過(guò)夏勝 鄭挺誼
◆摘? 要:復(fù)習(xí)課是初中科學(xué)教學(xué)的重要課型。針對(duì)初中科學(xué)復(fù)習(xí)中常見(jiàn)的瓶頸問(wèn)題,基于“問(wèn)題解決”相關(guān)理論,以初中科學(xué)中的“杠桿”復(fù)習(xí)為例,設(shè)計(jì)以“真實(shí)問(wèn)題解決”的復(fù)習(xí)模式,呈現(xiàn)“問(wèn)題解決”三線教學(xué)框架,通過(guò)聚焦真實(shí)的中心問(wèn)題、收集信息分析問(wèn)題、將真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為科學(xué)問(wèn)題、建立模型解決問(wèn)題、遷移解決生活中新問(wèn)題五環(huán)節(jié)教學(xué)。設(shè)置驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題喚起學(xué)生的回憶,引發(fā)學(xué)生主動(dòng)探究,有效把握學(xué)生學(xué)習(xí)起點(diǎn),讓學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí),獲得深刻體驗(yàn)和高階思維,培養(yǎng)解決問(wèn)題能力,提高復(fù)習(xí)課效率,提升學(xué)生核心素養(yǎng)。
◆關(guān)鍵詞:初中科學(xué);復(fù)習(xí)教學(xué);問(wèn)題解決;教學(xué)設(shè)計(jì);思維進(jìn)階
一、初中科學(xué)復(fù)習(xí)常見(jiàn)的瓶頸問(wèn)題
復(fù)習(xí)課對(duì)梳理知識(shí)體系、鞏固基礎(chǔ)知識(shí)、發(fā)展思維水平、提升綜合能力有著極其重要的作用。到了初三總復(fù)習(xí)階段,由于時(shí)間跨度大,內(nèi)容繁多,知識(shí)類型不同,往往學(xué)了后面忘了前面,顧此失彼。很多教師為了趕進(jìn)度,加大復(fù)習(xí)容量,往往“以講代學(xué)”、“以練代習(xí)”、“以記代思”、“題海戰(zhàn)”、“放羊式”等現(xiàn)象在課堂中仍屢見(jiàn)不鮮1。教師以自己的講代替學(xué)生的學(xué),不能發(fā)現(xiàn)學(xué)生問(wèn)題所在,缺乏對(duì)學(xué)生實(shí)際掌握情況的了解。“走過(guò)場(chǎng)”式復(fù)習(xí)如同炒剩飯,缺乏體系的構(gòu)建,沒(méi)有思維的進(jìn)階,學(xué)生學(xué)得苦,做得累,長(zhǎng)進(jìn)慢,效果差,學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、問(wèn)題解決的方法不能得到有效提高。復(fù)習(xí)課難以上出新意,如何提高初三科學(xué)復(fù)習(xí)課的效率是教師孜孜以求的,而基于“真實(shí)問(wèn)題解決”的教學(xué)在復(fù)習(xí)課中的應(yīng)用,我們?cè)诮虒W(xué)實(shí)踐中證明是一種有效疊代。
二、“問(wèn)題解決”教學(xué)的理論基礎(chǔ)
對(duì)“問(wèn)題”以及“問(wèn)題解決”的關(guān)注可以追溯到古希臘,心理學(xué)行為主義流派對(duì)“問(wèn)題解決”進(jìn)行了科學(xué)的系統(tǒng)研究。首要教學(xué)原理博采行為、認(rèn)知、建構(gòu)主義等諸多理論之眾長(zhǎng),其有五大原則,最重要的原則是“教學(xué)應(yīng)該以問(wèn)題為中心”。按照布魯姆教育目標(biāo)分類學(xué),學(xué)習(xí)不能只停留在記憶和理解等低階層面上,還要進(jìn)入到分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)造等高階思維活動(dòng)和技能中。高階思維的培養(yǎng),要求學(xué)生能夠超越事實(shí)簡(jiǎn)單回憶,轉(zhuǎn)向復(fù)雜真實(shí)問(wèn)題的解決。在課堂上,一個(gè)真實(shí)且有一定難度的問(wèn)題能吸引學(xué)生的注意,激發(fā)學(xué)生的求知欲望,聚焦學(xué)生的思維,激勵(lì)學(xué)生去學(xué)習(xí)、去觀察、去實(shí)驗(yàn)、去創(chuàng)造。
安德森(Anderson)把問(wèn)題解決(problem solving)定義為受目標(biāo)指引的認(rèn)知性操作序列,即問(wèn)題解決的程序就是應(yīng)用一定的操作使問(wèn)題從初始狀態(tài)經(jīng)過(guò)一步步的中間狀態(tài),最后達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的過(guò)程。紐維爾和西蒙(Newell&Simon,1972)認(rèn)為問(wèn)題解決就是對(duì)問(wèn)題的理解和搜索,問(wèn)題解決包含著一系列相互聯(lián)系著的階段?!笆裁词呛玫慕逃??系統(tǒng)地給學(xué)生提供發(fā)現(xiàn)事物的機(jī)會(huì)。”這是問(wèn)題解決教學(xué)的倡導(dǎo)者波利亞對(duì)“好的教育”提出的一個(gè)重要指標(biāo)。優(yōu)化課堂結(jié)構(gòu),有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力,激發(fā)課堂活力,一個(gè)完整的問(wèn)題解決的信息加工過(guò)程可以分解為理解問(wèn)題情境以形成課題表征和執(zhí)行認(rèn)知操作序列兩個(gè)過(guò)程。2
關(guān)于“問(wèn)題解決”教學(xué)觀還有美國(guó)心理學(xué)家桑代克的試誤觀、格式塔派心理學(xué)家苛勒的頓悟觀、以及循序漸進(jìn)的分階段的步驟或程序的過(guò)程觀等都值得借鑒。
三、聚焦“問(wèn)題解決”的三線教學(xué)框架
問(wèn)題解決是一種高級(jí)智力活動(dòng)過(guò)程,如何高效地開(kāi)展基于“問(wèn)題解決”的科學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)?首先要抓住學(xué)生生活認(rèn)知與科學(xué)知識(shí)之間的沖突進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè),根據(jù)情境的教學(xué)功能,確定在哪個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)置什么樣的問(wèn)題,依據(jù)課堂資源的使用情況,思考素材的呈現(xiàn)方式。根據(jù)問(wèn)題解決的過(guò)程和信息加工,我們將教學(xué)設(shè)計(jì)為五環(huán)節(jié):聚焦真實(shí)情境的中心問(wèn)題、收集信息分析問(wèn)題、將真實(shí)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為科學(xué)問(wèn)題、建立模型解決問(wèn)題、遷移解決生活中新問(wèn)題。圍繞著“問(wèn)題--情境--思維”的“三線教學(xué)”如下圖:
四、基于“問(wèn)題解決”的五環(huán)節(jié)教學(xué)案例
根據(jù)以上三線教學(xué),我們以《杠桿》復(fù)習(xí)為例,教學(xué)設(shè)計(jì)為呈現(xiàn)問(wèn)題→剖析問(wèn)題→轉(zhuǎn)化問(wèn)題→解決問(wèn)題→遷移應(yīng)用五環(huán)節(jié),具體實(shí)施如下。
1.根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn),尋找適切情境的真實(shí)問(wèn)題
任何情境的創(chuàng)設(shè)都是更好地服務(wù)于課堂教學(xué),要從日常生活、社會(huì)熱點(diǎn)或新聞事件中尋找素材,讓學(xué)生身臨其境,源于生活,運(yùn)用科學(xué),高于生活,回歸生活。
在杠桿復(fù)習(xí)時(shí)引用:中國(guó)網(wǎng)《新聞中心》報(bào)道,我國(guó)頸椎病發(fā)病年輕化趨勢(shì)愈發(fā)明顯,過(guò)去頸椎病發(fā)病處于50歲以上的中老年人群居多,而現(xiàn)在20歲左右年輕人患頸椎病的也很多。專家認(rèn)為,這和“低頭族”經(jīng)常長(zhǎng)時(shí)間的低頭玩手機(jī)、低頭工作、低頭學(xué)習(xí)有關(guān)。
提問(wèn)引入:你是否熟悉上圖中場(chǎng)景呢?“低頭族”就在我們中間,并在不斷侵蝕我們的健康,讓我們一起探究“低頭族”容易得頸椎病的原因,學(xué)會(huì)健康生活。
設(shè)計(jì)意圖:把現(xiàn)實(shí)生活中凝練出來(lái)的問(wèn)題情境為學(xué)生認(rèn)知的背景,讓學(xué)生身臨其境,喚起學(xué)生的熱情,有效地推進(jìn)教學(xué)進(jìn)程。低頭族、頸椎病是熱詞,但這兩種病之間關(guān)系在課堂中提出,學(xué)生興趣馬上被吸引過(guò)來(lái),迸發(fā)思維并積極嘗試解釋。
2.聚焦真實(shí)情境的核心,設(shè)置認(rèn)知沖突的感知問(wèn)題
學(xué)生解決問(wèn)題會(huì)以他們?cè)械闹R(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),這是我們教學(xué)問(wèn)題設(shè)計(jì)的起點(diǎn),因而必須抓住學(xué)生已有認(rèn)知與科學(xué)知識(shí)的沖突點(diǎn),分析真實(shí)情境須解決的核心問(wèn)題,讓學(xué)生學(xué)會(huì)用觀察、體驗(yàn)、分析等方法感知。
對(duì)于“低頭族”易得頸椎病的原因,要學(xué)生進(jìn)行科學(xué)解釋并不容易,在此要對(duì)標(biāo)問(wèn)題核心,出示兩幅圖,創(chuàng)設(shè)階梯式問(wèn)題,搭建思維的腳架。讓學(xué)生思考:
1.后頸的肌肉有很多,為了便于分析,通常如何處理?
2.觀察圖片,說(shuō)出后頸肌肉連接的部位和拉力的方向?
3.做低頭和抬頭的動(dòng)作,你能感到后頸肌肉酸痛嗎?
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生通過(guò)觀察圖片中發(fā)現(xiàn)后頸的肌肉多,通過(guò)等效的方法對(duì)受力的情況進(jìn)行簡(jiǎn)化,大致確定拉力的作用點(diǎn)和方向,為后續(xù)力臂分析作鋪墊。通過(guò)體驗(yàn)讓學(xué)生做低頭和抬頭動(dòng)作,引導(dǎo)學(xué)生思考用什么方法分析后頸肌肉拉力變大還是變???
3.抽象真實(shí)問(wèn)題的實(shí)質(zhì),轉(zhuǎn)為直觀感知的模擬實(shí)驗(yàn)
學(xué)生無(wú)法直接觀察到生活中真實(shí)問(wèn)題中一些物理量如何變化,特別受力情況,因此要將隱含在物體中抽象的物理量用形象直觀的模型來(lái)模擬演示,轉(zhuǎn)化為可感知的科學(xué)問(wèn)題,變抽象為形象,變模糊為具體。
提問(wèn):1.在抬頭和低頭過(guò)程中,頭繞哪里轉(zhuǎn)動(dòng)?后頸肌肉變長(zhǎng)還是變短?后頸肌肉拉力變大還是變???你能看出來(lái)嗎?我們可用什么方法解決?
模擬:人體頭部圖片頸椎位置訂上一個(gè)圖釘,在后頸肌肉和頭部連接的部位訂上一個(gè)圖釘,用橡皮筋模擬后頸肌肉,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),模擬人的抬頭和低頭的動(dòng)作,說(shuō)出在抬頭和低頭的過(guò)程中,后頸肌肉變長(zhǎng)還是變短?張力變大還是變?。?/p>
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)直觀感受后頸肌肉拉力變大還是變小,并且在模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中感受到抬頭和低頭時(shí)繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),后頸肌肉拉力是動(dòng)力,頭的重力是阻力,逐漸形成抬頭和低頭的過(guò)程實(shí)際上是杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題。學(xué)生嘗試循序漸進(jìn)將復(fù)雜的問(wèn)題抽象出具體簡(jiǎn)單的問(wèn)題,搭建解決問(wèn)題的“支架”。
4.建立真實(shí)問(wèn)題的模型,進(jìn)行科學(xué)原理的分析解構(gòu)
生活真實(shí)情境中的科學(xué)原理是隱含的,要把它核心知識(shí)外顯化就必須進(jìn)行抽象概括處理,由淺入深模型建構(gòu),模型有利于進(jìn)行原理分析,教學(xué)活動(dòng)
步步為營(yíng),將看不見(jiàn)的物理量進(jìn)行解構(gòu),從中悟出科學(xué)原理。
問(wèn)題細(xì)化:在下面頭模型上畫(huà)出杠桿五要素,并分析低頭時(shí)后頸肌肉張力如何變化。
困難及設(shè)想:學(xué)生感覺(jué)難度大,無(wú)從下手,教師須將關(guān)鍵要素從錯(cuò)綜復(fù)雜的情境剝離出來(lái),解構(gòu)復(fù)雜的干擾因素轉(zhuǎn)化為更直觀簡(jiǎn)單的替代物。
問(wèn)題解構(gòu):你能否將這個(gè)頭部模型抽象成一個(gè)如手臂所示的杠桿模型?
目的及效果:通過(guò)以上情境轉(zhuǎn)化后降低了解決的難度,學(xué)生比較容易畫(huà)出杠桿模型。
問(wèn)題推進(jìn):
⑴利用如圖杠桿模型,分析低頭時(shí)頭對(duì)頸椎的壓力變化情況。
⑵你認(rèn)為低頭時(shí)頭對(duì)頸椎的壓力變大還是變?。繛槭裁??
⑶現(xiàn)有的知識(shí)無(wú)法解決問(wèn)題時(shí),怎么辦?
⑷設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn),定性判斷低頭時(shí)頸椎受到壓力大小的變化。
現(xiàn)場(chǎng)表演:長(zhǎng)竹竿模擬杠桿、一大瓶礦泉水模擬頭對(duì)杠桿的拉力、利用一位同學(xué)的肩膀模擬頸椎(作為感受器),另一位同學(xué)的手向下拉竹竿模擬后頸肌肉的拉力,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),模擬抬頭和低頭,定性判斷低頭時(shí)頸椎受到的壓力的大小的變化。
問(wèn)題解決:請(qǐng)解釋“低頭族”容易得頸椎病的原因。
解釋:根據(jù)杠桿平衡條件:G·L1=F·L2,由于重力是豎直向下的,當(dāng)?shù)皖^角度變大時(shí),重力的力臂越大,則力F越大。
學(xué)以致用:為了身體健康,你會(huì)給“低頭族”提怎樣的建議?
由于低頭會(huì)使頸椎所受壓力變大,且角度越大,對(duì)頸椎所受壓力越大,所以要保護(hù)頸椎,不能長(zhǎng)時(shí)間低頭看手機(jī),可適當(dāng)抬高手機(jī)屏幕,減小低頭角度,且低頭看書(shū)久了應(yīng)適當(dāng)抬頭,以緩解頸椎承受的壓力。
設(shè)計(jì)意圖:通過(guò)在頭的模型上畫(huà)杠桿五要素,認(rèn)識(shí)抬頭和低頭實(shí)際是費(fèi)力杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)的問(wèn)題,再引導(dǎo)學(xué)生將抬頭低頭時(shí)的彎曲的杠桿抽象為直棒形杠桿,建立理想杠桿模型,分析后頸肌肉的拉力的變化和對(duì)頸椎壓力的變化。在頸椎受力的模擬實(shí)驗(yàn)中,通過(guò)觀察在水平放置的桿子上礦泉水瓶水平移動(dòng)還是改變桿子傾斜程度模擬抬頭低頭過(guò)程,加深對(duì)科學(xué)本質(zhì)的理解。最后兩個(gè)問(wèn)題既是問(wèn)題解決的結(jié)果,又是科學(xué)精神在生活中的回歸。
5.學(xué)以致用聯(lián)系實(shí)際,遷移解決問(wèn)題的思路方法
復(fù)習(xí)課的目的在于溫故而知新,深度學(xué)習(xí),能在新情境中遷移解決新問(wèn)題,獲得成就感。問(wèn)題遷移1:哪個(gè)系鞋帶的動(dòng)作腰部肌肉受力比較小?請(qǐng)創(chuàng)建模型說(shuō)明。
問(wèn)題拓展2:哪個(gè)搬東西的動(dòng)作比較省力?請(qǐng)創(chuàng)建模型說(shuō)明。
設(shè)計(jì)意圖:讓學(xué)生把所學(xué)知識(shí)、方法應(yīng)用到新的生活場(chǎng)景中,鞏固和強(qiáng)化所學(xué)的知識(shí)和方法,在問(wèn)題解決的過(guò)程中,感受科學(xué)服務(wù)于生活、科學(xué)讓生活更美好。
五、總結(jié)與思考
問(wèn)題是思維的起點(diǎn),“問(wèn)題解決”被認(rèn)為是最能反映人的智力水平的一個(gè)心理學(xué)研究領(lǐng)域3。本節(jié)課圍繞情境問(wèn)題進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和展開(kāi)系列探究活動(dòng),既有理論的學(xué)習(xí)更有實(shí)踐的感悟,也對(duì)“問(wèn)題解決”教學(xué)有了更多的思考。
(一)“問(wèn)題解決”教學(xué)設(shè)計(jì)的原則
1.問(wèn)題解決中的“情境”要真實(shí)
任何教學(xué)情境的設(shè)置都是為課堂教學(xué)服務(wù)的,選取的問(wèn)題要立意新穎,來(lái)自真實(shí)情境,把現(xiàn)實(shí)生活中凝練出來(lái)的問(wèn)題情境為學(xué)生認(rèn)知的背景,讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué),有效地推進(jìn)教學(xué)的進(jìn)程。真實(shí)的問(wèn)題情境能保持學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感、使命感和意義感,學(xué)生的認(rèn)知能力、態(tài)度、情感才能真正獲發(fā)展。
2.所有問(wèn)題都要有目的指向性
問(wèn)題的解決都是一種目的指向性的活動(dòng),要從學(xué)生的生活實(shí)際和心理需求出發(fā),情境中所含的因素決定了要解決問(wèn)題的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、如何給出、中間狀態(tài)和達(dá)到的目標(biāo),決定了問(wèn)題解決行為方式方法。在問(wèn)題解決過(guò)程中,只有當(dāng)問(wèn)題解決者有明確的問(wèn)題解決的目標(biāo)意識(shí),整個(gè)問(wèn)題解決過(guò)程才具有可控性和有效性。
3.圍繞中心的問(wèn)題設(shè)計(jì)要序列化
首要教學(xué)原理強(qiáng)調(diào),教師只有引導(dǎo)學(xué)生聚焦真實(shí)生活中的中心問(wèn)題,并使他們循序漸進(jìn)嘗試解決由簡(jiǎn)單到復(fù)雜的問(wèn)題時(shí),讓簡(jiǎn)單問(wèn)題的解決成為復(fù)雜問(wèn)題解決的“支架”,使新舊經(jīng)驗(yàn)的相互作用更充分,所有問(wèn)題解決的信息加工過(guò)程都有成分、策略、心理表征和原有知識(shí)的參與,它們相互滲透、共同作用,形成認(rèn)知操作序列。問(wèn)題解決必須包括一系列的認(rèn)知操作,設(shè)置的問(wèn)題情境要與教學(xué)內(nèi)容相匹配,在逐漸增加難度的問(wèn)題序列中展開(kāi)教學(xué)。
4.發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題的主體是學(xué)生
只有在學(xué)生主體作用充分發(fā)揮,問(wèn)題切合學(xué)生認(rèn)知水平,并具有挑戰(zhàn)性,才能激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知興趣和好奇心,為學(xué)生提供主動(dòng)、生動(dòng)、多元的發(fā)展條件。在問(wèn)題解決的過(guò)程中,讓學(xué)生更主動(dòng)、更廣泛、更深入地激活原有知識(shí)、方法,并通過(guò)積極、系統(tǒng)的思維活動(dòng),基于問(wèn)題解決來(lái)建構(gòu)知識(shí),通過(guò)問(wèn)題解決來(lái)發(fā)展能力,問(wèn)題解決過(guò)程就是學(xué)生自主發(fā)展的過(guò)程。
(二)“問(wèn)題解決”復(fù)習(xí)教學(xué)的再思考
復(fù)習(xí)課不能用炒剩飯式把知識(shí)點(diǎn)整理一下讓學(xué)生背記,這種重復(fù)操練模式學(xué)生學(xué)苦累又乏味又低效,解決不了問(wèn)題。而要聚焦真實(shí)的中心問(wèn)題進(jìn)行“問(wèn)題鏈”設(shè)計(jì),通過(guò)關(guān)鍵事件喚起學(xué)生的回憶,有效地把握學(xué)生的學(xué)習(xí)起點(diǎn)。選取與教學(xué)內(nèi)容相匹配的問(wèn)題,不能脫離實(shí)際,順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,層層遞進(jìn),孜孜探索,使學(xué)生學(xué)會(huì)思考,學(xué)會(huì)運(yùn)用知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題,形成自己的、可遷移的問(wèn)題解決策略,成為一個(gè)更好的問(wèn)題解決者或決策者,大大提高復(fù)習(xí)的實(shí)效性。
“問(wèn)題解決”過(guò)程是師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程。在“問(wèn)題解決”教學(xué)中,問(wèn)題解決所追求的不僅僅是“問(wèn)題”的結(jié)論,更應(yīng)著眼于問(wèn)題解決的過(guò)程。問(wèn)題解決的過(guò)程是學(xué)生不斷的發(fā)現(xiàn)、改進(jìn)、反思、重構(gòu)知識(shí)、方法和策略的過(guò)程,因此對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)也不僅僅是看學(xué)生的回答是否正確,更應(yīng)看學(xué)生在問(wèn)題解決過(guò)程中的表現(xiàn)。根據(jù)學(xué)生已有認(rèn)知,層層遞進(jìn)的教學(xué),是保持學(xué)生情感驅(qū)動(dòng),觸碰學(xué)生高階思維發(fā)展目標(biāo),體驗(yàn)深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。不僅能讓學(xué)生深入理解科學(xué)知識(shí),更注重知識(shí)的遷移和應(yīng)用能力的發(fā)展,指向?qū)W生的深入學(xué)習(xí),落實(shí)科學(xué)核心素養(yǎng)。
總之,復(fù)習(xí)課對(duì)梳理知識(shí)體系,鞏固基礎(chǔ)知識(shí),發(fā)展高階思維,提升綜合運(yùn)用能力有著極其重要的作用。而基于“真實(shí)問(wèn)題解決”教學(xué)在科學(xué)復(fù)習(xí)課中有效應(yīng)用,讓學(xué)生主動(dòng)探究,引領(lǐng)學(xué)生的深度思維再學(xué)習(xí),所帶來(lái)的學(xué)習(xí)體驗(yàn),顛覆傳統(tǒng)復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)梳理的枯燥和機(jī)械式訓(xùn)練,為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和學(xué)習(xí)體驗(yàn),也給學(xué)生學(xué)習(xí)賦予了新的意義。
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