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文档简介

初中七年级生物学《人类的起源与发展》单元整体教学设计

  一、单元教学整体设计依据

  (一)课标依据与核心素养指向

  本教学设计严格依据《义务教育生物学课程标准(2022年版)》中“生物多样性的进化”主题相关要求进行构建。课程内容要求学生“尝试通过化石记录、比较解剖学和胚胎学等事实,说明当今生物具有共同的祖先”,“认识到生物的进化遵循从简单到复杂、从水生到陆生、从低等到高等的规律”。本单元“人类的起源与发展”正是这一核心观念在人类自身物种上的集中体现与深化应用。教学设计旨在通过对人类这一特殊物种进化历程的深度探究,引导学生建构生命进化观,理解人类在自然界中的位置,并在此过程中全面发展生物学核心素养。

  在生命观念层面,着力引导学生形成“结构与功能相适应”、“生物与环境相互作用”以及“进化与适应”的深刻认识,理解从古猿到现代人在形态结构、生理功能和行为方式上的一系列适应性变化。科学思维层面,重点训练学生基于化石、遗传学、解剖学等多重证据进行逻辑推理与论证的能力,学习构建合理的解释模型,并能对不同的假说进行批判性审视。探究实践层面,设计模拟考古分析、数据模型构建、科学辩论等任务,提升学生基于证据解决真实问题的综合实践能力。态度责任层面,引导学生科学认识人类起源,树立人与自然和谐共生的生态伦理观,理解科学研究的艰辛与协作价值,激发探索生命奥秘的内在动力以及对全人类共同命运的关怀。

  (二)教材与学情深度分析

  本单元对应人教版七年级生物学下册第四单元第一章第一节内容,是学生系统学习生物学后,首次将进化视角聚焦于自身物种。教材内容以“从猿到人”的进化历程为主线,呈现了化石证据、环境变迁与人类形态特征变化的关系。然而,教材受篇幅所限,对进化证据链的丰富性、进化动力的复杂性以及现代分子生物学成果的呈现较为简略。这为本单元进行拓展性、探究性的深度教学设计提供了空间。

  七年级学生处于形象思维向抽象逻辑思维过渡的关键期,对人类自身的来源怀有天然的好奇心,已通过多种媒介接触过“猿人”、“进化论”等概念,但认知往往碎片化,甚至存在误区(如“人是猴子变的”)。其优势在于探究兴趣浓厚,乐于参与模拟活动和小组合作;挑战在于系统梳理证据、进行严密的逻辑推理和基于复杂证据构建解释的能力尚在发展中。因此,教学设计需以强有力的情境和问题驱动,将宏大的进化历程拆解为可探究、可操作、可思辨的阶梯式任务,帮助学生在主动建构中形成科学概念。

  (三)单元整体设计思路与创新点

  本单元打破单课时孤立授课的传统模式,采用“总-分-总”的单元整体教学架构,规划为6课时连贯的探究之旅。核心设计思路为:以“人类身份探寻”为贯穿始终的大概念,构建“定位(人类在自然界的位置)—寻踪(化石中的进化证据)—探因(进化的驱动力与过程)—思辨(进化的未解之谜与未来)—担当(作为现代人的责任)”五阶递进的学习逻辑。将知识学习嵌入到“为自然博物馆策划‘人类进化馆’”的项目式学习情境中,使学生在完成真实任务的过程中,主动应用知识、发展能力、形成素养。

  主要创新点体现在:第一,证据体系立体化。不仅依托教材中的化石证据,还整合引入现代遗传学(如线粒体夏娃、Y染色体亚当假说)、比较基因组学、古环境重建等多学科证据,让学生体验现代人类起源研究的综合性与交叉性。第二,问题设计思辨化。不仅探讨“如何进化”,更深入“为何如此进化”、“进化是否仍在继续”、“‘智人’定义为何”等开放性、前沿性问题,培养学生的高阶思维。第三,学习成果产品化。学习过程同步生成“人类进化关键节点档案”、“进化动力分析图”、“未来人类演化猜想报告”等系列成果,最终整合为完整的展览策划案,实现学习过程的可视化与学习价值的延伸化。

  二、单元教学目标与重难点

  (一)单元学习目标

  1.生命观念:通过比较现代人与类人猿、分析古人类化石特征,系统阐述从古猿到现代人在骨骼、脑容量、使用工具等方面的适应性变化,深入理解“自然选择”、“适应”等进化核心概念在人类这一物种上的具体体现,构建人类是生物进化的产物,并与环境协同演化的科学自然观。

  2.科学思维:能够识别、筛选和整合化石形态学数据、地质年代信息、古环境资料以及现代分子生物学证据,运用归纳、演绎、类比等逻辑方法,推理人类进化的大致历程和可能路径;能够针对“人类起源的单地区说与多地区说”、“尼安德特人消失的原因”等科学争议,提出自己的初步见解并陈述理由,发展批判性思维能力。

  3.探究实践:能模拟古生物学家的工作流程,对提供的“化石”(模型或图片资料)进行观察、测量、记录和特征比较,并尝试进行分类和谱系推断;能够利用提供的遗传距离数据,构建简单的分子进化树模型;能与同伴协作,设计并完成一个验证“直立行走在能量消耗或视野上的优势”的模拟实验或模型演示。

  4.态度责任:在探究中感受人类起源历程的波澜壮阔与科学发现的艰辛,认识到人类是自然界的一部分,孕育于自然又拥有改变自然的独特能力,从而生发对生命的敬畏、对科学探索精神的崇尚,并初步思考作为“智人”一员所应承担的维护生物多样性、促进可持续发展的社会责任。

  (二)单元教学重点与难点

  教学重点:

  1.人类进化过程中的主要阶段及其代表性化石证据与形态特征(如南方古猿的直立行走、能人的工具制造、直立人的火的使用、智人的艺术与抽象思维)。

  2.从古猿到现代人一系列关键适应性特征(如直立行走、大脑扩容、语言产生)与环境变迁(如森林缩减、草原扩张)之间的因果关系分析。

  3.基于多重证据(化石、石器、遗传)构建并理解人类进化大致历程的科学方法。

  教学难点:

  1.辩证理解“人类起源于古猿”的含义,澄清“直系祖先”与“旁系近亲”的区别,避免线性进化误解。

  2.综合运用解剖学、考古学、环境科学等多维度证据,对进化事件(如某种古人类的灭绝)进行合乎逻辑的、多因素的综合解释。

  3.理解人类生物学进化与文化进化(工具、语言、艺术、社会结构)之间的相互作用与加速效应。

  三、单元教学资源与技术整合

  (一)核心教学资源

  1.实物与模型资源:现代黑猩猩、大猩猩骨骼品与人类骨骼模型的对比套件;南方古猿“露西”、北京猿人、尼安德特人等代表性古人类头骨模型(或高精度3D打印模型);新旧石器时代典型石器工具品。

  2.图文与数据资源:精心编选的古人类化石发现地层剖面图、全球古人类遗址分布地图、不同时期古人类脑容量变化数据表、古气候变迁(如氧同位素曲线)图表、人类与黑猩猩基因组对比关键数据。

  3.数字与多媒体资源:人类进化脉络动态交互时间轴(可突出关键化石发现地点与时间);“人类走出非洲”迁移路径模拟动画;虚拟现实(VR)古人类生活场景体验资源(如周口店北京猿人洞穴);权威纪录片《人类起源》、《BecomingHuman》精选片段。

  (二)技术工具与平台整合

  1.探究与建模工具:使用平板电脑或计算机上的简易数据分析软件(如Excel在线版、Numbers)让学生绘制脑容量-时间变化曲线;利用在线思维导图工具(如MindMeister)协作构建人类进化证据网络图;通过简单的编程平台(如Scratch)模拟自然选择对某种古人类特征的影响。

  2.协作与展示平台:利用班级学习管理系统(如Moodle、ClassIn)发布任务、收集过程性资料、进行在线讨论;使用协作文档(如腾讯文档、GoogleDocs)小组共同撰写探究报告;运用数字故事制作工具(如AdobeSparkVideo)或在线展览设计平台(如ArtSteps)创作最终的“人类进化馆”虚拟展览。

  3.评价与反馈工具:设计并使用嵌入式量规(Rubric)进行项目过程性评价;利用在线投票或问卷工具(如问卷星)收集课堂即时反馈与观点分布;建立电子学习档案袋,持续收录学生的观察笔记、数据分析图、模型照片、反思日志等。

  四、单元教学过程详细设计

  本单元教学共分六个课时,以项目式学习为主线贯穿。

  第一课时:探问本源——人类在生命之树上的坐标

  核心任务:通过对比分析,确定人类在生物分类学上的精确位置,并引发对“人之独特性”的初步思考。

  情境导入:播放一段融合了自然界各种生物(包括猩猩、海豚、人类)智慧行为(如使用工具、复杂交流、情感表达)的混剪短片。提出问题:“从生物学的角度看,我们人类是何种生物?我们与视频中的其他生灵,特别是类人猿,究竟有何异同?”引出单元核心项目:为即将落成的市自然博物馆新馆策划“人类进化馆”,而今天的第一项工作就是明确展览的“主角”——人类在生命世界中的科学定位。

  活动一:分类学家的工作——比较与归类

  学生分组,每组获得一组卡片,卡片上印有智人、黑猩猩、大猩猩、红毛猩猩、猕猴、狗、猫的典型形态特征(体毛、颌骨、牙齿、手部结构等)和部分生物学信息(染色体数目、DNA相似度百分比等)。任务一:根据已有知识尝试对这些生物进行粗略分类。任务二:教师引导学习现代生物分类等级(界、门、纲、目、科、属、种)和灵长目、人科、人亚科等关键分类单元的含义。任务三:利用提供的分类学关键特征(如脑颅容量与面颅比例、脊柱弯曲度、骨盆形状、齿式等),小组合作将卡片生物填入正确的分类位置,最终共同绘制出一棵局部的“灵长类生命之树”,并特别标出人类(智人)所在分支。

  活动二:解剖学家的视角——细节中的差异

  聚焦人与黑猩猩(现存的最近亲)。小组操作观察人类与黑猩猩的骨骼模型(重点对比头骨、脊柱、骨盆、下肢骨、手骨)。完成观察记录表:1.头骨:脑颅与面颅比例、眉弓突出度、下颌骨形状。2.脊柱:弯曲形态(颈曲、胸曲、腰曲、骶曲)。3.骨盆:宽度、形状、与脊柱连接方式。4.下肢骨:长度、股骨角度、足弓。5.手骨:拇指相对长度、灵活性。观察后,各组推测这些结构差异可能导致的功能差异(如直立行走、脑容量扩大、精细操作能力),并分享结论。教师总结:这些差异是数百万年适应不同生活方式的进化结果。

  活动三:哲学与科学的交界——何为“人”之特质?

  承接结构比较,提问:“是否仅凭这些骨骼差异就足以定义‘人’?”展示黑猩猩使用树枝钓白蚁、海豚使用海绵工具保护吻部、乌鸦制造钩形工具的视频。进而引入考古学证据:石器(奥杜威峡谷的石斧)、用火痕迹(北京猿人灰烬层)、象征性思维产物(洞穴壁画、珠饰)。引导学生进行思辨讨论:从生物学特征(如脑容量、直立行走)到文化行为(制造复杂工具、用火、艺术、疑似仪式),哪一个或哪一组特征才是区分“人”与“非人”的关键?还是说这是一个连续谱系?此活动不追求标准答案,旨在激发深度思考,为后续学习铺垫。最后,布置课后探究:收集一种你感兴趣的古人类(如尼安德特人、丹尼索瓦人)的初步资料。

  第二课时:化石密语——阅读大地书页中的进化史诗

  核心任务:分析关键化石证据,梳理人类进化主要阶段与特征,理解化石作为“直接证据”的价值与局限。

  情境导入:展示一张著名的古人类化石发掘现场照片(如“露西”或“汤恩幼儿”)。讲述化石发现的故事,强调其偶然性与珍贵性。提出:“这些破碎的骨骼,如同散落的时间密码,古生物学家如何拼凑出祖先的容貌与生活?今天,我们将化身古生物研究员,解读这些化石密语。”

  活动一:化石档案建立——特征提取与推断

  学生以小组为单位,每个小组认领一个“古人类化石档案袋”(虚拟或实物)。档案袋内包含:1.某一代表性古人类(如南方古猿阿法种、能人、直立人、早期智人、尼安德特人)的头骨/全身骨架复原图或模型关键部位照片。2.该化石的发现地、地质年代数据。3.伴生出土物信息(如有无石器、类型、动物化石等)。4.一份特征分析指引表。小组任务:观察化石形态,测量或估算脑容量(利用头骨容积公式简版),分析牙齿磨损模式,观察四肢骨比例及关节特征。根据指引,推断该古人类可能的生活方式(如主要运动方式、食性、群体规模线索),并填写“化石初步分析报告”。

  活动二:进化时间轴构建——排序与关联

  各小组派代表,利用投影或板书,将本组研究的古人类按照其地质年代,放置在教室前方的巨型时间轴(从700万年前至今)上。放置时需简要陈述其核心特征。全部放置完成后,全班共同观察时间轴上的变化规律。教师引导提问:1.脑容量数据随时间呈现出怎样的趋势?可能意味着什么?2.身体结构(特别是骨盆、下肢、足部)的变化趋势如何支持了“直立行走先行”的假说?3.石器技术的出现在时间轴上与哪些古人类关联?其复杂程度有何变化?通过集体梳理,形成一条包含关键节点(如直立行走出现、石器制造开始、火的使用、脑量激增、艺术出现)的人类进化主干脉络图。

  活动三:证据的挑战——缺失环节与争议

  指出时间轴上仍存在许多空白和分支。展示“乍得沙赫人”、“地猿”等更早期、特征更原始的化石资料,讨论它们可能的位置和意义。引入“人类进化并非直线,而是树丛”的概念。播放或介绍关于“霍比特人”(弗洛勒斯人)的考古发现及其引发的争议(是独特物种还是病态个体?)。引导学生思考:化石记录的不完整性给科学研究带来了哪些挑战?科学家如何应对这些挑战(如通过更多的田野发掘、运用更精细的年代测定技术、寻找新的证据类型)?布置课后任务:根据时间轴和已有知识,尝试绘制一幅人类进化的“树丛状”或“网状”示意图,标注已知的主要分支和可能的相互关系。

  第三课时:动力探源——环境变迁与生存博弈

  核心任务:探究人类进化的主要驱动力,理解自然选择如何塑造人类祖先,并分析生物进化与文化进化的相互作用。

  情境导入:呈现同一地区(如东非大裂谷)从茂密森林到疏林草原的地貌景观变化动画,并配合同期全球气候变冷变干的数据曲线。提出问题:“我们的祖先为何要走下树木,挺直身躯,走向开阔的草原?是何种力量推动了这一系列改变命运的‘抉择’?”

  活动一:环境压力模拟——选择的力量

  设计一个简化的模拟活动。假设一种“原始古猿”群体,初始特征在“偏好攀爬”(手臂长、腿短)和“偏好地面活动”(手臂短、腿长)之间连续分布。环境设定为“森林缩减,草原扩张”。模拟几轮“生存与繁殖”:每一轮,根据环境变化,“更适应地面活动获取资源(如发现食物、躲避草原捕食者)”的个体有更高概率“存活”并“留下后代”(即其特征在下一代中比例增加)。学生记录每轮后群体特征比例的变化。通过模拟,直观感受自然选择如何在一个种群中导致适应性特征的频率随时间改变。之后,联系实际:分析南方古猿骨盆加宽、股骨角度变化对于直立行走稳定性的适应意义;讨论脑容量扩大在应对复杂社交、工具制造、记忆资源位置等方面的潜在优势。

  活动二:技术革命的影响——文化进化加速器

  聚焦两个关键文化革新:石器与火。活动一:对比奥杜威模式1石器(简单砍砸器)与阿舍利模式2手斧(对称、工艺复杂)。小组讨论:制造更精良的工具需要哪些认知能力(预见形状、精细操作、传授技艺)?更好的工具如何反作用于进化(提高肉食获取效率,影响牙齿和颌骨强度需求;提供更安全有效的防御)?活动二:探讨“火的使用”的革命性意义。提供资料:火提供熟食(可能减少咀嚼消化能量、杀灭寄生虫)、保暖(扩展生存地域)、照明(延长活动时间、可能促进社交)、防御猛兽。引导学生构建一个“反馈循环”模型:文化创新(工具/火)→改变生存压力与选择方向→促进相关生物学特征进化(如脑容量、手部灵巧性)→催生更复杂的文化创新。理解人类进化中生物性与文化性相互交织、加速推进的特性。

  活动三:迁徙与适应——走向全球的挑战

  展示“人类走出非洲”迁移地图动画,标注出不同时期古人类(如直立人、海德堡人、智人)扩散的路线和到达的大致时间。聚焦智人进入不同环境后可能面临的挑战:进入欧亚寒冷地带(尼安德特人的矮壮体型、复杂石器与用火技术);进入东亚温带森林;最终跨海到达澳洲、美洲。小组选择一个迁移场景,研究当地环境特点,推测智人是如何通过文化适应(如缝制衣物、建造住所、发展特定狩猎技术、利用新的动植物资源)来应对挑战的。理解“行为灵活性”和“文化多样性”本身成为智人成功扩散的关键适应性特征。课后延伸:思考现代人类社会面临的快速环境与文化变化,人类的进化(特别是文化进化)速度能否跟上?

  第四课时:基因寻踪——分子钟里的共同祖先

  核心任务:学习利用现代分子生物学证据探究人类起源与迁徙,理解其如何与化石证据互为补充。

  情境导入:展示一张包含世界各主要人群代表的面孔拼图。提问:“我们外貌各异,但从基因上看,全世界的人类有多相似?科学家如何利用DNA这本‘生命的天书’,追溯所有现代人共同的祖先和迁徙足迹?”

  活动一:遗传相似性比较——我们与近亲

  回顾第一课时人与黑猩猩的形态比较。此时引入DNA证据:出示数据——人与黑猩猩的基因组相似度高达约98.8%。讨论:这微小的差异(约1.2%)如何导致了巨大的形态与行为鸿沟?理解基因调控、非编码序列的重要性。进一步比较人与其他灵长类、乃至其他哺乳动物的遗传距离数据,巩固人类在灵长类进化树上的位置。活动:提供简化的人类、黑猩猩、大猩猩、猩猩在某一高度保守基因上的DNA序列比对片段(用字母表示),让学生进行简单比对,计算差异位点,感受遗传距离的量化。

  活动二:分子钟溯源——线粒体夏娃与Y染色体亚当

  解释分子钟原理的基本思想:在相对恒定的突变速率下,两个物种或群体之间的遗传差异可以反映它们分化的时间。介绍用于追溯母系祖先的线粒体DNA(mtDNA)和父系祖先的Y染色体非重组区的特点。呈现基于全球大量人群样本绘制的mtDNA单倍群谱系树和Y染色体单倍群谱系树。引导学生观察:1.所有现代人的mtDNA和Y染色体类型最终都追溯至一个最近的共同祖先,其生活年代大约在十几万至二十万年前的非洲。2.谱系树的分支结构显示了人群从非洲向世界其他地区扩散的先后顺序和路径。将此“走出非洲II”(现代智人扩散)的遗传学证据与第三课时的迁徙地图结合,验证并细化对现代人起源与扩散的认识。讨论这一学说与“多地区进化说”的异同与争论焦点。

  活动三:古老基因的涟漪——智人与其他人族的相遇

  引入古DNA研究这一革命性技术。以尼安德特人和丹尼索瓦人为例。展示研究发现:除非洲以外的现代人体内含有约1-4%的尼安德特人基因;美拉尼西亚等地人群含有丹尼索瓦人基因。小组探究:这说明了什么?(智人与这些人族存在杂交)这些古老基因可能为现代人适应新环境提供了什么?(如与免疫、高原适应、脂肪代谢相关的基因)。思考这一发现如何改变了我们对人类进化“树”的理解(从纯分支的树变为有基因交流的“网”)。最后总结:化石、石器、基因是照亮人类进化史的三盏明灯,它们从不同角度揭示真相,相互印证,也时有矛盾,推动科学不断前进。布置项目任务:开始构思“人类进化馆”展览大纲,确定要展示的核心故事线和关键展品(证据)。

  第五课时:思辨未来——进化的延续与人类的独特性

  核心任务:审视人类进化的现状与未来,深入反思“人类究竟为何物”,并完成展览核心内容的论证与设计。

  情境导入:展示一系列科幻作品中未来人类形象的设想(如大脑发达四肢退化、人机结合等)。提问:“人类的生物学进化停止了吗?未来的人类会走向何方?在思考未来之前,我们是否已清晰定义了现在的‘人类’?”

  活动一:进化,现在进行时?

  提供近期科学研究案例:1.某些人群中对疟疾的遗传抵抗(如镰状细胞特征)、对乳糖的持续耐受。2.工业化社会以来,人类平均身高、青春期开始时间的变化(探讨是遗传进化还是表观遗传或环境影响)。3.抗生素滥用催生的超级细菌对人类的潜在选择压力。小组讨论:这些例子中,哪些更可能是自然选择驱动的遗传进化?哪些可能是文化或环境导致的短期变化?现代医学、技术和社会福利是否“屏蔽”了自然选择?引导学生辩证看待:传统意义上的自然选择压力在某些方面确实减弱,但新的选择压力(如社会文化选择、人造环境适应)可能出现,进化以不同的形式和速度仍在发生。

  活动二:定义“智人”——生物学与文化学的交织

  回顾前几节课积累的特征列表:两足直立行走、硕大的脑、使用复杂符号语言、制造并使用复杂工具、艺术与抽象思维、高度的社会协作……组织一场小型结构化辩论或哲学咖啡馆式讨论:在所有这些特征中,哪一个或哪一组是定义“智人”这个物种的“本质”特征?如果发现一种外星生命,它们拥有远超人类的科技但无情感艺术,它们算“人”吗?如果未来人类通过基因编辑大幅增强体能智力,还是“人”吗?通过思辨,使学生认识到“人”的定义的复杂性与多维性,它跨越了生物学、人类学、哲学等多个领域。

  活动三:策展工作坊——构建叙事与选择证据

  各项目小组(即“策展团队”)基于前四课时的学习成果,合作完成本组“人类进化馆”展览方案的详细设计。任务包括:1.确定展览主题标题和导言(用一句话吸引观众)。2.规划展览主线(时间线叙事?主题式叙事?如“适应之路”、“科技之火”、“基因之网”)。3.列出核心展区(建议至少包括:人类的自然位置、化石长廊、进化动力剧场、基因探秘、未来之问)。4.为每个展区选择2-3件最具代表性的“展品”(可以是实物模型品、图文版、互动多媒体等),并撰写简短的说明牌文字(要求科学准确、引人思考)。教师巡回指导,提供资源支持,并提示各小组注意展览的科学性、逻辑性、趣味性与教育性的平衡。

  第六课时:成果展示与生命共情

  核心任务:展示并评价“人类进化馆”策划方案,进行单元总结与升华,引导学生形成积极的生命观与责任感。

  活动一:策展方案发布会

  各“策展团队”依次上台,展示本组的“人类进化馆”设计方案。展示形式可以多样化:PPT讲解、宣传短片、模拟导览、展板呈现等。每组展示时间约8分钟。展示需涵盖:主题理念、展览结构、核心展品与说明、特色互动设计。其他小组和教师扮演“博物馆学术委员会评委”和“潜在观众代表”,根据预制的评价量规(涵盖内容科学性、叙事逻辑性、设计创新性、教育传播性等维度)进行评分和提问。提问环节旨在促进深度交流,如“你们为何选择强调这一进化动力?”、“对于有争议的尼安德特人灭绝原因,你们的展陈持何种观点?依据是什么?”

  活动二:单元概念网络构建

  在所有小组展示完毕后,教师引导全班共同回顾单元学习历程。利用互动白板,以“人类的起源与发展”为中心词,全班一起构建一个巨大的、相互关联的概念图。从中心发散出主要分支:证据(化石、石器、基因)、过程(阶段、特征变化)、动力(环境、自然选择、文化)、关系(与自然、与其他古人族)、未解之谜、未来思考等。在构建过程中,不断建立概念之间的联系,如“东非气候干旱”连接至“草原扩张”,再连接至“直立行走优势”,再连接至“骨盆结构改变”。通过这一活动,将零散的知识系统化、结构化,形成对主题的整体性理解。

  活动三:终极之问与责任回响

  在概念网络的基础上,提出本单元的终极思考题:“了解了我们如何从林间走向草原、从非洲走向全球、从石器走向芯片的百万年史诗后,这对我们理解‘今天我是谁’以及‘明天我该怎么做’有何启示?”给予学生片刻静思后,进行开放式分享。教师可引导学生从多个层面反思:1.对自身的认识:我们是自然之子,拥有动物性的身体和独特的精神世界。2.对人类整体的认识

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