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哥大工程夏校之--- 哥倫比亞大學工程暑期高中工程師學術計劃(SHAPE)
發(fā)布時間:2023-02-07 作者:留學美國網 來源:留學美國網
 
關于SHAPE
哥倫比亞大學工程暑期高中工程師學術計劃(SHAPE)是一個針對初二、三年級和四年級學生的選擇性暑期高中計劃。SHAPE面向對科學、技術、工程和數學(STEM)表現出興趣的本地學生。每個為期3周的課程都提供大學水平的工程學課程,輔以選修課和講習班。
學生將選擇一門學科,并在課程期間參加一門大學級工程入門課程。該項目還包括選修課、大學準備、哥倫比亞學生的支持以及其他研討會。請注意,如果您被SHAPE錄取,屆時您將能夠再次確認或調整您的課程和課程興趣。
課程設置
1、機器人技術:Robotics(一期,二期都有)
本課程與哥倫比亞大學機械工程系聯合舉辦,是機器人技術的動手入門課程,包括理論和實驗室兩部分。本課程是一門以項目為基礎的課程,探討基礎工程學科在現代工程設計中的作用。該類項目的目標有兩個方面:(a)設計一個能夠自主導航預定迷宮并執(zhí)行姿勢任務的機器人;(b)從預先存在的套件組裝玩具車,并對玩具車進行編程以執(zhí)行特定動作。通過面向制造過程的設計,學生將了解工程設計和機械設計等基本概念。此外,學生將學習實體建模、傳感器技術和運動原理。每個學生都負責構思和執(zhí)行一個原創(chuàng)設計。
2、高級計算機科學Adv.Computer Science(二期有)
本課程針對的是已經具備任何語言(如Java或Python)計算和編程基礎知識的學生。課程結束時,學生將學會如何像計算機科學家一樣思考,在高水平上開發(fā)問題的計算解決方案,批判性地比較解決同一問題的不同算法,并從頭開始用Python實現應用程序。
課程內容:
簡要回顧Python語言,重點是面向對象編程。
算法和big-O符號的形式化分析。學生將實施、分析和比較許多基于比較的排序算法。
基本數據結構(如堆棧、隊列、堆、樹)的理論和實現。
圖和相關算法(樹遍歷、最短路徑)。
介紹人工智能和使用啟發(fā)式狀態(tài)空間搜索解決問題,以及對抗性搜索和游戲。
其他主題,如機器學習和神經網絡的介紹,可以根據學生的興趣進行討論。
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3、電氣工程Electrical Engineering(一期有)
利用太陽的能量-本課程結合了電氣、機械和計算機工程的要素,所有這些都支持太陽能系統的工程。我們將研究兩種類型:光伏(將太陽能轉化為電能)和太陽能熱(直接利用太陽能)。前者的活動包括學習電的基本知識,特別是太陽能電池,然后設計太陽能電池陣列為一個小型學生中心供電。對于后者,您將學習太陽能烤箱的工作原理,并在家中制作一個烤餅,然后學習如何設計一些簡單的數字電路,并使用附帶的傳感器對Arduino進行編程,以測量您的太陽能烤箱性能。最后,利用您的數字電路知識,您將設計并模擬一臺投票機。
4、緩解氣候變化Mitigating Climate Change(一期有)
本課程將首先簡要討論溫室效應、二氧化碳的燃燒來源以及二氧化碳捕獲的最新技術。對催化劑基礎知識的簡要討論為學生提供了了解石油加工、特種化學品生產和新產品開發(fā)等知名產品的基本知識。還將討論生物質轉化為燃料、食用和非食用產品的現有應用。隨后,大學和工業(yè)界將對環(huán)保產品的形成進行深入研究。動力學、催化過程及其選擇性的關鍵作用將被納入未來“綠色”技術的實際解決方案中。學生將學習多相催化、可再生能源、電化學技術、新興的“綠色”氫經濟和燃料電池的重要作用,這些都是緩解氣候變化所必需的。這門入門但實用的課程是為新生設計的,目的是讓他們認識到在拯救地球這一最重大挑戰(zhàn)中的職業(yè)機會。這一成果將有助于應用基本的科學和工程原則來應對氣候變化,以實現可持續(xù)的地球。
5、設計創(chuàng)造更美好的星球A Better Planet by Design(二期有)
發(fā)展基礎設施,提供安全可靠的資源(能源、水和其他材料、運輸服務),以支持人類社會,同時實現環(huán)境目標。按背景介紹問題類型,以及通過應用適當技術和政策解決問題的共同框架。提供了一個跨學科的視角,重點關注人類與自然系統之間的相互作用。通過現實世界應用程序和問題提供的背景,對資源提供的備選方案及其潛在環(huán)境影響進行預測。本課程以項目為基礎。學生們將在與導師討論后,完成他們感興趣的項目。課堂將涵蓋以下主題,但不限于:可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)和可能的解決辦法概覽、可持續(xù)性指標、生命周期與供應鏈分析、可持續(xù)能源系統和電氣化、可再生能源和替代燃料、循環(huán)經濟與可持續(xù)廢物管理、水處理、運輸、工業(yè)4.0在實現可持續(xù)解決方案中的作用、可持續(xù)性和公共政策經濟學。
選修課程
學生將在課程期間選擇一項選修課。2022年選修課將與我們的本科團隊一起開發(fā)。參與的學生可以表達對多種選修課的興趣,并將根據興趣進行安排,并在課程開始前一周收到有關課程細節(jié)的信息。如果學生需要調整他們的位置,這將在SHAPE的早期階段進行調整。
學生們可以每天使用Columbia Makerspace構建項目原型。MakerSpace配備了3D打印機、激光切割機和用于數字制造的CNC工具。John Kymissis博士和Hod Lipson博士是哥倫比亞創(chuàng)客空間的教職員工。課程EEU將監(jiān)督實驗室中的學生項目。
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實驗室
學生們可以每天使用Columbia Makerspace構建項目原型。MakerSpace配備了3D打印機、激光切割機和用于數字制造的CNC工具。John Kymissis博士和Hod Lipson博士是哥倫比亞創(chuàng)客空間的教職員工。課程EEU將監(jiān)督實驗室中的學生項目。
同時,學生可以使用MechTech實驗室將他們的想法轉化為創(chuàng)造有形技術。杰夫·凱薩爾博士是該空間的教職主任。課程EEU將監(jiān)督實驗室中的學生項目。
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課程表
課程每年共開兩期,每期兩周,7月5日至7月22日為一期課程,7月26日至8月12日為二期課程,每期課程時間安排如下:
09:00課程報到
09:15老師/教授授課
10:00專業(yè)課
11:00項目時間/編程
12:00午休
13:00課程報到
13:15老師/教師授課
14:30專業(yè)課
15:00選修課
16:00項目課/編程課/休息
17:00下課
課程費用
學費和雜費
課程學費4000美元
材料100美元
活動費50美元
實驗室費用120美元
總計4270美元


