Kurs PM
Miljö och Matematisk Modellering (MMM) - MVE346 - Läsperiod 4, 2020, 7,5hp 

Kursen ges av institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan.

Bakgrund

Miljöproblem och hållbarhetsfrågor får allt större uppmärksamhet i samhället och är ofta avgörande för den tekniska utvecklingen. Ett återkommande bekymmer är att dessa problem 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. 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

Kursens syfte är att inspirera och stimulera studenten att reflektera över vad en hållbar samhällsutveckling innebär, såväl i sin egen vardag som i sin framtida yrkesroll. För att göra det krävs både en grundläggande förståelse för vad begreppet "hållbar utveckling" betyder och kännedom i hur dagens användning av jordens naturresurser skapar hållbarhetsproblem, samt kunskap om olika möjligheter för att analysera och hantera dessa problem. Målsättningen med kursen är att studenterna genom eget aktivt arbete och modelleringsorienterade studier av en serie miljörelaterade hållbarhetsproblem skall tillägna sig kunskap och verktyg för att modellera, studera och diskutera komplexa hållbarhetsproblem i sin framtida yrkesutövning.

Lärandemål

Efter kursen skall studenten ha 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 ekosystem
• redogöra för utmaningar och strategier för att minska människans påverkan på klimat- och ekosystem
• sätta upp matematiska modeller av valda miljöproblem, lösa eller simulera dessa modeller och reflektera över modelleringsprocessen
• analysera resultaten av lösningar eller simuleringar av modeller, granska modellernas kvalitéer och begränsningar givet olika syften
• redogöra för vad som menas med resiliens i ekosystem och förklara matematiska principer för lokal och global stabilitet samt abrupta förändringar av jämvikt i dynamiska system
• visa insikt om etiska aspekter

Innehåll

Kursen innehåller tre delar:

A. Etik, hållbar utveckling och en översikt över centrala miljö- och resursproblem
B. De globala klimatförändringarna
      - Grunderna i vetenskapen bakom de globala klimatförändringarna
      - Enkla klimatmodeller
      - Möjliga lösningar till delar av den  globala klimatproblematiken med fokus på energi och transport
C. Ekosystemmodellering
      - Populationsdynamik
      - Modellering av ekosystem
      - Resiliens, stabilitet och abrupta förändringar i ekosystem

Upplägg och pedagogisk tanke

Kursen består av en blandning av föreläsningar, seminarier, datorlaborationer, texter, projekt och inlämningar med den övergripande avsikten att erbjuda varierande och, till en stor del, aktiva inlärningsmoment. Vår avsikt är att de olika formerna ska bidra till ett lustfyllt, varaktigt lärande, utan intensivt tentaplugg och eventuell relaterad stress. Pedagogisk forskning visar att aktivt lärande ger ett bredare och bättre förankrat lärande¹. 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.

¹ Se den här videon för en övertygande fysikprofessors skildring av hur han varit med och utvecklat aktiva lärandemetoder. Länk

Föreläsningar och seminarium

Majoriteten av klassrumstillfällena är traditionella föreläsningar, men vi har också seminarier. 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 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 material är samlat här på CANVAS och vi kommer att markerar tydligt under respektive föreläsning/seminarium/laboration (se Moduler) vilka tillfällen som inkluderar förberedande online-material och tillhörande litteratur. Vid seminarierna är det viktigt att studenterna har gått igenom det förberedande materialet innan det schemalagda tillfället för att det skall bli så givande som möjligt.

Närvaro och aktivt deltagande vid tre av seminarierna ger bonuspoäng till tentamen då dessa är extra centrala för arbetet i kursen alternativt kräver en större aktiv insats från studenternas sida. Se vilka seminarier och mer information nedan (under examination). 

Laborationer och projekt

Laborationer/datorövningar genomförs i grupper med två deltagare i varje grupp (samma grupp hela kursen). Kursdeltagarna anmäler sig till en projektgrupp i CANVAS, under fliken Personer. Blir du ensam i din grupp, eller att alla grupper blir fulla utan att du fått en plats, så kontaktar du kursassistent Hanna Ek Fälth. Laborationerna består av två separata teman: Ekosystemodellering, som inkluderar två stycken schemalagda laborationstillfällen, och Klimatprojektet, som inkluderar tre stycken schemalagda laborationstillfällen.

Laborationerna i Klimatprojektet handleds i helklass och laborationerna i Ekosystemmodellering i halvklass (grupp A och grupp B). Kursdeltagarna anmäler sig till antingen grupp A eller B i Canvas, under fliken Personer.

Ekosystemmodelleringslaborationerna redovisas under respektive labbtillfälle, alternativt med en skriftlig labbrapport där studenterna kortfattat visar resultat på de frågor som ställs (PDF-fil), plus att koden skickas med.

Klimatprojektet examineras genom en inlämning av koden och presentationsbilder (”slides”) i PDF-format och sen en muntlig presentation av dessa inför lärare. Inlämning av kod och slides sker här: Klimatprojektet - Inlämning

Utöver redovisningarna ska studenterna efter varje laborationsdel (ekosystem och klimat) lämna in en bidragsrapport (en per projektgrupp, PDF-fil) där det ska framgå vem som har gjort vad när det gäller labbarna. Inlämning sker här: Bidragsrapport Ekosystemlabb, Bidragsrapport Klimatprojektet.

Laborationstillfällena är till för att studenterna ska få diskutera, kontrollera och tolka simuleringarna, samt få hjälp med eventuell felsökning och till sist samt få möjlighet att visa upp resultat och få godkänt (när det gäller ekosystemdelen, klimatdelen redovisas muntligt vid ett separat tillfälle). Med detta sagt så är det väldigt viktigt att vara väl förberedd innan laborationstillfällena och att påbörja arbetet innan det schemalagda tillfället.

Innan den muntliga presentationen av klimatprojektet 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. Inlämningsuppgiften beskrivs i mer detalj i ett separat dokument som laddas upp efter kursstart, här: Hållbar utveckling - Inlämning.

Examination

Kursen är uppdelad på två moment:

• Projekt, 2,5 hp
• Tentamen, 5 hp

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

Projekt

För att bli godkänd på projektdelen måste studenten:

• Ha fått minst godkänt på inlämningsuppgift om hållbar utveckling.
• Ha fått godkänt på båda datorlaborationerna om ekosystemodellering.
• Ha fått minst godkänt på redovisningen av klimatprojektet.

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

Datorlaborationerna om ekosystemmodellering redovisas med fördel på laborationstillfällena. Om en kursdeltagare inte hinner klart eller inte kan närvara vid dessa tillfällen så får kursdeltagaren skicka en kortfattad läsvänlig labbrapport med sina svar och sin kod.

När det gäller inlämmningsuppgiften om hållbar utveckling och redovisning av klimatprojektet är de obligatoriska, precis som ekosystemlabbarna. 0 poäng motsvarar att ha blivit godkänd på momentet och de andra poängnivåerna motsvarar hur väl arbetet har genomförst. Observera att en förutsättning för att få bonuspoäng är att uppgiften lämnats in i tid. I regel ges inga bonuspoäng på en del som getts retur på.

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

Bonuspoäng ges för följande aktiviteter:

• Inlämningsuppgift om hållbar utveckling: 0 p, 1 p.
• Redovisning av klimatprojekt: 0 p, 1 p, 2 p.
• Närvaro och aktivt deltagande vid följande seminarier:
  • seminarium - stock&flödesdynamik (30/3), 0.25 p
  • klimatworkshop (23/4), 0.5 p
• Inlämning av preliminär version av inlämningsuppgiften i hållbar utveckling och genomförd kamratrespons på två studenters preliminära versioner enligt mall: 0.25 p
  • se Hållbar utveckling - Inlämning - DEADLINE 1 23/4 23:59

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

Tentamen

Tentamen genomförs som en datortentamen: ordinarie tentamen fm 2/6 (sista dag för anmälan 13/5) och omtenta fm 26/8 (sista dag för anmälan 2/8). Vid datortentamen är inga hjälpmedel utöver provdatorn tillåtna. Datortentamen består av ett antal frågor av beräknings- eller modelleringskaraktär, samt frågor som kräver ett resonerande svar. Betygsgränser: 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 bonuspoäng från projektdelen (givet att tentamen är den ordinarie eller ett av de två efterföljande). Bonuspoängen från projektdelen kan som mest ge 4 p vilket motsvarar ett betygssteg på tentamen. Bonuspoängen kan inte användas för att bli godkänd på tentamen utan endast för att höja slutbetyget på kursen. Betygsgränser: 12 p för 3:a, 16p för 4:a, 20p för 5:a (max 28 p).

Kursutvärdering

Då kursen innehåller en del moment som ligger utanför den traditionella pedagogiska ansatsen på Chalmers så är en noggrann utvärdering av kursen av stor vikt. Därför är vi extra tacksamma om ni svarar utförligt på alla utvärderingsfrågor vi har så att vi ska kunna fortsätta att förbättra kursen baserat på era tankar.

Läromaterial

Allt material förutom en bok finns tillgängliga på CANVAS både under fliken Filer och under respektive föreläsning/seminarie/laboration (se Moduler).

Ni behöver skaffa boken:

• Hedenus, Fredrik; Persson, Martin; Sprei, Frances. 2018, Hållbar utveckling: nyanser och tolkningar. ISBN: 9789144121871.

Lärare

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

Erik Sterner (ES), föreläsare, erik.sterner@chalmers.se

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

Martin Nilsson Jacobi (MNJ), föreläsare, mjacobi@chalmers.se

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

Johan Holmén (JH), föreläsare, johan.holmen@chalmers.se

Hanna Ek Fälth (HEF), kursassistent och handledare i klimatprojektet, hannafa@chalmers.se

Johannes Morfeldt (JM), föreläsare och handledare i klimatprojektet, johannes.morfeldt@chalmers.se

Ankit Vikrant (AV), handledare i ekosystemmodellering, ankitv@chalmers.se

David Hirdman (DH), extern föreläsare, Lerums kommun.

Schema

TimeEdit

Enligt Chalmers standard för Johanneberg-campus så börjar undervisningen på förmiddagen vid hel timma och på eftermiddagen klockan kvart över.

LV1

Måndag 23/3 kl 13:15-16 Föreläsning (DJ)

Onsdag 25/3 kl 13.15-15 Föreläsning (DJ)

Fredag 27/3 kl 13.15-15 Seminarium (UL)

LV2

Måndag 30/3 kl 13.15-15 Seminarium (UL)

Måndag 30/3 kl 15.15-17 Semenarium - BONUSPOÄNG (ES)

Onsdag 1/4 kl 15.15-17 Föreläsning (DJ)

Torsdag 2/4 kl 8.00-9.45 Föreläsning (FH)

Torsdag 2/4 kl 10.00-11.45 Datorlabb (HEF & JM)

LV3

Torsdag 16/4 kl 8.00-9.45 Datorlabb (HEF & JM)

Torsdag 16/4 kl 10.00-11.45 Föreläsning (DJ)

LV4

Måndag 20/4 kl 13.15-15 Föreläsning (FH)

Måndag 20/4 kl 15.15-17 Föreläsning (JH)

Onsdag 22/4 kl 13.15-15 Datorlabb (HEF & JM)

Torsdag 23/4 kl 08.00-11.45 Workshop – BONUSPOÄNG (DH)

Torsdag 23/4 kl 23:59 DEADLINE I - Inlämningsuppgift hållbar utveckling

LV5

Måndag 27/4 kl 13.15-16 Föreläsning (MNJ)

Onsdag 29/4 kl 8-11.45 Redovisning av Klimatprojekt 

LV6

Måndag 4/5 kl 13.15-15 Seminarium – BONUSPOÄNG (UL)

Måndag 4/5 kl 15.15-17 Datorlabb – Grupp A (AV)

Onsdag 6/5 kl 13.15-15 Datorlabb – Grupp B (AV)

Torsdag 7/5 kl 10.00-11.45 Föreläsning (MNJ)

LV7

Fredag 15/5 kl 13:15-15 Föreläsning (DJ)

LV8

Måndag 18/5 kl 13:15-15 Föreläsning (JM)

Måndag 18/5 kl 15.15-17 Datorlabb – Grupp A (AV)

Tisdag 19/5 kl 23:59 DEADLINE II – Inlämningsuppgift hållbar utveckling

Onsdag 20/5 kl 13.15-15 Datorlabb – Grupp B (AV)