进行科学探究教学的一些思考.ppt

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1、进行科学探究教学的一些思考,一、什么是科学探究 二、科学探究的目标是什么三、科学探究的要求是什么四、科学探究的操作方法 五、命题如何考查科学探究,内容提要,一、什么是科学探究,教育给予人们的无非是当一切已学过的东西都遗忘掉的时候所剩下来的东西。对于物理学习来说，能剩下的东西是什么呢？如果从学生眼前来说，最明显的就是理论知识的掌握，进而中考中拿高分；而对于学生终身来说，也是最重要的，那就是科学的方法、过程以及科学的本质和价值观。,1、激发好奇心和求知欲，掌握发现问题的基本方法 2、了解科学探究的一般过程，培养科学探究的能力 3、牢固掌握科学知识以及获得科学知识的方法 4、培养创新精神，为终身学习

2、打基础 5、树立正确的科学观和价值观6、提高学生分工、合作及组织能力,二、科学探究的目标,1、科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。旨在将学习重心从过分强调知识传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是和科学态度和敢于创新的探索精神。2、学生通过经历与科学工作者进行科学探究时的相似过程，学习物理知识与技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。,课标中对科学探究的定位,课堂教学气氛宽松、学生思维活跃，能够真正体现了学生是学习的主人。学生的主体性和师生的平等性能够得到充分体现。学生的学习能

3、力得到培养，知识面宽，乐于、善于思考问题，学习主动性强，因此，在各种考试和比赛中都能够取得较优异的成绩。,科学探究的优异性：,三、科学探究的要求,1、科学探究的七个要素提出问题猜想与假设制定计划与设计实验进行实验与收集证据分析与论证评估交流与合作,提出问题能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题。能书面或口头表述这些问题了解发现问题和提出问题对科学探究的意义猜想与假设尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设认识猜想与假设在科学探究中的重要性。制定计划与设计实验明确探究目的和已有条件尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识

4、，经历制定计划与设计实验的过程。尝试选择科学探究的方法及所需要的器材。认识制定计划与设计实验在科学探究中的作用。,2、课标中对探究能力的要求,进行实验与收集证据 能通过观察和实验收集数据，能通过公共信息资源收集资料会阅读简单仪器的说明书，能按书面说明操作。会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据具有安全操作的意识认识进行实验与收集数据对科学探究的重要性分析与论证 能对收集的信息进行简单的比较能进行简单的因果推理。经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程，尝试对探究结果进行描述和解释。认识分析论证在科学探究中是必不可少的。评 估 有评估探究过程的意识有评估探究结果的意识。能注意探究活动中未解决的

5、矛盾，发现新的问题。尝试改进探究方案，有从评估中吸取经验教训的意识。认识评估对科学探究的意义。交流与合作 能写出简单的探究报告，有准确表达自己观点的意识。在合作中注意既坚持原则又尊重他人，有团队精神。能思考别人的意见，改进自己的探究方案。认识科学探究中必须有合作精神。,四、科学探究各要素的操作方法,提出问题的操作方法,例：声音怎样从发声体传播到远处 先做真空中的闹钟实验，用实验现象设置情境，根据现象可提出：为什么听不到钟声？怎样才能听到声音？通入空气后能否重新听到声音？声音靠什么来传播？,程序：设置情境-运用方法-提出问题情境：日常生活例举、自然现象、实验现象一般方法：为什么？-怎样？-如果条

6、件变了，将怎样？-是什么？-,抓因果关系提问题通过比较提问题抓联系提问题 运用可逆性原理提问题运用归纳法提问题,提出问题时运用的一些方法,抓因果关系提问题举例,研究课题：第十五章第三节 比较不同物质的吸热能力,创设生活情境：烈日下，在海边玩耍时，站在水里，脚感觉水是凉的，而站在砂地上时，会感觉砂子是热的。思考并提出问题：光照条件是相同的，气温也相同，脚却有不同的感觉，原因就是接触了水和砂子两种不同物质，温度不同的原因就是物质不同造成的，进而提出问题：不同物质的吸热能力和什么有关？,通过比较提问题举例,探究课题：第八章第1节 研究电磁铁,创设实验情境：教师做下面两个实验1、一个电磁铁和一个通电螺

7、线管通相等的电流后吸引大头针2、给两个相同的电磁铁通以不同的电流，再吸引大头针。学生观察并发现：两次实验中，两个对象吸引的大头针个数都不相等，再通过比较可知，实验1中，电磁铁吸引大头针比通电螺线管多，而实验2中，通以较大电流的电磁铁吸引的大头针个数更多，比较的基础上自然会提出问题：“电磁铁的磁性强弱和什么因素有关”的问题，为后续的探究打下了基础。,抓联系提问题举例,创设生活情境：当你躺在浴缸的水中时，会有感到自己变轻，同时发现缸中的水面升高了。人感觉变轻是因为人受到水的浮力，水面升高是因为人进入浴缸后排开了一部分水。人体在水中部分越多，排开的水也越多，人就感动越轻，说明浮力大小与排开的那部分水

8、的多少一定存在某种关系。由此可以引导学生提出这样一个问题：浮力的大小跟物体排开的那部分液体的多少是否存在着一种简单的关系呢？,课题：十三章第5节 探究浮力的大小等于什么,运用可逆性原理提问题举例,创设情境：回顾奥斯特实验可知，电可以生磁，说明电现象和磁现象有联系。提出问题：既然电现象和磁现象有联系，电可以生磁是二者相互联系的一个方面，反过来说，磁可不可以生电呢？在什么情况下磁可以生电呢？,课题：第八章第5节 探究什么情况下磁可以生电,运用归纳法提问题举例,创设生活情境：拔河比赛时，都希望队员体重大些，并且穿的防滑的运动鞋；汽车陷到泥地里，在车轮下垫上沙袋等物体，车就可以开出来，或者多找些人坐在

9、车上，车也容易开出来-提出问题：归纳上述实例可知，拔河能否取胜，车能否开出来，取决于摩擦力，例子中分别提到了运用两种不同的方法来使摩擦力增大，自然会想到并提出摩擦力的大小和什么因素有关的问题。,课题：第十二章第3节 探究摩擦力的大小和什么因素有关,猜想与假设的操作方法,程序：依据事实-科学方法及思维方法-做出猜想事实：日常生活现象、自然现象、实验现象科学方法：观察法、实验法、模型法、控制变量法、等效法-等等。思维方法：分析和综合、归纳和演绎、比较分类、类比 法、逆向思维法-等。,一般程序,1、按日常经验或事实进行猜想 2、运用直觉进行猜想3、运用经验和直觉相结合进行猜想 4、运用物理学思维过程

10、进行猜想 5、运用逆反原理进行猜想 6、运用“类比法”进行猜想 7、运用理论分析法进行猜想,猜想方法,1、按日常经验或事实进行猜想举例,其操作程序是：针对问题运用已有的经验提出猜想与假设,探究的课题：第十四章第1节 重力势能的大小与哪些因素有关,学生A：我相重力势能与物体的高度有关，因为从高处下落到地面的物 体破坏力强些。学生B：重的物体下落到地面时危害大些，轻的物体下落到地面时危害 小些，因此我想重力势能可能与物体的重力或者说质量的大小有关。师：还能举出支持这两个观点的具体实例吗？学生：师：那么我们可以提出一个什么猜想呢？学生A：物体的重力势能可能与物体的高度、重力或者质量等因素有关。,本例

11、中的方法是在初中物理科学探究教学中十分常见的一种猜想方法。已有的经验是指大脑中已有的知识、日常生活实例、实验现象等。,2、运用直觉进行猜想举例,其操作程序是：针对问题凭直觉去感受提出猜想与假设,探究的课题：第二章第2节 探究光反射时的规律,教师：演示光的反射现象，介绍反射角与入射角。提出问题：反射 角与入射角的大小有什么关系？学生A：（通过观察凭直觉）反射角比入射角小些。学生B：（通过观察凭直觉）反射角与入射角是一样大的。学生C：有时候反射角大些，有时候反射角与入射角相等。学生D：反射角小于入射角。,直觉猜想是一种非逻辑地突然领悟，是以自己的拥有的经验为基础，从整体上跳跃地、直接地、迅速地、抽

12、象地把握事物本质，提出猜想的过程,3、运用经验和直觉相结合进行猜想举例,其操作程序是：针对问题获得的经验凭直觉感受提出猜想,探究的课题：第一章第3节 探究什么因素决定音调高低,教师：与学生一起做一端伸出桌面不同长度的钢尺振动时发出声音 的音调不同实验。学生：凭直觉感受当时振动的快慢不同。教师：（引导学生提出猜想）钢尺的振动快慢不同，发出的声音高 低也不同，由此我们可以得出什么猜想？学生：声音的音调与发声体振动快慢有关，振动越快音调越高。,其经验是指日常实例、已有的事实及实验现象等；凭直觉感受是指根据上述经验，凭直觉进行非逻辑性思维，感悟出一定的道理；并根据直觉思维的结果形成初步的猜想。,4、运

13、用物理学思维过程进行猜想举例,其操作程序是：针对提出的问题搜寻事实归纳分析形成猜想,探究的课题：第十一章第5节 探究摩擦力对物体运动的影响,提出问题：如果物体不受力，它将会怎样呢？学生A：物体不受力就不会运动学生B：我认为A同学的说法不完全对，因为从实验中可以看出，从 斜面上下滑的物体如果不受摩擦力，就会不停地运动下去，所以说，物体在不受力时才可以运动。学生C：物体受力也不一定会运动，比如放在桌面上的书。学生D：我同意A的观点，比如说在公路上行驶的汽车，没有牵引力 就会停下来。教师：以上同学的说法都有合理的一面，也都有不全面之处，不受力时是运动还是 静止要看物体原来是运动的还是静止的，想想看-

14、学生E：我觉得物体静止时，如果没有力去作用它，它就会永远静止，比如放在桌 上的书；而运动的物体，如果没有力去阻止它，就会永远运动下去，比如 实验中从斜面上下滑的小车。,搜寻事实就是要求寻找与问题有关的大量实例，如通过观察周围的现象、利用身边的器材进行的实验、回忆有关的事实经验，或查找有关的资料等；归纳分析就是要分析所搜集到的大量实例，找到它们的共性内容或特点,5、运用逆反原理进行猜想举例,其操作程序是：针对提出的问题回忆相反问题的结论对相反问题的结论进行相反的思考提出猜想与假设,探究的课题：第十二章第3节 探究摩擦力的大小与什么因素有关,教 师：经过探究，我们知道压力和接触面的粗糙程度是影响摩

15、擦力 的因素，如何增大摩擦力呢？学生A：如果增大压力和接触面的粗糙程度可以增大摩擦力，教 师：那么如何减小摩擦力呢？我们可以对增大摩擦力的方法进 行相反的思考来进行猜想。学生B：（提出减小摩擦力的猜想）减小压力可以减小摩擦学生C：可以通过使接触面光滑来减小摩擦。学生D：可以使接触面脱离接触来减小摩擦,6、运用“类比法”进行猜想举例,其操作程序是：针对提出的问题回忆或探讨相似问题的结论将这些结论与新问题进行类比提出猜想与假设,探究的课题：第五章第4节 探究串联电路中各点电流有什么关系,教师：（提出问题后）让我们先探讨另一个问题，观察或回忆水流 情况，在不同粗细、形状但没有分支的水管里的水流大小是

16、 否一样？学生：（通过讨论）：无论水管形状如何，粗细如何，水流是一样大小 的。教师：能否将这个结论与电流类比，把定向移动的电荷比 做水，导体比 做水管，从而提出猜想？学生：如果这样的话，我猜想：串联电路各点电流可能相等,7、运用理论分析法进行猜想,其操作程序是：物理定义-关键词的分析-对关键词进行猜想-对猜想进行辨析,探究的课题：第十四章第1节 探究动能的大小与什么因素有关,教 师：物体由于运动而具有的能叫动能 教 师：在这个定义中，关键词都有什么？学生A：物体、运动 教 师：有关物体，你都能猜到什么？学生B：动能和密度、体积、质量、重力有关教 师：有关运动可以猜想到什么？学生C：动能大小和速

17、度有关 共同讨论：体积相同时密度越大质量越大，重力也越大。但物体的运动不一定是竖直方向的，因此动能和重力没有直接关系。而密度和体积最终可以统一到质量上来，所以，B同学的猜想可修改为和物体的质量有关。,制定计划与设计实验的操作方法,一般程序要研究的问题-研究的方法-选用的器材-设计操作步骤,制定计划与设计实验，就是从操作的角度把探究的猜想与假设具体化、程序化,几类常见的问题,几个量之间的关系同一个物理量在不同情况下的关系现象中包含的物理规律 一个问题受什么因素影响,明确问题 是制定计划与设计实验的开始 要分析影响要研究的问题有哪些因素，并将这些因素进行分类，搞清楚哪些因素是主要的，哪些是次要的。

18、,寻找影响问题的因素：如影响蒸发快慢的因素有哪些？教师可让学生利用已有的生活经验进行列举，提出各种猜想。学生可能会提出如下一些猜想：含有水分的物体运动越快蒸发越快；向水面吹风水分蒸发加快；水温越高水分蒸发越快；敞口容器中水分蒸发得快；水分暴露在空中的面积越大水分蒸发越快。针对这些猜想组织学生讨论：这些现象从本质上看有哪些是相同的？在学生讨论的基础上引导学生将影响蒸发快慢的因素归类为三项因素：水面空气流速（）；温度（）；水的表面积（），从而采用控制变量法设计三个实验，进行研究。区分影响问题的主要因素和次要因素 如，研究输电导线的电阻，当我们观察到离电源越远的地方所连接的灯泡越暗时，这是导线的长度

19、在起主要作用；当用户的用电量增加使得必须换用更粗的电缆时，这是导线的横截面积在起主要作用；架设供电线用铝线而不用铁线是导线的材料在起主要作用；开灯的瞬间灯泡的功率大，易烧毁灯丝是温度在起主要作用。学生在制定探究计划时必须意识到影响问题的因素很多，但在一定条件下有时是某个因素在起主要作用。,确定研究方法,确定选用的器材,设计操作步骤,步骤中要说清简要的操作方法和程序，并画出图（如电路图）和记录的表格。在学生制定探究计划后，引导他们分析自己的计划，同学之间相互交流、比较探讨计划，寻找计划存在的错误、疏漏与不当之处。作出修改，优化计划，优化实验方案。要让学生养成预见、分析的习惯，提高对计划与决策重要

20、性的认识。,进行实验 一般指按设计的方案进行具体的实验操作（与学生实验的实验步骤相似）常用的收集证据的方法通过观察日常现象去收集证据通过回忆日常经验去收集证据通过查阅资料去收集证据通过进行实验去收集证据,进行实验与收集证据,1、运用归纳法得出结论2、运用推理的方法得出结论 3、运用比较法得出结论,分析与论证的操作方法,分析现象或数据找到它们的共同点对共同点提炼成结论现象归纳：通过大量的实验，学生发现如下的一些证据：湿衣服放在阳光下干得快，粮食摊晾在阳光下，炒菜前将锅放在火上可使存水很快变干，用电吹风很快将头发吹干于是就可得出 结论：液体的温度越高，蒸发越快。数据归纳：,分析实验现象：小车在三种

21、表面的运动情况。找出它们的发展趋势：表面越光滑，小车运动得越远。推广到理想化情况：表面绝对光滑，小车将永远运动下去,从现象出发-运用逻辑方法-推出理想条件下出现的情况,例：在得出牛顿第一定律的过程中,什么因素相同-什么因素发生变化-结果和变化的因素有什么关系-形成结论,这种方法是分析与论证中常用的科学方法，适用于所 有用控制变量法研究的问题,例：用两个通电螺线管来研究电磁铁的磁性强弱和什么因素有关,评估的操作方法,评估的主要内容 实验过程是否合理 结论的可信度 改进探究的方案（在 探 究 的 整 个 过 程 中 都 要 有 评 估 的 意识）,例：在研究电磁铁磁性强弱与什么因素有关时，只改变电

22、流时发现，电流由大变小时，电磁铁吸引的大头针个数并没有太大的变化，以致得出的结论不可靠。从实验过程看，由于没有在对比实验中换用新的大头针，由于大头针带有磁性，使得电流减弱时，吸引大头针的个数无明显减少，同时，电流由大变小，操作顺序上也不符合思维习惯。探究方案要改进的是调整实验顺序，并在每次实验中更换新的大头针。,再如测液体密度的实验中，如果设计方案是先用天平测空杯质量，再测空杯和液体的总质量，将杯中液体全倒入量筒中测体积，则计算出的液体密度与实际值相差许多，又造成结论不可靠。教师可引导学生对实验进行评估，找出设计中的不足之处再次进行实验，得出可靠结论，这一过程可以使学生养成随时对自己工作进行评

23、估的好习惯。,（1）作为探究过程中自始至终的做法，或可称为探究过程中必须遵循的原则。（2）作为探究过程中的一个重要的环节步骤。,提出问题-交流-全面具体猜想与假设-交流-有依据制定计划与设计实验-交流-科学合理进行实验与收集证据-合作-分工有序、充分分析论证-交流合作-发现不足评估-交流-发展智力,交流与合作,（1）作为探究原则的“交流与合作”作为探究的一条原则，应将交流与合作运用于探究 过程的始终，从而为探究与创造营造良好的氛围。（2）作为探究环节的交流与合作 写出探究报告；各小组对探究过程进行讨论与交流，取长补 短，最后找到最佳的探究方案；对探究结果进行推广与运用。,第一步：探究过程的每一

24、环节完全由教师引导进行。探究的部分环节由教师引导，另一部分由学生自己独立进行。探究的全过程完全由学生自己独立进行。,逐渐放手,将一节探究课分做两节去进行；将一节探究课分为课前、课堂两部分去进行；将一节探究课分做课堂、课后两部分去进行；将本节课的复习提问、引入课题、巩固练习等其他辅助环节省略，将其他的教学内容作为学生的课后自学内容，在课堂上集中精力，只对该探索的问题进行探究。,时间问题及其处理,五、命题如何考查科学探究,1、命题原则（2005年我省）2、考查目标中考命题指导3、几个问题4、关于探究性试题素材来源5、考查方式及案例分析,引导教学注重探究过程和方法，注重考查学生科学地认识事物、分析现

25、象和把握规律的能力；坚持以学生为本，关注学生个性，关注学生富有个性化的学习；结果考查服从与过程和方法的考查，落实三位一体的培养目标。,1、命题原则（2005年我省）,2、考查目标中考命题指导,对科学性问题提出猜想的能力考查学生设计和实施科学实验的能力考查学生解释和表达科学探究结果的能力,5、题型设置及案例分析,题型的设置：我省在题型上没做大的变动，而是把要考查的各要素溶于传统题型中，除第五大题（探究与实验）外，在分析与简答、综合类题中均落实了对科学探究的考查。,案例分析：,考查学生针对科学性问题提出问题的能力,四、分析与简答题（24小题）下图是高压锅构造示意图。请从构造或工作过程方面说出高压锅

26、所涉及的三个物理知识。,提出问题是任何探究的首要环节，此类题型一般是给出一个问题的情景，然后让学生自由地根据要求提出问题。情境可以是一则消息、一段对话、一首诗、一幅图，只要鲜活，并帖近学生的学习及生活就好。,五、探究与实验（29）小松在做“连接串联电路”的实验中，不慎把电路中一个灯泡的玻璃打碎了。此时，她惊奇的发现：这个小灯泡几乎不发光，可与其串联的另一个灯泡不仅没熄灭，反而更亮了。小松对此产生了疑问：(1)玻璃碎了以后，小灯泡仍有电流通过，灯丝却几乎不发光，那么玻璃外壳究竟起什么作用呢?请说出你的看法。(2)完好的小灯泡亮度的变化与哪些因素有关?请你提出一种猜想，并设计一种验证你猜想的实验方

27、案。猜想：方案：,考查学生进行科学的猜想能力,考查学生制定计划与设计实验的能力,本问要求学生在科学猜想的基础上，运用所学的基本知识和技能，对猜想进行实验验证，在设计实验中不仅要求对所学的原理有所理解，还要知道实验中所用到的科学方法-对比法。这就从较高的层次上考查学生的设计方案的科学性、方法性和确定的指向性，以及叙述上的完整性和准确性。由于要求较高，使得那种教师在黑板上教实验，学生只是背实验；教师设定活动，学生机械操作而无机会思维的教法和学法，学生答此题定会力不从心。,(2)完好的小灯泡亮度的变化与哪些因素有关?请你提出一种猜想，并设计一种验证你猜想的实验方案。,五、探究与实验（26）小马想用伏

28、安法测串联在电路中的定值电阻和小灯泡的阻值，并将二者进行对比，来研究它们的电阻是否随电压、电流的改变而改变。通过实验，小马测出了若干组电压值和电流值。下表是其中的三组数据和由它们计算的结果。(1)在上面的坐标中，已描出一些电压值和电阻值所对应的坐标点(空心点代表定值电阻、实心点代表小灯泡)，请将表格中的三组电压值和电阻值在坐标中描点，并根据你描出的点和已给出的点，分别画出定值电阻和小灯泡的RU图线。(2)从图像中可以得到什么信息?(3)研究物理问题常常需要测量，但由于测量仪器不精密和人们读数的差异，必然会产生误差，多次测量求平均值可以有效地减小误差。但在此实验中计算小灯泡的电阻平均值有意义吗?

29、为什么?,考查分析论证能力,收集信息、加工和处理信息是分析论证中一个重要环节，本题考查学生运用图象法描述信息，并通过对图线的对比分析，做出科学的推理和判断，发现事物的区别，概括并形成科学结论。除此外，收集信息、加工和处理信息的方式还有许多，都可以作为命题素材进行考查。,六、综合类（31）某农村学校食堂一个电热箱的电热丝烧断了，观察铭牌标有“额定电压220V额定功率1000W”字样。在电子器材商店只发现规格为“220V 500W”、“220V 2000W”两种电热丝。物理课外活动小组为此设计了一些修复方案：小琼提出将“220V 500W”的电热丝截取一半替换烧断的电热丝；小东认为可将两根“220

30、V 2000W的电热丝串联替换烧断的电热丝；其他同学则认为（1）通过计算发现，小琼与小东设计的电热丝，都符合电热箱额定功率的要求。但这两种方案都能使电热箱正常工作吗？请你从可行性上做出评价。（2）请你利用上述两种规格的电热丝，再设计一种合理的修复方案。,考查评估能力（例1）,评估环节既可自评，也可评估他人的方案。评估中要有依据，做到科学地评估。本题就两位同学的设计方案进行可行性评估，需要用到原理和公式进行计算，而计算的思路又具有开放性，在计算的基础上进行可年性判断，给主干知识付予新的内含。在评估的基础上提出其它合理方案，使评估提升一个台阶。,五、探究与实验（28）做物理实验要遵循实事求是的原则

31、。小雯同学在“研究定滑轮和动滑轮特点”的实验中，完成了如下图所示的实验，并记录了数据(如下表)，通过分析数据，她觉得与书中的结论偏差较大。你一定也做过这样的实验，回想你的实验经历，回答下列问题：(1)该实验中出现这样结果的主要原因是什么?(2)请你对小雯的实验方法提出合理的改进意见。,考查评估能力（例2）,评估使科学探究过程更合理，结论更加可信，通过评估能够发现探究中尚未解决的问题或发现新问题，并尝试改进探究方案。这是评估要实现的目的。本题立足于评估要素的考查，并在试题的承载量上付于更多的内含：（1）借助于已有知识分析给定信息，从而发现问题（2）考查学生由重知识学习向能力学习转化，考查学生否真正做过类似实验，并在实验中是否关注细节，使重探究过程的考生易答，而让僵化学习物理的考生答不上，促使学生在未来的学习中关注科学探究过程。（3）实现评估的目的-改进和完善。（4）导引教学向培养学生终生学习的能力转化，向培养学生科学探究能力、创新意识及科学精神转化。,教学中把科学探究的活动权交给学生备课过程研究科学探究收集有探究价值的科学问题1、从生活中选材 2、从工农业生产中选材3、从最新科技和科学教育文献中选材4、挖掘教材中除探究课题以外的探究素材5、从大众传媒中选材实现角色转换:在科学探究面前，学生和教师人人平等,几个问题,谢谢各位！,2005.9.24,