Resolucionde Problemas

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Introducción general a la Solución de Problemas. Explicación del concepto de problema y el proceso cognitivo de encontrar soluciones. Gran parte del contenido de esta presentación se basa en el capítulo 1 del libro Learning to Solve Problems: An Instructional Design Guide de David H. Jonassen, del cual está disponible el primer capítulo en línea.

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  • Resolucionde Problemas

    1. 1. Resolución de Problemas Leonel Morales Díaz Ingeniería Simple [email_address] Disponible en: http://www.ingenieriasimple.com/problemas Copyright 2008 by Leonel Morales Díaz – Ingeniería Simple. Derechos reservados
    2. 2. Los Problemas <ul><li>“ Problema” tiene muchos significados </li></ul><ul><ul><li>Algunos no son agradables </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Insolubilidad, resignación, situación indeseable, necesidad insatisfecha </li></ul></ul></ul><ul><li>Entrenamiento implica enseñar a resolver problemas </li></ul><ul><ul><li>Un conjunto particular </li></ul></ul>
    3. 3. Dos atributos <ul><li>Primero: un problema es una entidad desconocida en un contexto particular </li></ul><ul><ul><li>La diferencia entre el estado actual y el estado objetivo </li></ul></ul><ul><li>Segundo: resolver el problema tiene que tener un valor </li></ul><ul><ul><li>Alguien debe creer que la solución aportará valor social, cultural, o intelectual </li></ul></ul><ul><ul><li>Si nadie percive el valor de la solución, no hay percepción del problema </li></ul></ul>
    4. 4. Problemas y soluciones Estado actual Estado intermedio Estado intermedio Estado intermedio Estado intermedio Estado intermedio Estado intermedio Estado deseado Lo desconocido
    5. 5. Atributos variables <ul><li>Los problemas varían en </li></ul><ul><ul><li>Conocimiento necesario para resolverlo </li></ul></ul><ul><ul><li>Contexto en el que se presentan </li></ul></ul><ul><ul><li>Proceso necesario para resolverlo </li></ul></ul><ul><li>Intelectualmente </li></ul><ul><ul><li>Grado de estructuración </li></ul></ul><ul><ul><li>Complejidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Dinamicidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Abstracción o especificidad de dominio </li></ul></ul>
    6. 6. Grado de estructuración <ul><li>Estructurados e Inestructurados </li></ul><ul><li>Estructurados </li></ul><ul><ul><li>Planteamiento completo, con los datos necesarios </li></ul></ul><ul><ul><li>Se usan mucho en la educación formal </li></ul></ul><ul><li>Inestructurados </li></ul><ul><ul><li>Ausencia de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Informalidad del planteamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Son los de la vida real </li></ul></ul>
    7. 7. Bien estructurados <ul><ul><li>Requieren un número limitado de </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Conceptos, reglas y principios </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Su dominio es restringido </li></ul></ul><ul><ul><li>Bien definido </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Estado inicial </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Objetivo o meta de solución </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Procedimiento de solución conocido </li></ul></ul><ul><ul><li>Contienen todos los elementos </li></ul></ul>
    8. 8. Grado de estructuración <ul><li>Inestructurados </li></ul><ul><ul><li>También conocidos como perversamente estructurados </li></ul></ul><ul><ul><li>Son los más comunes en la vida diaria y profesional </li></ul></ul><ul><ul><li>No se ajustan a un dominio de estudio </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Son multidisciplinarios </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Su solución </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>No se puede predecir </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>No es convergente </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Contienen aspectos desconocidos </li></ul></ul>
    9. 9. Solución a inestructurados <ul><li>Requieren conocimientos y técnicas de diversas ciencias </li></ul><ul><li>Múltiples soluciones </li></ul><ul><ul><li>O múltiples métodos de solución </li></ul></ul><ul><ul><li>O ninguna solución </li></ul></ul><ul><li>Se aplica el criterio antes que la técnica </li></ul><ul><ul><li>Múltiples criterios a veces </li></ul></ul><ul><ul><li>Puede que no se conozca el criterio </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Se acude a la opinión </li></ul></ul></ul>
    10. 10. Grado de complejidad <ul><li>Se determina por </li></ul><ul><ul><li>Número de cuestiones o planteamientos a resolver </li></ul></ul><ul><ul><li>Número de funciones </li></ul></ul><ul><ul><li>Número de variables </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Y el grado de conexiones entre esas variables </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>El tipo de relaciones funcionales entre estos aspectos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Y su estabilidad en el tiempo </li></ul></ul></ul>
    11. 11. Grado de complejidad <ul><li>También influye </li></ul><ul><ul><li>Número, claridad y confiabilidad de los componentes representados en el problema </li></ul></ul><ul><li>La dificultad de un problema es proporcional a su complejidad </li></ul><ul><li>Los grados de complejidad y estructuración se traslapan </li></ul>
    12. 12. Traslape entre complejidad y estructuración <ul><li>Usualmente </li></ul><ul><ul><li>Mayor complejidad implica menor estructuración </li></ul></ul><ul><li>Pueden existir </li></ul><ul><ul><li>Problemas inestructurados y simples </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Elegir qué ropa ponerse </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Problemas bien estructurados y complejos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Jugar un video juego </li></ul></ul></ul>
    13. 13. Dinamicidad <ul><li>Problemas dinámicos </li></ul><ul><ul><li>El entorno, las tareas, y sus factores cambian en el tiempo </li></ul></ul><ul><ul><li>Requieren adaptabilidad de quien resuelve </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Cambiar tácticas y técnicas </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Ejemplo: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Inversiones en la bolsa </li></ul></ul></ul><ul><li>Problemas estáticos </li></ul><ul><ul><li>No cambian factores en el tiempo </li></ul></ul>
    14. 14. Abstracción o especificidad <ul><li>De dominio </li></ul><ul><ul><li>También conocido como contexto </li></ul></ul><ul><li>Los problemas en un contexto se resuelven diferente en otro </li></ul><ul><ul><li>Hay especialistas por contexto </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Ingenieros, matemáticos, polítcos, médicos, etc. </li></ul></ul></ul><ul><li>La cultura organizacional también influye </li></ul><ul><ul><li>En una empresa resuelven de forma diferente que en otra </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>O en diferentes municipios, familias, etc. </li></ul></ul></ul>
    15. 15. Atributos de los problemas Problemas sencillos Al variar uno de los 4 atributos principales de los problemas cambia el grado de dificultad del problema mismo Inestructuración Complejidad Dinamicidad Abstracción Es decir, los problemas pueden cambiar su grado de dificultad en 4 direcciones. Complejidad Inestructuración Abstracción Dinamicidad Complejidad Inestructuración Dinamicidad Complejidad Abstracción Dinamicidad Inestructuración Abstracción
    16. 16. Resolución de Problemas <ul><li>Problema: </li></ul><ul><ul><li>Algo desconocido que vale la pena conocer </li></ul></ul><ul><li>Resolver: </li></ul><ul><ul><li>Cualquier secuencia de operaciones cognitivas que buscan el mismo objetivo </li></ul></ul><ul><li>La solución: </li></ul><ul><ul><li>Es primero conocida </li></ul></ul><ul><ul><li>Luego aplicada </li></ul></ul>
    17. 17. El proceso cognitivo <ul><li>Construcción de un modelo mental del problema </li></ul><ul><ul><li>Entender el problema </li></ul></ul><ul><ul><li>También conocido como el espacio del problema </li></ul></ul><ul><li>Manipulación activa del modelo </li></ul><ul><ul><li>Pensar, enfocar desde diferentes perspectivas, componer y descomponer, adición y sustracción, prueba y error (en la mente) </li></ul></ul><ul><li>Conocimiento y actividad son recíprocos </li></ul><ul><ul><li>Son procesos interdependientes </li></ul></ul>
    18. 18. El proceso cognoscitivo en la solución de problemas Intelecto o mente como almacén de conocimientos Recopilación de datos inconexos Construcción de relaciones y estructuración Distinción, discriminación, abstracción Enfoque desde diferentes perspectivas Composición y descomposición, adición y sustracción de elementos Reconocimiento de patrones, prueba y error Las operaciones intelectuales van generando nuevos conceptos en el intelecto en un proceso activo de búsqueda de soluciones Operaciones Intelectuales Activas
    19. 19. Tipología de problemas <ul><li>Problema de lógica </li></ul><ul><li>Algorítmico </li></ul><ul><li>Problema-historia </li></ul><ul><li>Problema de uso de regla </li></ul><ul><li>Toma de decisiones </li></ul><ul><li>Apagafuegos (saca-clavos) </li></ul><ul><li>Diagnóstico y solución </li></ul><ul><li>Estrategia y desempeño </li></ul><ul><li>Análisis de caso </li></ul><ul><li>Diseño </li></ul><ul><li>Dilemas </li></ul>
    20. 20. Problema de lógica <ul><li>Aplicación lógica </li></ul><ul><ul><li>Manipulación de un número limitado de variables </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Resolver un rompecabezas </li></ul></ul><ul><ul><li>Demostrar un teorema </li></ul></ul><ul><li>De particular interés para Ciencias de la Computación </li></ul><ul><ul><li>Base de la matemática discreta, el cálculo de predicados y el álgebra booleana </li></ul></ul>
    21. 21. Algorítmico <ul><li>Aplicación de procedimientos </li></ul><ul><ul><li>Secuencias de manipulaciones </li></ul></ul><ul><ul><li>Aplicación de algoritmos a conjuntos similares de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Producción de la respuesta correcta a partir de cálculos establecidos </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Aplicación de fórmulas </li></ul></ul><ul><ul><li>Cálculos matemáticos </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Derivadas, integrales, factorización, mínimo común múltiplo </li></ul></ul></ul>
    22. 22. Algorítmicos Computacionales <ul><li>Tipos comunes por la estrategia de solución </li></ul><ul><ul><li>Recursivos simples </li></ul></ul><ul><ul><li>Avance y retroceso o backtracking </li></ul></ul><ul><ul><li>Dividir y conquistar </li></ul></ul><ul><ul><li>Programación dinámica </li></ul></ul><ul><ul><li>Glotonería o greedy </li></ul></ul><ul><ul><li>Ramificación y fronteras </li></ul></ul><ul><ul><li>Fuerza bruta </li></ul></ul><ul><ul><li>Ruta aleatoria </li></ul></ul><ul><ul><li>Ascenso de colina </li></ul></ul><ul><li>Tipos comunes por la aplicación </li></ul><ul><ul><li>De ordenamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>De búsqueda </li></ul></ul><ul><ul><li>De inserción de elemento </li></ul></ul><ul><ul><li>De eliminación de elemento </li></ul></ul><ul><ul><li>De procesamiento de cadenas de caracteres </li></ul></ul><ul><ul><li>Algoritmos geométricos </li></ul></ul><ul><ul><li>Grafos </li></ul></ul><ul><ul><li>Matemáticos </li></ul></ul>
    23. 23. Problema-historia <ul><li>Implica desambiguación </li></ul><ul><ul><li>Distinción de variables </li></ul></ul><ul><ul><li>Seleccionar y aplicar un algoritmo </li></ul></ul><ul><li>Ejemplo: </li></ul><ul><ul><li>Problemas de física: “un automóvil se desplaza…” </li></ul></ul><ul><ul><li>Construcción de esquema entidad-relación </li></ul></ul><ul><ul><li>Automatización de facturación </li></ul></ul>
    24. 24. Problema de uso de regla <ul><li>Aplicación de procedimientos </li></ul><ul><ul><li>Con restricciones o reglas </li></ul></ul><ul><li>Dadas las reglas: </li></ul><ul><ul><li>Seleccionar el procedimiento adecuado </li></ul></ul><ul><ul><li>Encontrar la mejor respuesta con esas reglas </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Problemas de optimización de producción </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Con restricciones de insumos, capital, horario, etc. </li></ul></ul></ul>
    25. 25. Toma de decisiones <ul><li>Usualmente requiere </li></ul><ul><ul><li>Identificar los diferentes cursos de acción </li></ul></ul><ul><ul><li>Beneficios y limitaciones de cada curso </li></ul></ul><ul><ul><li>Definición de criterios de ponderación </li></ul></ul><ul><ul><li>Justificar la opción seleccionada </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>¿Qué automóvil comprar? </li></ul></ul><ul><ul><li>Selección de estrategia empresarial </li></ul></ul>
    26. 26. Apagafuegos (saca-clavos) <ul><li>Examinar sistemas </li></ul><ul><ul><li>Ejecutar procedimientos de prueba </li></ul></ul><ul><ul><li>Evaluar resultados </li></ul></ul><ul><ul><li>Plantear y confirmar hipótesis sobre fallas </li></ul></ul><ul><ul><li>Estrategias comunes: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Reemplazo simple </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Eliminación en serie </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>División espacial </li></ul></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Interrupciones en sistemas con uno o más fallos </li></ul></ul>
    27. 27. Diagnóstico y solución <ul><li>En general es encontrar y resolver fallas </li></ul><ul><li>Seleccionar diferentes opciones de tratamiento </li></ul><ul><ul><li>Con monitoreo constante </li></ul></ul><ul><li>Se necesita identificar bien el problema antes de aplicar la solución </li></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Problemas de auditoría </li></ul></ul><ul><ul><li>Obtención de resultados incongruentes en sistemas complejos </li></ul></ul>
    28. 28. Estrategia y desempeño <ul><li>Situaciones que requieren aplicar tácticas para conseguir objetivos estratégicos, con restricciones de tiempo </li></ul><ul><ul><li>Optimizar el desempeño al mismo tiempo que se monitorea el entorno </li></ul></ul><ul><ul><li>Presencia de competidores que dificultan el desempeño </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Seguimiento de la estrategia empresarial </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Simulaciones de mercados, negocios, etc. </li></ul></ul></ul>
    29. 29. Análisis de caso <ul><li>Implican </li></ul><ul><ul><li>Identificación de la solución </li></ul></ul><ul><ul><li>Alternativas de acción </li></ul></ul><ul><ul><li>Respaldo de opiniones con argumentos </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Coyunturas empresariales, políticas o sociales, con buen respaldo documental y tiempo disponible para resolver </li></ul></ul>
    30. 30. Diseño <ul><li>Consiste en </li></ul><ul><ul><li>Identificar los objetivos </li></ul></ul><ul><ul><li>Producir un artefacto </li></ul></ul><ul><ul><li>Estructurar y articular el problema </li></ul></ul><ul><li>La solución es un artefacto </li></ul><ul><li>A menudo los objetivos son vagos, las restricciones poco conocidas, y se requiere etapa de análisis </li></ul><ul><ul><li>No hay soluciones buenas o malas </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Solo mejores o peores </li></ul></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Proyectos de sistemas informáticos </li></ul></ul><ul><ul><li>Otros proyectos de ingeniería </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Montaje de plantas de producción </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Construcción de edificios </li></ul></ul></ul>
    31. 31. Diseño e Ingeniería <ul><li>El diseño se considera la actividad intelectual de ingeniería por excelencia </li></ul><ul><li>La ingeniería es </li></ul><ul><ul><li>Analizar científicamente una situación </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>La ciencia de entender la situación actual </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Diseñar la situación deseada </li></ul></ul><ul><ul><li>Construir la situación deseada de acuerdo al diseño </li></ul></ul>
    32. 32. Dilemas <ul><li>Reconciliar cursos de acción </li></ul><ul><ul><li>Cada uno con </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Diferente grado de complejidad </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Resultados inciertos o impredecibles </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Decisiones molestas y difíciles de tomar </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Usualmente perspectivas irreconciliables </li></ul></ul><ul><li>Ejemplos: </li></ul><ul><ul><li>Estudiar o trabajar </li></ul></ul><ul><ul><li>Cerrar una planta o relanzar el producto </li></ul></ul>
    33. 33. Resumen <ul><li>La resolución de problemas es una habilidad básica de todo ser humano </li></ul><ul><ul><li>La necesidad de resolver problemas ha estado presente en toda la historia de la humanidad </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Desde la época de las cavernas, hasta la era espacial </li></ul></ul></ul><ul><li>En el ingeniero esta habilidad está especialmente desarrollada </li></ul><ul><ul><li>No solo en el ámbito de su especialidad </li></ul></ul><ul><ul><li>También porque está acostumbrado a enfrentar todo tipo de problemas en los proyectos que desarrolla </li></ul></ul><ul><li>La educación formal usualmente utiliza los problemas para desarrollar el intelecto </li></ul><ul><ul><li>Bien estructurados, poco dinámicos, algo complejos y específicos de un dominio </li></ul></ul><ul><ul><li>Este no es el tipo de problemas con que nos encontramos día a día </li></ul></ul>
    34. 34. Resumen <ul><li>Los problemas pueden incrementar su dificultad en 4 direcciones </li></ul><ul><ul><li>Grado de estructuración o inestructuración </li></ul></ul><ul><ul><li>Complejidad </li></ul></ul><ul><ul><li>Dinamicidad (variación en el tiempo) </li></ul></ul><ul><ul><li>Abstracción </li></ul></ul><ul><li>La resolución de problemas es esencialmente un proceso cognitivo: </li></ul><ul><ul><li>La solución primero se conoce y después se aplica </li></ul></ul><ul><ul><li>El proceso tiene dos partes: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Construcción del modelo cognoscitivo del problema </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Manipulación activa del modelo </li></ul></ul></ul>

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