植物學(xué)實(shí)驗(yàn)分模塊教學(xué)模式探討

周存宇,陳中義,姚 振,郭永兵 (長江大學(xué)園藝園林學(xué)院,湖北荊州434025)

教學(xué)模式是指建立在一定的教學(xué)理論或教學(xué)思想基礎(chǔ)之上,為實(shí)現(xiàn)特定的教學(xué)目的,將教學(xué)的諸要素以特定的方式組合成具有相對(duì)穩(wěn)定且簡明的教學(xué)結(jié)構(gòu)框架,并具有可操作性程序的教學(xué)模型。傳統(tǒng)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容幾乎全為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),采用的教學(xué)模式主要為傳遞-接受型,通常都是以教師介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法,然后學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證學(xué)過的理論知識(shí)。這種教學(xué)模式,學(xué)生處于被動(dòng)地位,不利于學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的充分發(fā)揮,制約了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。由傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的知識(shí)教育轉(zhuǎn)向以培養(yǎng)能力為主的素質(zhì)教育,是21世紀(jì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要。為適應(yīng)素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的要求,轉(zhuǎn)變教育觀念,以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力為目標(biāo),對(duì)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革勢在必行。筆者在指出傳統(tǒng)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端的基礎(chǔ)上,針對(duì)存在的問題,就目前構(gòu)建的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)模塊[1,2],即基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式提出了改革的具體措施。

1 傳統(tǒng)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的弊端

在傳統(tǒng)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中,并沒有劃分不同模塊,幾乎所有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是驗(yàn)證性的,可以看成是理論教學(xué)的延伸。這種單一的實(shí)驗(yàn)類型多采用傳遞-接受型教學(xué)模式,該模式的主要目的是驗(yàn)證、鞏固和加深課堂理論知識(shí)的掌握,而沒有將鍛煉學(xué)生分析解決實(shí)際問題和創(chuàng)新能力作為教學(xué)的最終目標(biāo)。其具體教學(xué)程序可以歸納為:教師介紹實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、材料與方法、實(shí)驗(yàn)步驟——學(xué)生按步驟操作、觀察切片——學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這種教學(xué)模式的弊端主要有以下幾個(gè)方面:

1.1 學(xué)生的主觀能動(dòng)性得不到有效發(fā)揮

傳統(tǒng)的傳遞-接受型教學(xué)模式中,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、材料和步驟都已事先給出,學(xué)生只需按部就班地操作就可以順利完成實(shí)驗(yàn),教師完全控制實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程,學(xué)生基本處于被動(dòng)地位,顯然不利于學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性的充分發(fā)揮。

1.2 學(xué)生缺乏強(qiáng)烈的實(shí)驗(yàn)動(dòng)機(jī)

教學(xué)設(shè)計(jì)專家斯皮策說過:“很多人都知道動(dòng)機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)的重要性,但常常說不出它是什么以及怎樣地加以利用”。傳統(tǒng)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)很少在設(shè)計(jì)和實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)考慮學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化,學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)之前已基本知道結(jié)果,因此感覺實(shí)驗(yàn)過程枯燥、乏味,缺乏足夠的學(xué)習(xí)動(dòng)力,這是實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想的一個(gè)重要原因。

1.3 考核方式不科學(xué)

植物學(xué)課程成績考核一般把理論考試和實(shí)驗(yàn)考核結(jié)合起來進(jìn)行,例如很多高?，F(xiàn)行的植物學(xué)考核的最終成績構(gòu)成是期末理論課考試成績占80%,平時(shí)實(shí)驗(yàn)課成績僅占20%。而這20%的實(shí)驗(yàn)成績又主要以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為依據(jù),因此,學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課成績不夠重視,并認(rèn)為只要做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告就萬事大吉,對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)技能采取應(yīng)付的態(tài)度,由此產(chǎn)生高分低能的學(xué)生。

2 不同模塊實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革

進(jìn)入21世紀(jì)以來,素質(zhì)教育和創(chuàng)新教育的理念日漸深入人心,在近年出版的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)教材中,對(duì)基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了精簡,增加了綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。長江大學(xué)在植物學(xué)教學(xué)改革中,對(duì)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)提出了包含3個(gè)教學(xué)模塊的模塊式教學(xué)的框架。對(duì)綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)而言,原有的教學(xué)模式已經(jīng)無法適應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改變,即使對(duì)于基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),在教育理念發(fā)生深刻變革的大背景下,其教學(xué)模式也急需做出相應(yīng)的調(diào)整。

2.1 基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的3個(gè)模塊中處于先導(dǎo)地位,主要教學(xué)目的是使學(xué)生熟練掌握植物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能,這些技能包括光學(xué)顯微鏡和體視顯微鏡的正確操作、臨時(shí)裝片的制作、徒手切片法、壓片法、生物繪圖法等,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,鞏固理論教學(xué)所學(xué)的知識(shí)。筆者認(rèn)為在該模塊中應(yīng)把訓(xùn)練學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能和驗(yàn)證課堂理論知識(shí)有機(jī)結(jié)合起來。由此出發(fā),需要對(duì)原有的傳遞-接受的教學(xué)模式做出相應(yīng)的調(diào)整。

首先,應(yīng)適當(dāng)壓縮該模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱和實(shí)驗(yàn)教材中,基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)K大多以植物學(xué)理論教材中的章節(jié)內(nèi)容進(jìn)行安排,項(xiàng)目較多,幾乎涵蓋了理論課教學(xué)的所有知識(shí)點(diǎn)。學(xué)生在該模塊實(shí)驗(yàn)中將大部分時(shí)間用于觀察現(xiàn)成的永久切片和繪圖,而動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)相對(duì)不足。為了使學(xué)生在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi)有足夠的自己動(dòng)手訓(xùn)練的機(jī)會(huì),筆者認(rèn)為在該模塊中,可以結(jié)合理論課教學(xué)模塊的教學(xué)目標(biāo),以植物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成1～2個(gè)實(shí)驗(yàn)技能的訓(xùn)練,同時(shí)也起到驗(yàn)證理論課模塊教學(xué)內(nèi)容的目的 (而不是驗(yàn)證章節(jié)教學(xué)內(nèi)容),這樣可將該模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由原來的10個(gè)壓縮至5～6個(gè)。

其次,盡量讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備過程,以往的實(shí)驗(yàn)課所需的實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)藥品全部由實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備好,學(xué)生并不清楚植物材料采自何處,實(shí)驗(yàn)藥品如何配制。其實(shí),除了永存片、教學(xué)模型和少數(shù)有毒、危險(xiǎn)藥品需要專職實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備之外,其他實(shí)驗(yàn)所需的新鮮植物材料可以交給學(xué)生自己到野外采集,簡單的實(shí)驗(yàn)藥品也可指定學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室自行配制。這樣一方面提高了學(xué)生的主觀能動(dòng)性,學(xué)生采集植物材料前需要思考如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察內(nèi)容選擇合適的物種,甚至還會(huì)主動(dòng)查閱文獻(xiàn)資料,另一方面也豐富了實(shí)驗(yàn)觀察的對(duì)象。

第三,鼓勵(lì)學(xué)生采用不同的實(shí)驗(yàn)方法完成同一實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,例如在觀察葉片表皮氣孔時(shí)可用撕表皮,也可用印跡法,也可用刀片把上表皮和葉肉刮去的方法。通過在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中采用多種實(shí)驗(yàn)方法,讓學(xué)生反復(fù)練習(xí),熟練掌握植物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種技術(shù),為后面的綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ);最后,改革該模塊實(shí)驗(yàn)的考核方式,傳統(tǒng)的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)課的考核成績是根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的好壞給予打分,這種考核方式造成的結(jié)果是,學(xué)生為寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告而上實(shí)驗(yàn)課,不重視課堂上動(dòng)手實(shí)踐能力的鍛煉,有的學(xué)生甚至直接照教科書的插圖臨摹,造成本末倒置的現(xiàn)象。針對(duì)這種不合理的考核方式,今后該模塊的考核應(yīng)以考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能為重點(diǎn),以學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中表現(xiàn)的實(shí)際操作能力和創(chuàng)新能力為依據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場綜合評(píng)分。

2.2 綜合性實(shí)驗(yàn)

綜合性實(shí)驗(yàn)是指實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程的綜合知識(shí)或與本課程相關(guān)課程知識(shí)的實(shí)驗(yàn)。這類實(shí)驗(yàn)一般包含了同一課程中2個(gè)及2個(gè)以上的知識(shí)點(diǎn),或者與相關(guān)課程的知識(shí)相結(jié)合,涉及不同課程中2個(gè)及2個(gè)以上的知識(shí)點(diǎn)。綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置主要是基于科學(xué)現(xiàn)象的復(fù)雜性,利用某單一知識(shí)點(diǎn)或單一學(xué)科的知識(shí)往往不能對(duì)復(fù)雜問題做出圓滿的解釋。該模塊的教學(xué)目的主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)分析和解決問題的能力。該模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是建立在學(xué)生已較為熟練掌握植物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能和有關(guān)理論知識(shí)基礎(chǔ)上設(shè)置的,以進(jìn)一步強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)操作能力和綜合運(yùn)用知識(shí)能力為核心。由此該模塊的教學(xué)模式仍應(yīng)以學(xué)生為主體,以培養(yǎng)學(xué)生能力為終極目標(biāo)。

在具體的教學(xué)過程中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:首先是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇,由于在植物學(xué)教學(xué)之前學(xué)生并沒有植物生理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要涉及不同學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)不太現(xiàn)實(shí),因此只能涉及本課程的不同知識(shí)點(diǎn),可以將基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中精簡下來的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目加以綜合,例如設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 “單子葉植物根、莖、葉的解剖結(jié)構(gòu)比較”,也可以圍繞具體實(shí)際問題設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,例如,“耐水淹植物根、莖、葉解剖結(jié)構(gòu)的生態(tài)適應(yīng)性比較”就是為了解決在河岸帶和水庫消落帶植被恢復(fù)過程中如何篩選有效植物這一實(shí)際問題而設(shè)計(jì)的。以上列舉的綜合性實(shí)驗(yàn)涉及到3個(gè)不同章節(jié)的內(nèi)容,而且要求學(xué)生不僅要對(duì)不同營養(yǎng)器官和解剖結(jié)構(gòu)特征有很好的掌握,也要對(duì)不同器官間的異同進(jìn)行分析比較,并且還要分析其生態(tài)適應(yīng)特征,這些結(jié)果必須依靠學(xué)生自己分析才能得出,可增強(qiáng)學(xué)生綜合分析問題的能力,從而加深對(duì)理論課知識(shí)的理解和掌握;第二,綜合性實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長,由于這類實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生自行選擇植物材料,學(xué)生在觀察過程中遇到在課堂甚至教材中都未涉及到的問題的可能性非常大,而這些問題首先要依靠學(xué)生自己通過查閱文獻(xiàn)資料,再結(jié)合自己所學(xué)的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行解決。因此,常規(guī)植物學(xué)實(shí)驗(yàn)的3個(gè)課時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要,可根據(jù)實(shí)際情況將這類實(shí)驗(yàn)延長至6～9個(gè)學(xué)時(shí);第三,綜合性實(shí)驗(yàn)的考核應(yīng)側(cè)重學(xué)生的能力方面,即是否能運(yùn)用基礎(chǔ)模塊所掌握的實(shí)驗(yàn)技能和理論知識(shí)分析實(shí)驗(yàn)中遇到的實(shí)際問題,并通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)解決問題。因此考核項(xiàng)目不僅是最后的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,還應(yīng)包括其獲得和應(yīng)用文獻(xiàn)的基本能力。

2.3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊蠛蛯?shí)驗(yàn)條件,由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力、創(chuàng)新能力以及組織管理能力。這是我國傳統(tǒng)植物學(xué)教材中基本沒有涉及的實(shí)驗(yàn)類型,需要一種全新的教學(xué)模式與之匹配。近年來,基于問題學(xué)習(xí) (Problem-based learning,簡稱PBL)的理念在世界各國的大學(xué)中得到廣泛重視,并呈現(xiàn)出多元化發(fā)展的特色[3]。它是一種引導(dǎo)學(xué)生自己去分析問題和解決問題的教學(xué)模式,實(shí)現(xiàn)了從 “知識(shí)中心型”教育向 “能力中心型”教育的轉(zhuǎn)變。PBL模式與當(dāng)前重視實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的高校教育改革思路相吻合,可以在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K加以應(yīng)用。PBL教學(xué)模式的基本流程是:提出問題——學(xué)生以小組為單位開始解決問題——小組課堂討論——教師歸納總結(jié)。PBL教學(xué)模式可分為五個(gè)基本階段,分別是問題設(shè)計(jì)階段,問題呈現(xiàn)和遭遇階段,自我指導(dǎo)學(xué)習(xí)階段,利用新知識(shí)解決問題階段和總結(jié)、評(píng)價(jià)、反思階段。在這種教學(xué)模式中教師起到引導(dǎo)和協(xié)作的作用,主要為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)認(rèn)識(shí)上的困難情境,使學(xué)生產(chǎn)生解決這種認(rèn)識(shí)上困難的動(dòng)機(jī),從而認(rèn)真思考所要研究的問題。另外,教師還要提供學(xué)生探究問題所需的材料和場所。這種教學(xué)模式真正是以學(xué)生為主體,可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造潛力,使學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)步驟的安排、查閱文獻(xiàn)資料和撰寫科技論文等方面得到全方位的鍛煉。

然而在目前的教學(xué)條件下,采用PBL模式組織教學(xué)會(huì)遇到諸多困難,需要引起各方重視。首先,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置,這種類型的實(shí)驗(yàn)應(yīng)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)總課時(shí)中占多大比例?設(shè)置哪些具體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?項(xiàng)目來源如何?筆者認(rèn)為,就普通農(nóng)林高等院校而言,由于實(shí)驗(yàn)場所和儀器設(shè)備等客觀條件的限制,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重應(yīng)控制在實(shí)驗(yàn)總課時(shí)20%以內(nèi),項(xiàng)目來源可以選自本校專業(yè)教師的科研課題,并建立設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)選題庫,便于學(xué)生根據(jù)各自興趣進(jìn)行選擇;第二,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)方式安排需要統(tǒng)籌考慮,因?yàn)檫@類實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及范圍廣,實(shí)驗(yàn)過程需要比較長的時(shí)間。因此,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)往往不能按照驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)方式來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這一問題,可以將設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過程劃分為3個(gè)階段,而這3個(gè)階段完全可以在不同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。這3個(gè)階段,即資料查閱、實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟的安排計(jì)劃階段 (第1階段),實(shí)驗(yàn)室操作階段 (第2階段),以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的寫作階段 (第3階段)。第1階段學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況安排內(nèi)容,但必須在第2階段實(shí)施前完成所有工作;第2階段由實(shí)驗(yàn)任課教師統(tǒng)一安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)地點(diǎn),學(xué)生在這一階段獲得實(shí)驗(yàn)的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料;第3階段,學(xué)生在任課教師規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi),通過分析第2階段的數(shù)據(jù)和資料,并結(jié)合有關(guān)文獻(xiàn)資料,撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告或科技論文。揚(yáng)州大學(xué)基于校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了 “植物形態(tài)解剖學(xué)”開放式實(shí)驗(yàn)預(yù)約選課系統(tǒng)平臺(tái)[4],在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的硬件設(shè)施條件建設(shè)方面做了積極的探索,值得借鑒;第三,應(yīng)適當(dāng)增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K考核成績占實(shí)驗(yàn)總成績的權(quán)重,盡管設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課時(shí)的占總課時(shí)的比例不大,但它充分反映了學(xué)生掌握理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能的程度和靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,故應(yīng)重視該模塊的考核,并提高其權(quán)重。

綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是近年來植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中出現(xiàn)的新的實(shí)驗(yàn)類型,設(shè)置這兩類實(shí)驗(yàn)的目的在于強(qiáng)化學(xué)生在教學(xué)中的主體意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力。為達(dá)到這一教學(xué)目標(biāo),必須對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革。目前,已有許多高校在這方面做了有益的嘗試和探索,將來的工作重點(diǎn)是在有限的植物學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi),根據(jù)各學(xué)校的教學(xué)實(shí)際情況,設(shè)計(jì)出植物學(xué)實(shí)驗(yàn)3個(gè)模塊的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,探索實(shí)現(xiàn)每一個(gè)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體途徑,把植物學(xué)理論教學(xué)模塊和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊有機(jī)結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)植物學(xué)教學(xué)目標(biāo)。

[1]陳中義,姚 振,周存宇.高等學(xué)校學(xué)科基礎(chǔ)課實(shí)施模塊式教學(xué)探究——以 《植物學(xué)》課程教學(xué)為例 [J].長江大學(xué)學(xué)報(bào) (社會(huì)科學(xué)版),2010,33(5):27-29.

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