STEM-підхід у навчанні географії: використання штучного інтелекту для вивчення мінералів і гірських порід
DOI:
https://doi.org/10.63437/2309-3935-2025-1(96)-04Ключові слова:
географія, геологія, корисні копалини, штучний інтелект, геологічна освіта, ідентифікація мінералів, Google Earth, Google Lens, Rock Identifier, STEM-освіта, інтерактивне навчанняАнотація
У статті розглянуто роль геологічних знань у сучасному суспільстві та їхній вплив на професії майбутнього. Підкреслено зростаючу потребу у вивченні мінералів і гірських порід для розширення інноваційних можливостей у різних галузях науки та техніки. Висвітлено виклики, пов’язані з викладанням геологічного компонента в рамках програм із географії та курсі «Я досліджую світ» в середніх загальноосвітніх школах, зокрема відсутність спеціалізованих курсів, недостатній рівень підготовки вчителів, застарілі навчально-методичні ресурси та обмежені можливості для проведення польових досліджень. Аналіз сучасних досліджень показує, що цифрові технології з ШІ можуть суттєво змінити підхід до формування геологічних знань у здобувачів освіти. Використання таких інструментів, як Google Lens, Google Earth та Rock Identifier, дає змогу проводити віртуальні екскурсії, автоматизовану ідентифікацію мінералів та інтерактивне навчання. У статті представлено результати польових досліджень, проведених у літніх школах НЦ «Мала академія наук України», які демонструють ефективність інтеграції ШІ в освітній процес. Запропоновані методи включають використання мобільних додатків для ідентифікації мінералів у польових умовах, а також геологічні квести з елементами мультимедіа та інтерактивної взаємодії. Наголошено на необхідності вдосконалення алгоритмів розпізнавання мінералів та подальшого розвитку технологій віртуальної реальності для покращення освітнього процесу. Висновки підтверджують, що інтеграція цифрових технологій і ШІ в геологічну освіту сприяє підвищенню зацікавленості учнів, розширенню доступу до навчальних матеріалів, робить процес навчання більш захопливим та ефективним. Подальші дослідження орієнтовані на використання складніших навчальних симуляцій, які допоможуть покращити геологічну освіту в глобальному масштабі.
Кількість завантажень статті
Посилання
1. Fatiukha, A., Klymiuk, V., Peleg, Z., Saranga, Y., Cakmak, I., Krugman, T., Korol, A. B., & Fahima, T. (2019). Variation in phosphorus and sulfur content shapes the genetic architecture and phenotypic associations within the wheat grain ionome. The Plant Journal. 101 (3), P. 555–572. DOI: https://doi.org/10.1111/tpj.14554.
2. Twuss. (2021, July 21). Lifestyle and home decor with decorative minerals. TWUSS. Retrieved from: https://twuss.com/home-interiors/decorative-minerals/.
3. (2023). Vitamin and minerals market size, trends and Global Forecast to 2032. The Business Research Company. Retrieved from: https://www.thebusinessresearchcompany.com/report/vitamin-andmineral-supplement-global-market-report.
4. Nazarenko, T. (2025). Research on digital resources for organizing STEM education in elective courses with integrated content in Ukrainian schools. Forum for Education Studies.
5. Crutzen, P. J. (2016). Geology of mankind. Paul J. Crutzen: A Pioneer on Atmospheric Chemistry and Climate Change in the Anthropocene. P. 211–215. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-319-27460-7_10.
6. Davies, D. J. (1991). Revel in geology! geological science education for the entire community. Journal of Geological Education. 39 (2), P. 122–126. DOI: https://doi.org/10.5408/0022-1368-39.2.122.
7. Gogoi, K., Deshmukh, B., & Mishra, M. (2017). Addressing perception of geoethics through geoscience curriculum at IGNOU. Educational Quest- An International Journal of Education and Applied Social Sciences, 8(3), 481. DOI: https://doi.org/10.5958/2230-7311.2017.00096.4.
8. Georgen, J., & Carlson, C. (2020). Using Google Technology within the classroom: Geoscience Education Modules and a virtual tour of MID-ATLANTIC Coastal Geology. Geological Society of America Abstracts with Programs. DOI: https://doi.org/10.1130/abs/2020am-359301.
9. Zvab Rozic, P., Bedjanic, M., Bracic Zeleznik, B., Brajkovic, R., Fuchs, K., Karnicnik, B., Komar, D., Koren, K., Kriznar, M., Makovac, S., Malensek Andolsek, N., Novak, M., Praprotnik Kastelic, J., Rman, N., & Zupancic, L. (n.d.). Geology every day! - an example of educational workshop to teach the geology.
10. Fermeli, G., Meléndez Hevia, G., Koutsouveli, A., Dermitzakis, M., Calonge, A., Steininger, F., D’Arpa, C., & Di Patti, C. (2013). Geoscience teaching and student interest in secondary schools-preliminary results from an interest research in Greece, Spain and Italy. Geoheritage.
7 (1), P. 13–24. DOI: https://doi.org/10.1007/s12371-013-0094-4.
11. Zhao, T., Wang, S., Ouyang, C., Chen, M., Liu, C., Zhang, J., Yu, L., Wang, F., Xie, Y., Li, J., Wang, F., Grunwald, S., Wong, B. M., Zhang, F., Qian, Z., Xu, Y., Yu, C., Han, W., Sun, T., … Wang, L. (2024a). Artificial Intelligence for Geoscience: Progress, Challenges, and Perspectives. The Innovation. 5 (5), 100691. DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2024.100691.
12. Zhou, T. (2023). Application of artificial intelligence in Geography. Journal of Physics: Conference Series. 2646 (1), 012006. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2646/1/012006.
13. Martin Meredith, & Mike Muton. (2012). Diamonds gold and war: The British, the Boers and the making of South Africa. Association for the Blind of W.A. 14. Lusk, M. G., Bickmore, B. R., Christiansen, E. H., & Sudweeks, R. R. (2006). Use of a mentored creative writing project to improve the geology education of Preservice Elementary Teachers. Journal of Geoscience Education. 54 (1), P.31–40. DOI: https://doi.org/10.5408/1089-9995-54.1.31.
15. Fleming, Z. (2022). Using virtual outcrop models and Google Earth to teach structural geology concepts. Journal of Structural Geology. 156, 104537. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsg.2022.104537.
16. Detsika, N. (2023). Using ancient greek myths to teach geology in high school. DOI: https://doi.org/10.5194/egusphere-egu23-10793.
17. Ai and School Geology: Exploring Earth and its wonders. Teachflow.AI. (2023a, September 18). Retrieved from: https://teachflow.ai/ai-and-school-geologyexploring-earth-and-its-wonders/.
18. Farabollini, P., & Bendia, F. (2022). Frasassi Caves and surroundings: A special vehicle for the Geoeducation and dissemination of the geological heritage in Italy. Geosciences. 12 (11), 418. DOI: https://doi.org/10.3390/geosciences12110418.
19. Google. (n.d.). Google earth. Retrieved from: https://earth.google.com/web/.
20. Google Lens. (n.d.). Retrieved from: https://lens.google/.
21. Nguyen, V. T. (n.d.). Determinants of intention to use Google Lens. International Journal of Information Science and Technology. Retrieved from: https://innove.org/ijist/index.php/ijist/article/view/201.
22. Du Plessis, L. K. (n.d.). Through the Google Lens: Development of lecturing practice in photography. DOI:https://doi.org/10.51415/10321/1437.
23. Rock identifier. Rock Identifier. Retrieved from: https://www.rockscanner.com/.
24. Liventseva, Hanna, & Krochak, Maryna. (2020). Interactive methods of studying geology with Z-generation children. European Geologist, 50. DOI: http://doi.org/10.5281/zenodo.4311715.
25. Pešková, J., & Jagošová, L. (2019). Museum work with Gifted Schoolchildren: Geology Olympiad in the Czech Republic. Museologica Brunensia. (1), P. 32–34. DOI: https://doi.org/10.5817/mub2019-1-6.
26. Trend, R. (2005). Individual, situational and topic interest in geoscience among 11‐ and 12‐year‐old children. Research Papers in Education, 20(3), 271–302. DOI:https://doi.org/10.1080/02671520500193843.
27. Parissi, A., Аaourdeki, A. & Koliopoulos, D. (2019) Characterization of minerals based on geological criteria by children in early school years in a non-formal educational setting. Educational Journal of the University of Patras UNESCO Chair. DOI: https://doi.org/10.26220/une.3079.
28. Shapovalov, V. B., Shapovalov, Y. B., Bilyk, Z. I., Megalinska, A. P., & Muzyka, I. O. (2020). The Google lens analyzing quality: An analysis of the possibility to use in the educational process. DOI: https://doi.org/10.31812/123456789/3754.
29. Bilyk, Z. I., Shapovalov, Y. B., Shapovalov, V. B., Megalinska, A. P., Andruszkiewicz, F., & Dołhańczuk-Śródka, A. (2020). Assessment of mobile phone applications feasibility on plant recognition: Comparison with Google Lens Ar-app. DOI: https://doi.org/10.31812/123456789/4403.
30. Shapovalov, Y. B., Bilyk, Z. I., Atamas, A. I., Shapovalov, V. B., & Uchitel, A. D. (2018). The potential of using Google expeditions and Google Lens tools under STEM education in Ukraine. DOI: https://doi.org/10.31812/123456789/2665.
31. Pashchenko, Y. (n.d.-a). Gems in a flower pot. YouTube. Retrieved from: https://www.youtube.com/watch?v=HkYd8VjUGJM.
32. (2020). Introduction to the minerals and rocks that make up soil. MANLab. Retrieved from: https://surl.li/kchsrx.
33. Hilberg, T. H., Tarnavska, S. S., & Pavich, N. N. (2019). I Explore the World: Textbook for 3rd Grade of General Secondary Education Institutions (in 2 parts).
34. Hilberg, T. H. & Sak, T. V. (2014). Natural Science: Textbook for 3rd Grade of General Educational Institutions. Kyiv.
