Post on 01-Jul-2015
Modelos dinmicos en EducacinLorenzo I. Andrade D. Ingeniero en Acuicultura / Postitulado en Informtica Educativa Universidad de Los Lagos 2009
Fundamentos
Modelos Mentales / Modelos Formales Enfoque Sistmico Pensamiento Sistmico Dinmica de Sistemas
Qu es un Modelo? Abstraccin de la realidad. Representacin de la realidad para comprenderla. Es una construccin intelectual y descriptiva de una entidad en la cual un observador tiene inters. Sirve para transformarla.
REALIDAD
PERCEPCIN
MODELO MENTAL
Cuntos tringulos?
Cul situacin considera correcta?
A
B
REALIDAD permiten construir
permiten construir
se interpreta por
MODELOS MENTALES individuales
influyen
MODELOS FORMALES consensuados
REALIDADCONOCIMIENTOS PERSONALES VERBALES O ESCRITOS
EXPERIENCIAS PERSONALES
MODELOS MENTALES
MODELOS FORMALES
GRFICOS
INTUICIN MATEMTICOS
TOMA DE DECISIONES
GRADO de COMPLEJIDAD
-
+
Desde el enfoque reduccionista al enfoque de sistemas
Qu es un sistema?Lmite del sistema Parte del sistema Relacin
Es un conjunto de partes interrelacionadas de forma tal que un cambio en una de ellas afecta a todo el conjunto. Es posible definir sus lmites (subjetivo) y reconocer intercambios con su medio (flujos de entrada y de salida) como tambin retroalimentacin. Persigue un objetivo.
C IS D
IP
N LI
A
Ludwig von Bertalanffy
Teora General de Sistemas
CibernticaNorbert Wiener
Enfoque SistmicoTO E M DO LO G
Dinmica de Sistemas A Jay Forrester
Pensamiento SistmicoPeter Senge
Ciberntica Es la ciencia que se ocupa de los sistemas de control y de comunicacin en las personas y en las mquinas, estudiando y aprovechando todos sus aspectos y mecanismos comunes.
Teora General de Sistemas Es un esfuerzo de estudio interdisciplinario que trata de encontrar las propiedades comunes a entidades, los sistemas, que se presentan en todos los niveles de la realidad, pero que son objeto de estudio de disciplinas acadmicas diferentes. .
Metodologas de enfoque sistmicoAsisten la toma de decisiones en entornos complejos y cambiantes en donde lo nico constante es el cambio
Pensamiento sistmicoModelamiento Cualitativo Conceptualizacin de Posibles escenarios Posibles soluciones a problemas complejos
Dinmica de sistemasModelamiento Cuantitativo Simulacin por computador y evaluacin de posibles Escenarios (Qu pasara si..?
Observaciones a tener presente Los hechos o eventos son el resultado del comportamiento a travs del tiempo que tiene un sistema El comportamiento de un sistema es determinado por su estructura Estructura de un sistema se refiere a las relaciones entre sus partes Los modelos mentales influyen en la estructura
Eventos
Comportamiento
Estructura
Modelos mentales
Observaciones a tener presente Retroalimentacin o feedback Demoras (el efecto puede estar alejado en tiempo y espacio de la causa)
Pensamiento Sistmico
es una disciplina para ver totalidades. Es un marco para ver interrelaciones en vez de cosas, para ver patrones de cambio en vez de instantneas estticas (Peter Senge,1990)
Pensamiento Sistmico Thinking System Ver los rboles sin dejar de ver el bosque Ver el presente sin dejar de ver el posible impacto en el futuro Ver posiciones sin dejar de ver relaciones Ver tareas sin dejar de entender los procesos Es una disciplina para ver las estructuras que subyacen a las situaciones complejas, y para discernir cambios de alto y bajo apalancamiento.
Diagramas causales (1)
A
+ B
Variable A influye positivamente en la variable B: * Un incremento de la variable A produce un incremento de la variable B * Una disminucin de la variable A produce una disminucin de la variable B
Estudiantes matriculados
+
Ingresos provenientes de matrcula
Diagramas causales (2)
A
- B
La variable A influye negativamente en la variable B, * Un incremento de la variable A produce una disminucin de la variable B * Una disminucin de la variable A produce un incremento de la variable B
Estudiantes
-
Infraestructura disponible por estudiante
Diagramas causales (3)Bucle Causal Positivo
Lazos de retroalimentacin reforzados + + A + A
+
B D +
+
B -
C
Efecto bola de nieve
Diagramas causales (4)Ejemplo Bucle Causal Positivo
Diagramas causales (5)Bucle Causal Negativo
Lazos de retroalimentacin equilibrado + + A A
-
B D +
-
B +
C
Ciclo balanceado
Diagramas causales (6)Ejemplo Bucle Causal Negativo
Ejemplo clsico llenar un vaso con agua
Arquetipos Sistmicos (V Disciplina, Peter Senge) Compensacin entre proceso y demora Lmites del crecimiento Desplazamiento de la carga Erosin de metas Escalada xito para quien tiene xito Tragedia del terreno comn Soluciones rpidas que fallan Crecimiento y subinversin
Compensacin entre proceso y demora Descripcin. Una persona, un grupo o una organizacin, actuando con miras a una meta, adaptan su conducta en respuesta a la realimentacin demorada. Si no son conscientes de la demora, realizan ms acciones correctivas de las necesarias o a veces desisten porque no ven ningn progreso.CONDICIONES REALES
DEMORA
ACCIN CORRECTIVA
Lmites del Crecimiento Descripcin. Un proceso se alimenta de s mismo para producir un periodo de crecimiento o expansin acelerada. Luego el crecimiento se vuelve ms lento (a menudo en forma inexplicable para quienes participan en el sistema) y se revierte e inicia un colapso acelerado. La desaceleracin surge por un proceso compensador que se activa cuando se llega a un lmite. El lmite puede ser una restriccin en los recursos, o una reaccin externa o interna ante el crecimiento.CONDICIN LIMITATIVA
ACCIN CRECIENTE
CONDICIN
ACCIN DECRECIENTE
Desplazamiento de la carga Descripcin. Solucin de corto plazo para corregir un sntomas en desmedro de la solucin fundamental.SOLUCIN SINTOMTICA
SNTOMA DEL PROBLEMARA DEMO
EFECTO LATERAL
SOLUCIN FUNDAMENTAL
Erosin de metas Descripcin. Una estructura de desplazamiento de la carga donde la solucin de corto plazo significa el deterioro de una meta fundamental de largo plazo.
META
PRESIONES PARA AJUSTAR LA META
BRECHA CONDICIN ACCIONES PARA MEJORAR CONDICIONES
DEM O
RA
Escalada Descripcin: La conducta agresiva de una entidad es una reaccin defensiva ante la agresin de la otra; pero la defensa de cada parte deriva en una escalada que escapa a la voluntad de ambas.
RESULTADOS DE A RESULTADOS DE A EN RELACIN CON B
RESULTADOS DE B
ACTIVIDAD DE A
ACTIVIDAD DE B
xito para quien tiene xito Descripcin: Dos actividades compiten por recursos limitados. A mayor xito, mayor respaldo, con lo cual la otra se queda sin recursos.
XITO DE A ASIGNACIN PARA A Y NO PARA B
RECURSOS PARA A
XITO DE B
RECURSOS PARA B
Tragedia del terreno comn Descripcin: Los individuos utilizan un recurso comn pero limitado reparando nicamente en las necesidades individuales. Al principio son recompensados, pero eventualmente hay una disminucin en las ganancias, lo cual les induce a intensificar los esfuerzos. Al final agotan o erosionan el recurso.GANANCIAS NETAS PARA A LMITE DE RECURSO
ACTIVIDAD INDIVIDUAL DE A ACTIVIDAD TOTAL ACTIVIDAD INDIVIDUAL DE B
DEMORA
GANANCIA POR ACTIVIDAD INDIVIDUAL
GANANCIAS NETAS PARA B
Soluciones rpidas que fallan Descripcin: Una solucin eficaz en el corto plazo tiene consecuencias en el largo plazo imprevistas que requieren ms uso de la misma solucin.
PROBLEMA
SOLUCIN
DEMORA
CONSECUENCIAS NO BUSCADAS
Crecimiento y subinversin Descripcin: El crecimiento se aproxima a un lmite que se puede eliminar o desplazar hacia el futuro si la empresa o individuo invierte en capacidad adicional. Pero la inversin debe ser intensa y rpida para impedir la reduccin del crecimiento, pues de lo contrario no se har nunca.ACCIN CRECIENTE DEMANDA DESEMPEO PAUTA DE DESEMPEO
CAPACIDAD
NECESIDAD PERCIBIDA DE INVERTIR
DEMORA
INVERSIN EN CAPACIDAD
Dinmica de Sistemas
Definicin Creacin de Modelos de simulacin computacional para el estudio, comprensin y manejo de sistemas complejos y dinmicos. Facilita la comprensin de la relacin entre el comportamiento del sistema en el dominio del tiempo y su estructura subyacente, estrategias, polticas y reglas de decisin.
Evolucin de la DSJ. Forrester Trabajo pionero en el MIT (1956) Industrial Dynamics MIT (1961) Urban Dynamics MIT (1969) World Dynamics MIT (1971) Meadows et al Richardson Lmites del Crecimiento MIT (1972)
Feedback Thought in Social Science and Systems Theory (1991)
Senge Sterman
La Quinta Disciplina (1990) Business Dynamics (2000)
La DS como recurso de AprendizajeRealidad
Toma de decisiones
Retroalimentacin de informacin
modelos mentales Polticas, Estrategias, estructuras y reglas de decisin
La DS como recurso de AprendizajeRealidad
Toma de decisiones
Retroalimentacin de informacin
modelos mentales Polticas, Estrategias, estructuras y reglas de decisin
La DS como recurso de AprendizajeRealidad Modelos Virtuales Toma de decisiones Retroalimentacin de informacin
modelos mentales Polticas, Estrategias, estructuras y reglas de decisin
Realidad
Conceptualizacin - Hiptesis Dinmica+ fondos provenientes de m atrcula m orosidad + fondos provenientes de aranceles tasa de egreso + + Estudiantes regulares + fracasos + gasto por estudiante tasa de fracaso infraestructura + + egresos totales +Estudiantes que+ egresan fondos provenientes de titulacin + + + tasa de titulacin titulados + Resultados + + ingresos totales +
DEFINICIN PROBLEMA
Estudiantes que ingresan + tasa de ingreso + disponibilidad de infraestructura +
-
TOMA DE DECISIONESEstudiantes que ingresan
fondos provenientes de matrcula
valor matrcula anual
morosidad
valor arancel anual
fondos provenientes de aranceles Estudiantes regulares Estudiantes que egresan fondos provenientes de titulacin
tasa de egreso tasa de titulacin ~ titulados valor tramites de ttulacin
ingresos totales
tasa de ingreso
Estudiantes regulares: 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 1: 40000
fracasos disponibliidad de infraestructura egresos totales tasa de fracaso
Resultado
infraestructura gasto por estudiante
1:
20000
1: Page 1
0
1.00
4.00
7.00 Months
10.00 13.00 19:00 Vie, 22 de Ago de 2008
Formalizacin En el SW de simulacin
Evaluacin del comportamiento
Construccin de modelos con el software Vensim PLE
Smbolos bsicosNivel
N ivel
F lujo
Variable auxiliar o convertidor
V ariable A uxiliar
a
b
Nube (fuente/sumidero)
Los cinco smbolos bsicosNivel
N ivel
Acumulador o Stock Es como un estanque acumulador cuyo contenido depende de los flujos (entradas o salidas de contenidos) La cantidad que existe en un momento dado Variable de estado Dependen de los flujos (de entrada y de salida) Ejemplos: -Estudiantes; -Acadmicos; -Funcionarios administrativos; -Libros de la biblioteca; -Espacio utilizado del disco duro (MB) -Saldo en una cuenta de ahorro
Los cinco smbolos bsicosFlujo
F lujo
Corresponde a una cantidad que ingresa o sale del Nivel Los Flujos son los nicos que hacen variar el Nivel, pueden aumentarlo (flujos de entrada) o disminuirlo (flujos de salida). Ejemplos: -Nuevos matriculados por ao -Estudiantes egresados por ao; -Desercin de estudiantes por semestre; -Ingresos por concepto de pago de aranceles mensuales; -Libros prestados a la semana; -N de Comunicados diarios: - Estudiantes que salen a pasanta por ao; -Cantidad de publicaciones anuales;
Los cinco smbolos bsicosVariable Auxiliar
V ariable A uxiliar
Pueden ser dependientes e independiente. Para el primer tipo (dependiente) reciben la informacin de otras variables, la procesan a travs de una ecuacin dada por el modelador y la convierten en nueva informacin de salida dirigida hacia otra variable auxiliar o hacia una variable de flujo. En cuanto a una variable auxiliar independiente, esta puede representar una constante y su valor puede ser cambiado por el usuario del modelo. Ejemplos: - Valor de la matrcula - Densidad de estudiantes por sala - Nmero de computadore - tasa de desercin - tasa de incremento de la matrcula de pregrado
Los cinco smbolos bsicosConector
a
b
Representan la direccin de la informacin entre variables, puede ser: - de Variable Auxiliar a Variable Auxiliar; - de Variable Auxiliar a Variable de Flujo; - de Variable de Flujo a Variable Auxiliar; - de Variable de Nivel a Variable Auxiliar; - de Variable de Nivel a Variable de Flujo
Los cinco smbolos bsicosNube
Puede representar una fuente o un sumidero, toda materia viene de alguna parte y va a dar a alguna parte. Se asocia a las Variables de Flujo Fuente ..cuando est asociada a un Flujo de Entrada Sumidero..cuando est asociada a un Flujo de Salida
Diagrama Stock & Flow (=Diagrama de Forrester)incremento de estudiantes P oblacin Estudiantil
subvencin por estudiante tasa de incremento total de subvenciones
incremento fond o financiamiento
F ondos financiamiento educacin
egresos
Referencia Bibliogrfica Aracil, J.1992. Introduccin a la Dinmica de Sistemas. Editorial. Alianza AU. Textos. Madrid. Forrester, J.W. 1975. Dinmica Industrial. Editorial El Ateneo, Buenos Aires. Kauffmann, D. 1980. Sistemas 1: Una Introduccin al Pensamiento Sistmico. (documento en PDF). Meadows, D.H; D.L.Meadows; J.Randers; W.Berhens. 1972. Los Lmites del Crecimiento. Fondo de Cultura Econmico. Ciudad de Mxico. Senge, P. 1999. La Quinta Disciplina: El arte y la prctica de la organizacin abierta al aprendizaje. Ed. Granica. Buenos Aire s. Senge, P.; Kleiner, A.; Roberts, C.; Ross, R.; Roth, G.; Smith, B. 2000. La Danza del Cambio. Ed. Gestin 2000 S.A. Barcelona. Sterman,J.D.2000. Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World. Boston, MA: Irwin McGraw-Hill. Schaffernicht, M. 2006. Indagacin de situaciones dinmicas mediante la Dinmica de Sistemas, Universidad de Talca (Documento PDF). Martin Garca, J. 2003. Teora y ejercicios prcticos de Dinmica de Sistemas, ISBN 84-607-9304-4, Barcelona.
Direcciones URL http://www.cedus.cl/?q=taxonomy/term/235 http://dinamica-sistemas.mty.itesm.mx/roadmaps/
http://www.itson.mx/DII/ELAGARDA/APAGINA2001/DINAMICA/dsi http://www.iseesystems.com http://www.vensim.com http://www.powersim.com/