Computational essay i fys1120

Tidligere har du i hovedsak blitt bedt om å løse gitte problemer – ofte i form av en ferdig strukturert (stegvis) fremgangsmåte. Men slik vil det ikke være når du engang er ferdig med utdannelsen og skal arbeide med reelle problemer. I dette prosjektet vil du selv få mulighet til å stille og besvare spørsmål som du selv er interessert i – etter mønster av hvordan forskning og utvikling foregår i praksis - og presentere resultatene i form av en skriftlig rapport og en muntlig presentasjon.

Du skal i dette prosjektet studere en simulering av et system hvor du anvender den fysikken du lærer i elektromagnetisme. Du kan ta utgangspunkt i prosjekt-skisser som vi har gjort klare for deg, eksempler på tidligere oppgaver, eksempler fra lærebok eller andre kilder, eller skrive din egen modell. Du skal så bruke simuleringen til å svare på et spørsmål som interesserer deg.

Prosjektet innebærer følgende steg:

1. Velg en av de foreslåtte simuleringene og gjør deg kjent med hvordan den virker, bruk en annen simulering fra elektromagnetisme, eller skriv en ny simulering selv.
2. Velg et spørsmål som du synes er interessant og som du kan finne svar på ved hjelp av simuleringen
3. Identifiser hvilke antagelser du må gjøre og hvilke størrelser og verdier du trenger og finn frem til dette ved å studere vitenskapelige artikler og åpne kilder. For eksempel, hvor stor er en tordensky? Hva slags ladede partikler fanger man i en (fusjons-)tokamak?
4. Utforsk simuleringen for å besvare spørsmålet du har stilt. Du må utvide simuleringene som er oppgitt vesentlig eller skrive din egen. Det er ikke tilstrekkelig å kun endre noen få variable, men ellers la koden være uforandret.
5. Skriv en kort rapport, i form av en Jupyter Notebook som beskrevet nedenfor.
6. Presenter resultatene med utgangspunkt i Notebook’en for en mindre gruppe av medstudenter.

Eksempler

Du kan se eksempler på tidligere prosjekter her: : https://uio-ccse.github.io/computational-essay-showroom/index

Du kan laste ned skisse-prosjekter som du kan ta utgangspunkt i her.

Omfang

Vi forventer at du bruker ca. to arbeidsdager på ditt essay, altså rundt 16 timer. Husk at dette arbeidet er en nyttig forberedelse for eksamen.

Samarbeid

Vi oppfordrer deg til å arbeide sammen med en samarbeidsparter, men du kan også gjøre det alene hvis du ønsker deg. Hvis du arbeider med en partner leverer dere en felles rapport og holder en felles presentasjon.

Bruk av GPT eller andre språkmodeller

Vi oppfordrer deg til å bruke ChatGPT eller andre språkmodeller både til å utvikle tekst, kode og til å arbeide med fysikk og matematikk. Men husk at det er viktig å ha et kritisk blikk på innspill du får fra språkmodellen. Hvis du bruker en språkmodell, bør du reflektere over hvordan språkmodellen har påvirket ditt arbeid i et eget avsnitt eller der det passer seg i essayet. Tenk også på hvordan det er rimelig å referere til bruk av en språkmodell og diskuter det gjerne som en del av presentasjonen.

Jupyter notebooks

Prosjektet er modellert etter hvordan fysikere arbeider. Du skal derfor skrive rapporten i form av en Jupyter Notebook. Dette lar deg kombinere tekst, matematikk, kode, plot og dynamiske elementer i en strukturert tekst ved hjelp av et enkelt markdown språk. Jupyter Notebooks brukes overalt i moderne forskning og utvikling og som et verktøy i den vitenskapelige prosessen har de i stor grad erstattet statiske dokumenter (slik du for eksempel skriver i LaTeX).

Rapporten

Du skal levere inn rapporten i form av en pdf fra en Jupyter Notebook. Rapporten skal skrives slik at en fys1120-student kan lese den for å forstå fysikken, hva du gjort, hvorfor du valgte å gjøre det og hva du fant ut.

Din rapport bør inneholde følgende elementer:

1. En innledning til spørsmålet eller fenomenet du skal undersøke
2. En teori-seksjon som forklarer fysikken du vil anvende. Denne kan fint bygge på den eksisterende teori-seksjonen i et essay eller skisse-prosjekt som du tar utgangspunkt i, men for å unngå plagiat bør du skrive det om med egne ord. Du kan godt fordele teorien ut over rapporten hvis det er hensiktsmessig.
3. En simuleringsmodell som simulerer fenomenet du undersøker. Hvis du baserer deg på et annet essay eller et skisse-prosjekt må du gjøre betydelige endringer til modellen ved å legge til ny fysikk eller bruke den på en nyskapende måte. Det kan være en fordel å utvikle modellen i flere steg, hvor du starter men en enkel modell og så legger til ekstra faktorer for å forbedre modellen og gjøre den mer realistisk.
4. En diskusjon av hva du har funnet ut og hvordan dette svarer på spørsmålet ditt. Du bør også diskutere begrensninger i modellen og metodene du anvender.
5. En konklusjon hvor du oppsummerer hele prosjektet i noen setninger.
6. Referanser, hvor du siterer kilder du har brukt og kode du eventuelt har tatt utgangspunkt i.

Presentasjon

Du skal presentere rapporten i en gruppetime i november. Du vil kunne melde deg på dette i Canvas og melding om når dette er mulig vil legges ut under Beskjeder på emnesiden.

Erfaringer fra tidligere studenter

Tidligere studenter forteller at det de fant mest utfordrende var å velge en problemstilling og finne et godt spørsmål. Det stemmer også godt med erfaringer fra forskning – det er ofte vanskeligst å stille gode spørsmål!

Veiledning

Du vil kunne få veiledning med arbeidet i gruppetimene og i orakel-timene på torsdager.

Vurdering

Rapporten vurderes av gruppelærer ved hjelp av følgende rubrikk. Dette prosjektet er et arbeidskrav. Du må få godkjent for å kunne gå opp til eksamen. Du må ha minimum ett poeng på hvert eneste element og minst to poeng på to av elementene for å få godkjent.