布朗大學夏校9/10年級新生STEM課程

布朗大學夏校?九、十年級新生STEM課程??

STEM for Rising 9th and 10th Graders

布朗大學 Brown University

創立于1764年

全美第7古老的大學

坐落在美國羅德島普羅維登斯

是享譽世界的頂級私立研究型大學

著名的八所常春藤聯盟成員

北美頂尖大學學術聯盟美國大學協會成員

營地簡介——

布朗大學入學競爭極為激烈，尤其是本科生與博士生有著極高的入學門檻，是全美錄取難度最高的大學之一。在當今大學人數不斷增長的大環境下，布朗大學依舊保持著“小而精”的精英式教育，本科生僅6000余人，研究生僅2000余人，全職教師僅700余人，但在如此之少的學生與教師隊伍中，就誕生了7位諾貝爾獎得主。布朗大學在2018年U.S.News國家綜合大學排名位列全美第14名，2018年QS世界大學排名中位列全球第54名，2018年泰晤士高等教育世界大學排名中位列全球第50名。布朗大學的著名校友包括第35任美國總統約翰·肯尼迪之子約翰·菲茨杰拉德·肯尼迪二世，洛克菲勒家族第二代掌門人小約翰·戴維森·洛克菲勒，首位女性美聯儲主席珍妮特·耶倫，CNN創辦人特德·特納，Uber首席執行官達拉·科斯羅薩西，在著名電影系列《哈利·波特》中飾演赫敏·格蘭杰的艾瑪·沃特森等等。同時也培養了很多中國科學界的名流，如物理學家許宗岳，地球動力學家王仁，固體力學專家、浙江大學前校長楊衛等等。

營地信息版

營地性質	夏校
適合年齡	15-18歲
營地區域	美東，RI，波士頓
項目類型	興趣探索 / 學術提高英語強化
日營/住宿	住宿
營地網站	www.precollege.brown。edu

項 目 特 色

(1) ?貼近大學氛圍的學習生活

布朗大學夏校從申請階段的設置即遵循大學申請流程，從課程設置、教育教學、課余活動、飲食住宿等方面引導和幫助高中生了解和適應大學校園的學習與生活。項目內的課程教學貼近大學教學氛圍，形式多樣，均由布朗大學的教授授課，鼓勵學生們進行合作交流。夏校期間，學校的公共資源都對學生們開放，其中包括約翰·洛克菲勒圖書館、科學圖書館、弗里德曼研究中心以及約翰海圖書館的特殊收藏品。寫作中心還特別為夏校學生提供專屬的夏令時學習時間。

(2) ?豐富多彩的課余活動

在每日的課程結束后，學校提供了豐富的社交活動，包括狂歡節、電影之夜、才藝表演、瑜伽、舞蹈教學、扎染工作坊等。宿舍輔導員每周還會組織同一層樓的集體活動，打破學生之間的隔膜，幫助大家了解彼此，融入集體生活。

周末旅行和參觀地點包括：波士頓市區、紐波特、Scarborough海灘、購物商店和羅德島藝術博物館等等。此外，學生還可以參與到布朗大學精心準備的指導如何申請大學的一系列活動，其中包括大學申請指導課程、一些專為成功申請美國大學開設的講座和研討會等。

活動旨在幫助學生更好地了解大學錄取程序，正確選擇適合自己的大學，為大學課程的學習提前做好準備。

研討會主題包括：與布朗大學教授一起午餐討論、科研研討會、找到最適合你的大學、大學申請論文寫作、大學負荷調節、大學面試技巧、課堂發言、筆記和考試輔導、大學寫作以及專業探索（醫學、法律、工程學、新聞學、國際關系和藝術創作專業）等。

課 程 設 置

項目總體時間為6月23日-7月5日。具體課程營期略有差別，參考課程設置。營期費用為：$4508

藥理學與毒理學的應用研究（Applied Research Strategies in Pharm/Tox）時間：6月24日-7月5日。

本課程的重要概念包括：藥理學和毒理學導論；有毒物質或藥物在分子水平上的影響；有毒物質如何導致病理或疾病；藥物如何補救有毒接觸；科學家和工程師如何解決毒理學和藥理學的有關問題等。

在現場：21世紀罪案偵破（At the Scene: Crime Solving in the 21st Century）

時間：6月24日-7月5日

課程的重點是犯罪現場調查和法醫學背后的技能和概念。了解如何保護和搜索現代犯罪現場，如何在實驗室中處理材料和樣本，以及如何使用不同類型的證據從犯罪小說中篩選出法律事實。

課堂上的工作將包括實驗室、案例研究、在線活動和專業訪問。課程之外的重點將是在課程的最后一天分享的實驗室或研究項目的設計。學生們將開展一個與法醫毒理學相關的獨立研究項目。

感覺和知覺的神經生物學（The Neurobiology of Sensation and Perception）

時間：6月24日-7月5日

學習主要的感覺和運動系統的神經解剖學，以及感覺傳導和運動控制的關鍵概念。期末專題包括學生利用腦電圖、肌電圖或利用蟑螂設計、執行和分析他們自己的實驗。了解如何記錄神經活動的實驗和感官信息編碼的神經活動。

利用線蟲進行實驗室研究的遺傳學方法（A Genetic Approach to Laboratory Research using the Roundworm, C. elegans）

時間：6月24日-7月5日

建議學習過至少一年的生物學相關科目，但不是必須。在這門以專題為基礎的實驗課程中，學生將被介紹到研究實驗室中使用最廣泛的模型生物之一——自由生活的微型線蟲。學生將使用基本顯微鏡和熒光顯微鏡，通過親身實踐的方式學習蠕蟲的解剖、發育、生命周期和繁殖。本課程將特別強調RNA干擾的使用，這是一項革命性的新技術，研究人員研究基因功能的方式。以了解與人類疾病有關的生物過程，并使用蠕蟲作為模型系統。

DNA科學與生物技術（DNA Science and Biotechnology）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：學習過中學生物、生命科學課程。在本課程將學習有關DNA、RNA和蛋白質的知識，并將這些知識應用于分子生物學領域的實驗室技術。學生們將在細菌中操縱DNA并表達綠色熒光蛋白基因（通常在太平洋水母中發現），然后用PCR（聚合酶鏈反應）和電泳技術提取并觀察DNA和蛋白質。將探索現代分子生物學的其他技術，包括分離學生自己的DNA和蛋白質純化。此外，學生將研究和討論用于識別致病生物體的技術，以及制藥公司用于生產治療性蛋白質和疫苗的程序。

氣墊船和高速潛艇，流體力學是如何啟發工程師的（Hovercrafts and High Speed Submarines, How Fluid Mechanics Inform Engineers）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：建議掌握相關的物理和數學知識。流體力學提供了一個洞察機制，很多自然和人工的過程都是人類社會日常生活的一部分。

在本課程中，學生將建立對經典牛頓力學的基本理解，并應用這些原則來理解和分析流體力學問題。學生將學習如何設計和進行實驗，以觀察流體的行為，并使用他們的觀察和測量形成科學假設。

和Arduino LED學習魔方工程編程（Learning to Code with Arduino LED Cube Engineering）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：強烈建議攜帶自己的筆記本電腦，建議熟悉代數1的課程內容，但不是必要的。這門課程是為喜歡邊做邊學的學生設計的。本課程將讓學生學習工程和編碼的概念，通過他們建立一個LED立方體，這是一個LED矩陣光顯示器。學生們將從頭開始構建這個立方體，并用Arduino對其進行編程，Arduino是一種微控制器，使用類似于C/ C++的編程語言。

工程設計工作室在布朗設計工作室學習制作（Engineering Design Studio Learning by Making in the Brown Design Workshop）

時間：6月24日-7月5日

在工業和學術界，設計實踐和開發解決工程項目的方法的重要性越來越重要。多學科項目正在引領我們思考和參與技術的方式。從麻省理工學院著名的媒體實驗室，到谷歌和Space-X，創新的未來依賴于同樣具有創造性和分析背景的學生。《工程設計工作室》是為有興趣通過制作學習的學生開設的一門課程。

我們將學習機器的安全性，以及如何最好地利用原型工具，如激光切割機，3D打印機和數控銑床，采取的想法，并把他們變成物理對象。除了建立技術和概念基礎，學生還將學習設計中的形式和功能。

平衡中的海洋生態系統：保護不斷變化的河口（Marine Ecosystems in the Balance:Protecting a Changing Estuary）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：對海洋科學、生態學和棲息地恢復等主題擁有興趣。

納拉甘塞特灣（Narraganset Bay）是位于羅德島（Rhode Island）的一個巨大而重要的河口，是一個大型動植物群落的家園，包括鰻魚草，藻類，螃蟹，魚類和海豹等動植物。

河口是河流與海洋交匯的地方，是海洋系統中生命的基礎，被認為是地球上最富生產力和生物多樣性的生態系統之一。今天，河口正受到人類活動帶來的挑戰的威脅，如氣候變化、入侵物種和對水質的影響。

在這兩周的課程中，納拉甘塞特灣將作為一個鮮活的實驗室和案例研究，學生們將在這里了解到海灣的重要功能，以及它和其他河口如何受到各種威脅的影響。學生們將學習如何應對氣候、環境和河口面臨的其他威脅。

這門課程將每天在非營利性組織“拯救海灣中心”（Save the Bay Center）舉辦，地點位于羅德島的普羅維登，坐落在納拉甘塞特灣（Narragansett Bay）沿岸，名為“拯救海灣大道100號”（Save the Bay Drive）。

來自自然的創新：一個仿生學的挑戰（Innovation Inspired by Nature: A Biomimicry Challenge）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：強烈建議有一年以上的生物學課程基礎。

大自然富有想象力，適應性強，效率高——這些特點激勵著當代的工程師和科學家們。仿生學是學習自然可持續解決方案的創新要點。這是一個正在成長的、令人興奮的科學和工程領域，它以自然為模型，然后模仿或從這些設計和過程中獲得靈感來解決人類問題。這個項目將深入到仿生領域，從交通到能源。

本課程將探討設計思維過程，以及如何應用仿生學原理來解決重要的環境問題。首先，學生們將學習如何觀察自然，自然界中出現的不同模式，以及近距離觀察如何支持和指導生物特征設計。然后，他們將學習如何識別和制定一個設計問題。

學生將參與設計挑戰，研究一個環境問題，并利用設計思維過程開發一個以自然為靈感的解決方案。他們將參與同行評審，并利用來自同行的建設性反饋，不斷改進自己的設計，最終通過可視化演示展示和共享項目的結果。在整個課程中，學生將被要求在課外完成相關的閱讀和研究，以完善他們的項目。

新發人畜共患病（Emerging Zoonotic Infectious Diseases）

時間：6月24日-7月5日

埃博拉病毒、艾滋病毒、寨卡病毒和瘧疾、非典、流感、石灰和其他蜱蟲傳播的疾病都是人畜共患病的例子。

本課程將討論多種疾病，重點介紹用于控制傳染病的公共衛生干預措施。將特別強調遏制埃博拉病毒的努力和疫苗接種。傳染病研究人員擁有許多工具來分析、預測和影響疾病的傳播。

本課程將教授學生基本的數據分析，包括如何進行數學建模與統計語言、R語言、相關的編程語言等。在整個課程中，學生將被要求完成日常閱讀，這將通過研討會的形式和講座的主題進行討論。

睡眠的奧秘：當你休息時，大腦和身體是如何保持工作的（Mysteries of Sleep: How the Brain and Body Keep Busy While You Rest）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：對科學或醫學的興趣，以及之前在高中科學課程（尤其是生物學、化學或心理學）上的接觸，將有助于學生更快地融入課堂。

睡眠的意義是科學界最持久和揮之不去的問題之一。在這門課上，學生們將正面解決這個問題。課程將探索睡眠對身體、大腦和大腦的影響。睡眠是人類生存的基礎，研究睡眠需要“跨學科”的方法。因此，本課程結合了生物學、心理學、神經科學和睡眠與夢的社會學。本課程結合了傳統的授課方式，結合了中學和小學的閱讀資料、小討論和一個最終的項目。

本課程的一個關鍵方面是使用有關睡眠的主要科學文獻來支持講座，并幫助學生與科學以及更廣泛的科學過程進行互動。學生將閱讀一系列最先進的初級科學文章，捕捉這個快速變化領域的能量。鼓勵學生批判性地思考科學數據，提出自己的問題和實驗假設。

生物技術、遺傳學和人類的未來（Biotechnology, Genetics, and the Human Future）

時間：6月24日-7月5日

2018年11月，一名中國婦女生下一對非常特殊的雙胞胎：第一個通過CRISPR-Cas9技術進行基因改造的孩子。一些人慶祝一項新技術的使用，以提高女孩對艾滋病毒的抵抗力。

艾滋病毒是導致艾滋病的病毒，目前尚無已知的治療方法。其他人則對“設計嬰兒”的前景或該項目背后的中國科學家的魯莽表示擔憂。本課程探討人類遺傳學和生物技術最近令人興奮的進展，以及這些進展所引發的復雜的道德問題。

智能手機與計算物理（Smartphone & Computational Physics）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：建議攜帶筆記本電腦上課。

本課程將提供牛頓力學的概述。課程將學習一維和二維運動、力、動量、能量、旋轉運動、周期運動和光等物理主題。周期運動、波和光等主題會引導一些在現代物理學和電磁理論中概念的發展。如今使用的智能手機和平板電腦都有傳感器，可以測量長度、位置、速度、加速度、光和聲音，以及振動和磁場等許多物理現象。

課程內將使用智能手機或平板電腦作為主要的測量設備進行測量，學習固體力學、波物理學、電磁學、光學和熱力學。然后，將使用計算機軟件，如Mathematica來分析得到的數據，并作出進一步的預測。學習過程將是互動的，從簡單的實驗開始，引導學生們進入力學概念。他們將學習實驗結果背后的理論，并進一步發展他們的實驗，以提高準確性。

百萬美元的數學（Million Dollar Mathematics）

時間：6月24日-7月5日

先決條件：無。

雖然不是所有的數學難題都能獲得百萬美元的獎金，但有些絕對可以的。數學是一門不斷變化和發展的學科，新的發現不斷涌現。通過實驗和計算機的幫助，學生們將發現數學家是如何得出他們的結論的。如果幸運的話，甚至可以解決百萬美元的問題。本課程概述數學研究的過程，從假設的形成到計算工具和證明的類型。

課程將首先介紹Matlab，這是一個科學家和數學家經常使用的編程環境。然后，將使用計算技術、動手實驗和直覺來回答各種數學領域的問題，就像在實際的研究環境中一樣。課程將討論概率在現實世界中的應用，比如，隨機性是什么意思？在紙牌游戲中誰更有可能贏？能利用概率來發現稅務欺詐嗎？等等問題。課程鼓勵學生提出自己的問題并進行調查。在本課程結束時，學生將了解數學職業的要求和數學家考慮的問題類型。同樣重要的是，他們將適應一種廣泛應用于學術界內外的編程語言。

太陽系的形成和發展（Solar System Formation and Processes）

時間：6月24日-7月5日

行星科學家利用宇宙飛船、漫游者和宇航員收集的數據來了解太陽系中遙遠天體的表面和內部。課程還將進行一系列的實驗室實驗，包括撞擊各種材料的板條，收集巖石和礦物的光譜

作為學術項目的一個組成部分，學生們將以小組的形式回答正在進行的有關火星的問題，使用真實的NASA數據和最先進的GIS地圖軟件。在本課程結束時，學生將能夠描述每個行星的物理特性及其形成過程的差異。學生將獲得實際數據和分析方法的實際經驗，如衛星圖像、基于羅弗的樣本分析、計算機建模和隕石坑計數。

交通和住宿

學校距離波士頓洛根國際機場（BOS）約1小時車程，可租車或打車往返。學校周圍分布了多家大型綜合超市、便利店、咖啡店、各色餐廳及銀行ATM機等，生活便利。錄取學生將入住專門為其準備的學生宿舍，步行就可以到達學校教學樓和其他校園設施。每棟宿舍樓都配備訓練有素的宿舍生活指導員和宿舍顧問，他們將和學生一起入住宿舍樓。布朗大學的專業指導人士和本科學生都會幫助學生盡快熟悉校園環境，并組織相關的社交活動。一日三餐都由布朗大學的兩個食堂Sharpe Refectory 和 Verney-Woolley 供應。