一.课程基本信息
课程代码：2070420
课程名称：化工技术基础实验
学时/学分：48/1.5
学时分配： 授课： 上机：
实验：48 实践：
实践（周数）：
适用专业：化学工程与工艺、制药工程、生物工程、生物工程（合成生物学）、过程装备与控制工程、分子科学与工程、应用化学（工）
授课学院：化工学院
先修课程：化工流体流动与传热、化工传质与分离过程
同修课程：
教材及主要参考书：
1. 《化工基础实验》（第三版），郭翠梨、张金利、胡瑞杰主编，化学工业出版社，2024年1月出版。
2. 《化工原理实验》（第2版），张金利、郭翠梨、胡瑞杰、范江洋主编，天津大学出版社，2016年11月出版。
3.《化工基础实验指导》，化工基础实验中心自编教材。
二.课程简介
化工技术基础实验课是一门实践性极强的技术基础课，是化学工程与工艺学科的重要组成部分。本课程是化学工程与工艺、制药工程、生物工程、生物工程（合成生物学）、过程装备与控制工程、分子科学与工程、应用化学（工）等化工相关专业本科生的必修课程。
化工技术基础实验课程教学的目的是巩固和加深学生对化工原理课程中基本理论知识的理解，能运用基本理论分析实验过程中的各种现象、问题，培养学生分析问题、解决工程实际问题的能力；培养学生掌握化工典型单元操作的操作技能和工程测试方法；培养学生正确采集和处理实验数据的能力及运用文字表达技术报告的能力等。
在本课程的教学过程中，要对学生进行实验研究全过程的多种能力和素质的培养与训练，突出实验教学应具有的实践性和工程性；力求通过实验培养学生掌握综合运用理论知识、解决实际问题和正确表达实验结果的方法；开拓学生的实验思路，掌握新的实验技术和方法，增强创新意识。让学生学会自我开拓获取知识和技能的本领，为学生将来从事科学研究或其他工作打下良好的基础。
三.课程目标
1. 掌握将先前所学习的数学、物理、化学和化学工程相关基础知识合理应用于所接触到的工程实践中，能够用所学到的知识解释相关实验现象，能够解决所遇到的单元操作工程问题。（支撑毕业要求1-2，3-1，3-2，3-3）
2. 能够用数学、流体力学和化工原理相关知识对单元操作过程中的关键环节和参数进行识别与表达，并能够自主分析、解决所遇到的单元操作相关问题并获得有效结论。（支撑毕业要求4-1，4-2）
3. 学生应能用符合规范要求的流程示意图、实验报告等形式对课程中的单元操作流程进行描述，并能够设计基本的单元操作流程。（支撑毕业要求5-3）
4. 掌握基本的分析、鉴定和测试方法，能够安全、有效、合理地开展实验。能正确采集、整理实验数据，针对实验结果数据，选择合适的相关理论与模型对实验结果进行建模、分析和解释，获得有效结论。（支撑毕业要求6-3，6-4）
5. 掌握现代测试仪表的相关知识，并能够在实际应用中合理选择仪表，对化工实验过程中的相关参数进行监测和分析。（支撑毕业要求7-2）
6. 具有人文知识、思辨、处事能力和科学精神，理解社会主义核心价值观；了解国情，维护国家利益，具有振兴民族、推动社会发展、做合格公民的社会责任感；理解化学工程在社会发展中的角色，了解化学工程师的职业性质和责任，在工程实践中遵守职业道德和规范，具有系统的安全意识和法制观念。（支撑毕业要求9-1，9-2）
7. 能够根据实验要求，与他人共同完成实验，并完成分配的任务，在实验过程中培养团队合作和协调的能力。（支撑毕业要求10-1，10-2）
8. 能够意识到理论与化工过程实践之间的联系与区别，在实践过程中意识到不断学习的必要性，从而具有自主学习和终身学习的意识。并通过不断实践掌握理论与实践结合和自主学习的方法，从而具有不断学习和适应可持续发展的能力。（支撑毕业要求12-1，12-2）
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毕业要求指标点（请注明对应的具体指标点） |
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1 |
2 |
3 |
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6 |
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8 |
9 |
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11 |
12 |
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课程目标1 |
√ |
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√ |
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课程目标2 |
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√ |
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课程目标3 |
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√ |
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课程目标4 |
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√ |
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课程目标5 |
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√ |
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课程目标6 |
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√ |
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课程目标7 |
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√ |
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课程目标8 |
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√ |
四.基本要求
1. 预习
学生须认真阅读实验指导书，了解实验的目的和原理，明确本次实验中要测定的量、所用的实验方法、使用的仪器、控制的条件、需要注意的问题，需要记录的数据等，在此基础上写出预习报告，内容包括：实验目的和基本原理，简单的实验步骤，原始数据记录表格。
2. 实验
学生进入实验室后首先要熟悉实验设备流程及操作方法等，指导教师通过提问的方式检查预习情况，讲解实验难点和注意事项，培养学生综合考虑问题的能力，使学生学会分析和研究问题的方法。
实验操作要求学生独立完成，实验小组为2-3人，实验中认真观察实验现象，将测试数据及有关的设备参数等记录在已经设计好的原始数据表格中。实验结束后，指导教师检查原始数据并签字。
要求学生记录实验数据和现象必须真实、准确，不能随意涂抹数据，数据记录要规范，字迹要整齐、清楚。这是培养学生严谨的科学态度的重要环节之一。
3. 书写实验报告
认真书写实验报告是本课程的基本训练之一。通过本环节的训练，学生在实验数据处理、作图规范、问题归纳等方面的能力将得到训练和提高。实验报告的质量，在一定程度上反映了学生的实际水平和能力。
实验报告的内容大致包括：实验目的和原理、实验装置流程图、原始实验数据、计算举例、实验数据结果表和图及分析讨论等。实验报告的分析讨论可以包括对实验现象的分析和解释、对实验结果的误差分析、对实验的改进意见、心得体会等。
实验结束的一周内完成实验报告，报告中必须附有教师签名的原始记录表。
五.教学内容
该实验课总共48学时，包括内容有：
第一部分：介绍化工实验中涉及到的共性问题，如实验考核要求、实验报告的书写方法、实验数据误差估算与分析、实验数据处理方法、正交试验设计法、化工常见参数（压差、流量、温度等）测量方法及化工实验的基本安全知识等。
绪论与化工实验基础知识
绪论
1化工技术基础实验与学过的其他实验的区别与联系
1.1仪器设备的变化
1.2关于实验现象的变化
1.3实验目的的变化
验证理论，培训技能，建立安全意识，培养解决宏观工业问题的视角
2课程需要的学习态度
2.1 实事求是的态度
2.2 充分利用时间和合作精神
2.3 保持积极的心态
3实验课内容：16学时化工基础实验教学；32学时单元操作实验教学，包括8个单元操作：流体、传热、正交过滤、多相搅拌、精馏、吸收、萃取、干燥，并对其学习重点做逐一讲解。
4 实验安排和要求：实验预习、实验室安全问题以及做实验的注意事项。
5 实验报告书写要求：实验报告主要包含内容，以及如何写好实验结果的分析与讨论。
6 考试内容：总成绩计算方法。
本章重点：化工技术基础实验介绍，学习态度与学习方法。
教学模式： 授课，课堂随机检测
教学难点： 工程观念建立与实事求是的态度的培养。
培养能力： 快速建立工程概念。了解实验室及实验的整体教学安排，提升实验室安全意识，重视工程实验应具备的素质和态度。
价值目标：政治认同，家国情怀，科学精神，专业认同，理想信念。
课程思政结合点：
1. 艰难的工业化之路：侯德榜制碱法冷凝换热，王进喜搅拌水泥，40年代永明油漆厂等到现代工业的变化，父辈祖辈为工业化之路的伟大付出。
工业化目标的变化：四个现代化的实现与努力，2035的宏伟蓝图，当代化工学生的使命。
2. 专业认同和实践的融入要点：
(1)卖油翁的故事解释从行动熟练，精通擅长才能到喜欢的过程，行动才是专业认同的第1步
(2)长达8~10年的沥青第六实验解释实践，对科学研究创新和改进的意义
(3)指出教育提高核心竞争力的目标行动实践思考，尝试解决
(4)习近平总书记的话勉励学生“每个人的前途命运与国家紧密相连”
3. 通过毛选语录引入“实事求是”的态度，强调天大校训和天大品格
4. 通过天大化工前辈丁绪淮先生的事迹，介绍实验室历史和丁先生的设课初衷。
第一章 实验误差的估算与分析
1.1 实验数据的误差
1.2 实验数据的有效数字和记数法
1.5 直接测量值的误差估算
1.6 间接测量值的误差估算
1.7 误差分析的应用
直管阻力实验学习流量计选用
洞道干燥实验学习误差估算与分析
本章重点：进行实验数据误差估算与分析
教学模式： 授课，课堂随机检测
教学难点： 误差理论的实际应用，根据误差理论选择仪表
培养能力： 通过学习培养学生，正确采集整理实验数据，对实验结果数据进行分析解释和选择仪表的能力。
价值目标：科学精神，工匠精神。
课程思政结合点：
第二章 实验数据处理
2.1 列表法
2.2 图示法
2.3 实验数据的回归分析法
2.4本章小结
本章重点：一元线性回归及其方差分析法
教学模式： 授课，课堂作业、随机检测
教学难点： 方差分析方法；非线性回归在传热实验中的应用。
培养能力： 培养学生整理实验数据，针对实验结果数据，选择合适的相关理论与模型对实验结果进行建模、分析和解释，获得有效结论的化工数据处理能力。
价值目标：客观理性的思维特质，严谨求实的工作作风。
课程思政结合点：
从华罗庚先生推广优选法的故事说起，谈及试验设计方法和优选法对我国的国民经济建设有着何等重要的意义。
第3章 试验设计方法
3.1 正交试验法的优点
3.2 正交表的符号、意义、特点
3.3 因素之间的交互作用
3.4选用正交表的基本原则
3.5正交表的表头设计
3.6正交试验法的基本步骤
3.7正交试验结果的极差分析法
3.8正交试验结果的方差分析法
3.9正交试验法在化工基础实验中的应用实例
恒压过滤实验；其他实例
3.10本章小结
本章重点：正交试验法的原理及应用
教学模式： 授课，微课视频，课堂作业，随机检测
教学难点： 正交试验法的极差与方差分析。
培养能力： 培养学生掌握工程最优化的基础理论知识，培养学生设计实验完成项目科学研究的整体思路和解决相应实验问题的结果的综合素质能力
价值目标：老一辈科学家的家国情怀和高尚情操，探索创新与节约型社会兼顾。
课程思政结合点：
第4章 化工实验参数测量方法
4.1 测量技术基础知识
4.2压力检测变送仪表
4.3 流量检测变送仪表
4.4 温度检测变送仪表
4.5介绍实验室消防器材、个人防护用品、急救用品等的放置位置，以及使用注意事项。参观讲解八个实验室：流体流动、传热、正交过滤、搅拌、精馏、吸收、萃取、干燥。每个实验预习讲解5分钟，重点介绍每个实验的重点和难点，预习时的注意事项。
本章重点：化工基本测试仪表的原理及应用
教学模式：授课，随机检测，视频录像
教学难点：化工基本测试仪表的应用，实验室安全
培养能力：掌握现代测试仪表的相关知识，并能够在实际应用中合理选择仪表，对化工实验过程中的相关参数进行监测和分析的能力。
价值目标：安全意识和法治教育
课程思政结合点：
通过违规操作造成安全事故的视频录像展示，在详细介绍实验室安全规范的同时强调仪器仪表的正确使用，火灾等应急处理，重点强调与安全规定相关联的法律法规，警示学生将实验室安全作为重中之重，进入实验室之前必须树立强烈的安全意识，熟悉各种安全知识，并在实验过程中严格遵守，细致防范，杜绝一切安全事故的发生。
第二部分：化工单元操作综合实验
实验内容及学时见下表。
表一 实验教学内容及相关安排表
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序号 |
实验项目名称 |
内容提要 |
实验时数 |
实验要求 |
实验类型 |
每组人数 |
实验者类别 |
所在 实验室 |
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1 |
化工实验基础1 |
介绍实验考核要求、实验报告的书写及化工安全知识 |
4 |
必做 |
综合 |
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本 科 生 |
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2 |
化工实验基础2 |
进行实验数据误差估算与分析、实验数据处理方法的学习 |
4 |
必做 |
综合 |
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本 科 生 |
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3 |
化工实验基础3 |
进行实验设计以及正交试验设计法的学习 |
4 |
必做 |
综合 |
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本 科 生 |
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4 |
化工实验基础4 |
结合实验内容进行化工常见参数的测量方法等内容的学习 |
4 |
必做 |
综合 |
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本 科 生 |
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5 |
流体流动过程综合实验 |
（1）测定光滑管摩擦系数l与雷诺数Re和相对粗糙度之间关系曲线；以及阀门的局部阻力系数。 （2）测定某转速下离心泵的特性曲线，并确定离心泵最佳工作范围；测定流量调节阀在某一开度下的管路特性曲线。 |
4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本 科 生 |
化工基础实验中心， 50楼B105 |
|
6 |
传热综合实验 |
（1）通过对空气—水蒸气简单套管换热器、强化套管换热器的实验研究，掌握对流传热系数的测定方法，明确其影响因素； （2）研究套管换热器管内压降随管内流速u的变化情况。 （3）应用线性回归分析方法，确定传热管关联式Nu=ARemPr0.4中常数A、m数值。 （4）通过对空气—水蒸气列管换热器的实验研究，掌握总传热系数的测定方法，明确其影响因素； （5）比较强化传热的效果，明确强化效果的评价方法。 |
4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验中心， 50楼B107 |
|
7 |
正交实验设计法在过滤中的应用实验 |
（1）统一设定试验指标、因素和水平，选择合适的正交表，分小组进行实验，测定实验条件下的过滤常数K，对试验指标进行极差和方差分析。 （2）考察过滤压差、料浆浓度、料浆温度对过滤常数K的影响，确定适宜操作条件。 （3）掌握恒压过滤常数K、qe的测定方法，加深对K、qe的概念和影响因素的理解。 |
4 |
必做 |
设计 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验中心， 50楼B202 |
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8 |
多相搅拌实验 |
（1）测定不同搅拌器在不同黏度液相的搅拌功率和搅拌雷诺数。 （2）测定在通气情况下，不同搅拌器的搅拌功率和搅拌雷诺数。 （3）将液相、气液两相的NP-Re标绘在同一图上进行分析讨论。 |
4 |
必做 |
设计 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验中心，50楼B206 |
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9 |
精馏实验 |
（1）根据分离要求及设备情况，初步确定操作条件。 （2）测定精馏塔在全回流、部分回流操作条件下的总板效率。 （3）在部分回流条件下，完成分离任务。 |
4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验 中心， 50楼B106 |
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10 |
吸收实验 |
（1）了解填料塔的结构、流程特点。 （2）在一定喷淋量下，测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线，确定液泛气速。 （3）掌握吸收总传质系数KYa或KXa的测定方法，测定气速或液速对总传质系数的影响。
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4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验 中心， 50楼B104 |
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11 |
萃取实验 |
（1）了解各种萃取塔的结构，了解萃取塔的操作方法。 （2）在一定操作条件下，测定萃取塔的传质单元数、传质单元高度和总传质系数。 （3）了解强化萃取传质的方法。 |
4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验 中心， 50楼B205 |
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12 |
干燥实验 |
（1）在一定的空气流量和空气温度下测量某物料的干燥曲线、干燥速率曲线和临界含水量。 （2）测定恒速干燥阶段物料与空气之间对流传热系数。 （3）了解干燥实验的流程、各种干燥器的结构和各个干燥实验的原理。 |
4 |
必做 |
综合 |
每套设备上不超过3人 |
本科生 |
化工基础实验 中心， 50楼B208 |
六.学时分配
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教学内容 |
授课 |
实验 |
自学 |
课程设计 |
大作业 |
其他 |
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化工实验基础1 |
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4 |
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化工实验基础2 |
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4 |
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化工实验基础3 |
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4 |
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化工实验基础4 |
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4 |
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流体流动过程综合实验 |
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4 |
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传热综合实验 |
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4 |
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正交实验设计法在过滤中的应用实验 |
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4 |
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多相搅拌实验 |
|
4 |
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精馏实验 |
|
4 |
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|
|
|
|
吸收实验 |
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4 |
|
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萃取实验 |
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4 |
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|
|
|
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干燥实验 |
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4 |
|
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合计 |
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48 |
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七.考核与评价方式及标准
1. 考核与评价内容、方法、成绩比例的简要说明
指导教师根据学生预习情况、操作、原始数据记录、实验纪律及作风等方面给出学生操作分。
学生做完实验后提交一份实验报告，其中附有指导教师签名的原始数据表。指导教师根据实验报告的情况给出学生报告分。实验报告要求原始数据完整、计算正确、图表规范、条理清楚、结果正确、有分析讨论，符合要求的工程实验报告规范。
在期末时，进行一次笔试，给出笔试成绩。
本课程的最后成绩：操作分占25%，实验报告分占25%，笔试成绩占50%
缺一次实验或两份报告，最后不允许参加笔试。总成绩不及格者，下学年重修。
2. 课程目标达成考核与评价方式及成绩评定
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考核与评价方式 |
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实验操作 |
实验报告 |
课程设计 |
大作业 |
课程考试 |
其他 |
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课程目标1 |
√ |
√ |
|
|
√ |
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|
课程目标2 |
√ |
√ |
|
|
√ |
|
|
课程目标3 |
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√ |
|
|
√ |
|
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课程目标4 |
√ |
√ |
|
|
√ |
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课程目标5 |
√ |
√ |
|
|
√ |
|
|
课程目标6 |
√ |
|
|
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课程目标7 |
√ |
√ |
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√ |
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课程目标8 |
√ |
√ |
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