Штучний інтелект (ШІ) дедалі активніше проникає у всі сфери людської діяльності, зокрема й у систему освіти. Одним з перспективних напрямів його використання є візуалізація складних фізичних процесів, які важко або неможливо безпосередньо спостерігати у шкільних умовах. Імітаційні моделі, візуальні симуляції, генеративна графіка та відео — усе це стало можливим завдяки розвитку нейромереж та машинного навчання, які лежать в основі сучасного ШІ [1].
У сучасній українській освіті спостерігається гострий дефіцит якісних україномовних матеріалів для навчання веб-програмуванню учнів середньої та старшої школи[2], що значно ускладнює формування в них цифрових компетентностей. Ця проблема стає особливо актуальною з огляду на реформування освіти в рамках НУШ та майбутній перехід до профільного навчання у 10-12 класах. Основними перешкодами є невідповідність наявних матеріалів віковим особливостям учнів, відсутність усталеної україномовної термінології, розрив між теорією та практикою, а також складність адаптації навчального контенту до швидкозмінних технологій веб-розробки, що вимагає постійного оновлення матеріалів та методичних підходів до їх викладання.
Науково-технічний прогрес, результати якого проявляються у всіх сферах людської діяльності, вимагає навичок проектування, розробки, управління та прогнозування функціонування складних систем. Для вирішення цієї проблеми використовуються інформаційні і, зокрема, математичні моделі реальних процесів, які враховують багатофакторність, керованість, наявність неконтрольованих факторів та інших параметрів, властивих складним системам, для розробки яких потрібні кваліфіковані фахівці в області інженерії, системної техніки, кібернетики, які володіють компетенціями в галузі математичного моделювання та теорії керування.
В сучасному світі відбувається стрімкий розвиток інформаційно-комунікаційних технологій, які здійснюють суттєвий вплив на різні сфери суспільного життя, в тому числі й освіту. В свою чергу, удосконалення надання освітніх послуг, які б в повній мірі забезпечували потреби суспільства у якісній та доступній освіті потребують удосконалення методик навчання, перспективним та ефективним напрямком серед яких є використання цифрових технологій. Успішність цифровізації навчального процесу потребує від його учасників оволодіння необхідними знаннями й навичками, що зумовлює необхідність проведення підвищення кваліфікації педагогічних працівників та оволодіння інноваційними методами викладання навчального матеріалу студентами педагогічних вузів.
У сучасних умовах розвитку інформаційного суспільства та цифровізації освіти традиційні методи викладання природничих дисциплін дедалі частіше виявляються недостатньо ефективними для залучення й утримання уваги учнів. Зниження мотивації до вивчення фізики, хімії, біології, а також недостатній рівень сформованості ключових, предметних і міжпредметних компетентностей серед здобувачів освіти вимагає пошуку нових дидактичних рішень.
Використання цифрових технологій стало невід’ємною частиною сучасної освіти і викладання астрономії в закладах вищої освіти не є винятком. Складність і масштабність астрономічних явищ та об’єктів роблять цифрові інструменти надзвичайно цінними для візуалізації, моделювання, аналізу даних та доступу до актуальної наукової інформації. Однак, рівень інтеграції та характер використання цих технологій суттєво відрізняється між провідними країнами світу та Україною.
Сучасна освіта у сфері природничо-математичних дисциплін стикається з викликами, пов’язаними з організацією практичних занять, що вимагають складних програмних середовищ. Студенти, які вивчають математику, фізику, інформатику чи статистику, часто потребують доступу до спеціалізованого програмного забезпечення, такого як MATLAB, Python, R або симуляційні платформи. Однак встановлення та налаштування таких інструментів на особистих комп’ютерах студентів може бути складним через відмінності в операційних системах, версії програмного забезпечення й апаратних характеристик. Це створює перешкоди для ефективного навчання та ускладнює стандартизацію навчального процесу.
У сучасному освітньому просторі виникає потреба в оновленні форм і методів викладання природничих наук, зокрема астрономії, адже це одна з найдавніших наук, що споконвіку викликала інтерес людства до розуміння Всесвіту. У закладах освіти її потенціал часто недооцінюється через обмежену кількість годин у навчальному плані. Однак саме астрономія здатна стати тією дисципліною, яка об’єднує природничі та гуманітарні науки, технічне мислення і творче бачення світу.
Сучасний етап розвитку освіти відзначається інтенсивною цифровізацією на всіх її рівнях, що актуалізує потребу в переосмисленні підходів до професійної підготовки педагогічних кадрів. Система неперервної освіти формує цілісну траєкторію фахового становлення майбутнього учителя інформатики. У цьому контексті особливої ваги набуває забезпечення наступності, актуальності та адаптивності змісту навчання відповідно до динамічних змін у сфері інформаційних технологій.
Впровадження концепції Нової української школи ставить перед авторами сучасних підручників цілий ряд важливих завдань, які потрібно вирішити для ефективного формування в учнів необхідних компетентностей. Для такого предмету, як біологія слід також враховувати вимоги Концепції розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) [1]. Одним із важливих результатом такого підходу є формування в учнів професійно-ціннісних орієнтацій. Процес професійної орієнтації учнів поєднує не лише теоретичні знання, а й досвід реальної професійної діяльності. Відповідно до сучасних вимог STEM-освіти, це досягається через проєктне навчання та участь у науково-дослідницьких проєктах [2]. Враховуючи роль, яку відіграють біологічні компетентності в житті сучасної людини, це має важливе значення для учнів, навіть у разі, якщо вони не пов’яжуть свою майбутню діяльність з біологічними професіями.