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      STEM 活動(dòng)融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)的實(shí)踐探索

      2023-07-06 07:21:29王馮祥
      遼寧教育·教研版 2023年6期
      關(guān)鍵詞:教學(xué)探索小學(xué)科學(xué)

      王馮祥

      摘要:STEM活動(dòng)的開(kāi)展是建立在STEM理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方式之一。將其運(yùn)用于小學(xué)科學(xué)教學(xué)中,可以為學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)提供更為優(yōu)質(zhì)的條件,促使學(xué)生在課程資源整合的科學(xué)課堂中受到STEM活動(dòng)氛圍的熏染,主動(dòng)進(jìn)入到科學(xué)探究活動(dòng)中,在經(jīng)歷了探究成果展示以及評(píng)價(jià)與反饋等學(xué)習(xí)全過(guò)程之后,實(shí)現(xiàn)科學(xué)素養(yǎng)的提升。

      關(guān)鍵詞:STEM活動(dòng);教學(xué)探索;小學(xué)科學(xué)

      STEM活動(dòng)是以STEM教育理念為導(dǎo)向組織的一種教學(xué)活動(dòng),其中“S”代表“科學(xué)”,“T”代表“技術(shù)”,“E”代表“工程”,“M”代表“數(shù)學(xué)”。STEM活動(dòng)的開(kāi)展以解決問(wèn)題、邏輯分析、批判思考、創(chuàng)新創(chuàng)造為核心,以發(fā)展學(xué)生科技理工素養(yǎng)為過(guò)程,以培養(yǎng)學(xué)生形成適應(yīng)社會(huì)、時(shí)代發(fā)展所必備的能力為最終目標(biāo)。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中開(kāi)展STEM活動(dòng),是基于STEM教育理念中所具備的四個(gè)要素在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》(以下通稱“新課標(biāo)”)中均有所體現(xiàn),通過(guò)二者的有機(jī)融合,可以促使科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)要素之間的相互支撐、補(bǔ)充與碰撞,帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)更深層次的學(xué)習(xí),促進(jìn)他們?cè)赟TEM活動(dòng)中全面發(fā)展綜合素養(yǎng)。

      一、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的STEM活動(dòng)開(kāi)展意義

      (一)促進(jìn)知識(shí)遷移

      在傳統(tǒng)的科學(xué)課教學(xué)中,教師只是講解科學(xué)教材中的知識(shí),很少會(huì)聯(lián)系或運(yùn)用其他學(xué)科的知識(shí)。在這樣界限分明的學(xué)科教學(xué)中,影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)觀念,讓學(xué)生在不知不覺(jué)中認(rèn)為每個(gè)學(xué)科都是獨(dú)立存在的、毫不相關(guān)的。但實(shí)際上卻不然,STEM活動(dòng)中則倡導(dǎo)各學(xué)科之間的融合,使學(xué)生認(rèn)識(shí)每個(gè)學(xué)科的知識(shí)都源于自然界,是密切相關(guān)的。人類人為地將自然界中蘊(yùn)含的知識(shí)、規(guī)律劃分為不同的學(xué)科,是為了方便教學(xué),而STEM活動(dòng)可讓學(xué)生了解不同學(xué)科領(lǐng)域的共同特點(diǎn)。在STEM活動(dòng)中,要求教師加強(qiáng)各學(xué)科之間的聯(lián)系,如在科學(xué)教學(xué)中聯(lián)系數(shù)學(xué)、技術(shù)領(lǐng)域的知識(shí),可以促使學(xué)生在STEM活動(dòng)參與中獲得不同學(xué)科知識(shí)的遷移,學(xué)會(huì)靈活地運(yùn)用各學(xué)科知識(shí),更好地解決問(wèn)題。

      (二)符合生本理念

      STEM活動(dòng)的開(kāi)展,要求教師遵循以生為本的教學(xué)理念,無(wú)論是在學(xué)科資源的融合中,還是在具體的教學(xué)活動(dòng)組織時(shí),都需要教師考慮到學(xué)生在不同發(fā)展階段的認(rèn)知特點(diǎn),遵循學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律。大量實(shí)踐證明,學(xué)生的智力水平大多在同一水平,而導(dǎo)致他們學(xué)習(xí)質(zhì)量存在較大差距的原因,主要在于學(xué)生是否對(duì)其學(xué)習(xí)的內(nèi)容具備較高的熱情。結(jié)合小學(xué)生的學(xué)習(xí)特征與認(rèn)知特點(diǎn),教師開(kāi)展STEM活動(dòng),聚焦于學(xué)情,建立在學(xué)生“最近發(fā)展區(qū)”,可促進(jìn)學(xué)生發(fā)展。

      (三)踐行實(shí)踐作用

      在傳統(tǒng)的科學(xué)課教學(xué)中,教師受到應(yīng)試教育思想的影響,將科學(xué)課教學(xué)的目標(biāo)定義在“如何提升學(xué)生在試卷中的問(wèn)題解決能力”“在考試中獲得高分”上,因此科學(xué)課教學(xué)更加注重理論知識(shí)講解,導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)意義缺失。而STEM活動(dòng)下的小學(xué)科學(xué)課教學(xué),則要求做到理論與實(shí)踐結(jié)合,教師要在STEM活動(dòng)的組織與實(shí)施中為學(xué)生創(chuàng)造動(dòng)手參與的機(jī)會(huì),甚至引導(dǎo)學(xué)生走出課堂,邁進(jìn)社會(huì)生活,學(xué)會(huì)將所學(xué)運(yùn)用于生活,服務(wù)于生活,用科學(xué)知識(shí)改造生活。由此可見(jiàn),STEM活動(dòng)的開(kāi)展踐行了科學(xué)知識(shí)的實(shí)踐作用。

      二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的STEM活動(dòng)實(shí)施路徑

      (一) 解讀與梳理科學(xué)教材

      STEM活動(dòng)在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的開(kāi)展,需要以教材為依據(jù),通過(guò)對(duì)教材的整理與分析,明確STEM活動(dòng)的“面”,清晰地梳理出STEM活動(dòng)的“線”,具體落實(shí)STEM活動(dòng)的“點(diǎn)”,促使教師梳理出STEM活動(dòng)開(kāi)展的基本目錄,為STEM活動(dòng)的開(kāi)展指明方向。具體需要做到以下三點(diǎn)。

      一是解讀新課標(biāo),明確STEM活動(dòng)之“面”。新課標(biāo)是教師在科學(xué)課中實(shí)施教學(xué)活動(dòng)的指導(dǎo)性文件,為STEM活動(dòng)的開(kāi)展指明了根本方向。新課標(biāo)中要求教師的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)符合學(xué)生的發(fā)展特點(diǎn),認(rèn)為小學(xué)生正處于認(rèn)知發(fā)展的具體運(yùn)算階段,并在逐步向抽象運(yùn)算階段轉(zhuǎn)變,對(duì)守恒、分類、處理空間等相關(guān)概念的理解能力有了顯著提升,在抽象問(wèn)題的思維上仍處于發(fā)展階段。因此,教師應(yīng)結(jié)合小學(xué)生的發(fā)展規(guī)律,確定STEM活動(dòng)的開(kāi)展方法,制定STEM活動(dòng)的主體部分。

      二是解讀單元內(nèi)容設(shè)置,梳理STEM活動(dòng)之“線”。在教科版小學(xué)科學(xué)教材單元內(nèi)容設(shè)置中,每一個(gè)單元中的組成部分都是圍繞著同一個(gè)領(lǐng)域開(kāi)展的,教師應(yīng)結(jié)合具體的單元內(nèi)容,進(jìn)一步確定STEM活動(dòng)開(kāi)展的路線。例如,在教科版科學(xué)教材三年級(jí)下冊(cè)“動(dòng)物的一生”和四年級(jí)下冊(cè)“植物的生長(zhǎng)變化”的單元教學(xué)中,教師可以設(shè)計(jì)觀察與記錄的STEM活動(dòng);在教科版科學(xué)教材四年級(jí)上冊(cè)“運(yùn)動(dòng)和力”的單元教學(xué)中,教師可以設(shè)計(jì)組織數(shù)據(jù)分析的STEM活動(dòng),讓STEM活動(dòng)更加細(xì)化、系統(tǒng)。

      三是解讀科學(xué)教材編排,落實(shí)STEM活動(dòng)之“點(diǎn)”。STEM活動(dòng)的實(shí)踐落實(shí)點(diǎn)需要建立在教材編排與典型課例的雙重影響下,才能更加具備可操作性。因此,在落實(shí)STEM活動(dòng)的“點(diǎn)”中,教師應(yīng)認(rèn)真分析教材中的前后知識(shí)相互呼應(yīng)關(guān)系,能夠從典型課例中總結(jié)經(jīng)驗(yàn),進(jìn)而提煉出針對(duì)性強(qiáng)的、具體的STEM活動(dòng)。

      (二)尋找與整合課程資源

      STEM教育理念主張融合式的教育,打破了學(xué)科界限與內(nèi)容的限制。在STEM教育理念的指導(dǎo)下,科學(xué)教師所組織的STEM活動(dòng),要主動(dòng)地尋找與科學(xué)課相關(guān)的課程資源,并將其與具體的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)地融合,以豐富STEM教學(xué)活動(dòng)的素材,幫助學(xué)生在STEM活動(dòng)中開(kāi)闊視野。教科版小學(xué)科學(xué)教材在編寫中融合了STEM的精神,每個(gè)單元都對(duì)應(yīng)一個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,需要教師合理利用教材,打破學(xué)科界限,為科學(xué)課教學(xué)質(zhì)量提升奠定基礎(chǔ)。

      以教科版科學(xué)教材二年級(jí)上冊(cè)“做一頂帽子”一課教學(xué)為例,這部分內(nèi)容屬于工程與技術(shù)領(lǐng)域,是“材料”這一單元的最后一節(jié)課,學(xué)生通過(guò)這一單元的內(nèi)容學(xué)習(xí),基本了解了我們生活的世界是由各種各樣的材料組成的,不同的餐具使用的材料不同。學(xué)生認(rèn)識(shí)了書的歷史與神奇的紙等內(nèi)容后,教材在要求學(xué)生認(rèn)識(shí)世界、了解材料的種類與作用的基礎(chǔ)上,完成“一頂帽子”的創(chuàng)作。教材為STEM活動(dòng)做了前期準(zhǔn)備,為實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的教學(xué)資源融合,教師可以將“做一頂帽子”的活動(dòng)轉(zhuǎn)換為“帽子的設(shè)計(jì)與制作”STEM活動(dòng),其中融合了工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,同時(shí)需要學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)測(cè)量帽子的尺寸,實(shí)現(xiàn)了“數(shù)學(xué)”與“工程”“技術(shù)”的融合,為學(xué)生在STEM活動(dòng)中的多學(xué)科知識(shí)運(yùn)用做好了鋪墊。

      (三)營(yíng)造與創(chuàng)設(shè)活動(dòng)氛圍

      學(xué)生是STEM活動(dòng)的主體,是學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要參與者。因此,學(xué)生對(duì)STEM活動(dòng)參與是否具有濃厚的興趣、積極性,在很大程度上影響了STEM活動(dòng)的教育功能是否能夠得到有效發(fā)揮。小學(xué)生在任何一門學(xué)科或者是學(xué)習(xí)活動(dòng)中表現(xiàn)的熱情越高,其思維活躍性就越高,收獲的學(xué)習(xí)效果也就越好,而良好的活動(dòng)氛圍營(yíng)造,可以起到調(diào)動(dòng)學(xué)生活動(dòng)參與熱情的作用。因此,教師應(yīng)結(jié)合小學(xué)生的興趣點(diǎn),營(yíng)造輕松、愉悅的活動(dòng)氛圍,以保障STEM活動(dòng)的順利、高效開(kāi)展。

      例如,在“感受空氣”一課的教學(xué)中,教材要求學(xué)生掌握科學(xué)概念,了解空氣具備的特征,空氣就在我們的身邊;科學(xué)探究的目標(biāo)是讓學(xué)生多感官地感受空氣,掌握觀察空氣的多種方法,嘗試運(yùn)用氣泡圖組織與整理信息。除了科學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)之外,教師還可融入技術(shù)、社會(huì)與環(huán)境目標(biāo),即在理解科學(xué)概念、完成科學(xué)探究的基礎(chǔ)上,學(xué)生能夠了解人類的生活、生產(chǎn)需要從大自然中獲取資源,樹立保護(hù)環(huán)境的意識(shí),能夠利用科學(xué)技術(shù)保護(hù)自然界中的空氣不被污染。那么,為了讓學(xué)生對(duì)教師所組織的STEM活動(dòng)感興趣,教師可以采取設(shè)計(jì)猜謎語(yǔ)的游戲:“一物到處有,用棒趕不走。眼睛看不見(jiàn),手摸也沒(méi)有。咀嚼無(wú)滋味,沒(méi)它活不久?!毙W(xué)生對(duì)于猜謎游戲有著濃厚的興趣,在猜謎游戲中學(xué)生的思維活躍度較高,在好奇心與求勝心的驅(qū)使下,他們可以快速地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài),可以初步掌握空氣“看不見(jiàn)、摸不著”的基本特征。接下來(lái),教師揭示本節(jié)課學(xué)習(xí)的主題,明確學(xué)習(xí)的方向。教師可這樣提示:“同學(xué)們可真聰明啊,但是除了‘看不見(jiàn)、摸不著之外,空氣還有其他特征,究竟是什么呢?讓我們一起參與下面的學(xué)習(xí)活動(dòng),探索空氣的奧秘吧!”由此,教師營(yíng)造了適宜的學(xué)習(xí)氛圍,學(xué)生的好奇心與探索欲被充分激發(fā)出來(lái)。

      (四)組織與推進(jìn)探究活動(dòng)

      在STEM活動(dòng)的開(kāi)展過(guò)程中,教師要發(fā)揮出STEM活動(dòng)組織者的作用,為學(xué)生搭建更多參與STEM活動(dòng)的平臺(tái)和機(jī)會(huì)。在組織與推進(jìn)STEM探究活動(dòng)中,教師要注意多個(gè)環(huán)節(jié)的相互聯(lián)系,由多個(gè)環(huán)節(jié)共同組成一個(gè)完整的STEM探究活動(dòng),引領(lǐng)學(xué)生從對(duì)自然事物的觀察與思考開(kāi)始,主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)并提出問(wèn)題,形成猜測(cè)與假設(shè)。在實(shí)踐操作中取得數(shù)據(jù)依據(jù),然后進(jìn)行分析與總結(jié),可以促使學(xué)生在STEM探究活動(dòng)中,獲得思維能力、合作學(xué)習(xí)能力、數(shù)據(jù)分析與整理能力等多方面的發(fā)展。

      例如,在“感受空氣”一課的教學(xué)中,教師先組織了“傳遞游戲”,學(xué)生以班級(jí)的豎排為小組,傳遞的容器有自封口塑料袋、透明杯子和碗三種,傳遞物有水、空氣、石頭。教師提出問(wèn)題:“你認(rèn)為在傳遞這三種傳遞物時(shí),使用哪種容器最合適?”,給學(xué)生2~3分鐘討論的時(shí)間。此時(shí),學(xué)生紛紛說(shuō)出了自己的猜測(cè)。對(duì)于結(jié)果的猜測(cè)可以促進(jìn)學(xué)生產(chǎn)生進(jìn)一步驗(yàn)證的渴望,在思考猜測(cè)是否正確以及驗(yàn)證的過(guò)程中,可以鍛煉學(xué)生的理性思維。在討論之后,教師可組織各個(gè)學(xué)習(xí)小組完成傳遞活動(dòng),分別嘗試將傳遞物放在不同的容器中進(jìn)行傳遞。在傳遞游戲完成后,小組代表說(shuō)一說(shuō)猜想是否正確,用實(shí)踐說(shuō)明為什么正確或?yàn)槭裁床徽_。接著,教師提出問(wèn)題:“將石頭、水、空氣分別裝在碗中、杯中、自封口塑料袋內(nèi),發(fā)現(xiàn)碗、杯子都不再空了,自封口塑料袋也鼓了起來(lái),這說(shuō)明了什么?”學(xué)生在參與傳遞游戲后,很容易回答出:“因?yàn)檫@些物體都占據(jù)了空間。”教師繼續(xù)組織“感受空氣”的活動(dòng),讓學(xué)生選擇在校園中的任何一個(gè)角落捕捉空氣,通過(guò)用塑料袋裝空氣、用扇子扇風(fēng)、吹氣球,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)空氣的新特征,如“很輕”“能發(fā)出聲音”“能壓縮”“無(wú)色”“無(wú)味”“沒(méi)有固定形狀”“有重量”等。在STEM活動(dòng)的組織與推進(jìn)中,學(xué)生不僅經(jīng)歷了有趣的科學(xué)探究活動(dòng),也從“占據(jù)空間”“有質(zhì)量”等空氣特征的學(xué)習(xí)中聯(lián)系到數(shù)學(xué)知識(shí),在思考如何裝空氣、壓縮空氣中融合了工程與技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)容。這樣,有助于學(xué)生在STEM活動(dòng)中樹立科學(xué)探究精神,也促進(jìn)了學(xué)生對(duì)不同領(lǐng)域知識(shí)的進(jìn)一步了解與掌握。

      三、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的STEM活動(dòng)效果評(píng)價(jià)

      (一)展示與呈現(xiàn)探究成果

      無(wú)論學(xué)生在STEM活動(dòng)中獲得了怎樣的成果,教師都應(yīng)為學(xué)生提供成果展示的機(jī)會(huì),并保留學(xué)生的探究成果,讓學(xué)生可以在不同階段的STEM活動(dòng)參與中,看到自己的變化與進(jìn)步。探究學(xué)習(xí)成果的展示與呈現(xiàn)形式是多樣的,較為常見(jiàn)的探究學(xué)習(xí)成果展示呈現(xiàn)方法有以下三種。

      一是表格呈現(xiàn)。表格是一種記錄的工具,學(xué)生在科學(xué)探究過(guò)程中經(jīng)常會(huì)用表格記錄與整理數(shù)據(jù),在STEM活動(dòng)中通過(guò)表格的形式呈現(xiàn)探究成果,具有直觀呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的作用。

      二是導(dǎo)圖呈現(xiàn)。思維導(dǎo)圖是當(dāng)前較為熱門的教學(xué)工具、學(xué)習(xí)工具,在使用思維導(dǎo)圖過(guò)程中可利用不同顏色、線條、符號(hào)或詞匯進(jìn)行描繪,具有簡(jiǎn)單、直觀、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)。如在“聲音”這一單元的學(xué)習(xí)中,教師可以讓學(xué)生以“聲音”為核心詞,將其在STEM活動(dòng)中收集到的信息填寫到思維導(dǎo)圖中,如在“聲音”的核心詞下分化出一級(jí)分支“產(chǎn)生”“傳播方式”“聲音的強(qiáng)度”“聲音的高低”等,學(xué)生在思維導(dǎo)圖中填寫的信息就是他們掌握到的知識(shí),教師可以從學(xué)生展示的思維導(dǎo)圖學(xué)習(xí)成果中,發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)中存在的不足之處,再利用思維導(dǎo)圖完善信息,幫助學(xué)生梳理并建立完整的知識(shí)體系。

      三是作品展示。與其他形式的探究成果展示相比,作品展示視覺(jué)沖擊效果更好,學(xué)生將STEM活動(dòng)參與中的最終成果以作品的形式展示出來(lái),更有成就感。

      (二)過(guò)程與結(jié)果評(píng)價(jià)反饋

      STEM活動(dòng)的探究成果展示之后,對(duì)結(jié)果的評(píng)價(jià)是十分重要的?;赟TEM教育理念對(duì)于學(xué)生多元化發(fā)展的需求,教師的教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)做到創(chuàng)新與變革,認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)科學(xué)課中只關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果,會(huì)抑制學(xué)生的多元化發(fā)展,影響學(xué)生的科學(xué)質(zhì)疑意識(shí)、探究精神、學(xué)習(xí)品質(zhì)等方面的培養(yǎng)。為了更好地發(fā)揮出STEM活動(dòng)的教學(xué)價(jià)值,教師應(yīng)從科學(xué)、工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行評(píng)價(jià),關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的不同表現(xiàn),在教學(xué)評(píng)價(jià)中讓學(xué)生意識(shí)到科學(xué)課的學(xué)習(xí)并不是獨(dú)立存在的,想要獲得更好的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、收獲更為優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)成果,需要運(yùn)用多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)。

      例如,在四年級(jí)上冊(cè)“運(yùn)動(dòng)與力”這一單元的教學(xué)中,教師可組織學(xué)生圍繞“垃圾運(yùn)輸車”這一STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目來(lái)展開(kāi)學(xué)習(xí)。針對(duì)學(xué)生“垃圾運(yùn)輸車”制作的過(guò)程與最終呈現(xiàn)的作品,教師從自評(píng)、互評(píng)和師評(píng)這三個(gè)維度為學(xué)生的探究過(guò)程制作了形成性評(píng)價(jià)表和終結(jié)性評(píng)價(jià)表。其中,形成性評(píng)價(jià)表主要針對(duì)各小組準(zhǔn)備材料的多樣性、設(shè)計(jì)方案的獨(dú)特性、設(shè)計(jì)方案的完整性、小組展示的邏輯性以及改進(jìn)方案的合理性進(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。而終結(jié)性評(píng)價(jià)表則從材料選擇、小車美觀度、小車的裝載能力以及能否實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)運(yùn)輸?shù)确矫孢M(jìn)行分級(jí)評(píng)價(jià)。這樣多維度、多層次的組合評(píng)價(jià)表,不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注項(xiàng)目探究過(guò)程的細(xì)節(jié),注重“垃圾運(yùn)輸車”設(shè)計(jì)與制作的邏輯性、合理性和美觀度,還有利于激發(fā)學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用多學(xué)科的知識(shí),并積極參與小組合作,促進(jìn)學(xué)生朝著多元化的方向發(fā)展。

      總之,在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中開(kāi)展STEM活動(dòng),對(duì)于學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)發(fā)展具有重要作用。因此,需要教師積極探索STEM活動(dòng)開(kāi)展的有效方法與途徑,以保障STEM教育精神在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的落實(shí),為學(xué)生的全面發(fā)展助力。

      參考文獻(xiàn):

      [1]舒俊波.小學(xué)科學(xué)教學(xué)中STEM活動(dòng)的推進(jìn)策略[J]. 教學(xué)月刊(小學(xué)版)綜合,2017(3).

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      (責(zé)任編輯:楊強(qiáng))

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