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文档简介

基于大概念统领与分层探究的初中物理“机械运动”单元精讲教学设计一、教学内容分析  本节教学内容源于《义务教育物理课程标准(2022年版)》“运动和相互作用”主题下的核心内容。课程标准不仅要求学生“知道机械运动,举例说明机械运动的相对性”和“用速度描述物体运动的快慢”,更蕴含了通过具体运动形态的学习,初步建构物质观、运动与相互作用观的学科思想。从知识图谱看,“机械运动”是初中物理研究物体运动规律的起点,是后续学习“力与运动”、“功和机械能”等内容的逻辑基础。其核心概念“参照物”和“速度”构成了描述运动的两大支柱:参照物确立了运动的相对性,是定性描述的基础;速度则实现了对运动快慢的量化,是定量研究的开端。本节课的关键技能在于能够正确选择参照物描述物体的运动状态,并熟练应用速度公式及其变形进行简单计算,这一过程天然地融合了“模型建构”(将实际运动抽象为质点、匀速直线运动模型)和“科学推理与论证”(基于参照物判断运动状态、运用公式推导结论)的学科思维方法。同时,通过观察生活中的运动现象,引导学生体会物理与生活、社会的紧密联系,培养严谨、求实的科学态度,实现物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等核心素养的综合培育。教学的重难点预判为:学生对参照物选择导致的运动相对性理解存在思维定势,容易忽视“参照物”这一隐含条件;速度公式的灵活应用,特别是涉及多物体、多过程的复杂情境分析,是学生从定性认知迈向定量计算的关键跃升点。  学情研判需立足“以学定教”。八年级学生已具备一定的生活观察经验,对“运动”有丰富的感性认识,但往往停留在“位置改变”的直觉层面,对“参照物”这一科学概念缺乏自觉运用,易产生“太阳东升西落”等典型前概念。在数学准备上,学生已掌握路程、时间的测量及基本运算,但将物理问题转化为数学模型(如使用公式、进行单位换算)的能力尚在形成中。为动态把握学情,课堂将通过“前测提问”(如:你如何判断讲台上的书本是运动的?)、观察小组讨论中的观点交锋、以及分析随堂练习中的典型错误等方式,进行持续的形成性评估。基于此,教学调适策略包括:对于基础薄弱的学生,提供更多直观的生活实例和动画模拟,搭建从感性认识到理性分析的“脚手架”;对于思维活跃的学生,则设置更具挑战性的综合情境(如追击、相遇问题雏形),引导其进行深度分析和模型初步建构,实现差异化支持。二、教学目标  知识目标:学生能够准确说出机械运动的定义,并理解其绝对性与相对性的辩证关系;能清晰阐述参照物的概念,并能在具体情境中正确选择和描述参照物;理解速度是描述物体运动快慢的物理量,掌握速度的定义式、单位及换算关系,并能运用公式及其变形解决简单的单物体运动计算问题。  能力目标:学生能够通过对具体运动现象的观察与比较,归纳出判断物体运动与否的关键条件,发展观察与归纳能力;在解决“比较运动快慢”的任务中,经历“提出问题设计方法评估优化”的微型探究过程,初步体验科学探究的思路;能够将实际运动问题抽象为路程、时间、速度的数学模型,并进行规范的推理与计算。  情感态度与价值观目标:学生在小组合作探究中,能主动倾听同伴意见,敢于表达自己的观点,体验到合作解决问题的乐趣;通过分析“同步卫星”、“空中加油”等科技实例,感受物理学的应用价值,激发探索自然奥秘的内在动机。  科学思维目标:重点发展学生的模型建构思维和科学推理能力。通过将具体运动物体抽象为“质点”,初步体会建立物理模型的必要性;通过基于参照物进行运动状态的逻辑判断,以及运用速度公式进行定量推导,锻炼有依据的逻辑推理能力。  评价与元认知目标:引导学生使用“描述是否指明参照物”、“解题步骤是否规范、单位是否统一”等简单量规进行同伴互评;在课堂小结时,能反思“我是如何从混乱的生活现象中梳理出清晰物理规律的”,提升对学习过程的自我监控意识。三、教学重点与难点  教学重点:速度概念的建立及其公式的应用。速度是定量研究机械运动的核心物理量,它连接了运动的定性描述(是否运动)与定量计算(运动多快),是本章乃至整个运动学部分的基石。确立依据在于,课标明确要求“用速度描述物体运动的快慢”,且“速度的相关计算与图像分析”是天津市及全国各地中考的高频考点,常以选择题、填空题、计算题等多种形式出现,分值占比稳定,是衡量学生是否掌握运动定量分析能力的关键标尺。  教学难点:参照物的灵活选择与运动相对性的理解,以及复杂情境中速度公式的变式应用。难点成因在于,学生对运动的认知容易固着于地面或自身为默认参照系,需要突破前概念,建立“参照物不同,结论不同”的相对性思维,这存在一定的认知跨度。此外,面对涉及多个运动过程或需要自设物理量的实际问题时,学生难以清晰梳理各物理量间的对应关系,容易产生思维混乱。预设突破方向是:通过大量对比鲜明的实例和角色扮演活动,强化参照物意识;通过“建模—拆解”的策略,将复杂问题分解为多个简单过程,逐步构建解题信心。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具:制作包含龟兔赛跑动画、公路上不同车辆行驶视频、我国高铁运行视频等的多媒体课件;准备秒表、小车、长木板等简易实验器材用于课堂演示。1.2学习材料:设计分层学习任务单(含基础任务卡与挑战任务卡)、当堂分层练习题(A/B/C三组)、结构性课堂小结模板。2.学生准备2.1预习任务:观察并记录三种你认为的“运动”和“静止”的实例,并思考“你是怎么判断它们在运动或静止的?”。2.2物品准备:刻度尺、铅笔、计算器。3.环境布置3.1座位安排:采用46人异质分组(混合不同学习基础的学生),便于开展合作探究与讨论。3.2板书记划:预留主板书区域,规划为“一、机械运动(定义、相对性)——参照物”、“二、运动快慢——速度(定义、公式、单位)”、“三、应用与建模”三大板块。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与冲突激发:同学们,咱们先来看一段大家耳熟能详的动画——龟兔赛跑。(播放动画片段)兔子跑得快,乌龟爬得慢,结果兔子却输了,这个故事告诉我们“坚持”很重要。但今天,咱们物理课不聊寓意,来较个真儿:从物理学的角度看,兔子真的在“运动”吗?乌龟真的“静止”吗?别急着回答,再看一个场景:(播放一段在平稳行驶的高铁车厢内,乘客将水杯稳稳放在小桌板上的视频)杯中的水纹丝不动,这位乘客是运动的还是静止的?2.核心问题提出与路径勾勒:看,同一个物体,在不同情况下,我们对它运动状态的判断似乎会“打架”。怎样才能清晰、准确、没有歧义地描述一个物体的运动呢?这就是今天我们《机械运动》要解决的核心问题。本节课,我们将化身“运动侦探”,首先掌握判断运动与否的“金标准”(参照物),然后学会量化比较运动快慢的“硬指标”(速度),最后将这些工具应用到实际问题的破解中去。第二、新授环节任务一:化身侦探,定义“运动”1.教师活动:首先,我会引导学生回顾导入问题:“说兔子在运动,你的证据是什么?”鼓励学生用语言描述。当学生提到“位置改变”时,追问关键:“相对于谁的位置改变了?”进而引出“参照物”这个核心概念。我会在黑板上写下“参照物:被假定不动的物体”,并强调“假定”二字。接着,组织一个“角色扮演”活动:请一位同学在讲台上行走,让其他学生分别以自己、黑板、走动的同学为参照物,描述这位同学的运动状态。“来,请A同学以你自己为参照物,描述B同学;C同学,请你以黑板为参照物,再描述一次。”通过对比,让学生生动体会“参照物不同,结论不同”。最后,引导学生共同归纳机械运动的定义:“一个物体相对于另一个物体位置的变化”,并指出运动的绝对性(宇宙万物皆运动)与相对性(描述需指明参照物)的哲学内涵。2.学生活动:学生积极思考并回答教师提问,尝试用自己的语言描述判断运动的依据。积极参与“角色扮演”的观察与描述活动,在欢声笑语中直观感受参照物的关键作用。参与讨论并共同归纳出机械运动的科学定义。3.即时评价标准:1.描述物体运动时,是否能自发或有意识地提及“相对于…”。2.在角色扮演活动中,能否根据指定参照物,做出正确的运动状态描述。3.能否理解“参照物选择不同,运动状态描述可能不同”这一结论。4.形成知识、思维、方法清单:★1.机械运动定义:一个物体相对于另一个物体位置随时间的变化。(教学提示:强调“相对”二字,这是精髓。)▲2.参照物:研究物体运动时,被选作标准的、假定为不动的物体。(认知说明:参照物的选择是任意的,但通常以地面或地面上静止的物体为参照,能使描述最简便。)★3.运动的相对性:同一物体相对于不同的参照物,其运动状态可能不同。(例如:电梯中的人,相对于电梯静止,相对于地面运动。)4.科学方法:对比与归纳。通过多个实例对比,归纳出共同特征,形成概念。任务二:比较快慢,初探“速度”1.教师活动:承接导入的龟兔赛跑,提出问题:“我们都说兔子比乌龟快,你是怎么比较出来的?”预设学生会提出“相同时间比路程”和“相同路程比时间”两种方法。我会肯定这两种方法,并进一步追问:“如果兔子和乌龟跑的路程不同,所用的时间也不同,比如兔子2分钟跑了800米,乌龟10分钟爬了50米,还能一眼看出谁快吗?”制造认知冲突。接着,引导学生进行小组讨论:“能否设计一个统一的‘标准’来比较?”在小组分享后,我会总结并引出“速度”概念——它正是这个统一的度量标准。通过类比“密度”定义,引导学生自主得出速度的定义:路程与时间的比值。我会说:“看,我们又一次用‘比值定义法’创造了一个新的物理量,这是物理学量化世界的重要法宝!”2.学生活动:思考并回答比较运动快慢的常见方法。面对教师提出的新情境陷入思考,并进行小组讨论,尝试提出方案(如“算算各自一分钟走多远”)。参与速度定义得出的过程,理解比值定义法的内涵。3.即时评价标准:1.能否清晰说出至少一种比较运动快慢的方法。2.在小组讨论中,能否提出有建设性的、指向“统一标准”的想法。3.能否理解速度作为“单位时间内通过的路程”这一物理意义。4.形成知识、思维、方法清单:★1.比较运动快慢的方法:a.相同时间比路程;b.相同路程比时间。(教学提示:这是速度概念的生活原型。)★2.速度(v):表示物体运动快慢的物理量。定义:路程与时间之比。公式:v=s/t。(认知说明:这是核心公式,理解其物理意义比记忆公式更重要。)▲3.比值定义法:用两个或多个物理量的比值来定义一个新的物理量。(如密度、压强、速度等,体现物理学定义概念的智慧。)任务三:量化计算,掌握“公式”1.教师活动:在得出速度公式v=s/t后,我将通过一个具体例题进行示范。例题:“我国‘复兴号’高铁行驶100公里,耗时约30分钟,求它的平均速度是多少?”首先,我会强调解题的规范性三步走:一写公式,二代数据(务必带上单位),三算结果。重点突破单位换算的难点:30分钟如何化成小时?100公里如何化成米?我会带着学生一起换算,并强调:“物理计算,单位先行!不带单位的数据是‘耍流氓’。”然后,介绍速度的国际单位制单位米/秒(m/s)和常用单位千米/时(km/h)。通过提问“1m/s和1km/h哪个大?”,引导学生推导二者间的换算关系:1m/s=3.6km/h。我会让同学们记住这个倍数关系,并举例说明:“百米赛跑世界冠军的速度大约是10m/s,也就是36km/h,比城市里很多汽车都快呢!”2.学生活动:认真观察教师例题讲解的规范步骤,记录要点。跟随教师进行单位换算练习,理解换算过程而非死记结果。参与速度单位换算关系的推导,并记忆关键倍数关系。3.即时评价标准:1.在随堂练习中,解题步骤是否规范,是否做到了“公式代入结果”三步清晰。2.进行单位换算时,换算过程是否正确、熟练。3.能否说出m/s与km/h的大致大小关系及换算方法。4.形成知识、思维、方法清单:★1.速度公式应用:v=s/t,以及其变形s=vt,t=s/v。(教学提示:明确三个量之间的制约关系,知二求一。)★2.速度单位:国际单位:米/秒(m/s);常用单位:千米/时(km/h)。(认知说明:读作“米每秒”,理解其复合单位含义。)★3.单位换算:1m/s=3.6km/h。(换算技巧:大单位km/h化小单位m/s,除以3.6;反之乘以3.6。)4.规范解题习惯:写出原始公式、代入数据(带单位)、计算得出结果(带单位)。任务四:辨析概念,厘清“平均速度”1.教师活动:回到“复兴号”的例子,我会追问:“我们求出的这个速度,是高铁每时每刻的速度吗?”引出平均速度的概念,并与瞬时速度进行简单辨析(利用汽车速度表指针变化说明)。强调:在初中阶段,如无特殊说明,“速度”一般指“平均速度”。接着,展示一个易错情境:“某同学绕操场跑道跑一圈400m,用时80s,他这80s内的平均速度是多少?”很多学生会误将一圈的路程400m代入计算。我会引导学生讨论:“平均速度的定义是什么?总路程除以总时间。跑一圈的总路程是400米,总时间是80秒,所以计算没错。但这里总位移是0,所以平均速度为0吗?注意,咱们物理里说的速度,通常是指路程与时间的比值,也就是平均速率的概念,初中不严格区分,但要知道‘一圈’路程是400m这个条件没陷阱。”通过此例,强化对平均速度定义中“总路程”“总时间”对应关系的理解。2.学生活动:思考并回答教师提问,理解平均速度反映的是一段过程中的整体快慢。参与对易错情境的讨论,辨析“一圈”的含义,加深对“总路程”的理解。3.即时评价标准:1.能否说出平均速度与瞬时速度的大致区别。2.在面对类似“绕圈”问题时,能否准确识别并计算总路程。3.是否理解平均速度公式中“总路程”和“总时间”必须对应同一过程。4.形成知识、思维、方法清单:★1.平均速度:表示物体在某一段路程(或时间)内运动的平均快慢程度。公式仍为v=s/t,其中s是总路程,t是总时间。(教学提示:这是初中阶段的重点,强调“平均”和“对应”。)▲2.平均速度与瞬时速度的初步辨析:瞬时速度是某一时刻的速度(如速度表显示),平均速度是一段时间内的整体表现。(举例:起跑瞬间速度为零,但全程平均速度不为零。)★3.易错点警示:计算平均速度时,必须用某段过程的总路程除以该过程的总时间,切忌张冠李戴。任务五:联系实际,STS升华1.教师活动:知识的价值在于应用。我将展示一组图片:中国高铁、城市立交桥上的限速牌、田径赛场、同步通信卫星。引导学生运用本节知识进行简要分析:“高铁的速度值大约350km/h,这个数据说明了什么?限速牌上的‘80’是什么意思?裁判是通过什么方法判断运动员快慢的?同步卫星相对于地面是静止的,它真的没动吗?以谁为参照物?”这个环节旨在打通课堂与社会、科技的联系,让学生体会物理学的应用价值,同时巩固和灵活运用本节课的核心概念。2.学生活动:观看图片,联系所学知识,思考并回答教师提出的系列问题。尝试从物理视角解读生活中的常见现象和科技产品。3.即时评价标准:1.能否将速度数值与具体物体的运动快慢建立联系。2.能否用参照物知识解释同步卫星的“静止”现象。3.在分析实际情境时,是否表现出一定的兴趣和探究欲望。4.形成知识、思维、方法清单:▲1.STS(科学技术社会)联系:速度是现代交通、体育竞技、航天科技等领域的关键参数。(如高铁速度代表技术水准,限速关乎安全。)★2.核心概念应用:参照物选择解释高科技现象(同步卫星、空中加油);速度概念解读交通标志与成绩判定。3.学科态度:认识到物理学是理解现代世界、推动社会进步的基础工具。第三、当堂巩固训练  本环节设计分层练习题,学生根据自身情况至少完成A组,鼓励挑战B、C组。  A组(基础应用):1.判断题:“站在上升电梯里的人,相对于电梯是运动的。”(考查参照物基础)2.计算题:小明骑自行车上学,用时15分钟,路程为3公里,求他的平均速度(分别用km/h和m/s表示)。(考查公式应用与单位换算)  B组(综合情境):1.分析题:如图是高速公路旁的交通标志牌,“120”和“100”分别表示什么含义?这利用了本节课的哪个物理概念?2.计算题:一艘船在静水中航速为5m/s,若它逆流而上,水流速度为1m/s,它以同样动力顺流而下时,相对于河岸的速度分别是多少?(初步接触相对速度概念)  C组(挑战探究):设计题:请利用家中的卷尺和秒表(或手机计时功能),设计一个测量你自己从客厅一端正常步行到另一端的平均速度的小实验。写出简要步骤,并思考:如何测量更准确?测量结果是瞬时速度还是平均速度?  反馈机制:学生独立完成后,首先进行小组内互评,重点围绕A组题的解题规范(公式、单位)和B组题的概念理解进行交流。教师巡视,收集共性疑难。随后,针对B组第2题等难点进行集中精讲,展示一种清晰的解题思路(画示意图辅助分析)。最后,展示一份优秀的C组设计方案,启发学生思考。第四、课堂小结  同学们,今天我们这趟“运动侦探”之旅即将到站。现在,请大家不要看书,尝试用关键词或思维导图的形式,在你的小结模板上梳理一下本节课的收获。你可以从“我们学到了哪些核心概念?”、“我们掌握了哪些研究方法或思维工具?”、“哪个例子或活动让你印象最深?”几个角度思考。(给学生23分钟自主梳理和与同桌简单交流的时间)  随后,我邀请两位同学分享他们的梳理成果,并在此基础上,教师呈现结构化的板书框架,进行最终整合:“今天我们建构了描述机械运动的两大支柱——定性描述的参照物(相对性)和定量描述的速度(v=s/t)。我们经历了从生活现象中提炼问题、用科学方法定义概念、用数学工具量化计算、最后回归生活应用的完整学习过程。”作业布置:必做(基础):完成练习册上对应本节的基础练习题,并整理本节课的知识要点。选做(拓展):(1)查阅资料,了解我国“复兴号”高铁的最高运营速度在世界上的水平,并计算以该速度从天津到北京(约120公里)所需的最短时间。(2)观察并记录三个生活中涉及运动相对性的有趣实例,并用物理语言加以解释。六、作业设计基础性作业(必做):1.概念辨析:列举三个实例,分别说明物体的运动和静止,并在每个实例后明确指出所选择的参照物。2.公式应用:完成5道关于速度、路程、时间的基本计算题,要求写出完整、规范的解题过程,并注意单位统一与换算。3.知识整理:绘制本节“机械运动”的简易概念图,至少包含“机械运动”、“参照物”、“速度”、“公式”、“单位”等核心节点。拓展性作业(选做,建议大多数学生尝试):4.情境分析:分析一张包含多种交通工具(如汽车、自行车、行人)的城市道路监控截图(虚拟或描述),估算图中某辆汽车在已知距离内的平均速度,并比较不同交通工具的大致快慢。5.图表解读:提供某物体做直线运动的“路程时间”图像(st图)简易版,要求学生判断物体的运动状态(匀速、静止),并读取特定时间点的路程或计算某段时间内的平均速度。探究性/创造性作业(选做,学有余力学生挑战):6.家庭实验室:完成课堂C组挑战题的实验设计并实施。提交一份简短的实验报告,包括目的、器材、步骤、数据记录与处理、结果及对误差来源的简单分析。7.小论文/海报:以“如果没有‘速度’概念,世界会怎样?”或“参照物在航空航天中的应用”为主题,撰写一段300字左右的科学短文或制作一张小型科普海报。七、本节知识清单及拓展★1.机械运动:物理学中,把一个物体相对于另一个物体位置随时间的变化叫做机械运动。它是宇宙中最普遍的现象。理解关键在于“相对”和“变化”。★2.参照物:要判断一个物体是否运动,必须选择另一个物体作为标准,这个被选作标准的物体叫做参照物。参照物是“假定不动”的,这是所有运动描述的出发点。★3.运动的相对性:由于参照物可以选择,所以对同一物体的运动状态描述可能不同,这就是运动的相对性。例如,乘坐电梯时,你相对于电梯厢是静止的,但相对于地面是运动的。▲4.参照物选择原则:任意性(理论上任何物体都可)、方便性(通常选地面或地面上静止的物体)、一致性(在分析同一问题中,参照物应统一)。★5.比较运动快慢的两种基本方法:(1)相同时间内,比较通过的路程,路程长则运动快;(2)相同路程内,比较所用时间,时间短则运动快。★6.速度(v):定义:路程与时间之比。它是表示物体运动快慢的物理量。公式:v=s/t。理解:速度在数值上等于单位时间内通过的路程。★7.速度的国际单位制单位:米/秒(m/s)。读作“米每秒”。常用单位还有千米/时(km/h)。★8.单位换算关系:1m/s=3.6km/h。记忆技巧:将km/h换算成m/s,数值除以3.6;将m/s换算成km/h,数值乘以3.6。★9.速度公式变形:由v=s/t可推导出求路程公式s=vt和求时间公式t=s/v。这三个公式构成解决匀速直线运动问题的核心工具。★10.解题规范要点:“一公式、二代入(带单位)、三结果(带单位)”。养成良好习惯,避免无谓失分。★11.平均速度:表示物体在某一段路程(或时间)内运动的平均快慢。计算公式仍是v=s总/t总。初中阶段无特殊说明时,“速度”多指平均速度。▲12.平均速度与瞬时速度的初步认识:平均速度反映一段过程的整体情况,瞬时速度反映某一瞬间的情况。汽车速度表指针指示的是瞬时速度的近似值。★13.易错点:运动与静止的判断:误以为“动”就是“快”,“静”就是“慢”。纠正:运动与否取决于相对于参照物位置是否变化,与快慢无关。★14.易错点:速度概念混淆:误将“速度大”等同于“通过的路程一定长”或“所用的时间一定短”。纠正:必须结合公式v=s/t,在另外两个量确定的情况下才成立。▲15.思维方法:比值定义法:速度、密度、压强等物理量都是用两个或多个物理量的比值来定义的。这种方法能揭示物质或运动的某种本质属性。▲16.思维方法:模型建构:在研究物体运动时,忽略其大小和形状,将其抽象为一个有质量的“点”(质点),这是一种重要的物理模型。▲17.STS应用:交通限速:道路上的限速标志(如80)表示该路段允许行驶的最高瞬时速度(单位km/h),是基于安全考虑对速度的约束。▲18.STS应用:同步卫星:通信卫星相对于地球表面“静止”,是因为它绕地心转动的角速度与地球自转角速度相同,是以地球为参照物的结果,展示了运动相对性的高科技应用。▲19.物理学史链接:人类对运动的认识,从亚里士多德的“力是维持运动的原因”到伽利略的斜面实验与理想实验,再到牛顿的惯性定律,经历了一场深刻的革命。本节学习的匀速直线运动描述,是这场革命的起点之一。★20.核心素养落脚点:通过学习,初步形成“运动的描述具有相对性”的物理观念,发展基于证据进行逻辑推理的科学思维,体验从生活走向物理的探究过程,培养严谨认真的科学态度。八、教学反思  (一)预设与达成:目标实现度评估本节课预设的知识与技能目标基本达成,绝大多数学生能复述核心概念并完成基础计算。能力目标中,“观察归纳”和“简单建模”在任务一、二中表现较好,但“科学探究”的完整体验因时间所限,仅在任务二中有所涉猎,深度不足。情感与思维目标在小组活动和STS环节有所体现,课堂气氛活跃,部分学生表现出浓厚的兴趣和初步的逻辑意识。元认知目标通过小结环节的自主梳理得以初步渗透,但学生反思的深度和广度差异显著。  (二)环节与策略:有效性深度剖析1.导入环节:龟兔赛跑与高铁视频的情境反差成功激发了认知冲突和探究欲,“运动侦探”的隐喻贯穿始终,角色感增强了学生代入感。“兔子真的在运动吗?”这个开场问句效果很好,一下子抓住了学生的注意力。2.新授核心任务:任务一(角色扮演)是亮点,将抽象的参照物概念具身化,学生参与度高,理解深刻。任务三(公式应用)中强调单位换算和解题规范是关键,但部分学生仍显生疏,需在后续课程中反复强化。任务五(STS升华)时间稍紧,部分学生未来得及深入思考,可作为课后延伸点。3.差异化实施:分层任务单和ABC组练习的设计意图得到了贯彻,但在小组合作中,如何更好地引导学优生帮助

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