普通物理實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)創(chuàng)新舉措

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摘要:課程教學(xué)創(chuàng)新是教學(xué)工作必不可少的一部分。以應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，認(rèn)真分析普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，找出存在的問題以及根源，對(duì)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行一系列創(chuàng)新改革與探索，包括普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容安排的調(diào)整、混合式教學(xué)模式的探索、課程思政教學(xué)理念的融入、教學(xué)考核與評(píng)價(jià)制度的建立與實(shí)施。一系列創(chuàng)新舉措，目前取得了不錯(cuò)的教學(xué)成效。

關(guān)鍵詞:普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué);創(chuàng)新改革;教學(xué)成效

普通物理實(shí)驗(yàn)是理工科專業(yè)學(xué)生的一門重要的必修基礎(chǔ)課程，在人才培養(yǎng)中有著非常重要的作用。因此為了適應(yīng)和滿足我國(guó)對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)、新工科人才培養(yǎng)的要求，必須認(rèn)真分析普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，找出存在的問題以及根源，對(duì)普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行一系列創(chuàng)新改革與探索。

一、普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

(一)理論知識(shí)落后于實(shí)驗(yàn)課程《普通物理》與《普通物理實(shí)驗(yàn)》既是兩門獨(dú)立的課程，也是有密切聯(lián)系的課程。理論知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解離不開實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)也離不開理論的指導(dǎo)。正所謂“沒有理論的實(shí)驗(yàn)是盲目的，沒有實(shí)驗(yàn)的理論是空洞的”。由于歷史原因，盡管實(shí)驗(yàn)課是一門獨(dú)立的課程，但是普通物理實(shí)驗(yàn)與普通物理課程從本質(zhì)上是不可分割的。由于儀器設(shè)備臺(tái)套數(shù)少和實(shí)驗(yàn)室空間小以及教師少等原因，在安排實(shí)驗(yàn)課時(shí)，本來應(yīng)該與理論課同步的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不得不提前安排。這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)前對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不透徹，影響理論與實(shí)踐相結(jié)合，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果和創(chuàng)新思維。

(二)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目沒有創(chuàng)新性目前很多高校開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多數(shù)是基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)結(jié)合一些綜合性實(shí)驗(yàn)，而設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目占比很少?；A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一般比較中規(guī)中矩，學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作步驟一步一步完成即可，這樣的話對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力，主動(dòng)探究能力均有一定程度的限制。而往往設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)更能鍛煉學(xué)生的思維以及解決與分析問題的能力。普通物理實(shí)驗(yàn)分為普通物理實(shí)驗(yàn)(一)和普通物理實(shí)驗(yàn)(二)，分別在兩個(gè)學(xué)期開展，大一下學(xué)期做8個(gè)實(shí)驗(yàn)，大二上學(xué)期做8個(gè)實(shí)驗(yàn)，全年共16個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，絕大多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，比如長(zhǎng)度的測(cè)量與密度的測(cè)定，三線擺測(cè)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、空氣中聲速的測(cè)定等。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很多年前學(xué)生就在做，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，實(shí)驗(yàn)手段的多樣化，這些項(xiàng)目著實(shí)缺乏創(chuàng)新性。

(三)教學(xué)模式和教學(xué)理念過于單一化目前實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)管理模式?jīng)]有實(shí)現(xiàn)全開放，只在實(shí)驗(yàn)課時(shí)間對(duì)學(xué)生開放，也就是說學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)前是沒有機(jī)會(huì)提前走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室熟悉儀器設(shè)備的，這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在預(yù)習(xí)的過程中對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有很直觀地認(rèn)識(shí)，只是機(jī)械式地對(duì)著課本抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，完成任務(wù)而已，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果大大降低。而教學(xué)方式依然是傳統(tǒng)的教師先演示，學(xué)生重復(fù)，缺乏學(xué)生自主探索、自主分析和解決問題的氛圍。課堂上還是以“講學(xué)”為主，學(xué)生“被動(dòng)”接受知識(shí)，這種教學(xué)理念沒有發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，阻礙學(xué)生積極主動(dòng)思考的動(dòng)力，教學(xué)效果得不到改善。教師是課堂教學(xué)的實(shí)施者，也是教學(xué)實(shí)踐的主導(dǎo)者，除了課本中的教學(xué)內(nèi)容以外，教師應(yīng)認(rèn)真思考深挖課程中的“思政”元素，并進(jìn)一步拓展，滿足學(xué)生成長(zhǎng)發(fā)展需求，把正確的世界觀、人生觀、價(jià)值觀、思維方法等傳授給學(xué)生，潛移默化地完成更好地教育。

(四)實(shí)驗(yàn)考核與評(píng)價(jià)方式不夠科學(xué)以往學(xué)生實(shí)驗(yàn)總成績(jī)由兩部分組成，一部分是平時(shí)成績(jī)，就是學(xué)生提交上來的紙質(zhì)報(bào)告，占60%;這部分傳統(tǒng)的考核方式就是簡(jiǎn)單地把所做的每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)?nèi)∑骄鳛樽罱K的考核成績(jī)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)的成績(jī)僅僅由實(shí)驗(yàn)報(bào)告三個(gè)部分，分別是課前預(yù)習(xí)、課堂操作和總結(jié)報(bào)告成績(jī)得到。這種考核方式簡(jiǎn)單易行，但是弊端也日漸暴露。整個(gè)考核過程只把實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為唯一的考核指標(biāo)，太具有片面性，無法客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，也無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一部分是期末理論考試，占40%。由于實(shí)驗(yàn)室空間以及教師安排等原因，最后的期末考試只是在教室里的理論考試。而普通物理實(shí)驗(yàn)作為一門重要的實(shí)驗(yàn)課程，這種考核方式顯然是不符合人才培養(yǎng)目標(biāo)的，也無法客觀地對(duì)學(xué)生真實(shí)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

二、普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新思路與舉措

(一)教學(xué)內(nèi)容安排的調(diào)整為了應(yīng)對(duì)理論知識(shí)落后于實(shí)驗(yàn)課程這一問題，我們調(diào)研后發(fā)現(xiàn)主要問題是部分學(xué)生的4個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)存在實(shí)驗(yàn)超前于理論的現(xiàn)象，而力學(xué)、熱學(xué)和電磁學(xué)基本沒有發(fā)現(xiàn)上述問題。因此，經(jīng)慎重研究決定采取如下解決方案:(1)力學(xué)、熱學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排保持不變，即開設(shè)時(shí)間仍為第二學(xué)期。(2)電磁學(xué)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)從如下兩方面進(jìn)行調(diào)整:第一，1～8周安排4個(gè)電磁學(xué)實(shí)驗(yàn);9～16周安排4個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。第二，增設(shè)儀器臺(tái)套數(shù)。4個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容是干涉和衍射。理論部分大約第9周講授，因此光學(xué)實(shí)驗(yàn)只能安排在第9周之后，即9～16周做4個(gè)光學(xué)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在學(xué)完理論知識(shí)后走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣可以達(dá)到理論支撐實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)反哺理論的效果。有助于學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來，加深理解。為了應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏于傳統(tǒng)這一問題，我們調(diào)研發(fā)現(xiàn)北京大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等研究型高校在基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)之外，還把科研引進(jìn)普通物理實(shí)驗(yàn)，通過設(shè)置探究性實(shí)驗(yàn)課題訓(xùn)練學(xué)生的創(chuàng)新能力，用科研倒逼實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新;而應(yīng)用型高校的普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革的特點(diǎn)是與學(xué)科深度契合，根據(jù)不同專業(yè)的性質(zhì)與特點(diǎn)，開設(shè)的不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，同時(shí)注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，讓學(xué)生根據(jù)自己興趣選擇實(shí)驗(yàn)，起到了很好的實(shí)際教學(xué)效果。

(二)教學(xué)模式的改革創(chuàng)新為了應(yīng)對(duì)教學(xué)模式單一化這一問題，自2017級(jí)，為了給學(xué)生提供更多的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高課程教學(xué)質(zhì)量，本課程團(tuán)隊(duì)錄制了實(shí)驗(yàn)講解視頻，并要求學(xué)生在上課前自行觀看視頻完成預(yù)習(xí)工作，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室即可開始實(shí)驗(yàn)。視頻在“文正物理”微信公眾號(hào)，學(xué)生隨時(shí)隨地都可以點(diǎn)擊進(jìn)行學(xué)習(xí)，突破傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)間地點(diǎn)限制。這種線上線下混合式教學(xué)模式的核心教學(xué)理念是將傳統(tǒng)的“以教師為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心”，將“先教后學(xué)”，轉(zhuǎn)變?yōu)椤跋葘W(xué)后教”，將學(xué)生由“被動(dòng)學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鲃?dòng)學(xué)習(xí)”。另外還可以:(1)利用中國(guó)大學(xué)MOOC線上資源，包括實(shí)驗(yàn)課件、視頻、習(xí)題、測(cè)驗(yàn)等;(2)利用虛擬仿真平臺(tái)，讓學(xué)生在平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、線上仿真操作、考試等;(3)采用雨課堂、翻轉(zhuǎn)課堂，將實(shí)驗(yàn)講解環(huán)節(jié)中的很多理論知識(shí)的講授放到了實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)之前。這種線上線下混合式教學(xué)模式在普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用響應(yīng)了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時(shí)代的教學(xué)理念，能徹底改變“教師先演示，學(xué)生后模仿”的不利于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的傳統(tǒng)教學(xué)模式，學(xué)生會(huì)在教師引導(dǎo)下，預(yù)先在線上進(jìn)行高效率的預(yù)習(xí)，為課堂上自主開展實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新探索、自主解決問題奠定基礎(chǔ)，有助于學(xué)生養(yǎng)成良好的自主探索習(xí)慣，能極大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能與創(chuàng)新思維。

(三)教學(xué)理念的融合升華為了積極響應(yīng)國(guó)家政策，普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)決定融入課程思政升華普物實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。具體舉措如下:一方面從實(shí)驗(yàn)室環(huán)境建設(shè)、儀器規(guī)范化管理、安全文化建設(shè)等方面加強(qiáng)文化育人;另一方面在課堂教學(xué)中從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容上培養(yǎng)學(xué)生的家國(guó)情懷、科學(xué)理性、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度等優(yōu)良品質(zhì)，提升學(xué)生質(zhì)疑思辨、敢于實(shí)踐和創(chuàng)新等學(xué)科素養(yǎng)。在上課前，教師都會(huì)強(qiáng)調(diào)做完實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器的擺放，做個(gè)有始有終的人;實(shí)驗(yàn)過程中，不得抄襲數(shù)據(jù)，尊重實(shí)驗(yàn)結(jié)果;拓展實(shí)驗(yàn)原理背后的物理人物以及現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀等?！镀胀ㄎ锢韺?shí)驗(yàn)》“課程思政”教學(xué)必須緊緊圍繞立德樹人的根本任務(wù)，既需要發(fā)揮教師的積極性、主動(dòng)性及創(chuàng)造性，轉(zhuǎn)變教師的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，又需要改變學(xué)生對(duì)物理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的心態(tài)。通過物理知識(shí)體系和實(shí)踐技能的教育教學(xué)，把“愛國(guó)情、強(qiáng)國(guó)志、報(bào)國(guó)行”自覺融入《普通物理實(shí)驗(yàn)》“課程思政”教學(xué)中，對(duì)激發(fā)學(xué)生為國(guó)家為民族學(xué)習(xí)物理的熱情和動(dòng)力，幫助學(xué)生解答思想困惑、價(jià)值困惑、情感困惑，培養(yǎng)學(xué)生成長(zhǎng)成才等具有重要的意義。

(四)教學(xué)考核方式的改革為了改進(jìn)以往不科學(xué)的考核方式，從2016年開始，期末在教室里理論考試形式改為在實(shí)驗(yàn)室操作和理論相結(jié)合考試形式，加大對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)和考查，實(shí)施下來取得了較好的教學(xué)效果。另外平時(shí)成績(jī)也由只看實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出成績(jī)形式，改為融入過程化，口頭答辯等考核方式。例如預(yù)習(xí)報(bào)告成績(jī)，教師不僅僅是看學(xué)生書寫情況，還會(huì)對(duì)每一位學(xué)生進(jìn)行課前提問，結(jié)合學(xué)生回答問題質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)分。普通物理實(shí)驗(yàn)作為理工科專業(yè)學(xué)生進(jìn)入大學(xué)第一門必須要修的實(shí)驗(yàn)課程，承擔(dān)著非常重要的角色。養(yǎng)成規(guī)范的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度對(duì)學(xué)生后續(xù)做專業(yè)實(shí)驗(yàn)至關(guān)重要。因此在教學(xué)中我們切實(shí)保障實(shí)驗(yàn)過程中一人一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，杜絕多人一組，防止濫竽充數(shù)。保證每位同學(xué)都能動(dòng)手操作，自主思考琢磨實(shí)驗(yàn)步驟，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。期末操作考試是從平時(shí)做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中隨機(jī)抽取一個(gè)進(jìn)行考核，保證學(xué)生復(fù)習(xí)的全面性。

三、普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新成效

(1)教學(xué)內(nèi)容安排的調(diào)整。目前光學(xué)實(shí)驗(yàn)和普通物理理論課進(jìn)度基本一致，學(xué)生做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)不會(huì)因?yàn)槔碚撝R(shí)的缺失，而出現(xiàn)難理解的情況。這樣的安排自2019年下半年執(zhí)行下來，受到任課老師和學(xué)生的一致好評(píng)。任課老師表示課堂上對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的講解輕松了，因?yàn)閷W(xué)生都有了光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，這樣課堂上就能有更多地時(shí)間給學(xué)生進(jìn)行自主探索。學(xué)生則表示有了理論知識(shí)作為支撐，做起實(shí)驗(yàn)來也更加輕松了。從最后操作考試的成績(jī)上看，學(xué)生對(duì)光學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作明顯好于改革前。教學(xué)和科研是高校的重要職能之一，大學(xué)生參與科研是培養(yǎng)符合社會(huì)需求的高素質(zhì)人才的要求，設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展更是大學(xué)生參與科研的重要途徑，必將在人才的培養(yǎng)中發(fā)揮日益重要的作用。(2)引入微課教學(xué)之后，從學(xué)生角度，學(xué)生可以根據(jù)自己個(gè)人的時(shí)間、環(huán)境、條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)，了解其實(shí)驗(yàn)原理、熟悉實(shí)驗(yàn)儀器以及使用操作方法等，學(xué)生有身臨其境之感，且可反復(fù)利用，大大方便了學(xué)生。同時(shí)還能作為學(xué)生期末考試前復(fù)習(xí)的平臺(tái)，學(xué)生很喜歡，公眾號(hào)點(diǎn)擊量很高。從教師角度，教師也無須每次在課堂上花費(fèi)很多時(shí)間講解實(shí)驗(yàn)原理、演示實(shí)驗(yàn)過程，為學(xué)生留出了更多的實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間，大大提高了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。從實(shí)驗(yàn)室管理者角度，減少了因?qū)W生操作不當(dāng)而引起的儀器設(shè)備的損壞和故障，保護(hù)了儀器設(shè)備，延長(zhǎng)了使用壽命。(3)在普通物理實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中融入課程思政元素，長(zhǎng)時(shí)間的教學(xué)，激發(fā)了學(xué)生自主探索物理規(guī)律和本質(zhì)的興趣和動(dòng)力，培養(yǎng)了學(xué)生的開放性、創(chuàng)新性思維，從而全面提升學(xué)生的知識(shí)、能力和素質(zhì)。學(xué)院每年報(bào)名江蘇省大學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新競(jìng)賽人數(shù)越來越多，并且獲獎(jiǎng)的比例也越來越高。學(xué)生們都愿意花時(shí)間去琢磨物理現(xiàn)象，而不是討厭物理，他們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)室找到了學(xué)習(xí)物理的樂趣。(4)新的考核和評(píng)價(jià)方式有利于促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，認(rèn)真對(duì)待普通物理實(shí)驗(yàn)，重視物理實(shí)驗(yàn)這門課，不再把它當(dāng)作是“走過場(chǎng)”的課程，從而為提升學(xué)生的實(shí)踐能力、綜合素質(zhì)，培養(yǎng)創(chuàng)新人才真正發(fā)揮普通物理實(shí)驗(yàn)課程的作用。重在理解，回答教師提問而不是抄寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生們能真正去理解實(shí)驗(yàn)原理，解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)施下來取得了較好的教學(xué)效果。比如經(jīng)常會(huì)有同學(xué)，面對(duì)疑惑，主動(dòng)提問而不是糊弄;因?yàn)檫€有些許疑惑，還會(huì)主動(dòng)要求走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室再做一遍等。

四、推廣應(yīng)用的價(jià)值

(1)實(shí)驗(yàn)課程配合理論知識(shí)教學(xué)安排的調(diào)整，對(duì)其他學(xué)校普通物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有一定的推廣意義。(2)全面梳理物理實(shí)驗(yàn)知識(shí)脈絡(luò)，分專業(yè)設(shè)置創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，根據(jù)專業(yè)目標(biāo)設(shè)置教學(xué)方案的做法對(duì)其他實(shí)驗(yàn)課程方案的制定具有一定的推廣價(jià)值。(3)線上線下混合式教學(xué)模式在當(dāng)前其他課程教學(xué)中具有一定的推廣意義。(4)普通物理實(shí)驗(yàn)課中融入課程思政元素，對(duì)學(xué)生德育的培養(yǎng)和其他實(shí)驗(yàn)課程來說具有一定的推廣意義。(5)過程化評(píng)價(jià)方式在創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)中具有推廣意義。

五、結(jié)語(yǔ)

大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)作為高校理工科專業(yè)基礎(chǔ)課程，是大學(xué)生入校后的第一門實(shí)驗(yàn)課程，是一門集學(xué)習(xí)態(tài)度、思維方式、動(dòng)手能力和自我認(rèn)知于一體的啟蒙課程。因此大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課程改革是一項(xiàng)長(zhǎng)期艱巨的任務(wù)，我們需要在實(shí)踐中不斷地發(fā)展創(chuàng)新，找到適合應(yīng)用型本科院校學(xué)生的教學(xué)體系。大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的保證，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)有著積極作用，培養(yǎng)社會(huì)所需要的應(yīng)用型人才，更好地為地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展服務(wù)。

參考文獻(xiàn):

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作者：沈桓羽 孫寶印 單位：蘇州大學(xué)文正學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心