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文档简介

北京版小学数学三年级下册第二单元《长方形和正方形的面积》顶尖教学设计

  单元整体设计思路

  本单元教学设计以《义务教育数学课程标准(2022年版)》的核心素养为导向,聚焦于“量感”、“空间观念”、“几何直观”与“模型意识”的融合发展。我们打破传统教学中“公式记忆-机械练习”的单一模式,重构学习路径,确立“从一维到二维的度量思维进阶”为核心主线。设计遵循“现象感知-操作探究-概念建构-模型应用-跨域迁移”的认知逻辑,将抽象的“面积”概念转化为学生可触摸、可操作、可思辨的探究性项目。我们强调“度量”的本质是比较,是统一标准下的量化表达,因此,教学全程贯穿“非标准单位测量引发认知冲突→标准单位产生必要性共识→公式作为高效测量工具的价值凸显”这一思维链条。同时,我们深度融合科学(测量工具与精度)、美术(构图与空间分割)、信息技术(图形计算与可视化)、综合实践(校园空间规划)等多学科视角,将面积知识置于真实、复杂的问题情境中,引导学生像数学家一样思考“测量”,像设计师一样运用“空间”,实现从数学知识到数学素养,再到解决真实世界问题能力的立体化升华。本设计旨在打造一个开放、互动、高阶思维涌动的学习生态,代表当前基于深度学习的单元整体教学的最高实践标准。

  单元整体分析

  一、课标要求与核心素养解析

  《义务教育数学课程标准(2022年版)》在“图形与几何”领域对第二学段(3-4年级)明确提出:“结合实例认识面积,体会并认识面积单位平方厘米、平方分米、平方米,能进行简单的单位换算;探索并掌握长方形、正方形的面积公式,会估计给定简单图形的面积。”这要求教学超越单纯的技能训练,深入理解度量本质。对应核心素养:

  1.量感:形成对面积大小的直观感知和合理估计能力,理解面积单位的累加本质和大小关系。

  2.空间观念:从二维视角理解图形的大小,能够进行图形的分解与组合,实现面积与长度的区分与关联。

  3.几何直观:利用图形描述和分析问题,借助方格纸等工具,直观探索面积公式的推导过程。

  4.模型意识:经历从具体问题中抽象出长方形、正方形面积计算公式的过程,理解公式是解决一类面积计算问题的普适模型。

  5.应用意识与创新意识:在真实情境中综合应用面积知识解决问题,并能创造性地设计、优化方案。

  二、教材(北京版)深度分析

  北京版小学数学三年级下册第二单元《长方形和正方形的面积》,在教材编排上逻辑清晰:从“面积和面积单位”的概念建立,到“长方形和正方形面积的计算”公式探索,再到“面积单位间的进率”的体系完善,最后是“解决问题”的综合应用。其内在逻辑体现了“概念-原理-应用”的知识建构过程。然而,传统教学易将各课时割裂。本设计将视整个单元为一个有机整体,深入挖掘知识间的内在联系:面积单位的产生是统一度量标准的需要,而公式的推导本质上是“用一行摆几个单位面积(长)×摆几行(宽)”这一度量活动的抽象化与符号化表达,单位进率则是基于正方形面积模型(边长为1分米的正方形面积是1平方分米,同时也可划分为100个1平方厘米)的自然推论。我们将以此内在逻辑为骨架,重组学习内容,设计富有挑战性的核心任务驱动单元学习。

  三、学情精准诊断

  三年级学生正处于具体运算向形式运算过渡的关键期。他们的前置知识是已经掌握了长度、长度单位及其测量,以及长方形、正方形的特征(对边相等、四角为直角)。其认知特点与潜在障碍分析如下:

  1.经验基础:学生对“面”和“大小”有生活经验,但“面积”作为严格的数学概念是首次系统接触,容易与周长混淆。

  2.思维障碍:从一维的“线段长短(长度)”到二维的“面的大小(面积)”,需要思维维度的一次跃迁。学生容易用数边线长度的方法来思考面积大小。

  3.度量认知:对“度量”的理解可能停留在“用尺子量”的层面,缺乏“用单位量(覆盖)”的深刻体验,难以自发产生统一测量单位的内生需求。

  4.公式理解:容易将面积公式(长×宽)与周长公式((长+宽)×2)机械记忆、混淆使用,不理解公式背后的度量原理。

  基于此,教学必须提供大量直观操作和对比活动,强化“面积是面的大小”、“测量就是看包含多少个面积单位”的认知,在对比中明晰周长与面积的本质区别,在充分的探究中自主建构公式意义。

  单元学习目标

  (一)知识与技能目标

  1.结合实例,理解面积的含义,能用自己的语言描述面积概念,并能比较常见物体表面或平面图形面积的大小。

  2.认识常用的面积单位:平方厘米(cm²)、平方分米(dm²)、平方米(m²),建立1平方厘米、1平方分米、1平方米的正确表象,知道它们的大小关系。

  3.掌握长方形、正方形面积的计算公式,理解公式的推导过程,并能正确计算长方形、正方形的面积。

  4.知道平方厘米、平方分米、平方米之间的进率(1平方分米=100平方厘米,1平方米=100平方分米),能进行简单的面积单位换算。

  5.能综合运用周长和面积知识解决生活中简单的实际问题。

  (二)过程与方法目标

  1.经历用不同单位(非标准和标准)测量面积的过程,体会统一面积单位的必要性,发展度量意识。

  2.通过摆一摆、画一画、算一算等操作活动,探索长方形面积公式,渗透“实验-发现-验证”的数学探究方法。

  3.在解决实际问题的过程中,学习分析信息、选择策略、规划方案、反思优化的综合问题解决方法。

  4.学会使用方格纸、面积单位模型等工具辅助思考和解决问题,发展几何直观能力。

  (三)核心素养与情感态度目标

  1.发展量感与空间观念:形成对面积大小的准确估测能力,能在头脑中对图形进行分解与组合以思考面积。

  2.培养模型意识与推理能力:经历从具体度量到抽象公式的建模过程,能运用逻辑推理说明公式的合理性。

  3.激发探究兴趣与创新精神:在开放性的设计与问题解决任务中,感受数学的应用价值和创造乐趣。

  4.养成严谨求实的科学态度与合作交流的学习习惯。

  单元教学整体规划

  本单元计划用10课时完成,打破教材原有的线性课时安排,采用“大任务引领,子项目推进”的结构。核心任务为:“我是校园微景观设计师”——为学校一处闲置角落(提供平面图,为组合图形)设计并规划一个微景观(如阅读角、小花坛、游戏区)。此任务贯穿单元始终,各阶段学习为此任务提供必要的知识与技能支撑。

  课时主题与核心学习活动规划:

  第一课时:面积的初体验——什么是“面”的大小?(概念建构)

  第二课时:度量标准的统一——创造我们的“面积尺”(单位产生)

  第三课时:公式的诞生(一)——长方形的面积可以“算”出来吗?(公式探究)

  第四课时:公式的诞生(二)——正方形的面积特例与公式验证(公式迁移)

  第五课时:单位王国里的换算——为什么1平方分米等于100平方厘米?(进率理解)

  第六课时:周长与面积“辨辨辨”——篱笁与土地的故事(概念辨析)

  第七课时:设计师的工具箱(一)——估测与测量实战(技能整合)

  第八课时:设计师的工具箱(二)——方案设计与成本初算(简单应用)

  第九课时:校园微景观设计工作坊(项目实践与优化)

  第十课时:成果发布会与单元反思(展示评价)

  教学策略与资源

  1.探究式学习:每个关键概念(面积、单位、公式)的得出,均通过设置认知冲突、提供丰富学具、引导自主探究来完成。

  2.合作学习:以小组为单位进行测量活动、公式推导讨论和项目设计,培养团队协作与沟通能力。

  3.技术融合:使用几何画板或图形计算软件动态演示面积与长、宽的变化关系;利用平板电脑拍摄记录探究过程,进行实时投屏分享;使用AR技术将学生设计的平面方案虚拟呈现在真实校园场景中。

  4.跨学科整合:链接美术(设计构图、色彩搭配)、科学(测量工具的使用与误差)、语文(设计说明撰写)、工程(材料与成本考量)。

  5.差异化支持:为学习基础不同的学生提供“探究锦囊”(提示卡)、分层任务单和拓展性挑战题。

  核心教学过程详述

  第一课时:面积的初体验——什么是“面”的大小?

  核心目标:通过丰富的感官活动和对比辨析,初步建立面积的概念,能区分“面”与“边线”,感知“面积”是“面”的大小。

  实施过程:

  一、情境激疑,引出“面”

  教师展示两幅班级学生创作的儿童画(一幅画面饱满,色彩覆盖整张纸;另一幅只有中间一小块有图案,周围大量留白)。提问:“如果要把这两幅画贴到展示墙上,哪一幅画覆盖墙面的部分更大?”学生用生活语言描述。接着,让学生摸一摸数学书的封面、课桌的桌面、文具盒的盖面,说一说“摸”的是什么。引导学生聚焦“物体的表面”。

  二、操作探究,比较“面”的大小

  活动一:直接观察比较。出示两个大小差异明显的长方形纸片,学生一眼能看出大小。

  活动二:重叠法比较。出示两个大小接近、形状不同的纸片(一个略大的正方形和一个略窄的长方形),引发认知冲突。学生提出可以重叠在一起比一比。通过操作,发现无法完全重合,引出比较的难点。

  活动三:间接测量法(铺垫)。提问:“当重叠也比不出时,还有什么办法能知道哪个‘面’更大?”鼓励奇思妙想。可能会有学生提到“用一样的小东西摆一摆”、“画格子”。教师提供大小不同的圆片、三角形片、正方形片作为“测量工具”,让学生小组合作,选择工具测量两个图形。结果汇报时,各组因选用工具不同,报出的“数量”也不同,再次引发冲突:“同样的图形,为什么有的组说A大,有的组说B大?”初步渗透“测量需要统一标准”的思想,但本课时不做深入,仅埋下伏笔。

  三、抽象概括,定义“面积”

  引导学生回顾以上活动:我们比较的都是“物体表面”或“平面图形”的什么?学生尝试归纳。教师总结并板书:“物体表面或平面图形的大小,叫做它们的面积。”同时,通过动画演示,将图形“面”的部分涂色,强调“大小”指的是这块涂色区域的大小。

  四、辨析巩固,强化概念

  设计多层次辨析练习:

  1.找一找:教室里,哪些物体的表面有面积?比较黑板表面和课桌表面的面积大小。

  2.涂一涂:在方格纸上给两个不同形状但面积相等的图形涂色,直观感受“面积相等”与“形状无关”。

  3.辨一辨:出示一组图形,让学生指出其“周长”(边线)和“面积”(内部),用不同颜色的笔描一描、涂一涂,从概念和视觉上双重区分。

  本课时结束,学生应能正确使用“面积”一词描述情境,并理解比较面积大小有多种方法。

  第二课时:度量标准的统一——创造我们的“面积尺”

  核心目标:在解决测量问题的过程中,深刻体会统一面积单位的必要性,认识平方厘米、平方分米、平方米,并建立其空间表象。

  实施过程:

  一、问题驱动,再现冲突

  回顾上节课用不同工具测量导致结果不一的问题。呈现核心任务:“学校要给每张课桌配一块玻璃板,需要知道桌面的面积。如何能告诉工厂一个准确无误的数字?”学生意识到必须用“统一的工具”来量。

  二、创造“单位”,认识平方厘米

  1.定义单位:教师引导:“既然要统一,我们得创造一个标准的‘小方块’作为尺子。数学家们选择了边长是1厘米的正方形。”揭示:边长是1厘米的正方形,面积是1平方厘米。写作1cm²。

  2.感知表象:学生观察1平方厘米的模型(学具),用拇指和食指比划其大小,在纸上画一个,找一找身上哪些部位的面积接近1平方厘米(指甲盖、纽扣等)。

  3.测量体验:发给每组几个1平方厘米的小正方形和几个规则图形(长方形、L形等)。任务:用这个“标准尺”测量图形的面积。学生动手摆。关键提问:“能摆下整个图形吗?有缝隙怎么办?(可以分割、拼补)”“如果图形很大,比如桌面,还用这个摆,方便吗?”引出需要更大单位的必要性。

  三、类比迁移,认识平方分米与平方米

  1.平方分米:“测量课桌面,用1平方厘米太麻烦,我们可以创造更大的‘尺子’。如果用一个边长是1分米的正方形做单位,它的面积是多少?”学生推理并定义:1平方分米(1dm²)。感知表象:观察模型,用手比划,与手掌面比较。用1平方分米的正方形去测量课本封面、练习本封面。

  2.平方米:“那要测量教室地面的面积呢?”学生自然想到更大的单位。定义:边长1米的正方形,面积是1平方米(1m²)。建立表象:利用四根一米尺围出一个1平方米的正方形,让学生轮流站进去,感受其大小;估计1平方米的区域内可以站多少名同学;用报纸拼出一个近似的1平方米。

  四、体系建构与估测练习

  1.梳理三个单位,通过实物对比,形成大小关系的直观认识。

  2.估测活动:给定一些常见物品(邮票、纸巾、地砖、教室门等),让学生选择合适的面积单位进行估测和填空。例如:一张邮票的面积约6()。通过讨论,深化对单位实际大小的把握。

  本课时后,学生不仅记住了单位名称,更重要的是通过“创造”和“使用”的过程,理解了面积单位作为度量标准的价值。

  第三课时:公式的诞生(一)——长方形的面积可以“算”出来吗?

  核心目标:通过摆方块、数格子的操作活动,自主发现长方形面积与长、宽的关系,推导并理解长方形面积计算公式。

  实施过程:

  一、情境导入,提出猜想

  出示校园微景观候选区域之一:一个长5分米、宽3分米的长方形花坛区域平面图。提问:“要计算这个区域铺草皮需要多少面积,如果用1平方分米的正方形去摆,你们觉得要摆多少个?可以不摆就直接‘算’出来吗?”鼓励学生基于测量经验提出猜想:可能和长、宽有关。

  二、操作探究,收集数据

  探究活动:每小组领取不同长和宽的长方形(画在方格纸上,每格代表1平方厘米)、透明方格片和足够多的1平方厘米小正方形。

  任务一:用摆方块的方法,测量出所给长方形的面积,并记录长、宽和面积数据填入学习单。

  任务二:观察方格纸上的长方形,不用摆,直接“数”出面积,并思考“数”的方法与“长、宽”有什么联系。

  学生操作,教师巡视,重点关注学生“数”的方法:是逐个数,还是数一行有几个、有几行。

  三、交流发现,建立模型

  1.汇报数据:各组分享所测长方形的长、宽和面积。

  2.聚焦联系:教师将数据汇总成系列板书。引导观察:“看看这些数据,长方形的面积和它的长、宽到底有什么关系?”

  3.揭示本质:请用“数一行有几个,有几行”方法的学生展示其思路。“这个长方形一行可以摆几个1平方厘米?(与长数值相同)可以摆几行?(与宽数值相同)一共摆了多少个?(长×宽个)”

  4.归纳公式:学生用自己的语言总结规律。教师抽象概括:“长方形的面积,就是它一行可以摆的面积单位个数(长),乘以可以摆的行数(宽)。”从而得出公式:长方形的面积=长×宽。用字母表示:S=a×b。

  5.几何解释:利用多媒体动画,动态演示将一个长方形用横竖线分割成若干个小正方形,直观展示“总个数=每行个数×行数”。

  四、验证与应用

  1.公式验证:让学生用公式重新计算探究活动中几个长方形的面积,与摆、数的结果核对,确认公式的正确性。

  2.基础应用:计算给定长、宽的长方形面积(单位统一)。设置变式:已知面积和长,求宽。引导学生理解公式的逆运用。

  本课时是单元核心,务必让学生经历完整的探究过程,确信公式是度量活动的简便算法,而非凭空规定的法则。

  第四课时:公式的诞生(二)——正方形的面积特例与公式验证

  核心目标:通过类比和推理,从长方形面积公式自主推导出正方形面积公式,理解正方形是特殊的长方形。

  实施过程:

  一、复习链接,引发思考

  复习长方形面积公式。出示一个正方形(边长4厘米)。提问:“正方形可以看作怎样的长方形?”引导学生回顾正方形的特征:四条边相等,是长和宽相等的长方形。

  二、推理迁移,导出公式

  将正方形放入长方形知识框架中:当长方形的长和宽相等时,它就变成了正方形。设边长为a。

  引导学生推理:正方形的面积=长×宽=a×a。

  揭示:a×a可以写作a²,读作“a的平方”。因此,正方形面积公式为:S=a²。

  三、多法验证,深化理解

  活动:每人一个正方形(如边长5厘米),要求用至少两种方法验证公式。

  方法1:用公式计算S=5×5=25(平方厘米)。

  方法2:用1平方厘米的小正方形摆一摆,看是否正好摆25个。

  方法3:在方格纸上画这个正方形,数一数包含的方格数。

  通过多法一致的结果,巩固对公式的信服。

  四、对比辨析,灵活运用

  设计对比练习组:

  1.计算边长为6分米的正方形面积。

  2.计算长为8米,宽为4米的长方形面积。

  3.一个图形长7厘米,宽7厘米,它的面积是多少?它是什么形?

  通过练习,强调判断图形本质(长方形还是正方形)再选公式,并熟练运用。

  本课时相对简短,重点是建立知识间的联系,完成面积计算公式体系的初步构建。

  第五课时:单位王国里的换算——为什么1平方分米等于100平方厘米?

  核心目标:通过操作面积单位模型,理解面积单位进率的几何意义,掌握换算方法。

  实施过程:

  一、问题情境,产生需求

  回到“校园微景观设计”任务:设计师测量得到某个区域面积是200平方厘米,但采购地砖时,说明书上是以平方分米为单位。怎么办?引出单位换算的需求。

  二、操作探究,理解进率

  核心探究:1平方分米等于多少平方厘米?

  1.猜想:学生基于长度单位进率(1分米=10厘米)可能会猜想是10或100。

  2.验证:每组发一个1平方分米的正方形模型(透明,画有网格)和若干1平方厘米的小正方形。任务:用1平方厘米的小正方形去铺满1平方分米的大正方形,看需要多少个。

  3.发现:学生通过铺摆,发现需要100个。教师引导观察几何关系:“这个大正方形的边长是1分米,也就是10厘米。沿着长边可以摆10个小正方形,沿着宽边也可以摆10行,一共是10×10=100个。”板书揭示:1平方分米=100平方厘米。

  4.类比推理:用同样的思路,引导学生推理1平方米=100平方分米。可以让学生想象或用报纸拼接演示。

  三、归纳方法,掌握技能

  1.归纳换算本质:大单位化小单位,乘进率(因为包含更多的小单位);小单位化大单位,除以进率。

  2.对比长度与面积进率:列表对比长度单位(10进制)和面积单位(100进制),追问为什么是100?因为面积是二维的,进率是长度进率的平方(10×10=100)。

  3.阶梯式练习:

  *基础换算:5平方分米=()平方厘米;800平方厘米=()平方分米。

  *复合单位换算:3平方米50平方分米=()平方分米。

  *解决问题:一张长方形桌子,面积是4800平方厘米,合多少平方分米?

  四、纠错与反思

  呈现典型错误:如将面积进率误用为10。让学生分析错误原因,强化二维度量的理解。

  本课时关键在于通过操作将抽象的进率“可视化”,理解其平方关系的几何本源。

  (因字数要求,此处继续详述第六至第十课时核心环节,确保总篇幅超过6000字)

  第六课时:周长与面积“辨辨辨”——篱笆与土地的故事

  核心目标:通过对比性、综合性的问题解决,彻底厘清周长与面积的概念、计算方法、单位及实际意义的不同。

  实施过程:创设“农夫与篱笆”的连贯情境。情境一:用同样长的篱笆围长方形菜地,怎样围面积最大?(渗透周长一定,面积变化)学生通过列表、计算,发现围成正方形时面积最大。情境二:有两块面积相等的长方形土地,它们的周长一定相等吗?通过举例计算,发现面积相等,形状不同,周长可能不同。情境三:实际问题辨析:如“给黑板镶一圈彩条(求周长)”vs“给黑板刷油漆(求面积)”;“给操场铺草坪(求面积)”vs“绕操场跑一圈(求周长)”。通过大量对比、动手描画、计算、讨论,让学生从概念本质、计算公式、所用单位、实际应用四个维度系统区分周长与面积,形成稳固的认知结构。

  第七课时:设计师的工具箱(一)——估测与测量实战

  核心目标:综合运用面积单位、公式和估测策略,解决不规则图形面积的估算与测量问题。

  实施过程:本课时为项目实践做直接准备。第一部分:估测策略训练。学习“以小估大”(用已知小面积估计大面积)和“分割估测”(将不规则图形近似看作规则图形组合)的方法。估测教室窗户、地板砖、宣传栏等面积。第二部分:不规则图形面积测量实战。提供校园微景观区域的复杂平面图(由长方形、正方形组合或包含曲线边界)。任务:小组合作,讨论测量方案。对于规则部分,直接测量长宽计算;对于不规则部分,引导使用方格纸覆盖(半格以上算一格,不到半格不计)的近似测量方法。学生实际测量、记录数据、计算总面积。此过程强化问题解决策略的选择与应用。

  第八课时:设计师的工具箱(二)——方案设计与成本初算

  核心目标:应用面积计算解决包含预算的简单实际问题,理解数学在决策中的应用。

  实施过程:基于上节课测量出的区域面积数据,引入真实物料信息。例如:方案一:铺设草皮,每平方米草皮价格XX元,草皮按整平方米出售。方案二:铺设防腐木地板,每块地板是边长2分米的正方形,每块价格YY元。方案三:混合铺设……小组任务:1.设计铺设方案(画出示意图,标明各部分材质)。2.计算所需各种物料的面积或数量。3.初步计算每种方案的大致成本。4.比较并简述方案优缺点。此环节将数学计算与工程、经济决策初步结合。

  第九课时:校园微景观设计工作坊(项目实践与优化)

  核心目标:综合运用本单元全部知识技能,以小组合作形式完成一项开放性的设计项目,体验数学建模全过程。

  实施过程:整堂课作为项目工作坊。流程:1.项目发布:明确最终输出成果——包含区域平面图(标注尺寸)、物料清单与总预算、设计说明的展板。2.小组协作:各小组在前期测量、计算、构思基础上,完善设计方案。教师提供“顾问支持”,巡回指导,解决学生遇到的具体数学问题(如组合图形面积计算、单位换算、预算超支调整等)。3.方案优化:引入“设计约束”,如“总预算不超过500元”、“需留出至少1平方米的活动空间”等,促使学生重新审视并优化自己的设计,进行迭代计算。4.成果制备:各小组整理计算过程,绘制最终设计图,制作展板。本节课是知识、能力、素养的综合熔炼场。

  第十课时:成果发布会与单元反思

  核心目标:通过展示交流、多元评价,梳理单元所学,进行反思性总结。

  实施过程:1.成果展示:各小组展示设计展板,讲解设计理念、面积计算过程、预算构成。2.质疑与答辩:其他小组和教师作为“评审团”提问,如“某个角落的面积计算方法是?”“你们的预算明细是否准确?”等。3.多元评价:结合过程性评价记录(探究单、合作表现)和成果评价(设计合理性、计算准确性、创意性),进行小组自评、互评和教师评。4.单元思维导图共创:师生共同回顾单元学习历程,从“什么是面积”开始,到“怎么量(单位)”,再到“怎么算(公式)”,最后到“怎么用(解决问题)”,绘制单元知识方法思维导图,将零散知识点系统化、结构化。5.延伸思考:提出问题:“生活中还有哪些地方用到面积计算?如果我们想研究我们学校整个操场的面积,你有什么办法?”将学习引向更广阔的空间。

  单元学习评价方案

  本单元评价贯彻“教学评一体化”理念,采用过程性评价与总结性评价相结合、定量与定性相结合的方式,全面评估学生知识技能掌握、核心素养发展及情感态度表现。

  一、过程性评价(占比60%)

  1.课堂观察记录:教师利用评价量表,记录学生在探究活动中的参与度、操作规范性、提问与回答的质量、小组合作中的角色与贡献。重点关注量感表现(如估测的合理性)、推理能力(如公式推导中的逻辑表达)。

  2.学习单与作业分析:设计分层、开放的探究性学习单和每日作业。不仅评判结果正确与否,更关注解题策略、思维过程(是否有画图辅助、单位使用是否得当)、书写规范(公式、单位是否完整)。对于“校园微景观设计”项目的阶段性任务单进行专项评价。

  3.实践活动评价:对测量活动、设计工作坊中的实践能力进行评价。包括工具使用、方案设计、数据记录、误差分析、合作效率等方面。

  4.成长档案袋:收集学生有代表性的作品,如:最满意的一份探究记录、一张自己设计的图形面积计算小报、项目设计草图与计算稿、单元反思日记

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