INTEGRATION OF THE PHYSICAL FOUNDATIONS OF ROBOTICS AND DIGITAL TECHNOLOGIES AS A MEANS OF DEVELOPING LEARNERS’ DIGITAL AND RESEARCH COMPETENCIES

Authors

DOI:

https://doi.org/10.32782/cusu-pmtp-2026-1-10

Keywords:

digital competence, research competence, educational process, project method, modern digital equipment, physical experiment

Abstract

The article considers innovative aspects of the methodology for developing digital and research competencies in learners through the use of robotic tools as the initiation of a modern approach to creating a system of physical experimentation based on contemporary equipment, software tools, and elements of 4G technologies. An analysis of studies relevant to the chosen topic is carried out, and an experimental setup is developed for learners to investigate the phenomenon of electromagnetic induction, considering it both as a natural phenomenon and through the stages of its development and the identification of underlying regularities. The integration of an automated system of harmonic oscillatory motion of a permanent magnet, a system for measuring electromotive force and recording electric current values, graphical visualization of the phenomenon’s development on a display, and continuous monitoring of its state at any moment in time enables the motivation of learners toward research and project-based activities, fosters creativity and engineering thinking, and, overall, contributes to the formation of readiness for lifelong learning throughout the productive period of an individual’s life. A novel approach to the organization of physical experimentation is introduced, based on advanced electronic equipment and accessible software codes, which ensures the study of both the essence of physical phenomena (as defined in educational curricula) and their dynamic behavior. This approach makes it possible to observe specific regularities of electromagnetic induction, such as the linear or nonlinear nature of EMF variation depending on the speed of magnet motion, the influence of the trajectory shape on the magnitude of the induced voltage, or the dependence of peak EMF values on the distance between the magnet and the coil turns. Automated experimentation allows these relationships to be recorded in the form of stable, reproducible graphs, which is unattainable in traditional demonstrations where motion is non-reproducible and measurements are highly dependent on the human factor. Such an approach to organizing physical experiments, illustrated by the study of electromagnetic induction, makes it possible to extend its core idea to the development of appropriate equipment and methodologies for implementation in practice across other topics of academic disciplines.

References

Заболотний В. Ф., Лаврова А. В. Навчальний фізичний експеримент з використанням цифрової лабораторії Nova5000. Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія: Педагогічна. 2013. Вип. 19. С. 82–85.

Кух А. М. Освітнє середовище в структурі інноваційної системи фахової підготовки майбутніх учителів фізики. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія : Педагогічна. 2008. Вип. 14. С. 73–76.

Мартинюк О. С., Мирончук Г. Л., Панкевич С. С. Організаційно-методичні умови використання цифрових лабораторій у системі впровадження освітнього напряму STEM. Фізика та освітні технології. 2022. Вип. 1. С. 34–40. DOI: https://doi.org/10.32782/pet-2022-1-4 .

Про затвердження Державного стандарту профільної середньої освіти : постанова Кабінету Міністрів України від 25.07.2025 № 851.

Про схвалення Концепції розвитку природничо-математичної освіти (STEM-освіти) в Україні : розпорядження Кабінету Міністрів України від 05.08.2020 № 9.

Садовий М. І., Трифонова О. М., Соменко Д. В. Формування предметних компетентностей у студентів природничо-математичної та цифрової галузей засобами DIGITAL TWINS. Наукові записки. Серія: Педагогічні науки. Кропивницький, 2024. Вип. 215. С. 91–96. DOI: https://doi.org/10.36550/2415-7988-2024-1-215-91-96.

Сліпухіна І. А., Чернецький І. С., Мєняйлов С. М., Рудницька Ж. О., Матеїк Г. Д. Сучасний фізичний експеримент у дидактиці STEM орієнтованого навчання. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія: Педагогічна. 2016. Вип. 22. С. 224–228.

Слюсаренко В. В., Садовий М. І. Методичні рекомендації до виконання вибраних лабораторних робіт із новітнім обладнанням «PHYWE»: навч.-метод. посібник / За ред. М. І. Садового. Кіровоград : САБОНІТ, 2013. 28 с.

Соменко Д. В., Величко С. П., Соменко О. О. Поєднання сучасних поглядів на поліпшення проблеми підготовки високопрофесійного вчителя фізики. Зб. наук. праць Кам’янець-Под. нац. ун-ту ім. І. Огієнка. Кам’янець-Подільський : К-Под. нац. ун-т ім. І. Огієнка, 2016. Вип. 22.

Соменко Д. В., Величко С. П. Використання комп’ютерно-орієнтованих засобів навчання у процесі розв’язування навчальних задач з фізики графічним методом. Збірник наукових праць Кам’янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна. 2012. Вип. 18: Інноваційні в навчанні фізики: національний та міжнародний досвід. С. 8–10.

Соменко Д. В., Величко С. П. Підготовка майбутніх вчителів фізики в умовах глобальної інформатизації навчального процесу. Збірник наукових праць Уманського державного педагогічного університету імені Павла Тичини. Умань : ПП Жовтий О. О., 2011. Ч. 3. С. 38–45.

Трифонова О. М. Методична система розвитку інформаційно-цифрової компетентності майбутніх фахівців комп’ютерних технологій у навчанні фізики і технічних дисциплін : дис. … д-ра пед. наук : 13.00.02, 13.00.04. ЦДПУ ім. В. Винниченка. Кропивницький, 2020. 595 с.

Arduino Documentation. URL: https://doc.arduino.ua/ (дата звернення: 15.11.2025).

Стратегія розвитку вищої освіти України на 2022–2032 роки : проєкт Операційного плану на 2025–2028 роки. URL: https://erasmusplus.org.ua/wp-content/uploads/2024/10/2_sharov-pershyj-proyektop-srvo-2025-2028-2024-09-23.pdf (дата звернення: 13.11.2025).

Published

2026-04-21