ENHANCING LEARNING IN CHEMISTRY LABORATORY: EFFECT OF PRE-LAB SIMULATIONS AND FLOWCHART ON PRE-SERVICE TEACHERS' ACHIEVEMENT

Background: Simulations are widely used in education to provide dynamic learning environments and are particularly useful in chemistry where they can substitute for physical experiments when laboratory conditions are inadequate or materials hazardous. In this study simulations were employed not as replacements but to enhance the effectiveness of physical laboratory experiments. Aim: The study aimed to investigate the impact of simulation- and flowchart-supported instruction on solution preparation and heating on the academic achievement of pre-service chemistry teachers and to explore their opinions about preparing for hands-on experiments by first conducting a pre-lab simulation. Methods: The study employed a static group pretest-posttest design involving pre-service teachers enrolled in the General Chemistry Laboratory course. Instruction proceeded in two stages: first experiments were conducted online through simulations; second the same experiments were performed in a physical laboratory. Data were collected via quizzes (pretest) an achievement exam (posttest) and a feedback form. Results: The Wilcoxon Signed Rank test indicated that simulation-supported laboratory experiments had a significant positive effect on participants' achievement. Additionally the Mann–Whitney U test revealed a significant difference between the posttest scores of pre-service teachers who prepared a flowchart using simulations and those who did not. Discussion: Enhancing laboratory experiments with simulations provides a richer and more varied learning experience by offering both concrete and virtual experiences. Flowcharts drawn up by the participants were not simple lists of steps but also covered the properties of the chemicals utilized key points to consider and significant reminders. This supported durable learning through enhancing students skills in organizing associating and applying knowledge. Conclusions: In conclusion running simulations before laboratory experiments has been shown to improve academic achievement. Moreover pre-service teachers who both conducted the simulations and prepared their flowcharts achieved higher scores than their peers. Participants also reported reduced anxiety increased confidence and perceived simulations as beneficial for planning and carrying out the experiments. --- Resumo --- Introdução: Simulações são amplamente utilizadas na educação para proporcionar ambientes de aprendizagem dinâmicos e são particularmente úteis na química, onde podem substituir experimentos físicos quando as condições de laboratório são inadequadas ou os materiais forem perigosos. Neste estudo, as simulações foram empregadas não como substitutas, mas para potencializar a eficácia dos experimentos laboratoriais presenciais. Objetivo: O estudo teve como objetivo investigar o impacto do uso de simulações e fluxogramas na instrução sobre preparo de soluções e aquecimento sobre o desempenho acadêmico de futuros professores de química, além de explorar suas opiniões sobre a preparação para experimentos práticos por meio de simulações pré-laboratoriais. Métodos: Adotou-se um delineamento do tipo grupo estático com pré-teste e pós-teste, envolvendo futuros professores matriculados na disciplina de Laboratório de Química Geral. A instrução ocorreu em duas etapas: primeiro, os experimentos foram realizados online por meio de simulações; em seguida, os mesmos experimentos foram executados em laboratório físico. Os dados foram coletados por meio de quizzes (pré-teste), uma prova de desempenho (pós-teste) e um formulário de feedback. Resultados: O teste de Wilcoxon indicou que os experimentos laboratoriais apoiados por simulações tiveram um efeito positivo e estatisticamente significativo no desempenho dos participantes. Além disso, o teste de Mann–Whitney U revelou diferença significativa entre as notas do pós-teste dos futuros professores que elaboraram um fluxograma com base nas simulações e aqueles que não o fizeram. Discussão: O uso de simulações para enriquecer experimentos laboratoriais proporciona uma experiência de aprendizagem mais rica e diversificada, combinando vivências concretas e virtuais. Os fluxogramas elaborados pelos participantes não eram meras listas de procedimentos, mas incluíam também propriedades das substâncias utilizadas, pontos-chave a serem observados e lembretes importantes. Essa prática favoreceu uma aprendizagem duradoura ao desenvolver habilidades de organização, associação e aplicação do conhecimento. Conclusões: Concluiu-se que a realização de simulações antes dos experimentos laboratoriais melhora significativamente o desempenho acadêmico. Ademais, os futuros professores que tanto realizaram as simulações quanto elaboraram fluxogramas obtiveram pontuações superiores às de seus colegas. Os participantes também relataram menor ansiedade, maior confiança e consideraram as simulações benéficas para o planejamento e a execução dos experimentos.