ТРАНСФОРМАЦІЯ ШКІЛЬНОЇ ПРИРОДНИЧОЇ ОСВІТИ: БЕЗПЕКА, СМАРТ-РІШЕННЯ ТА ЗМІШАНЕ І ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ В РЕАЛІЯХ СЬОГОДЕННЯ

Прядко Людмила Федорівна

вчителька хімії і біології, звання «старший учитель»

опорний ЗЗСО імені Василя Стуса Краматорської міської ради Донецької області

pryadkolf77@gmail.com

ТРАНСФОРМАЦІЯ ШКІЛЬНОЇ ПРИРОДНИЧОЇ ОСВІТИ: БЕЗПЕКА, СМАРТ-РІШЕННЯ ТА ЗМІШАНЕ І ДИСТАНЦІЙНЕ НАВЧАННЯ В РЕАЛІЯХ СЬОГОДЕННЯ

Вступ

Сучасний етап розвитку українського суспільства характеризується безпрецедентними трансформаційними процесами. Вони зумовлені як глобальними європейськими інтеграційними орієнтирами. Так і критичними безпековими викликами сьогодення. У цих складних реаліях модернізація системи загальної середньої освіти стає не просто питанням методичного оновлення, а стратегічним фактором збереження інтелектуального потенціалу нації. Особливого реформування потребує шкільна природнича освіта, зокрема хімія і біологія. Ці дисципліни традиційно орієнтовані на експериментальну, практичну та наочну діяльність учнів/учениць [1]. Концепція Нової української школи також акцентує увагу на компетентнісному підході, педагогіці партнерства, дитиноцинтризмі, активних методах навчання та формуванні здатності застосовувати знання в реальних життєвих ситуаціях [2].

Перехід від стабільних умов навчання до динамічного чергування очного, дистанційного та змішаного форматів вимагає радикального переосмислення класичних дидактичних підходів. З одного боку, вчитель природничих наук має забезпечити виконання державних стандартів та розвиток дослідницьких компетентностей учнів/учениць.

З іншого боку – особливого значення набуває безпековий компонент: фізична, психологічна, інформаційна та цифрова безпека дитини. В умовах воєнного стану освітній процес має бути організований так, щоб за зміни безпекової ситуації педагог міг оперативно змінити формат роботи, не втрачаючи навчальної мети [3].

Цифровізація освіти створює для цього додаткові можливості. Європейський план дій у сфері цифровізації освіти на 2021-2027 роки визначає розвиток якісного, доступного та інклюзивного цифрового освітнього середовища одним із важливих напрямків сучасної освітньої політики [4]. Водночас цифровий інструмент сам по собі не забезпечує якості навчання. Важливими залишаються педагогічна мета. Спосіб організації діяльності учня/учениці, доступність технологій і роль учителя.

Проблеми використання цифрових технологій у природничій освіті активно досліджуються сучасними зарубіжними науковцями. Особлива увага приділяється віртуальним лабораторіям, симуляціям, мобільному навчанню та технологічно підтриманому дослідницькому навчанню. Систематичні огляди свідчать, що віртуальні лабораторії можуть бути ефективним доповненням до реального експерименту, особливо тоді, коли необхідно забезпечити безпечна повторення досліду, візуалізувати невидимі процеси або працювати за відсутності лабораторного обладнання [5;6]. Разом із тим дослідники наголошують на важливості педагогічного проєктування, чітких інструкцій та поєднання цифрових і реальних видів практичної діяльності.

Отже, актуальним залишається питання не просто цифровізації природничої освіти, а пошуку таких педагогічних рішень, які дозволять зберегти її практичну та дослідницьку спрямованість в умовах нестабільності освітнього середовища.

1. Безпекові виклики як каналізатор змін у викладанні хімії та біології.

Організація сучасного уроку хімії та біології вже не може розглядатися виключно як передавання та засвоєння предметних знань. Безпекові виклики істотно змінили логіку освітнього процесу, його темп, структуру, способи комунікації та вибір педагогічних технологій.

Якщо традиційно безпека на уроках природничих дисциплін асоціювалася перед усім із дотриманням правил роботи з лабораторним обладнанням, реактивами, біологічними об’єктами та приладами, то сьогодні поняття безпечного середовища набуло ширшого змісту. Безпека охоплює фізичний, психологічний, інформаційний та цифровий компоненти. Учитель має врахувати можливість переривання уроку через повітряну тривогу, необхідність переходу в укриття, відсутність електроенергії або нестабільне інтернет-з’єднання, емоційне виснаження учнів/учениць, зміну місця перебування родини, а також нерівний доступ дітей до цифрових пристроїв. Особливо чутливими до таких змін є уроки хімії та біології, оскільки їхня специфіка передбачає значну кількість практичної та дослідницької діяльності. У звичайних умовах учень/учениця може спостерігати хімічну реакцію, працювати з мікроскопом, проводити лабораторний дослід, досліджувати властивості речовин або аналізувати біологічні об’єкти. У дистанційному чи змішаному форматі частина таких можливостей обмежується. Отже, перед педагогом постає завдання не просто перенести традиційний урок у цифрове середовище, а змінити спосіб організації навчальної діяльності.

Важливим для моєї педагогічної практики став принцип: «Безпека не скасовує навчання, а змінює його організацію». Такий підхід дозволяє уникнути двох крайнощів. Перша полягає у формальному продовженні уроку незалежно від обставин, коли безпекові фактори ігноруються. Друга – у повній відмові від активної пізнавальної діяльності, коли складні умови автоматично трактуються як причина для мінімізації навчального навантаження.

Натомість доцільно формувати адаптивну модель, у якій змінюється формат діяльності, але зберігаються навчальна мета, логіка дослідження та можливість учня/учениці продемонструвати результат.

Наприклад, якщо заплановане практичне дослідження неможливо провести безпосередньо у класі, його можна трансформувати у віртуальний експеримент, аналіз відеофрагмента, роботу з моделлю, інтерпретацію готових результатів або створення власної дослідницької гіпотези. У такому випадку змінюється інструмент, але не зникає дослідницька сутність завдання. Таким чином, сучасний педагог має планувати урок не як жорстко визначену послідовність етапів, а як гнучку освітню систему, здатну до швидкого переходу між форматами залежно від конкретної ситуації.

2. Смарт-рішення для очного, дистанційного та змішаного форматів навчання

Змішане навчання створює нові можливості для природничої освіти, однак водночас вимагає від учителя високого рівня педагогічного проєктування. У традиційному класі значна частина інформації передається безпосередньо вчителем, тоді як у дистанційному середовищі учень/учениця отримує доступ до великої кількості інформаційних ресурсів самостійно. Тому важливо змінювати не лише форму подання матеріалу, а й характер навчальної діяльності.

У своїй практиці орієнтуюся на поступовий перехід від моделі:

«учитель пояснює – учень/учениця слухає – учень/учениця відтворює»

до моделі:

учитель створює проблемну ситуацію – учень/учениця досліджує – аналізує – аргументує – робить висновок – рефлексує».

Такий підхід відповідає компетентнісній спрямованості Нової української школи, у межах якої важливими є не лише предметні знання. А й уміння застосовувати їх для розв’язання практичних і проблемних ситуацій [2].

Для організації такого навчання можуть використовуватися різні групи смарт-інструментів:

• віртуальні лабораторії та симуляції – для моделювання дослідів, зміни параметрів та спостереження за процесами;

• цифрові моделі – для візуалізації молекул, клітин, екосистем та інших об’єктів;

• інтерактивні платформи – для виконання завдань, перевірки розуміння та отримання зворотного зв’язку;

• цифрові дошки та хмарні документи – для колективного використання дослідницьких завдань;

• інструменти формувального оцінювання – для самооцінювання, взаємооцінювання та оперативного коригування навчання;

• генеративні цифрові інструменти – для створення навчальних сценаріїв, проблемних запитань, моделей і диференційованих завдань за умови педагогічного контролю та дотримання академічної доброчесності.

У навчанні хімії доцільно використовувати цифрові моделі та симуляції під час вивчення будови атома, хімічного зв’язку, механізмів хімічних реакцій, розчинності, чинників, що впливають на швидкість реакцій. Вони дозволяють зробити видимими процеси, які неможливо безпосередньо спостерігати.

Наприклад під час вивчення будови атома учень/учениця може змінювати кількість протонів, нейронів та електронів і спостерігати, як це впливає на характеристики моделі. Під час вивчення хімічних реакцій цифрове середовище дозволяє перейти від макрорівня спостереження до пояснення процесів на мікрорівні.

На уроках біології цифрові моделі особливо корисні під час вивчення клітинних процесів, будови та функціонування органів, генетики, екосистем і взаємозв’язків між організмами.

Водночас важливо не перетворювати урок на демонстрацію великої кількості цифрових ресурсів. Смарт-освіта не означає використання максимальної кількості платформ і застосунків. Її сутність полягає в інтелектуальному поєднанні технології, педагогічної мети та потреб конкретного учня/учениці.

Тому в педагогічній практиці доцільно використовувати простий алгоритм:

Яку навчальну проблему я хочу розв’язати? → Яка діяльність потрібна учневі/учениці→ Який інструмент допоможе цю діяльність організувати

Якщо цифровий інструмент не створює додаткової педагогічної цінності, його використовувати може бути недоцільним.

Наприклад, якщо метою уроку є формування вміння аргументувати власну думку, звичайна дискусія може бути ефективнішою за складну цифрову платформу. Якщо ж необхідно швидко отримати відповіді від усіх учнів/учениць, цифрове опитування може бути оптимальним рішенням.

Отже, смарт-рішення – це не конкретний застосунок, а спосіб педагогічного мислення. Учитель аналізує ситуацію, визначає проблему, прогнозує можливі труднощі та обирає оптимальний інструмент.

3. Смарт-рішення як інструмент збереження практичної, дослідницької та експериментальної складових природничої освіти в умовах дистанційного та змішаного навчання.

Однією з найбільших проблем дистанційного навчання природничих дисциплін є ризик втрати практичної складової. Якщо учень/учениця лише читає текст підручника чи переглядає презентацію, він/вона отримує інформацію про науку, але не обов’язково набуває досвіду наукового пізнання.

Саме тому важливим напрямком трансформації є збереження дослідницької логіки практичної роботи навидь тоді, коли виконання реального експерименту неможливе. Віртуальний експеримент не повинен повністю замінювати реальний. Його доцільно розглядати як додатковий або альтернативний інструмент, який дозволяє:

1. продемонструвати процес, небезпечний для виконання в домашніх умовах;

2. повторити експеримент кілька разів;

3. змінити параметри досліду;

4. порівняти різні умови;

5. візуалізувати мікроскопічні або молекулярні процеси;

6. провести дослідження навіть за відсутності лабораторного обладнання.

Систематичні огляди досліджень віртуальних лабораторій свідчать про їхній потенціал для підтримки концептуального розуміння, дослідницьких умінь і мотивації, особливо тоді, коли цифрове моделювання поєднується з чітко організованим дослідницьким циклом та педагогічним супроводом [5;6;7].

Водночас віртуальна лабораторія має залишатися засобом навчання, а не самоціллю. Там, де є можливість безпечно виконати реальний дослід, практична діяльність учнів/учениць має зберігатися.

У моїй педагогічній практиці ефективним є поєднання декількох сценаріїв:

реальний дослід→цифрова модель→аналіз результатів→висновок;

або

цифрова модель → формулювання гіпотези → реальний дослід за можливості → порівняння результатів.

Таке поєднання дозволяє не протиставляти реальне та цифрове навчання, а використовувати переваги кожного формату.

Важливою є також робота з готовими результатами досліджень. Якщо через безпекові обставини учні/учениці не можуть самостійно виконати певний експеримент, вони можуть отримати таблицю результатів, відеофрагмент або набір даних і виконати інші етапи дослідницького циклу: визначити проблему, сформулювати гіпотезу, проаналізувати дані, встановити закономірність та сформулювати висновок.

Таким чином, навіть за відсутності можливості виконати повний експеримент учень/учениця не залишається лише споживачем готової інформації. Він продовжує виконувати окремі операції наукового пізнання.

Доцільно виділити декілька груп смарт-інструментів.

Перша група – інструменти візуалізації. Вони допомагають представити складні об’єкти та процеси у зрозумілій формі: молекули, клітини, органи, біологічні системи, хімічні реакції.

Друга група – віртуальні лабораторії та симуляції. Вони дозволяють моделювати експериментальні ситуації та змінювати параметри досліду.

Третя група – інструменти швидкого оцінювання. Їхнє значення полягає не лише у виставлені оцінки, а насамперед у забезпеченні зворотного зв’язку.

Четверта група – інструменти спільної роботи. Онлайн-дошки, документи, презентації та інші середовища дають змогу організувати колективне виконання завдань.

П’ята група - інструменти рефлексії та самооцінювання. Вони допомагають учневі/учениці відповісти на питання: що я знаю, що зрозумів/зрозуміла, де виникли труднощі, що потрібно повторити. Таким чином цифрове середовище може підтримувати практично всі основні етапи дослідницької діяльності.

Таким чином, цифрове середовище може підтримувати практично всі основні етапи дослідницької діяльності: від постановки проблеми та висунення гіпотези до аналізу результатів і рефлексії.

Разом із тим однією з проблем сучасної цифровізації є технологічне перевантаження. Велика кількість платформ. Застосунків і сервісів сама по собі не гарантує підвищення якості освіти. Надмірне використання цифрових ресурсів може збільшувати когнітивне навантажження та створювати додаткові труднощі для учнів/учениць.

Тому особливо важливим є принцип педагогічної доцільності: цифровий інструмент має полегшувати або розширювати навчальну діяльність. А не ускладнювати її.

Це особливо актуально в умовах нерівного цифрового доступу. Не кожен учень/учениця має однаковий пристрій, швидкість інтернету чи технічні можливості. Тому сучасний цифровий урок має передбачати альтернативні способи виконання завдання.

Наприклад, одне й те саме завдання може бути запропоноване у трьох формах:

• онлайн-взаємодія;

• робота з електронним файлом;

• виконання завдання офлайн із подальшим надсиланням результату.

Такий підхід сприяє реалізації принципу доступності та зменшує ризик цифрового виключення окремих учнів/учениць.

Узагальнення власного педагогічного досвіду дає підстави стверджувати, що системне поєднання безпекових, цифрових та комунікативних рішень позитивно впливає на організацію навчальної діяльності учнів\учениць. Проблемно-дослідницькі завдання створюють умови для перехода від простого відтворення інформації до пояснення причин, аргументації та формулювання власних висновків.

Важливим результатом такого підходу є підвищення стійкості освітнього процесу до зовнішніх змін. Наявність альтернативних сценаріїв дозволяє продовжувати навчання навіть за зміни формату.

Ще одним важливим аспектом є формувальне оцінювання. Регулярний зворотний зв'язок дає змогу своєчасно виявити труднощі та коригувати навчальну траєкторію учня/учениці.

Особливо значущім є поєднання оцінювання результату і процесу. Для природничих дисциплін це принципово, оскільки наукове мислення формується не тільки через правильну відповідь, а й через спосіб, яким учень/учениця цієї відповіді досягає: ставить запитання, висуває припущення, добирає спосіб дослідження, аналізує результати та робить висновки.

Наукова новизна роботи полягає в уточненні педагогічних підходів до організації практико-орієнтованого навчання хімії та біології в умовах очного, дистанційного та змішаного форматів. Запропоновано розглядати смарт-рішення не як сукупність окремих цифрових сервісів, а як систему педагогічного доцільного вибору інструментів для збереження дослідницької, практичної та експериментальної складових природничої освіти. Практично значущим є визначення адаптивної моделі, у якій зміна формату навчання не призводить до втрати навчальної мети та логіки дослідження.

Висновки

Трансформація шкільної природничої освіти в сучасних українських реаліях є складним і багатовимірним процесом, який охоплює не лише оновлення змісту навчання, а й зміну організації освітньої діяльності, комунікації, оцінювання та використання цифрових технологій.

Досвід викладання хімії та біології в умовах очного, дистанційного та змішаного навчання свідчить, що сучасний урок має бути адаптивним, практико-орієнтованим, безпечним та людиноцентричним.

Безпека сьогодні виступає не додатковою умовою, а фундаментальною характеристикою освітнього процесу. Вона охоплює фізичний, психологічний, інформаційний і цифровий виміри. Зміна безпекової ситуації має передбачатися педагогом ще на етапі планування уроку через підготовку альтернативних сценаріїв навчальної діяльності.

Смарт-рішення дозволяють зберегти дослідницький характер природничої освіти навіть тоді, коли реальний експеримент неможливий. Віртуальні лабораторії, цифрові моделі, інтерактивні завдання та інструменти формувального оцінювання розширюють можливості педагога. Але їхня ефективність визначається перед усім педагогічною доцільністю.

Практична складова природничої освіти не повинна зникати під час дистанційного навчання. У разі неможливості виконання реального експерименту окремі етапи дослідницької діяльності можуть бути реалізовані через моделювання, аналіз відео, роботу з готовими даними, цифровими моделями та віртуальними лабораторіями. При цьому віртуальний експеримент доцільно розглядати не як повну заміну реального. А як його доповнення або альтернативу в ситуаціях, коли реальна практична діяльність є недоступною чи небезпечною.

Важливим результатом трансформації є зміна ролі учня/учениці. Дитина поступово переходить від пасивного споживача інформації до активного учасника пізнавального процесу: досліджує, ставить запитання, висовує припущення, аналізує, аргументує та рефлексує.

Таким чином, трансформацію природничої освіти доцільно розглядати не як тимчасову реакцію на кризові обставини. А як напрям розвитку сучасної української школи.

Список використаних джерел

1. Кабінет Міністрів України. Про деякі питання державних стандартів повної загальної середньої освіти: постанова від 30 вересня 2020 р. № 898.

2. Кабінет Міністрів України. Про схвалення Концепції реалізації державної політики у сфері реформування загальної середньої освіти «Нова українська школа» на період до 2029 року: затвердження від 14 грудня 2016 р. №988-р.

3. Державна служба якості освіти України. Безпечне освітнє середовище: нові виміри безпеки. Київ,2022.

4. European Commission. Digital Education Action Plan (2021-2027): Resetting education and training for the digital age. Brussels, 2020.

5. Makarova N., et al. Virtual chemical laboratories: A systematic literature review of research, technologies and instructional design. Education and Information Technogies.2021.

6. Herga N. R., Cagran B., Dinevski D. Virtual laboratory in the role of dynamic visualization for better understanding of chemistry in primary school. Eurasia Journal of Mathematics, Science and Technology Education. 2016, № 3.

7. Ramnarain U. A. Systematic Review of Research on the Integration of Real and Virtual laboratories for Inquiry-Based Learning. In: Practical Work in Science Education in the Digital Era. Spingtr,2026. P. 249-266.

8. Yu S., Jiang X., Zhong C. Pedagogical innovations and challenges in inquiry-based learning: a systematically informed narrative review of virtual laboratory applications (2020-2024). Humanities and Social Sciences Communications. 2026.

9. Chen F., Chen G. Technology-Enhanced Collaborative Inquiry in K-12 Classrooms: A Systematic Review of Empirical Studies. Science and Education. 2025. Vol. 34. P. 1731-1773.

10. Liu C., et al. Inquiry-based mobile learning in secondary school science education: A systematic review. Journal of Computer Assisted Learning.2021.

11. Faresta R. A., Ginola D., Sinam Bela I. A. N., Apriliana. Virtual Laboratories on Student Engagement: A Systematic Review of Inquiry-Based and Problem-Based Learning Effectiveness. Journal Technology Pendidikan. 2025.

12. UNICEF Ukraine. Mental health and psychosocial support: Integrated programming promoting the well-being of children and their families 2024.