المعاهد والبحوث

برنامج الجدارة

المشاركة التي تركز على الأقليات من خلال برنامج البحث والتعليم المبتكر


جامعة تكساس إيه آند إم - كينجزفيل (TAMU-K) تسجل أكثر من 7,000 طالب مع 73٪ من الأقليات ممثلة تمثيلا ناقصا. TAMU-K هو الحرم الجامعي السكني الشامل الوحيد في جنوب تكساس في منطقة منخفضة اقتصاديًا. تم توثيق الحاجة الوطنية لتعليم العلوم والهندسة جيدًا في تقارير رفيعة المستوى مثل "الارتقاء فوق عاصفة التجمع: تنشيط وتوظيف أمريكا من أجل مستقبل اقتصادي أكثر إشراقًا" ، والذي تم نشره في عام 2007. ويسلط التقرير الضوء على العديد من مجالات التأثير التي تحتاج ليتم معالجتها ، والتي لا تزال قضايا اليوم. من أهم هذه العوامل الحفاظ على الولايات المتحدة وجعلها المكان الأكثر جاذبية للدراسة وإجراء البحوث من خلال توظيف واستبقاء وتطوير أفضل وألمع الطلاب والعلماء والمهندسين من داخل الولايات المتحدة وفي جميع أنحاء العالم.

الأنشطة الأساسية في MERIT

1) تطوير وحدات تعلم جذابة: هناك دليل قوي على أن تصميم الأنشطة العملية والتفكير الريادي يمكن أن يزيد من اهتمامات الطلاب في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. وبالتالي ، سيتم تعيين أربعة من أعضاء هيئة التدريس في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) بهدف تطوير مواد تعليمية جذابة يمكن استخدامها لتوجيه وتعليم طلاب الهندسة من أول عام إلى عام. سيتم تجنيد عشرين طالب هندسة مبتدئين أو كبارًا أكاديميين الموجهين الطلاب كل عام (ستعطى الأفضلية لطلاب الأقليات والنساء). ستعمل هيئة التدريس مع الموجهين الطلاب لتطوير مواد جذابة تركز على معالجة المفاهيم الصعبة في أول دورات الكلية التي مدتها سنتان والتي تؤثر على ما لا يقل عن 200 طالب كل عام دراسي. تم تحديد دورات STEM للطلاب الجدد وطالب السنة الأولى من عنق الزجاجة للتعامل معها في السنة الأولى وهي: حساب التفاضل والتكامل XNUMX ، والكيمياء XNUMX ، والفيزياء XNUMX ، والإحصاءات والديناميكيات. ستتم مناقشة وحدات المشاركة في دورات STEM الأخرى بما في ذلك Calculus II و University Physics II في العامين الثاني والثالث من MERIT.

2) إرشاد الموجهين: سيتم تدريب الموجهين الطلاب من قبل مرشدي كلية العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) على كيفية إرشاد وتعليم الطلاب الأوائل لمدة عامين. سيتلقى الموجهون الطلاب أيضًا توجيهًا وتدريبًا مستمرين من مرشدي هيئة التدريس بهدف:
(أ) بناء المهارات في فهم وتسهيل عملية التعلم.
(ب) مساعدة المتدربين على تحسين مهاراتهم الدراسية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.
(ج) تسهيل نمو طلاب الأقليات والثقة في قدرتهم على الدراسة والنجاح في الهندسة.

3) إشراك الإرشاد والتوجيه من الأقران: من خلال الاجتماعات الجماعية الأسبوعية ، والدروس الخصوصية وجهًا لوجه ، سيوفر الموجهون الطلاب التوجيه من الأقران والدروس الخصوصية لطلاب السنتين الأوليين باستخدام وحدات التعلم الجذابة المطورة. سيكون الهدف هو:
أ) اكتساب فهم أفضل للمفاهيم الأساسية ؛
ب) فهم تطبيق هذه المفاهيم الأساسية من دورات عنق الزجاجة في الهندسة. بالإضافة إلى ذلك ، سيساعد الموجهون الطلاب أيضًا طلاب السنتين الأوليين على:

  • التكيف مع التغيير الثقافي لتعلم كيفية التعلم وتقييم ما يفعلونه وما لا يفهمونه
  • التكيف مع بيئة الحرم الجامعي واستخدام موارد الحرم الجامعي المختلفة
  • الانخراط في مجتمعات تعلم الطلاب الرسمية وغير الرسمية.

أظهرت الأبحاث دليلًا قويًا على النجاح في أن توجيه الأقران والدروس الخصوصية جنبًا إلى جنب مع مشاركة الطلاب الرسمية وغير الرسمية ومشاركتهم له تأثير إيجابي على نجاح الطلاب ومثابرتهم.

برنامج البحث الصيفي (SRP)

سيتم تقديم برنامج بحث صيفي مدته ثلاثة أسابيع لطلاب TAMU-K في سنواتهم الأولى أو السنة الثانية الذين شاركوا بنشاط في برنامج EMT وطلاب كليات المجتمع في جنوب تكساس. يهدف برنامج SRP إلى توفير الإعداد الأكاديمي لطلاب الجامعات الأوائل لمدة عامين مع التركيز على المبادئ والمفاهيم الصعبة في دورات STEM للكلية الأولى التي مدتها سنتان والتي تم تحديدها في كل قسم من خلال التعلم القائم على المشاريع. سيتم اختيار عشرين طالبًا مشاركًا في برنامج SRP من خلال عملية اختيار كمتدربين في برنامج SRP. سيكون هناك خمسة فرق كل عام ويتألف كل فريق من أربعة طلاب. سيتم الإشراف على كل من الفرق الخمسة من قبل عضو هيئة تدريس TAMU-K STEM وتوجيهه من قبل معلم الطالب SRP الذين سيتم اختيارهم من الموجهين الطلاب في برنامج العام الدراسي EMT. سيكمل متدربو SRP مشروعًا بحثيًا يتعلق بأول دورات كلية مدتها سنتان في غضون ثلاثة أسابيع. سيتم تصميم المشاريع البحثية من قبل أعضاء هيئة التدريس TAMU-K لدمج مكونات ريادة الأعمال. سيُطلب من كل فريق إعداد ملصق وعرض تقديمي وتقرير. سيتم توفيرها لجميع طلاب TAMU-K وأعضاء هيئة التدريس من خلال منصة Blackboard عبر الإنترنت. لقد تم إثبات تعريض الطلاب الجامعيين للمشاريع البحثية في وقت مبكر من حياتهم الأكاديمية ، مع وجود أدلة قوية على النجاح ، لتحسين استمرارية الطلاب.

مشاريع MERIT SRP

مشروع 1.
العنوان: محاكاة العمليات الكيميائية (الهندسة الكيميائية)

مستشار الكلية: Chongwei Xiao
الغرض من هذا البرنامج هو تقديم وتفسير العمليات الكيميائية عن طريق محاكاة العمليات الكيميائية باستخدام البرنامج التجاري Aspen HYSYS. سيتم دمج المعرفة والمهارات المطلوبة للعمليات الكيميائية لفهم مشاكل التصميم المفتوحة. يقدم هذا البرنامج للطلاب الأساليب والخلفية اللازمة للتصميم المفاهيمي للمصانع الكيميائية العاملة باستمرار. سيتم تقديم أساس تفسير العمليات الكيميائية ، والمخططات الرئيسية المستخدمة بشكل روتيني ، العمليات الكيميائية ، بما في ذلك مخطط تدفق الكتلة (BFD) ، ومخطط تدفق العملية (PFD) ، ومخطط الأنابيب والأجهزة (P & ID). مشروع تصميم شامل سيتم ممارسة عملية كيميائية. سيتم ممارسة المهارات ، بما في ذلك النظر في مسائل تكامل العملية ، وإمكانية التحكم ، والتحسين في تطوير تصميم هندسة العملية. على الرغم من أن التصميم الخاص بك قد يشبه العمليات التي تتم ممارستها تجاريًا ، إلا أنه يجب أن يُظهر أيضًا فهمًا للعديد من القضايا ، والتي يجب أخذها في الاعتبار قبل الموافقة على مصنع كيميائي جديد مقترح من قبل الإدارة الصناعية. الجدوى المادية ، رغم أنها ضرورية بشكل واضح ، ليست سوى واحدة من هذه القضايا. لا يتم تسويق العديد من العمليات الجديدة أبدًا لأنها ليست جذابة اقتصاديًا. في معظم الحالات ، هناك عدة طرق مجدية ماديًا لمنتج ما ، ويجب إجراء مقارنات بين البدائل. 

مشروع 2.
العنوان: تصميم وتحسين التفكيك النشط باستخدام المواد الذكية (هندسة ميكانيكية / صناعية)
مستشار الكلية: هوا لي
التفكيك النشط هو إحدى طرق التفكيك التي سيتم من خلالها تفكيك المنتج تلقائيًا تحت مشغل معين. هذه إحدى الطرق الفعالة لتحسين كفاءة إعادة التدوير ومعدل إعادة استخدام المنتجات المعقدة ، مثل المنتجات الإلكترونية والكهربائية ، وتقليل الآثار البيئية التي تسببها المواد الخطرة أثناء عمليات إعادة التدوير. في هذا المشروع ، سيقوم الطلاب بتصميم وتصنيع نموذج أولي لعرض مفهوم التفكيك النشط باستخدام المواد الذكية ، أي شكل بوليمر الذاكرة. سيتم تحسين معلمات التصميم بشكل أكبر لتقليل وقت التفكيك.

مشروع 3.
العنوان: تصميم طاحونة الرياح ومزارع الرياح (هندسة ميكانيكية / صناعية)
مستشار الكلية: كاي جين
سيقدم هذا المشروع المعرفة الأساسية حول طاقة الرياح. سيعمل الطلاب على تصميم توربينات الرياح باستخدام حزمة Lego ومواد أخرى. ثم سيستخدم الطلاب طواحين الهواء لإنشاء مزرعة رياح لاختبار وفهم تأثير الاستيقاظ. بعد هذا المشروع ، سوف يفهم الطلاب العوامل الرئيسية التي تؤثر على إنتاج الطاقة.

مشروع 4.
العنوان: NanoChem (الكيمياء)

مستشار الكلية: جينجبو ليو
سيوفر هذا المشروع المواد التعليمية للطلاب لاكتساب المعرفة الأساسية في الكيمياء والتي ستعزز مهاراتهم وقدرتهم التنافسية لمتابعة وظائف في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. سيوفر هذا المشروع أيضًا خبرة عملية للطلاب. وسيركز على خلايا وقود الهيدروجين الشمسي المكونة من محفز نانوي. سيتم تدريب الطلاب على فهم علم النانو ، والذي يُعرف بالحدود النهائية. علم النانو هو تخصص فرعي في الكيمياء. في مهمتها البحثية المستمرة للتعامل مع المجالات الغريبة والمثيرة ؛ للبحث عن الأساليب الجديدة والتطبيقات الجديدة ؛ لاستكشاف العالم الصغير بشكل مبتكر حيث يوجد الكثير للتعامل معه ؛ ولحل المشاكل البشرية التي تسببها التكنولوجيا الجديدة بشكل فعال. تطبيقات المواد النانوية ، بدءًا من الألواح الشمسية المستخدمة في مكوك الفضاء إلى المفاعل الذري (تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى كربوهيدرات). الآلية الكامنة وراء هذه الظاهرة ، "Redox blue" ، أغنية كيميائية ستجعل السيارة الهجينة تأخذك من المنزل إلى المدرسة.

مشروع 5.
العنوان: فهم وقياس الكميات المادية في الأداء الرياضي (فيزياء)
مستشار الكلية: د. إدوارد بتروورث
سيعطي هذا المشروع الطلاب المشاركين الفرصة لتعلم كيفية وصف أداء المهام الرياضية من حيث الكميات المادية: التسارع ، والقوة ، والقوة ، والزخم ، ونظائرها الدورانية. يمكن تحليل كل حركة للجسم من حيث الكميات الفيزيائية الأساسية ، وبينما يتضمن الفهم الشامل للأنشطة معرفة علم التشريح البشري وعلم وظائف الأعضاء أيضًا ، هناك الكثير لنتعلمه من الفيزياء الأساسية. كم عدد الأشخاص الذين يعرفون أنه إذا قفز رياضي - حتى لو كان صغير البنية - في الهواء وهبط على قدم واحدة ، فإن القوة على تلك القدم ستكون عدة مئات من الجنيهات؟ ومع ذلك ، من السهل نسبيًا تحديد هذا باستخدام بعض القياسات والصور. إن ممارسة إجراء هذه القياسات وإجراء الحسابات واستخلاص النتائج المناسبة هي عملية مثمرة.

النهج العام.
سيقوم الطلاب بقياس ووزن ووقت الرياضيين الذين يؤدون تمارين أساسية بما في ذلك الجري ورفع الأثقال وقياسات الحركة والتمارين الأخرى. سيقومون بعد ذلك بتحليل البيانات التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة ، وحساب الكميات التي لا يمكن قياسها بشكل مباشر ، وإنشاء وصف كامل قائم على الفيزياء للنشاط المعني. ستشمل مرحلة التخطيط لكل نشاط تحديد الرياضي والرياضة والنشاط أو الحركة المحددة قيد الدراسة والطرق المستخدمة للحصول على البيانات وتحليلها. سيتم تجنيد الرياضيين من بين أولئك الذين سيتدربون طوال الصيف. سأسعى إلى تجنيد عدد متساوٍ من الرياضيين والرياضيات ، من مختلف الرياضات وأنواع أجسام مختلفة ، لتوفير نطاق أوسع من الأنشطة الرياضية لفحصها.

بعض الأنشطة الرياضية المحتملة للنظر فيها.
من الناحية المثالية ، ينبغي فحص العديد من أنواع الأنشطة المختلفة ، بدءًا من الأنواع البسيطة نسبيًا التي تكون فيها القياسات والحسابات واضحة إلى حد ما ، إلى الأنواع المعقدة التي ستكون التقديرات والتقديرات ضرورية فيها.

استراتيجية التصوير الفوتوغرافي.
ضع قطعًا صغيرة من الشريط اللاصق (سيكون الشريط العاكس اللامع جيدًا بشكل خاص) على ركب الرياضي ووركيه وكتفيه ومرفقيه. قس المسافات بين هذه "النقاط الإيمانية" في البداية. يمكن بعد ذلك تصوير النشاط رقميًا وتنزيله على جهاز كمبيوتر ، والمسافات المقاسة المستخدمة لحساب المتغيرات الحركية الأخرى.

قفزة عمودية.
عدم بدء الجري: يسقط الرياضي في وضعية الانحناء ، ثم يدفع باتجاه الأرض في الاتجاه العمودي. بمجرد أن يغادر / تترك الأرض ، يكون اللاعب في حالة سقوط حر ، ويصل إلى أقصى ارتفاع يعتمد فقط على سرعة الإقلاع وتسارع الجاذبية ، ويعود إلى الأرض. يقوم الطالب بإجراء القياسات التالية: طول الرياضي ووزنه ، والعمق الذي يغرق فيه الرياضي في الانحناء ، والارتفاع الذي يرتفع عنده مركز كتلة الرياضي فوق وضعه المحايد ، والوقت الذي يستغرقه القفزة. يمكن إجراء الجزء الأخير بدقة أكبر باستخدام كاميرا رقمية بدلاً من توقيتها يدويًا باستخدام ساعة توقيت. سيقوم الطلاب بدراسة العديد من الرياضيين المختلفين ، وسيسجلون العديد من الرياضيين الذين يؤدون المهمة. بعد ذلك ، سيقوم الطلاب بتحليل البيانات. سيقومون بإجراء تحليل إحصائي ، بالإضافة إلى حساب العديد من الكميات التي لا يمكن قياسها بشكل مباشر: القوة التي يدفع بها الرياضي على الأرض من أجل الإقلاع ؛ صافي العمل الخارجي المنجز أثناء القفزة ؛ وكلا من الذروة والقوة المتوسطة. يجب عليهم بعد ذلك إظهار أن حساباتهم متوافقة مع ما هو معروف عن هذا النشاط.

القرفصاء السلطة.
يأخذ الرياضي قضيب الحديد على كتفيه ، ويسقط في ثني الركبة العميق حتى يصبح الفخذان موازيين للأرض ، ثم يخرج منها للعودة إلى وضع الوقوف مع ثني الركبتين. الكميات المهمة التي يجب قياسها هي طول الرياضي وكتلة جسمه ، وكتلة الحديد ، والمسافة التي يقطعها الحديد ، والمسافة التي يقطعها مركز كتلة الرياضي ، وسرعة الصعود. بالنسبة للتقريب الأول ، يمكن التعامل مع سرعة الرافع (بعد الارتداد الأولي) على أنها ثابتة ، ولكن الفحص الدقيق (باستخدام التصوير الرقمي) سيُظهر نمطًا معقدًا من الحركة.

الصحافة مقعد.
يأخذ الرياضي الحديد من الرف ، ويخفضه إلى الصدر ، ثم يدفعه لأعلى حتى يتم قفل المرفقين. الكميات المهمة التي يجب قياسها هي ارتفاع وكتلة جسم الرياضي ، وكتلة الحديد ، والمسافة التي يقطعها الحديد ، وسرعة الصعود. نظرًا لأن كتلة ذراعي الرياضي تمثل جزءًا صغيرًا نسبيًا من كتلة الجسم ، فلا داعي لحركة مركز الكتلة في الاعتبار.

الرفعة المميتة.
الحديد مستريح على الأرض. يمسكها الرياضي ويعود إلى وضع مستقيم مع الكتفين إلى الخلف والركبتين مغلقين. الكميات المهمة التي يجب قياسها هي ارتفاع وكتلة جسم الرياضي ، وكتلة الحديد ، والمسافة التي يقطعها الحديد ، والمسافة التي يقطعها مركز كتلة الرياضي ، وسرعة الصعود. سباقات السرعة (يتم تحديد المسافات).

رمي الأحداث
هذه ، بالطبع ، معقدة ، وستكون هناك حاجة إلى مهارة كبيرة لتحليلها بشكل صحيح.

الإجراء بعد جمع البيانات.
يجب تحليل البيانات بطريقة تؤدي إلى رؤية مادية سليمة للنشاط المعني. يمكن تنزيل مقاطع الفيديو الرقمية على أجهزة الكمبيوتر ، وتشغيل إطار واحد في كل مرة ، وتسجيل نقاط البيانات وقياسها. يمكن بعد ذلك استخدام هذه المعلومات لحساب الكميات التي تشمل القوى والعمل والطاقة والقوة المطبقة من قبل الرياضيين ، إلى جانب الكفاءة الميكانيكية الحيوية. أوصي بالقيام بذلك على مرحلتين. أولاً ، احسب الكميات الفيزيائية الأساسية بالطريقة الأساسية ، باستخدام الافتراضات المبسطة التي يتم الاستشهاد بها عمومًا في الكتب المدرسية التمهيدية. وبالتالي ، تجاهل مقاومة الهواء وتعامل فقط مع حركة الجسم واسعة النطاق. لذلك ، بالنسبة للقفز ، احسب سرعة الإقلاع من أقصى ارتفاع للقفزة ، ثم احسب التسارع والقوة اللازمتين للقفز ، والعمل الذي قام به الرياضي على البيئة في القيام بالقفزة ، وأقصى إنتاج للطاقة للرياضي. ثانيًا ، انظر إلى التفاصيل. حدد ، على أفضل وجه ممكن ، مواقع منشأ وتعلق العضلات الرئيسية المشاركة في النشاط. ضع في اعتبارك التغيير في الزوايا مع مرور الرياضي خلال الحركة ، واحسب الكفاءة الميكانيكية في كل مرحلة من مراحل الحركة. استخدم هذه لتحديد القوى الداخلية المطبقة ، والعمل الداخلي الذي يقوم به الرياضي. حوله إلى سعرات حرارية.

المشروع 6. العنوان: نمذجة مشاكل العالم الحقيقي باستخدام علم المثلثات (الرياضيات)
مستشار الكلية: د. عدن احمد

1. طول اليوم في Kingsville: بالنسبة لخط عرض Kingsville المحدد ، سيسجل الطلاب طول اليوم للأيام المختلفة من العام (توجد مواقع ويب لهذا الغرض) ، ثم سيستخدمون البيانات لرسم مخطط مبعثر و تحديد الوظيفة الجيبية الأنسب. أخيرًا ، سيستخدم الطلاب نموذجهم للإجابة على أسئلة مختلفة تتعلق بطول اليوم في Kingsville في وقت معين من العام.
2. المد والجزر: تستخدم البيانات من جدول المد والجزر لبناء دالة الجيب التي تشكل المد والجزر.
3. الموجات: توصف حركة الموجة بمعادلة جيبية. تمت مناقشة مبدأ تراكب موجتين.
4. مشروع إرسال الصور لاسلكيًا في Motorola: أصبح النقل الإلكتروني للصور عمليًا عن طريق ضغط الصور ، وهي طرق رياضية تقلل إلى حد كبير عدد بتات البيانات المستخدمة في تكوين الصورة.
5. رحلة لويس وكلارك الاستكشافية: استخدم علم المثلثات لحساب المسافة الإجمالية التي قطعها لويس وكلارك خلال رحلتهما.
6. تحديد مكان الكنز المفقود: الباحثون عن الكنز الأذكياء الذين يعرفون قانون الجيوب قادرون على إيجاد الكنز المدفون بكفاءة.