Методичний кейс STEМ-моделювання

до циклу уроків з біології у 8 класі

Тема 6. Дихальна система та газообмін

Відповідає модельній навчальній програмі  «Біологія, 7–9 кл.» для закладів загальної середньої освіти (автори: П.Г. Балан О.М. Кулініч, Л.П. Юрченко).

Автор: Табачнікова Оксана Григорівна.
Посада: вчитель біології.
Заклад освіти: Філія  «Михайлівська гімназія» Ліцею імені Івана Богуна  Ямпільської міської ради Могилів-Подільського району Вінницької області.

Рік: 2026

АНОТАЦІЯ

У методичному кейсі представлено систему STEМ-моделювання до теми «Дихальна система та газообмін» у 8 класі відповідно до програми (автори: П.Г. Балан О.М. Кулініч, Л.П. Юрченко).

Матеріал спрямований на реалізацію діяльнісного підходу Нової української школи та формування ключових компетентностей учнів.

Розробка містить практичні моделі до кожної теми розділу, інструкційні картки для роботи в групах, критерії оцінювання STEМ-діяльності та методичні рекомендації щодо організації роботи на уроці.

Матеріал може бути використаний учителями біології для підвищення ефективності викладання, розвитку критичного мислення та формування дослідницьких умінь учнів.

РОЗШИРЕНИЙ ТЕОРЕТИЧНИЙ РОЗДІЛ

1. Теоретичні засади STEМ-моделювання в умовах НУШ

Концепція Нової української школи передбачає перехід від репродуктивного навчання до діяльнісного, у центрі якого — активна пізнавальна діяльність учня.

STEМ-підхід інтегрує природничі науки, технології, інженерію та математику, сприяючи формуванню системного мислення.

Моделювання як метод навчання дозволяє:

• візуалізувати складні біологічні процеси;
• сформувати причинно-наслідкове мислення;
• розвивати дослідницькі компетентності;
• забезпечити індивідуалізацію навчання;
• активізувати пізнавальну діяльність.

Особливо ефективним є застосування моделювання у темах фізіології людини, де процеси є невидимими для безпосереднього спостереження.

2. Методична доцільність використання моделей у темі «Дихальна система та газообмін» охоплює складні фізіологічні процеси:

• газообмін;
• механізм дихальних рухів;
• нейрогуморальну регуляцію;
• захисні механізми;
• профілактику захворювань.

Через STEМ-моделювання учні:

• аналізують функції органів;
• встановлюють взаємозв’язки;
• прогнозують наслідки порушень;
• формулюють обґрунтовані висновки.

ОПИС СИСТЕМИ МОДЕЛЕЙ

Модель 1

«Дихальна система як транспортна магістраль газів»

Мета: сформувати системне уявлення про шлях повітря та значення газообміну.

Модель 2

«Голосовий апарат як фізична модель звукового інструмента»

Мета: пояснити механізм утворення звуку через фізичну аналогію.

Модель 3

«Модель легень і діафрагми»

Мета: продемонструвати механізм вдиху та видиху.

Модель 4

«Алгоритм надання першої допомоги при зупинці дихання»

Мета: сформувати практичні навички безпечної поведінки.

ІНСТРУКЦІЙНІ КАРТКИ (УЗАГАЛЬНЕНИЙ ФОРМАТ)

Кожна модель передбачає роботу в 3 групах:

1.     Аналітична група — визначає функції та будову.
2.     Причинно-наслідкова група — встановлює зв’язки.
3.     Прогностична група — прогнозує наслідки та формулює висновки.

КРИТЕРІЇ ОЦІНЮВАННЯ

1. Наукова правильність – 0–3 бали
2. Логічність пояснення – 0–3 бали
3. Причинно-наслідкові зв’язки – 0–2 бали
4. Командна робота – 0–2 бали
5. Узагальнення – 0–2 бали

Максимум – 12 балів.

ВИСНОВКИ

Запропонований методичний кейс STEМ-моделювання:

• відповідає концепції НУШ;
• забезпечує діяльнісний підхід;
• сприяє індивідуалізації навчання;
• формує критичне мислення;
• підвищує мотивацію учнів.

Матеріал може бути використаний як практичний інструмент у викладанні біології в 8 класі.

1. Актуальність роботи

Тема «Дихальна система та газообмін» є базовим у формуванні розуміння життєвих процесів організму людини. В умовах реалізації Концепції Нової української школи особливого значення набуває діяльнісний підхід, формування компетентностей та розвиток критичного мислення учнів.

Традиційне пояснення фізіологічних процесів не завжди забезпечує глибоке усвідомлення їх механізмів. Тому використання STEМ-моделювання дозволяє:

•    візуалізувати складні процеси;
•    формувати причинно-наслідкове мислення;
•    розвивати дослідницькі навички;
•    забезпечувати індивідуалізацію навчання.

2. Мета циклу уроків

•    сформувати системне уявлення про процес дихання;
•    розкрити механізми газообміну;
•    пояснити регуляцію дихання;
•    сформувати відповідальне ставлення до здоров’я;
•    розвивати критичне мислення через моделювання.

3. Компетентності НУШ, що формуються

- природничо-наукова;

- екологічна грамотність;

- здоров’язбережувальна;

- соціальна та громадянська;

- уміння вчитися впродовж життя;

- ініціативність.

4. Нормативно-правова база НУШ

Методична розробка «Методичний кейс STEМ-моделювання» розроблена відповідно до:

• Закону України «Про освіту»
• Закону України «Про повну загальну середню освіту»
• Державного стандарту базової середньої освіти (2020)
• Концепції «Нова українська школа»
• Типової освітньої програми НУШ для 5–9 класів
• Модельної навчальної програми з біології (авт. Балан П.Г. та ін.)

У розробці враховано:

- компетентнісний підхід;

- діяльнісну модель навчання;

- формувальне оцінювання;

- інтеграцію STEM-елементів;

-  здоров’язбережувальну складову;

- розвиток критичного мислення.

4. Опис циклу уроків

УРОК 1 Значення газообміну. Система органів дихання. Роль шкіри.

Мета:

• розкрити значення газообміну;
• сформувати уявлення про систему органів дихання;
• встановити роль шкіри в процесах газообміну.

STEМ-модель 1 «Дихальна система як транспортна магістраль газів»

Обладнання: картон, маркери, нитки/стрічки двох кольорів (O₂ і CO₂), схема тіла людини.

Інструкційні картки

Група 1 «Будова»

• змоделювати шлях повітря;
• позначити органи;
• визначити функції кожного.

Група 2 «Газообмін»

• показати рух кисню до клітин;
• змоделювати повернення CO₂;
• встановити причинно-наслідкові зв’язки.

Група 3 «Роль шкіри»

• дослідити можливість газообміну через шкіру;
• порівняти з легеневим диханням;
• сформулювати висновок.

УРОК 2 Будова і функції дихальних шляхів. Голосовий апарат.

Мета:

• вивчити особливості будови дихальних шляхів;
• пояснити механізм утворення голосу.

STEМ-модель 2 «Голосовий апарат як фізична модель звукового

                                                     інструмента»

Обладнання: коробка, гумові стрічки, трубочки, папір.

Інструкційні картки

Група 1 «Дихальні шляхи»

• створити модель верхніх і нижніх дихальних шляхів;
• визначити їх захисну функцію.

Група 2 «Голосові зв’язки»

• змоделювати натяг зв’язок;
• дослідити зміну висоти звуку;
• пояснити залежність звуку від сили натягу.

Група 3 «Захисні механізми»

• змоделювати фільтрацію повітря;
• пояснити значення війчастого епітелію.

УРОК 3  Дихальні рухи. Газообмін у легенях і тканинах. Регуляція.

Мета:

• пояснити механізм вдиху і видиху;
• розкрити процес дифузії;
• з’ясувати механізми регуляції дихання.

STEМ-модель 3   «Модель легень і діафрагми»

Обладнання: пластикова пляшка, кульки, гумова мембрана.

Інструкційні картки

Група 1 «Механіка»

• змоделювати вдих і видих;
• пояснити роль діафрагми.

Група 2 «Газообмін»

• створити схему альвеоли;
• пояснити дифузію;
• встановити зв’язок між концентрацією газів і напрямком руху.

Група 3 «Регуляція»

• дослідити вплив CO₂;
• пояснити роль дихального центру;
• сформулювати висновок про нейрогуморальну регуляцію.

УРОК 4 Профілактика захворювань. Перша допомога.

Мета:

• сформувати знання про профілактику;
• навчити алгоритму дій при зупинці дихання.

STEМ-модель 4 «Алгоритм надання першої допомоги»

Інструкційні картки

Група 1 «Фактори ризику»

• змоделювати вплив паління, забруднення;
• пояснити наслідки.

Група 2 «Профілактика»

• розробити пам’ятку;
• обґрунтувати рекомендації.

Група 3 «Перша допомога»

• змоделювати алгоритм дій;
• пояснити послідовність.

5. Оцінювання STEМ-діяльності

Критерії:

1. Наукова правильність моделі (0–3 бали)
2. Логічність пояснення (0–3 бали)
3. Причинно-наслідкові зв’язки (0–2 бали)
4. Командна взаємодія (0–2 бали)
5. Формулювання висновків (0–2 бали)

Максимум: 12 балів.

6. Очікувані результати

Учні:

•    пояснюють механізм дихання;
•    встановлюють взаємозв’язки між органами;
•    прогнозують наслідки порушень;
•    володіють алгоритмом надання першої допомоги;
•    демонструють сформованість критичного мислення.

7. Висновки

Використання STEМ-моделювання у циклі уроків «Дихальна система та газообмін»:

•    забезпечує діяльнісний підхід;
•    формує компетентності відповідно до НУШ;
•    сприяє індивідуалізації навчання;
•    розвиває дослідницькі уміння;
•    підвищує мотивацію учнів.

Запропонована методика може бути використана:

- вчителями біології у 8 класі як ефективний інструмент компетентнісного 

  навчання;

- керівниками методичних об’єднань;

- під час проведення показових уроків.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Павло Балан, Олександр Козленко,  Ольга Кулініч, Людмила Юрченко, Людмила Остапченко Біологія. 8 клас: підручник для закладів загальної середньої освіти. — Київ: Генеза, 2025.
2. Модельна навчальна програма з біології для 7–9 класів (автори: П.Г. Балан О.М. Кулініч, Л.П. Юрченко)— рекомендовано МОН України.
3. Державний стандарт базової середньої освіти (затверджений постановою Кабінету Міністрів України від 30.09.2020 № 898).
4. Концепція реалізації державної політики у сфері реформування загальної середньої освіти «Нова українська школа» (схвалена розпорядженням КМУ від 14.12.2016 № 988-р).
5. Типова освітня програма для 5–9 класів НУШ (затверджена наказом МОН України).
6. Методичні рекомендації щодо оцінювання навчальних досягнень учнів 5–9 класів НУШ (листи МОН України).
7. Сучасні матеріали з надання домедичної допомоги (відповідно до рекомендацій МОЗ України).