The object of research, development or design (in Russian) : Система обучения нанотехнологиям на основе STEM-образования в процессе профессиональной подготовки будущих и действующих учителей физики.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Физика пәні бойынша болашақ және қызметтегі мұғалімдердің кәсіби даярлық үдерісіндегі нанотехнологияны STEM білім беру негізінде оқыту жүйесі.

Aim of work (in Russian) : Разработка модели STEM-образования для эффективного преподавания нанотехнологий; Поощряйте интерес к нанотехнологиям с помощью STEM, одновременно развивая творческие способности, критическое мышление, навыки решения проблем и интеллектуальные способности. Внедрение механизмов развития предметных компетенций в области нанотехнологий с использованием цифровых технологий в учебный процесс будущих и действующих учителей физики.

Aim of work (in Kazakh) : Нанотехнологияны тиімді оқыту үшін STEM білім беру моделін әзірлеу; STEM арқылы нанотехнологияға қызығушылықты арттыру, сонымен бірге шығармашылықты, сыни ойлауды, проблемаларды шешу дағдыларын және интеллектуалды қабілеттерді дамыту. Болашақ және қызметтегі физика мұғалімдерінің оқу үдерісіне цифрлық технологияларды пайдалана отырып, нанотехнологиялар бойынша пәндік құзыреттіліктерді дамыту механизмдерін енгізу.

Методы исследования (на русском) : В ходе исследования были определены перспективы образования и тенденции развития в области нанотехнологий посредством анализа статей в базах данных Web of Science и Scopus. Данный метод позволил выявить современные методические направления в подготовке и повышении квалификации учителей физики. Теоретические основы применения STEM-технологий в преподавании нанотехнологий были изучены посредством системного анализа научно-методической литературы, а также метода кейс-стади. В качестве эмпирических методов для оценки уровня подготовки в области нанотехнологий и STEM-компетентности учителей использовались анкетирование, диагностическое тестирование и качественные методы исследования (наблюдение, нарративный дизайн). Кроме того, была создана методическая система обучения нанотехнологиям посредством STEM-технологий, основанная на методах моделирования и проектирования.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу барысында білім берудің болашағы мен нанотехнология саласының даму үрдістері Web of Science және Scopus дерекқорларындағы мақалаларға талдау жасау арқылы айқындалды. Бұл әдіс физика мұғалімдерін даярлау мен олардың біліктілігін арттырудағы заманауи методологиялық бағыттарды анықтауға мүмкіндік берді. Ғылыми және әдістемелік әдебиеттерді жүйелі талдау, сондай-ақ кейс-стади әдісі арқылы нанотехнологияны оқытуда STEM технологиясын қолданудың теориялық негіздері зерттелді. Эмпирикалық әдістер ретінде сауалнама жүргізу, диагностикалық тесттер, және сапалы зерттеу тәсілдері (бақылау, баяндау дизайны) пайдаланылып, мұғалімдердің нанотехнологиялық дайындық деңгейі мен STEM құзыреттілігі бағаланды. Сонымен қатар, модельдеу және жобалау әдістері негізінде нанотехнологияны STEM технологиялары арқылы оқытудың әдістемелік жүйесі құрылды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Результаты исследования показали, что внедрение цифровых ресурсов в процесс обучения повышает интерес студентов к предмету и позволяет им чётко понимать связь теории и практики. В частности, 3D-модели, виртуальные лаборатории, анимированное моделирование и интерактивные задания эффективно визуализировали и содержательно доносили абстрактные понятия, такие как наноструктуры, что способствовало повышению познавательной активности студентов. Также были выявлены отношение студентов к STEM-обучению, проблемы и трудности его применения. Результаты показали, что STEM-подход имеет высокий потенциал для использования в преподавании физики и нанотехнологий, однако существуют методические и инфраструктурные ограничения. Одновременно были выявлены научно-методические основы использования STEAM-образования и модели 6E в преподавании нанотехнологий. Использование инструментов STEM-образования и искусственного интеллекта (ИИ) в подготовке будущих учителей физики повысит эффективность обучения и позволит студентам развивать критическое мышление, исследовательские навыки и интерес к предмету. Однако было выявлено, что существуют такие препятствия, как нехватка методического инструментария, ограниченное время для STEM-проектов и ограниченная инфраструктура ИИ. Учитывая важные аспекты области нанотехнологий, разработан учебник «Нанотехнологии и наноматериалы: Физические аспекты».

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, цифрлық ресурстарды оқу үдерісіне енгізу оқушылардың пәнге деген қызығушылығын арттырады және теория мен практиканың арасындағы байланысты нақты түсінуге мүмкіндік береді. Атап айтқанда, 3D модельдер, виртуалды зертханалар, анимациялық модельдеу және интерактивті тапсырмалар наноқұрылымдар сияқты дерексіз ұғымдарды көрнекі әрі мағыналы түрде жеткізуге тиімді болды, бұл оқушылардың танымдық белсенділігін арттырды. Сондай-ақ, білім алушылардың STEM негізінде оқытуға көзқарасы, қолдану мәселелері мен қиындықтары анықталды. Нәтижелер STEM тәсілін физика және нанотехнологияны оқытуда қолданудың әлеуеті жоғары екенін, бірақ әдістемелік және инфрақұрылымдық шектеулер бар екенін көрсетті. Сонымен бірге, нанотехнология саласын оқытуда STEAM-білім беру және 6E моделін қолданудың ғылыми-әдістемелік негіздері айқындалды. Болашақ физика мұғалімдерін оқытуда STEM-білім беру мен жасанды интеллект (ЖИ) құралдарын қолдану оқытудың тиімділігін арттырып, студенттердің сыни ойлау, зерттеу дағдылары мен пәнге қызығушылығын дамытуға мүмкіндік береді. Дегенмен, методикалық құралдардың жетіспеушілігі, STEM-жобаларға уақыт шектеулілігі және ЖИ инфрақұрылымының шектеулілігі сияқты кедергілер бар екендігі анықталды. Нанотехнология саласының маңызды тұстарын ескере отырып «Нанотехнология және наноматериалдар: физикалық аспектілер» атты оқу құралы әзірленді7

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : По результатам исследования, основными конструктивными показателями являются эффективная организация процесса обучения за счёт использования цифровых ресурсов (3D-моделей, виртуальных лабораторий, анимированных и интерактивных заданий), внедрение модулей STEM и STEAM, развитие критического мышления, навыков исследовательской работы и решения проблем у будущих учителей физики, а также укрепление связи теории с практикой. В качестве технико-экономических показателей выделены замена дорогостоящего и сложного оборудования за счёт использования виртуальных инструментов, повышение безопасности и доступности обучения, а также рациональное использование педагогических ресурсов за счёт эффективного освоения учителями инструментов ИИ и STEM.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері бойынша негізгі конструктивтік көрсеткіштерге цифрлық ресурстарды (3D модельдер, виртуалды зертханалар, анимациялық және интерактивті тапсырмалар) қолдану арқылы оқу процесін тиімді ұйымдастыру, STEM және STEAM модульдерін енгізу, болашақ физика мұғалімдерінің сыни ойлау, зерттеу және проблеманы шешу дағдыларын дамыту, сондай-ақ теория мен практиканың арасындағы байланысты нығайту кіреді. Техникалық-экономикалық көрсеткіштер ретінде виртуалды құралдарды пайдалану арқылы қымбат және күрделі жабдықтарды алмастыру, оқу қауіпсіздігі мен қолжетімділікті арттыру, сондай-ақ мұғалімдердің ЖИ және STEM құралдарын тиімді меңгеру арқылы педагогикалық ресурстарды рационалды пайдалану анықталды.

Level of implementation (in Russian) : «Разработано учебное пособие «Нанотехнологии и наноматериалы: физические аспекты», готовится к внедрению и в настоящее время представлено на рассмотрение Ученого совета.»

Level of implementation (in Kazakh) : «Нанотехнология және наноматериалдар: физикалық аспектілер» атты оқу құралы әзірленіп, енгізуге дайындалуда және қазіргі уақытта ғылыми кеңестің қарауына ұсынылды.

Efficiency (in Russian) : Эффективность пособия заключается в его способности способствовать углубленному пониманию физической сути нанотехнологий, формированию исследовательских и аналитических навыков у студентов, а также повышению их интереса к предмету. Эффективность научных исследований определяется повышением качества преподавания, усилением интереса студентов к предмету и познавательной деятельности, обеспечением гибкости и доступности процесса обучения, а также повышением профессиональной компетентности будущих учителей.

Efficiency (in Kazakh) : Оқу құралының тиімділігі нанотехнологияның физикалық табиғатын тереңірек түсінуге ықпал ету, студенттердің зерттеу және аналитикалық дағдыларын дамыту және пәнге деген қызығушылығын арттыру қабілетінде жатыр. Зерттеу тиімділігі оқу сапасының артуымен, студенттердің пәнге деген қызығушылығы мен танымдық белсенділігінің жоғарылауымен, оқу процесінің икемділігі мен қолжетімділігінің қамтамасыз етілуімен, сондай-ақ болашақ мұғалімдердің кәсіби құзыреттілігін арттыруымен айқындалады.

Field of application (in Russian) : Результаты исследования показали, что выявлены научно-методические предпосылки внедрения нанотехнологий в педагогическую практику и получены первые результаты, направленные на повышение профессиональной подготовки будущих учителей физики. Предлагаемое учебное пособие позволяет обеспечить углубленную теоретическую подготовку для факультативных и лабораторных занятий будущих учителей физики в целом, студентов и магистрантов высших учебных заведений, а также специалистов, проводящих научные исследования в области нанотехнологий и материаловедения.

Field of application (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері нанотехнологияны оқытуға енгізудің ғылыми-әдістемелік алғышарттарын айқындап, болашақ физика мұғалімдерінің кәсіби даярлығын жетілдіруге бағытталған бастапқы нәтижелерге қол жеткізілгенін көрсетті. Ұсынылған оқу құралы жалпы болашақ физика пәні мұғалімдеріне, жоғары оқу орындарының студенттері мен магистранттарына, сондай-ақ нанотехнология және материалтану саласында ғылыми-зерттеу жүргізіп жүрген мамандарға арналған факультативтік және зертханалық сабақтарға терең теориялық білім беруге мүмкіндік береді.