主頁 > 技術(shù)文章 > 關(guān)于“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐 2024-10-30

關(guān)于“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

摘要：《電機(jī)學(xué)》是電氣工程及自動(dòng)化等專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課,是工科大學(xué)公共基礎(chǔ)課與專業(yè)技術(shù)課之間的一座橋梁,具有與工程實(shí)際密切聯(lián)系的特點(diǎn)。本文結(jié)合多年來的電機(jī)教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)改革以及課程系統(tǒng)建設(shè)所取得的初步成果，從課程特點(diǎn)、專業(yè)特點(diǎn)、教學(xué)實(shí)踐、教材建設(shè)、教學(xué)改革、課程輻射、科研拉動(dòng)等方面入手，總結(jié)了電機(jī)學(xué)課程教學(xué)改革的方法和電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)理論知識(shí),而且了解和掌握解決工程問題的一般方法,以及培養(yǎng)解決電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置具體問題的動(dòng)手能力,為此我們?cè)凇?a href="http://13683370680.cn/jswz/">電機(jī)學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)等方面進(jìn)行了有益的探索與實(shí)踐．

　　“電機(jī)學(xué)”課程是電氣工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程主要內(nèi)容包括：變壓器，交流電機(jī)繞組理論，異步電機(jī)和同步電機(jī)以及直流電機(jī)，共五篇。課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、概念多，與工程實(shí)際聯(lián)系密切。學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，將獲得電機(jī)的基本理論知識(shí)、基本分析方法和基本實(shí)驗(yàn)技能，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課和從事相關(guān)專業(yè)工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
一、電氣工程專業(yè)學(xué)習(xí)特點(diǎn)：
　　在基于我校信息與電氣工程學(xué)院國家級(jí)重點(diǎn)學(xué)科“農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化”的基礎(chǔ)上，著眼于地方電網(wǎng)，從控制與運(yùn)行的角度進(jìn)行講授。本專業(yè)培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、實(shí)驗(yàn)分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟(jì)管理、工程設(shè)計(jì)與施工以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。課程設(shè)置偏重于電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化，主要學(xué)習(xí)電力系統(tǒng)的運(yùn)行分析、系統(tǒng)規(guī)劃、自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用等方面的知識(shí)。知識(shí)結(jié)構(gòu)上體現(xiàn)了強(qiáng)電與弱電相結(jié)合，電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合，軟件與硬件相結(jié)合，工程與科技開發(fā)相結(jié)合的特點(diǎn)。
二、課程特點(diǎn)：
　　本課程基于在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種電機(jī)進(jìn)行分析與研究，因此電機(jī)的“功率”特征十分明顯；著重于穩(wěn)態(tài)分析，與先期課程銜接緊密，如普通物理、電路原理等；因普遍涉及鐵磁材料，故非線性（飽和）問題是必須面對(duì)的；一方面，課程在遵循經(jīng)典電工與電磁理論的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)嚴(yán)密，教學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，另一方面，許多結(jié)論是在合理的忽略次要因素后得出的，因此工程意義上的允許偏差與數(shù)學(xué)意義上的精確，在學(xué)生課程學(xué)習(xí)中面臨沖突；實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生開始接觸更加真實(shí)的電機(jī)控制、運(yùn)行與測(cè)量，結(jié)合實(shí)際緊密，是鍛煉綜合動(dòng)手能力的很好機(jī)會(huì)。特別是在電力系統(tǒng)中運(yùn)行的各種電機(jī)，彼此既相對(duì)獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)，這些在增加了學(xué)生課程學(xué)習(xí)難度的同時(shí)，也打開了一扇幫助學(xué)生了解電機(jī)、電器以及電力系統(tǒng)知識(shí)的窗戶。較好的課程教學(xué)成果，不僅能夠擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，而且還能培養(yǎng)學(xué)生掌握電機(jī)及電氣技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)的能力、系統(tǒng)的分析方法以及綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體問題的能力。另外，課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)學(xué)生對(duì)電機(jī)及電氣技術(shù)動(dòng)手能力、分析解決工程中的實(shí)際問題和科學(xué)研究能力的培養(yǎng)尤為重要，是課程教學(xué)不可缺少的重要組成部分。
三、教學(xué)實(shí)踐：
　　多年來的本科“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)實(shí)踐，基本形成了較為完整的教學(xué)思路與做法，主要體現(xiàn)出如下幾點(diǎn)：
　�。�1）課程內(nèi)容講授中，體現(xiàn)了加強(qiáng)基礎(chǔ)，重點(diǎn)突出，注重啟發(fā)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐，綜合評(píng)價(jià)。加強(qiáng)基礎(chǔ)就是力求使學(xué)生掌握本課程要求的基本理論和分析方法，以及發(fā)展前沿、技術(shù)焦點(diǎn)等問題；重點(diǎn)突出是指課程中的最重要的一些概念與結(jié)論，必須講好、講透，比如“T”型等效電路、磁勢(shì)平衡、電樞反應(yīng)等；注重啟發(fā)包括課堂講授中的啟發(fā)互動(dòng)做法，以及實(shí)驗(yàn)、討論中的語言與角色把握；強(qiáng)調(diào)實(shí)踐是指注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課程講授之間互動(dòng)以及相輔相成的有機(jī)聯(lián)系；綜合評(píng)價(jià)是全面評(píng)價(jià)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的整體表現(xiàn)，多年來，一直堅(jiān)持平時(shí)成績與期末考試成績按比例計(jì)入總評(píng)成績。
　�。�2）課程內(nèi)容組織上，注意結(jié)合本專業(yè)需求，在“基礎(chǔ)與精髓不漏”的前提下，對(duì)一些涉及設(shè)計(jì)、制造及在少學(xué)時(shí)情況下較難理解的內(nèi)容，如交、直流電機(jī)繞組、時(shí)-空向量分析等，進(jìn)行刪減，適當(dāng)精簡或簡化電機(jī)電磁理論的闡述及推導(dǎo)，注重結(jié)論的理解與應(yīng)用。在每一篇的最后，講授一些典型應(yīng)用，比如變壓器之后，介紹互感器；異步電機(jī)之后，介紹單相異步電動(dòng)機(jī)以及變頻驅(qū)動(dòng)；同步電機(jī)之后，介紹永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)；直流電機(jī)之后，介紹無刷直流電動(dòng)機(jī)等。這樣，既鞏固了學(xué)生對(duì)本篇主要結(jié)論的印象，又避免了“通篇學(xué)完電機(jī)學(xué)，只知四種電機(jī)”的尷尬局面。
（3）注重語言表達(dá)和多媒體的合理應(yīng)用。課堂上，介紹概念需要表達(dá)準(zhǔn)確，推導(dǎo)過程需要嚴(yán)謹(jǐn)，但好的課堂講授效果，與表達(dá)方式有很大關(guān)系，這里不僅有語言表達(dá)和口齒的問題，更有良好的語言運(yùn)用、知識(shí)積累和直觀形象展示的問題。如，介紹到變壓器勵(lì)磁電流性質(zhì)時(shí)，會(huì)涉及到在鐵芯磁路飽和時(shí)，正弦分布的基波勵(lì)磁電流，會(huì)產(chǎn)生平頂形態(tài)的磁通波形，反之，欲獲得正弦分布的磁通波形，則需配合適當(dāng)非正弦分布的勵(lì)磁電流供給。這樣的內(nèi)容，學(xué)生第一次接觸，難理解，不易記憶，用一句成語，“魚翅與熊掌不可兼得”去概括，收效很好；在講授交流電機(jī)三相合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)時(shí)，自制的Flash動(dòng)畫，直觀、形象地演示出了駐波、行波以及合成等曲線圖形，有助于學(xué)生理解和記憶。再比如，在用電磁轉(zhuǎn)矩物理公式，解釋異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流大的現(xiàn)象時(shí)，需說明主磁通大幅減小，且轉(zhuǎn)子回路功率因數(shù)很低，從而造成轉(zhuǎn)子電流幅值很大的局面，用一句成語，“屋漏偏逢連陰雨”去描述，就很形象。在多媒體課件設(shè)計(jì)上，著重兩個(gè)思路：循序漸進(jìn)層層深入的思維過程的啟發(fā)式引導(dǎo)，形象直觀的物理過程可視化展示。顯然在課件中，大量的文字堆砌，無助于脫稿講授，大量公式的粘貼，替代不了連貫的現(xiàn)場(chǎng)推導(dǎo)與演繹。多年的教學(xué)過程證明，良好的授課表達(dá)方式可有效地提高教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
（4）努力使電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)相得益彰。主要做法包括：以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，作為“規(guī)定動(dòng)作”，用以強(qiáng)化對(duì)課堂中對(duì)應(yīng)重要結(jié)論與概念的印證；以自選性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性與興趣，其中的內(nèi)容，既有教師引導(dǎo)形成的，也有學(xué)生自己思考提出的。為此，我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)課程的單獨(dú)設(shè)課，增加實(shí)踐教學(xué)的設(shè)計(jì)性、綜合性、趣味性；放手讓學(xué)生自己去準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)、接線、調(diào)試、排除故障等。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的主動(dòng)性被激發(fā)出來后，思考、興趣、想法等會(huì)接踵而來，不僅會(huì)有效地促進(jìn)課程內(nèi)容學(xué)習(xí)理解，還會(huì)激發(fā)出一些學(xué)生因動(dòng)手能力強(qiáng)，而產(chǎn)生的自信心，一些學(xué)生就是因此而產(chǎn)生出許多創(chuàng)新性的想法與做法，我們所教的學(xué)生中就有許多這樣的實(shí)例。
　�。�5）著力培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)�？茖W(xué)作風(fēng)的培養(yǎng)，是可以也應(yīng)該貫穿于課程教學(xué)始終的。課堂上，講課的邏輯性，推導(dǎo)的縝密性，批改作業(yè)的嚴(yán)謹(jǐn)性，是一種基本體現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中的科學(xué)作風(fēng)更應(yīng)注重。實(shí)際上，一次電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)，就是一次微型的、科學(xué)的、有工程意義的科學(xué)訓(xùn)練。學(xué)生們需課前認(rèn)真設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在實(shí)驗(yàn)中，正常、合理使用儀器設(shè)備操作，發(fā)現(xiàn)和解決問題；實(shí)驗(yàn)后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析整理，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在這其中，學(xué)生得到的訓(xùn)練是較為全面的，其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問題，都可能導(dǎo)致結(jié)論的不準(zhǔn)確，這樣系統(tǒng)的科學(xué)訓(xùn)練，是課堂教學(xué)中不易找到的。
　　（6）堅(jiān)持培養(yǎng)良好的學(xué)風(fēng)。對(duì)學(xué)生要求嚴(yán)格，是“電機(jī)學(xué)”課程多年的傳統(tǒng)。課上，我們堅(jiān)持要求學(xué)生不遲到，不無故缺席，不抄襲作業(yè)，保持良好的課堂秩序，并屆屆相傳。多年來的教學(xué)實(shí)踐表明，對(duì)學(xué)生的嚴(yán)格要求，并沒有使我們失去學(xué)生的尊重，我們以嚴(yán)以律己、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度及對(duì)學(xué)生嚴(yán)與愛的統(tǒng)一之中，贏得了歷年的好評(píng)。事實(shí)證明，我們的絕大部分學(xué)生是好學(xué)的、理智的、明辨是非的。我們認(rèn)為，只要教師的投入放在精通業(yè)務(wù)、全面了解本學(xué)科狀況與動(dòng)向、提高教學(xué)質(zhì)量和水平上，把身段放在去了解學(xué)生，關(guān)心和幫助學(xué)生，嚴(yán)格要求學(xué)生，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中健康成長方面，學(xué)生心里的那桿稱，是公平的。
四、改編實(shí)驗(yàn)教材：
實(shí)驗(yàn)教材在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起重要的作用。除了對(duì)教材的基本要求外，一本好的實(shí)驗(yàn)教材應(yīng)該有以下一些特點(diǎn):
第一能自成體系，能系統(tǒng)、全面地介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法。當(dāng)學(xué)生遇到有關(guān)實(shí)際問題時(shí)，能從實(shí)驗(yàn)教材上找到分析問題、解決問題的方法。
第二應(yīng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備緊密結(jié)合。第三能給出較多思考題，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前能根據(jù)問題進(jìn)行預(yù)習(xí)；實(shí)驗(yàn)中帶著問題進(jìn)行操作；實(shí)驗(yàn)后能在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中找問題的答案。
我們以“MY-D2電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置”為主線,與工科大學(xué)一起編寫了《電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),該教材系統(tǒng)介紹了電機(jī)學(xué)課程中的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法。教材自成體系，在理論和實(shí)際結(jié)合的內(nèi)容方面留給學(xué)生充分的思考余度，以利培養(yǎng)和提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和獨(dú)立分析、解決問題的能力。該實(shí)驗(yàn)教材在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中取得了良好的效果。
五、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)：
為全面提高教學(xué)質(zhì)量，深化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，為今后工程能力的進(jìn)一步培養(yǎng)打下基礎(chǔ)，在電機(jī)學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，我們注重加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。
近年來我校電機(jī)實(shí)驗(yàn)室在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，大幅度改善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，投資百余萬購進(jìn)多臺(tái)上海茂育科教設(shè)備有限公司研制的“MY-D2電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置”。該裝置是一種功能齊全的新型綜合性實(shí)驗(yàn)裝置，具有配置齊全、功能齊全、結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便、體積小而適應(yīng)面廣、且有擴(kuò)展能力等特點(diǎn)，能開設(shè)出20多個(gè)電機(jī)類的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)條件為電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供了有力的物質(zhì)保證。因設(shè)備臺(tái)數(shù)增加，實(shí)驗(yàn)小組人數(shù)減少，一般以2人一組比較合適，合理的分組使得每個(gè)學(xué)生都能認(rèn)真進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，避免了以往實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的有人操作，有人旁觀的現(xiàn)象，增加了學(xué)生的動(dòng)手機(jī)會(huì)，有利于學(xué)生能力培養(yǎng)，取得了明顯的教學(xué)效
五、電機(jī)學(xué)課程輻射：
　　課程主講教師曾經(jīng)的一個(gè)電機(jī)專業(yè)教學(xué)“一條龍”不間斷培養(yǎng)的設(shè)想，在一些學(xué)生身上實(shí)現(xiàn)了。例如，一個(gè)電機(jī)課代表，對(duì)電機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣，在課程學(xué)習(xí)后期主動(dòng)找到主講教師，要求參加科研項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)一個(gè)與電機(jī)相關(guān)的科研項(xiàng)目是小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電，于是，學(xué)生從擰螺絲釘固定機(jī)組開始，到學(xué)習(xí)變頻電動(dòng)機(jī)控制、異步發(fā)電機(jī)的并接電容器自勵(lì)，到完整的進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)測(cè)試、撰寫文章，不到一年的時(shí)間，全面進(jìn)入科研角色；在大四免試推薦研究生階段，僅在最后一刻，與一所國內(nèi)一流大學(xué)失之交臂，但隨后，被另一所首批國家 “985工程”的大學(xué)很快錄取了，理由就是科研能力好（當(dāng)然學(xué)習(xí)成績也不差）；在之后自然選擇主講教師作為指導(dǎo)教師的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于題目的前期積累，也獲得了學(xué)校百篇優(yōu)秀本科畢業(yè)論文的獎(jiǎng)勵(lì)。一門專業(yè)基礎(chǔ)課的內(nèi)容，能夠延續(xù)到畢業(yè)論文階段，作為課程教師，我們深感欣慰。
六、科研拉動(dòng)：
　　對(duì)于高校工科教師而言，教學(xué)與科研相得益彰。比如，結(jié)合與企業(yè)合作設(shè)計(jì)生產(chǎn)雙速自制動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)的項(xiàng)目，直接參與了雙速繞組、鐵芯、磁場(chǎng)與性能校驗(yàn)等電磁設(shè)計(jì)，以及樣機(jī)試制、實(shí)驗(yàn)，到批量生產(chǎn)的全過程。這些一手電機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，不僅加深了對(duì)課程相關(guān)內(nèi)容的理解和掌握，同時(shí)很大程度的豐富了教學(xué)內(nèi)容，課堂以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，自然心中有底，言之有物。又例如，在我們所承擔(dān)的有關(guān)農(nóng)村新能源發(fā)電的國家“十一五”科技支撐項(xiàng)目子課題中，所涉及的內(nèi)容較為繁多，但多年來電機(jī)學(xué)課程教學(xué)所積累的較為扎實(shí)的基本概念和學(xué)科知識(shí)，使我們能夠與團(tuán)隊(duì)成員一起，交出了較為圓滿的課題任務(wù)答卷，取得了多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成果、技術(shù)與裝備。
七、結(jié)束語：
　　“電機(jī)學(xué)”課程是一門自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)等專業(yè)的傳統(tǒng)課程，在新形勢(shì)下，需要教師實(shí)際投入。從電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)涵而言，應(yīng)該多思考，勤實(shí)踐，不斷豐富和完善課程教學(xué)體系；從課程教學(xué)外延來看，應(yīng)該從電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)驗(yàn)專業(yè)系統(tǒng)培養(yǎng)，工程應(yīng)用需求，動(dòng)手能力培養(yǎng)，后續(xù)課程拉動(dòng)等多方面、多角度，去思考課程教學(xué)的改革與內(nèi)容的更新。

其他產(chǎn)品鏈接：
加強(qiáng)中職學(xué)生對(duì)弱電與強(qiáng)電認(rèn)識(shí)
好氧堆肥實(shí)驗(yàn)裝置使用說明
電機(jī)及電氣技術(shù)實(shí)訓(xùn)裝置
傳感器實(shí)驗(yàn)臺(tái)溫度控制儀表操作說明
太陽能光伏發(fā)電綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)使用說明
電動(dòng)機(jī)技術(shù)工作原理及運(yùn)行維護(hù)
電機(jī)與拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)報(bào)告
光機(jī)電一體化實(shí)訓(xùn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)室介紹
機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室
齒輪范成儀使用說明書
基礎(chǔ)電工電子實(shí)驗(yàn)室設(shè)備
定制熱管換熱器實(shí)驗(yàn)臺(tái)
家用電器之電子消毒柜實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
物聯(lián)網(wǎng)射頻識(shí)別綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)箱
初級(jí)維修電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)
臭氧氧化脫色實(shí)驗(yàn)說明書
萃取精餾教學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
二氧化碳PVT關(guān)系測(cè)定實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
空氣絕熱指數(shù)測(cè)定裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
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超濾、納濾、反滲透多功能膜分離實(shí)驗(yàn)裝置說明
孔口管嘴實(shí)驗(yàn)儀說明書
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文丘里除塵器性能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
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汽車維修職業(yè)教育中故障診斷思維方法的培養(yǎng)

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關(guān)于“電機(jī)學(xué)”課程教學(xué)的改革與實(shí)踐

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