布朗大学夏校9/10年级新生STEM课程

布朗大学夏校 九、十年级新生STEM课程  

STEM for Rising 9th and 10th Graders

布朗大学 Brown University

创立于1764年

全美第7古老的大学

坐落在美国罗德岛普罗维登斯

是享誉世界的顶级私立研究型大学

著名的八所常春藤联盟成员

北美顶尖大学学术联盟美国大学协会成员

营地简介——

布朗大学入学竞争极为激烈，尤其是本科生与博士生有着极高的入学门槛，是全美录取难度最高的大学之一。在当今大学人数不断增长的大环境下，布朗大学依旧保持着“小而精”的精英式教育，本科生仅6000余人，研究生仅2000余人，全职教师仅700余人，但在如此之少的学生与教师队伍中，就诞生了7位诺贝尔奖得主。布朗大学在2018年U.S.News国家综合大学排名位列全美第14名，2018年QS世界大学排名中位列全球第54名，2018年泰晤士高等教育世界大学排名中位列全球第50名。布朗大学的著名校友包括第35任美国总统约翰·肯尼迪之子约翰·菲茨杰拉德·肯尼迪二世，洛克菲勒家族第二代掌门人小约翰·戴维森·洛克菲勒，首位女性美联储主席珍妮特·耶伦，CNN创办人特德·特纳，Uber首席执行官达拉·科斯罗萨西，在著名电影系列《哈利·波特》中饰演赫敏·格兰杰的艾玛·沃特森等等。同时也培养了很多中国科学界的名流，如物理学家许宗岳，地球动力学家王仁，固体力学专家、浙江大学前校长杨卫等等。

营地信息版

营地性质	夏校
适合年龄	15-18岁
营地区域	美东，RI，波士顿
项目类型	兴趣探索 / 学术提高英语强化
日营/住宿	住宿
营地网站	www.precollege.brown。edu

项 目 特 色

(1)  贴近大学氛围的学习生活

布朗大学夏校从申请阶段的设置即遵循大学申请流程，从课程设置、教育教学、课余活动、饮食住宿等方面引导和帮助高中生了解和适应大学校园的学习与生活。项目内的课程教学贴近大学教学氛围，形式多样，均由布朗大学的教授授课，鼓励学生们进行合作交流。夏校期间，学校的公共资源都对学生们开放，其中包括约翰·洛克菲勒图书馆、科学图书馆、弗里德曼研究中心以及约翰海图书馆的特殊收藏品。写作中心还特别为夏校学生提供专属的夏令时学习时间。

(2)  丰富多彩的课余活动

在每日的课程结束后，学校提供了丰富的社交活动，包括狂欢节、电影之夜、才艺表演、瑜伽、舞蹈教学、扎染工作坊等。宿舍辅导员每周还会组织同一层楼的集体活动，打破学生之间的隔膜，帮助大家了解彼此，融入集体生活。

周末旅行和参观地点包括：波士顿市区、纽波特、Scarborough海滩、购物商店和罗德岛艺术博物馆等等。此外，学生还可以参与到布朗大学精心准备的指导如何申请大学的一系列活动，其中包括大学申请指导课程、一些专为成功申请美国大学开设的讲座和研讨会等。

活动旨在帮助学生更好地了解大学录取程序，正确选择适合自己的大学，为大学课程的学习提前做好准备。

研讨会主题包括：与布朗大学教授一起午餐讨论、科研研讨会、找到最适合你的大学、大学申请论文写作、大学负荷调节、大学面试技巧、课堂发言、笔记和考试辅导、大学写作以及专业探索（医学、法律、工程学、新闻学、国际关系和艺术创作专业）等。

课 程 设 置

项目总体时间为6月23日-7月5日。具体课程营期略有差别，参考课程设置。营期费用为：$4508

药理学与毒理学的应用研究（Applied Research Strategies in Pharm/Tox）时间：6月24日-7月5日。

本课程的重要概念包括：药理学和毒理学导论；有毒物质或药物在分子水平上的影响；有毒物质如何导致病理或疾病；药物如何补救有毒接触；科学家和工程师如何解决毒理学和药理学的有关问题等。

在现场：21世纪罪案侦破（At the Scene: Crime Solving in the 21st Century）

时间：6月24日-7月5日

课程的重点是犯罪现场调查和法医学背后的技能和概念。了解如何保护和搜索现代犯罪现场，如何在实验室中处理材料和样本，以及如何使用不同类型的证据从犯罪小说中筛选出法律事实。

课堂上的工作将包括实验室、案例研究、在线活动和专业访问。课程之外的重点将是在课程的最后一天分享的实验室或研究项目的设计。学生们将开展一个与法医毒理学相关的独立研究项目。

感觉和知觉的神经生物学（The Neurobiology of Sensation and Perception）

时间：6月24日-7月5日

学习主要的感觉和运动系统的神经解剖学，以及感觉传导和运动控制的关键概念。期末专题包括学生利用脑电图、肌电图或利用蟑螂设计、执行和分析他们自己的实验。了解如何记录神经活动的实验和感官信息编码的神经活动。

利用线虫进行实验室研究的遗传学方法（A Genetic Approach to Laboratory Research using the Roundworm, C. elegans）

时间：6月24日-7月5日

建议学习过至少一年的生物学相关科目，但不是必须。在这门以专题为基础的实验课程中，学生将被介绍到研究实验室中使用最广泛的模型生物之一——自由生活的微型线虫。学生将使用基本显微镜和荧光显微镜，通过亲身实践的方式学习蠕虫的解剖、发育、生命周期和繁殖。本课程将特别强调RNA干扰的使用，这是一项革命性的新技术，研究人员研究基因功能的方式。以了解与人类疾病有关的生物过程，并使用蠕虫作为模型系统。

DNA科学与生物技术（DNA Science and Biotechnology）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：学习过中学生物、生命科学课程。在本课程将学习有关DNA、RNA和蛋白质的知识，并将这些知识应用于分子生物学领域的实验室技术。学生们将在细菌中操纵DNA并表达绿色荧光蛋白基因（通常在太平洋水母中发现），然后用PCR（聚合酶链反应）和电泳技术提取并观察DNA和蛋白质。将探索现代分子生物学的其他技术，包括分离学生自己的DNA和蛋白质纯化。此外，学生将研究和讨论用于识别致病生物体的技术，以及制药公司用于生产治疗性蛋白质和疫苗的程序。

气垫船和高速潜艇，流体力学是如何启发工程师的（Hovercrafts and High Speed Submarines, How Fluid Mechanics Inform Engineers）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：建议掌握相关的物理和数学知识。流体力学提供了一个洞察机制，很多自然和人工的过程都是人类社会日常生活的一部分。

在本课程中，学生将建立对经典牛顿力学的基本理解，并应用这些原则来理解和分析流体力学问题。学生将学习如何设计和进行实验，以观察流体的行为，并使用他们的观察和测量形成科学假设。

和Arduino LED学习魔方工程编程（Learning to Code with Arduino LED Cube Engineering）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：强烈建议携带自己的笔记本电脑，建议熟悉代数1的课程内容，但不是必要的。这门课程是为喜欢边做边学的学生设计的。本课程将让学生学习工程和编码的概念，通过他们建立一个LED立方体，这是一个LED矩阵光显示器。学生们将从头开始构建这个立方体，并用Arduino对其进行编程，Arduino是一种微控制器，使用类似于C/ C++的编程语言。

工程设计工作室在布朗设计工作室学习制作（Engineering Design Studio Learning by Making in the Brown Design Workshop）

时间：6月24日-7月5日

在工业和学术界，设计实践和开发解决工程项目的方法的重要性越来越重要。多学科项目正在引领我们思考和参与技术的方式。从麻省理工学院著名的媒体实验室，到谷歌和Space-X，创新的未来依赖于同样具有创造性和分析背景的学生。《工程设计工作室》是为有兴趣通过制作学习的学生开设的一门课程。

我们将学习机器的安全性，以及如何最好地利用原型工具，如激光切割机，3D打印机和数控铣床，采取的想法，并把他们变成物理对象。除了建立技术和概念基础，学生还将学习设计中的形式和功能。

平衡中的海洋生态系统：保护不断变化的河口（Marine Ecosystems in the Balance:Protecting a Changing Estuary）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：对海洋科学、生态学和栖息地恢复等主题拥有兴趣。

纳拉甘塞特湾（Narraganset Bay）是位于罗德岛（Rhode Island）的一个巨大而重要的河口，是一个大型动植物群落的家园，包括鳗鱼草，藻类，螃蟹，鱼类和海豹等动植物。

河口是河流与海洋交汇的地方，是海洋系统中生命的基础，被认为是地球上最富生产力和生物多样性的生态系统之一。今天，河口正受到人类活动带来的挑战的威胁，如气候变化、入侵物种和对水质的影响。

在这两周的课程中，纳拉甘塞特湾将作为一个鲜活的实验室和案例研究，学生们将在这里了解到海湾的重要功能，以及它和其他河口如何受到各种威胁的影响。学生们将学习如何应对气候、环境和河口面临的其他威胁。

这门课程将每天在非营利性组织“拯救海湾中心”（Save the Bay Center）举办，地点位于罗德岛的普罗维登，坐落在纳拉甘塞特湾（Narragansett Bay）沿岸，名为“拯救海湾大道100号”（Save the Bay Drive）。

来自自然的创新：一个仿生学的挑战（Innovation Inspired by Nature: A Biomimicry Challenge）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：强烈建议有一年以上的生物学课程基础。

大自然富有想象力，适应性强，效率高——这些特点激励着当代的工程师和科学家们。仿生学是学习自然可持续解决方案的创新要点。这是一个正在成长的、令人兴奋的科学和工程领域，它以自然为模型，然后模仿或从这些设计和过程中获得灵感来解决人类问题。这个项目将深入到仿生领域，从交通到能源。

本课程将探讨设计思维过程，以及如何应用仿生学原理来解决重要的环境问题。首先，学生们将学习如何观察自然，自然界中出现的不同模式，以及近距离观察如何支持和指导生物特征设计。然后，他们将学习如何识别和制定一个设计问题。

学生将参与设计挑战，研究一个环境问题，并利用设计思维过程开发一个以自然为灵感的解决方案。他们将参与同行评审，并利用来自同行的建设性反馈，不断改进自己的设计，最终通过可视化演示展示和共享项目的结果。在整个课程中，学生将被要求在课外完成相关的阅读和研究，以完善他们的项目。

新发人畜共患病（Emerging Zoonotic Infectious Diseases）

时间：6月24日-7月5日

埃博拉病毒、艾滋病毒、寨卡病毒和疟疾、非典、流感、石灰和其他蜱虫传播的疾病都是人畜共患病的例子。

本课程将讨论多种疾病，重点介绍用于控制传染病的公共卫生干预措施。将特别强调遏制埃博拉病毒的努力和疫苗接种。传染病研究人员拥有许多工具来分析、预测和影响疾病的传播。

本课程将教授学生基本的数据分析，包括如何进行数学建模与统计语言、R语言、相关的编程语言等。在整个课程中，学生将被要求完成日常阅读，这将通过研讨会的形式和讲座的主题进行讨论。

睡眠的奥秘：当你休息时，大脑和身体是如何保持工作的（Mysteries of Sleep: How the Brain and Body Keep Busy While You Rest）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：对科学或医学的兴趣，以及之前在高中科学课程（尤其是生物学、化学或心理学）上的接触，将有助于学生更快地融入课堂。

睡眠的意义是科学界最持久和挥之不去的问题之一。在这门课上，学生们将正面解决这个问题。课程将探索睡眠对身体、大脑和大脑的影响。睡眠是人类生存的基础，研究睡眠需要“跨学科”的方法。因此，本课程结合了生物学、心理学、神经科学和睡眠与梦的社会学。本课程结合了传统的授课方式，结合了中学和小学的阅读资料、小讨论和一个最终的项目。

本课程的一个关键方面是使用有关睡眠的主要科学文献来支持讲座，并帮助学生与科学以及更广泛的科学过程进行互动。学生将阅读一系列最先进的初级科学文章，捕捉这个快速变化领域的能量。鼓励学生批判性地思考科学数据，提出自己的问题和实验假设。

生物技术、遗传学和人类的未来（Biotechnology, Genetics, and the Human Future）

时间：6月24日-7月5日

2018年11月，一名中国妇女生下一对非常特殊的双胞胎：第一个通过CRISPR-Cas9技术进行基因改造的孩子。一些人庆祝一项新技术的使用，以提高女孩对艾滋病毒的抵抗力。

艾滋病毒是导致艾滋病的病毒，目前尚无已知的治疗方法。其他人则对“设计婴儿”的前景或该项目背后的中国科学家的鲁莽表示担忧。本课程探讨人类遗传学和生物技术最近令人兴奋的进展，以及这些进展所引发的复杂的道德问题。

智能手机与计算物理（Smartphone & Computational Physics）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：建议携带笔记本电脑上课。

本课程将提供牛顿力学的概述。课程将学习一维和二维运动、力、动量、能量、旋转运动、周期运动和光等物理主题。周期运动、波和光等主题会引导一些在现代物理学和电磁理论中概念的发展。如今使用的智能手机和平板电脑都有传感器，可以测量长度、位置、速度、加速度、光和声音，以及振动和磁场等许多物理现象。

课程内将使用智能手机或平板电脑作为主要的测量设备进行测量，学习固体力学、波物理学、电磁学、光学和热力学。然后，将使用计算机软件，如Mathematica来分析得到的数据，并作出进一步的预测。学习过程将是互动的，从简单的实验开始，引导学生们进入力学概念。他们将学习实验结果背后的理论，并进一步发展他们的实验，以提高准确性。

百万美元的数学（Million Dollar Mathematics）

时间：6月24日-7月5日

先决条件：无。

虽然不是所有的数学难题都能获得百万美元的奖金，但有些绝对可以的。数学是一门不断变化和发展的学科，新的发现不断涌现。通过实验和计算机的帮助，学生们将发现数学家是如何得出他们的结论的。如果幸运的话，甚至可以解决百万美元的问题。本课程概述数学研究的过程，从假设的形成到计算工具和证明的类型。

课程将首先介绍Matlab，这是一个科学家和数学家经常使用的编程环境。然后，将使用计算技术、动手实验和直觉来回答各种数学领域的问题，就像在实际的研究环境中一样。课程将讨论概率在现实世界中的应用，比如，随机性是什么意思？在纸牌游戏中谁更有可能赢？能利用概率来发现税务欺诈吗？等等问题。课程鼓励学生提出自己的问题并进行调查。在本课程结束时，学生将了解数学职业的要求和数学家考虑的问题类型。同样重要的是，他们将适应一种广泛应用于学术界内外的编程语言。

太阳系的形成和发展（Solar System Formation and Processes）

时间：6月24日-7月5日

行星科学家利用宇宙飞船、漫游者和宇航员收集的数据来了解太阳系中遥远天体的表面和内部。课程还将进行一系列的实验室实验，包括撞击各种材料的板条，收集岩石和矿物的光谱

作为学术项目的一个组成部分，学生们将以小组的形式回答正在进行的有关火星的问题，使用真实的NASA数据和最先进的GIS地图软件。在本课程结束时，学生将能够描述每个行星的物理特性及其形成过程的差异。学生将获得实际数据和分析方法的实际经验，如卫星图像、基于罗弗的样本分析、计算机建模和陨石坑计数。

交通和住宿

学校距离波士顿洛根国际机场（BOS）约1小时车程，可租车或打车往返。学校周围分布了多家大型综合超市、便利店、咖啡店、各色餐厅及银行ATM机等，生活便利。录取学生将入住专门为其准备的学生宿舍，步行就可以到达学校教学楼和其他校园设施。每栋宿舍楼都配备训练有素的宿舍生活指导员和宿舍顾问，他们将和学生一起入住宿舍楼。布朗大学的专业指导人士和本科学生都会帮助学生尽快熟悉校园环境，并组织相关的社交活动。一日三餐都由布朗大学的两个食堂Sharpe Refectory 和 Verney-Woolley 供应。