Ejemplo de aplicación de conceptos y principios sistémicos

Proceso de aprendizaje profesor-alumno, cuyos objetivos y correctivos son trazados por el profesor

1. Planteamiento (Introducción). Modelar gráficamente, por medio de un diagrama de bloques, el proceso de aprendizaje de un estudiante dirigido por el profesor, considerando que el profesor realiza tareas de medición del proceso de cumplimiento de competencias y actúa sobre el alumno para incentivar el logro de dichas competencias. Por lo tanto, se puede aplicar un esquema de control.

2. Plan de solución (Método). Pasos: (i) plantear el esquema de control, (ii) asignar nombres a los subsistemas y precisarlos, teniendo en cuenta que a algunos bloques le pueden corresponder varios subsistemas (puede haber varios subsistemas de medición o actuación), (iii) definir posibles variables que conectan los bloques, prestando atención a una definición que dé cuenta de sus unidades (el uso de niveles es común en problemas sociales), (iv) contextualizar y resaltar en negrita algunos conceptos sistémicos (adaptación, comunicación, control, coordinación, cooperación, entorno, entropía, estabilidad, evento, objetivo, sensibilidad, variedad, etc.), (v) contextualizar y resaltar en negrita algunos principios sistémicos (parsimonia, autoorganización, jerarquía, subsidiariedad, mínimo esfuerzo, variedad necesaria, etc.), (vi) verificar y analizar la solución.

3. Solución (Resultados). A continuación, se presenta una posible solución del problema propuesto con algunas variables y subsistemas (pueden faltar muchos otros), donde el profesor corresponde al subsistema de control y se toma a cada alumno de manera individual como el proceso a controlar.

En el diagrama, el "profesor" es una clase genérica que se caracteriza por medio de parámetros concretos relacionados con sus competencias (formación, conocimiento, didáctica, manejo de grupo, manejo de conceptos y métodos, experiencias vividas para compartir, exigencia, etc.), valores (afecto, amor, ánimo, arte, autonomía, ayuda, calidad, claridad, coherencia, compromiso, comunicación, conocimiento, conciencia, confianza, creatividad, criterio, cultura, disciplina, educación, eficiencia, empatía, entereza, entusiasmo, equilibrio, experiencia, flexibilidad, imaginación, inteligencia, investigación, libertad, objetividad, orden, prudencia, puntualidad, sabiduría, sencillez, tolerancia, valentía, etc.) y actitudes (forma de responder, estado de ánimo, capacidad de escucha, etc.). Una actitud es un reflejo de un valor y una competencia incluye los valores y actitudes, pero aquí se separan y precisan para más claridad. En el modelo los parámetros y variables se representan por medio de niveles (entre 0 y 1); los parámetros se consideran constantes durante un semestre. 

El papel del profesor es comparar las variables de referencia de desempeño con la del comportamiento con las que observa por medio de los sensores y, por medio de actuadores, hacer los correctivos del caso. El profesor realiza las tareas de control para minimizar el impacto de diferentes perturbaciones con base en un algoritmo interior  basado en su experiencia y conocimientos (modelo de control); un profesor más experimentado sabrá, con mayor probabilidad de éxito, cómo realizar la tarea de control de una mejor manera, pero si el modelo del proceso (del estudiante) se aleja mucho del estudiante promedio (modelo nominal) con el que ha trabajado el profesor, el control será más difícil si la forma de actuar del profesor es más sensible a las desviaciones del estudiante promedio. Un profesor con métodos robustos (menos sensibles) de enseñanza se adapta mejor a los diferentes tipos de estudiantes y condiciones cambiantes del entorno.

En el proceso de aprendizaje, cada "estudiante" se caracteriza, igual que el profesor, por parámetros relacionados con sus competencias, valores y actitudes. Entre otros parámetros, es importante resaltar el nivel de concentración, algunos valores (amor, compromiso, conciencia, disciplina, eficiencia, empatía, equilibrio, inteligencia, respeto, etc.) y actitudes (apertura de pensamiento, espíritu participativo, etc.). Los niveles de conocimientos previos son parámetros si juegan un papel operacional en el proceso de formación, pero son condiciones iniciales si hay una actividad de mejoramiento progresivo sobre unas mismas variables controladas; por ejemplo, el conocimiento previo de ecuaciones diferenciales es importante en un curso de sistemas lineales y juegan el papel de parámetros, pero si en el curso se busca mejorar las competencias de ecuaciones diferenciales, entonces ese nivel corresponde a condiciones iniciales de unas variables que se controlarán y analizarán al final del proceso.

Se debe tener en cuenta que un estudiante se puede ajustar al profesor, pero otro tal vez no lo haga y puede tratar de responsabilizarlo de sus problemas y de cambiar sus niveles de exigencia o a al mismo profesor (principio de mínimo esfuerzo). En ese caso, es importante explicarle al estudiante que un poco de conflicto e insatisfacción es bueno para promover su crecimiento personal e intelectual y su adaptación a otros procesos sociales (principio de autoorganización), que la adaptación es inherente al ser humano, que deben resolver entre ellos los problemas y desacuerdos que surjan para no desestabilizar todo el proceso de enseñanza (principio de subsidiariedad), y que es importante con empatía comprender las limitaciones del profesor en relación con su forma de actuar dependiente de la representación promedio que debe hacer de cada estudiante (principio del conocimiento incompleto). 

Lo anterior aplica también al profesor en su relación con el estudiante. Esa relación es la base para la creación de un sistema que a su vez hace parte de una institución educativa y ésta de una sociedad, y una relación simplista o regida por intereses y limitaciones no académicos puede llevar a problemas mayores de sistemas superiores; además, el profesor y estudiante contienen a su vez procesos de control interno en formación permanente (ética, conciencia, integridad, disciplina, etc.) que se desarrollan a partir de lo que ellos aprenden, por lo que un mal ejemplo de un proceso puede llevar a un problema estructural de otro (principio de jerarquía).

Los actuadores y sensores son objetos que le permiten al profesor, respectivamente, cambiar las variables del estudiante (variables controladas) por medio de acciones concretas (variables de control). El profesor actúa por medio de la voz (se puede considerar las cuerdas vocales como el actuador), gestos y señales, mensajes de correo electrónico enviados, información escrita en un tablero con un marcador, incentivos en clase, definición de tareas según el nivel y desempeño de los estudiantes, etc. Entre mayor sea la variedad de las variables de control (un profesor con mayores recursos), de mejor manera se obtendrán los objetivos trazados (ley de variedad necesaria). Cada actuador convierte una variable de control del profesor en una acción concreta. Por ejemplo, si se quiere incrementar el nivel de incentivos es necesario imponer una tarea más sencilla o demandante, si se quiere formular una pregunta es necesario usar la voz o escribir con un marcador en el tablero. 

El profesor identifica las variables de interés del estudiante por medio de sensores como: exámenes escritos, proyectos, correos electrónicos recibidos, detección visual y sonora, etc. Un examen o un proyecto es un sensor que mide un nivel de competencias, y un correo permite identificar niveles de actitudes y valores. 

Los sensores miden niveles de las variables de interés (variables controladas), pero queda mucha otra información del estudiante que no se puede conocer directamente por falta de tiempo del profesor (algunas variables de estado), pero que son importantes y podrían ser estimadas indirectamente (niveles de disciplina, responsabilidad y compromiso, por ejemplo). En dicha estimación es fundamental la representación (modelo) y conocimientos previos que tenga el profesor del estudiante.

Las variables controladas deben ser las mismas en número y dimensión que las variables de referencia, aunque las primeras cambian durante el proceso formativo y las segundas tienen valores fijos que el profesor tiene como objetivos desde el inicio. La diferencia entre las dos variables influye en la toma de decisiones del profesor, y en un buen proceso formativo debería permanecer en un valor muy bajo. Sin embargo, perturbaciones externas provenientes del entorno (distracciones, informaciones externas falsas o innecesarias sobre el profesor o el estudiante, problemas económicos de la región o el país, problemas en las instalaciones educativas, etc.) o perturbaciones internas (llamadas ruidos y correspondientes a problemas en las mediciones) pueden obligar a tomar acciones más extremas e incluso pueden llevar a la pérdida de estabilidad del proceso, es decir, a un crecimiento de su entropía. Una evaluación incorrecta (mal diseñada o susceptible a plagio), por ejemplo, puede dar información sobrevalorada de una variable. De allí la importancia de una correcta comunicación y coordinación entre los diferentes subsistemas.

Ahora, los valores de referencia pueden no ser fijos y eso requiere de un proceso de adaptación que tenga en cuenta, desde una visión más global y externa, otros criterios y condiciones. Por ejemplo, un profesor puede considerar bajar o subir el nivel de una referencia de acuerdo con una condición específica en un momento dado, compensándola con el valor deseado de otras referencias.

4. Verificación (Discusión). La solución anterior representa solo una opción entre muchas otras posibles. Seguramente con un mejor entendimiento del proceso se pueden definir mejor los actuadores, sensores y las diferentes variables. Lo importante es verificar que a cada una de las variables le corresponda un rango de medición. Dado el carácter social del problema, todas las variables se miden en un nivel entre 0 y 1, donde el modelador deber definir qué significa un nivel de 0 o 1 (esto no se hace en este ejercicio). 

En este ejemplo tan cualitativo es importante tener en cuenta que el proceso de modelación puede tener sesgos cognitivos y sociales, e incluso prejuicios, los cuales son parte del proceso de modelación sociales y deben ser identificados y reducidos. Esto es lo que ocurre en modelos basados en inteligencia artificial, donde el modelo puede dar mayor o menor peso a variables de acuerdo con un ajuste que es programado, dirigido y supervisado por un ser humano. Se deja al lector la tarea de identificar en la solución anterior los posibles sesgos y errores, y proponer una solución diferente; también puede pensar en un proceso de enseñanza-aprendizaje donde el estudiante controla al profesor. Además, es importante reflexionar acerca de posibles maneras para reducir (difícilmente eliminar) dichos sesgos. Por supuesto, en problemas físicos, donde hay leyes más objetivas, este tipo de problemas se reducen considerablemente.