Понякога най-важните уроци започват не с учебник, а с удивление. Влизаш в кабинета по виртуална биология на СУ „Вичо Грънчаров“и виждаш деветокласници, които не слушат – а изследват. Един „разглобява“ бъбрек във виртуална среда, друг чертае диаграма на патологични изменения, трети моделира органа от фондан с точността на бъдещ хирург. И никой не пита: „Това ще го има ли на контролното?“ – защото всички вече са потънали в научното приключение. В продължение на месец деветокласниците се потапят в света на виртуалната биология, за да изследват бъбрека – неговата структура, функции и патологични изменения, включително тумор в бъбрека. Учителите описват процеса като последователност от четири етапа – теоретична подготовка, виртуална дисекция, изработване на статия и създаване на 3D модел. Тази структура дава на учениците възможност не само да надграждат знания, но и да откриват и отстраняват пропуски на всеки следващ етап.

Урокът, който ще разгледаме подробно, е част от иновативния учебен предмет „Виртуална биология“, който училището разработва вече пета година. В STEM центъра учениците работят в екип, използват zSpace, Visible Body+ и Human Anatomy Atlas, провеждат виртуална дисекция, моделират здрав и болен орган и създават собствена страница за „Наръчник по анатомия“.

Технологиите обаче са само инструмент. Сърцевината на урока е желанието да се възпитат любопитство, критическо мислене и увереност. Както споделят учителите:

„STEM и Арт не са просто нова методика. Това е нов начин на мислене – от обяснение към действие, от урок към вдъхновение.“

Резултатът? Учениците не просто изучават човешката анатомия – те я преживяват, моделират, анализират и натрупват знание, което остава трайно.

КАК ДА ПРИЛОЖИМ?

Подготовка

Преди началото на урока учителите създават ясна структура, която осигурява плавен преход между четирите ключови стъпала: теория, виртуална дисекция, изработване на статия и 3D модел. Тази последователност позволява на учениците да надграждат знанията си и да откриват пропуски на различни етапи.

Учителят по биология и учителят по ИТ планират урока в режим co-teaching, като предварително уточняват ролите си: консултиране, технологична подкрепа, наблюдение на екипната работа, насочващи въпроси.

Етап 1: Теоретично въведение

Този етап е кратък, фокусиран и подготвя учениците за виртуалната работа. Учителят припомня основни знания от ООП (задължителната подготовка), след което ги надгражда, като това включва: кратък разговор за устройството на отделителната система, разглеждане на визуални материали и научни примери (ендокринни функции, филтрация, ролята на нефроните), поставяне на акцент върху връзката „структура – функция“; представяне на целите на урока и очакваните продукти.

Учениците получават инструкции за екипната работа и критериите за оценяване, като от този момент водещият е ученикът, а учителят е само фасилитатор.

Етап 2: Виртуална дисекция и STEM моделиране

Това е етапът, в който започва реалното „потапяне“ в знанието и приложението му – учениците използват триизмерни инструменти и влизат в ролята на млади медици и изследователи.

Стъпки, през които преминават по време на етапа:

• Работа в zSpace / VIVED Anatomy:

Всяка група създава три ключови слайда:

1) Устройство на бъбрека;

2) Виртуална дисекция;

3) Диагностика/сканиране.

• Изследване на патологични изменения: 

Използва се моделът zSpace Studio A583 за изследване на “Tumor in Kidney”. 

• Снимане и документиране на процеса:  

Учениците заснемат части от дисекцията и събират данни за анализа в следващия етап. Следва първата точка за корекция на пропуски. Учителят задава насочващи въпроси, които проверяват разбирането: „Коя структура виждате тук?“, „Къде се нарушава функцията при тумор?“. Учениците имат възможност да коригират грешни свои представи своевременно. 

Защо е важен този етап? Защото позволява наблюдение на органа в детайл и изграждане на връзки между теория и реални патологични промени. Това е първият „уау“ момент за учениците и началото на дълбочинно учене.

Етап 3: Практико-приложна задача – изследване и статия

След виртуалната дисекция учениците преминават към задълбочено изследване, което включва работа с научни публикации, анализ на патологични изменения и създаване на собствен текст, подобен на научна статия. Това е третото „стъпало“ в процеса и играе ключова роля в затвърждаването и проверката на знанията.

Какво правят учениците?

Проучват научни публикации

Екипите получават ясни критерии за подбор, а именно: достоверност на източника, научен стил, точност на терминологията. Учениците сравняват различни автори и търсят ключовата информация за структурата на бъбрека, нефроните и механизма на филтрация.

Анализират патологично изменение – тумор в бъбрека

На база на извлечените данни и наблюденията от виртуалната дисекция учениците разглеждат как туморната формация променя анатомията на органа, кои функции се нарушават и как това влияе на отделителната система като цяло.

Създават собствена „ученическа статия“

Всяка група оформя мини статия – страница от “Наръчника по виртуална биология”. Текстът включва:

• кратко описание на здравия бъбрек;
• характеристика на патологичното изменение;
• анализ на причинно-следствени връзки;
• основни изводи.

Учениците консултират текста си с учителя, а при по-сложни случаи – с медицинските ментори.

Откриват и коригират пропуски в знанията

Именно тук се проявява силата на този етап: докато пишат, учениците осъзнават кои връзки са ясни и кои липсват. Статията действа като „огледало“, което разкрива пропуснати елементи и дава възможност за корекция.

В крайна сметка, практико-приложната задача не е просто писмено упражнение, а инструмент за дълбоко осмисляне: учениците преминават от наблюдение към научно обяснение, а знанието става структурирано и стабилно.

Етап 4: STEAM арт задача – моделиране на бъбрек

След като учениците вече са изградили солидна теоретична и аналитична основа, урокът преминава към своя най-креативен етап – STEAM арт задачата. Тук знанието се пренася в материален вид, а биологичните структури „оживяват“ чрез моделиране. На този етап учениците извършват следните дейности:

Изработват 3D модел на бъбрек

В екипи учениците оформят модел на бъбрека и неговите части, използвайки фондан – материал, който позволява прецизност и лесно моделиране. Работата с фондан развива фината моторика и прави задачата достъпна и за ученици с по-различни стилове на учене.

Възпроизвеждат и патологични изменения

След като моделират здравия бъбрек, учениците нанасят и характерните изменения при тумор – уплътнения, деформации, промени във формата на пирамидите и чашките. По този начин пренасят научните наблюдения от екрана към реален триизмерен обект.

Работят по предварително зададени критерии

Моделирането се оценява по STEAM критериална матрица, която акцентира върху:

• Точност на анатомичните структури;
• Логика на композицията;
• Участие на целия екип;
• Аргументация на решенията при представянето.

Представят моделите си пред другите

Екипите подреждат моделите, сравняват ги и защитават своите решения. Този етап е силно мотивиращ – учениците споделят, че визуалното моделиране ги кара да „усетят“ биологията и да осмислят функциите на органа.

STEAM задачата се превръща в естествено продължение на предходните стъпки: знанието от теорията, дисекцията и статията намира своя материален образ. Така учебният процес преминава през логическа последователност, която прави ученето многостранно и стабилно.

Етап 5: Оценяване и рефлексия

Последният етап от урока комбинира оценяване и рефлексия – два процеса, които затварят цикъла на учене. Тук учениците осмислят преживяното и получават ясна представа докъде са стигнали и какво още могат да подобрят.

Какво правят учениците?

Участват в оценяване по две критериални матрици

Оценяването се извършва чрез две кратки и ясни матрици: STEM матрица (виртуална дисекция, анализ, научна аргументация) и STEAM матрица (3D модел, творческа интерпретация, участие). В тях се измерват: точност на съдържанието, последователност на алгоритъма, логика на модела, проследяване на зависимости и участието на всички членове на екипа.

Провеждат самооценка и екипна оценка

Учениците отбелязват степента на приноса си, на това какво са разбрали и какво искат да доразвият. Този етап подпомага метакогнитивните умения и дава възможност за честна обратна връзка.

Участват в рефлексия

Екипите разговарят за процеса: кое е било най-полезно; къде срещат трудности; какво биха направили по различен начин следващия път.

Много ученици споделят, че комбинирането на виртуална работа, текстово изследване и ръчно моделиране е „запечатало знанието в главите им“. Учителите отчитат, че последователността на етапите помага за откриване и навременно коригиране на пропуски.

Какво правят учителите, преминавайки през процеса?

Учителската рефлексия: двамата учители (по биология и по ИТ) обсъждат какво в co-teaching модела е проработило най-добре, какви трудности са наблюдавали и как да надградят урока. Така практиката се развива и усъвършенства всяка година.

В края на този етап учениците имат не само готов 3D модел и страница от научен наръчник — те имат и ясно осъзнаване на собственото си учене, което прави практиката устойчива в дългосрочен план.

Пълната методическа разработка на урока, включително инструкции за zSpace станциите, критериалните изисквания и примерната организация в клас, можете да изтеглите оттук.

ЗАЩО ДА ОПИТАМЕ?

STEM урокът за човешката анатомия и патологичните изменения в бъбрека е пример за практическо, вдъхновяващо и дълбочинно учене. Той съчетава технологии, научно мислене и творчество по начин, който прави биологията достъпна, преживяна и трайна.

1. Качествени резултати

Урокът води до силно повишаване на мотивацията – учениците споделят, че разбират много по-добре темата, когато я „видят“, „разглобят“, „обяснят“ и „създадат“ сами. Комбинацията от виртуална дисекция, анализ и моделиране им позволява да изградят многопластово знание, което лесно си припомнят.

Работата по етапи ги учи да прехвърлят информация между различни контексти: от екрана към текста, от текста към триизмерния модел, а оттам – към научната аргументация. Така се развиват умения за критическо мислене, наблюдение, синтез, сътрудничество и самооценка. Учителите споделят, че учениците стават по-уверени в изказването на научни твърдения, а „трудни“ понятия от анатомията се превръщат в логически свързани елементи.

2. Количествени резултати

Училището събира системни данни всяка година, които показват:

• повишена успеваемост по природни науки;
• увеличено участие в час и в груповите дейности;
• намалени отсъствия по неуважителни причини;
• по-голям интерес към профилирани паралелки в областта на науките и технологиите;
• включване на учениците в конкурси, състезания и в програмата „Наука в действие“.

Анкетите на ученици и родители (провеждани в края на всяка година) потвърждават повишената им удовлетвореност и усещане за смисъл.

3. Иновативност

Иновативността на урока е многопластова. На първо място, той комбинира STEM и STEAM методи, но не само като отделни активности, а като цялостна учебна логика: визуализиране → изследване → аргументиране → моделиране → осмисляне.

Особено силно е използването на виртуална реалност, чрез която учениците разглеждат структурата на бъбрека от всички ъгли, „влизат“ в органа и наблюдават промени, които иначе биха останали абстрактни. На второ място, урокът развива естествен co-teaching модел: учител по биология и учител по ИТ работят рамо до рамо, като съчетават научната точност и технологичната достъпност. И накрая е етапът на надграждането чрез използването на изкуствен интелект. Учителите използват AI за генериране на кратки видеа, които показват физиологични процеси (напр. как реагира зеницата на светлина). Тези клипове предизвикват силен „уау” ефект, задържат вниманието на учениците и обясняват процеси, които са трудни за визуализиране. AI се превръща в мост между дигиталния свят, в който учениците живеят, и научното познание, което трябва да усвоят. Както споделя учителят по ИТ: „AI е допълнение към нашите уроци – помага да покажем това, което иначе можем само да опишем. А за учениците това прави знанието истинско.“

4. Приобщаващи елементи

Урокът е структуриран така, че да включва ученици с различни стилове на учене и различно ниво на знания. Виртуалната дисекция подпомага визуалните и пространствените ученици. Научната статия помага на аналитичните и езиково силните ученици. STEAM задачата с фондан включва учениците с по-силни практически, моторни или художествени умения.

Учителят е в ролята на фасилитатор — подкрепя, насочва, медиира. Всеки екип има ясни роли, което гарантира участие на всички ученици, а не само на най-уверените.

5. Надграждане и пренос

Практиката може да бъде приложена както в 8., така и в 10. и 11. клас. Екипът планира да разшири практиката чрез създаване на още AI генерирани видеа и симулации, които да визуализират трудни за разбиране процеси в човешкото тяло. Учителят по ИТ вече разработва ресурсна библиотека от кратки клипове – „мини научни TikTok-и“, чрез които учениците бързо разбират физиологични промени. Този подход не само мотивира, но и прави съдържанието по-достъпно за учениците с различни стилове на учене. Практиката ще бъде включена и в предстоящия дигитален сборник с добри практики по „Виртуална биология“ с елементи на AI.

Въпреки че урокът е разработен и провеждан в STEM център, практиката е напълно приложима и в училища с по-скромна технологична база. Съществените елементи — логиката на етапите, екипното изследване, научната аргументация и творческото моделиране — могат да бъдат реализирани и без специализирана техника. Вместо zSpace могат да се използват безплатни онлайн 3D модели на бъбрек и други органи (например BioDigital Human, Visible Body Free, Sketchfab). Вместо виртуална дисекция учениците могат да работят с анимирани видеа, диаграми, учебни модели или дори разпечатани схеми, върху които да нанасят промени. STEAM задачата е изцяло приложима без допълнителна техника — изисква само моделируем материал (фондан, пластилин, глина). Научната статия и работата с научни източници могат да бъдат изпълнени с достъпни ресурси и стандартни устройства (лаптоп, таблет, телефон). Изкуственият интелект може да се използва дори с минимални ресурси — кратките клипове могат да се генерират от учителя предварително и да се покажат на обикновен проектор. Учителите подчертават, че водещото не е оборудването, а учебната логика:

„Красивият кабинет не преподава. Преподава учителят — неговата мотивация, начинът, по който организира процеса, и това как успява да въвлече учениците.“

Затова практиката е напълно подходяща и за малки училища, за екипи с по-малък технологичен опит и за класни стаи, в които основният ресурс е желанието на учителя да предизвика своите ученици.