Inkuiri dan Pengajaran Sains

Sains pada umumnya ditandai dengan proses aktif dimana sesorang penasaran dengan alam, berkontribusi pada pemahaman umat manusia tentang benda-benda atau peristiwa di sekitar mereka. Di banyak literatur pendidikan sains inquiry di anjurkan untuk menghasilkan proses aktif yang melibatkan pemikiran ilmiah, investigasi, dan membangun pengetahuan.

Inquiry adalah mencari tahu tentang sesuatu yang berpusat pada keinginan untuk menjawab pertanyaan atau mengetahui lebih banyak tentang sebuah situasi. Penggunaannya dalam pembelajaran sains, yaitu dimulai dengan pertanyaan tentang alam, melibatkan siswa secara aktif, berkonsentrasi pada pengumpulan dan penggunaan bukti, memberikan sudut pandang sejarah, menekankan ungkapan yang jelas, menggunakan pendekatan tim, tidak memisahkan pengetahuan dengan proses mencari tahu dan tidak menekankan untuk menghafalkan kosakata teknis.

Tujuan dari penyelidikan ilmiah adalah untuk memahami alam dan menerapkan pemahaman tersebut dalam masyarakat. Gagasan dan fenomena alam berpusat pada inquiry untuk memunculkan gagasan-gagasan tersebut didorong oleh minat dan daya tarik yang diperoleh para ilmuwan untuk memahami alam, merupakan suatu bentuk yang sederhana tentang “apa” dan “bagaimana” memahami dunia tempat kita hidup.

Pertanyaan “apa” kita merujuk pada “isi” pengetahuan yang dihasilkan dari aktifitas ilmiah yang mencakup konsep, hukum-hukum, teori yang digunakan untuk menjelaskan benda-benda dan peristiwa. Pengetahuan dan pemahaman ini merupakan tujuan besar dari penyelidikan ilmiah. Sedangkan pertanyaan “bagaimana” merujuk pada “proses” pengetahuan dan pemahaman itu diperoleh. Dalam pengajaran sains ada tiga konsep lainnya selain content yang dijelaskan di atas, yang berhubungan dengan proses, yaitu content with process yang merupakan cara untuk merepresentasikan pengajaran sains sebagai inquiry. Konsep ini membawa proses menemukan sesuatu ke dalam pembelajaran sehingga mencerminkan cara penting untuk mengajar sains sebagai inquiry. Berikutnya adalah process with content yang lebih berfokus untuk melibatkan siswa mencari tahu tentang banyak fenomena dan peristiwa. Tujuannya adalah untuk mendorong keterlibatan aktif siswa dan mengajarkan siswa bagaimana menemukan. Sedangkan yang terakhir adalah a process yang dimaksudkan untuk mengajarkan siswa keterampilan investigasi yang benar yang digunakan oleh ilmuwan.

Ada dua frase yang digunakan disini, yaitu mengajarkan sains sebagai inquiry dan mengajarkan sains dengan inquiry. Perbedaannya adalah mengajarkan sains sebagai inquiry mengharapkan siswa tertarik untuk menemukan dan tidak menghapal materi dan kosa kata sains. Siswa belajar bagaimana belajar dan menemukan jawaban dari pertanyaannya sendiri.

Sedangkan mengajarkan sains dengan inquiry mengharapkan siswa memahami bagaimana pengetahuan dihasilkan dari interpretasi data, memahami bahwa memang interpretasi data bahkan mencari data hasil yang berdasarkan konsep-konsep dan asumsi bahwa perubahan sebagai pertumbuhan pengetahuan kita, kemudian karena perubahan prinsip dan konsep, pengetahuan selalu berubah, dan perubahan pengetahuan tersebut adalah dengan alasan yang baik karena kita dapat mengetahui lebih baik dan lebih banyak dari apa yang kita ketahui sebelumnya.

Guru sains memiliki banyak sekali strategi dan tehnik dalam mengajar. Salah satu yang bisa dipertimbangkan adalah instruksi berbasis inquiry yang terdiri atas mengajukan pertanyaan, keterampilan proses sains, discrepant events, aktifitas induktif, aktifitas deduktif, mengumpulkan informasi, memecahkan masalah, dan proyek sains.

Mengajukan pertanyaan yang tepat sangat penting dalam menginvestigasi sesuatu. Pertanyaan dapat melibatkan pemikiran dan berorientasi pada aktifitas mental untuk mencapai suatu pemaknaan atau disesuaikan pada taksonomi Bloom yang mencakup pengetahuan, pemahaman, aplikasi, analisis, sintesis dan evaluasi. Salah satu tehnik yang dapat digunakan guru sains adalah menuliskan sebuah pertanyaan yang dapat membimbing siswa kepada suatu pemahaman di papan tulis dan kemudian dijawab oleh siswa.

Keterampilan proses sains mencakup observasi, klasifikasi, inferensi, pengukuran, menggunakan data, prediksi, mendefinisikan secara operasional, membentuk model, mengontrol variabel, menginterpretasi data, hipotesis dan melakukan eksperimen. Keterampilan ini seharusnya dapat menghasilkan literasi sains pada siswa.

Ketika discrepant events diberikan pada siswa, akan menyebabkan mereka bertanya-tanya mengapa peristiwa tersebut terjadi seperti itu. Situasi ini membiarkan mereka bingung untuk menjelaskan apa yang telah terjadi.

Guru sains harus mendorong siswa di banyak titik selama proses penyelidikan untuk memperoleh informasi dari berbagai sumber seperti membaca materi cetak, mencari informasi dari individu atau mengakses informasi dari internet. Pengumpulan informasi dapat terjadi selama fase penerapan siklus belajar, misalnya, ketika siswa ditugaskan untuk membaca tentang topik. Membaca artikel dan membaca buku pelajaran yang sesuai pada saat. Dalam kasus lain, guru dapat meminta siswa untuk membawa kliping koran tentang suatu topik atau mencari informasi di internet.

Pendekatan Pemecahan masalah berpotensi untuk melibatkan para siswa dalam penyelidikan otentik, mengembangkan keterampilan penyelidikan mereka, dan mengarahkan pada pemahaman yang lebih kuat dari isi yang diteliti. Strategi ini dapat memberikan siswa perasaan untuk melakukan penyelidikan ilmiah. Mereka mengajukan pertanyaan, prosedur rencana, mengumpulkan informasi, dan bentuk kesimpulan. Pengalaman-pengalaman belajar bisa dalam durasi pendek atau panjang, membutuhkan beberapa bulan untuk diselesaikan. Pendekatan ini bukan jenis kegiatan yang mengarahkan siswa untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan di akhir bab buku teks atau memasukkan angka ke dalam rumus untuk menghitung jawaban tetapi merupakan kegiatan pembelajaran dengan cara mengumpulkan pertanyaan, merencanakan cara yang tepat, mengumpulkan informasi, dan membuat kesimpulan.

Proyek sains mengharapkan siswa mengidentifikasi topik untuk belajar, mengusulkan pertanyaan yang harus dijawab, menetapkan prosedur untuk melaksanakan proyek, mengumpulkan informasi dan data, menyajikan hasil, dan membentuk kesimpulan. Proyek-proyek ini memerlukan banyak usaha dari siswa, serta bimbingan dari para guru dan orang tua. Sebuah proyek sains dapat dilakukan secara individual, oleh sepasang mahasiswa, oleh sekelompok siswa, atau dengan seluruh kelas. Proyek sains harus menjadi komponen umum dari semua program ilmu pengetahuan, apakah mereka terikat  dengan kompetisi ilmu yang adil. Proyek sains memiliki banyak bentuk seperti hobi atau hewan peliharaan, menunjukkan fenomena alam, model, laporan dan poster, penggunaan laboratorium, studi observasi dan studi eksperimen.

Menempatkan siswa bekerja dalam masalah atau melakukan investigasi adalah praktek yang didukung oleh penelitian untuk menemukan dan juga observasi kelas yang efektif bagi guru sains. Bekerja dalam grup yang dinamis dapat merangsang dan mendukung penyelidikan di banyak situasi dan lebih baik daripada bekerja sendiri. Bekerja dalam grup tidak hanya dapat menambah kemampuan menyelesaikan masalah bagi siswa tetapi juga dapat memperbaiki perkembangan konsep. Siswa menemukan banyak sekali arti pelajaran sains, ketika pengetahuan mereka dibangun secara produktif, dalam kelompok kecil dan bekerjasama.

Agar lebih efektif, guru sains biasanya sering membentuk kelompok dan memberikan tugas kepada siswa serta memfasilitasi dengan pembelajaran berbasis inkuiri. Pendekatan ini tampak menambah keterlibatan siswa dalam lingkungan belajar. siswa dapat menggunakanya ketika mendapatkan tugas khusus, mereka akan memiliki petunjuk lebih dan akan senang dalam pembelajaran mereka sendiri. Teknik penggrupan dan tugas dapat berguna untuk memanajemen strategi untuk mengubah perintah guru dari mengeluarkan informasi menjadi pengelola pembelajaran langsung yang mana menjaga siswa menjadi lebih produktif dengan msalah kecil.

Mengelompokan dan memberikan peran memfasilitasi pembelajaran bekerjasama dan menangkap potensi untuk menghasilkan hasil pembelajaran yang penting. Macam-macam peran yang dapat diberikan kepada siswa untuk bekerja dalam kelompok kecil seperti pemimpin yang mengatur dan menjaga langkah-langkah penyelidikan, manajer yang mengumpulkan dan memelihara bahan-bahan dan peralatan, pencatat yang mencatat data dan mencari informasi, reporter yang mempersiapkan penulisan laporan. Namun, kesuksesan pembelajaran kooperatif sangat ditentukan oleh bakat, kedewasaan, dan kedisiplinan siswa.

Sebelum kita menerapkan inquiry dalam pembelajaran ada hal-hal yang perlu diperhatikan terkait dengan pengajaran berbasis inkuiri, yaitu guru sains harus mengembangkan gambaran yang jelas dari sains berbasis inquiry dan bisa menjelaskannya kepada pengelola dan orang tua. Gambaran ini harus memperlihatkan bagaimana isi dan proses yang diseimbangkan dengan memberikan hasil pendidikan yang ilmiah yang didukung oleh sekolah, daerah, kabupaten dan negara.

Pengajaran investigasi ini juga membutuhkan waktu lebih banyak dibandingkan mengajar sains semata-mata hanya untuk menghapal isi pengetahuan saja. Guru menyediakan alat dan bahan, oleh karena itu, ini membutuhkan komitmen guru terhadap waktu, usaha serta uang. Pembelajaran ini membutuhkan fasilitas sedangkan banyak sekolah tidak memiliki fasilitas yang baik, membuat hal ini sulit untuk diterapkan di kelas yang luas dengan siswa yang banyak. Dan perlu diingat juga bahwa istilah-istilah sains penting untuk seluruh siswa pendidikan sains. Nama memberikan arti terhadap konsep dan penting untuk komunikasi yang baik.

Kemudian melakukan hand-on activities yang memberikan peranan penting untuk membawa siswa dalam pembelajaran sains. Bagaimanapun, aktivitas ini tidak memastikan bahwa siswa belajar ilmu pengetahuan dan kemampuan yang diteliti. Yang berikutnya adalah cakupan kurikulum. Daerah memberikan isi cakupan kurikulum yang sangat luas, dan ini tidak memungkinkan untuk melaksanakan pengajaran inkuiri. Dan yang terakhir adalah disiplin. 

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

Mengapa Kita Harus Mengajarkan untuk Memahami Sains?

Paradigma yang dominan dalam pembelajaran sains di Amerika adalah mengajar hanya dilihat sebagai transfer ilmu kepada siswa, sehingga mereka lebih sering bersikap pasif. Pembelajaran cenderung dianggap guru dan siswa untuk mengingat informasi dan penilaian dipandang sebagai sumatif, dalam bentuk tes diakhir suatu instruksional unit atau topik. Dan itu biasanya digunakan untuk menentukan siswa mana yang mengingat informasi sehingga penilaian dapat diberikan pada masing-masing individu.

Sebuah Paradigma Baru untuk Mengajar dan Belajar Sains

Dalam paradigma ini siswa harus berperan aktif dalam mengerjakan sains dan membangun makna dari pengalamannya. Kemudian, saat pembelajaran siswa harus mengaitkan beberapa hafalannya. Siswa juga harus membuat pengertian sendiri dari pengalamannya untuk mengembangkan pemahaman dan belajar mengaplikasikan pengetahuannya. Penilaian tidak hanya di akhir topik, tetapi penilaian berlangsung selama proses belajar dan mengajar antara siswa dan guru.

Mengapa Paradigma Baru Itu Penting?

Teknologi kian berkembang dengan pesat. Penurunan kualitas dan efektifitas sekolah akan menghasilkan lulusan dengan kualitas yang kurang memadai untuk mengembangkan high-tech, yang penting untuk terus memimpin dalam hal ekonomi dan militer. Penurunan kualitas tersebut diidentifikasi sebagai hasil dari kurikulum pada matematika dan sains yang tidak tepat, standar belajar yang rendah, dan kurangnya persiapan guru dalam menyelesaikan permasalahan. Sehingga,sertifikasi sangat dibutuhkan untuk meningkatkan kualifikasi guru yang rendah supaya tidak menjadi masalah dalam kurikulum yang lebih tinggi.

Formula Sebuah Paradigma Baru untuk Pendidikan Sains

Pada akhir abad 20 para pemimpin Asosiasi Kemajuan Sains Amerika mulai mengembangkan pendidikan sains. Dimulai tahun 1985, proyek 2061 dikembangkan yang bermula dengan pemikiran untuk membuat spesialisasi dalam bidang sains sehingga dapat memberikan kebebasan tentang bagaimana pembelajaran sains seharusnya diubah supaya siswa cukup siap di masa depan. Kemudian memberikan sosialisasi akan pentingnya mengakrabkan sains di sekolah dan membuat kurikulum yang menekankan pada ilmu pengetahuan alam, dan bagaimana integrasi sains dan matematika, teknologi, dan desain. Penekanan kurikulum juga pada pengembangan ide-ide sains termasuk sejarahnya, penyelidikan, dan kebiasaan berfikir ilmuan sebagai dimensi penting dalam pembelajaran sains.

Kemudian dipublikasikannya sebuah buku dengan judul Science for All Americans (Rutherford dan Ahlgren, 1989). Buku tersebut menekankan pada tiga hal, yang pertama adalah yang tersirat dalam judul buku, yaitu ilmu untuk semua orang amerika, yang membuat kita berfikir bahwa kita harus mengajarkan ilmu secara efektif sehingga meningkatkan kualitas siswa yang jauh lebih besar dari masa lalu. Yang kedua adalah buku tersebut menggambarkan ilmu pengetahuan tingkat tinggi yang diharapkan dari lulusan SMA dalam istilah yang sederhana. Kemudian yang paling penting adalah buku tersebut mengajarkan ilmu untuk memahami bukan menghafal informasi. Sehingga tujuan keseluruhan penciptaan buku tersebut adalah untuk mencapai pemahaman ilmu dengan mengurangi istilah-istilah yang rumit, kemudian membimbing siswa untuk memahami ide-ide ilmiah dan hubungannya satu sama lain dalam kehidupan sehari-hari.

Keadaan Darurat dari Penggunaan Standar Sains Baru di Sekolah

Pada tahun 1993, tiga kelompok kerja besar dibentuk untuk mempersiapkan standar untuk mengajar, penilaian , dan konten ilmu pengetahuan. Draft beberapa standar pendidikan sains nasional telah disusun dan disebarluaskan untuk mendapatkan konsensus nasional di antara pendidik, guru, dan administrator sekolah. draft tersebut berisi bab standar untuk mengajar, guru, pengembang professional, penilaian, dan konten ilmu pengetahuan untuk dimasukkan dalam kurikulum sekolah. standar isi memperkuat gambaran luas tentang ilmu pengetahuan yang ditemukan dalam Science for All Americans dengan memasukkan delapan dimensi, yaitu kesatuan konsep dan proses, sains sebagai penyelidikan, sains fisik, sains kehidupan, sains bumi dan luar angkasa, sains dan teknologi, sains dalam sudut pandang pribadi dan sosial, dan sejarah dan ilmu pengetahuan alam.

Dampak Proyek 2061dan Standar Pendidikan Nasional

Pada tahun 1990, hampir semua negara industri dan negara berkembang telah memulai rencana untuk meningkatkan pendidikan matematika dan sains untuk menghasilkan tenaga kerja yang dapat bersaing di dunia yang menggunakan teknologi tinggi pada bidang pemerintahan, kependidikan dan bisnis. Meskipun beberapa negara telah memulainya lebih awal.

 Menteri pendidikan Jepang telah mengurangi jumlah konsep sains sekitar sepertiga dari kurikulumnya di tahun 1985 dengan alasan untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang ulasan pengetahuan sains. Pada tahun 2000 mereka lebih lanjut mengurangi sepertiga isinya dengan alasan yang sama. Kemungkinan bahwa kurikulum masih terlalu berat dengan isi ilmu pengetahuan.

Korea lebih menempatkan pendekatan aplikasi sains hingga teknologi. Sedangkan Republik Czech, salah satu negara dengan nilai tertinggi dalam penilaian pembelajaran sains internasional melanjutkan implementasi struktur kurikulum tinggi dan pendekatan pengajaran. Belanda cukup berlawanan dengan pendekatan mereka untuk mereformasi pengajaran, gaya pengajarannya di kelas sains lebih terbuka dimana siswa bekerja sendiri atau dalam kelompok-kelompok kecil. Taiwan mengurangi jumlah siswa dari 50 siswa di tiap kelas seperti umumnya sekolah-sekolah di negara Asia, diturunkan menjadi 30 peserta didik selama kurun waktu dari 1990-2003. Taiwan juga mengimplementasikan sebuah kurikulum terintegrasi untuk tingkat 1-9 dan masuk ke dalam riset yang lebih lanjut dan pengembangan profesionalisme kerja untuk lebih mengefektifkan pengajaran sains.

Reformasi yang secara serius di terapkan dalam pengajaran sains, pembelajaran, kurikulum dan penilaian terjadi di banyak negara dalam upaya untuk berkompetisi pada kekuatan ekonomi dan keamanan. Faktor lainnya adalah kelestarian lingkungan dan kesehatan pribadi dan umum dalam usaha untuk menyeimbangkan tujuan jangka pendek dan jangka panjang.

Sebuah Pendekatan Jangka Panjang Baru untuk Perubahan Kurikulum, Pengajaran dan Penilaian Sains.

Perubahan yang signifikan dalam pengajaran, pembelajaran, dan penilaian tidak terjadi dengan mudah dan cepat. Materi kurikulum baru dan sumber daya instruksional perlu dikembangkan dan guru harus belajar bagaimana seharusnya mereka mengajar. Para pendidik membutuhkan waktu untuk meninggalkan paradigma lama dengan membuat visi baru dalam pembelajaran mereka yang kompatibel dengan paradigma baru. Sebagai konsekuensi dari realisasi ini, para pemimpin di sekolah, universitas, dan pemerintah telah memulai cara untuk memberikan dukungan jangka panjang bagi guru karena mereka bekerja untuk meningkatkan pengajaran dan pembelajaran siswa.

Bagaimana Ide Baru Pembelajaran Sains Telah Mengubah Pemikiran Kita?

Dalam paradigma baru, pembelajaran membutuhkan lebih dari sekedar transfer informasi dari seseorang yang mengetahui kepada orang yang tidak tahu. Hal ini penting dalam memahami dan mengaplikasikan pengetahuan. Pemahaman dan kemampuan menerapkan ilmu pengetahuan tidak mudah di ajarkan. Pemahamannya mungkin lebih mudah untuk diajarkan daripada aplikasinya.

Pembelajaran dan memahami memerlukan pengalaman dan ide siswa serta hubungannya dengan yang lain. Menghubungkan ide dan pemikiran yang merupakan bentuk utama pengetahuannya. Untuk mengaplikasikan pengetahuan juga siswa perlu melihat hubungan antara pengetahuan dan aplikasinya. Dalam kelas sains, hal tersebut lebih rumit dibandingkan dengan pelajaran lain dilihat dari dimensi inquiri sains.

Paradigma baru dalam pembelajaran sains membantu siswa mengembangkan pengalamannya pada tiga tingkatan kemampuan, yaitu menghubungkan proses inquiri, mengidentifikasi bentuk dan arti sebuah data dan kemudian menjelaskan dasar pengalamannya.

Bagaimana Seharusnya Mengubah Pembelajaran Sains?

Sains jarang diajarkan secara efektif karena pembelajaran tidak membantu mereka memahami bagaimana pengetahuan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Kita membutuhkan sebuah pembelajaran aktif yang mengarah pada pemahaman, bukan hanya fisik, yang juga reflektif, kerja mental. Siswa memikirkan ide yang melibatkan menulis dan menciptakan paradigma dan diagram untuk menggambarkan hubungan. Hal tersebut dapat melibatkan dengan membuat peta konsep yang menunjukkan bagaimana ide-idenya saling terhubung. Disamping memberikan waktu  dan kesempatan bagi siswa untuk bekerja secara individual atau dalam kelompok kecil untuk memahami ide dan pengalaman, pembelajaran ini juga memberikan waktu dan kesempatan untuk, dan bahkan mungkin memerlukan, siswa untuk menemukan hubungan antara ide-ide dan hubungan antara ide-ide dengan kehidupan sehari-hari.

Pengajaran Sains untuk Memahami Adalah Ilmu Roket!

            Salah satu bagian yang paling sulit bagi guru adalah untuk mengetahui kapan harus menahan bantuan, kapan harus memberikan bantuan, dan apakah yang diberikan dapat membantu. Pemahaman harus dibangun oleh setiap siswa, tetapi banyak orang tidak bisa mengembangkan pemahaman sendiri. Interaksi antar siswa, antara guru dan siswa atau antara sekelompok kecil siswa dengan guru sangat penting dalam memperoleh pemahaman. Oleh karena itu, peranan guru adalah untuk memutuskan kapan dan bagaimana mendorong interaksi produktif.

            Guru juga menciptakan lingkungan  dimana siswa dapat berpartisipasi dalam pengalaman dan pengumpulan informasi yang dapat mereka bangun pemahaman sendiri. Kemudian guru membimbing dan mendukung siswa mengembangkan ide-ide yang timbul dari pemahaman mereka yang sederhana menjadi pemahaman yang lebih kompleks.

Manajemen Kelas

            Manajemen kelas adalah hal yang perlu diperhatikan karena dapat mempengaruhi pembelajaran secara signifikan. Hal ini memang tidak mudah karena mengkombinasikan keterampilan tingkat tinggi yang tidak biasa yang juga melibatkan visi pengajaran dan reformasi pandangan tentang pengajaran dan pembelajaran dari cakupan konten dan menghafal fakta ilmiah untuk memahami dan mampu menggunakan pengetahuan ilmu di tempat kerja, dalam keputusan kita menentukan apa yang akan kita makan, kesehatan dan liburan kita, apa yang kita beli, dan bagaimana kita memutuskan untuk mempengaruhi orang-orang, lingkungan alami dan buatan kita, dan dunia di sekitar kita.        

Melihat Perbedaan Lembar Kegiatan Praktikum Problem Solving dan Verifikasi pada Materi Pemantulan Cahaya

LKS Problem Solving

A.      Masalah

1.      Saat bersembunyi di balik sebuah dinding ketika bermain petak umpet, jika mengintip teman yang sedang menjaga secara langsung kemungkinan kepalamu akan terlihat olehnya. Oleh karena itu, saat kamu melihat pecahan cermin yang berserakan di dekat posisimu bersembunyi, salah satu pecahan cermin itu lalu kamu gunakan untuk mengintai temanmu. Apa yang dapat kamu lakukan supaya kamu dapat melihat temanmu menggunakan cermin tersebut?

2.      Di depan meja rias, ibumu mengamati bayangannya di cermin pada meja rias tersebut. Kamu melihat ibu tampak menoleh ke kiri dan ke kanan dengan mata tetap memperhatikan dirinya di cermin. Saat kamu bertanya, ibu menjawab ingin memastikan bahwa tatanan rambut bagian belakang terlihat rapi. Ibu juga mengatakan bahwa tampaknya tidak mudah melihat bagian belakang kepalanya. Apa yang akan kamu sarankan kepada ibu supaya beliau dapat melihat bagian belakang kepalanya tanpa harus bersusah payah menoleh ke kanan dan ke kiri?

B.       Alat dan Bahan

Untuk dapat menjawab permasalahan tersebut diperlukan alat-alat sebagai berikut, yaitu:

-          Meja optik

-          Rel presisi

-          Pemegang slaid diafragma

-          Lampu

-          Diafragma 1 celah

-          Cermin

-          Lensa 100 mm

-          Catu daya

-          Mistar

-          Busur derajat

-          Kertas milimeter blok

C.       Prediksi

Dengan menggunakan peralatan yang telah di jelaskan sebelumnya, kalian bisa menjawab permasalahan di atas dengan mengamati jalannya sinar yang dipantulkan cermin dan menggambarkan perjalanan sinar tersebut di atas kertas milimeter blok.

1.      Apa yang terjadi jika berkas sinar datang ke sebuah cermin datar?

Jawab: .......................................................................

2.      Bagaimana sinar pantul, jika sinar datang memiliki sudut tertentu terhadap garis horizontal?

Jawab: .......................................................................

D.      Pertanyaan Metode

1.      Apa itu sudut datang?

Jawab: ........................................................................

2.      Apa itu sudut pantul?

Jawab: .............................................................

3.      Bagaimana sinar diarahkan ke cermin supaya sudut datang sinar bernilai tertentu (tidak nol)?

Jawab: .............................................................

4.      Bagaimana cara menggambar berkas sinar datang dengan sudut datang tertentu?

Jawab: .............................................................

5.      Bagaimana cara memperoleh besarnya sudut pantul?

Jawab: .............................................................

6.      Bagaimana menentukan pengaruh sudut datang terhadap sudut pantul?

       Jawab: .............................................................

7.      Berapa banyak pengukuran yang harus dilakukan agar hasilnya baik?

Jawab: .............................................................

8.      Bagaimana bentuk tabel yang digunakan untuk mencatat informasi tentang sudut datang dan sudut pantul hasil percobaan?

Jawab: .............................................................

E.       Eksplorasi

1.      Susunlah alat-alat yang diperlukan seperti gambar di atas dengan urutan sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik. Lensa dipasang pada jarak 10 cm dari sumber cahaya. Jika perlu, putarlah lampu sehingga filamennya pada posisi tegak.

2.      Gambarkan garis vertikal dan horizontal pada kertas seperti yang tampak pada gambar di bawah ini.

3.      Letakkanlah kertas di atas meja optik. Letakkan cermin dengan permukaan datar berhimpit dengan garis vertikal tersebut. Cermin di atas kertas harus menghadap diafragma.

4.      Nyalakanlah lampu.

5.      Jatuhkan sinar sedemikian rupa sehingga sinar datang dan sinar pantul tepat di perpotongan garis horizontal dan garis vertikal. Amati perjalanan sinarnya dan tandai sinar datang dan sinar pantulnya dengan menggunakan pensil (berupa titik pada lintasan sinar).

F.        Pengukuran

Setelah mengeksplorasi alat-alat praktikum, kalian dapat melakukan hal-hal berikut.

1.   Menyingkirkan cermin dari atas meja optik kemudian gunakanlah mistar dan pensil untuk menghubungkan tanda yang menandai jalannya sinar datang dan sinar pantul.

2.   Gunakanlah busur derajat untuk mengukur besarnya sudut pantul. Perhatikan bagaimana besar sudut pantul tiap-tiap pengukuran dengan besar sudut datang yang berbeda-beda dan masukkan data hasil pengamatan ke dalam tabel yang telah di rancang.

G.      Analisis

1.      Perhatikan bagaimana keadaan sinar-sinar yang dipantulkan cermin datar!

2.      Bandingkan antara sudut datang dan sudut pantul!

H.      Kesimpulan

1.      Bagaimana hubungan antara sudut sinar datang dan sudut sinar pantul?

Jawab: .............................................................

2.     Apa yang dapat kamu simpulkan berdasarkan hasil pengamatanmu terhadap pemantulan sinar pada cermin datar? Dapatkah kamu menjelaskan kaitannya dengan masalah yang diterangkan di poin A?

Jawab: .............................................................

LKS Praktikum Verifikasi

A.    Tujuan Percobaan

Menyelidiki sifat pemantulan cahaya.

B.     Alat dan Bahan

-          Meja optik

-          Rel presisi

-          Pemegang slaid diafragma

-          Lampu

-          Diafragma 1 celah

-          Cermin

-          Lensa 100 mm

-          Catu daya

-          Mistar

-          Busur derajat

-          Kertas milimeter blok

C.     Persiapan Percobaan

1.      Susunlah alat-alat yang diperlukan seperti pada gambar di atas dengan urutan sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik. Lensa dipasang pada jarak 10 cm dari sumber cahaya. Jika perlu, putarlah lampu sehingga filamennya pada posisi tegak. Letakkan kertas milimeter blok di atas meja optik.

2.      Taruhlah cermin di atas kertas menghadap diafragma.

3.      Nyalakanlah lampu.

D.    Langkah-langkah Percobaan

1.   Gambarkan garis vertikal dan horizontal pada kertas seperti yang tampak pada gambar di bawah ini.

2.     Letakkanlah kertas di atas meja optik. Letakkan cermin dengan permukaan datar berhimpit dengan garis vertikal tersebut.

3.      Nyalakan lampu, arahkan sinar datang (sinar yang keluar dari diafragma) ke arah permukaan datar tepat di perpotongan antara garis vertikal dan horizontal.

4.      Tandai jejak sinar pada kertas milimeter blok.

5.    Matikan lampu, ambillah kertas dari meja optik. Buatlah garis pada jejak sinar yang telah ditandai.

6.    Ukurlah besar sudut antara garis horizontal dan jalannya sinar datang (sudut datang) dan sudut antara garis horizontal dan sinar pantul (sudut pantul), masukkanlah hasil pengukuran pada tabel hasil pengamatan.

7.      Lakukanlah 3 kali percobaan dengan langkah yang sama dengan sudut datang yang berbeda.

E.     Hasil Pengamatan

(isilah titik-titik di bawah ini)

No	Sudut Datang (i)	Sudut Pantul (r)
1	........................o	........................ o
2	........................ o	........................ o
3	........................ o	........................ o

F.      Kesimpulan

1.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

2.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

3.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

4.   Apa yang dapat kalian simpulkan tentang besar sudut datang dan besar sudut pantul dari ketiga pengamatan dengan sudut datang yang berbeda tersebut?

Jawab: .....................