基于創(chuàng)客教育的師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)研究

莫志慧 張仕蘭

[摘? ? ? ? ? ?要]? 教育信息化2.0的到來(lái)，人們的生活、學(xué)習(xí)方式發(fā)生了巨大變化，時(shí)代對(duì)師范生也提出了新的要求，師范生應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。緊扣當(dāng)下創(chuàng)客教育，深化對(duì)師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)研究，提出培養(yǎng)的教學(xué)策略并開展教學(xué)實(shí)施，對(duì)學(xué)生作品分析師范生學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成效果，驗(yàn)證教學(xué)策略的有效性，深化課程改革才能培養(yǎng)新時(shí)代的創(chuàng)新人才。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 創(chuàng)客教育;核心素養(yǎng);師范生

[中圖分類號(hào)]? G645? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）11-0126-03

一、《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的頒布給教育提出了新目標(biāo)

2016年9月，《中國(guó)學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)總體框架》發(fā)布，框架包括了三個(gè)方面、六大素養(yǎng)。不僅要求學(xué)生對(duì)文化基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，還要關(guān)注學(xué)生的社會(huì)責(zé)任和自主學(xué)習(xí)。學(xué)生在文化基礎(chǔ)中獲得一定的人文底蘊(yùn)、科學(xué)精神，通過(guò)社會(huì)參與中實(shí)踐創(chuàng)新，樹立責(zé)任擔(dān)當(dāng)，從而得到學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、健康生活的自主發(fā)展，最終才能成為全面發(fā)展的人。具體框架如圖1所示。

核心素養(yǎng)已經(jīng)成為教育改革發(fā)展的基本趨勢(shì)。師范生具有“學(xué)生”與“教師”雙重身份，培養(yǎng)師范生的核心素養(yǎng)既是深化學(xué)生培養(yǎng)體系改革的基礎(chǔ)要求，又是構(gòu)建高質(zhì)量教師隊(duì)伍的現(xiàn)實(shí)選擇。在教育變革下，師范生需要具備核心素養(yǎng)是為了適應(yīng)未來(lái)教師教學(xué)工作，培養(yǎng)全面發(fā)展的人。因此，本研究探索師范生學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的新教學(xué)，提升師范生的培養(yǎng)質(zhì)量。

二、創(chuàng)客教育及內(nèi)涵

“創(chuàng)客”的英文單詞是maker，釋義為將創(chuàng)意轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的人。創(chuàng)客教育是創(chuàng)客運(yùn)動(dòng)發(fā)展到教育領(lǐng)域的產(chǎn)物，祝智庭等認(rèn)為：“創(chuàng)客教育以新興信息技術(shù)的融合為基礎(chǔ)，傳承了體驗(yàn)教育、項(xiàng)目學(xué)習(xí)法、創(chuàng)新教育、DIY理念的思想。創(chuàng)客教育是采用信息技術(shù)手段，依托創(chuàng)客空間，以學(xué)生在做中學(xué)為途徑，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的教育。這個(gè)定義內(nèi)涵包括如下內(nèi)容。

（一）以新興的信息技術(shù)為手段

在創(chuàng)客教育活動(dòng)中，應(yīng)深入廣泛地運(yùn)用人工智能技術(shù)、開源硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)技術(shù)、3D打印技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、快速成型技術(shù)等。

（二）以學(xué)生為中心和實(shí)踐相結(jié)合的教育理念

以學(xué)生為中心，一切活動(dòng)圍繞學(xué)生開展，學(xué)生是學(xué)習(xí)的中心，教師作為引導(dǎo)者、輔助者，這就是體驗(yàn)教育。體驗(yàn)教育其實(shí)就是教育家杜威提出的“做中學(xué)”教育思想。在體驗(yàn)教育中，教師設(shè)計(jì)出與真實(shí)世界相關(guān)的各種活動(dòng)，組織和調(diào)動(dòng)學(xué)生參與，注重的不是學(xué)習(xí)結(jié)果，而是學(xué)習(xí)過(guò)程。學(xué)生完成任務(wù)并不是學(xué)習(xí)的終結(jié)，隨之而來(lái)的深度體驗(yàn)、反思和改進(jìn)才是體驗(yàn)教育中最重要的因素。

學(xué)生實(shí)踐通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)展開。項(xiàng)目教學(xué)法指學(xué)生能夠在互相協(xié)作完成一個(gè)特定任務(wù)和解決問(wèn)題的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。一個(gè)項(xiàng)目持續(xù)幾周乃至一學(xué)期的任務(wù)為中心，讓學(xué)生在分組協(xié)作完成任務(wù)的過(guò)程中進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生在教師引導(dǎo)下發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，以解決問(wèn)題為導(dǎo)向開展方案設(shè)計(jì)、新知學(xué)習(xí)、實(shí)踐探索，具有創(chuàng)新特質(zhì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。開展項(xiàng)目學(xué)習(xí)時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)設(shè)適合學(xué)生認(rèn)知特征的活動(dòng)情境，引導(dǎo)他們利用信息技術(shù)開展項(xiàng)目實(shí)踐、形成作品，注重對(duì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和協(xié)作探究能力的提升。

（三）創(chuàng)新意識(shí)與能力的培養(yǎng)是最終目標(biāo)

創(chuàng)客教育的核心目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生具有一定的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力以及創(chuàng)新個(gè)性。DIY理念強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手的能力和享受動(dòng)手的成果。

（四）創(chuàng)客教育依托創(chuàng)客空間開展

創(chuàng)客空間是創(chuàng)客聚會(huì)、活動(dòng)和合作的場(chǎng)所，是開放交流的實(shí)驗(yàn)室、工作室與機(jī)械加工室。教師利用創(chuàng)客空間進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生在創(chuàng)客空間完成創(chuàng)意的設(shè)計(jì)、創(chuàng)作、交流和學(xué)習(xí)。創(chuàng)客空間結(jié)構(gòu)包含材料加工與手工制造、設(shè)計(jì)與3D打印、開元硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)。

材料加工與手工制造是為了基礎(chǔ)的手工實(shí)踐操作技能培養(yǎng)、手工項(xiàng)目實(shí)施，手工工具包括：螺絲批、扳手、錘、銼、鋸、鉗等;電氣化工具包括：電鉆、角磨機(jī)、切割機(jī)、鋸床等。

設(shè)計(jì)與3D打印是為了信息與制作技術(shù)實(shí)踐操作技能培養(yǎng)、3D打印快速成型項(xiàng)目實(shí)施，3D打印硬件：計(jì)算機(jī)圖形工作站;軟件：操作系統(tǒng)、建模軟件、切片軟件等。

開元硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)是為了智能硬件原型制造技能培養(yǎng)、基于開源硬件的項(xiàng)目實(shí)施，硬件：開發(fā)平臺(tái)（Arduino、Beagleboard、樹莓派、pc Duino、Edison、紅棗派等）積木（Ardu Block、Scratch、Little Bits等）;軟件：開發(fā)套件（Arduion IDE、Python、Java等）。

綜合來(lái)看，創(chuàng)客教育強(qiáng)調(diào)了體驗(yàn)教育中的深度參與，在項(xiàng)目學(xué)習(xí)中實(shí)踐學(xué)習(xí)，以一個(gè)特定的學(xué)習(xí)任務(wù)為中心，小組協(xié)作探究完成，培養(yǎng)學(xué)生的問(wèn)題解決能力和實(shí)踐能力。創(chuàng)客教育以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維以及創(chuàng)新能力為目標(biāo)。包含體驗(yàn)教育、項(xiàng)目教學(xué)法、創(chuàng)新教育的共性：以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)并培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。DIY理念融合培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手創(chuàng)建、精益求精、尚工重器的“工匠精神”。創(chuàng)客教育更加依賴于科技，新興信息技術(shù)具有較大的促進(jìn)作用。

三、創(chuàng)客教育依托信息技術(shù)課程開展

創(chuàng)客教育在中小學(xué)幾乎都是依托信息技術(shù)課程進(jìn)行開展的，能夠具有獨(dú)立創(chuàng)客空間的都是示范性試點(diǎn)學(xué)校，每個(gè)學(xué)校對(duì)其重視程度有所不同。在信息技術(shù)課程中，《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)包含信息意識(shí)、計(jì)算思維、數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新和信息社會(huì)責(zé)任。想要培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，同時(shí)作為“學(xué)生”和“準(zhǔn)教師”的師范生，自身必須先具備信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)。

四、創(chuàng)客教育中師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略

在創(chuàng)客教育理念下，以信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)導(dǎo)向，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、創(chuàng)新教育、體驗(yàn)學(xué)習(xí)教育、DIY理念為指導(dǎo)，以師范生學(xué)科核心素養(yǎng)為依據(jù)，建構(gòu)師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)教學(xué)策略，如圖2所示。

學(xué)科核心素養(yǎng)的基礎(chǔ)性素養(yǎng)包括信息意識(shí)和計(jì)算思維，通過(guò)體驗(yàn)學(xué)習(xí)讓學(xué)生深度參與實(shí)踐學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力。通過(guò)對(duì)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)，編程軟件的應(yīng)用，硬件的組接、使用等來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維。同時(shí)利用信息技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化學(xué)習(xí)，使用教學(xué)軟件、教學(xué)平臺(tái)等，對(duì)數(shù)字化工具的應(yīng)用、創(chuàng)新來(lái)培養(yǎng)學(xué)生數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新素養(yǎng)。在創(chuàng)新教育下培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，通過(guò)項(xiàng)目學(xué)習(xí)讓學(xué)生以項(xiàng)目為中心進(jìn)行團(tuán)隊(duì)合作，用技術(shù)和創(chuàng)意設(shè)計(jì)社會(huì)需要的產(chǎn)品，并進(jìn)行制作完成作品，作品交流通過(guò)模擬商業(yè)路演形式將設(shè)計(jì)意圖、思路、創(chuàng)意等進(jìn)行交流分享，用技術(shù)改善生活、服務(wù)社會(huì)，創(chuàng)造技術(shù)的社會(huì)價(jià)值，學(xué)生信息社會(huì)責(zé)任素養(yǎng)具有社會(huì)性。通過(guò)各部分素養(yǎng)的層層遞進(jìn)、互為聯(lián)系、共同發(fā)展，信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)得到真正提升。

五、創(chuàng)客教育的師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)效果分析

通過(guò)開展教學(xué)實(shí)施檢驗(yàn)教學(xué)策略的有效性，對(duì)創(chuàng)客教育下師范生信息技術(shù)學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的效果分析，采用了學(xué)生作品分析，具體通過(guò)兩個(gè)學(xué)生作品分析學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)的達(dá)成。

（一）作品分析

作品1：智能康復(fù)助手——小H

1.創(chuàng)意來(lái)源

全世界人口老齡化越來(lái)越嚴(yán)重，而中國(guó)的阿爾茨海默病（俗稱“老年癡呆”）的患者人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他國(guó)家，位居世界首位。年輕人工作繁忙，不能時(shí)刻照顧家里患有阿爾茨海默病的老人，因此為了關(guān)愛患者，給予他們陪伴并帶來(lái)康復(fù)的希望，進(jìn)行更好的康復(fù)治療，設(shè)計(jì)開發(fā)一款智能康復(fù)治療助手。主要針對(duì)輕度及部分中度患者。

2.主要功能

功能一：定時(shí)發(fā)出語(yǔ)音提醒（提醒吃藥、提醒回家），定時(shí)播報(bào)康復(fù)小知識(shí)、娛樂(lè)音樂(lè)播放。

功能二：手機(jī)小程序控制掌控板能夠遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋（如加班時(shí)在手機(jī)端輸入“爸爸我正在加班，晚點(diǎn)才能回家”，患者端顯示屏能顯示文字或者發(fā)出語(yǔ)音提醒）。

功能三：擺放在家時(shí)，通過(guò)遙控器控制開燈、播放音樂(lè)、取藥等。

3.實(shí)現(xiàn)技術(shù)

人工智能技術(shù)：包含語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成。

3D打印技術(shù)：3D切割和3D打印。

4.使用材料、工具

木板（搭建模型）、卡紙（裝飾外觀）泡沫、布袋、繩子、雙面膠、透明膠、3D切割機(jī)、電容膠、尺子、剪刀等。

5.外觀及寓意

收音機(jī)的外形。因?yàn)楹芏嗬先送獬龌蛱鴱V場(chǎng)舞都會(huì)隨身攜帶收音機(jī)，它就像老人的隨身物品，因此收音機(jī)的外形不會(huì)覺(jué)得突兀。

6.創(chuàng)意與特色

（1）美觀、方便攜帶，有四種攜帶方式（栓、背、斜跨、提）。

（2）智能實(shí)用，能夠陪伴老人、提醒老人，幫助老人解決很多麻煩。

（3）智能提醒吃藥，并且能播報(bào)醫(yī)學(xué)小知識(shí)，監(jiān)測(cè)老人身體狀況并提醒，幫助老人進(jìn)行康復(fù)治療。

（4）通過(guò)手機(jī)微信小程序進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、控制，便于掌握患者情況。

（5）遙控器一鍵掌控全部功能，方便快捷。

7.前景展望

（1）GPS功能，定位患者位置，便于尋找。

（2）攝像頭的使用，外出可以隨時(shí)跟家人視頻，以便家人了解患者周圍的情況。

（3）除了老年癡呆患者，今后針對(duì)更多病患、更多人群，做針對(duì)性的康復(fù)治療。

（4）大數(shù)據(jù)分析病人好轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且能夠相應(yīng)診斷并隨時(shí)反饋病人情況。

（5）與小H聊天。

作品2：智能導(dǎo)盲手杖

1.設(shè)計(jì)初衷

當(dāng)我們身處光明，感受世界的五彩繽紛，卻有一群人，因?yàn)榉N種原因，不得不身處于黑暗之中，那就是盲人。我們不應(yīng)該對(duì)他們置之不理、漠視甚至歧視，雖不能改變他們的人生，但可以改變他們的生活，給他們帶來(lái)便利。為了更加方便視力障礙者的日常生活起居，我們將手杖進(jìn)行了改造，通過(guò)一些智能程序增加手杖的功能，更好地服務(wù)使用者。

2.主要功能

（1）當(dāng)觀測(cè)前方有障礙物時(shí)，并發(fā)出語(yǔ)音提醒。

（2）當(dāng)使用者遇到危險(xiǎn)或感到身體不適時(shí)，能發(fā)出警報(bào)進(jìn)行求救或者撥打電話通知家人等。

（3）當(dāng)使用者感覺(jué)周圍環(huán)境氣溫過(guò)高時(shí)，可以使用風(fēng)扇進(jìn)行降溫。

（4）當(dāng)使用者處于光線較暗的場(chǎng)所時(shí)，自動(dòng)發(fā)出亮光，提醒他人使用者的位置，避免誤傷。

（5）當(dāng)使用者覺(jué)得無(wú)聊時(shí)，還可以使用MP3欣賞音樂(lè)，陶冶情操。

3.待實(shí)現(xiàn)功能

（1）當(dāng)使用者遇到紅綠燈時(shí)，能發(fā)出相應(yīng)的語(yǔ)音提醒通過(guò)。

（2）當(dāng)天氣變化時(shí)，根據(jù)當(dāng)天溫度提醒使用者應(yīng)穿戴合適的衣物。

（3）實(shí)時(shí)感應(yīng)時(shí)間，并根據(jù)個(gè)人設(shè)置發(fā)出提醒。

4.特色與創(chuàng)意

（1）材質(zhì)：舊木板、廢塑料袋、廢紙（提倡環(huán)保，愛護(hù)環(huán)境）。

（2）造型：類似麥克風(fēng)的外形（鼓勵(lì)盲人群眾多開口交流），紅色愛心（表明對(duì)盲人群眾的關(guān)愛與關(guān)心）。

（3）宗旨：全方位考慮使用者的使用體驗(yàn)和自身安全。

（4）產(chǎn)品前景：結(jié)合全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)用以開發(fā)盲人導(dǎo)航功能，結(jié)合實(shí)際路況為使用者挑選最合適、最快捷的路線;結(jié)合人工智能系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)使用者的身體情況，開發(fā)快捷撥打求救電話功能，以備不時(shí)之需。

這兩個(gè)作品都是采用盛思公司的掌控版及全套配件，采用mPythonX進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)。這兩個(gè)作品在某市舉行的創(chuàng)客馬拉松比賽中均取得了較好的名次，比賽的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)從思想性、規(guī)范性（15分）、創(chuàng)新性（25分）、藝術(shù)性（15分）、技術(shù)性（25分）、團(tuán)隊(duì)展示與協(xié)作（20分）五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

（二）從學(xué)生作品分析學(xué)生素養(yǎng)達(dá)成

信息意識(shí)緯度：學(xué)生能夠敏銳地發(fā)現(xiàn)日常生活學(xué)習(xí)中的問(wèn)題，自覺(jué)主動(dòng)選擇恰當(dāng)?shù)男畔⒓夹g(shù)設(shè)計(jì)智能產(chǎn)品，全面幫助阿爾茨海默病患者、盲人解決問(wèn)題，設(shè)計(jì)的功能能夠從社會(huì)弱者角度出發(fā)，給他們帶來(lái)便利和希望，用技術(shù)改善生活，提供智能便捷服務(wù)。在整個(gè)小組合作交流解決問(wèn)題的過(guò)程中，愿意與團(tuán)隊(duì)成員共享信息，實(shí)現(xiàn)信息的更大價(jià)值。這就是學(xué)生對(duì)信息的敏感度和對(duì)信息價(jià)值的判斷力，學(xué)生的信息意識(shí)得到極大提高。

計(jì)算思維緯度：在整個(gè)創(chuàng)作的信息活動(dòng)中，編程軟件的應(yīng)用、硬件的組接等過(guò)程，學(xué)生能夠采用計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域的思想方法界定問(wèn)題、抽象特征、建立結(jié)構(gòu)模型、合理組織數(shù)據(jù);通過(guò)判斷、分析與綜合各種信息資源，運(yùn)用合理的方法形成解決問(wèn)題的方案，從而從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)智能、便捷。學(xué)生的計(jì)算思維得到鍛煉和提高。

數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新緯度：學(xué)生在創(chuàng)作完成作品過(guò)程中，能夠根據(jù)問(wèn)題的需要，選擇數(shù)字化資源進(jìn)行學(xué)習(xí)，利用數(shù)字化工具，如PPT、思維導(dǎo)圖、Word文檔、視頻聲音編輯軟件等創(chuàng)新性地展示作品。在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生能夠認(rèn)識(shí)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)和局限性，適應(yīng)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，養(yǎng)成數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新的習(xí)慣，掌握數(shù)字化學(xué)習(xí)系統(tǒng)、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)工具的操作技能，用于開展自主學(xué)習(xí)、協(xié)同工作、知識(shí)分享與創(chuàng)新創(chuàng)造。

信息社會(huì)責(zé)任緯度：通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)，讓學(xué)生制作項(xiàng)目作品，讓學(xué)生充分考慮社會(huì)性需要。學(xué)生在掌握了一定的信息技術(shù)后，設(shè)計(jì)制作社會(huì)需要的產(chǎn)品，并通過(guò)模擬路演環(huán)節(jié)展示介紹產(chǎn)品，并解答“各位投資者”各項(xiàng)質(zhì)疑，思辨的過(guò)程能夠提升學(xué)生的批評(píng)性思維和獲得思辨能力，在現(xiàn)實(shí)空間和虛擬空間中遵守公共規(guī)范。對(duì)于信息技術(shù)創(chuàng)新所產(chǎn)生的新觀念和新事物，具有積極學(xué)習(xí)的態(tài)度、理性判斷和負(fù)責(zé)行動(dòng)的能力。思考信息技術(shù)為人類社會(huì)帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，履行個(gè)人在信息社會(huì)中的責(zé)任和義務(wù)，幫助學(xué)生成長(zhǎng)為有效的技術(shù)使用者、創(chuàng)新的技術(shù)設(shè)計(jì)者和理性的技術(shù)反思者。

六、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)學(xué)生作品分析看出師范生信息技術(shù)學(xué)科素養(yǎng)得到顯著提高，因此，說(shuō)明教學(xué)策略的有效性。作為師范生，自身獲得學(xué)科核心素養(yǎng)的前提下，還能夠培養(yǎng)未來(lái)學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)，本研究的教學(xué)策略也給師范生借鑒和引導(dǎo)，使師范生在未來(lái)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。

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編輯 魯翠紅