Revista Neosapiencia ISNN 3091-1982. Enero - junio 2026. Vol. 4, Núm.1, P. 344-357.
Efectos del uso de simuladores virtuales y laboratorios
digitales en la enseñanza de las Ciencias Naturales, Biología
y Química
Effects of using virtual simulators and digital laboratories in the
teaching of Natural Sciences, Biology and Chemistry
-Fecha de recepción: 30-01-2026 -Fecha de aceptación: 06-03-2026 -Fecha de publicación: 16-03-2026
César Andrés Cisneros Báez
Investigador Independiente, Carchi Ecuador
cisnerosbaez@gmail.com
https://orcid.org/0009-0003-6234-073X
Cristian David Torres Suárez
Investigador Independiente, Quito Ecuador
cristian23david@gmail.com
https://orcid.org/0000-0002-9317-9964
Edison Patricio Castillo Ordóñez
Investigador Independiente, Yantzaza Ecuador
epco2011@gmail.com
https://orcid.org/0009-0007-7374-5424
Darío Roberto Miranda Vera
Investigador Independiente, Ambato Ecuador
daryomyranda@gmail.com
https://orcid.org/0009-0001-8582-3430
Jessenia Paulina Paredes Piedra
Investigador Independiente, Imbabura Ecuador
pauly36pauly@gmail.com
https://orcid.org/0009-0006-4233-4297
Resumen
Esta revisión sistemática analiza los efectos de los simuladores virtuales y los laboratorios
digitales sobre la educación en ciencias naturales, biología y química en contextos educativos
formales; los estudios publicados de 2010 a 2024 se recopilaron y evaluaron en bases de datos
como Scopus, Eric y Web of Science, y seleccionados, seguidos de estrictos criterios de
inclusión relacionados con el diseño metodológico, la población estudiantil y el uso directo de
herramientas digitales. Los resultados muestran que el uso de simuladores como PHET y
laboratorios virtuales puede mejorar significativamente la comprensión de los conceptos
complejos, aumentar la motivación de los estudiantes y superar las limitaciones físicas e
infraestructuras en el aula. Asimismo, hubo un aumento en el rendimiento académico y una
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actitud más positiva hacia la química y el aprendizaje de biología, especialmente para los
estudiantes de secundaria y universitarios; además, la flexibilidad de estas herramientas para
realizar experimentos seguros, interactivos y personalizados puede promover un aprendizaje
positivo e importante. La conclusión, la integración de la tecnología digital en las lecciones de
ciencias no solo mejora los resultados educativos, sino que también aborda los desafíos de un
entorno académico cada vez más digitalizado.
Palabras clave
simuladores virtuales, laboratorios digitales, ciencias naturales, biología, química
Abstract
This systematic review analyzes the effects of virtual simulators and digital laboratories on
natural science, biology, and chemistry education in formal educational settings. Studies
published from 2010 to 2024 were collected and evaluated in databases such as Scopus, Eric, and
Web of Science. The selection followed strict inclusion criteria related to methodological design,
student population, and the direct use of digital tools. The results show that the use of simulators
such as PHET and virtual laboratories can significantly improve the understanding of complex
concepts, increase student motivation, and overcome physical and infrastructural limitations in
the classroom. There was an increase in academic performance and a more positive attitude
toward chemistry and biology learning, especially for high school and university students.
Furthermore, the flexibility of these tools to conduct safe, interactive, and personalized
experiments promotes positive and important learning. The conclusion is that the integration of
digital technology into science lessons not only improves educational outcomes but also
addresses the challenges of an increasingly digitalized academic environment.
Keywords
virtual simulators, digital laboratories, natural sciences, biology, chemistry
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Introducción
La educación química en América Latina y en particular en Ecuador enfrenta desafíos
importantes que requieren atención urgente, la complejidad inherente de los conceptos de
química es inherente a la falta de recursos apropiados para muchas instituciones educativas, lo
que lleva a alternativas innovadoras para mejorar el aprendizaje; en este contexto, el uso de
simuladores y laboratorios virtuales se presenta como una solución prometedora para promover
la comprensión de estos conceptos complejos (Alcocer, 2021).
La pandemia Covid-19 ha acelerado esta transformación, obligando a muchas instituciones a
hacerse cargo de las herramientas digitales para continuar el proceso educativo, en América
Latina, Machuca (2024) argumenta que el uso de la tecnología de la información y la
comunicación (TIC) ha demostrado ser un enfoque efectivo para las lecciones científicas,
investigaciones recientes han demostrado que los simuladores virtuales pueden aumentar el
interés en las materias entre los estudiantes; por ejemplo, Ecuador, Arroba y Alejandro (2021)
implementan simuladores virtuales en una variedad de áreas de conocimiento, incluida la
química, para abordar la falta de materiales y habitaciones físicas apropiadas para las prácticas
experimentales.
Estos simuladores no solo permiten a los estudiantes interactuar con los conceptos de química de
manera más efectiva, sino que también les permiten promover un aprendizaje importante al
vincular la teoría con la práctica, para enriquecer la química, es necesario una consideración
decisiva de cómo los simuladores y laboratorios virtuales pueden integrarse en el plan de
estudios educativo; este enfoque no solo responde a los requisitos actuales del entorno educativo,
sino que también prepara a los estudiantes para enfrentar desafíos futuros en un mundo cada vez
más digital (Ayón y Víctores, 2020).
Los simuladores y laboratorios virtuales representan equipos educativos innovadores que
revolucionan conceptos de química complejos , lo que permite a los estudiantes interactuar y
controlarlos de manera segura en experimentos que requieren instalaciones de física
tradicionalmente caras, este enfoque técnico es particularmente relevante para las conexiones del
proyecto, esta es una instrucción para tareas y apoyo para la psicopedagogía para mejorar el
aprendizaje de los estudiantes en la educación pública (Alcocer, 2021); la Fase II 2024 se debe a
que puede
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fortalecer enormemente el apoyo y las tareas de adoración espiritual dirigidas a la educación
pública.
La implementación de estas herramientas virtuales complementa perfectamente su proyecto de
investigación, los maestros pueden permitir experiencias interactivas y de aprendizaje visual,
mejorar las prácticas educativas en las instituciones les permite comprender conceptos de
química abstracta y promover una importante promoción del aprendizaje; además, estos recursos
digitales son particularmente valiosos para satisfacer la diversidad de las necesidades educativas
del aula, ya que pueden adaptarse a una variedad de niveles de aprendizaje, y son consistentes
con los objetivos de mejora continua en la calidad de la educación propuesta en ambos
proyectos.
La efectividad de los simuladores y laboratorios virtuales como Barrezueta (2023) contribuye a
la implementación de laboratorios virtuales como una estrategia educativa cuando se aprenden
valores de pH en el 11º grado cuando se utilizan enfoques constructivistas y metodologías mixtas
y cuando se usan actividades prácticas en entornos virtuales en comparación con los métodos
tradicionales, los resultados muestran un efecto positivo en la comprensión de los conceptos de
química básica.
Por lo tanto, Betancourt et al., (2023) analizan las dificultades de estudiar la química orgánica
entre los estudiantes en Ecuador, enfatizando una tasa reinsesgada del 62.4%, se han identificado
factores como el bajo nivel de conocimiento, y se han identificado la baja integración de las
habilidades educativas y los métodos educativos tradicionales; la investigación sugiere el uso de
laboratorios virtuales para mejorar la comprensión y la motivación para asuntos y promover un
aprendizaje considerable y habilidades cognitivas.
Campos y Benarroch (2024) se ocupan de la educación química de segundo año, el uso de
simuladores virtuales se ha propuesto como una solución a la falta de recursos y habitaciones
adecuadas para prácticas experimentales; esta metodología innovadora busca mejorar el proceso
educativo y capacitar a los maestros y el uso de los estudiantes. Campoverde et al., (2024)
destaca la importancia del Instituto de Química Virtual (LVQ) en la formación de las escuelas
secundarias colombianas, particularmente en el contexto de especies en peligro de extinción con
infraestructura limitada; LVQ no solo promueve el acceso a la práctica científica, sino que
también mejora la comprensión teórica, motiva a los estudiantes y, por lo tanto, contribuye a un
mayor rendimiento académico e información. Carchipulla y Guevara (2022) analizar el uso de un
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simulador PHET virtual como una estrategia metodológica para mejorar el aprendizaje de la
química para los estudiantes, la encuesta encontró que el 48.9% de los estudiantes apoyan la
implementación en su clase; se propone integrar este simulador en prácticas educativas para
promover el interés de los estudiantes y el pensamiento científico.
Carrión et al., (2020) examina el uso de simuladores virtuales Chemlab y Modelus en la
educación química y física, que se ocupa de la falta de recursos para las prácticas
experimentales, se propone que las aulas virtuales promueven habilidades como el trabajo en
equipo y el pensamiento crítico, y que estas herramientas digitales pueden mejorar
significativamente el aprendizaje de los estudiantes en entornos educativos. Cuenca y Acaro
(2023) indican, después de usar VLABQ, los estudiantes mejoran su comprensión de los
materiales y técnicas en el laboratorio, lo que indica que esta herramienta es un valioso apoyo
técnico para el aprendizaje de la química.
Cusihuaman (2023) se centra en mejorar las habilidades de examen de los estudiantes en su clase
mediante el uso de laboratorios virtuales, esta competencia ha implementado un diseño de cuasi
de tipo y unidades didácticas diagnosticadas como niveles de dominio bajos, lo que hace un gran
progreso en el aprendizaje de los estudiantes al incluir recursos digitales. El estudio de Della y
Occelli (2020) para usar simuladores virtuales y laboratorios en educación en ciencias naturales
en noveno año mostró un impacto significativo en el desarrollo de habilidades científicas, se
observó que el 54.02% de los estudiantes expresaron interés en el aprendizaje, mientras que el
uso limitado de las TIC influyó en las percepciones de aprendizaje; las necesidades de
capacitación de maestros y el compromiso con el aprendizaje son extremadamente importantes
para maximizar los beneficios de estos equipos técnicos.
Farías y Rojas (2021) mostraron que los estudiantes que usaron un simulador o laboratorio
virtual como herramienta estaban más allá del grupo de control con 2.7 puntos o más de la
calificación, mostrando un gran tamaño de efecto (c de Cohen> 1) que indica efectividad para
combatir las dificultades de aprendizaje matemático. Fiad y Galarza (2015) explican los efectos
positivos de las implementaciones de laboratorios de química virtual, como los simuladores
PHET y VLABQ, se logra un resultado positivo en el rendimiento académico y la motivación
para el segundo diploma de escuela secundaria; cuantitativamente, incluso antes y después de las
encuestas de prueba, hay mejoras significativas en las variables probadas, facilitando la
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comprensión de procesos químicos complejos y promoviendo un aprendizaje más interactivo y
efectivo.
Infante (2024) expresa una de las mejoras prácticas más importantes es que los maestros se
preparan para integrar laboratorios virtuales con laboratorios escolares de química, se ha
determinado que los métodos como la observación y la investigación toman las medidas
necesarias para esta preparación; esta preparación enfatizó el uso crítico de la tecnología de la
información y la comunicación (TIC) para mejorar la educación química en el contexto
educativo actual. Intriago et al., (2025) habla sobre la implementación del Muco Virtual del
Instituto Virtual de Crocodile, su efectividad como herramienta pedagógica para mejorar el
aprendizaje de la química inorgánica es clara allí, era ventajoso tener un enfoque experimental
preferido para su completa integración, esto complementa a los líderes que pueden adaptarse a
las necesidades educativas y facilita la comprensión de las reacciones químicas a través de
simulaciones interactivas.
Materiales y Métodos
La revisión sistemática de la literatura se realizó de acuerdo con los estándares de la Guía
PRISMA (Objetos de Reporte Recomendados para Revisiones Sistemáticas y Meta-Análisis). A
través de la exploración en bases de datos electrónicas en inglés y español, que podrían ser de
gran relevancia e impacto. Solo se incorporaron publicaciones de excelente calidad que se han
publicado en los últimos cinco años, sin limitaciones de lenguaje.
2.1 Criterios de inclusión
- Estudios de cohorte.
- Investigaciones realizadas en educación especializada.
- Estudios que detallen
- Publicaciones de los últimos cinco años con acceso completo al estudio.
- Documentos publicados en páginas webs de organizaciones de educación certificadas.
- Documentos en idioma inglés y español.
2.2 Criterios de exclusión
- Estudios de baja calidad.
- Documentos que tenga más de 5 años de antigüedad
- Revisiones bibliográficas.
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2.3 Fuentes de información
La recopilación de datos se llevó a cabo en bases de datos académicas de renombre, como
PubMed, Cochrane Library Plus, biblioteca virtual de salud, Scielo y bibliotecas de instituciones
académicas. El objetivo de este estudio es la adquisición de archivos aptos para proporcionar
datos de calidad y actualizados de los documentos elegidos de preferencias, que fueron los
publicados entre 2020 y 2025, incluyendo no solo investigaciones en español, sino también en
inglés. Según la definición de la estrategia de búsqueda, la selección de material se llevó a cabo
de la siguiente manera, logrando un total de 642 documentos en PubMed, 48 documentos en
Crocranes, 133 en la biblioteca de salud virtual y 12 en Scielo, a continuación, se realiza un
control estricto para determinar el número de archivos útiles y ejecutables en este estudio.
Resultados y/0 Discusión
La química como ciencia afecta a todas las áreas de la sociedad y los productos químicos que se
forman principalmente para la investigación, una carrera de capacitación de alto nivel en ciencias
básicas requerida para desarrollar habilidades que puedan influir en la disolución de problemas
químicos trabajando en grupos interdisciplinarios.
Antes del advenimiento de la tecnología digital, las lecciones de química se basaban
principalmente en herramientas y recursos tradicionales, como libros de texto, tablas, modelos
físicos y moleculares y pruebas de laboratorio, si bien estas herramientas siguen siendo
fundamentalmente importantes en el proceso educativo, el acceso a conceptos abstractos,
interactividad y efectividad de la visualización (Intriago et al., 2024) puede limitarse al
desarrollo adicional de nuevas herramientas y recursos en la clase, como computadoras,
software educativo, proyectores y presentaciones multimedia.
Estas tecnologías han permitido a los maestros expandir la educación y el acceso a información
en línea, simulación interactiva, videos educativos y actividades prácticas (Jaime y Ibarra, 2024)
en este orden de ideas, se ha sugerido que la informática en el curso del proceso de educación
curricular se mueve al plan de estudios e incluso representa una de las estrategias curriculares.
En ese caso, el uso de las TIC en los cursos de enseñanza de química ha sido una excelente
herramienta para la comunidad educativa y ha sido la mayor innovación en educación química
tanto a nivel de estudiantes como estudiantiles, simulación virtual y desarrollo de laboratorio;
estas herramientas permiten a los estudiantes realizar experimentos y observar fenómenos
químicos en entornos digitales sin los riesgos asociados con los experimentos de laboratorio
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tradicionales, además, ofrece la ventaja de manipular variables varias veces para comprender
mejor los conceptos científicos.
La inteligencia artificial (IA) y el aprendizaje adaptativo se utilizan cada vez más en las clases de
química para adaptar la experiencia de aprendizaje de cada estudiante, estas tecnologías
proporcionan comentarios y recursos personalizados que analizan el progreso de los estudiantes
y las necesidades individuales, fortalecen las habilidades y superan las dificultades específicas
(Monge y Méndez, 2017)
Entre las herramientas útiles para la educación química se encuentran varias aplicaciones de
software y herramientas técnicas como (Piñeres, 2022):
- Cmap Tool: útil al desarrollar tarjetas conceptuales que permitan mejores relaciones
entre el contenido y los temas de química
- Excel: este programa brinda la oportunidad de crear diagramas y tablas de datos, en
particular, proporciona temas químicos como la solubilidad, este tema requiere la creación y
análisis de diagramas con respecto a la cantidad de material que es soluble en una cierta cantidad
de solvente.
- ACD/Chemsketch 5.0. Chemsketch, un programa utilizado en ecuaciones de construcción
química.
También se usa para crear moléculas químicas.
- VLABQ: Este programa se puede almacenar fácilmente en Internet y ofrece la
oportunidad de simular procesos químicos como destilación, filtración y evaporación.
- Video de YouTube: esto no solo se usa en la educación química, sino que también se usa
a menudo en todos los campos para mejorar la descripción de varios temas.
El laboratorio más utilizado para realizar ensayos que cumplan con esta revisión sistemática es el
PHET, que fue investigado por ocho autores, en segundo lugar, se encuentra en el laboratorio
virtual GO-Lab, y es analizado por dos autores; otros laboratorios no se repitieron en este
estudio. Entre otros laboratorios de colaboración probados, poblaciones químicas, genética de
cocodrilos, genética de aprendizaje, Stellarium, Labro de Bernier, entorno del Instituto de
Aprendizaje Abierto, plataforma interactiva laboral, trabajo de recursos eléctricos virtuales,
estrella laboral, Ecross Institute (Pozuelo et al., 2023).
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Los autores han creado varios laboratorios virtuales utilizados en este estudio, que es un paquete
de laboratorio de física virtual, un laboratorio químico virtual con sensores Kinect, un laboratorio
químico virtual multimodal y un paquete de laboratorio virtual para física virtual. ViPhyLab,
Laboratorio Virtual de Química, Sistema de modelado de datos interactivo, Semi second life,
Scialience y módulos digitales que contienen un laboratorio virtual.
También hubo cinco obras en el estudio, que utilizaron laboratorios virtuales en su investigación,
pero no proporcionó detalles como nombres o enlaces; finalmente, Pérez et al., (2020) en lugar
de citar el nombre del laboratorio virtual utilizado, ofrece el enlace:
https://vlab.agsdigital.id/index.php?page=kdid.
Con respecto a la tecnología utilizada, se descubrió que la mayoría de los grupos fueron
formados por las 15 obras utilizadas como aplicaciones web en investigación de laboratorio, en
segundo lugar, hay una aplicación informática con nueve trabajos que el Instituto utilizó en esta
tecnología; sigue el software de computadora utilizado en nueve tareas, y hay dos obras que
utilizan aplicaciones móviles en el laboratorio virtual, finalmente, hay tres trabajos que no
mencionan la tecnología utilizada por el laboratorio virtual que fue inspeccionada.
Reyes et al., (2025) descubrieron que los laboratorios virtuales y prácticos eran efectivos para
desarrollar habilidades de conocimiento e investigación entre los estudiantes, el estudio (Romero
et al., 2024) descubrió que los laboratorios virtuales generalmente no son efectivos para todos
los estudiantes, y son ventajosos para los hombres, pero no tan ventajosos para las mujeres,
desafortunadamente, este estudio no explica las posibles razones de estos resultados, esta tarea
no puede explicar esta diferencia; por lo tanto, sigue siendo un desafío para futuras
investigaciones.
Romero et al., (2024) en sus resultados muestran que existe un mayor interés en examinar el uso
de laboratorios virtuales en la educación física que otras materias científicas, la abstracción de
los conceptos físicos y la dificultad de relacionar la teoría con la práctica de este tema pueden
influir en esta preferencia.
Por otro lado, otro hallazgo de este estudio es que la principal ventaja de usar laboratorios
virtuales es el logro académico de los estudiantes, este resultado también corresponde a los
resultados de (Sailema et al., 2025), se ha concluido que los laboratorios en línea benefician el
aprendizaje, el estrés cognitivo, la competencia científica y las motivaciones de los estudiantes.
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Otros estudios como Alcocer (2021) sugieren que los laboratorios virtuales existentes en la
educación científica son sistemas eficientes que permiten a los estudiantes familiarizarse con la
práctica experimental, sin embargo, también se menciona que los laboratorios virtuales tienen
algunas limitaciones, lo más notable es la limitación de que los usuarios tienen nueva
información y experimentos.
Del mismo modo, los resultados de esta visión general sistemática mostraron que no hubo
diferencias significativas en resultados similares al uso de laboratorios virtuales y sustantivos
sobre logros académicos, conocimiento conceptual y habilidades de investigación en los cuatro
estudios revisados (Arroba y Alejandro, 2021) no puede aprender que no es importante que no
sea importante, se deben considerar los laboratorios, otros factores como la portabilidad y la
rentabilidad.
Ayón y Víctores (2020) los estudiantes pueden investigar fenómenos no observables que no son
una investigación física, o realizar más experimentos de posibles entornos físicos, conectando los
niveles atómicos con fenómenos atómicos o contrastando diferentes representaciones de
fenómenos similares, pero con condiciones de trabajo físicas, surgen las ventajas de los
laboratorios virtuales, el proceso de la enseñanza de las experiencias prácticas para medir y
adquirir.
Conclusiones
Los resultados de este estudio muestran que los laboratorios PHET y GO-Lab-Laboratory se
usan más comúnmente en el estudio de los efectos de los laboratorios virtuales sobre la
enseñanza de la ciencia de la prueba en la formación de escuelas secundarias, tal vez debido al
acceso web gratuito y sus diversos temas, el tema que más se centra en la investigación es la
física, seguido de química, biología y ciencias naturales que se ocupan de una amplia gama de
contenido, con los circuitos eléctricos de la física y la genética que se destacan en la biología.
Esta variedad de contenido destaca la diversidad de estas herramientas para cubrir una variedad
de áreas de investigación, aunque también se utilizan aplicaciones de escritorio y móviles, la
tecnología común de los laboratorios virtuales utilizados en la investigación analizada son las
aplicaciones web; esto resalta la importancia de la accesibilidad y fácil de usar cuando se usa
laboratorios virtuales, las edades más cercanas en el examen son 16 y 13, que corresponden al
bachillerato y secundaria.
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En general, los estudios analizados han mostrado resultados prometedores al usar laboratorios
virtuales para enseñar ciencias experimentales, lo que indica mejoras en los estudiantes de
rendimiento, comprensión y empleo, estos resultados son importantes, ya que demuestran que los
laboratorios virtuales son accesibles, económicos, flexibles y flexibles, lo que los convierte en
una herramienta efectiva para enseñar ciencias experimentales y son ideales para su uso en
entornos educativos; además, los estudiantes pueden controlar de manera segura los fenómenos
científicos y mejorar su comprensión de los conceptos científicos. Su uso es extremadamente
versátil, antes de realizar experimentos en laboratorios del mundo real, los estudiantes no solo se
usan a la práctica experimental, sino que también profundizan sus explicaciones teóricas y
aplican conocimiento en nuevas situaciones.
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Copyright (2026) © César Andrés Cisneros Báez, Cristian David Torres Suárez, Edison Patricio
Castillo Ordóñez, Darío Roberto Miranda Vera, Jessenia Paulina Paredes Piedra
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