МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ВЧИТЕЛІВ

ВИКОРИСТАННЯ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ

ПРИ ПІДГОТОВЦІ ТА ПРОВЕДЕННІ ЗАНЯТЬ

З ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

практико-орієнтований посібник із прикладами промптів, інструментів та алгоритмів впровадження

Для вчителів фізики й астрономії закладів загальної середньої освіти,

методистів та викладачів закладів фахової передвищої освіти

2026

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ВИКОРИСТАННЯ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ОСВІТНЬОМУ ПРОЦЕСІ

1.1. Сутність і класифікація інструментів ШІ в освіті

1.2. Дидактичний потенціал ШІ у викладанні фізики та астрономії

1.3. Нормативно-правові та етичні засади застосування ШІ

РОЗДІЛ 2. ВИКОРИСТАННЯ ШІ НА ЕТАПІ ПІДГОТОВКИ ЗАНЯТЬ

2.1. Розробка календарно-тематичного планування та поурочних конспектів

2.2. Генерація дидактичних матеріалів: задачі, тести, кейси

2.3. Створення візуалізацій, моделей і симуляцій

2.4. Диференціація та індивідуалізація навчальних матеріалів

2.5. Підготовка лабораторних, практичних і дослідницьких робіт

РОЗДІЛ 3. ВИКОРИСТАННЯ ШІ ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЗАНЯТЬ

3.1. ШІ як інтерактивний асистент на уроці

3.2. Чат-боти для закріплення знань і миттєвого зворотного зв'язку

3.3. Гейміфікація та інтерактивні технології на основі ШІ

3.4. Віртуальні лабораторні роботи та астрономічні спостереження

3.5. Формувальне оцінювання за допомогою ШІ

РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНІ ПРИКЛАДИ ЗАПИТІВ (ПРОМПТІВ) ДО ШІ ЗА ТЕМАМИ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

РОЗДІЛ 5. ОГЛЯД ІНСТРУМЕНТІВ ШІ ТА ЦИФРОВИХ СЕРВІСІВ ДЛЯ ВЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ Й АСТРОНОМІЇ

РОЗДІЛ 6. ПЕРЕВАГИ, РИЗИКИ ТА ЕТИЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ ШІ

6.1. Переваги використання ШІ у викладанні фізики й астрономії

6.2. Ризики, обмеження та шляхи їх мінімізації

РОЗДІЛ 7. АЛГОРИТМ ВПРОВАДЖЕННЯ ШІ ТА ПРАКТИЧНИЙ ЧЕК-ЛИСТ

7.1. Покроковий алгоритм впровадження ШІ в педагогічну практику

7.2. Чек-лист учителя перед використанням матеріалів ШІ на уроці

ДОДАТОК. ПРИКЛАДИ ІНТЕГРАЦІЇ ШІ В СТРУКТУРУ УРОКУ

ВИСНОВКИ

ВСТУП

Сучасний освітній процес переживає технологічну трансформацію, зумовлену стрімким розвитком технологій штучного інтелекту (ШІ). Ця тенденція торкається всіх ланок освіти, зокрема природничо-математичної, і безпосередньо викладання фізики та астрономії — предметів, які поєднують складний теоретичний матеріал, математичний апарат, експериментальну діяльність і потребу формувати науковий світогляд учнів.

Актуальність теми зумовлена державною політикою цифровізації освіти. Міністерство освіти і науки України спільно з Міністерством цифрової трансформації розробило інструктивно-методичні рекомендації щодо запровадження та використання технологій штучного інтелекту в закладах загальної середньої освіти, а згодом — аналогічні рекомендації для закладів вищої освіти. У методичних рекомендаціях МОН щодо викладання навчальних предметів на 2026/2027 навчальний рік окремо визначено орієнтири використання цифрових інструментів і штучного інтелекту, а також окреслено ризики цифрової взаємодії ШІ з підлітками, що потребують уваги педагога. До переліку модельних навчальних програм увійшов курс «Штучний інтелект і суспільство», що засвідчує системний курс держави на інтеграцію ШІ в освітній процес.

Водночас фізика та астрономія мають особливу дидактичну специфіку: значну роль відіграють візуалізація процесів і явищ (від руху тіл до будови галактик), математичне моделювання, розв'язування розрахункових задач, постановка експерименту, а також спостереження за небесними об'єктами, яке часто обмежене погодними умовами, часом доби та технічним оснащенням школи. Саме тут інструменти штучного інтелекту здатні дати вчителю відчутний методичний виграш — від автоматизованої генерації різнорівневих задач до інтерактивного моделювання орбітального руху планет.

Мета цих методичних рекомендацій — надати вчителям фізики та астрономії системне бачення того, як безпечно, педагогічно доцільно й ефективно застосовувати інструменти ШІ на різних етапах освітнього процесу: під час підготовки до занять і безпосередньо під час їх проведення.

Завдання рекомендацій:

• розкрити дидактичний потенціал і класифікацію інструментів ШІ, застосовних у природничій освіті;

• запропонувати практичні прийоми й приклади використання ШІ на етапі підготовки уроків фізики й астрономії;

• показати способи інтеграції ШІ безпосередньо в хід уроку;

• надати огляд конкретних сервісів і платформ із прикладами запитів (промптів);

• окреслити ризики, обмеження та етичні аспекти застосування ШІ, а також шляхи їх мінімізації;

• запропонувати покроковий алгоритм і практичний чек-лист впровадження ШІ в педагогічну практику.

Рекомендації адресовані вчителям фізики й астрономії закладів загальної середньої освіти, методистам, викладачам закладів фахової передвищої та вищої освіти, а також усім, хто цікавиться цифровою трансформацією природничої освіти.

РОЗДІЛ 1. ТЕОРЕТИКО-МЕТОДИЧНІ ЗАСАДИ ВИКОРИСТАННЯ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ОСВІТНЬОМУ ПРОЦЕСІ

1.1. Сутність і класифікація інструментів ШІ в освіті

Під інструментами штучного інтелекту в освітньому контексті розуміють програмні системи, здатні на основі великих масивів даних генерувати текст, зображення, розв'язання задач, аналізувати відповіді учнів і пропонувати персоналізовані рекомендації без покрокового програмування кожної дії людиною. Для зручності методичного аналізу такі інструменти доцільно об'єднати у шість умовних груп.

Наведений перелік не є вичерпним і швидко змінюється, тому вчителю варто орієнтуватися передусім на дидактичну функцію інструмента (що саме він допомагає зробити), а не на конкретну торгову назву сервісу.

1.2. Дидактичний потенціал ШІ у викладанні фізики та астрономії

Застосування ШІ у природничій освіті виправдане тоді, коли воно розв'язує конкретну методичну проблему. Для фізики й астрономії найбільш значущими є такі напрями:

• Індивідуалізація та диференціація — швидке створення варіантів завдань різного рівня складності для одного класу без збільшення навантаження на вчителя.

• Зниження рутинного навантаження — автоматизація складання конспектів, тестів, аналітичних звітів про успішність, що вивільняє час для живого спілкування з учнями.

• Візуалізація недоступних для безпосереднього спостереження явищ — електромагнітні поля, будова атома, масштаби Всесвіту, еволюція зір, чорні діри.

• Моделювання небезпечних, дорогих або тривалих у часі процесів — ядерні реакції, зіткнення небесних тіл, орбітальний рух протягом тисячоліть.

• Підтримка дослідницької та проєктної діяльності учнів, зокрема робіт у системі Малої академії наук.

• Формувальне оцінювання та миттєвий зворотний зв'язок під час уроку й самостійної роботи вдома.

1.3. Нормативно-правові та етичні засади застосування ШІ

Використання ШІ в закладах освіти України відбувається в межах державної політики цифровізації. Ключовими орієнтирами тут є інструктивно-методичні рекомендації МОН і Міністерства цифрової трансформації щодо запровадження технологій ШІ в закладах загальної середньої освіти, рекомендації щодо відповідального використання ШІ в закладах вищої освіти, а також щорічні методичні рекомендації МОН щодо викладання навчальних предметів, які окремо визначають орієнтири роботи зі ШІ та цифровими інструментами.

У практичній роботі вчителя фізики й астрономії доцільно спиратися на такі принципи:

• людиноцентричність — остаточне педагогічне рішення завжди залишається за вчителем, ШІ виконує допоміжну функцію;

• академічна доброчесність — прозоре інформування учнів про правила й межі використання ШІ під час виконання завдань;

• критичне мислення й верифікація — будь-який згенерований контент перевіряється на відповідність фактам і навчальній програмі перед використанням на уроці;

• захист персональних даних — заборона вводити в публічні сервіси ШІ прізвища, оцінки, фотографії та інші персональні дані учнів;

• рівний доступ — врахування того, що не всі учні мають однаковий доступ до пристроїв та інтернету, особливо в сільських і прифронтових громадах.

Ці принципи узгоджуються з підходом, який останніми роками формується в системах освіти багатьох країн: після перших спроб обмежити використання генеративного ШІ освітні системи, зокрема українська, поступово переходять до його керованої інтеграції через розроблення етичних стандартів і навчання педагогів.

РОЗДІЛ 2. ВИКОРИСТАННЯ ШІ НА ЕТАПІ ПІДГОТОВКИ ЗАНЯТЬ

2.1. Розробка календарно-тематичного планування та поурочних конспектів

ШІ-асистент здатний швидко підготувати чернетку календарно-тематичного плану або поурочного конспекту (тема, мета — навчальна, розвивальна, виховна, тип уроку, орієнтовна структура), спираючись на введені вчителем дані про клас, кількість годин і чинну навчальну програму. Це не звільняє вчителя від відповідальності звірити запропонований варіант із модельною навчальною програмою й державним стандартом, однак суттєво скорочує час на технічну частину підготовки.

Приклад запиту: «Склади структуру уроку фізики для 8 класу на тему «Робота і потужність струму» тривалістю 45 хвилин за типом «комбінований урок», з орієнтовним розподілом часу на кожен етап».

2.2. Генерація дидактичних матеріалів: задачі, тести, кейси

Одна з найпрактичніших функцій ШІ — створення варіативних розрахункових задач, тестових завдань закритого й відкритого типу, кейсів із реальним контекстом (наприклад, задачі на тему космічних польотів або спортивних змагань, що підвищує мотивацію учнів). Важливо: перед використанням на уроці вчитель зобов'язаний самостійно перевірити правильність формул, обчислень і відповідей, оскільки генеративні моделі можуть припускатися помилок у багатоетапних фізичних розрахунках.

2.3. Створення візуалізацій, моделей і симуляцій

Абстрактні або недоступні для спостереження явища (силові лінії поля, будова атома, масштаби галактик) значно легше засвоюються за наявності якісної візуалізації. ШІ-інструменти можуть допомогти сформулювати сценарій демонстрації, підготувати скрипт для побудови графіка чи інтерактивної моделі (наприклад, у GeoGebra), або згенерувати текстовий супровід до спеціалізованих симуляторів (PhET, Algodoo, Universe Sandbox, Stellarium).

Застереження: зображення, згенеровані ШІ (наприклад, ілюстрації Сонячної системи чи будови зорі), можуть містити наукові неточності — неправильну кількість супутників, помилковий масштаб, неточні кольори спектра. Такі зображення завжди слід звіряти з авторитетними джерелами (NASA, ESA, підручник) перед показом учням.

2.4. Диференціація та індивідуалізація навчальних матеріалів

ШІ дає змогу швидко адаптувати той самий навчальний матеріал під різні освітні потреби: спростити формулювання й додати опорні підказки для учнів, які потребують додаткової підтримки, або, навпаки, ускладнити завдання дослідницьким компонентом для мотивованих і обдарованих учнів, зокрема орієнтованих на участь у роботі Малої академії наук. Так само легко «загорнути» одну й ту саму розрахункову задачу в різний тематичний контекст відповідно до інтересів конкретного класу — спорт, ігри, космос, техніка.

2.5. Підготовка лабораторних, практичних і дослідницьких робіт

ШІ корисний для підготовки чернеток інструкцій до лабораторних робіт, протоколів спостережень і дослідницьких завдань. Водночас будь-яка інструкція з технікою безпеки, згенерована ШІ, потребує обов'язкової експертної перевірки вчителем фізики перед видачею учням. Для астрономічних спостережень ШІ можна використати для формулювання спрямовних запитань до учнів на основі карти зоряного неба, попередньо підготовленої у Stellarium для конкретної дати й місцевості школи.

РОЗДІЛ 3. ВИКОРИСТАННЯ ШІ ПІД ЧАС ПРОВЕДЕННЯ ЗАНЯТЬ

3.1. ШІ як інтерактивний асистент на уроці

Один із найцінніших методичних прийомів — публічне, спільне з класом формулювання запиту до ШІ просто на уроці. Учитель демонструє учням, як правильно й точно ставити запитання (формувати промпт), а потім разом із класом критично аналізує отриману відповідь, шукаючи можливі помилки. Такий підхід одночасно розвиває предметні знання й навички роботи з ШІ, узгоджуючись із новою філософією оцінювання, у центрі якої — не лише результат, а й процес: уміння формулювати запити та верифікувати інформацію.

3.2. Чат-боти для закріплення знань і миттєвого зворотного зв'язку

На етапі закріплення учні можуть самостійно (за визначеними вчителем правилами) звертатися до навчального чат-бота за покроковими підказками під час розв'язування задач — за принципом, подібним до сервісів типу Photomath чи Socratic. Роль учителя тут полягає в чіткому визначенні меж застосування: коли допомога ШІ дозволена (тренувальні вправи), а коли — ні (контрольні й самостійні роботи, що оцінюються).

3.3. Гейміфікація та інтерактивні технології на основі ШІ

ШІ-сервіси на кшталт Quizizz AI чи розширень Kahoot дають змогу за лічені хвилини перетворити перелік питань на інтерактивну вікторину з автоматичним підрахунком балів. Для фізики й астрономії доречні тематичні формати: вікторини на кшталт «Хто хоче стати мільйонером» про еволюцію зір, квести з «космічними місіями», кросворди з фізичною термінологією.

3.4. Віртуальні лабораторні роботи та астрономічні спостереження

Коли реальне спостереження неможливе (денний час занять, хмарність, відсутність телескопа, обмеження безпеки в прифронтових регіонах), варто використовувати віртуальний планетарій Stellarium, платформи NASA Eyes on the Solar System / Eyes on Exoplanets або симулятор Universe Sandbox. Аналогічно віртуальні лабораторні роботи PhET дають змогу провести експеримент з механіки, електрики чи оптики за відсутності відповідного обладнання в кабінеті.

3.5. Формувальне оцінювання за допомогою ШІ

ШІ здатний швидко проаналізувати відповіді учнів на відкриті запитання за заданою вчителем рубрикою, виявити типові помилки й теми, що викликали найбільші труднощі в класі, а також запропонувати персоналізовані коментарі для кожного учня. Це не замінює підсумкове оцінювання вчителем, але істотно пришвидшує аналітику проміжних результатів і допомагає вчасно скоригувати подальше пояснення матеріалу.

РОЗДІЛ 4. ПРАКТИЧНІ ПРИКЛАДИ ЗАПИТІВ (ПРОМПТІВ) ДО ШІ ЗА ТЕМАМИ ФІЗИКИ ТА АСТРОНОМІЇ

У таблиці нижче наведено приклади запитів до ШІ-асистентів, структуровані за темами шкільних курсів фізики й астрономії та етапами уроку. Приклади можна використовувати як шаблон, змінюючи клас, тему й рівень складності відповідно до потреб конкретного уроку.

Поради щодо формулювання ефективних запитів (промпт-інженерія для вчителя)

• Вказуйте клас, кількість годин і чинну навчальну програму — це підвищує відповідність результату вашим реальним потребам.

• Формулюйте бажаний формат відповіді (таблиця, покрокове розв'язання, кількість варіантів, рівень складності).

• Просіть ШІ показувати хід міркувань і проміжні обчислення — так значно легше перевірити правильність результату.

• Уточнюйте запит поступово: краще поставити кілька коротких послідовних запитань, ніж один переобтяжений.

• Завжди перевіряйте фактичну та обчислювальну точність результату, перш ніж використати його на уроці.

РОЗДІЛ 5. ОГЛЯД ІНСТРУМЕНТІВ ШІ ТА ЦИФРОВИХ СЕРВІСІВ ДЛЯ ВЧИТЕЛІВ ФІЗИКИ Й АСТРОНОМІЇ

Ринок освітніх ШІ-сервісів змінюється стрімко: одні інструменти зникають, інші з'являються чи оновлюють функціональність. Нижче наведено орієнтовний огляд поширених категорій станом на 2026 рік. Перш ніж використовувати конкретний сервіс із учнями, перевірте його відповідність віковим обмеженням і політиці закладу освіти щодо захисту персональних даних.

Варто зауважити, що не всі перелічені сервіси є ШІ в вузькому сенсі — деякі (наприклад, PhET або Stellarium) є класичними інтерактивними симуляторами, які часто застосовують у поєднанні з генеративними ШІ-асистентами для створення супровідних матеріалів. Саме таке комплексне поєднання «класичний цифровий інструмент + генеративний ШІ» зазвичай дає найкращий методичний результат.

РОЗДІЛ 6. ПЕРЕВАГИ, РИЗИКИ ТА ЕТИЧНІ АСПЕКТИ ВИКОРИСТАННЯ ШІ

6.1. Переваги використання ШІ у викладанні фізики й астрономії

• суттєве скорочення часу на підготовку дидактичних матеріалів і рутинну звітність;

• персоналізація навчання без збільшення навантаження на вчителя;

• візуалізація явищ, недоступних для безпосереднього спостереження в умовах шкільного кабінету;

• підвищення мотивації учнів завдяки інтерактивним та ігровим формам роботи;

• підтримка інклюзивного навчання через адаптацію матеріалів під різні освітні потреби;

• розвиток цифрової компетентності й навичок критичного мислення в учнів і самого вчителя.

6.2. Ризики, обмеження та шляхи їх мінімізації

Відповідальне впровадження ШІ передбачає не лише використання його переваг, а й свідоме управління супутніми ризиками. У таблиці систематизовано основні ризики, характерні саме для викладання фізики й астрономії, та рекомендовані заходи їх мінімізації.

РОЗДІЛ 7. АЛГОРИТМ ВПРОВАДЖЕННЯ ШІ ТА ПРАКТИЧНИЙ ЧЕК-ЛИСТ

7.1. Покроковий алгоритм впровадження ШІ в педагогічну практику

1. Самоосвіта вчителя: ознайомлення з основами формулювання запитів (промпт-інженерії), проходження курсів підвищення цифрової компетентності.

2. Ознайомлення з політикою закладу освіти щодо ШІ та віковими обмеженнями конкретних сервісів.

3. Пілотне використання на етапі підготовки уроків — там, де ризики для учнів мінімальні (чернетки матеріалів, ідеї, структура конспекту).

4. Поступове впровадження в проведення уроку: спочатку допоміжні функції (демонстрації, вікторини), згодом — інтерактивна робота з учнями.

5. Цілеспрямоване навчання учнів навичок відповідального використання ШІ: критична оцінка, верифікація фактів, академічна доброчесність.

6. Моніторинг результатів і педагогічна рефлексія з подальшим коригуванням підходів.

7. Обмін досвідом у методичному об'єднанні вчителів фізики й астрономії, участь у фахових спільнотах.

7.2. Чек-лист учителя перед використанням матеріалів ШІ на уроці

☐ Перевірено фактичну й обчислювальну коректність згенерованого матеріалу.

☐ Матеріал відповідає навчальній програмі та віковим особливостям учнів.

☐ У запитах до публічних ШІ-сервісів не використано персональні дані учнів.

☐ Учні поінформовані про правила академічної доброчесності при використанні ШІ.

☐ Передбачено резервний (безцифровий) варіант проведення заняття на випадок технічних збоїв.

☐ Враховано рівність доступу учнів до технічних засобів і надано альтернативу за потреби.

☐ Оцінювання побудоване так, щоб перевіряти розуміння процесу, а не лише кінцевий результат.

ДОДАТОК. ПРИКЛАДИ ІНТЕГРАЦІЇ ШІ В СТРУКТУРУ УРОКУ

Приклад 1. Урок фізики «Другий закон Ньютона» (9 клас)

Приклад 2. Урок астрономії «Будова Сонячної системи» (11 клас)

ВИСНОВКИ

Штучний інтелект стає невіддʼємною складовою сучасного освітнього середовища, і викладання фізики та астрономії — предметів із високою потребою у візуалізації, моделюванні й розрахунках — є однією зі сфер, де його дидактичний потенціал розкривається особливо повно. Грамотно дібрані інструменти ШІ дають змогу вчителю заощадити час на підготовці дидактичних матеріалів, персоналізувати навчання без додаткового навантаження, а також показати учням явища, які неможливо продемонструвати в межах шкільного кабінету — від будови атома до масштабів галактик.

Водночас ефективне використання ШІ можливе лише за умови критичного, відповідального підходу вчителя: обов'язкової перевірки фактичної й обчислювальної точності згенерованих матеріалів, дотримання принципів академічної доброчесності, захисту персональних даних учнів і врахування нерівного доступу до технологій. ШІ варто розглядати не як заміну вчителя чи підручника, а як інструмент, що розширює методичні можливості педагога, залишаючи за людиною остаточне рішення щодо змісту й форми навчання.

Державна політика цифровізації освіти в Україні — від рекомендацій МОН і Мінцифри щодо використання ШІ в закладах загальної середньої та вищої освіти до появи модельної навчальної програми «Штучний інтелект і суспільство» — засвідчує, що інтеграція ШІ в навчальний процес є довгостроковим і системним напрямом розвитку освіти. Це створює для вчителів фізики й астрономії водночас виклик і можливість: своєчасне й виважене опанування нових інструментів стає частиною професійної компетентності педагога XXI століття.

Учителям потрібно розглядати цей матеріал як робочу основу, яку варто адаптувати до умов конкретного закладу освіти, вікових особливостей учнів і власного педагогічного стилю, а також регулярно звірятися з офіційними рекомендаціями МОН України, оскільки нормативна база й перелік доступних інструментів ШІ продовжують розвиватися.