Docentes CREAtivos: Aprendizaje circular 3. Juegos de simulación

Nuestro REA, El aprendizaje circular. 3. Juegos de simulación, constituye un nuevo recurso educativo de la llamada Dinámica de Sistemas (J. Forrester y J. Aracil), elaborado por los profesores Manuel Chamorro Tamurejo y Mª Dolores Iglesias Santos, que completa por fin, la triada de herramientas educativas dedicadas a esta forma de aprendizaje dinámico (El aprendizaje circular 1. Arquetipos; El aprendizaje circular 2. Diagramas causales)

Nuevamente hemos procurado avanzar en la línea de sustituir paulatinamente, el aprendizaje lineal tradicional por el dinámico, basado en la idea de retroalimentación, introducida tanto por la cibernética (Wiener) como por la teoría de sistemas (Bertalanffy) y por la teoría de la información (Shannon y Weaver). Esto implica por un lado, la interactividad en el aula no solo entre profesor-alumno, sino también entre los propios alumnos entre sí, que trabajarán en grupo o en cooperación. Pero por otro lado, la realimentación también va a estar presente en los propios acontecimientos analizados, cumpliéndose el principio de acción/reacción/acción. Es un nuevo paradigma del mundo que nos rodea, hasta ahora poco tratado o considerado desde un punto de vista pedagógico.

Este nuevo enfoque de pensamiento puede ser aplicado en principio, a casi cualquier materia o disciplina (transdisciplinariedad) y, siempre que se comience con principios muy elementales, casi a cualquier curso, tanto de la Secundaria Obligatoria como de la Postobligatoria. Nosotros sin embargo, dada la evidente exigencia de un cierto nivel de abstracción y formalización necesarios, vemos más útil su aplicación en los cursos terminales de la ESO o en el Bachillerato.

Origen del REA

Este REA (El aprendizaje circular. 3. Juegos de simulación) viene a completar el REA anterior (El aprendizaje circular. 2. Diagramas causales), al introducir un mayor nivel de precisión y formalización matemáticas gracias al uso del llamado diagrama Forrester o de flujos y niveles, que nuestros alumnos van a aprender a construir mediante el software vensim, de uso gratuito para fines educativos.

Si gracias al diagrama causal, el alumnado en un recurso anterior, pudo  representar de manera simple, las relaciones causa-efecto entre los elementos del sistema (mediante cadenas circulares), ahora a través del llamado diagrama “Forrester” (diagrama de flujos), podrá traducir el diagrama causal a un lenguaje matemático más formal y riguroso, permitiendo así formalizar las ecuaciones que explican su funcionamiento interno en un programa de ordenador. De esta suerte podrá comprobar la validez u operatividad en el mundo real de su propio modelo, observar la evolución en el tiempo de sus variables o elementos (gráficas y tablas estadísticas) significativos y predecir (simular) su comportamiento futuro, en las mismas u otras circunstancias.

 Por tanto, a través de este REA somos conscientes plenamente de que estamos exigiendo a nuestro alumnado, un esfuerzo de abstracción mucho mayor, pero necesario si quieren llegar hasta el final y así estar completamente seguros de que su modelo realmente funciona.

Descripción del REA

Nuestro REA está pensado como material auxiliar en el aula, y pretende completar la unidad didáctica impartida por el profesor/a, pero desde una visión completamente distinta, transversal de los acontecimientos analizados, siguiendo la lógica matemática.  De esta manera, los propios alumnos se van a acostumbrar a observar la realidad no desde un solo prisma, el que le viene dado por su asignatura, sino desde otra óptica, la de su “dimensión caleidoscópica”, de distintos espejos de colores, con un mayor grado de transversalidad, pero también de borrosidad, de incertidumbre y complejidad. 

Para cumplir o completar su función de “modelista” y mejorar la comprensión didáctica, el alumnado procederá usualmente, de la siguiente forma:

1. Analizará, gracias a una serie de pistas, el problema complejo planteado por el profesor/a, que intentará reducir a sus variables fundamentales.
2. Enlazará unas variables con otras para crear diagramas causales sencillos de realimentación, con signo positivo o negativo que deberá saber explicar, tarea que conoce y domina gracias a un recurso anterior.
3. Transformará casi de manera automática, el diagrama causal en otro diagrama de flujos y niveles, utilizando la simbología empleada por J. Forrester (flujos de entrada, de salida, niveles, variables auxiliares, nubes…)
4. Programará matemáticamente su modelo, introduciendo las fórmulas sencillas necesarias en el editor de ecuaciones de “vensim” (https://vensim.com/).
5. Comprobará la validez y operatividad del modelo creado y simulará su comportamiento futuro, introduciendo nuevas hipótesis o variables alternativas. El resultado será un conjunto de sencillos gráficos, cuadros y tablas estadísticas que deberá saber explicar y que corresponderán a una o a varias simulaciones efectuadas. 
6. Por último, esta visión cuantitativa tendrá que traducirla a una interpretación cualitativa de los hechos estudiados. En otras palabras, tendrá que extraer sus propias conclusiones y recomendaciones para solucionar los conflictos, en función de lo que le dicen los números.

Las diferentes secciones en que se estructura nuestro REA son:

Prólogo: “La torre de Babel del conocimiento”.

Una historia bíblica a favor de la unidad de la ciencia.

 

Nos organizamos

En el que se tratan los siguientes puntos

• ¿Qué debemos recordar y qué vamos a aprender?
  Recordaremos de los REAs anteriores, qué es un sistema, que es un modelo, qué es un arquetipo y cómo se construyen los diagramas causales. Aprenderemos ahora en este REA a representar e interpretar los diagramas de flujos y niveles que alcanzan un mayor grado de sofisticación.
• ¿Cómo vamos a aprender?
  Siguiendo un algoritmo o receta, para no perdernos, que consta de tres fases:
  • Fase de conceptualización.
  • Fase de formalización.
  • Fase de simulación o predicción.

• ¿Qué herramientas vamos a emplear?
  Básicamente el “software” vensim (https://vensim.com/) herramienta visual de modelización y formalización, de descarga gratuita para uso educativo.
• ¿Podemos aplicar esta herramienta a un ejemplo concreto?
  Se propone un ejemplo práctico para que vean paso a paso, cómo deben trabajar.
• ¿Qué simbología utiliza el diagrama de flujos?
  Los símbolos del diagrama Forrester serían: nubes, niveles, flujos de entrada y de salida, variables auxiliares y canales de información. Todos ellos pueden reducirse a rectángulos, triángulos o círculos, es decir, a figuras geométricas, enlazadas con flechas o flujos de información.
• ¿Cómo vamos a evaluar?
  Mediante una rúbrica de competencias-clave. A través de esta herramienta de calificación, se valorarán no solo las competencias tradicionales aplicables a las Ciencias Sociales (competencia ciudadana, personal, emprendedora…) sino también otras como la matemática o en ciencia y tecnología.
• Además, a lo largo del REA y su puesta en práctica prestaremos una especial atención a la diversidad, incorporando el DUA (Diseño Universal para el Aprendizaje) siempre que sea posible. En la guía didáctica se incluye una rúbrica para el DUA, para asegurarnos de que ningún alumno «se quede atrás».

Tareas

Hemos programado varios tipos de tareas concernientes a cuatro escenarios diferentes, para así poder comprobar la operatividad de esta herramienta:

•  Escenario 1. Modelo: “Fake News” o falsos rumores a lo largo de la Historia
  

  
  

• Escenario 2. Modelo: guerra del agua o enfrentamiento por el control de este bien tan preciado
  

  

• Escenario 3. Modelo: especies en peligro de extinción (Parque de Monfragüe)
  
  
• Tarea interactiva de repaso final
  Con un juego «Quext» tipo test, haremos un repaso de lo aprendido.
  
  
• Guía didáctica y fichero fuente
  En la que encontramos orientaciones para el profesorado sobre cómo llevar este REA a su aula y una descripción de lo que encontrará en el mismo y cómo y por qué utilizarlo. También, se incluye una rúbrica para que le resulta más fácil llevar el DUA a su práctica docente con este recurso.
  

Descripción de la experiencia en el aula

Nuestros alumnos/as han aprendido de manera satisfactoria, en este REA básicamente tres cosas:

1. A construir el diagrama “Forrester” o de flujos, a partir del diagrama causal, cuyas  herramientas, instrucciones y fases de montaje conocían ya por el REA anterior (El aprendizaje circular 2. Diagramas causales).
2. A formalizar matemáticamente el modelo creado, haciendo uso del editor de ecuaciones del programa “vensim” (https://vensim.com/), a partir de un conjunto de parámetros, comprobando la robustez del modelo a través de la aplicación: “reality check”
3. Finalmente, a simular el comportamiento del modelo diseñado bajo distintas hipótesis o escenarios realistas. En otros términos, cómo pueden llegar a evolucionar a lo largo del tiempo, aquellas variables consideradas relevantes para el ser humano. Para poder cumplir su función, vensim dispone tanto de un panel de control como de un juego de herramientas en el que se incluyen: flujos de entrada, de salida, gráficos variados, tablas, diagramas de árbol…

La mayoría de las actividades se han realizado por grupos de trabajo siguiendo la técnica de la mesa redonda o similar y el alumnado ha podido formarse técnicamente mediante el visionado previo de un conjunto de vídeos o píldoras formativas (10-15 minutos de duración) elaborados por los propios autores del REA.

Pues bien, una vez superado este tercer REA, nuestros alumnos/as, disponen ya de un bagaje técnico y científico suficientes como para afrontar con garantías de éxito, el problema planteado de inicio. Para ello, se han servido  de un algoritmo o conjunto de instrucciones que les han conducido a:

1. Familiarizarse con el problema, recopilando información histórica, científica o técnica sobre el particular.
2. Seleccionar las 5 ó 6 variables fundamentales que influyen de manera directa o explican en esencia el problema.
3. Describir las relaciones existentes entre dichas variables (positivas, que refuerzan el problema o negativas, que lo moderan o reducen), formando bucles de realimentación que enlazan mediante flechas los elementos escogidos. Así disponen ya de un diagrama causal, una primera versión elemental del modelo.
4. Construir el diagrama “Forrester” o de flujos y niveles, a partir del diagrama causal, usando el software “vensim” (de descarga y uso gratuito para fines educativos). Para ello han tenido que asignar valores cuantitativos a los parámetros que intervienen.
5. Formalizar matemáticamente, de manera elemental (ecuaciones sencillas), el modelo creado, usando la herramienta “equations” (fx) del simulador.
6. Simular o predecir posibles comportamientos futuros del modelo, cambiando para ello, unas variables por otras, tratando de encontrar respuestas al problema inicial planteado.
7. Recomendar, como buenos estrategas, la toma de una serie de medidas para poner freno o controlar, algunas de las externalidades negativas (efectos indeseados) que acompañan al problema (vertidos contaminantes o sequía si hablamos del cambio climático, falsos rumores o “fake news” si hablamos de información…). 

Naturalmente, a lo largo del proceso de enseñanza-aprendizaje han surgido dificultades y errores entre el alumnado, que se han intentado subsanar. Se resumen básicamente en tres:

• La  tendencia de algunos alumnos/as a realizar diagramas demasiado grandes y detallados para situaciones simples o al contrario, a elaborar diagramas muy sencillos, para explicar situaciones complejas. En líneas generales, les hemos aconsejado, que un buen diagrama no debería contener más de 8 ó 10 variables interrelacionadas. De lo contrario, lo estaríamos convirtiendo, como decía P. Senge, en un “plato de spaguettis”, tremendamente enrevesado, creando en la práctica, un problema mayor del que pretendemos resolver.
• El error de incluir unos parámetros en otros o bien, poner dos de ellos que signifiquen lo mismo. Así, si se incluye el elemento, “derechos fundamentales”, no debemos añadir, “libertad de expresión”, pues el segundo va incluido en el primero.
• El uso de nombres de verbos entre los elementos seleccionados. Deben ser nombres de sustantivos. Por ejemplo: “libertades” (sí es válido), “defender las libertades” (no es válido).
• La introducción de nombres negativos, lo cual tampoco estaría permitido. Queremos indicar en este sentido, que no se deben incluir variables que incorporen ya la polaridad o signo. Ejemplo: “población” (sí es válido); “reducción de población” (no es válido). Hay que tener en cuenta que el propio signo de la relación (+) ó (-), ya nos está indicando por sí mismo, el aumento o disminución de esa variable.
• La unión de conceptos cuya relación no es evidente. Queremos decir en este sentido, que las relaciones entre variables deben ser lo más directas posibles, esto es, que una causa conduzca a un efecto más o menos inmediato y a su vez, ese efecto se convierta en causa de otro y así sucesivamente. Ejemplo:                                     
  epidemia   ⇾  contagiados (relación válida).
  epidemia   ⇾  empleo (relación inválida).         
• Finalmente, indicar que algunas de las mayores dificultades, que los alumnos han tratado de superar con ayuda de sus profesores, se han producido al descomponer el modelo de flujos en sencillas fórmulas matemáticas, tanto a la hora de seleccionar las unidades utilizadas (sistema internacional de unidades: longitud en metros, masa en kilogramos, tiempo en días o en horas, etc) como en el planteamiento de las ecuaciones.

Para ayudar a nuestro alumnado a captar su atención, despejar sus dudas y mejorar su formación, hemos creado, como hicimos en el REA anterior (El aprendizaje circular 2. Diagramas causales)  unas píldoras de autoaprendizaje (breves vídeos didácticos), elaboradas por nosotros mismos en los que explicamos, todos los pasos a seguir en “vensim” a la hora de construir un diagrama de flujos. En la siguiente dirección se puede ver una muestra de esta herramienta visual para el “e-learning”:  https://sites.google.com/educarex.es/aprendizaje-circular/4-recursos 

Una muestra de las evidencias de aprendizaje, con el material elaborado por los alumnos/as, se puede ver en nuestra página web titulada: “Aprendizaje circular”: https://sites.google.com/educarex.es/aprendizaje-circular/8-evidencias-de-aprendizaje 

La difusión final del REA, tal y como ha ocurrido con los dos anteriores, se hará a través de “Google sites”, “Google classroom”, de la propia página web del centro y de las redes sociales.

Recomendación final

Como recomendación general a aquellos profesores que se quieran iniciar en la técnica de la Dinámica de Sistemas, les pediríamos un poco de paciencia pues inicialmente, a los alumnos/as les cuesta pasar de un aprendizaje lineal tradicional y memorístico al que están habituados a un aprendizaje más dinámico en el que el alumno/a, analiza, investiga y modela la realidad, sintiéndose verdadero protagonista.

No obstante, si el profesor y sobre todo el estudiante, se muestra paciente y mantiene una cierta curiosidad intelectual, llegará al final del proceso de modelado, que comenzó con el uso de arquetipos sistémicos, (El aprendizaje circular 1. Arquetipos), continuó con la construcción de diagramas de influencias (El aprendizaje circular 2. Diagramas causales) y la experiencia final le resultará tan emocionante y gratificante que una vez aprendido el manejo de esta técnica y de comprobar su utilidad práctica en problemas reales, ya no podrá parar de construir modelos de esto o de lo otro, en esta o en aquella materia, y de intentar hallar soluciones a todo: desde un sencillo problema económico familiar o personal que le tenga preocupado especialmente, hasta atreverse a proponer una receta “maravillosa” para arreglar el futuro de la humanidad como especie. 

El proceso de maduración intelectual es evidente. El modelismo ha hecho su magia.   

“Hay que hacer ver a los niños, que las cosas no son blancas ni negras,
ni están dentro ni están fuera” (Antonio Rodríguez de las Heras)