Широке використання інформаційно-комунікаційних технологій і цифрових засобів в освіті викликає необхідність формування цифрових компетентностей усіх учасників освітнього процесу. У здобувачів освіти це зумовлено потребами їх успішного навчання, у педагогічних працівників – необхідністю ефективного провадження професійної діяльності і забезпечення високої результативності навчального процесу, у керівників закладів освіти – намірами створити продуктивне освітнє середовище [1]. Тому важливо усвідомлювати сутність цифрової компетентності та її складники для кожної категорії учасників освітнього процесу, зокрема для вчителя як ключового провідника цифрової трансформації освіти [2].
У сучасних умовах фундаменталізації освітнього процесу розвиток самоефективності педагогів природничих наук набуває особливої актуальності, оскільки від цього безпосередньо залежить якість підготовки майбутніх фахівців та формування глибоких фундаментальних знань учнів. Розглядаючи саме поняття самоефективності, потрібно враховувати її багатовимірність, що охоплює як професійні компетенції викладача, так і його особистісний розвиток. Сучасні наукові дослідження, зокрема роботи А. Бандури, доводять, що віра у власні можливості відіграє визначальну роль у формуванні педагогічної майстерності та здатності адаптуватися до змін у динамічних умовах освітнього процесу [1].
В умовах цифровізації суспільства, глобалізації, збільшення ролі Інтернет технологій зростають вимоги до професійної підготовки педагогів, зокрема вчителів фізики. Сучасна освіта ХХІ століття реформується, перетворюється, найголовніше здійснює перехід від усталеної традиційної форми навчання до інноваційної. Актуальності набуває поєднання вивчення природничих дисциплін (фізики) та іноземної (англійської) мови, таким чином, освіта стає двомовною, проте, це вимагає не лише «ідеального» знання предмету, а також вміння проводити навчальний процес англійською мовою. У такому разі, сучасний вчитель фізики повинен поєднати методичну та фахову іншомовну компетентності. Саме тому, виникає необхідність у переосмисленні структури та видозміненні професійної підготовки майбутніх педагогів, розроблені ефективних шляхів її формування в умовах поєднання предметного та мовного компонентів.
Сучасний культурно-освітній простір українського суспільства відзначається орієнтацією на цінності української культури, переходом на якісно новий рівень глибинного пізнання окремої території (краю), відродження традицій, творення самобутнього територіального іміджу, громадської діяльності та просвітництва. Знання про рідний край не лише збагачує й підносить людину, а й поєднує минуле покоління з теперішнім. Шанування традицій культурної спадщини та минулого формує підґрунтя для розвитку сучасності, є запорукою успішного майбутнього. Досвід особистості застосовувати краєзнавчо-культурологічні знання, які забезпечують раціональне і шанобливе сприйняття культури рідного краю значною мірою досягається під час вивчення курсу «Туристичне краєзнавство» [2].
Фізичні сталі відіграють важливу роль у процесі наукового пізнання, оскільки дають змогу описати різноманітні фізичні явища та провести вимірювання під час виконання експериментів. Фізичні сталі використовують для формулювання фізичних законів та фізичних теорій.
Індивідуальні психофізіологічні та соціально-психологічні особливості людини значною мірою обумовлені функціональною асиметрією півкуль головного мозку та проявляються у залежності від того яка півкуля домінує. Перед вчителями та викладачами закладів середньої і вищої освіти постає необхідність вибору стратегії навчально-пізнавальної діяльності згідно з цими особливостями. Уміння правильно діагностувати домінантність півкулі головного мозку здобувачів освіти сприяє ефективній організації освітнього процесу. За такого підходу учні та студенти одержують можливість проявити себе відповідно до індивідуальних психофізіологічних особливостей сприйняття та засвоєння інформації.
Диференціація навчання, яку забезпечує навчання в профільній школі, покликана задовольнити різноманітні пізнавальні запити учнів, розкрити і розвинути їх задатки і здібності, адаптувати навчальний процес до особливостей учнів, сприяти їх творчому саморозвитку. Перед методикою навчання хімії постало завдання з’ясування специфічних особливостей змісту, форм і методів навчання хімії в профільних класах Особливість профільних класів полягає в рівні спеціалізації і проявляється в глибині вивчення відповідних навчальних предметів і широті охоплення контингенту старшокласників. Поглиблене вивчення передбачає досить високий рівень підготовки учнів і водночас обмежує їх число.
Астрономія як наука про Всесвіт відіграє важливу роль у формуванні наукового світогляду, розвитку критичного та просторового мислення, а також інтеграції знань природничих дисциплін. У контексті сучасних освітніх стандартів та вимог до формування ключових компетентностей, зокрема науково-природничої, технологічної та інформаційно-цифрової, особливого значення набуває не лише засвоєння теоретичних знань, а й формування стійких практичних умінь та навичок. Практичні знання з астрономії охоплюють спектр від найпростіших спостережень небесних об’єктів до роботи з астрономічними приладами, аналізу даних та використання сучасних програмних засобів. Проте, на практиці викладання астрономії часто обмежується переважно теоретичним матеріалом, а формування практичних знань залишається недостатньо реалізованим. Це значною мірою пов’язано зі станом існуючого дидактичного забезпечення, яке не завжди відповідає сучасним вимогам та можливостям.
Стрімкий розвиток науки і техніки підштовхнув суспільство до пошуку нових методів і технологій для формування необхідних здібностей людини ХХІ століття. Ключовим завданням сучасної української педагогіки є формування в учнів умінь вивчати навколишній світ, активно застосовуючи різноманітні методи, прийоми та технології: планування дослідів, створення теоретичних моделей явищ, проведення вимірювань, визначення похибок та використання різноманітних технологій у навчальному процесі.