META-ANALYSIS OF THE EFFECT OF INTEGRATING VIRTUAL SIMULATORS INTO SCIENCE TEACHING

Main Article Content

Luis Orlando Chonillo-Sislema

Abstract

Virtual simulators (VS) have become true knowledge scenarios, capable of transforming the abstract into the visible and the inaccessible into the manipulable. However, few studies have explored, analysed, and systematized the impact of VS on science education. The method was a systematic review that applied the SALSA methodology (Search, Assessment, Synthesis, and Analysis) and used meta-analysis to define the effect of VS on student learning. The sample consisted of 31 studies extracted from Scopus, SciELO, PubMed, and Latindex 2.0, in which the educational role of VAs over the last decade was first analysed; of these, 16 were meta-analysed,


involving a total of 1,296 students. The standardized mean effect of SV interventions was large (1.73, 95% CI [1.00; 2.45]; Z = 4.67, p = .001) compared to traditional methods, with high heterogeneity (I² = 94.8%, p < .01); variables such as educational level, type of simulation, methodological approach, and program duration modulated the effectiveness of VEs. These findings support the use of VEs as an effective resource for science education, provided they are integrated into hybrid learning processes.

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Section

REVIEW ARTICLES

Author Biography

Luis Orlando Chonillo-Sislema, Centro Académico Cauchy

Es candidato a la Maestría en Innovación Educativa, obtuvo su título de Licenciado en Pedagogía de las Ciencias Experimentales Química y Biología (2024) en la Universidad Nacional de Chimborazo, Ecuador. Diplomado en Creación de Juegos de Mesa Educativos y Material Didáctico; Diplomado en Redacción y Publicación de Artículos Científicos – Instituto INUDI-Perú; Diplomado en Robótica Educativa; Experto en Educación virtual y Experto en diseño de Aulas Virtuales por FATLA-Ecuador. Actualmente es docente de Química y asesor metodológico de investigación del Centro Académico Cauchy. En el transcurso de su vida profesional ha demostrado un fuerte interés en los procesos investigativos, buscando constantemente nuevas formas de mejorar la enseñanza y el aprendizaje de la química y biología.

Sus estudios están enfocados en la innovación educativa, el potencial de las TIC en el aprendizaje de las ciencias experimentales, la gestión de recursos educativos, y su influencia en el aprendizaje; y las dificultades en el aprendizaje de las ciencias. Autor de varios capítulos de libros, libros, ponencias y artículos ligados en las áreas mencionadas publicados en varias revistas indexadas en Latindex, Scielo, Redalyc y Scopus. Es participe de congresos nacionales e internacionales.

How to Cite

Chonillo-Sislema, L. O. (2025). META-ANALYSIS OF THE EFFECT OF INTEGRATING VIRTUAL SIMULATORS INTO SCIENCE TEACHING. CHAKIÑAN, Journal of Social Sciences and Humanities. https://chakinan.unach.edu.ec/index.php/chakinan/article/view/1416

Share

References

Bernal-García, M., Quemba-Mesa, M., Silva-Ortiz, S., & Pacheco-Olmos, B. (2022). Laboratorios tradicionales versus nuevas tecnologías para el estudio de anatomía humana en estudiantes de medicina: revisión sistemática y metaanálisis. International Journal of Morphology, 40(1), 30-36. https://doi.org/10.4067/S0717-95022022000100030

Botella, J., & Zamora, Á. (2017). El metaanálisis: una metodología para la investigación en educación. Educación XX1, 20(2), 17-38. https://doi.org/10.5944/educxx1.19030

Bruner, J. S. (1974). Toward a theory of instruction. Harvard University Press.

Campos, G., & Benarroch, A. (2024). Laboratorios virtuales para la enseñanza de las ciencias: una revisión sistemática. Enseñanza de las Ciencias, 42(2), 109-129. https://doi.org/10.5565/rev/ensciencias.6040

Cao, X., Lu, H., Wu, Q., & Hsu, Y. (2025). Systematic review and meta-analysis of the impact of STEM education on students learning outcomes. Frontiers in Psychology, 16, 1579474. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2025.1579474

Carbajal-Destre, P., Rodríguez-Barboza, J. R., Palacios-Garay, J., Ávila-Sánchez, G. A., & Cadenillas-Albornoz, V. (2022). Gamificación como técnica de motivación en el nivel superior. Horizontes, 6(23), 484-496. https://doi.org/10.33996/revistahorizontes.v6i23.351

Carrizo, N. (2021). ¿Cómo pueden aportar las tecnologías inmersivas a la educación ambiental? Electronic Journal of SADIO, 20(2), 84-97. http://sedici.unlp.edu.ar/handle/10915/135623

Cobos, D., Jaén, E. L., López, E., Martín, A. H., & Molina, L. (2012). I Congreso Virtual Internacional sobre Innovación Pedagógica y Praxis Educativa Innovagogía 2012. AFOE. https://acortar.link/lgMEG0

Cohen, J. (2013). Statistical Power Analysis for the Behavioral Sciences (2.a ed.). Routledge.

Cueva, J. L., García, A., & Martínez, O. A. (2019). El conectivismo y las TIC: un paradigma que impacta el proceso enseñanza aprendizaje. Revista Scientific, 4(14), 205-227. https://doi.org/10.29394/Scientific.issn.2542-2987.2019.4.14.10.205-227

D’Angelo, C., Harris, C., & Rutstein, D. (2013). Systematic review and meta-analysis of STEM simulations. En N. Rummel, M. Kapur, M. Nathan, & S. Puntambekar. (Eds.), To see the world and a grain of sand: learning across levels of space, time, and scale: CSCL 2013 conference proceedings vol. 2-short papers, panels, posters, demos & community events, (pp. 239-240). ISLS. https://acortar.link/xSorPX

D’Angelo, C., Rutstein, D., Harris, C., Bernard, R., Borokhovski, E., & Haertel, G. (2014). Simulations for STEM learning: systematic review and meta-analysis. Menlo Park: SRI International, 5(23), 1-5. https://acortar.link/ZkJvqv

Grant, M. J., & Booth, A. (2009). A typology of reviews: an analysis of 14 review types and associated methodologies. Health Information & Libraries Journal, 26(2), 91-108. https://doi.org/10.1111/j.1471-1842.2009.00848.x

Hernández, G. (2012). Enseñanza experimental. ¿cómo y para qué? Educación Química, 23, 92-94. https://doi.org/10.1016/S0187-893X(17)30139-8

Higgins, J. P. T. (2003). Measuring inconsistency in meta-analyses. BMJ, 327(7414), 557-560. https://doi.org/10.1136/bmj.327.7414.557

Kartimi, K., Yunita, Y., Addiin, I., & Shidiq, A. S. (2022). A bibliometric analysis on chemistry virtual laboratory. Educación Química, 33(2), 194-208, 1-31. https://doi.org/10.22201/fq.18708404e.2022.2.80579

Kebritchi, M., Hirumi, A., & Bai, H. (2010). The effects of modern mathematics computer games on mathematics achievement and class motivation. Computers & Education, 55(2), 427-443. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2010.02.007

Li, J., & Liang, W. (2024). Effectiveness of virtual laboratory in engineering education: A meta-analysis. PLOS One, 19(12), e0316269. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0316269

Loorbach, N., Peters, O., Karreman, J., & Steehouder, M. (2015). Validation of the instructional materials motivation survey (IMMS) in a self‐directed instructional setting aimed at working with technology. British Journal of Educational Technology, 46(1), 204-218. https://doi.org/10.1111/bjet.12138

Lorenzo, G. (2022). Análisis de la producción científica en el uso de la realidad virtual en la educación a partir de la estructura conceptual, social e intelectual. Revista de Educación a Distancia, 22(69), 1-31. https://doi.org/10.6018/red.502601

Martínez, A. G. (2005). La enseñanza problémica de las Ciencias Naturales. Revista Iberoamericana de Educación, 36(6), 1-23. https://doi.org/10.35362/rie3662785

Mengist, W., Soromessa, T., & Legese, G. (2020). Method for conducting systematic literature review and meta-analysis for environmental science research. MethodsX, 7, 100777. https://doi.org/10.1016/j.mex.2019.100777

Merchant, Z., Goetz, E. T., Cifuentes, L., Keeney-Kennicutt, W., & Davis, T. J. (2013). Effectiveness of virtual reality-based instruction on students’ learning outcomes in K-12 and higher education: A meta-analysis. Computers & Education, 70, 29-40. https://doi.org/10.1016/j.compedu.2013.07.033

Ortiz-Velásquez, N., Valencia-Cabrera, Y., Campoverde-Martínez, G., Flores-Cumbicus, R., & Núñez-Naranjo, A. (2025). El uso de simuladores digitales para la enseñanza de ciencias sociales. 593 Digital Publisher CEIT, 10(1-2), 97-112. https://doi.org/10.33386/593dp.2025.1-2.2960

Paxinou, E., Zafeiropoulos, V., Sypsas, A., Kiourt, C., & Kalles, D. (2017). Assessing the Impact of Virtualizing Physical Labs (Versión 1). arXiv. https://doi.org/10.48550/ARXIV.1711.11502

Penichet, A., & Mato, M. C. (1996). Las actitudes del alumnado de educación secundaria hacia las ciencias experimentales. Alambique, 9, 131-138. https://acortar.link/SRmkyT

Pintrich, P. R., Smith, D. A. F., Garcia, T., & McKeachie, W. J. (1993). Reliability and predictive validity of the motivated strategies for learning questionnaire (MSLQ). Educational and Psychological Measurement, 53(3), 801-813. https://acortar.link/EI3y6k

Puicaño-Camavilca, A. L. (2024). Las TIC y su influencia en el aprendizaje significativo en una institución educativa peruana. Horizontes, 8(32), 225-235. https://doi.org/10.33996/revistahorizontes.v8i32.718

Reyes-Pozo, G. S., Correa-Asencio, E. I., Pauchi-Alvarado, L. M., Orrala-Bacilio, C. V., & Aquino Suarez, G. I. (2025). Uso de laboratorios virtuales como recurso didáctico para potenciar la enseñanza y el aprendizaje de ciencias naturales. Reincisol, 4(7), 3264-3281. https://doi.org/10.59282/reincisol.V4(7)3264-3281

Ronilo, A., & Castro, R. R. (2023). Effectiveness of virtual simulations in improving secondary students’ achievement in physics: a meta-analysis. International Journal of Instruction, 16(2), 533-556. https://doi.org/10.29333/iji.2023.16229a

Rosli, R., & Ishak, N. A. (2024). Integration of virtual labs in science education: a systematic literature review. Jurnal Pendidikan Sains dan Matemaitk Malaysia, 14(1), 81-103. https://doi.org/10.37134/jpsmm.vol14.1.8.2024

Sánchez-Meca, J. (2022). Revisiones sistemáticas y meta-análisis en educación: un tutorial. Revista Interuniversitaria de Investigación en Tecnología Educativa, 13, 5-40. https://doi.org/10.6018/riite.545451

Santos, M. L., & Prudente, M. (2022). Effectiveness of virtual laboratories in science education: a meta-analysis. International Journal of Information and Education Technology, 12(2), 150-156. https://doi.org/10.18178/ijiet.2022.12.2.1598

Talan, T. (2020). The effect of simulation technique on academic achievement: a meta-analysis study. International Journal of Technology in Education and Science, 5(1), 17-36. https://doi.org/10.46328/ijtes.141

Tong, L. K., Li, Y. Y., Au, M. L., Wang, S. C., & Ng, W. I. (2022). High-fidelity simulation duration and learning outcomes among undergraduate nursing students: a systematic review and meta-analysis. Nurse Education Today, 116, 105435. https://doi.org/10.1016/j.nedt.2022.105435

Tüysüz, C. (2010). The effect of the virtual laboratory on students’ achievement and attitude in chemistry. International Online Journal of Educational Sciences, 2(1), 37-53. https://tinyurl.com/mvwjjnvw

Uslu-Sahan, F., Bilgin, A., & Ozdemir, L. (2023). Effectiveness of virtual reality simulation among bsn students: a meta-analysis of randomized controlled trials. Computers, Informatics, Nursing, 41(11), 921-929. https://doi.org/10.1097/CIN.0000000000001059

Villalobos-Molero, Á., & Romero-Alonso, R. (2023). Laboratorios remotos en educación superior: una revisión bibliográfica sistematizada. TE&ET, 35, 58-68. https://doi.org/10.24215/18509959.35.e7

Yaipén-Gonzales, H. F., Joo, L. A. P., Montenegro-Camacho, L., Soto, R. M. H., Cassano, P. P. G. D., & Mejia, P. J. C. (2023). Virtual simulators in the teaching-learning of chemistry and physics: a systematic review of the literature. International Journal of Membrane Science and Technology, 10(4), 632-641. https://doi.org/10.15379/ijmst.v10i4.2109

Yang, C., Zhang, J., Hu, Y., Yang, X., Chen, M., Shan, M., & Li, L. (2024). The impact of virtual reality on practical skills for students in science and engineering education: a meta-analysis. International Journal of STEM Education, 11(28), 1-15. https://doi.org/10.1186/s40594-024-00487-2

Zárate-Moedano, R., Canchola-Magdaleno, S. L., & Suarez-Medellín, J. (2022). Estrategias didácticas y tecnología utilizada en la enseñanza de las ciencias. Una revisión sistemática. IE Revista de Investigación Educativa de la REDIECH, 13, e1396. https://doi.org/10.33010/ie_rie_rediech.v13i0.1396

Zaturrahmi, Z., Festiyed, F., & Ellizar, E. (2020). The utilization of virtual laboratory in learning: a meta-analysis. Indonesian Journal of Science and Mathematics Education, 3(2), 228-236. https://doi.org/10.24042/ijsme.v3i2.6474

Notas

Formato para estructurar una pregunta en educación (Sánchez-Meca., 2022): P, participante; I, intervención; C, grupo de comparación; O, outcome (resultado); y S, diseño del estudio.