У дисертації обгрунтовано теоретико-методологічну концепцію та розроблено інтегровану систему професійної підготовки майбутніх учителів природничої освітньої галузі, спрямовану на модернізацію змісту, технологій і результатів підготовки. Визначено наукову новизну, що полягає в розробленні концептуальної моделі, уточненні поняття "професійна готовність", обґрунтуванні чинників її формування та верифікації критеріального апарату. Теоретико-методологічну платформу сформовано на основі синергії системного, особистісно-орієнтованого, діяльнісного, компетентнісного, інтегративного, праксеологічного й критеріального підходів; систему структуровано за методологічно-цільовим, предметно-професійним, організаційно-процесуальним і критеріально-діагностичним блоками. Визначено комплекс педагогічних умов, що забезпечує міждисциплінарну інтеграцію теоретичного й практичного складників, упровадження адаптивних змішаних форм навчання та індивідуальних стратегій професійного зростання. Апробовано критеріальний апарат оцінювання з шістьма критеріями та чотирма рівнями сформованості, обґрунтовано організаційно-педагогічні засади підготовки й експериментально доведено ефективність STEM-, цифрових, проектних і VR/AR-технологій. Упроваджено навчально-методичний комплекс, що включає авторські посібники "STEM-технології у навчанні природничих дисциплін", "Сучасні методологічні підходи у навчанні природничих дисциплін", "Електронні освітні ресурси у навчанні природничих дисциплін". Експеримент за участю 425 здобувачів природничої освітньої галузі підтвердив позитивну динаміку компонентів професійної готовності та ефективність педагогічних умов і моделі підготовки, прикладна цінність яких забезпечує відповідність Професійному стандарту в умовах цифровізації та міждисциплінарної інтеграції.