標(biāo),提高學(xué)生的觀察與理解能力,拓展學(xué)生的物理思維[6]。另外,要掌握班級(jí)學(xué)生的性格特點(diǎn)與學(xué)習(xí)情況,以學(xué)生為主體展開實(shí)驗(yàn)教學(xué)。最后,要設(shè)計(jì)教學(xué)過程,將信息融合技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,構(gòu)建創(chuàng)新型教學(xué)過程,在課前、課中與課后應(yīng)用信息融合技術(shù)手段,實(shí)現(xiàn)全面的信息化教學(xué)模式。

    (六)建設(shè)專業(yè)教師隊(duì)伍

    教師是影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵,要想提升信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用效果,就必須要加強(qiáng)教師培訓(xùn),提高教師的專業(yè)能力與綜合素養(yǎng)。針對(duì)師資力量進(jìn)行調(diào)查,制訂培訓(xùn)計(jì)劃,定期開展相關(guān)培訓(xùn),主要的培訓(xùn)內(nèi)容為高中物理知識(shí)與計(jì)算機(jī)編程內(nèi)容等。學(xué)??善刚?qǐng)專家開展培訓(xùn)、講座等,由專家示范,教師操作,突破傳統(tǒng)的教學(xué)策略與教學(xué)模式,調(diào)動(dòng)教師參與培訓(xùn)的積極性,全面提升教師的信息化教學(xué)能力,使教學(xué)質(zhì)量有所提升。另外,教師要加強(qiáng)自身的教學(xué)反思,在開展培訓(xùn)的過程中適當(dāng)舉行現(xiàn)代化課程競賽,引發(fā)教師參與培訓(xùn)的興趣,檢驗(yàn)教師的培訓(xùn)效果,可由青年教師帶領(lǐng)接受能力較弱的教師學(xué)習(xí)相關(guān)信息融合技術(shù)知識(shí),實(shí)現(xiàn)共同進(jìn)步,互幫互助,深入探究信息融合技術(shù)在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[7]。

    結(jié)束語

    綜上所述,在信息時(shí)代背景下,要想實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),就必須要在教學(xué)中應(yīng)用信息融合技術(shù),模擬虛擬實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)過程更加清晰、直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前,提高教師的信息化教學(xué)水平,培養(yǎng)學(xué)生的物理素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力,提高物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

    參考文獻(xiàn)

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    本文系晉江市教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃(第一批)研究課題“核心素養(yǎng)下科學(xué)探究在物理教學(xué)中的落實(shí)途徑探究”(課題編號(hào):JG1451-023)的研究成果。

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