作者：贝川
视觉：子茹
有人说，探月是一个三句话离不开「自我认知」的地方。
其实除了向内的探索，我们也鼓励学习者们向外探索，和这个世界对话。
上周日我们给大家介绍了这学期来自社会科学、艺术中心、东西方人文学部的课程。
今天晚上我们一起来看看数学学部、工程学部、科学学部这学期为学习者们开启的学科之美。
这里面的每一个学科，都像是一种和世界对话的语言。
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数学学部
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数学基础
MathFoundation
曹竹飞老师、杨博宇老师这门课程是探月数学学习的基础课程，通过教授数学的基本概念、思维工具，启发学习者用数学思维，数学建模来解决现实世界中的问题。
基本统计学、线性方程和不等式、线性和二次函数、解析几何、相似性和全等三角形、直角三角形、坐标等基础数学概念都是这门课程会出现的知识点。
除了这些，曹竹飞和杨博宇老师期待带着学习者去思考4个大问题：
1.什么是数据？如何使用数据来理解真实世界中的问题？
.为什么需要方程式和函数？如何使用它们对问题进行建模？
.现实世界与几何之间的关系是什么？从几何学的诞生中，我们可以看到数学推理的精神吗？
4.如何理解数字？为什么我们需要无理数？
除了考试、作业，学习者们还将完成两项探索报告任务：一项是关于「Whatmakeacoordinatework？」的探索报告，学习者们将探索坐标系的规律，综合运用代数和几何学的只是探索、建构出一个自己的坐标系；另一项是关于π的探索报告，探索π背后的奥妙。?数学阐释MathInterpretation贾博辰老师这门课程注重引导学习者用数学的思维分析问题、解释问题，并期待学习者通过数学和真实问题交融的场景，能敏锐感知到真实世界中反射出的数学规律。课程通过6个模块逐渐递进：「数据分析」、「数学作为一种语言」、「数学作为一种科学范式」、「周期函数建模」、「面积和体积的测量和分割」、「随机性的探索」。两类激发学习者对知识进一步的思考问题：1.假设我们只能观察相关性，我们是否可以了解因果关系？哪些因素会影响描述现实现象的数学模型的可靠性和有效性？.可以用函数对世界上的哪些模式进行建模？函数的参数如何与现实世界相联系？我们如何知道模型中要包括什么、要排除什么？学习者会根据自己大学申请的期待完成一份大学学费和申请录取率的调查报告和一份应用数列、级数、指数和对数知识探索收入支出、储蓄理财、房贷还款等理财问题完成一份个人理财报告。?数学分析MathAnalysis代毅老师、曹竹飞老师、Lawrence老师这门课程将把「数学建模」作为主线，学习者将学习到与其有关的统计学知识、线性回归、集合论和函数、对数和指数函数、序列和级数、三角函数及其应用、解析几何和空间、量化机会等。在学习过程中，学习者们还将尝试做一名「数学音乐家」！这是一份有关「三角函数与音乐的探索报告」，他们将用数学原理去理解音乐，并尝试用数学规律去创造音乐。除此之外，还有一项探索报告有关立体几何。学习者们将设计一个宫殿，他们将对所需的固体材料进行估算，也将计算整个建筑物内外涂漆的面积和成本，还有在房间内安装空调的成本....这个报告的目标除了掌握立体几何的知识外，还希望培养学习者将复杂问题拆解成简单问题的能力。??进阶数学阐释AdvancedMathInterpretation张霄老师这门进阶数学课程面向希望朝着这些领域发展的学习者们：自然科学、统计学、商业、心理学、经济学、设计等。同时也适合对用数学来描述这个世界感兴趣的学习者们，它将是一个侧重于解决实际问题的数学课，所以也会涉及到工程技术、建模相关的知识。比如，学习者们将会通过对统计概率方法的学习，分析外卖配送时间的数据，通过深入理解统计的方法，并且通过统计结论作出合理的建议和推断。这个过程中也是学习者们体验作为一名咨询人士，通过数学的精确计算，合理地为他人作出决策的建议。再比如，学习者们将学习德州扑克的规则并撰写一份探索报告。除了对规则的简要说明外，他们需要解释为什么某些模式的胜算会高于其他模式？还会被限定一定的条件，用概率论的知识来解释自己构建一个特定模式的概率，或者解释自己获胜的可能性。??进阶数学分析AdvancedMathAnalysis代毅老师数学定乾坤。无论我们是想通过科学来认识世界，还是用技术来改造世界，最终我们的观察或构想都要用数学来表达，用数学模型来计算或模拟，才能做出合理的解释或实现有效的改变。精通数学，我们才能理解我们认为真实的世界，或者以我们认为合适的方式改造世界。通过这门进阶课，学习者将进一步扩充自己掌握的数学概念、程序、方法和工具，为更好地理解或改造世界做足准备。上学期学习者通过对解析几何和圆锥曲线的学习，计算了马斯克年送往火星的特斯拉跑车的绕日轨道。这学期学习者学习了概率之后，将会推算一个人如果新冠肺炎核酸检测结果呈阳性，真正感染新冠病*的概率；学习了差分方程之后，将会建立模型分析和模拟简单动力系统的复杂性表现，初识混沌和蝴蝶效应。??微积分Calculus贾博辰老师「微积分Calculus」这个词源自于拉丁文，意为「小石头」。微分的意思是将事物切成小块，以发现其变化；积分的意思是将这些小块连接在一起，以找出其中的量。微分和积分是彼此的逆向，就像乘法和除法是相逆的方式。这门课将从多种形式去理解调微积分，概念、结果、和以图表、数字、分析和文字形式表达的问题。这些将以不同主题的单元串连起来：导数、积分、极限、近似、应用和建模。和其他数学课程一样，微积分课也希望鼓励学习者和真实世界相连。比如有一项任务是需要运用微积分知识来设计一个过山车，学习者们至少需要为过山车设计5个分段的功能，他们需要设计图形，并证明所生成的函数在曲线分成每段的点处是连续且可微的。还有一份「最优解项目」的分析报告，在产品设计、工程和经济学等领域，人们一直在努力寻找最佳答案、最佳产品和最大利润。在这个项目中，学习者们将使用微积分的知识对他们最感兴趣的领域进行研究。??统计与概率StatisticsandProbability张霄老师对于在基础代数有良好基础，并且对探索统计数据作为因果分析和其他研究工具的学习者们来说，这门课程是个很好的选修课选择！课程的前半部分将学习对数据的探索性分析，如运用图形和数字技术研究模式来制定计划以收集有效信息的数据。后半部分将涉及作为产生模型工具的概率、随机变量、正态分布、模拟、抽样、统计推断、置信区间和显著性检验等。除了对数据变化和分布的分析，如我们如何确定度量之间的差异是随机差异还是有意义的差异？这节课还希望学习者建立基于数据的预测能力，如我们如何更理解数据带给我们的意义，以及如何用来预测未来。工程学部??信息系统与信息社会刘茜希老师在信息社会中，现实空间与虚拟空间交织在一起形成了新的社会环境，改变了人们的生活、工作和学习方式，同时也塑造了一种新的生存和发展方式。这节课强调利用信息系统解决问题的过程和方法，增强学生对信息安全的意识和社会责任。课程包括四个部分：「信息社会特征」、「计算机及移动终端」、「信息系统组成和应用」，「信息安全和信息社会责任」。通过这四个模块的学习，学生可以了解人、信息技术和社会之间的关系，了解信息系统在社会中的作用，合理地使用信息系统解决生活和学习中的问题，并了解信息安全的影响，在当今社会上，安全合法地应用信息系统。在过程中，茜希老师设置的任务也值得期待：学习者将尝试运用Wireshark来捕获网络数据包、用Cisco软件来绘制拓扑网络，并且制作一个在看似安全场景中模拟信息网络被攻击的视频。??计算机科学：前端技术Front-EndTechnology刘茜希老师鲁家钰老师如何设计一个用户友好的程序？这门课将会给学习者一个全程探索前段和终端技术的体验。学习者通过学习本课程中的种编码语言来构建自己的网页，JavaScript、HTML和CSS语言。他们将按照老师的引导，制作一个类似「百度」的网站，他们将学习如何用技术语言实现导航、图片、超链接和自动完成的功能。他们还会运用更复杂的技术去开发一个「」小游戏，然后上传到个人网站上，由此扩展更多的动画功能，并学习更多炫酷的网页制作技能，这是一个很好地了解SC工程师思维方式的机会。??计算机科学：算法与数据结构Algorithmanddatastructure鲁家钰老师如何去编码一个有效且高效的程序？通过学习本课程，学习者将进一步地了解数据的作用，掌握常用数据结构的概念、特征、操作、编程实现，并对数据抽象和数据结构的思想和方法有初步了解，以到达用算法来解决问题。这门最让家钰老师期待的是将有机会和学习者们一起探讨计算机的基本原理，了解经典算法与数据结构，以及在这背后蕴藏着的伟大思想。学会像计算机一样思考问题，将是我们真正意义上融入信息时代的入场券。?????系统思维SystematicThinkingJonathan沈昕怡老师为什么尽管我们都知道环境的重要性但是仍然在不停的破坏它？在Floyd事件中，有哪些「看不见的手」导致了他的死亡？为什么很多团队的合作越来越低效？在这节课中，你会发现原来这些问题的发生并不是偶然现象，而是背后蕴含着一套系统结构。这门课不会直接告诉你这些问题的答案，但是会告诉你得到这些问题的答案的方法。通过学习，你会知道如何分析和表示系统中不同元素的互动和相互作用，理解系统如何导致事件的发生，也可以知道作为系统中的一员我可以做什么去改变这个系统。总而言之，系统思维这节课将为你提供一个思维工具箱，它将为一些类的复杂问题提供分析，理解，改变的办法。科学学部??物理学入门Introductiontophysics王棋正老师作为最基础的科学课程之一，物理入门课邀请学习者一起观察和探索自然。学习者们会遇见物理应用于现实世界的不同场景，而实验与讨论会为你提供最好的支持。随着课程的进行，我们可能会找到另一种认识自然如何发展变化的角度。我们会联系物质、能量与它们的相互作用，也会游历波动和电与磁的角落。这一年的旅程将不虚此行。棋正老师还设计了一个「定义探月社区的『温度』」的活动，实际去测量和收集数据找到这个温度的同时，也可以发现做什么事情可以让我们的社区更温暖。我们有时候会说生活环境让人感到「温暖」，有时候会说某个场合「冷」或「热」，这些概念跟物理中定义的温度有什么区别，又有什么内在联系呢？我们想找到一个可以被观察或者测量的数据，用来表示和定义一个小圈子乃至整个探月社区的「温度」。??高阶物理：力学Mechanics申亮老师这门课程是一门通过探究和实验、基于数学的力学内容课程，包括运动学、动力学、圆周运动和引力、能量、动量、简谐运动、力矩和转动、机械波和声。这个学期的学习内容包括能量、动量、角动量、振动和波等。课程的第一任务，设计和搭建一个纸板过山车，探索其中的力和运动、以及能量流转；第二个任务是完成探索「动量是否守恒？」的实验报告，学习者们需要通过实验去验证碰撞过程中动量是否守恒；第三项任务是根据单摆规律来设计一组摆，摆与摆之间形成交替变化的美妙规律阵型；第四项任务是制作一个视频来解释声波的干涉现象。最令申亮老师期待的是，学习者能够把为blue星球游乐场设计的过山车模型制作好，测试和比赛，挑选出体验最佳的设计。在设计的过程中，学生会利用到力学中重要的几个概念和规律，牛顿第二定律、机械能守恒，体会到抽象的规律和我们实际生活是如此的贴近。??高阶物理：电磁学ElectricityandMagnetism申亮老师这节课我们将一起探索电与磁的世界：电场力、电场强度和电势、直流电路、磁场、电磁感应、电磁波、光、量子和核物理等。在本学期，我们会了解电磁波、光的本质、粒子性和波动性，在此基础上浅尝近代物理中量子力学和狭义相对论有关的内容。期待学习者再现一系列的光学有关的实验：比如测量光速，比如根据斯涅尔定律设计并进行实验以确定光的折射方式等，这些实验结果将陈列在教室里。在对光有进一步的认识的同时，也发展探索、设计和实现自己想法的能力。对于相对论和量子力学这两项近代物理学的珍贵但难懂的理论，每位学习者将完成自己的探索报告，并用自己的方式向大家来介绍这两个理论。??化学入门IntroductiontoChemstry徐子雯老师这节入门课程侧重于化学学科的概述，并使之与现实生活联系起来，从而鼓励学习者的好奇心并提高科学发现的可能性。并且呢，这门课程将化学与自然科学的其他方面联系起来，因为化学观察世界的方式为物质科学、生命科学和环境科学奠定了基础。在了解物质的组成、结构和性质之后，学会用化学方法解决现实生活中的问题。比如，防*面具可防止我们吸入有*气体，但当氧气含量低于17％时，它将停止工作。如果我们想对面罩进行改进，使其在着火时也能被用来会产生氧气，那么我们应该朝面罩中添加哪些物质呢？??中阶化学Chemstry刘京津老师原子的结构是什么？化学反应的本质是什么？元素在元素周期表中的排列方式是什么样的？化学能和电能如何相互转化？什么是有机化学？这些化学的问题都将在这门课程中得到解答。在学期中，学习者们可以化身一个讲解员，给大家介绍科学家认识元素的过程，元素周期表的发展，排布规则，某一种元素的性质。学习者们也可以变身为一个小「专家」，通过文献阅读、实验、调研进行推理分析，不同人群是否需要通过服用保健品来补充维生素。??高阶化学AdvancedChemstry刘京津老师这门进阶化学的内容相当于大学预科课程。学习者们通过学习物质结构，化学键，化学反应，动力学，热力学，化学平衡这些内容，来思考、理解化学反应的本质。这些将是京津老师希望学习者通过进阶化学习得的知识，同时她也希望这门课程可以帮助学习者提升系统和模型思维、模式思维、变化和平衡意识、本质思考这四项素养。从而成为能够在科学技术社会中拥有批判和独立思想的个体，能用科学问题解决方法来分析社会问题。??通识生物课GeneralBiology侯雨辰老师通识生物课是为刚进入高中生物学习的初学者而开设。课程将围绕着两个主要话题「青少年健康」和「罕见病」进行小组学习和探究。学习者完成青少年健康这一主题的学习后，将以小组学习的形式为特定人群设计出一份科学又营养的食谱；在罕见病主题中，小组将深入了解罕见病背后的基因故事，