THE PHYSICAL PICTURE OF THE WORLD AS A KEY ELEMENT OF THE SCIENTIFIC WORLDVIEW AND SUBJECT COMPETENCE OF STUDENTS IN PHYSICS
PDF (Ukrainian)

Keywords

physical picture of the world, school physics curriculum, students’ subject competence in physics, scientific worldview, formation level criteria and indicators, diagnostic methodology, formative assessment

How to Cite

Afanasiev, V. V. (2025). THE PHYSICAL PICTURE OF THE WORLD AS A KEY ELEMENT OF THE SCIENTIFIC WORLDVIEW AND SUBJECT COMPETENCE OF STUDENTS IN PHYSICS. Scientific Notes of Vinnytsia Mykhailo Kotsiubynskyi State Pedagogical University Section Theory and Methods of Teaching Natural Sciences, 9, 29-43. https://doi.org/10.31652/

Abstract

The relevance of the research is determined by the need to update the content and methodological support of physics education in the context of developing students’ scientific worldview and key competencies. The physical picture of the world (PPW) plays an integrative role in this process, combining knowledge-based, activity-oriented, value-based, and worldview-related components of learning. At the same time, current pedagogical theory and practice still lack a well-developed approach to the consistent formation of PPW elements within the school physics curriculum, as well as to the structural and functional connection between PPW and students’ subject competence. The purpose of this study is to theoretically substantiate and construct a holistic model for forming the physical picture of the world among high school students as the basis for their subject competence in physics and their scientific worldview. The research methodology integrates systemic, structural-functional, competency-based, and activity-oriented approaches, along with methods of theoretical analysis of scientific sources, content analysis of educational programs, modeling, generalization of pedagogical experience, and logical-analytical interpretation of research results. The study established that the physical picture of the world (PPW) is not only a system of generalized physical knowledge but also serves as the methodological core of school physics education, ensuring the integrity of the learning process. An original model was developed to demonstrate the relationship between the PPW and the structure of students’ subject competence. The key concepts, content lines, and levels of its formation were identified (empirical, theoretical, and metatheoretical levels). The research also introduced a diagnostic approach to assess the levels of PPW formation, including criteria, indicators, assessment formats, task examples, and self-assessment tools. The scientific novelty lies in defining the structural and logical framework of the PPW in connection with subject competence and in developing tools for its evaluation within the educational process. The practical significance of the study lies in the adaptability of the methodology to various educational contexts, its applicability for current, summative, and formative assessment, and its potential to enhance the quality of the learning process through the development of reflection and individualization of learning.

PDF (Ukrainian)

References

Школа О. В. Еволюція фізичної картини світу в курсі теоретичної фізики. Педагогічні науки : зб. наук. пр. Херсон. держ. ун-т. 2014. Вип. 66, т. 1. URL: https://ps.journal.kspu.edu/index.php/ps/article/view/192 (дата звернення 01.09.2025).

Цвірко Я. Формування світоглядного уявлення в учнів старшої школи про фізичну картину світу у процесі навчання фізики. Науковий журнал Хортицької національної академії. 2023. № 9. С. 45–52. URL: https://journal.khnnra.edu.ua/index.php/files/article/view/158/157 (дата звернення 01.09.2025).

Дудченко О., Трифонова О. Особливості формування наукової картини світу в учнів при навчанні природничих знань на базовому рівні середньої освіти. Проблеми та інновації в природничо-математичній, технологічній і професійній освіті : зб. Матер. ХІІІ Міжнар. наук.-практ. онлайн-інтернет конф. Кропивницький, 2022. С. 169–172. URL: https://cusu.edu.ua/images/conferences/2022/problem-06.2022/TeziXIII.pdf (дата звернення 01.09.2025).

Семенишина Р. В., Шевчук О. В. Формування експериментаторської компетенції майбутніх учителів фізики в процесі виконання лабораторних практикумів з методики і техніки навчального фізичного експерименту. Збірник наук. праць Кам’янець-Подільського націон. ун-ту імені І.Огієнка. Серія: Педагогічна. 2016. Вип. 22. С. 218–220. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/znpkp_ped_2016_22_71 (дата звернення 01.09.2025).

Madsen A., McKagan S. B., Sayre E. C. How physics instruction impacts students' beliefs about learning physics: A meta-analysis of 24 studies. arXiv:1403.6522, 2014. 30 p. DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.1403.6522.

Griston M., Wilcox B. R. Motivating reflection in problem solving: Homework corrections in upper-division physics courses. Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 2025. Vol. 21, № 020113. DOI: https://doi.org/10.1103/ntvp-spkc.

Ding L. Theoretical perspectives of quantitative physics education research. Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 2019. Vol. 15, № 020101. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.15.020101.

Tschisgale P., Maus H., Kieser F., Kroehs B., Petersen S., Wulff P. Evaluating GPT- and reasoning-based large language models on Physics Olympiad problems: Surpassing human performance and implications for educational assessment. Phys. Rev. Phys. Educ. Res. 2025. Vol. 21, № 020115. DOI: https://doi.org/10.1103/6fmx-bsnl.

Мартинюк, М. Т., Підгорний, О. В. Сучасна фізична картина світу як основоположна складова природничо-наукової картини світу. Підготовка майбутніх учителів фізики, хімії, біології та природничих наук у контексті вимог Нової української школи : матеріали V Міжнар. наук.-практ. конф., 18–19 травня 2023 р., м. Тернопіль. Тернопіль, 2023. С. 293–295. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/613606364.pdf#page=293 (дата звернення 01.09.2025).

Опанасюк, А. С. Наукова картина світу: на порозі зміни парадигми. Сучасна картина світу: інтеграція наукового та позанаукового знання : зб. наук. праць. Суми: Мрія-1 ЛТД ; УАБС НБУ, 2004. Вип. 3. С. 34–46. URL: https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30139 (дата звернення 01.09.2025).

Балабан, Я. Р., Іваній, В. С., Мороз, І. О. Тенденції становлення уявлень про формування фізичної картини світу в учнів загальноосвітніх шкіл. Фізико-математична освіта. 2018. Вип. 3(17). С. 26–30. DOI: 10.31110/2413-1571-2018-017-3-004.

Гінзбург М. Д. Наукова картина світу як засіб інтегрувати та систематизувати фахові знання. Вісник Національного авіаційного ун-ту. Філософія. Культурологія. 2012. № 2. С. 9-17. URL: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnau_f_2012_2_4 (дата звернення 01.09.2025).

Семенишина, Р. В. Формування наукового світогляду старшокласників у процесі вивчення фізики : дис. … канд. пед. наук : 13.00.02. Кам’янець-Подільський нац. ун-т ім. І. Огієнка. Кам’янець-Подільський, 2015. 200 с.

ФІЗИКА. Навчальні програми для загальноосвітніх навчальних закладів. URL: https://surl.li/tdelci (дата звернення 01.09.2025).

Shkola, O. V. (2014). Evoliutsiia fizychnoi kartyny svitu v kursi teoretychnoi fizyky. Pedahohichni nauky: zbirnyk naukovykh prats Khersonskoho derzhavnoho universytetu, (66, Vol. 1). https://ps.journal.kspu.edu/index.php/ps/article/view/192 [in Ukrainian].

Tsvirko, Ya. (2023). Formuvannia svitohliadnoho uiavlennia v uchniv starshoi shkoly pro fizychnu kartynu svitu u protsesi navchannia fizyky. Naukovyi zhurnal Khortytskoi natsionalnoi akademii – Scientific Journal of the Khortytsia National Academy, (9), 45–52. https://journal.khnnra.edu.ua/index.php/files/article/view/158/157 [in Ukrainian].

Dudchenko, O., & Tryfonova, O. (2022). Osoblyvosti formuvannia naukovoi kartyny svitu v uchniv pry navchanni pryrodnychykh znan na bazovomu rivni serednoi osvity. Problemy ta innovatsii v pryrodnycho-matematychnii, tekhnolohichnii i profesiinii osviti: zbirnyk materialiv XIII Mizhnarodnoi naukovo-praktychnoi onlain-internet konferentsii, pp. 169–172. Kropyvnytskyi: RVV CDPU im. V. Vynnychenka. https://cusu.edu.ua/images/conferences/2022/problem-06.2022/TeziXIII.pdf [in Ukrainian].

Semenyshyna, R. V., & Shevchuk, O. V. (2016). Formuvannia eksperymentatorskoi kompetentsii maibutnikh uchyteliv fizyky v protsesi vykonannia laboratornykh praktykumiv z metodyky i tekhniky navchalnoho fizychnoho eksperymentu. Zbirnyk naukovykh prats Kamianets-Podilskoho natsionalnoho universytetu imeni Ivana Ohiienka. Seriia: Pedahohichna, (22), 218–220. http://nbuv.gov.ua/UJRN/znpkp_ped_2016_22_71 [in Ukrainian].

Madsen, A., McKagan, S. B., & Sayre, E. C. (2014). How physics instruction impacts students' beliefs about learning physics: A meta-analysis of 24 studies. arXiv:1403.6522. https://doi.org/10.48550/arXiv.1403.6522

Griston, M., & Wilcox, B. R. (2025). Motivating reflection in problem solving: Homework corrections in upper-division physics courses. Physical Review Physics Education Research, 21(020113). https://doi.org/10.1103/ntvp-spkc.

Ding, L. (2019). Theoretical perspectives of quantitative physics education research. Physical Review Physics Education Research, 15(020101). https://doi.org/10.1103/PhysRevPhysEducRes.15.020101.

Tschisgale, P., Maus, H., Kieser, F., Kroehs, B., Petersen, S., & Wulff, P. (2025). Evaluating GPT-and reasoning-based large language models on Physics Olympiad problems: Surpassing human performance and implications for educational assessment. Physical Review Physics Education Research, 21(020115). https://doi.org/10.1103/6fmx-bsnl.

Martyniuk, M. T., Pidgornyi, O. V. (2023). Suchasna fizychna kartyna svitu yak osnovopolozhna skladova pryrodnycho-naukovoi kartyny svitu. Pidhotovka maibutnikh uchyteliv fizyky, khimii, biolohii ta pryrodnychykh nauk u konteksti vymoh Novoi ukrainskoi shkoly – Preparation of future teachers of physics, chemistry, biology and natural sciences in the context of the requirements of the New Ukrainian School: Proceedings of the 5th International Scientific and Practical Conference, May 18–19, 2023, Ternopil (pp. 293–295). Ternopil. https://core.ac.uk/download/pdf/613606364.pdf#page=293 [in Ukrainian].

Opanasiuk, A. S. (2004). Naukova kartyna svitu: na porozi zminy paradyhmy. Suchasna kartyna svitu: intehratsiia naukovoho ta pozanaukovoho znannia – The modern picture of the world: integration of scientific and non-scientific knowledge, 3, 34–46. Sumy: Mriia-1 LTD; UABS NBU. https://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/30139 [in Ukrainian].

Balaban, Ya. R., Ivanii, V. S., Moroz, I. O. (2018). Tendentsii stanovlennia uiavlen pro formuvannia fizychnoi kartyny svitu v uchniv zahalnoosvitnikh shkil. Fizyko-matematychna osvita – Physical and Mathematical Education, 3(17), 26–30. DOI: 10.31110/2413-1571-2018-017-3-004.

Ginzburg, M. D. (2012). Naukova kartyna svitu yak zasib intehruvaty ta systematyzuvaty fakhovi znannia [Scientific picture of the world as a means of integrating and systematizing professional knowledge]. Visnyk Natsionalʹnoho aviatsiynoho universytetu. Filosofiia. Kulturolohiia, (2), 9–17. http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vnau_f_2012_2_4 [in Ukrainian].

Semenyshyna, R. V. (2015). Formuvannia naukovoho svitohliadu starshoklasnykiv u protsesi vyvchennia fizyky (Candidate’s thesis). Kamianets-Podilskyi National University named after Ivan Ohienko, Kamianets-Podilskyi [in Ukrainian].

Ministry of Education and Science of Ukraine. (n.d.). Physics. Curricula for general secondary education institutions. https://surl.li/tdelci [in Ukrainian].

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.