Kuliah Millikan 1999: Dunia Kerja, Pikiran Siswa, dan Sistem Pembelajaran Fisika

Ada pemahaman yang berkembang tentang hasil yang diinginkan untuk pendidikan dan bagaimana kerja dari pikiran siswa serta mengapa mereka memiliki kesulitan belajar mata pelajaran seperti fisika. Percobaan beberapa tahun terakhir dengan sistem pembelajaran terbaru menunjukkan bahwa kita dapat berbuat lebih baik dalam membantu pikiran mereka untuk memperoleh beberapa hasil yang diinginkan.

Gambaran Sistem Pendidikan

Tiga tujuan penting dalam pendidikan fisika, pertama, kita harus memilih pengetahuan konseptual, keterampilan proses, dan karakter personal yang kita ingin diperoleh siswa, yang merupakan materi pokok. Kedua, kita harus menentukan karakteristik pikiran siswa. Yang terakhir, kita harus membangun sebuah sistem pendidikan yang cocok dengan pikiran dan yang dicapai materi pokok.

Karakteristik dari Sumber-Hasil yang Diinginkan Untuk Instruksi Kami

Secara tradisional, tujuan dari seperempat atau satu semester mata pelajaran fisika telah membantu siswa mempelajari konsep fisika dalam 10 atau 15 bab dalam sebuah buku dan mempelajari dan menyelesaikan permasalahan pada akhir bab.

Pada tahun 1956, Benjamin Bloom dan lainnya melaporkan sebuah upaya untuk menilai pembelajaran siswa, yang dikenal sebagai taksonomi Bloom untuk keterampilan kognitif. Objek berbentuk sebuah hirarki dimana keterampilan yang lebih tinggi berada di atas level keterampilan yang lebih rendah. Meskipun mereka sering digunakan secara bersama-sama dalam praktek nyata.

Pendidikan tradisional kita berfokus pada level 1 (pengetahuan), sedikit yang dideskripsikan pada level 2 (pemahaman) dan level 3 (aplikasi). Tiga kemampuan berikutnya (analisis, sintesis, dan evaluasi) jarang diperhatikan dalam instruksi mata pelajaran fisika kita, bahkan pada tingkat yang lebih tinggi.

Dunia kerja merekomendasikan berbagai keterampilan, seperti pemecahan masalah, kerja tim, dan kemampuan komunikasi yang baik. Hal ini karena tidak semua lulusan fisika yang mengejar gelar Ph.D dan sedikit dari mereka yang menjadi profesor. Kebanyakan dari mereka memiliki karir dibidang industri, sektor swasta otonom seperti perusahaan kecil, perusahaan pengembangan perangkat lunak, dan perusahaan konsultan mereka sendiri, dan bekerja dalam bidang fisika, teknik, matematika, kimia, dan geosains pada badan yang dikelola pemerintah serta mengajar fisika di sekolah menengah atau mengajar dan melakukan riset di perguruan tinggi. Hanya sedikit dari pengetahuan fisika yang digunakan untuk bidang pekerjaan tersebut.

Keterampilan yang digunakan oleh mantan lulusan fisika tidak bisa dikembangkan jika tidak ada dasar pengetahuannya. Tetapi isi dari pengetahuan yang mungkin kurang penting untuk digunakan, membantu siswa belajar untuk berpikir, belajar untuk belajar, dan mempelajari keterampilan lain yang diharapkan studi ini. Mencoba mempelajari konsep dan menyelesaikan masalah dalam satu bab buku dalam seminggu tidak tampak sebagai cara untuk mengembangkan keterampilan yang dibutuhkan dalam dunia kerja. Akan lebih baik jika siswa belajar suatu materi lebih mendalam dengan jumlah topik yang sedikit.

Kita dapat menggunakan taksonomi Bloom dan meminta penelitian tentang dunia kerja untuk membantu memilih tujuan dari siswa mata pelajaran fisika, sains, dan teknik. Tujuan setiap orang mungkin berbeda, tetapi diharapkan akan menggambarkan pekerjaan yang luas diwakili oleh penelitian seperti ini.

Karakteristik pikiran dan Kesesuaiannya

Pengetahuan konseptual dalam pembelajaran sering kali dalam bentuk simbol yang abstrak. Simbol memiliki makna yang tepat dan dikombinasikan dalam aturan yang harus digunakan dengan benar. Sebaliknya, pikiran manusia menghubungkan dengan baik gambaran-gambaran yang menekankan fitur kualitatif  bukan merupakan informasi tepat yang rinci. Manusia diakui mengikuti pola hewan yang mencoba untuk mencocokkan pengalaman baru dengan peristiwa sebelumnya. Tetapi gambaran simbol fisika bukanlah peristiwa sebelumnya yang umum. Manusia dapat mempelajari sebuah sistem simbol-simbol yang abstrak.

Permulaan siswa fisika adalah sebagai seorang anak kecil, tanpa perintah, berhasil memperoleh makna kata-kata dan aturan untuk menggunakannya untuk berkomunikasi dengan orang lain. Kata sangat abstrak baik dalam bentuk tulisan dan dalam variasi intonasi yang disebabkan oleh suara mereka. Namun anak mengembangkan makna untuk beberapa kata-kata abstrak dengan menghubungkan mereka terhadap citra visual simultan benda nyata atau perilaku nyata (pengalaman kinestetik). Kemampuan anak untuk memperoleh bahasa baru menurun sesuai dengan usia. Otak tampaknya membuat hubungan-hubungan dengan cara yang membuat akuisisi ini lebih sulit. Dalam pendidikan fisika, siswa memiliki Pelajaran fisika pertama mereka baik setelah usia ketika bahasa akuisisi lebih mudah. Pendidikan fisika tradisional kita sering memperkenalkan kuantitas atau konsep baru menggunakan kuantitas lainnya dan konsep dalam bentuk simbol yang abstrak yang tidak memiliki arti bagi siswa. Citra (rujukan) jarang digunakan ketika memperkenalkan konsep baru dan kuantitas. Siswa yang diajarkan dengan cara ini tidak sukses pada tes yang mengukur pemahaman konseptual mereka.

Sistem Pembelajaran yang Membantu Pikiran Mencapai Hasil yang Diinginkan

Beberapa bagian penting dari sistem pembelajaran yang dapat membantu membuat kesesuaian dengan pikiran, yaitu:

1.    Problem solving, merupakan keterampilan untuk menyelesaikan permasalahan kompleks dunia yang sebenarnya. Keterampilan ini ada pada urutan teratas dari daftar keterampilan yang sering digunakan dalam dunia kerja.

Permasalahan dunia nyata berbeda dengan masalah yang ditemukan dalam buku teks. Permasalahan dunia nyata sulit untuk didefinisikan karena pemecah masalah tidak menghitung kuantitas tertentu yang tidak diketahui.

Pemecah masalah harus memutuskan  apakah pengetahuan konseptual digunakan pada beberapa masalah kecil dan informasi yang tidak diketahui yang dibutuhkan untuk menyelesaikan beberapa bagian masalah. Ini membutuhkan siswa untuk mengatur dan mempelajari mengakses pengetahuan konseptual.

Sebaliknya permasalahan diakhir bab meminta nilai pasti dari satu atau dua kuantitas yang tidak diketahui dan menyediakan semua informasi yang tidak diketahui yang dibutuhkan untuk masalah dan tidak lebih. Permasalahan ini tidak ada kemiripan dengan permasalahan dunia yang sebenarnya.

Oleh karena itu dalam beberapa tahu terakhir, tipe permasalahn alternatif dikembangkan untuk membantu siswa mempelajari keterampilan lebih baik, yang dibutuhkan untuk menyelesaikan permasalahan yang sebenarnya. Sebagai contoh: Case Study Problems, Context Rich Problems, Video-Enhanced Problems, Physlets, Synthesis Multimedia Problems, Estimation Problems, dan Experiment Problems.

2.    Desain, merupakan keterampilan yang paling sering digunakan lulusan fisika dalam dunia kerja. Desain melibatkan sintesis pengetahuan siswa untuk menyelesaikan beberapa tugas yang merupakan keterampilan Bloom yang berada pada level tertinggi.

3.    Epistemologi

Siswa menggunakan beberapa proses sains untuk memperoleh pemahaman fisika mereka. Mereka mengamati fenomena, membuat penjelasan kualitatif, dan desain percobaan untuk membuktikan penjelasan mereka. Mereka memilih kuantitas fisika untuk digunakan dalam deskripsi kuantitatif dari fenomena tersebut dan menemukan percobaan atau hubungan teoritis antara kuantitas ini. Mereka menggunakan landasan konsep untuk membuat prediksi tentang hasil pembuktian percobaan yang baru. Kemudian mengaplikasikannya untuk menganalisis permasalahan tersebut. Siswa mengembangkan keterampilan proses investigasi yang dibutuhkan dalam dunia kerja.

4.    Active Learning

Banyak penelitian mengindikasikan bahwa pencapaian siswa meningkat ketika siswa berpartisipasi secara aktif dalam pembelajaran, yaitu ketika mereka berinteraksi dengan rekan untuk alasan proses fisika baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Proses berbicara dan mendengar siswa meningkatkan pembelajaran mereka dan mudah-mudahan meningkatkan keterampilan komunikasi.

5.    Kerja tim, merupakan kemampuan yang berpengaruh penting dalam menghasilkan pendapatan dan produktifitas. Penelitian menemukan bahwa cooperative learning berpengaruh besar dalam pencapaian daripada pembelajaran berbasis instruksi.

6.    Learning to learn

Blooms 21 (Kerangka Bloom Terbalik)

Okay, cerita ini dimulai pada suatu hari di fakultas pendidikan ketika saya mulai belajar kerangka berpikir Bloom bahwa proses itu dimulai dari mengingat, memahami, menerapkan, menganalisis, sintesis dan evaluasi. Dan sebagai mahasiswi calon guru masa depan, saya diharuskan memahami tiap level berpikirnya sebab sistem pendidikan kita telah mengadopsinya dan barangkali sejak itulah semua mata pelajaran diajarkan dengan memberikan pengetahuan, agar siswa mengingat terlebih dahulu baru kemudian memahaminya, mengaplikasikannya, menganalisisnya, menyintesisnya dan terakhir baru mengevaluasinya. 

Seiring berjalannya waktu, kurikulum berubah dan ia mengadopsi kerangka Bloom yang telah direvisi. Ada beberapa perubahan seperti sintesis yang ada di level lima menjadi evaluasi dan evaluasi yang ada di level enam menjadi membuat/menciptakan sesuatu. Perubahan lainnya termasuk penambahan dimensi untuk tiap level, yakni dimensi pengetahuan, konseptual dan metakognitif. Namun, tetap saja semuanya dimulai dengan mengingat. Saya tidak hendak mengatakan itu tidak tepat tetapi realisasinya ternyata membuat pendidikan di sekolah terkesan menjadi proses mengingat semua pengetahuan yang diberikan oleh guru. Jangan tanya bagaimana kabarnya level menganalisis ke atas yang notabene adalah high order thinking skill yang seharusnya di kembangkan dengan maksimal secara adil untuk semua siswa. Dengan paradigma begini: jika yang low order saja belum selesai maka bagaimana hendak naik tangga yang lebih tinggi? Maka jadilah semua hal yang dilakukan di sekolah sebagiannya adalah mengingat dan memahami saja.

Saya pun begitu. Ketika menjadi guru di sekolah saya dihadapkan beberapa persoalan di mana materi yang padat tetapi waktu yang disediakan sangat kurang. Saya ingin mengembangkan pembelajaran dengan eksperimen, inkuiri dan project tetapi yang seringnya diukur ternyata sebagian besar hanyalah kemampuan menjawab soal-soalnya saja. Mereka katakan yang penting itu proses tetapi lagi-lagi hasillah yang dilihat pertama kali. Dan rasanya saya ingin sekali mengatakan: Ibu, Berbie lelah... Tetapi jika mengeluh terus, tidak ada pula yang bisa berubah. Oleh karena itu, saya akan mulai dari gagasan untuk membalikkan Taksonomi Bloom bahwa semua mestinya dimulai dari membuat atau menciptakan sesuatu.

Saya mencoba melakukan eksperimen kecil-kecilan pada anak-anak sekolah dasar yang usianya bervariasi dari kelas 1 hingga kelas 6. Saya mengabaikan kurikulum IPA mereka dan mencoba menarik minat mereka untuk membuat atau menciptakan beberapa project fisika sederhana, misalnya kipas angin atau proyektor sederhana di waktu-waktu santai mereka di taman baca saya dan tidak peduli mereka tahu atau tidak tentang hal itu, mereka tampak antusias membuat sesuatu yang baru bagi mereka. Itu seperti menyaksikan sebuah pertunjukan sulap. 

Tujuan saya hanya sesederhana ini saja kok bahwa dengan mendorong mereka membuat sesuatu yang baru bagi mereka, saya hendak menggantungkan tanda tanya di setiap kepala anak-anak itu yang bisa jadi adalah kunci bagi laparnya pengetahuan di dalam dirinya sebab saya berpikir barangkali kita hanya lupa kenyataan bahwa bukankah memang sifat alami manusia untuk memiliki rasa ingin tahu yang besar? Dan dengan rasa ingin tahu ini pula lah manusia akhirnya mengembangkan peradabannya seperti sekarang ini, bukan? Saya menyepakati bahwa membuat sesuatu kemudian mengingat sungguh jauh lebih menarik dibandingkan dengan mengingat sesuatu dulu baru membuat. Hasilnya? Jangan berharap progresnya akan terlihat hanya dalam rentang satu bulan. Hanya... biarlah waktu yang menjawabnya. Aku percaya bahwa harapan itu masih ada.