Assessment of accessibility in virtual laboratories: a systematic review

In an era of rapid evolution in educational technologies, Virtual Labs (V-Labs) have emerged as a promising solution, fundamentally altering how learners engage with scientific concepts and experiments. Despite their potential, ensuring their effectiveness and inclusivity in terms of accessibility to diverse students remains a challenging task. Currently, there is limited insight into the accessibility of V-Labs, a gap that our study aims to address. This study seeks to ascertain the effectiveness of V-Labs in terms of accessibility and inclusivity. We synthesized empirical studies, reviewing 36 articles published between 2000 and 2023. Of these articles, 69% of the studies were conducted in higher education and covered a wide range of learning environments. Our study revealed that 47.3% of the studies focused on various engineering subjects. Our findings provide insight into V-Labs’ accessibility from four key perspectives: (a) students with limited abilities, (b) diverse cultural and linguistic backgrounds, (c) instructional design features and content availability, and (d) interaction supporting features. We also identified existing gaps in the accessibility of the V-Labs from the four perspectives. Furthermore, we examined the assessment methods of V-Labs, shed light on the aspects that are evaluated, and underscored the need for future work on assessment strategies

Estudio de validación didáctica de Laboratorios Virtuales integrados en plataformas b-learning y/o en redes sociales ubicuas, y su combinación con gamificación en enseñanzas de Educación Superior

La incorporación de las nuevas tecnologías de la información y la comunicación (TIC) a enseñanzas del Marco Español de Cualificaciones para la Educación Superior (MECES) está siendo relevante en el fomento de un aprendizaje más efectivo y como impulso de un sistema educativo de calidad. En la actualidad, en el diseño de los nuevos planes de estudio de las enseñanzas de Educación Superior, basados en la adquisición de competencias, se está favoreciendo la aplicación de propuestas metodológicas que fomentan la interacción, la construcción de conocimiento y el aprendizaje autónomo y cooperativo. En las disciplinas científico-tecnológicas, las prácticas reales de laboratorio son esenciales en el proceso de enseñanza-aprendizaje del alumnado del entorno MECES. Sin embargo, existen muchas limitaciones técnicas, presupuestarias y organizativas en el uso didáctico de dichos laboratorios. Estos inconvenientes, sumados a la creciente disponibilidad de tecnología multimedia e interactiva, han facilitado la introducción de nuevas herramientas didácticas, apoyadas en metodologías de aprendizaje móvil (mlearning) y aprendizaje ubicuo (u-learning), que favorecen la incorporación activa del alumno en su formación. Entre ellas, destaca la creación y utilización de laboratorios virtuales (LV), que permiten simular y reproducir las condiciones de trabajo de un laboratorio experimental, y su integración combinada con el uso didáctico de redes sociales y gamificación en el contexto educativo. Todo ello los convierte en recursos didácticos de gran influencia en el proceso de formación del alumnado. La presente tesis doctoral se centra en el estudio de la influencia del uso de laboratorios virtuales (LV) y su integración combinada con el apoyo didáctico de redes sociales y gamificación en asignaturas científico-tecnológicas de enseñanzas del MECES: Ciclo Formativo de Grado Superior de Formación Profesional, Grado y Máster. En el primer capítulo se realiza un análisis previo del papel actual de las TIC y la integración de los LV, junto al uso de redes sociales y gamificación, en el proceso de enseñanza-aprendizaje en Educación Superior. En el segundo capítulo se expone el contexto de la investigación, la motivación que la impulsa y los objetivos que se persiguen. En el tercer capítulo se desarrolla una descripción y evaluación sobre la utilidad didáctica y pedagógica de un Plataforma Virtual Interactiva de Ensayos de Tracción Mecánica (PVIET) utilizado en asignaturas del ámbito de fabricación mecánica en Formación Profesional de Grado Superior en España (MECES-1/EQF-5). El cuarto capítulo se centra en la gamificación combinada con la experimentación física en una Web Virtual Interactiva (WVI) de Instrumentación Eléctrica (Oscivirtual), mediante la implementación y validación de una aplicación web móvil, utilizada por estudiantes de la asignatura de Física en los Grados de Ingeniería Eléctrica e Informática (MECES-2/EQF-6). En el quinto capítulo se ha evaluado la utilidad didáctica de la combinación de tres Laboratorios Virtuales sobre Caracterización de Biodiésel (LVCB) integrados en la red social Facebook para alumnado de Máster Universitario (MECES-3/EQF-7). Por último, en el sexto capítulo se establecen conclusiones que se derivan de la investigación llevada a cabo y de los resultados obtenidos, así como posibles líneas de investigación futuras.The incorporation of the new information and communication technologies (ICTs) within the Spanish Qualifications Framework for Higher Education (SQFHE) has become critical in promoting more effective learning and fostering a high-quality education system. Nowadays, the inclusion of new teaching methodologies in Higher Education courses encourages the interaction, knowledge building, autonomous and cooperative knowledge. Such courses are based on the acquisition of abilities and skills. In the scientific-technological fields, practices in real laboratory are vital in the teaching-learning process of students in the SQFHE. Nonetheless, there are technical, budgetary and organizational restrictions in teaching how to use of such laboratories. These obstacles, combine with the increasing availability of multimedia and interactive technologies, have facilitated the introduction of new teaching tools. Such tools are supported by mobile learning (m-learning) and ubiquitous learning (u-learning) approaches, by which is promoted students’ active role in their learning process. One of the most outstanding tools is the virtual laboratories (VLs), which simulate and reproduce the working conditions of an experimental laboratory. Their integration with teaching using other tools, such as social networks or gamification in the educational context, has opened the educational field. Based on the previous states, the current educational resources have a great influence in the students’ learning process. This doctoral dissertation has focused on analyzing the influence of virtual laboratories (VLs) and their combination with the social networks and gamification in scientific-technological subjects of SQFHE courses: Advanced Vocational Education and Training, University Degree and Master. In the first chapter, an initial analysis of the current role of ICTs and the integration of VLs was carried out, as well as, the use of social networks and gamification in the teaching-learning process in Higher Education. In the second chapter, the context of the investigation, the motivation that drives it and the intended goals were studied and exposed. In the third chapter, the didactic and pedagogical effectiveness of an Interactive Virtual Platform of Mechanical Traction Tests (IVPMTT) used in subjects of the field of mechanical manufacturing in Advanced Vocational Education and Training in Spain (SQFHE-1/EQF -5) has been described and evaluated. The fourth chapter has focused on gamification united with physical experimentation in an Interactive Virtual Web (IVW) of Electrical Instrumentation (Oscivirtual). This implementation and validation of a mobile web application was carried out by students of the Physics course in the Electrical Engineering and Computer Science Degrees (SQFHE-2/EQF-6). In the fifth chapter, the didactic effectiveness of the combination of three Virtual Laboratories on Biodiesel Characterization (VLBC) integrated in the social network called Facebook for students of master’s degree (SQFHE-3/EQF-7) has been evaluated. Finally, the last chapter presents the conclusions of the research carried out and the results obtained, as well as possible future lines of research