Дидактичний потенціал 3D-моделювання як засобу реалізації STEM-орієнтованого підходу в закладах загальної середньої освіти

У статті теоретично обґрунтовано дидактичний потенціал 3D-моделювання як інструменту реалізації STEM-орієнтованого підходу в освітньому процесі закладів загальної середньої освіти. Актуальність дослідження зумовлена інтенсивною цифровою трансформацією навчання та гострою потребою у впровадженні засобів, що забезпечують міждисциплінарність, практичну спрямованість і розвиток інженерного мислення учнів. Метою роботи є визначення педагогічних можливостей 3D-моделювання та розроблення напрямів його інтеграції в освітню діяльність, зокрема в умовах змішаного навчання. Методологічну основу розвідки становлять комплекс теоретичних методів, як-от аналіз наукової та нормативної літератури, систематизація підходів до STEM-освіти, а також емпіричні методи, зокрема педагогічне спостереження та вивчення досвіду реалізації учнівських 3D-проєктів. Доведено, що 3D-моделювання виходить за межі суто технічного опанування програмного забезпечення, виступаючи потужним інтеграційним засобом для природничо-математичних дисциплін, технологій та мистецтва. Виокремлено ключові дидактичні функції 3D-моделювання: візуалізаційну, проєктно-конструкторську, дослідницьку, мотиваційну, а також комунікативну. Обґрунтовано, що створення тривимірних об’єктів стимулює розвиток просторової уяви, алгоритмічного мислення, навичок проєктування та рефлексії. Особливу увагу приділено ефективності застосування 3D-технологій в умовах змішаного навчання, де поєднання очних занять із дистанційним опрацюванням матеріалів через електронні навчально-методичні комплекси забезпечує гнучкість освітнього процесу та персоналізацію навчання. Запропоновано структуру та компоненти електронного навчально-методичного комплексу, який сприяє розвитку самостійності учнів. Підсумовано, що 3D-моделювання відповідає фундаментальним засадам STEM-освіти, адже орієнтує здобувачів освіти на розв’язання реальних проблем шляхом створення власних цифрових і матеріалізованих продуктів. Визначено, що ефективність впровадження цієї технології залежить від вікової адаптації завдань, комплексності оцінювання та наявності якісної цифрової інфраструктури. Перспективи подальших досліджень спрямовані на розроблення цілісної методики навчання 3D-моделювання для різних вікових груп та наукове обґрунтування педагогічних умов інтеграції віртуальної і доповненої реальності в шкільний STEM-простір.

The article provides a theoretical substantiation of the didactic potential of 3D modeling as a tool for implementing a STEM-oriented approach in general secondary education. The relevance of the study is driven by the rapid digital transformation of education and the pressing need to introduce resources that ensure interdisciplinarity, practical orientation, and the development of students' engineering thinking. The aim of the work is to determine the pedagogical capabilities of 3D modeling and to define strategies for its integration into the educational process, particularly within the context of blended learning. The methodological framework of the study includes a complex of theoretical methods, such as an analysis of scientific and regulatory literature and a systematization of approaches to STEM education, as well as empirical methods, including pedagogical observation and the study of student 3D projects. It is demonstrated that 3D modeling transcends the purely technical mastery of software, serving as a powerful integrative tool for STEM disciplines, technology, and the arts. The study highlights key didactic functions of 3D modeling: visualization, project-based design, research, motivation, and communication.
It is substantiated that the creation of three-dimensional objects stimulates the development of spatial imagination, algorithmic thinking, design skills, and reflection. Particular attention is given to the effectiveness of applying 3D technologies in a blended learning environment, where the combination of face-to-face instruction with remote material processing through electronic educational-methodical complexes ensures flexibility and personalization of the learning process. The structure and components of an electronic educational-methodical complex, designed to foster student independence, are proposed. In conclusion, 3D modeling aligns with the fundamental principles of STEM education by orienting students toward solving real-world problems through the creation of their own digital and materialized products. It is determined that the success of implementing this technology depends on age-appropriate task adaptation, comprehensive assessment, and the availability of high-quality digital infrastructure. Prospects for further research are directed toward developing a holistic methodology for teaching 3D modeling across different age groups and scientifically substantiating the pedagogical conditions for integrating virtual and augmented reality into the school STEM environment.