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清大紫育中学生科学研究能力培养计划(四) 物种数字化分类和智能可视化识别

冬夏令营|中国名校自主招生网2019-05-10

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教育部在《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中指出“综合实践活动是国家规定的必修课,包括研究性学习、劳动技术教育、社区服务、社会实践四部分内容。”已有多所高校在自主招生简章中明确表示选拔“积极参加创新性研究工作或研究性学习并取得一定成果的优秀高中毕业生”,“研究性学习”能力及相关的证明成果已成为综合评价、自主招生等招生方式中一项重要的依据,且在新高考改革中也更具优势。

为了对当代青少年进行前沿的科研知识学习和科研思维的训练,提供给广大中学生进入中国科学院国家重点实验室的宝贵机会,清大紫育协调多方资源举办中学生科学研究能力培养计划专项营,帮助学生近距离接触国家杰出的科学家及先进的科研环境,并在中科院专家的指导下进行探究性课题研究。

中国科学院动物研究所在生殖生物学、保护生物学、整合生物学、系统进化等科学研究的前沿领域取得多项基础性、前沿性的重大创新性贡献,其在昆虫学的高水平研究成果已经被应用实践。动物所的科研成果将科研结合社会生产实际,培养动物学领域的高科技人才,推动我国相关领域科技的发展。本次研学营动物所旨在向中学生传递科学技术带来的深刻影响,启蒙参与研学实践的学生的科研意识,塑造其深度了解科研探究的思维方法,使学生产生对科学探究的兴趣和热爱,从而激发学生成为研究型人才的理想信念。

一、组织单位

主办单位:清大紫育(北京)教育科技股份有限公司

清大紫育(北京)教育科技股份有限公司,是一家专注于中学创新人才培养,助力大学创新人才选拔,为学生提供新高考、综合评价、自主招生的升学规划与服务的高科技教育企业。依托多年成功开展竞赛等活动的经验,清大紫育与中国科学院、科研机构、重点高校等展开深入合作,不断研发青少年研学实践活动,为优秀高中学子搭建接触高端科研平台的桥梁,帮助学生进行前沿课题研究与实践,助力学生为名校升学积累高含金量的背景证明,目前已成功开展人工智能、大数据、计算机、生物等领域研究活动,并持续增加信息、能源、交通、农业、航空航天、管理、经济、人文类等研究课题供学生自主选择。

承办单位:中科领创(北京)文化科技有限公司

是中国科学院行政管理局科学文化传播板块中重要执行机构之一,依托中国科学院丰富的科技资源,以服务科技文化、教育发展、资源利用为目标,以落实国家加强青少年素质教育的号召,培养青少年科学探索意识、激发自我学习兴趣、提升创新精神、提高科学素养为己任,公司整合中国科学院相关研究所、科普场馆、野外台站、科普专家等资源,结合自身现有的教育、研学各相关部门合作关系努力打造科学实践教育品牌,实现科学知识创新运用的理想,践行中国科学院科普推广的理念。

协办单位:中国科学院动物研究所

中国科学院动物研究所(Institute of Zoology,Chinese Academy of Sciences)的前身是1928年成立的静生生物调查所、1929年成立的北平研究院动物学研究所和1930年成立的中央研究院动物研究所;1950年,成立了中国科学院昆虫研究室和动物标本整理委员会;1962年,成立动物研究所。

中国科学院动物研究所动物研究所主要定位在围绕农业、生态、环境和人类健康及其人与自然协调并存等方面的重大需求和科学问题,在珍稀濒危动物保护、有害动物控制、资源动物可持续利用、动物疾病预警与防控、生殖与发育生物学、动物系统学和进化生物学等领域开展基础性、前瞻性、战略性研究。

二、活动目的

在国家重点实验室专家教授的指导下,近距离接受关于中学生科学研究能力培养的相关知识与思维训练。

三、报名条件

A:全国高中生;

B:成绩优异并具有科学研究潜质的学生;

C:参加过全国性创新类、科技类、学科类竞赛获奖学生优先;

D:计划参加新高考、综合评价和自主招生升学的优秀中学生;

E: 计划申请国外名校留学储备背景材料的优秀高中生;

F: 对科研项目和相关领域具有浓厚兴趣的优秀中学生;

G: 希望深入参与科研项目并感受科研魅力的优秀中学生;

四、活动优势

Ÿ 国际上享有盛誉的洪堡学者亲自授课

Ÿ 启蒙理性求真精神养成创新思维习惯

Ÿ 采用前沿人工智能技术识别生物类别

Ÿ 引导学生走出课堂结合现状付诸实践

Ÿ 三维成像建模3D打印重现物种形态

Ÿ 精细教学管理确保知识学习广度深度

Ÿ 探索自我兴趣明确未来学业职业规划

Ÿ 促进学科交叉融合培养素质人才选拔

五、雄厚师资

白教授:中国科学院研究员,博士生导师,德国洪堡学者。

作为中国首个动物进化与系统学领域的洪堡学者,开创了利用形态特征的数字化与数据挖掘改造分类学的新方法。主持国家自然科学基金委面上项目、中科院重点项目、中科院创新方向性项目11项,参与国家自科基金、省厅科技项目15项。已发表论文和著作106余篇(部),其中SCI源期刊论文59篇,领域内TOP 10%的19篇(其中IF>8的7篇),总影响因子约179,专(编)著4部,正在主编或参与多部颇具影响的专著。

杨教授:中国科学院研究员,博士生导师。

长期从事鞘翅目、脉翅目等昆虫类群的系统学和昆虫地理学研究。近十五年来共主持和参加了国家“七五”重点项目1项,“八五”国家攻关专题1项,中科院重点项目2项,中科院创新方向性项目1项,国家自然科学基金委重大项目2项,国家自然科学基金重点项目4项,国家自然科学基金面上项目5项,国家自然科学基金主任基金1项。先后在国内外刊物上发表有关研究报告或论文200余篇。

路博士:中国科学院助理研究员,博士后。

在国内昆虫学领域率先将扫描电镜、透射电镜、激光共聚焦显微镜、显微CT和计算机三维重建等先进的研究手段应用于昆虫系统演化关系的探讨,研究结果发表在应用昆虫学报等领域内著名期刊;近年来参与和主持国家级、省部级项目2项,发表核心期刊论文10余篇,制作昆虫分类三维成像扫描软件1件。

杨博士:中国科学院助理研究员。

实验室野外标本采集专家,昆虫几何学形态数字化分析重要科研助理;专注昆虫三维成像复杂性研究及相关技术应用的可辨识性研究,利用行为学、分子生物学、遗传学和化学生态学等研究方法探讨适应性进化和物种形成;近年来参与和主持国家级、省部级项目3项,发表核心期刊论文10余篇,协助制作和测试实验室自主研发的人工智能分类学软件1件。

六、课程介绍

专项营:物种数字化分类和智能可视化识别


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课程背景:

2005年,在庆祝Science创刊125周年之际,Science公布了125个最具挑战性的科学问题,其中包括“地球上有多少物种?”这个重要科学前沿问题。该问题的解决一方面可以满足人类的好奇心和推动生物进化理论的发展,另一方面也有效服务于国民经济主战场和为生态文明建设提供支撑。二百多年来,分类学者已发表了地球上约一百多万种生物,然而地球上还有极大量的未知物种有待发现(未知种数量约为已知种的10-100倍)。再加上地球环境变化和人类活动影响,很可能许多物种未被命名就已灭绝,故分类学者的压力陡增。因此,快速提高生物分类效率将是推动人类最终获知“地球上有多少物种”的唯一途径。分类学是生物进化的历史总结,为很多其他学科提供了重要支撑,并服务于国民经济生产实际。当今世界上分类学研究的流程与方法与二百多年前的林奈时代并无显著差异,亟需新思路和新方法来推动分类学的发展。根据国际动物命名法规的规定,动物分类学是以性状的形态分析为根本,任何新种的确立,均需提供形态信息。其他生物的国际命名法规也是类似情况。因此,提高生物分类效率可以通过变革形态分析方法和研究范式为突破口。

通过本次课程的学习,学习可对昆虫这种较为复杂的形态物种数字化分析的专项课程,让学习者在了解物种形态学知识、数字化分析技术的同时思考它们在社会生活中应用的可能性。

课程内容:

Ÿ 学习物种形态数据的收集和分类方法和昆虫形态数据的几何学分析法。每位学员将亲手解剖、制作、拍照形态学标本(昆虫),系统认识现代物种形态的基本结构,了解物种形态数据获取的基本点。

Ÿ 学习物昆虫态结构的三维成像处理技术。每位学员可以选择和收集自己心仪昆虫的形态数据并使用计算机对收集的数据进行几何学分析和三维成像重建,最快重建出的昆虫模型的学员将3D打印出实物。

Ÿ 学习同种不同类昆虫的类比研究法及其应用技术。以几何形态学和三维成像技术为支撑,学员将以小组为单位自由选择同种不同类的昆虫进行数据收集和分析,分析所选昆虫的共性和差异性特征,同时还将学习如何在人工智能层面快速将不同种类昆虫识别出的应用技术。

学习成果:

懂得成像设备的机械构造、基本原理和使用方法,了解对地球物种分类的通用方法和形态数据的几何学研究法,通过制作昆虫标本锻炼动手能力和耐心,掌握自然科学和社会科学常用的类比研究法,了解类比法如何通过人工智能的方式进行实际应用。

课程学习基础及适合领域:

 

所需学科基础

 

侧重科目:生物、数学、计算机、物理
普通科目:物理、英语

适合专业领域

学科门类:理学

数学类、物理学类、生物科学类、统计学类

学科门类: 工学

机械类、仪器类、材料类、电子信息类、自动化类、计算机类、农业工程类、环境科学与工程类、生物医学工程类、食品科学与工程类、安全科学与工程类、生物工程类

学科门类:农学

植物生产类、自然保护与环境生态类、动物生产类、动物医学类、林学类、水产类

学科门类:医学

基础医学类、临床医学类、中医学类、中西医结合类、药学类、中药学类、法医学类、医学技术类

七、行程安排

时间

活动环节

活动内容

DAY1

上午

报到

下午

专题讲座:做好生涯规划  成就理想人生

专题讲座:解读新高考形势下的高中升学之路

晚上

破冰活动

DAY2

上午

开营仪式

专家讲座:介绍中科院动物所历史和课程讲解

参观国家动物博物馆

下午

参观标本馆(不对外开放场馆)

亲手制作昆虫标本

晚上

学生之间研讨交流

学生与导师研讨交流

DAY3

上午

课题专家组知识讲解

课题专家组指导学生进行科研实验技能学习

下午

课题专家组审核学生实验前准备

课题专家组指导学生进行实验及数据分析

学生动手进行科研实验,完成第一阶段研究任务

学生实验过程中接受专家教授阶段性查问考核

晚上

课程专家组布置研究报告选题

学生组队选择并商议实验方案

DAY4

上午

学生在中科院导师的指导下分组进行与选题相关的实验

学生开始撰写课题研究报告

下午

学生继续撰写研究报告

学生进行课题答辩准备

学生在专家指导下进行答辩PPT准备

晚上

导师指导 学生撰写完成研究报告及PPT

DAY5

上午

学生获得答辩资格名单公布

学生进入答辩环节

导师组进行答辩评审及评奖

下午

主持人总结本次研学营的整体情况

研究性学习成果颁奖

营员发表感言

播放学员营中电子相册

闭营仪式及颁奖仪式

离营

注:

1. 参营的学生有机会与海外留学生面对面交流。

2. 课程安排将根据实际情况进行适度调整,具体以开营安排为准。

八、学习收获

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1) 参加本次课程的学生,可以获得带有官方有效盖章的科研实践证明、综合评定和答辩资质审核,表现优异的学生可获得获奖证书,并带有中科院教授的亲笔签名。以上资料可作为综合评价、自主招生申请材料之一,打造多元升学途径中的亮点。

2) 自愿参加公益活动,增强社会责任感,能获得基金会颁发的公益证书。

3) 学员在专家的指导下完成研究报告,优秀学员的研究报告可进行进一步提炼参与国家青少年科技创新大赛。

4) 阳光高考网报名“综合信息”-“高中期间参与的社会活动”一栏可填写:高中阶段参与的科学研究、文学创作、创新设计、学习实践等情况中也同样适用。

5) 不仅锻炼学生的理性思维和批判质疑精神,还能让学生不畏困难,有坚持不懈的探索精神;大胆尝试,积极寻求有效的问题解决方法等。

6) 中国科学院作为中国科学最高学术机构在国家重大科技任务中发挥了关键和中坚作用;此次研究培养计划专项营是一次珍贵的科研学习实践机会,对学生在即将到来的学业规划以及专业选择上有着极大的帮助。

7) 前沿课题科研经历将是申请海外留学的有利助力之一。

九、报名相关

报名人数:限招 40人,招满为止。

开营时间:2019年7月29日—8月2日(29日报到)

截止报名:2019年7月17日

开营地点:北京(中国科学院动物研究所)

十、报名流程

1、扫描二维码填写报名信息。

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2、 报名审核通过后,相关老师会跟您取得联系,您需在3个工作日内缴费。由于各专项营限报人数有限,报名是否成功以最终缴费时间先后为准,报满即止;

3、 在6月10日之前(包含当日)报名及缴费的学生,营期的食宿由主办方承担,6月10日之后缴费的,营期的食宿需学生自理。

4、 缴费后截止报名之前退费扣200元手续费,报名截止日之后退费扣除3000元材料费;

5、 开营前1个月不办理退费;如有时间冲突,以第4条件为准;

6、 因课程需要,学生需要携带中高配电脑(8G内存、i5CPU)及智能手机,还需携带两张个人一寸免冠白底照片,并在报到地点签订相关协议。

十一、其他服务

1. 安全基金:为每一名学员购买意外保险。

2. 清大紫育免费提供生涯测评一次。

3. 免费为学生提供竞赛服务信息、自主选拔资讯信息和往年考试真题资料等。

4. 新高考、综合评价、自主招生、生涯规划领域名师为学生提供相关知识讲解与咨询服务。

咨询热线:010-52962777、010-62793903

清大紫育(北京)教育科技股份有限公司

2019年5月

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责编中国名校自主招生网
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