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文档简介

初中八年级化学(五四学制)《物质的变化与性质》单元整体教学设计

  一、单元整体设计理念与依据

  本教学设计以《义务教育化学课程标准(2022年版)》为根本遵循,立足于五四学制初中八年级学生的认知发展规律与化学学科启蒙教育的特点。设计核心在于超越传统课时孤立、知识碎片化的教学模式,转向以“物质的变化与性质”为核心概念的单元整体建构。我们强调“从生活走进化学,从化学走向社会”的线索,将科学探究作为学生主动构建知识、发展关键能力的主要途径。通过创设真实、富有价值的问题情境,引导学生经历“观察现象-提出问题-实验探究-形成概念-解释应用”的科学实践过程,深刻理解物理变化与化学变化的本质区别,初步建立“性质决定用途”的化学基本观念,并在此过程中培育学生的科学探究精神、证据推理意识以及严谨求实的科学态度,为后续系统学习化学奠定坚实的思想与方法论基础。

  二、单元教材分析与整合(人教版五四学制全一册)

  本单元内容对应于教材第一单元《走进化学世界》的核心部分,是学生系统接触化学学科的起始与奠基章节。教材编排遵循由感性到理性、由宏观到微观的认知顺序,首先通过丰富的生活实例和直观实验引出物质变化的不同类型,进而抽象出物理变化与化学变化的概念,并关联引出物理性质与化学性质。教材内容看似浅显,实则蕴含着化学学科最本质的思维方法——基于实验证据的分类与比较、宏观现象与微观本质的关联。然而,教材的线性呈现方式可能弱化概念间的内在联系与探究深度。因此,本设计对教材内容进行了结构化重组与拓展:将“变化”与“性质”进行一体化教学设计,将“蜡烛燃烧”等经典实验升级为贯穿单元的主线探究任务,并整合引入“物质分离”等实践内容,使概念学习植根于持续的探究活动之中,形成一个逻辑连贯、螺旋上升的学习整体。

  三、学情深度分析

  认知起点:八年级学生正处于从具体运算阶段向形式运算阶段过渡的关键期。他们具备一定的观察、描述和比较生活现象的能力,对“燃烧”、“锈蚀”等常见变化有感性认识,但缺乏从学科视角进行系统分类和本质分析的意识与方法。其前概念中可能混淆“变化”与“消失”、“现象”与“本质”等关系。

  能力基础:学生初步具备动手操作和合作讨论的能力,但对科学探究的完整流程、变量控制、证据收集与结论归纳尚处于启蒙阶段。实验操作规范性、安全意识需重点培养。

  心理与兴趣特征:学生对化学实验充满强烈的好奇心和探究欲,热衷于动手实践。教学需充分利用这一特点,将趣味性与科学性紧密结合,引导好奇心转化为持续的学习内驱力。同时,需关注学生抽象概括能力的个体差异,设计梯度任务与支架。

  四、单元学习目标

  (一)化学观念与核心概念

  1.能通过具体实例和实验探究,归纳概括物理变化与化学变化的本质特征(有无新物质生成),并能运用这一标准对常见变化进行准确判断和分类。

  2.能区分物理性质与化学性质,理解“性质”是物质的固有属性,而“变化”是物质属性的展现过程,初步建立“物质的性质决定其用途”的化学基本观念。

  3.初步认识化学变化常伴随能量变化、颜色改变、气体生成、沉淀产生等现象,并了解这些现象可作为判断化学变化的辅助依据,但非本质依据。

  (二)科学探究与实践能力

  1.经历完整的科学探究过程:能针对具体物质变化提出可探究的问题,进行合理猜想,设计简单的对照实验方案。

  2.能安全、规范地进行药品取用、加热、固体研磨、气体检验等基本操作,并如实观察、记录实验现象。

  3.能基于实验证据进行初步的分析与推理,得出合理的结论,并尝试用语言、文字、图表等多种方式表达探究过程和结果。

  4.发展跨学科实践能力:通过物质分离(如粗盐提纯)等活动,关联物理学科相关知识,体会不同学科方法在解决实际问题中的综合应用。

  (三)科学态度与责任

  1.保持和增强对物质世界的好奇心和探究欲,体验科学探究的艰辛与喜悦。

  2.逐步养成实事求是、严谨细致的科学态度,懂得实验证据在得出结论中的决定性作用。

  3.初步认识化学对人类文明和社会发展的双重影响,树立合理利用化学、促进可持续发展的社会责任意识。

  五、单元教学重难点

  教学重点:

  1.物理变化与化学变化的本质区别与判断方法。

  2.物理性质与化学性质的概念辨析,以及性质与用途的关系。

  3.科学探究基本环节的体验与实践,特别是实验观察、现象描述与证据推理。

  教学难点:

  1.从宏观现象中抽提本质,理解“新物质生成”这一判断化学变化的根本标准,并能辨析复杂变化(如蜡烛燃烧、爆炸)中的物理变化与化学变化。

  2.建立“性质”作为物质内在属性的抽象概念,并与具体的“变化”过程建立清晰联系。

  3.基于实验证据进行逻辑推理和结论归纳的思维过程培养。

  六、单元教学策略与方法

  1.情境驱动,问题链引导:创设“厨房里的化学”、“神奇的魔术”等真实且富有挑战性的情境,以环环相扣的问题链驱动学生思考,激发探究动机。

  2.实验探究,主体建构:将学生置于探究活动的中心,通过“预测-观察-解释”、“对比实验”、“微型实验”等多种形式,让概念在动手实践中自然生成。

  3.模型构建,思维可视化:引导学生构建“变化分类模型”、“性质-变化-用途关系图”等思维模型,将内隐思维过程外显化,促进深度理解。

  4.合作学习,对话协商:鼓励小组讨论、辩论,在观点碰撞中澄清迷思概念,发展交流与合作能力。

  5.信息技术融合:利用高清实验视频、微观反应动画、数字传感器(如温度、pH传感器)等,突破时空和感官限制,揭示现象背后的本质。

  6.联系生活,学以致用:紧密联系材料、能源、环境、健康等社会议题,设计项目式学习任务,体现化学学习的价值。

  七、单元教学资源与准备

  实验器材与药品:蜡烛、烧杯、澄清石灰水、干燥烧杯、研钵、镁条、稀盐酸、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液、铁钉、食盐、泥沙、过滤装置、酒精灯、试管、胶头滴管等。

  数字化资源:物质变化微观模拟动画;物质性质与用途数据库;虚拟实验平台(备用);课堂实时投屏系统。

  学习材料:探究任务单、概念图模板、生活现象图片/视频集、阅读材料(化学史、科技应用)。

  八、单元教学流程总体概览

  本单元计划用6课时完成,采用“总-分-总”的结构:

  课时1:初探变化世界——基于现象的观察与分类(建立感性认识,引发认知冲突)。

  课时2-3:揭秘变化本质——物理变化与化学变化的实验探究与概念建构(聚焦核心概念,深入探究)。

  课时4:认识物质属性——物理性质与化学性质的辨析与应用(从“变化”延伸到“性质”)。

  课时5:实践与整合——物质分离中的变化辨析与性质应用(综合应用,跨学科实践)。

  课时6:单元总结与评价——观念建构与社会议题讨论(梳理提升,价值引领)。

  九、分课时教学设计详案

  第一课时:初探变化世界——基于现象的观察与分类

  (一)课时目标

  1.通过对一组生活与实验现象的细致观察和描述,激发对物质变化的兴趣。

  2.尝试对观察到的变化进行多维度的分类,初步感知不同变化间的差异。

  3.能提出关于物质变化的、有价值的探究问题。

  (二)教学流程

  环节一:情境导入——置身“变化”的海洋(约10分钟)

  教师活动:播放一段快剪视频,内容涵盖冰山融化、钢铁生锈、食物腐败、烟花绽放、水蒸发、电池放电等自然与生活中的变化现象。提问:“我们生活在一个不断变化的世界中。刚才视频里,你看到了哪些变化?你能用语言描述它们吗?”

  学生活动:观看视频,积极发言,尝试描述看到的变化。描述可能停留在“冰化了”、“铁锈了”、“东西坏了”等生活语言层面。

  设计意图:利用视觉冲击迅速聚焦主题,激活学生已有的生活经验,同时暴露其描述的非科学性,为后续学习埋下伏笔。

  环节二:活动探究——观察与描述的变化(约20分钟)

  教师活动:组织学生进行分组观察活动。每组提供三组实验/实物:(1)冰的熔化成水,水的沸腾;(2)镁条打磨前后对比,镁条在空气中点燃(教师演示,强调安全);(3)硫酸铜晶体研磨成粉末,硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应。提供探究任务单,要求学生:①仔细观察变化前、变化中、变化后的物质状态、颜色等;②尽可能详尽、准确地记录现象;③思考这些变化有哪些相同点和不同点。

  学生活动:分组进行观察、操作(在教师指导下进行安全操作)、记录、讨论。他们可能会关注到状态改变、发光发热、颜色变化、产生沉淀等不同现象。

  设计意图:提供有结构的对比材料,引导学生在亲身观察和记录中,积累丰富的感性材料,并初步进行比较思考。

  环节三:交流研讨——尝试对变化分类(约10分钟)

  教师活动:引导学生汇报观察记录,并将各组记录的关键词(如“状态变”、“颜色变”、“产生新东西”、“发光发热”等)板书在黑板上。追问:“根据你们观察到的这些不同点,能否尝试将这些变化分成两类?你的分类标准是什么?”鼓励不同分类标准的出现(如是否reversible,是否需要外界条件,现象是否剧烈等)。

  学生活动:小组代表汇报,全班交流。可能出现多种分类方式,并可能产生争论,例如对于“冰融化”和“铁生锈”是否属于同一类,会有不同意见。

  设计意图:制造认知冲突,让学生意识到仅凭表面现象难以达成一致分类,迫切需要一种更本质、更科学的分类标准,从而自然引出下一课时的核心探究问题:“这些变化的本质区别到底是什么?”

  环节四:总结留疑(约5分钟)

  教师活动:肯定学生观察的细致和思考的多样性。总结:“今天我们看到,物质的变化多种多样,从不同角度可以有不同的分类。但化学家们找到了一种最本质的标准来区分变化。这个标准是什么?我们下节课将通过更深入的实验来寻找答案。”布置课后思考:列举生活中5个你认为“有本质不同”的变化,并写下你的理由。

  (三)板书设计(思维导图式)

  中心词:物质的变化

  分支1:观察到的现象(学生列举关键词)

  分支2:我们的分类尝试(学生提出的不同标准)

  分支3:待解决的问题:本质区别何在?

  第二课时:揭秘变化本质(上)——聚焦“新物质”的追寻

  (一)课时目标

  1.通过设计实验验证“变化后是否产生新物质”,理解“新物质生成”是化学变化的本质特征。

  2.能初步运用“是否有新物质生成”判断简单的物理变化和化学变化。

  (二)教学流程

  环节一:问题聚焦,明确探究任务(约5分钟)

  教师活动:回顾上节课的分类争议,明确提出本课核心问题:“判断变化类型最本质的标准,是看变化后是否产生了新的物质。那么,如何证明一种‘新物质’产生了呢?”引导学生思考证据类型:颜色、状态、气味等性质的改变可能暗示新物质,但需要更确凿的证据,如产生与原物质性质截然不同的新物质。

  学生活动:在教师引导下,理解探究的核心是寻找“新物质存在”的证据。

  环节二:探究活动一:蜡烛燃烧——复杂变化中的证据寻找(约15分钟)

  教师活动:演示并引导学生共同探究蜡烛燃烧。提出问题链:①蜡烛燃烧时发生了什么变化?(发光、发热、变短、熔化…)②哪些现象可能意味着新物质的产生?③如何证明你的猜想?引导学生设计检验方案:用干燥烧杯罩在火焰上方检验水;用内壁涂有澄清石灰水的烧杯检验二氧化碳。

  学生活动:观察教师演示,参与设计检验方案,观察并记录实验现象(烧杯内壁出现水雾,澄清石灰水变浑浊),分析得出“蜡烛燃烧产生了水和二氧化碳这两种新物质”的结论。

  设计意图:以蜡烛燃烧这一经典、复杂的实验为载体,示范如何通过设计实验、寻找证据来证明新物质的生成,建立探究范式。同时明确,燃烧是化学变化。

  环节三:探究活动二:分组实验——多角度验证“新物质”(约15分钟)

  教师活动:布置分组探究任务,每组从以下两个实验中任选一个完成:A.铁钉与硫酸铜溶液反应;B.氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应。提供任务单,要求学生:①描述变化前后物质的颜色、状态;②记录实验现象;③分析并得出结论:是否有新物质生成?依据是什么?

  学生活动:分组合作完成实验,观察、记录、讨论并得出结论。例如,A组观察到铁钉表面覆盖红色物质,溶液颜色变浅,证明有铜生成;B组观察到蓝色沉淀生成,证明有新物质氢氧化铜生成。

  设计意图:让学生亲身实践“寻找新物质证据”的过程,巩固探究方法,并从不同反应中积累证据经验。

  环节四:概念初建与辨析(约10分钟)

  教师活动:组织学生汇报实验结果。在黑板上画出T型图,左侧列举例证(冰融化、水沸腾、研碎胆矾等),右侧列举例证(蜡烛燃烧、铁钉与硫酸铜反应等)。引导学生共同归纳:左侧变化共同点是“没有新物质生成”,称为物理变化;右侧变化共同点是“有新物质生成”,称为化学变化。强调“新物质生成”是唯一本质判断标准,伴随的现象(发光、放热、变色等)只是辅助判断,并非必然或独有。

  学生活动:参与归纳,形成物理变化与化学变化的初步概念。尝试用新概念重新判断第一课时的一些变化实例。

  设计意图:在充分实验证据的基础上,引导学生自主归纳概念,实现从感性到理性的飞跃。强调本质标准,澄清可能出现的迷思概念。

  第三课时:揭秘变化本质(下)——概念的深化与辨析

  (一)课时目标

  1.能准确判断复杂的、伴随多种现象的变化(如爆炸、食物消化)中的物理变化与化学变化。

  2.了解化学变化伴随能量变化,初步认识化学能与其他形式能量的转化。

  3.体会化学变化在生产和生活中的广泛应用。

  (二)教学流程

  环节一:概念巩固与挑战(约10分钟)

  教师活动:出示一组辨析题,包括易混淆或综合性实例:①电灯发光发热;②火药爆炸;③轮胎爆炸;④用粮食酿酒;⑤活性炭吸附色素。要求学生先独立思考判断,再小组讨论,重点阐述判断理由(是否基于“新物质生成”)。

  学生活动:独立思考后小组辩论。例如,对于爆炸,需区分化学爆炸(火药,新物质生成)和物理爆炸(轮胎,气体膨胀)。通过辩论深化对概念本质的理解。

  设计意图:设置认知阶梯,通过辨析挑战,促使学生灵活、准确地应用概念,特别是处理复杂情境。

  环节二:探究化学变化中的能量变化(约15分钟)

  教师活动:提出问题:“化学变化不仅产生新物质,还常常伴随着能量变化。我们如何感知这种能量变化?”演示或分组实验:①镁条与稀盐酸反应,触摸试管外壁;②氢氧化钡与氯化铵反应,感受温度变化(吸热)。引导学生将感知到的“热”与能量释放(化学能转化为热能)联系起来。

  学生活动:通过触觉感知反应的放热或吸热现象,认识化学变化中能量转化的普遍性。讨论生活中利用化学变化获取能量的例子(如燃料燃烧、电池)。

  设计意图:拓展化学变化的内涵,建立“新物质生成”与“能量变化”的关联,初步渗透能量观。

  环节三:化学变化的价值与思考(约10分钟)

  教师活动:展示图片或视频资料,呈现化学变化在冶金、合成材料、药物制备、环境保护(如污水处理中的化学反应)等方面的关键作用。同时,也展示不当利用化学变化带来的问题(如污染、爆炸事故)。引导学生辩证看待化学变化。

  学生活动:观看、聆听,感受化学变化对人类社会的巨大价值,并思考如何安全、合理地利用化学变化。

  设计意图:将学科知识与STSE(科学、技术、社会、环境)教育有机结合,提升学生的科学价值观和社会责任感。

  环节四:本主题小结(约5分钟)

  师生共同总结物理变化与化学变化的区别与联系(如化学变化中一定伴随物理变化),构建更完善的概念网络。

  第四课时:认识物质属性——从“变化”到“性质”

  (一)课时目标

  1.能区分物理性质与化学性质,理解“性质”是物质本身固有的属性。

  2.理解“变化”是物质性质在特定条件下的表现,能举例说明性质与变化的关系。

  3.初步建立“物质的性质决定其用途”的观念,并能举例分析。

  (二)教学流程

  环节一:概念迁移与生成(约15分钟)

  教师活动:引导学生回顾:“我们通过‘变化’认识了物质。现在请思考:为什么有的物质能发生燃烧(化学变化),有的不能?为什么铁能生锈,而黄金不易生锈?”引出“性质”概念——物质固有的、决定其能否发生某种变化的属性。类比:人的“性格”(性质)决定其“行为”(变化)。

  学生活动:思考并回答教师问题,理解“性质”是更本质、更稳定的东西。

  教师活动:进一步引导分类:“不需要通过化学变化就能表现出来的性质,如颜色、状态、气味、熔点、沸点、硬度等,称为物理性质。需要通过化学变化才能表现出来的性质,如可燃性、助燃性、稳定性、酸性、碱性等,称为化学性质。”结合具体物质(如氧气、酒精、铁)进行说明。

  设计意图:从“变化”自然过渡到“性质”,利用类比帮助学生理解抽象概念。通过具体实例明确两类性质的界定。

  环节二:探究活动:物质性质大侦探(约20分钟)

  教师活动:创设情境:实验室有几个未贴标签的瓶子,分别可能装有水、酒精、醋酸、碳酸钠粉末。提供必要的仪器和试剂(如pH试纸、蜡烛、小苏打等)。布置任务:请设计实验方案,利用它们的物理性质和化学性质进行鉴别。强调安全性和方案设计的逻辑性。

  学生活动:小组讨论,设计方案。方案可能包括:闻气味(物理性质,需在教师指导下安全进行);溶于水测pH(化学性质);与醋或小苏打反应观察气泡(化学性质);点燃测试(化学性质,需谨慎)。然后分组实施(或讨论方案,关键实验由教师演示)。

  设计意图:将性质的学习置于真实的鉴别任务中,促使学生综合运用物理性质和化学性质解决问题,深刻体会“性质”是识别和区分物质的依据。

  环节三:性质决定用途(约10分钟)

  教师活动:展示一组物品或图片:铜导线、金刚石玻璃刀、干冰用于人工降雨、氮气作保护气、氧气用于急救。提问:“这些物质为什么有这些用途?这分别利用了它们的什么性质?”引导学生分析,并概括出“性质决定用途,用途反映性质”的结论。

  学生活动:分析讨论,建立性质与用途之间的逻辑联系。

  设计意图:建立化学学习中一个重要的基本观念,体现化学知识的应用价值,使学习更具意义。

  第五课时:实践与整合——物质分离中的变化辨析与性质应用

  (一)课时目标

  1.应用物理变化与化学变化的概念,分析物质分离提纯过程中的变化类型。

  2.学习过滤等分离混合物的基本操作,体会根据物质物理性质的差异进行分离的方法。

  3.在综合实践活动中,进一步发展实验技能、问题解决能力和团队协作能力。

  (二)教学流程

  环节一:项目引入——粗盐初步提纯(约10分钟)

  教师活动:展示含有泥沙的粗盐,提出实际任务:如何获得较纯净的食盐?引导学生分析粗盐的成分(氯化钠和泥沙),思考分离依据:利用氯化钠和泥沙在水中的溶解性(物理性质)不同。讨论分离方案:溶解、过滤、蒸发。

  学生活动:分析问题,提出分离思路,明确每一步操作的目的是利用物质的何种性质,并预测每一步发生的是物理变化还是化学变化。

  设计意图:以真实任务驱动,整合“性质”与“变化”知识,体现知识的综合应用价值。

  环节二:实验探究——分组进行粗盐提纯(约25分钟)

  教师活动:讲解并演示关键操作(过滤的“一贴二低三靠”、蒸发结晶的注意事项)和安全要点。巡视指导,及时纠正操作,引导学生观察现象,思考原理。

  学生活动:分组合作,完成粗盐的溶解、过滤、蒸发操作。在任务单上记录各步骤的现象,并分析判断每个步骤属于何种变化,利用了何种性质。观察最终得到的精盐,并与粗盐对比。

  设计意图:通过完整的实验操作活动,将理论知识转化为实践能力。在“做中学”,深化对物理变化和物质物理性质在分离中应用的理解,同时培养规范的实验技能和严谨的态度。

  环节三:总结与拓展(约10分钟)

  教师活动:引导学生总结粗盐提纯的原理、步骤及各步骤中的变化类型。提问:“过滤只能除去不溶性杂质。如果粗盐中还含有可溶性杂质(如氯化镁、氯化钙),我们还能用物理方法轻易分离吗?这可能需要利用化学变化将其转化为沉淀再过滤。这说明了什么?”引导学生认识分离方法的多样性及物理方法和化学方法的综合运用。

  学生活动:总结本实验,并思考更复杂的分离问题,体会化学方法在物质提纯中的独特价值。

  设计意图:提升思维层次,从简单的物理分离过渡到对复杂分离的思考,为后续学习(如酸碱盐)埋下伏笔,并认识化学方法的不可替代性。

  第六课时:单元总结与评价——观念建构与社会议题讨论

  (一)课时目标

  1.系统梳理本单元核心知识,构建“物质的变化与性质”概念网络图。

  2.能综合运用本单元所学,分析和解释生活中的相关现象及简单社会议题。

  3.通过单元学习评价,反思学习过程,巩固学习成果。

  (二)教学流程

  环节一:知识结构化梳理(约15分钟)

  教师活动:提供概念图框架或关键词(物质、变化、性质、物理、化学、新物质、用途等),引导学生以小组为单位,绘制本单元的概念关系图。鼓励创造性地表达概念间的联系。

  学生活动:小组合作绘制概念图,并派代表展示、讲解。不同小组的图式可能各具特色,但应准确反映核心概念间的逻辑关系(如“物质具有性质,性质决定变化,变化体现性质,性质决定用途”)。

  设计意图:通过构建概念图,促进学生对单元知识的深度加工和结构化存储,从整体上把握知识的内在联系。

  环节二:综合应用与议题讨论(约20分钟)

  教师活动:呈现综合性议题或情境任务,例如:①从变化和性质的角度,分析“真金不怕火炼”和“纸包不住火”这两句俗语的科学内涵。②讨论“食品添加剂”的使用:如何从化学变化和性质的角度,理解防腐剂的作用原理及其安全性争议?③设计一个简单的家庭小实验,证明空气中含有水蒸气(利用水蒸气的性质及其引起的某种变化)。

  学生活动:选择感兴趣的议题进行小组讨论或方案设计,然后全班交流分享。需要综合运用本单元的概念和思维方法进行分析、论证或设计。

  设计意图:将学习引向更深层次的应用与思考,在真实、复杂的情境中检验和提升学生的核心素养,特别是科学态度与社会责任。

  环节三:单元学习评价与反思(约10分钟)

  教师活动:简要回顾单元学习历程,肯定学生的进步。布置多元评价任务:包括一份涵盖核心概念理解和简单应用的基础性练习;一个开放性反思问题(如“本单元学习中最触动你的一个实验或观点是什么?它改变了你对周围世界的哪些看法?”);鼓励学生进行自我评价和小组互评。

  学生活动:完成评价任务,并进行学习反思。

  设计意图:通过多元评价,全面了解学生的学习成效。反思环节促进元认知发展,将学习体验内化为科学素养的成长。

  十、单元评价设计

  本单元评价贯穿教学始终,采用过程性评价与终结性评价相结合、定性评价与定量评价相结合的方式。

  1.过程性评价(占比60%):

  *课堂观察:记录学生在探究活动中的参与度、操作规范性、合作交流表现、提问与发言质量。

  *探究任务单/实验报告:评价其观察记录的准确性、分析的逻辑性、结论的科学性。

  *概念图/思维导图:评价其对知识结构和概念间关系的理解深度。

  *小组活动表现:通过组内互评和教师评价,考察合作与贡献。

  2.终结性评价(占比40%):

  *单元纸笔测验:侧重考查对物理变化、化学变化、物理性质、化学性质等核心概念的辨析、判断及在简单情境中的应用。

  *实践性任务评价:如“粗盐提纯”操作考核或“家庭小实验”设计方案评价。

  *开放性议题分析报告:评价其综合运用知识分析社会议题的能力和科学表达的条理性。

  十一、板书设计(单元核心脉络)

  该板书设计旨在呈现单元核心概念

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