陳平 徐英
[摘 要]科學(xué)素質(zhì)是衡量個(gè)人綜合素質(zhì)的因素之一。工科大學(xué)生是國(guó)家未來(lái)建設(shè)的中堅(jiān)力量,其科學(xué)素質(zhì)的提高無(wú)論是于國(guó)于己都具有十分重要的意義,而大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,需要多方面的綜合努力。針對(duì)水利工科學(xué)生的特點(diǎn),開(kāi)展研究性教學(xué),改變“填鴨式”的教學(xué)模式,利用課堂教學(xué)、課程作業(yè)和實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),于細(xì)微處有意識(shí)地加強(qiáng)工科學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)培訓(xùn)是十分有效的。
[關(guān)鍵詞]研究性教學(xué) 工科 科學(xué)素質(zhì) 分析
[中圖分類號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437(2015)12-0010-04
一、引言
培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新人才是當(dāng)代高等教育的核心問(wèn)題??茖W(xué)素質(zhì)是當(dāng)代大學(xué)生參與社會(huì)與科學(xué)活動(dòng)的基本條件。21世紀(jì)的大學(xué)生絕大部分進(jìn)入獨(dú)生子女時(shí)代,優(yōu)越的生活條件、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展、社會(huì)的包容等,使他們表現(xiàn)出了自我意識(shí)強(qiáng)、思想活躍、缺乏探究吃苦的精神等顯著的特點(diǎn),這是大學(xué)生與研究生的科學(xué)素質(zhì)下降的動(dòng)因[1] [2] [3],也直接和間接的反映了本科生高等工科教育不能與時(shí)俱進(jìn)的缺陷。[5] [6]
科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是一個(gè)系統(tǒng)工程,需要改革傳統(tǒng)的教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)興趣和獨(dú)立思考的能力,提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,形成學(xué)生自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣,激發(fā)學(xué)生探究和創(chuàng)新的意識(shí)??茖W(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)是高校人才培養(yǎng)的主要任務(wù),也是研究性教學(xué)追求的目標(biāo)。加強(qiáng)教學(xué)方案與教學(xué)模式的改革與研究,是國(guó)內(nèi)外高等院校提高教學(xué)質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵與保證。工科專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容往往知識(shí)點(diǎn)零碎、實(shí)踐性突出,學(xué)生感到難學(xué)。針對(duì)這些特點(diǎn),教師在課程體系改革、教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)、課程考核改革、教材選用等方面都進(jìn)行了總結(jié)與探索,不斷開(kāi)展研究性教學(xué)的探討與嘗試,提出行之有效的教學(xué)方案與教學(xué)模式。研究性教學(xué)的開(kāi)展是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的改革,是提高大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的重要措施之一。
研究性教學(xué)的主要目的是探索以學(xué)生為本、有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)與科學(xué)研究的教學(xué)模式,開(kāi)展自主學(xué)習(xí)與研究,培養(yǎng)學(xué)生勇于探索、求實(shí)創(chuàng)新、主動(dòng)學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣。研究性教學(xué)意味著開(kāi)放的教學(xué)目標(biāo)、開(kāi)闊的教學(xué)視野、平等的教學(xué)氣氛、活躍的思維品質(zhì)、自由的交流情景、進(jìn)取的探索意識(shí)、獨(dú)立的質(zhì)疑態(tài)度等,這需要多方面的協(xié)同合作。研究性教學(xué)的開(kāi)展對(duì)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的關(guān)系研究較多[7] [8] [9] [10],而對(duì)其形成過(guò)程與影響程度研究較少。本文采用實(shí)施前后對(duì)比與實(shí)施過(guò)程中各學(xué)期的對(duì)比方法,分析研究了研究性教學(xué)對(duì)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)形成的影響與形成過(guò)程。
二、研究性教學(xué)于細(xì)微處培養(yǎng)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)
(一)探究性學(xué)習(xí),擴(kuò)大學(xué)生視野
大學(xué)學(xué)習(xí)沒(méi)有了應(yīng)試教育的壓力,給了學(xué)生更多自由學(xué)習(xí)的時(shí)間與空間,以及良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與條件。中學(xué)生時(shí)代那種應(yīng)試教學(xué)方法,對(duì)于大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的形成來(lái)說(shuō)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。推廣啟發(fā)式教育與探索性學(xué)習(xí),不囿于書(shū)本,可以更好地培養(yǎng)起學(xué)生探索科學(xué)的好奇心。大學(xué)生的學(xué)習(xí)方法應(yīng)該從課堂學(xué)習(xí)擴(kuò)大到課外學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí),從繼承性學(xué)習(xí)擴(kuò)大到創(chuàng)造性學(xué)習(xí),從間接知識(shí)的學(xué)習(xí)擴(kuò)大到獲取直接知識(shí)的學(xué)習(xí)。教師的任務(wù)不僅僅是告訴學(xué)生概念、方法、結(jié)論和答案,而且要鼓勵(lì)學(xué)生大膽探索,主動(dòng)探求學(xué)科的發(fā)展過(guò)程和最新科學(xué)知識(shí),更重要的是要培養(yǎng)他們獲取知識(shí)的能力。
在課堂教學(xué)中,教師要有意識(shí)地結(jié)合書(shū)本知識(shí)的講授介紹相關(guān)的最新理論與方法,使他們能夠?qū)W(xué)科的最新進(jìn)展動(dòng)態(tài)有所了解,特別是要結(jié)合工程實(shí)例去講解,指出不同的觀點(diǎn)、方法與理想化條件的缺陷等,激發(fā)他們進(jìn)一步探究的欲望。教師應(yīng)常常在課堂上提出探索性問(wèn)題,讓學(xué)生課后到圖書(shū)館或網(wǎng)上數(shù)字圖書(shū)館查閱相關(guān)的最新資料來(lái)佐證自己的觀點(diǎn),或?qū)υ搯?wèn)題進(jìn)行充分的闡述,并在課堂上進(jìn)行交流。例如:現(xiàn)行水文頻率計(jì)算配線法是否是最好的方法?學(xué)生們通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料,從多方面進(jìn)行了論述,有的探究其發(fā)展歷史,有的論述經(jīng)驗(yàn)頻率公式的合理性,有的探究配線好壞的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),有的論述網(wǎng)上廣為流傳的不同配線程序的科學(xué)性等。后來(lái)還有學(xué)生采用VB與EXCEL相結(jié)合的編程方法,自己嘗試開(kāi)發(fā)可視化配線程序。通過(guò)學(xué)生自己查閱文獻(xiàn)和思考,可以激勵(lì)他們探索的積極性,擴(kuò)大他們的視野,讓他們對(duì)一些看似簡(jiǎn)單的問(wèn)題有了自己的見(jiàn)解。
(二)指出現(xiàn)有方法與理論的不足,引導(dǎo)學(xué)生思考
以灌輸知識(shí)為目的的教學(xué)不自覺(jué)地剝奪了大學(xué)生的懷疑和批判精神,而這種精神對(duì)科學(xué)發(fā)展恰恰是不可或缺的。大多數(shù)學(xué)生對(duì)科學(xué)理論永遠(yuǎn)懷著一種崇敬的心情,而這種心情無(wú)論是對(duì)理解該理論的真正價(jià)值,還是理解該理論的條件性和局限性都沒(méi)有任何益處,最終會(huì)讓學(xué)生屈服于學(xué)術(shù)權(quán)威、喪失懷疑與創(chuàng)新的精神。
在水利工科的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課中,由于自然條件的復(fù)雜性,許多現(xiàn)象無(wú)法從理論上獲得解析解,有很多方法與原理還是建立在一定假定的基礎(chǔ)上或通過(guò)試驗(yàn)得出的,不少公式為假定條件下的理論方法或經(jīng)驗(yàn)公式。在課堂教學(xué)中,教師就必須十分注意結(jié)合實(shí)際情況,指出書(shū)本上現(xiàn)有方法的局限性與不合理之處,并告訴學(xué)生目前許多學(xué)者對(duì)該問(wèn)題的相關(guān)研究進(jìn)展。如在設(shè)計(jì)洪水計(jì)算時(shí),雨、洪同頻率假定的問(wèn)題、單位線的線性匯流問(wèn)題等,都是建立在假定基礎(chǔ)上的理論與方法,這些都是存在缺陷的。告訴學(xué)生這些,目的是使學(xué)生既不盲目崇拜書(shū)本理論,又意識(shí)到自己與前沿研究的近距離性,這樣可以激發(fā)他們的學(xué)習(xí)的積極性與深入思考的能力,也為今后有興趣探索與解決該問(wèn)題提供可能性。
(三)重方法與過(guò)程,不一味追求結(jié)果
學(xué)生從小學(xué)到高中,再到大學(xué)一、二年級(jí)的課程學(xué)習(xí)中,絕大部分是經(jīng)典理論的學(xué)習(xí),這些學(xué)習(xí)往往都有統(tǒng)一的解題公式、方法與標(biāo)準(zhǔn)答案,所以學(xué)生習(xí)慣于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)答案的追求,不一定注意方法與過(guò)程的合理性,只求結(jié)果正確就行。而水利工科的專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程學(xué)習(xí)往往在大學(xué)三年級(jí)開(kāi)始,專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的學(xué)習(xí)卻相反,如工程水文學(xué)的許多計(jì)算,雖然沒(méi)有復(fù)雜的導(dǎo)數(shù)、積分或微分方程,只是加減乘除,但更注重的是科學(xué)的概念、正確的方法、參數(shù)的合理選取與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算過(guò)程,其結(jié)果卻不一定是唯一的。許多的水利工程規(guī)劃與設(shè)計(jì),更注重概念的清晰、方法的正確、科學(xué)的推理,只重結(jié)果的思維是行不通的。針對(duì)許多學(xué)生的不適應(yīng),教師在課堂教學(xué)和學(xué)生作業(yè)中應(yīng)有意識(shí)地加以培訓(xùn)與引導(dǎo)、講評(píng)。
(四)嚴(yán)格要求,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度
專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課的作業(yè)往往是大作業(yè),有時(shí)需要很多張表、圖協(xié)助計(jì)算才能完成。如工程水文學(xué)是大學(xué)三年級(jí)第一學(xué)期開(kāi)設(shè)的水工專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,頻率計(jì)算配線法是第一次大作業(yè),由于學(xué)生剛從經(jīng)典理論課程的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)來(lái),大學(xué)一、二年級(jí)數(shù)學(xué)、物理等經(jīng)典學(xué)科只追求計(jì)算結(jié)果的現(xiàn)象較明顯,這暴露出了許多問(wèn)題。經(jīng)對(duì)水利水電工程2006級(jí)兩個(gè)班92人的工程水文學(xué)作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)分析,我們發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。1.年平均降雨量計(jì)算值保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位小數(shù)的有23人次,保留到3位小數(shù)的有18人次,保留到4位小數(shù)及以上的有9人次,總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的54.3%。在他們看來(lái),似乎是保留小數(shù)越多越精確,卻不去考慮小數(shù)的真實(shí)科學(xué)意義。2.在計(jì)算表格中,數(shù)據(jù)亂涂亂畫(huà)的15人次,表格線歪斜及分格不均勻的17人次,無(wú)表號(hào)與表名的27人次,總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的64.1%。3.配線圖的問(wèn)題。無(wú)縱坐標(biāo)名稱與單位的28人次,經(jīng)驗(yàn)點(diǎn)據(jù)點(diǎn)錯(cuò)位置的25人次,曲線不光滑、粗細(xì)不均勻及用圓珠筆、鋼筆畫(huà)圖的21人次,無(wú)參數(shù)標(biāo)注與圖例的22人次,圖形比例不當(dāng)?shù)?3人次,無(wú)圖號(hào)與圖名的31人次,總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的152.2%。4.計(jì)算過(guò)程及結(jié)果無(wú)單位的15人次,不采用標(biāo)準(zhǔn)單位的6人次,總計(jì)占到總?cè)藬?shù)的22.8%。
從第一次專業(yè)基礎(chǔ)課大作業(yè)中的許多細(xì)微處可以看出,學(xué)生缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與科學(xué)素養(yǎng)。為此,在作業(yè)批改后,筆者專門(mén)花費(fèi)1小時(shí)左右時(shí)間進(jìn)行作業(yè)點(diǎn)評(píng),指出其存在的問(wèn)題與嚴(yán)重性,分析問(wèn)題的來(lái)源,在要求作業(yè)重做一遍的同時(shí),又鼓勵(lì)學(xué)生時(shí)刻注意嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)。在后面的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)中,學(xué)生的圖表規(guī)范性有較大提高,學(xué)生們均表現(xiàn)出了較高的科學(xué)素養(yǎng)。
(五)注意國(guó)家及行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用
工科專業(yè)的學(xué)生最終要走出校門(mén),服務(wù)于社會(huì)。工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)都是以國(guó)家及行業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩的。大學(xué)三、四年級(jí)剛接觸到專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課程的學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)生還普遍停留在教師給足已知條件,他們按照一定的原理與方法進(jìn)行計(jì)算的習(xí)慣階段;對(duì)有關(guān)參數(shù)的取用、適宜方法的選定等自己不知道或不習(xí)慣去查閱相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),往往只習(xí)慣于到課本中找答案。為此,在課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)中,應(yīng)盡量少給數(shù)據(jù)資料,有意識(shí)地讓他們結(jié)合實(shí)際情況和規(guī)劃設(shè)計(jì)需要,充分利用圖書(shū)館或資料室,有目的地進(jìn)行文獻(xiàn)查索與收集資料,查閱相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn),做到每一個(gè)參數(shù)或數(shù)據(jù)的取用都科學(xué)合理,并標(biāo)注出處。
(六)注意特殊數(shù)據(jù)的分析
數(shù)據(jù)與圖是工科專業(yè)學(xué)生未來(lái)的工作語(yǔ)言。對(duì)計(jì)算過(guò)程或?qū)嶒?yàn)中出現(xiàn)的特殊數(shù)據(jù),應(yīng)實(shí)事求是,不能簡(jiǎn)單認(rèn)為是錯(cuò)誤的或不合理的就摒棄掉,要加以充分的分析,多問(wèn)為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的特殊性,認(rèn)真對(duì)待,弄清來(lái)源的可能原因。如是實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的,應(yīng)分析1.是否是由于實(shí)驗(yàn)誤差(允許的誤差值范圍)引起的?2.是否是實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)(包括數(shù)據(jù)的讀取等)引起的?3.是否是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不當(dāng)(甚至是錯(cuò)誤)引起的?4.是否是新的未認(rèn)識(shí)的現(xiàn)象?如果是計(jì)算中出現(xiàn)的,應(yīng)分析1.計(jì)算資料是否可靠?2.計(jì)算方法與步驟是否得當(dāng)?3.公式參數(shù)取用是否合理?4.是否是新的或未認(rèn)識(shí)的規(guī)律性?如水文計(jì)算中特大洪水或暴雨資料包含了豐富的信息,要重點(diǎn)分析處理;計(jì)算結(jié)果要結(jié)合水文地區(qū)規(guī)律性進(jìn)行合理性檢查,不合理的結(jié)果要分析原因及蘊(yùn)涵的意義,不能簡(jiǎn)單處理。
三、研究性教學(xué)對(duì)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)形成分析
(一)調(diào)查方法
(1)調(diào)查對(duì)象
水利水電工程專業(yè)于2009年開(kāi)始在三年級(jí)學(xué)生中開(kāi)始實(shí)施研究性教學(xué),針對(duì)2009年前后各兩年(2006級(jí)~2007級(jí)和2008級(jí)~2009級(jí))的三年級(jí)學(xué)生作為跟蹤調(diào)查對(duì)象(即2008~2013年畢業(yè)的6屆),每年1個(gè)班30人左右的跟蹤調(diào)查,從三年級(jí)第1學(xué)期到畢業(yè)離校4個(gè)學(xué)期的情況。
(2)調(diào)查內(nèi)容
為了綜合反映學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)水平,選擇三、四年級(jí)各學(xué)期有代表性的理論與實(shí)踐課程:課程理論教學(xué)與作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)報(bào)告和畢業(yè)設(shè)計(jì)。
為了便于對(duì)比與量化分析,分別統(tǒng)計(jì)分析這4門(mén)課程所反映出的方法與過(guò)程的恰當(dāng)性、數(shù)據(jù)與單位的標(biāo)準(zhǔn)性、圖表的完整性(圖表號(hào)名等要素齊全、圖形比例恰當(dāng)、分布勻稱)、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用情況(引用數(shù)量、準(zhǔn)確性)、學(xué)習(xí)的主動(dòng)性(提問(wèn)多少、上課與完成任務(wù)的準(zhǔn)時(shí)性、缺席遲到情況)、紙面的整潔性(手工作業(yè)無(wú)隨意涂改、打印稿排版規(guī)整)、規(guī)劃設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性等7大方面。為了統(tǒng)計(jì)方便,主要統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的人次。這些指標(biāo)雖不能完全反映學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的高低,但也能從中表現(xiàn)出一定的基本科學(xué)素養(yǎng)。此外,我們還統(tǒng)計(jì)分析了各年級(jí)學(xué)生的不及格率、曠課率等指標(biāo)。
(二)結(jié)果與分析
通過(guò)查閱開(kāi)展研究性教學(xué)前后兩年的各年度學(xué)生的作業(yè)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)報(bào)告、畢業(yè)設(shè)計(jì)及教師的平時(shí)成績(jī)記錄表等,按照存在的問(wèn)題進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)的具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1和表2。
表1 ? 研究性教學(xué)實(shí)施前2007年、2008年畢業(yè)的兩屆
60名學(xué)生跟蹤分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況表
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表2 ? 研究性教學(xué)實(shí)施后2012年、2013年畢業(yè)的兩屆
65名學(xué)生跟蹤分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)情況表
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由以上數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析表明:
1.研究性教學(xué)開(kāi)展后,學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是有明顯提高的。比較表1和表2可以看出,研究性教學(xué)開(kāi)展后學(xué)生出現(xiàn)錯(cuò)誤人次是不斷減少的,總犯錯(cuò)誤與無(wú)創(chuàng)新的人次(按人平均數(shù))下降了55.6%;從另一個(gè)方面看,也就是說(shuō)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)提高了55%左右。另外,經(jīng)統(tǒng)計(jì)比較,學(xué)期成績(jī)不及格率下降3.7%,曠課率下降7.3%,考研錄取率提高6.2%,課后提問(wèn)人次上升23%。根據(jù)以上指標(biāo)綜合,實(shí)施研究性教學(xué)后,學(xué)生科學(xué)素質(zhì)平均提高16%左右。畢業(yè)生就業(yè)率一直保持在100%。這一成果的取得,是整個(gè)教學(xué)改革與許多教師包括學(xué)生自己多方努力的結(jié)果,但也從側(cè)面反映了培養(yǎng)水利工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì)是有效的。
2.從各學(xué)期統(tǒng)計(jì)的結(jié)果看,學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)是不斷提高的。表1和表2中各學(xué)期的犯錯(cuò)及無(wú)創(chuàng)新人次,也是隨時(shí)間的遞增而不斷減少的,這說(shuō)明學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)隨著年級(jí)的增長(zhǎng)而不斷提高。這除了與整個(gè)培養(yǎng)體系有關(guān)外,也與學(xué)生的認(rèn)知水平和專業(yè)訓(xùn)練有很大關(guān)系。
四、結(jié)語(yǔ)
大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、積極建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家和促進(jìn)科學(xué)興國(guó)起著舉足輕重的作用。工科學(xué)生是國(guó)家工程建設(shè)的主力軍,如何在理論和實(shí)踐上把科學(xué)素質(zhì)教育觀念切實(shí)地貫穿到高校素質(zhì)教育實(shí)踐之中,是一個(gè)值得我們深入研究和探討的重大課題。
開(kāi)展研究性教學(xué),對(duì)工科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的形成效果是明顯的。當(dāng)然,大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)涉及教育理念、教育體制、課程設(shè)置、培養(yǎng)方法等多方面內(nèi)容,是一個(gè)綜合而復(fù)雜的系統(tǒng)工程。本文僅僅是探討了從培養(yǎng)方法上如何有效提高工科大學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的一點(diǎn)具體做法,還很不全面??茖W(xué)素質(zhì)對(duì)大學(xué)生而言更多表現(xiàn)為一種科學(xué)習(xí)慣。于細(xì)微處培養(yǎng)工科學(xué)生科學(xué)素質(zhì),對(duì)學(xué)生科學(xué)習(xí)慣的養(yǎng)成具有十分重要的作用。
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[責(zé)任編輯:陳 明]