2023CTD美国西北大学少年天才营（中国站）
美国青少年天才教育
CTD 西北大学青少年天才营简介
生物学奇迹 : 传染病学
人类同传染病的斗争是无止境的，因此了解传染病对人类发展有着特殊的意义。学生在此门课程中将从微生物学、免疫学、流行病学等不同角度出发，探索人类免疫系统的奥秘；科技在推动医疗发展上取得的进步及其产生的影响；锻炼学生发现问题、理解问题、提出假设、检验假设的思维方式。
主要课题：
- 什么是病原体？病原体存在于哪里？它们对生物体有怎样的影响？
- 免疫系统如何保护人类的健康？免疫系统中的细胞如何协作对抗致病原体入侵？当免疫系统失灵时会发生什么？
- 为什么人类需要理解传染病的本质？通过对现实案例的研究，我们能从中吸取哪些经验？
- 传染病在个人和群体中的传播途径有哪些？传染病对文化有什么影响？
学习成果：
- 学会辨别不同类型的病原体和相关疾病
- 了解人体免疫系统的组成部分
- 了解病原体与疾病、流行病的相互关系
- 从专业角度理解专家如何识别并保护人类免受感染源伤害
- 研究医学在传染病领域的最新进展及现实应用
太空探索与生存
准备好加入这场由航天局发起的火星生存之旅了吗？你将利用航天局的高科技优势，探索这个红色的星球，将前往火星旅行变成现实！通过研究当前现实世界人类正在开展研究的外太空殖民计划，开发并设计属于你的太空生存方案，完成这次跨越空间的伟大挑战！
主要课题：
- 人类该如何在地球外的星球生存？
- 如何从其他星球获取所需资源？
- 离开地球后的生活会是怎样一番景象？
学习成果：
- 了解“地外生存”的限制条件和问题
- 理解NASA及其他航天局解决问题的思维方式
- 了解病原体与疾病、流行病的相互关系
- 运用所学知识设计火星着陆模型及火星殖民计划
- 设计货物装载系统的安全缓降装置
- 运用课程所学知识设计火星驻居区
数学逻辑游戏
不要犹豫了！通过富有数学逻辑性、技巧性的游戏：国际象棋、Kenken、数独和充满着无限可能的游戏嘉年华，学习和
运用代数与几何知识，探索魅力无穷的概率和统计学，开发大脑潜能，提高专注力。在本课程中，学生将有机会应用风险分析方法、预期值和结果等知识，设计数学游戏并预测每位玩家的获胜概率！
主要课题：
- 运用逻辑推理破解经典数学谜题和逻辑游戏
- 单一事件和复合事件的分析及概率
- 概率与相对频率的基本公式及应用
- 游戏和比赛中的风险与概率问题
学习成果：
- 掌握理论概率与实验概率的计算方式
- 学习确定复合事件概率的多种模型
- 了解数字组合的基本原理，包括排列、组合等方法及应用
- 将概率原理应用于解决实际问题
- 数学谜题的解题思路与技巧
- 设计一款嘉年华游戏（carnival game），分析游戏可能存在 的多种结果、获胜的概率与公平性
Creative Writing
In this writing workshop, channel your creative ideas into polished short stories. Analyze professional writing techniques, practice writing and revising, and present work to an audience. Combining elements of great storytelling and the short ction form, create your own portfolio to take home.
Essential Questions
- What elements contribute to a good short story?
- How can students combine the elements to form an engaging and effective short story?
- How can students develop their own voice and style in writing?
Outcomes：
- Know the elements of a short story and apply the elements of a short story to their own writing
- Know the rules of dialogue
- Understand how elements interact to form a story
- Apply the element of voice to their own writing
- Apply gurative and descriptive language to improve their own writing
- Create a unique plot with a climax
- Create a portfolio of their work, including multiple short stories with realistic characters
Intro to Genetics
What does it mean to say “it’s in the genes?” Genes determine the color of our eyes and hair, our height, and
our predisposition to certain illnesses. Learn how genes and DNA determine individual traits, discuss advances in
the eld such as the Human Genome Project, and consider the ethical, legal, and medical issues involved in genetic
modi cation.
Essential Questions
- What are the bene ts and drawbacks of understanding the human genome and genomes of other species?
- What role will genetic engineering play in your future?
- How has an increased understanding of genetics led to changes in medicine, biotechnologies, and conservation efforts?
- How has an understanding of genetics and different species changed society?
- What ethical questions does society now face as a result of advances in technology?
Outcomes：
- What ethical questions does society now face as a result of advances in technology?
- Understand the role of DNA, genes, and chromosomes in genetic inheritance.
- Analyze and predict the likelihood of genes being expressed from known pairings in a laboratory setting or in other simulated circumstances.
- Apply knowledge of genetic engineering to conservation of species.
- Apply knowledge of genetic engineering to conservation of species.
航空航天工程与飞行科学
基础的飞行力是如何使一个巨大的机器离开地面？将空气动力学原理应用到你自己的设计中，可能是一只风筝、一个热 气球、一架滑翔机、一枚火箭等等。 学生将在课程中了解飞行的历史，并通过动手实验，创造假设，观察你的飞行机器， 并编写实验室报告，以理解科学背后的物理原理。 当你成为一名航空工程师时，应用工程流程。
主要课题：
- 飞行的科学原理是什么？
- 推动人类飞行事业发展的主要贡献者都有哪些人？
- 实验中可以采用哪些方法来改 善实验结果？
学习成果：
- 了解人类追逐飞行梦的历史以及人们是如何不断改进机器、最终实现飞行
- 了解如何将核心科学概念运用到飞行设计及项目中
- 在协作环境下运用科学的方法设计、测试并构建实验，并将实验中获得的 有效数据用于检验假说
- 对实验结果进行分析并得出结论
- 利用实验结果，对原始设计模型进行修改和优化
生物医学入门
数百万年来，人类的身体从未停止过进化，但仍存在许多挑战与谜团。随着科学家对疾病研究的深入，生物医学行业也在快速发展。在本课程中，学生将了解人体分子与细胞领域中具有突破性意义的医学研究，以及这些知识是如何应用于医疗实践和治疗的。通过阅读、讨论和实验，学生将学习生物医学，发展相关实验技能。在检查人体基础生化反应时，学生将涉猎相应的化学知识；在研究生物力学的单元，学生将收获物理学知识；在生物学方面，学生将重点探索细胞生物学和遗传学。
主要课题：
- 基因、细胞、身体组织、器官、器官系统在人体内是如何协同工作的?
- 如果这些身体组织出现“问题”，身体会受到怎样的影响? 会改变体内稳态吗？
- 生物工程和生物技术的进步，对人类健康产生了哪些影响?
- 什么是远程医疗、远程护理和远程医学？
学习成果：
- 从宏观和微观的角度了解人体的生理机能，了解生物医学如何解决身体健康问题
- 利用庞尼特方格计算遗传性状的遗传概率
- 了解生物工程和生物技术带来的医学成就
- 分析和应用当前生物医学研究，就“生命伦理学”进行讨论
- 基于患者的症状、家族病史，进行科学研究、实验操作和病症确诊
- 创建模型来阐述对于本课程中各个主题的理解
经济学导论：泡沫与崩溃
你能在股市泡沫崩塌前提前感受到危机吗？政府、企业和个人的决策会如何影响市场？在这期课程中，学生将化身初露头角的经济学家，研究过去和当下的经济繁荣与萧条，并着重学习诸如风险、供需、边际效应、基础投资等经济学概念。课程将通过讨论、写作等形式，构建学生的批判性思维，尤其适合未来有兴趣学习经济学、政治科学、国际关系或其他社科方向的同学。
主要课题：
- 在涉及金钱和投资的事务中，我们如何做出理性的决定？为什么有些理性的人也会做出错误的选择？
- 经济学家是如何思考问题的？如何理解市场运作？
- 金融系统是如何进行的？在金融系统的创建、维护与扰乱崩盘中，个人、团体、企业和政府分别扮演着怎样的角色？
学习成果：
- 了解经典经济学和行为经济学的基本原理、博弈论、掌握概率分析和投资策略
- 用经济学理论和现实世界的案例来表达、支持和反驳社科论点
- 将社科方法用于经济学和金融学的历史案例及当代案例研究
- 对当下的经济趋势和面临的挑战进行讨论
- 基于风险管理和风险/效益分析，设计合理的投资策略
经济学导论：泡沫与崩溃
你能在股市泡沫崩塌前提前感受到危机吗？政府、企业和个人的决策会如何影响市场？在这期课程中，学生将化身初露头角的经济学家，研究过去和当下的经济繁荣与萧条，并着重学习诸如风险、供需、边际效应、基础投资等经济学概念。课程将通过讨论、写作等形式，构建学生的批判性思维，尤其适合未来有兴趣学习经济学、政治科学、国际关系或其他社科方向的同学。
主要课题：
- 什么是神经科学？神经科学 会对生理学、心理学和社会学等其他研究领域产生怎样 的影响？
- 通过研究大脑解剖学和生理学，探索人类与其他生物大脑的不同之处。
- 人类大脑是如何进化的？科技将如何改变人类思维模式与大脑功能？
学习成果：
- 掌握神经科学、生理学、心理学和社会学的基本专业术语，了解大脑神经网络和周围世界互动的方式
- 了解大脑功能背后的复杂运作方式：感官与感知的相互作用，通过解剖学和心理学知识认识人类与其他生物体
- 将科学的研究方法应用于课堂实践活动和讨论中，灵活运用多种方法进行大脑研究，应用相关理论知识来解释神经学、生理学、心理学和社会学现象
- 通过文献、媒体、视频和 VR等多种形式揭秘脑科学的奥秘，形成对大脑功能的全面认知，以创新的思路和方法破解难题应对挑战，通过制作模型、 海报、科普宣传片、演讲展示等一系列实践活动深化对课题的理解
Real-World Math
Real-world issues big and small can be understood and addressed using math! Learn to apply exponents, percentages, multi-step equations, and more to devise solutions for both practical living and in the interest of solving some of the most complicated issues facing the planet.
Essential Questions:
- How does math even work?
- How are structure and patterns useful for solving problems?
- What does a real-world mathematics problem even look like?
- What parts of your arithmetic foundation do you rely on the most?
- What parts of your arithmetic foundation could use some extra strengthening?
Outcomes：
- Know how mathematics can model—not just quantify— real-world situations.
- Understand how mathematics can be used to compare, contrast, and explain real world situations.
- Apply mathematical thinking as part of a decision-making toolbox.
- Analyze, synthesize, or create a real-world challenge that can be explained or made clearer using mathematical structure. Make and communicate a decision. Justify and explain their reasoning using mathematics as part of their process.
Creative Writing
In this writing workshop, channel your creative ideas into polished short stories. Analyze professional writing techniques, practice writing and revising, and present work to an audience. Combining elements of great storytelling and the short ction form, create your own portfolio to take home.
Essential Questions
- What elements contribute to a good short story?
- How can students combine the elements to form an engaging and effective short story?
- How can students develop their own voice and style in writing?
Outcomes：
- Know the elements of a short story and apply the elements of a short story to their own writing
- Know the rules of dialogue
- Understand how elements interact to form a story
- Apply the element of voice to their own writing
- Apply gurative and descriptive language to improve their own writing
- Create a unique plot with a climax
- Create a portfolio of their work, including multiple short stories with realistic characters
离散数学：管理科学与公平分工
现代化的问题需要现代解决方案。学习和应用管理科学主题，如图论和图优化，可以帮助我们实现像安全的城市生活环境或多国合作促进科学发展等目标。公平分配的概念有助于促成各方都满意且认可的解决方案。
主要课题：
- 学习基本的管理科学工具
- 学习图论的基本概念
- 学习欧拉图和哈密顿图的区别
- 学习如何快速找到旅行推销员问题的最优解？
学习成果：
- 掌握离散数学的基本对象
- 了解离散数学对于编程的重要性
- 利用离散数学思想来获得更有效的解决方案
Introduction to Oncology
探索美国国家癌症研究所认为了解癌症生物学的第一个问题：什么是正常的细胞行为？在Hanahan和Weinberg提出的癌症标志的指导下，研究遗传和表观遗传对细胞结果的表达，包括持续的增殖信号、无限复制和转移激活。课程将回顾现有的和潜在的治疗方法与临床干预措施。
课程要求：高中生物学基础
主要课题：
- 什么是癌症？癌症是单一的疾病吗？人为何会得癌症？
- 癌症是如何产生的？一个健康的细胞如何转变为癌细胞？癌症是如何夺走一个人生命的？
- 科学家和肿瘤学专家如何治疗、甚至是预防癌症？学生在对抗癌症斗争中能发挥哪些作用？
学习成果：
- 了解分子生物学的基础知识，包括DNA、RNA和蛋白质的产生和调控机制
- 了解癌症的十大特征及发病机制
- 熟悉癌症筛查、诊断和治疗的基本框架
- 发展科学研究、批判性思维、以证据为指导的科学辩证、项目规划和科学交流等重要研究技能
微观经济学
微观经济学主要研究个体决策及组织决策对市场的影响，其通过运用决策理论、博弈论、市场理论等，来阐释诸如什么是“激励”、什么是“供需”、什么是“竞争”等经济学主题。研究微观经济学将为人们带来不一样的解决思路和思考角度。例如，当人们理解了什么是“行为经济学”——微观经济学中的一个前沿分支，便可以从经济角度出发，为不同领域的复杂问题设计更优解决方案，可能涉及的场景包括犯罪、教育成果、安全法规、环境退化、性别歧视、医疗保健、税收、慈善事业、政治参与等。
主要课题：
- 优化个体意味着什么？时间和信息有限的人，面对激励如何做出反应与决策？
- 社会如何确定资源、产品以及用于生产产品的工作的价值？
- 什么情况下优化个体可以达到最优整体？什么情况下个体的最优选择会造就群体的最差选择？
- 市场制度的激励及失灵与政府政策
学习成果：
- 了解微观经济学专业词汇及解释并正确使用
- 理解经济、社会和道德如何激励人类行为，解决策者如何使用边际分析来确定最佳选择
- 评估不同博弈情境下选择策略的不同结果
- 运用供给和需求的概念来解释商品和服务价格的变化，并预测在不同情况下的价格变化将如何影响人类行为
- 识别集体行动和市场失灵问题，评估解决负外部性的方法
神经科学
这是一个综合了生物学、化学、解剖学、生理学、心理学等多个学科领域的神奇课题，学生将通过跨学科研究的方法，探秘人类大脑这个极其复杂的“生物系统”。课程将以导师课、实验课、讨论课相结合的方式，带领学生学习神经系统与行为、中枢神经系统和外周神经系统的胚胎发育、感官系统和运动系统、脑内化学物质变化、大脑的学习与记忆、神经系统紊乱等主题。
学术要求：具备高中生物学基础
主要课题：
- 神经解剖学发展历史：进化压力是如何影响大脑的结构的？
- 对神经系统疾病的探索是如何让我们深入了解神经系统不同部分的功能的？
- 通过实验和研究，神经学家可以提供哪些关于神经生理学的信息？
- 人的一生中，个人解剖学和生理学是如何变化的？
学习成果：
- 了解人体解剖学和生理学的重要理论及对应的研究
- 理解神经元学说的核心原则，把人类行为、感觉、知觉和运动的变化与神经元的变化联系起来
- 能够定性定量的描述动作电位及其产生机制，评估神经元对骨骼肌、运动和内脏功能的机能调节
- 将化学性突触传递的过程与抗精神病药物的作用机制进行结合
- 通过对神经系统疾病的学习，了解人类情绪、记忆和行为的解剖学和生理学基础
天体物理学
天体物理学是一门利用物理学的技术、方法和理论来研究天体的形态、结构、物理条件、化学组成和演化规律的学科。课程中，学生将探索牛顿万有引力定律、开普勒行星运动定律和爱因斯坦相对论等定律和理论；利用物理学、数学和天文学原理研究恒星的演化和死亡、行星系统的形成以及天体物理学的最新理论。
学术要求：学生需学习过代数 II 、三角学以及1年的高中物理
需要提前下载好图形计算器（graphing calculator）软件
主要课题：
- 天体物理系统（行星、太阳系、恒星、星系、宇宙）是如何随时间发展演变的？
- 宇宙的最终命运是什么？ 是否会出现大紧缩，从而出现另一次大爆炸？ 还是会永远膨胀下去？
- 我们如何利用数学和物理学所提供的工具来探索这些问题？
学习成果：
- 了解物理学的基本概念，包括电磁辐射、牛顿定律、能量和动量
- 了解主要的天体物理学概念，如太阳系的演变和结构，恒星和星系的生命周期，以及宇宙的演变和结构
- 运用物理学和数学原理来解决天体物理学领域的问题
- 围绕个人感兴趣的天体物理学课题介绍研究结果或总结现有知识
机器学习
《财富》杂志发布的《世界500强》排行榜是世界上最具影响的企业排名之一。调查显示，近年来榜单中涌现出了越来越多利用人工智能技术完成优化升级的企业，人工智能技术也被广泛地应用在不同领域，比如：能源及国防行业、制造业及零售业、金融行业等。（能源及国防行业利用人工智能技术升级产品安全及性能；制造业及零售业利用人工智能技术优化供应链；银行及金融行业利用人工智能进行风险管理。）
人工智能的核心是机器学习，即从数据中学习算法的设计和构建。在课程中，学生将学习如何利用R语言、线性回归以及大型数据集来构建预测模型；构建机器学习任务，如分类、回归、聚类、有监督和无监督任务；并学习人工智能技术在工程、数据分析和风险管理领域的应用。
学术要求：学习过代数II与一门编程语言；在AP 计算机科学课程中取得A及以上成绩的同学优先录取
参加本课程需要准备笔记本电脑（不能用平板电脑）
主要课题：
- 什么是机器学习？
- 机器学习如何帮助我们解决未知的问题？
- 在现实世界中使用机器学习的好处和风险分别是什么？
学习成果：
- 了解有监督的和无监督机器学习之间的区别，以及如何应用这些算法来解决问题
- 理解为什么机器学习对于发现数据中不可预见的模式至关重要
- 使用Python框架，创建独立的机器学习程序，解决一个独特的问题
报名方式
项目日期：
面向年级：
5-12年级教学形式：
全英文教学，在线授课选拔标准
- 方式一：美国标准化学术水平成绩测试 ( 如 MAP、STAR、NWEA 等 ) 数学成绩百分位 90th 以上且英语阅读成绩在百分位 75th 以上，或参加完成 NUMATS 跳级考试，或过去两年内曾经参加过 CTD 项目，或提供 PSAT 8/9 考试成绩；
- 方式二：阿思丹（ASDAN China）定向邀请合作学校校长推荐，并提交相关成绩证明；
- 方式四：如果没有上述测评成绩，学生需通过阿思丹（ASDAN China）组织的CTD中国站在线选拔测评（重点测评数学和英文能力）。
