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哥大工程夏校之--- 哥伦比亚大学工程暑期高中工程师学术计划（SHAPE）
发布时间：2023-02-07 作者：留学美国网 来源：留学美国网
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关于SHAPE
哥伦比亚大学工程暑期高中工程师学术计划（SHAPE）是一个针对初二、三年级和四年级学生的选择性暑期高中计划。SHAPE面向对科学、技术、工程和数学（STEM）表现出兴趣的本地学生。每个为期3周的课程都提供大学水平的工程学课程，辅以选修课和讲习班。
学生将选择一门学科，并在课程期间参加一门大学级工程入门课程。该项目还包括选修课、大学准备、哥伦比亚学生的支持以及其他研讨会。请注意，如果您被SHAPE录取，届时您将能够再次确认或调整您的课程和课程兴趣。
课程设置
1、机器人技术：Robotics(一期，二期都有）
本课程与哥伦比亚大学机械工程系联合举办，是机器人技术的动手入门课程，包括理论和实验室两部分。本课程是一门以项目为基础的课程，探讨基础工程学科在现代工程设计中的作用。该类项目的目标有两个方面：（a）设计一个能够自主导航预定迷宫并执行姿势任务的机器人；（b）从预先存在的套件组装玩具车，并对玩具车进行编程以执行特定动作。通过面向制造过程的设计，学生将了解工程设计和机械设计等基本概念。此外，学生将学习实体建模、传感器技术和运动原理。每个学生都负责构思和执行一个原创设计。
2、高级计算机科学Adv.Computer Science(二期有）
本课程针对的是已经具备任何语言（如Java或Python）计算和编程基础知识的学生。课程结束时，学生将学会如何像计算机科学家一样思考，在高水平上开发问题的计算解决方案，批判性地比较解决同一问题的不同算法，并从头开始用Python实现应用程序。
课程内容：
简要回顾Python语言，重点是面向对象编程。
算法和big-O符号的形式化分析。学生将实施、分析和比较许多基于比较的排序算法。
基本数据结构（如堆栈、队列、堆、树）的理论和实现。
图和相关算法（树遍历、最短路径）。
介绍人工智能和使用启发式状态空间搜索解决问题，以及对抗性搜索和游戏。
其他主题，如机器学习和神经网络的介绍，可以根据学生的兴趣进行讨论。
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3、电气工程Electrical Engineering(一期有）
利用太阳的能量-本课程结合了电气、机械和计算机工程的要素，所有这些都支持太阳能系统的工程。我们将研究两种类型：光伏（将太阳能转化为电能）和太阳能热（直接利用太阳能）。前者的活动包括学习电的基本知识，特别是太阳能电池，然后设计太阳能电池阵列为一个小型学生中心供电。对于后者，您将学习太阳能烤箱的工作原理，并在家中制作一个烤饼，然后学习如何设计一些简单的数字电路，并使用附带的传感器对Arduino进行编程，以测量您的太阳能烤箱性能。最后，利用您的数字电路知识，您将设计并模拟一台投票机。
4、缓解气候变化Mitigating Climate Change(一期有）
本课程将首先简要讨论温室效应、二氧化碳的燃烧来源以及二氧化碳捕获的最新技术。对催化剂基础知识的简要讨论为学生提供了了解石油加工、特种化学品生产和新产品开发等知名产品的基本知识。还将讨论生物质转化为燃料、食用和非食用产品的现有应用。随后，大学和工业界将对环保产品的形成进行深入研究。动力学、催化过程及其选择性的关键作用将被纳入未来“绿色”技术的实际解决方案中。学生将学习多相催化、可再生能源、电化学技术、新兴的“绿色”氢经济和燃料电池的重要作用，这些都是缓解气候变化所必需的。这门入门但实用的课程是为新生设计的，目的是让他们认识到在拯救地球这一最重大挑战中的职业机会。这一成果将有助于应用基本的科学和工程原则来应对气候变化，以实现可持续的地球。
5、设计创造更美好的星球A Better Planet by Design(二期有）
发展基础设施，提供安全可靠的资源（能源、水和其他材料、运输服务），以支持人类社会，同时实现环境目标。按背景介绍问题类型，以及通过应用适当技术和政策解决问题的共同框架。提供了一个跨学科的视角，重点关注人类与自然系统之间的相互作用。通过现实世界应用程序和问题提供的背景，对资源提供的备选方案及其潜在环境影响进行预测。本课程以项目为基础。学生们将在与导师讨论后，完成他们感兴趣的项目。课堂将涵盖以下主题，但不限于：可持续发展挑战和可能的解决办法概览、可持续性指标、生命周期与供应链分析、可持续能源系统和电气化、可再生能源和替代燃料、循环经济与可持续废物管理、水处理、运输、工业4.0在实现可持续解决方案中的作用、可持续性和公共政策经济学。
选修课程
学生将在课程期间选择一项选修课。2022年选修课将与我们的本科团队一起开发。参与的学生可以表达对多种选修课的兴趣，并将根据兴趣进行安排，并在课程开始前一周收到有关课程细节的信息。如果学生需要调整他们的位置，这将在SHAPE的早期阶段进行调整。
学生们可以每天使用Columbia Makerspace构建项目原型。MakerSpace配备了3D打印机、激光切割机和用于数字制造的CNC工具。John Kymissis博士和Hod Lipson博士是哥伦比亚创客空间的教职员工。课程EEU将监督实验室中的学生项目。
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实验室
学生们可以每天使用Columbia Makerspace构建项目原型。MakerSpace配备了3D打印机、激光切割机和用于数字制造的CNC工具。John Kymissis博士和Hod Lipson博士是哥伦比亚创客空间的教职员工。课程EEU将监督实验室中的学生项目。
同时，学生可以使用MechTech实验室将他们的想法转化为创造有形技术。杰夫·凯萨尔博士是该空间的教职主任。课程EEU将监督实验室中的学生项目。
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课程表
课程每年共开两期，每期两周，7月5日至7月22日为一期课程，7月26日至8月12日为二期课程，每期课程时间安排如下：
09：00课程报到
09：15老师/教授授课
10：00专业课
11：00项目时间/编程
12：00午休
13：00课程报到
13：15老师/教师授课
14：30专业课
15：00选修课
16：00项目课/编程课/休息
17：00下课
课程费用
学费和杂费
课程学费4000美元
材料100美元
活动费50美元
实验室费用120美元
总计4270美元
