Методологічні основи дослідження методики формування STEM-компетентності в умовах цифровізації навчання фізики

Abstract

У статті розглянуто методологічні основи дослідження методики формування STEM-компетентності учнів у процесі навчання фізики в умовах цифровізації освіти. Обґрунтовано доцільність використання цифрових технологій як ефективного засобу реалізації компетентнісного підходу, що забезпечує інтеграцію природничо-наукових знань, дослідницьких умінь і цифрової грамотності. Визначено, що цифровізація виступає ключовим чинником трансформації сучасної освіти, який формує нову освітню реальність, орієнтовану на інноваційність, міждисциплінарність і практичну спрямованість знань. Проаналізовано чотири рівні методології дослідження – філософський, загально-науковий, конкретно-науковий і технологічний, що забезпечують системність, цілісність і наукову обґрунтованість розробки методики. На філософському рівні увагу зосереджено на законах діалектики, що розкривають суперечності між традиційною та цифровою моделями навчання. На загальнонауковому рівні окреслено застосування системного, синергетичного, середовищного та інформаційного підходів, які дозволяють розглядати навчання фізики як відкриту, самоорганізовану систему, що взаємодіє із соціальними, технологічними та когнітивними чинниками. На конкретно-науковому рівні виділено компетентнісний, діяльнісний, адаптивний, особистісно орієнтований і технологічний підходи, що визначають структуру та логіку формування STEM-компетентності учнів. Технологічний рівень розкриває практичну реалізацію методики через створення цифрового STEM-середовища, застосування віртуальних лабораторій, симуляцій, платформ доповненої реальності та засобів моделювання фізичних процесів. Підкреслено, що запропонована методологічна система формує підґрунтя для ефективного розвитку інтелектуального потенціалу учнів, підвищення мотивації до вивчення фізики та формування навичок, необхідних для майбутньої професійної діяльності у високотехнологічних галузях.The article examines the methodological foundations of studying the methodology for forming students’ STEM competence in the process of learning physics under the conditions of education digitalization. It substantiates the relevance of using digital technologies as an effective tool for implementing a competence-based approach that integrates scientific knowledge, research skills, and digital literacy. Digitalization is defined as a key factor in the transformation of modern education, creating a new learning reality focused on innovation, interdisciplinarity, and the practical application of knowledge. The study outlines four levels of methodology – philosophical, general scientific, specific scientific, and technological – which ensure the systematic and integral character of the research. At the philosophical level, attention is given to dialectical laws explaining the contradictions between traditional and digital models of education. The general scientific level emphasizes systemic, synergetic, environmental, and informational approaches, viewing physics education as an open and self-organizing system that interacts with social, technological, and cognitive factors. The specific scientific level combines competence-based, activity, adaptive, personality-oriented, and technological approaches that define the structure and logic of forming STEM competence. The technological level reflects the practical implementation of the methodology through the creation of a digital STEM environment, the use of virtual laboratories, simulations, augmented reality platforms, and digital modeling tools. It is emphasized that the developed methodological framework fosters intellectual development, enhances students’ motivation to study physics, and contributes to the formation of skills necessary for future professional activity in high-tech and research-oriented fields.