Ciencias del IB: la simulación en la investigación científica

Entre las grandes titulaciones de ciencias, el Programa del Diploma del IB es excepcionalmente explícito respecto a la simulación. La investigación científica, la única evaluación interna que aporta el 20% de la calificación de la asignatura en Biología, Química y Física, permite que el alumnado base su trabajo en la práctica de laboratorio, en bases de datos, en la modelización o la simulación, o en una combinación de estos enfoques (IBO).

Es una posición sustancialmente distinta de la que adoptan la mayoría de los programas británicos, y conviene entenderla con precisión, porque los centros con laboratorios suelen pasarla por alto y los centros que carecen de ellos tienden a interpretarla en exceso.

¿Qué permite exactamente el IB?

La investigación científica es una única investigación individual, a la que se asignan diez horas, que se presenta en un máximo de 3.000 palabras, se califica sobre 24, la evalúa internamente el profesorado y se modera externamente. La metodología la elige el propio alumno, y las investigaciones basadas en simulación o en bases de datos se evalúan con los mismos criterios que las de laboratorio real.

La palabra clave es mismos. La vía de la simulación no es una vía más fácil ni una concesión para los centros que carecen de instalaciones. La investigación sigue teniendo que mostrar una pregunta de investigación bien acotada, una metodología justificada por el alumno, datos tratados correctamente y con las incertidumbres abordadas, y un análisis que se enfrente a las limitaciones del enfoque elegido. Quien opta por la simulación hereda un conjunto específico de limitaciones que debe comentar, y los examinadores distinguen sin dificultad si ha reflexionado sobre ellas.

¿Dónde destaca de verdad una EI basada en simulación?

Varias categorías de investigación se resuelven mejor mediante simulación que en la mesa de laboratorio de un centro, y no por razones de comodidad.

Investigaciones que exigen muestras numerosas. Un alumno que estudia cómo varía la velocidad de reacción a lo largo de un intervalo de concentraciones, con repeticiones suficientes para obtener barras de error significativas, está limitado en el laboratorio real por los reactivos, el tiempo y la paciencia. Diez horas de acceso al laboratorio rara vez producen un conjunto de datos con puntos suficientes para sostener el análisis que premian los criterios.

Investigaciones en un intervalo amplio de parámetros. Las investigaciones de Física sufren especialmente el problema de aparatos que funcionan bien en una década de la variable y mal fuera de ella. Una simulación permite explorar dónde se cumple una relación y dónde deja de cumplirse, lo que resulta mucho más interesante que confirmarla en el intervalo en el que siempre iba a funcionar.

Investigaciones peligrosas, lentas o que requieren sustancias controladas. Un centro no puede poner en manos de un alumno de dieciséis años los reactivos ni los plazos que exigen algunas preguntas realmente interesantes. La simulación elimina la restricción sin eliminar la ciencia.

Investigaciones en las que la variable de interés es el propio método. Comparar técnicas, o cuantificar cómo se propaga hasta el resultado un error de procedimiento concreto, es difícil en el laboratorio porque hay que cometer el error de forma deliberada y repetible. En una simulación gobernada por un motor de física eso es sencillo, y genera exactamente el tipo de reflexión metodológica que piden las bandas de calificación más altas.

¿Dónde sigue quedándose corta la simulación?

En dos aspectos, y los centros deberían verlos con claridad.

El primero es la destreza manual. El curso de ciencias del IB en su conjunto espera que el alumnado desarrolle técnica práctica, y el Diploma prepara para unos estudios universitarios de ciencias en los que esa técnica se da por supuesta. Una EI es un único trabajo dentro de un curso de dos años; un alumno puede elaborar una excelente investigación basada en simulación y seguir necesitando horas reales de laboratorio a lo largo del resto del programa. Usar la simulación para la EI es una elección metodológica legítima, no un motivo para dejar de hacer trabajo práctico.

El segundo es la calidad de la propia simulación. Una investigación construida sobre una plataforma que reproduce animaciones guionizadas tiene un problema fatal en la fase de análisis: no hay nada auténtico que analizar. Si el resultado se escribió de antemano en lugar de calcularse, no hay incertidumbre de medida que caracterizar, ni error sistemático que identificar, ni nivel de ruido, ni discusión honesta posible sobre las limitaciones del modelo. Solo se puede interrogar una simulación que esté simulando algo de verdad.

Esta es la prueba práctica que conviene aplicar antes de permitir que una clase base sus EI en cualquier plataforma: ¿produce la simulación datos con variación realista y puede el alumno explicar de dónde procede esa variación? Si cada ejecución devuelve el mismo número limpio, no sirve, por bien que haga todo lo demás.

¿Y el componente colaborativo?

El curso de ciencias del IB incluye un proyecto colaborativo entre las asignaturas de ciencias, diseñado en torno a un problema común abordado desde distintos ángulos disciplinares. Para los centros cuyo alumnado está disperso geográficamente, como los colegios internacionales con varios campus o los centros en línea, esta es la parte logísticamente más difícil de la experiencia del Grupo 4, porque todo su sentido reside en que los alumnos trabajen juntos en algo.

Un entorno simulado compartido resuelve bien esta situación, ya que alumnos de distintos países pueden trabajar sobre el mismo aparato, sobre el mismo problema y con el mismo equipamiento a disposición de todos, algo que ningún conjunto disperso de laboratorios físicos puede ofrecer.

¿Cómo debería usar esto un colegio IB?

Nuestra recomendación, con el valor que pueda tener viniendo de un proveedor con un interés evidente:

No presente la simulación al alumnado como la opción fácil. Tiene sus propias exigencias, y quienes la eligen esperando trabajar menos entregan EI flojas.
Úsela para ampliar el espacio de preguntas. El mejor argumento a favor de la simulación en la EI es que hace viables preguntas de investigación realmente más interesantes, no que ahorre dinero al centro.
Enseñe las limitaciones de forma explícita. Un alumno capaz de articular qué no captura su modelo está demostrando exactamente la comprensión que premian los criterios.
Conserve el laboratorio. Donde haya laboratorios, use la simulación para preparar al alumnado antes de entrar en ellos, no para sustituirlos. El modelo de práctica invertida se aplica al IB tan bien como a cualquier otro contexto.

El papel de WhimsyLabs

WhimsyLabs funciona sobre un motor de física, que es la propiedad que importa para la EI. Los reactivos tienen concentraciones e impurezas realistas, las medidas llevan incertidumbre genuina y los resultados se calculan en lugar de escribirse de antemano, de modo que un alumno que investiga una relación obtiene una dispersión de la que debe dar cuenta, y quien introduce un error de procedimiento ve cómo se propaga. Eso da al alumnado del IB algo que analizar y algo honesto que escribir en su evaluación.

Además funciona en un navegador sobre equipos corrientes, lo que importa para las promociones internacionales y en línea del IB, que trabajan en distintos husos horarios y con sus propios dispositivos. Y como nuestra evaluación se basa en lo que el alumno hizo y no en lo que escribió, el profesorado que modera un conjunto de investigaciones dispone de un registro del proceso real que hay detrás de cada una.

El IB ha emitido un juicio meditado: una investigación bien construida basada en simulación puede demostrar pensamiento científico tan bien como una realizada en el laboratorio. Merece la pena aceptar esa invitación, con cuidado y con una plataforma capaz de soportar el peso.