Uso de la modelación como herramienta para mejorar la enseñanza

1. Innovación de la enseñanzauniversitaria en agricultura y recursosnaturales Octubre 15 al 17 de 2013 Uso de la modelacióncomoherramientaparamejorar la enseñanza Charles Nicholson Department of Supply Chain & Information Systems Smeal College of Business Penn State University

2. Esquema de la presentación • Unaperspectivaprácticasobremodelación • ¿Quéquieredecir “un modelo”? • Usos de la modelación: ejemploscon énfasis en sistemasdinámicos • Se incluyenjuegosparticipativos • Modelos de simulación: ¿Son esencialespara la comprensión?

3. UnaPerspectivaSobre el Tema • Miperspectivaesmuypráctica • No de la perspectivateórica • Basado en mi experienciacomoprofesor de cursos multi-disciplinarios • modelaciónde sistemasdinámicos (biológicos, económicos, de negocios, porejemplocadenas de suministro)

4. ¿A qué me refiero con “modelo”? X X ¡No modelos de moda,porsupuesto! Unaposibilidad, pero hay otrastambién

5. ¿A qué me refiero con “modelo”? • No se refieretampoco al término “modeling” que se usa en la literaturapedagógica • Estudiantesaprendena través de la observación del profesor, quien les da un ejemplo

6. ¿Quées un modelo? Meadows and Robinson (1986): “Un conjunto de generalizacioneso supuestossobre el mundo” • Modelo mental • Supuestosacerca de un individuo • Normalmente, no se registranporescrito • Modelo formal • Supuestosescritos(másespecíficos) • Palabras, ecuaciones, diagramas, etc.

7. ¿Quiénes un modelador? • ¿Quiéncreamodelos? • ¿Quiénusamodelos?

8. TodosSomosModeladores • Creamos y usamosestosmodelosmentalesparaayudarnuestrasdecisiones (cotidianas) • Nuestrosmodelosmentales son unaconceptualizaciónsobrecómofunciona el mundo

9. ¿Son correctosnuestrosmodelosmentales? • Ejercicio 1: El Juego “Dobla-la-Hoja” • Si fueraposibledoblarunahoja de papel 40 veces… • ¿Cuálseríael grosorde la hoja? ¿Nossirvecomoinformación?

10. ¿Son correctosnuestrosmodelosmentales? • Ejercicio 1: El Juego “Dobla-la-Hoja” • Si fueraposibledoblarunahoja de papel 40 veces… • ¿Cuálsería el grosor de la hoja? • ¿0 - 1 m? • ¿1 – 10 m? • ¿10 – 100 m? • ¿100 – 1000 m? • ¿1 – 10 km? • ¿10 – 100 km? • ¿> 100 km? ¿Nossirvecomoinformación?

11. Frecuenciatípica de estimaciones

12. El valor correctoes… • 89,060 km! (2 veces la circunferencia de la tierra) (1/4 la distancia entre la tierra y la luna) ¿Nuestraintuiciónnossirve?

13. Representacióngráfica

14. Un modelosencillonosayuda • La fórmula: • Grosorcomofunción del doblezes: (GrosorInicial)* 2doblez • Grosorinicial= 0.081mm • (www.paper-paper.com/weight.html) • 89,060,441,849.86 mm • 89,060.4 km

15. Ejercicio1 nosdemuestra • Nuestraintuiciónpuedeserincorrectaaúnparael caso de un sistemasencillo • (Se puedever la hoja y el procesocomo un sistema) • ¿Y en casosmáscomplejos?

16. Uso de modelos en la enseñanza: Unosejemplos • Modelosconceptuales • Juegos • Modeloscuantitavos • Desarrollo de modelos en grupos (“Group model building”)

17. Ejemplo1: Modelosconceptuales • Uso: Curso de zootecnía/agriculturainternacional • Proceso: estudiantesusaninformaciónde un artículosobre el contenido de nutrientes en el suelo, trabajan en grupos • Objetivos: 1) desarrollar un modelo conceptual del sistema, consistente con la informacióndisponible (observaciones); 2) práctica de “herramientas de mapeo”; 3) identificarinformaciónclave

18. Ejemplo 1: Modelo Conceptual Una “herramienta de mapeo”: diagrama de cicloscausales(DCC)

19. Ejemplo 2: Juegos • Modelomatemático de pastoreo (Parsons) • Uso: curso de agronomía • Proceso: Estudiantestomandecisionessobrenúmeroy tipo de animales • Decisionesdiarias • Objetivos: Identificación de lasmejoresestrategias de modelo, usando los resultados de la simulación (biomasa de pasto y biomasa de malezas, rentabilidad)

20. Ejemplo 2: Juegos • Los jugadores: • Resultadossimulados: Biomasa Biomasapasto Biomasamalashierbas

21. Ejemplo 3: Juegos • “Juego de Sistema de Pelotas” • Juego de simulaciónfísica • Se necesitan6 voluntarios (jugadores) • Se necesita un observador • nota el número de pelotas en el airedurante el juego

22. Juego: Instrucciones • Formar un círculo (de personas) • Identificara otrapersona a quien se vaa tirar la pelota • Identificara otrapersona de quien se vaa recibir la pelota • Objetivo: mantenertodaslaspelotas en el aire a todosmomentos • El número de pelotas en el airees un indicadordel funcionamientodel “sistema”

23. Ejemplo 3: • ¿Listos? • ¡Jueguen!

24. Ejemplo 3: Juegos • Juego de sistemafísico (Meadows) • Uso: curso de modelación(al principio) • Proceso: ¡Ya se sabe! • Objetivos: ¿Divertirse? • Identificarlos componentes del sistema • Identificarlascausasporquéel sistema no funcionacomodebe • ¡No culpar a los jugadores, sino al diseñador!

25. Ejemplo 4: Modelo de Simulación • Sistemaovino en México • Uso: curso de modelación, curso de agricultural internacional • Proceso: Estudiantesevalúan los supuestos del modelo, analizaránintervenciones (¿Cómomejorar el sistema?) • Objetivos: 1) Entender los componentes del sistema; 2) Identificar lo positivo(y negativo) de intervenciones; 3) Reforzarconceptosaprendidossobremodelación • Identificarlos componentes del sistema • Identificarcausasporque el sistema no funcionacomodebe • ¡No culpar a los juegadores, sino al diseñador!

26. Ejemplo 4: Estructuraconsolidada del modelo Factores económicos

27. Ejemplo 4: Modelo de Simulación Recomendacionesdependen de los resultados (rentabilidad en estecaso) Tabla de contenidos, incluyendoevaluacióny recomendaciones

28. Ejemplo 5: ModelaciónParticipativa(Group Model Building) • Sistemasagropecuarios, Veracruz, México (McRoberts) • Uso: Curso de modelación(participantes: investigadores y estudiantes de posgrado) • Proceso: Conocimientos de los participantes se usanparadesarrollar un modelo de simulación (Vennix, 1996) • Objetivos: 1) Queparticipantesaprendanunos de otros ; 2) Mayor consenso en cuanto a los resultados (recomendaciones)

29. Ejemplo 5: ModelaciónParticipativa(Group Model Building) Micoxtla, Estado de Veracruz Proceso de modelaciónparticipativa (multi-disciplinario)

30. Ejemplo 5: ModelaciónParticipativa(Group Model Building) Modelodesarrolladopor el grupo

31. Resumen (hasta estepunto) • Modelosfacilitan el proceso de aprendizajeporque: • Promuevenintegración de conceptos • Identificanlimitaciones de modelosmentales • Mejorancolaboración multi-disciplinaria • Introducen un elemento de investigación • ¿Cuáles son los datosnecesarios? • Contrastarhipótesisalternativas

32. Modelos de simulación: ¿Son esenciales? • La disciplina de Dinámica de sistemas (DS) dice quemodelos de simulación son esencialespara el aprendizaje • ¿Porqué? • Muchos de los problemasquenosconfrontan (agrícolas, económicos, sociales) surgende sistemasdinámicoscomplejos • Si un propósito de la enseñanzaes la toma de mejoresdecisiones…

33. Modelos de simulación: ¿Son esenciales? • Si un propósito de la enseñanzaes la toma de mejoresdecisiones… • Nuestrosestudiantesdebe saber cómofuncionanestossistemas

34. Modelos de simulación: ¿Son esenciales? • Sterman (2000) escribióquemuchosfactoresimpiden el aprendizaje en sistemascomplejos Modelo conceptual del aprendizaje en sistemadinámicos

35. Modelos de simulación: ¿Son esenciales? • Según Sterman, el aprendizajees un proceso de retroalimentación Modelo conceptual del aprendizaje en sistemadinámicos

36. Modelos de simulación: ¿Son esenciales? • Se necesitapensar en sistemas • Hay muchosmétodos de pensamientosistémico • p.ej., “Herramientas de mapeo” son útiles • Pero en muchoscasos, se necesita un modelomásespecifico • Datos, ecuaciones, supuestos • Se necesitanmodelos de simulación • Para lograrmuchosobjetivos de la enseñanza

37. ¿Sistemas en el Kinder? • ProyectoEducativo del MIT • Recursoseducativosdirigidosa escuelasprimarias y secudarias

38. ¡Gracias!