Kursöversikt

Kurs-PM

Miljö och Matematisk Modellering (MMM) – MVE347, 2023

Bakgrund

Miljö- och hållbarhetsfrågor får allt större uppmärksamhet i samhället och är ofta avgörande för den tekniska utvecklingen, se till exempel expansionen av elbilar för att minska utsläppen koldioxid. Ett återkommande bekymmer är att miljö- och hållbarhetsproblem ofta är komplexa och osäkerheterna stora vilket leder till att det kan vara svårt att veta vad och hur mycket som behöver göras för att undvika de allvarligaste konsekvenserna. 

För att angripa dessa komplexa problem kan man använda matematiska modeller för att analysera och simulera olika scenarier och utfall. Dessa typer av modeller är centrala för att förstå sambanden och avgörande för att kunna ta beslut om vad som ska göras åt problemen. I kursen har vi som mål att utveckla och analysera relativt enkla modeller, som representerar delar av de områden vi behöver en fördjupad förståelse inom om vi ska klara av att nå existerande klimat- och hållbarhetsmål. Dock räcker det sällan med modeller och numeriska resultat. Resultaten behöver sättas in i sitt sammanhang och olika perspektiv och konsekvenser av möjliga val behöver vägas mot varandra.

Kursens syfte

Kursen syfte är att inspirera och stimulera studenten att reflektera över vad en hållbar samhällsutveckling innebär för sin framtida yrkesroll. För att göra det krävs både en grundläggande förståelse för begreppet "hållbar utveckling" och kännedom i hur dagens användning av naturresurser skapar hållbarhetsproblem, samt kunskap om olika möjligheter för att hantera dessa problem. Målsättningen med kursen är att genom modelleringsorienterade studier av ett urval av miljö- och resursrelaterade hållbarhetsproblem ge studenten kunskap och verktyg för att modellera, studera och diskutera komplexa hållbarhetsproblem i sin framtida yrkesutövning.

Lärandemål

Efter kursen skall studenten ha skaffat sig en god förmåga att kunna:

• redogöra för betydelsen av hållbar utveckling i dess tre huvudsakliga dimensioner: den ekologiska, den ekonomiska och den sociala
• översiktligt redogöra för människans inverkan och effekter på jordens klimat och samhällets användning av energi
• redogöra för utmaningar och strategier för att minska människans påverkan på klimatet
• sätta upp matematiska modeller av valda miljö- och energisystemproblem, lösa eller simulera dessa modeller, samt analysera resultaten och modellens kvalitéer och begränsningar givet olika syften
• redogöra för några centrala begrepp, argument och modelleringstekniker som är vanliga inom miljö- och energisystemmodellering.

Innehåll

Kursen innehåller tre delar:

1. Etik, hållbar utveckling och en översikt över centrala miljö- och resursproblem
2. De globala klimatförändringarna
   - Introduktion till vetenskapen bakom klimatförändringarna
   - Enkla klimatmodeller
   - Politik och styrmedel för att minska utsläpp av växthusgaser
3. Energisystemets omställning
   - Det globala energisystemet
   - Integration av förnybar energi i elsystemet, teori och modellering

Examination

Kursen är uppdelad på två moment:

• Projekt, 5 hp
• Tentamen, 2.5 hp

För att bli godkänd på kursen måste studenten bli godkänd på båda dessa moment.

För att bli godkänd på projektdelen måste studenten:

• Ha fått godkänt på inlämningsuppgift om hållbar utveckling
• Ha fått godkänt på projektet i energisystemmodellering
• Ha fått godkänt på projektet i klimatsystemmodellering
• Deltagit vid två stycken seminarier (Fredag 24/3 kl 15:15-17.00 och Fredag 28/4 kl 15:15-17) och en workshop (Torsdag 27/4 kl 08.00-11.45), eller blivit godkänd på kompletterande uppgifter.

Vid icke-godkänd nivå på inlämningarna, redovisningarna eller eventuella kompletterande uppgifter ges en chans till retur. Missar studenten något moment eller inte når upp till nivån för godkänt efter en retur får studenten göra om det momentet nästa gång kursen ges, alternativt i samband med kursens omtentor.

Studenten får inget graderat betyg på projektdelen av kursen, men kan få bonuspoäng som kan påverka slutbetyget på kursen.

Bonuspoäng ges för följande aktiviteter:

• Inlämningsuppgift om hållbar utveckling: max 1 p
• Energisystemprojektet: max 1 p
• Klimatprojektet: max 1 p

Maximalt antal bonuspoäng är alltså 3 poäng.

När det gäller inlämningsuppgiften om hållbar utveckling och redovisning av energisystemprojektet och klimatprojekt är de obligatoriska. 0 poäng motsvarar att ha blivit godkänd på momentet, och bonuspoäng kan erhållas vid väl genomfört projekt (se Inlämningsuppgift HU_2023.pdf, Redovisning av Energisystemprojekt och Redovisning av Klimatprojekt för betygskrietrier). Observera att en förutsättning för att studenten skall kunna få bonuspoäng är att studenten har lämnat in uppgiften i tid. I regel ges inte några bonuspoäng på en del som det har getts retur på.

Bonuspoängen kan endast användas för att höja betyget på den ordinarie tentamen samt de två efterföljande tentamina, sen stryks bonuspoängen.

Tentamen genomförs som en salstentamen (ej datortentamen). Tentamen består av ett antal frågor av antingen beräkningskaraktär eller frågor som kräver ett resonerande svar. Tentamen testar förståelse av genomförda projekt, inlämningsuppgiften och kursens övriga innehåll och är beräkningsmässigt enkla. Betygsgränser på tentamen: 12 p för 3:a, 16p för 4:a, 20p för 5:a (max 24 p).

Slutbetyget på kursen bestäms av antalet poäng på tentamen plus eventuella bonuspoäng. Antalet erhållna bonuspoäng skalas med faktorn 4/3 så att de maximala bonuspoängen från projektdelen motsvarar ett betygssteg på tentamen. Bonuspoängen kan inte användas för att bli godkänd på tentamen utan endast för att höja slutbetyget på kursen. Betygsgränser på kurs: 12 p för 3:a, 16p för 4:a, 20p för 5:a (max 28).

Upplägg och pedagogisk tanke

Kursen består av en blandning av föreläsningar, seminarier, och projektarbeten med den övergripande avsikten att erbjuda varierande och, till en betydande del, aktiva inlärningsmoment. Vår avsikt är att de olika formerna ska bidra till ett varaktigt lärande, utan intensivt tentaplugg, och eventuell relaterad stress. Pedagogisk forskning visar att aktivt lärande ger ett bredare och bättre förankrat lärande. Dessutom är tanken att de valda pedagogiska formerna ska underlätta för studenterna att utveckla vissa centrala färdigheter såsom samarbetsförmåga, problemlösnings- och problemformuleringsförmåga, kommunikationsförmåga, förmåga att fördela sin tid och arbeta effektivt i grupper osv. Givetvis är tanken att dessa förmågor ska övas på inom ramen för kursens innehåll och med tanke på studenternas framtida förväntade yrkesroller i sikte.

Föreläsningar och seminarium

Majoriteten av ”klassrumstillfällena” är traditionella föreläsningar i sal, men vi har också obligatoriska seminarier och en obligatorisk workshop (dom man inte kan delta så erbjuds möjligheten att göra kompletterande uppgifter, se nedan för mer information). Seminarierna kommer delvis baseras på ett så kallat ”flippat” upplägg. Med ”flippat” upplägg avser vi aktiva lärandetillfällen i klassrum med övningar på individ- och gruppnivå där studenten förutsätts ha studerat det förberedande online-material i CANVAS. Det ”flippade” online-materialet inför ett seminarium består främst av filmer och texter. Det ska dock förtydligas att gränsen mellan seminarier och föreläsningar ibland är hårfin. Seminarierna kan innehålla betydande lärarledda föredrag och föreläsningarna kan innehålla diskussionsövningar och kompletterande online-material. Allt online-materialet är samlat på läroplattformen CANVAS.

Vid seminarierna och vid workshopen är det viktigt att studenterna har gått igenom det förberedande materialet innan det schemalagda tillfället för att det skall bli så givande som möjligt. Kan studenten ej delta vid det obligatoriska momentet så erbjuds kompletterande uppgifter som har en arbetsmängd som motsvarar fysisk närvaro på seminarierna och/eller workshopen. Hör av er till Ulrika om ni inte kan delta vid något seminarium och Daniel om ni inte kan delta vid workshopen. Ulrika respektive Daniel ser i så fall till så ni får möjlighet att göra en kompletterande uppgift.

Grupp-projekt

Under kursen ska studenterna genomföra två olika projekt. Projekten genomförs i grupper med två deltagare i varje grupp (samma grupp för båda projekten). Kursdeltagarna väljer själva grupper genom att anmäla sig till en grupp på CANVAS. Om en kursdeltagare inte har någon att arbeta med så skicka ett mejl till kursassistent (Hanna Ek Fälth, hanna.ek.falth@chalmers.se) så sätter hon ihop grupper med dessa.

Teman på de två projekten är: Energisystemmodellering, som inkluderar tre schemalagda handledningstillfällen (15 min per tillfälle), och Klimatsystemmodellering, som också inkluderar tre schemalagda handledningstillfällen (15 min per tillfälle). Ni hittar er tid för handledningen på CANVAS.

Handledningstillfällena är till för att studenterna ska få diskutera, kontrollera och tolka modellerna och resultaten, samt få hjälp med eventuell felsökning. Med detta sagt så är det väldigt viktigt att vara väl förberedd innan handledningstillfällena genom att ha påbörjat arbetet innan det schemalagda tillfället.

Både delen om energisystemmodellering och klimatsystemmodellering examineras genom inlämning av presentationsbilder (”slides”) i PDF-format och kod samt ett efterföljande 15 minuters redovisningstillfälle. Redovisningstillfället utgörs av 5-10 min presentation av studenterna och 5-10 min frågor från handledare/diskussion (ni presenterar endast för en handledare, inga andra kursdeltagare). Inlämningarna sker via CANVAS. Se schemat för deadlines för energisystemprojektet respektive klimatprojektet.

Innan de muntliga presentationerna av projekten rekommenderas studenterna att para ihop sig med en annan grupp och hålla ett genrep inför varandra, samt ge kort återkoppling på varandras presentationer. Detta för att få feedback på presentationen och därmed ge en extra möjlighet till att höja kvalitén, samt träna på att ge feedback.

Inlämningsuppgift om hållbar utveckling

Inlämningsuppgiften om hållbar utveckling genomförs individuellt. Inlämningen examineras genom en inlämning av en text som sker via CANVAS. Inlämningsuppgiften beskrivs i mer detalj i ett separat dokument som läggs upp på CANVAS.

Kursutvärdering

Då kursens innehåll till viss del skiljer sig från andra kurser på TM så är utvärderingen av kursen viktig. Därför är vi tacksamma om ni svarar utförligt på alla utvärderingsfrågor så att vi ska kunna fortsätta att förbättra kursen baserat på era tankar.

Läromaterial

Allt material förutom en bok finns tillgängliga på CANVAS.

Ni behöver skaffa boken:

• Hedenus, Fredrik; Persson, Martin; Sprei, Frances. 2022, Hållbar utveckling: nyanser och tolkningar. 2a upplagan. ISBN: 9789144161150.

Lärare

Daniel Johansson (DJ), kursansvarig, examinator och föreläsare, daniel.johansson@chalmers.se, tel 031-772 2816

Hanna Ek Fälth (HEF),  kursassistent och handledare hanna.ek.falth@chalmers.se

Cecilia Hult (CH), handledare, hultc@chalmers.se

Ulrika Lundqvist (UL), föreläsare, ulrika.lundqvist@chalmers.se

Fredrik Hedenus (FH), föreläsare, hedenus@chalmers.se

Johannes Morfeldt (JM), föreläsare, johannes.morfeldt@chalmers.se

Rei Palm (RP), extern föreläsare, Volvo Cars