Назад в библиотеку

Применение системы моделирования динамики в учебных программах в начальной и средней школе

Автор: Стивен Алесси, Университет Айовы, steve-alessi@uiowa.edu
Перевод: Цыбусова К.А.
Источник: V конгресс Латиноамериканской сети образования и информатики, Чили, 2000 г.

История и Введение

Системная динамика представляет собой методологию для анализа сложных систем и проблем с помощью программного обеспечения компьютерного моделирования. Его использование в сфере образования стремительно растет, поскольку все больше педагогов обнаружить, что это отличный способ научить мышление и решение проблем на систематической основе с хорошей обратной связью для учащихся.

Системная динамика была сформулирована Джея Форрестера в 1960 в Массачусетском технологическом институте (Форрестер, 1961 г., 1968 г., 1969 г., 1971 г.). Форрестер, профессор MITs Школе менеджмента Слоуна, заинтересовался сложности управления бизнесом и сил, которые вызвали предприятиям успех или неудача. Он пришел к выводу, что люди не очень хорошо обрабатывает сложные системы, в которых много факторов влияют на результаты, такие как успеха бизнеса в зависимости от сотрудников, потребителей, посредников, экономики, да и погоды (в сельскохозяйственных предприятий), чтобы назвать только некоторые из них.

Форрестер заметил, что люди, как правило, могут определить одно или два влияния и могут объяснить наблюдаемые результаты или проблемы. В результате, люди реализовывают простые политики для решения проблем или достижения целей, и довольно часто эти решения имеют противоположный эффект нужному, проблема становится хуже, бизнес не удастся, и так далее. Основной причиной этого является сопротивление политики, а именно, другие люди или влияния в системе действовуют, чтобы противодействовать простым изменениям, возбужденные от предполагаемого результата. Есть много примеров этого. Например, снижение цен на потребительские товары не обязательно увеличивает продажи потребительских товаров для бизнеса, потому что конкурирующие предприятия снизили свои цены в ответ.

Чтобы улучшить процесс принятия решений и формирование политики, Форрестер создал методологию динамики систем, подход для анализа сложных систем, чтобы включить все соответствующие причинно-следственные связи, и более важные, временные задержки и обратные связи в тех системах, на долю которых приходится большая часть их неожиданного поведения. ДИНАМО (Пью, 1983 г.), главный компьютер, программа была разработана для облегчения создания имитационных моделей систем. ДИНАМО разрешается менеджерам экспериментировать, исследуя потенциальные решения проблем и их возможных результатов. Системной динамикой моделирования, компания Forrester показала, как простые решения задач часто вызывали непреднамеренные и нежелательные последствия, и как проблемы могут быть лучше решены с более сложными уровнями анализа.

Первоначально, компания Forrester применяла системную динамику к моделированию и решению проблем в промышленных корпорациях (Forrester, 1961 г.). Впоследствии он обобщил подход и применил ее к социальным вопросам, таким как экономика, преступность и здоровье (Forrester, 1969 г.), а позже в физических и биологических науках, таких как экология (Forrester, 1971 г.).

В течение многих лет система Динамика была областью университетских ученых и исследователей, требующих больших универсальных компьютеров для создания и запуска сложных моделей Динамо. Но микрокомпьютеры стали доступны в конце 1970–х и в начале 1980–х. Micro-ДИНАМО (Пью-Робертс, 1982 г.) сделал динамику систем моделирования возможной для каждого с недорогим Apple, или IBM микрокомпьютером. Вскоре после этого Компьютерное моделирование: (Робертс, и др., 1983 г.) Системная динамика моделирования была опубликована, учебник для средних школ и колледжей, которые учили применение системной динамики моделирования для широкого спектра учебных предметов, включая биологию, психологию, физику, экологию, здоровье, экономику, и математику. В довольно простом языке это объясняет насколько успешно решать проблемы в сложных системах требует понимания всей системы, а не только некоторые небольшие его части, как такое понимание может быть достигнуто через системное динамическое моделирование, и как решение проблем можно было бы улучшить с помощью ее использования.

В последующие годы, гораздо более мощные компьютерные программы для системы динамического моделирования были созданы как для Windows, так и Macintosh компьютеров, в том числе Powersim (Powersim, 1999 г.), Стелла (высокопроизводительных систем, 2000 г.), Ithink (высокопроизводительных систем, 2000 г.) и Vensim (Ventana Systems, 1999 г.). Стелла, которая доступна как для Windows, и Macintosh, особенно подходит для учащихся начальной и средней школы. В редакции, еще более простой программы для системы динамического моделирования называется Модель – Это (Соловей, и др., 1997 г.) была создана в Университете штата Мичиган для использования студентами начальных и средних школ.

Более поздние материалы и учебники для изучения динамики систем включают в себя следующее:

Большинство из этих материалов ориентированы на студентов уровня колледжа и выше. Это означает, что они могут быть хорошими материалами для педагогов, чтобы узнать о системе динамического моделирования, но (за исключением STELLA: Введение в системное мышление), не могут быть пригодны для начальных и средних школ. Тем не менее, с разнообразием материалов можно ознакомиться на веб-сайтах, как для подготовки учителей. Они включают в себя следующие веб-сайты:

Три существенные проекты учебных программ были сосредоточены на использовании системы динамического моделирования в начальных и средних школах. Проект Модель – Это у Мичиганской Высокоинтерактивной Компьютерной Лаборатории (Соловей и др., 1997 г.), CC-SYSTAIN проект финансируется Национальным научным фондом (ZaraZa и Fisher, 1997 г.; ZaraZa, Джои и Гатри, 1998 г.), и проект STACIN на Educational Testing Service ( Mandinach & Cline, 1994 г., 1996 г.). Первые два могут быть исследованы с помощью своих веб-сайтах, указанных выше. Последний может быть изучен, читая книгу Мандинах и Клайн (1994 г.) или связавшись с ETS.

Существует также рост исследований и применение литературы по динамике систем на многих уровнях образования, в том числе некоторые из глав в Feurzeig & Roberts (1999 г.), и много работ на ежегодной конференции Системной динамике общества (www.albany.edu), которые опубликованы в его работе (например, Давидсен, Ford, и Mashayekhi, 2000 г.).

Подводя итог, cистемная динамика является хорошо сформулирован в методологии анализа компонентов системы, включающая причинно-следственные связи и их основные математики и логики, временные задержки и петли обратной связи. Она началась в деловом и промышленном мире, но в настоящее время влияет на образование и многие другие дисциплины. Все больше и больше людей начинают ценить способность методологии системной динамики, чтобы навести порядок в сложных системах и, чтобы помочь людям узнать и понять такие системы.