Apa Artinya Memahami Sains?

Memahami adalah sebuah konsep yang telah membingungkan orang selama berabad-abad karena sulit dipahami. Namun untuk para guru sangat penting membantu siswa untuk mencapai keterampilan memahami. Seorang guru akan mengalami masalah jika tidak memahami apa sebenarnya makna memahami. Sebagai seorang guru, kita semua perlu mengetahui dan dapat membicarakan tentang sesuatu yang merupakan inti dari pekerjaan, yaitu memahami. Kita membutuhkan kemampuan berfikir dan membicarakan tentang keterampilan memahami secara spesifik yang akan kita kembangkan pada siswa.

Beberapa definisi dari memahami menurut kamus, yaitu untuk menangkap atau mengerti sepenuhnya, untuk mengetahui atau menangkap makna, untuk menginterpretasikan atau menjelaskan, untuk menginterpretasikan dan menjelaskan arti dari seseorang atau sesuatu, untuk mengetahui atau bisa menjelaskan kepada diri sendiri tentang karakteristik seseorang atau sesuatu atau arti atau penyebab sesuatu, dan untuk dapat menggunakan atau menerapkan pengetahuan dalam memecahkan masalah.

Dari beberapa definisi tersebut empat definisi terakhir berhubungan dengan tindakan menafsirkan, menjelaskan, atau menggunakan pengetahuan untuk tujuan seperti memecahkan masalah. Sedangkan tiga terakhir dari definisi tersebut menyiratkan pemahaman yang tidak abstrak, melainkan  melibatkan sesuatu atau seseorang untuk dipahami. Definisi tersebut lebih bermanfaat untuk kita sebagai seorang guru. Ketika kita berfikir tentang mengajar ilmu untuk memahami, kita perlu berfikir dalam hal memahami beberapa aspek konsep ilmu, proses, aplikasi, dan sifatnya.

Ide yang Mendasari Paradigma Baru

Ilmu Pengetahuan sebagai Pengetahuan Umum

Setiap penemuan besar dalam ilmu pengetahuan mengikuti sebuah pola yang sama, yaitu menafsirkan data untuk memberikan makna dan kemudian menyakinkan rekan-rekan ilmuan dengan menjelaskan kepada mereka menggunakan interpretasi dan contoh yang benar. Dalam proses ini, norma ilmiah menjadi norma publik, saling berbagi ilmu untuk menentukan apakah hasil temuan itu akan diterima dan menemukan kegunaannya oleh semua anggota komunitas ilmiah.

Untuk siswa, belajar ilmu pengetahuan, menafsirkan dan menciptakan makna bersama adalah bagian yang penting dalam pembelajaran mereka. salah satu kesulitandalam pembelajaran sains adalah memikirkan makna sendiri yang berbeda dari konsep ilmiah. Ini adalah salah satu alasan pendekatan instruksional baru yang ditemukan efektif dalam kelas sains selama beberapa tahun terakhir.

Memahami Dimensi Beberapa Ilmu

Sains itu kompleks. Sedikitnya ada empat dimensi yang harus dipahami jika seseorang ingin mendalami sains, yaitu:

1.      Konsep ilmu sains, merupakan bagian pengetahuan yang mencakup sains. Ini adalah apa yang kita ketahui.

2.      Proses sains, mental yang digunakan para ilmuwan untuk melakukan penyelidikan dan membuat konsep yang membentuk suatu pengetahuan. Ini menyangkut tentang bagaimana kita mengetahui konsep-konsep yang terdiri bagian pengetahuan sains.

3.      Aplikasi sains, merupakan cara dimana konsep sains dan prosesnya digunakan dalam dunia pengalaman. Ini menyangkut nilai atau pentingnya ilmu pengetahuan dalam kehidupan sehari-hari.

4.      Karakteristik sains, merupakan cara dimana para ilmuwan bekerja secara kolektif dalam lingkungan profesional untuk menghasilkan, memvalidasi, dan mengkomunikasikan pengetahuan sains. Ini menyangkut kerja internal profesi ilmiah dan hubungan satu sama lain dan kepada masyarakat yang lebih besar.

Mengajar dan Belajar Memahami

            Pemahaman tidak dapat diajarkan seorang guru kepada siswa. Sebaliknya siswa harus membangun pemahaman mereka sendiri dari pengalaman. Untuk melakukan hal ini mereka harus membuat pandangan sendiri tentang informasi yang baru dan mencocokannya dengan apa yang telah mereka ketahui sebelumnya. Untuk menerapkan pengetahuan juga mensyaratkan siswa melihat hubungan antara pengetahuan dan aplikasinya. Ini adalah inti dari apa yang dimaksud paradigma baru “Konstruktivisme”, yang merupakan sebuah sudut pandang pembalajaran yang menitikberatkan kepada paradigma baru dalam sains.

Pemahaman yang Ditunjukkan dengan Perbuatan

Pemahaman yang ditunjukkan melibatkan beberapa tindakan pada sebagian siswa. David Perkins menjelaskan bahwa ada dua gagasan yang mengikuti pandangan ini, yaitu yang pertama untuk mengukur pemahaman seseorang pada saat tertentu, meminta seseorang melakukan sesuatu yang mensyaratkan pemahaman dalam pekerjaan menjelaskan, pemecahan masalah, membangun argumen, membnagun sebuah produk. Kedua, apa yang siswa lakukan untuk merespon tidak hanya menunjukkan tingkat pemahaman mereka saat ini, tetapi merupakan kemajuan untuk mereka.

Tugas-tugas seperti menjelaskan, menggunakan ide-ide dalam sains untuk memecahkan masalah, membangun argumen atau menciptakan produk adalah sarana penting dalam pembelajaran untuk memahami. Dalam berfikir tentang kinerja pemahaman, kita tidak hanya perlu membantu siswa mengembangkan pemahaman tentang apa yang kita ketahui dan bagaimana menerapkannya, tetapi juga perlu mempertimbangkan bagaimana pengetahuan telah diproduksi, divalidasi, dan dikomunikasikan dan memahami nilai-nilainya dalam kehidupan sehari-hari.

Komponen-Komponen Pemahaman

Memahami Konsep

Memahami konsep adalah bagian utama dalam pemahaman sains.

Memahami Bukanlah Dikotomi atau Linier

Kebanyakan orang menyamakan memahami dengan menghafal. Ini adalah apa yang disebut dengan keadaan dikotomi. Dengan keyakinan seperti itu, siswa diharapkan untuk memahami isi materi dari yang mereka pelajari dengan “dapatkan itu” dan ketika ini terbukti sulit, atau membutuhkan waktu yang lebih banyak daripada yang mereka harapkan untuk mencurahkan waktu untuk memahami. Mereka seringkali menyerah dan menyimpulkan bahwa mereka tidak bisa mempelajari isi materi tersebut.

Memahami bukanlah fenomena dikotomi. Ini bertahap, dan berkembang secara merata pada setiap waktu dengan kemajuan dilanjutkan dengan bagian yang lebih tinggi. Terkadang, belajar dengan memahami dilihat sebagai analogi anak tangga. Artinya kemajuan dalam pemahaman seperti anak tangga dan konsep yang lebih tinggi seperti menginjak anak tangga.

Memahami Disiplin Secara Utuh

Sebagai seorang guru kita harus membuat keputusan tentang pemahaman siswa, apakah sebaik apa yang seharusnya menjadi tujuan mengajar, dan bagaimana memprosesnya untuk membantu siswa mencapainya. Kita juga harus menyadari  bahwa ada subyektifitas dalam penilaian masing-masing siswa seperti yang dikemukakan dalam pernyataan White dan Gunstone yang mengemukakan bahwa pemahaman konsep atau disiplin adalah fungsi kontinu dari pengetahuan seseorang, tingkatannya bukan dikotomi dan tidak linear. Untuk mengatakan bahwa seseorang memahami adalah penilaian subyektif yang bervariasi dengan penilai yang berbeda dan dengan perbedaan status seseorang yang dinilai. Pengetahuan bervariasi dalam relevansinya untuk memahami tetapi relevansi ini juga merupakan penilaian subyektif.

Sebagai seorang guru yang profesional, kita harus siap pintar, berhati-hati dalam beralasan, keputusan subyektif tentang langkah instruksional yang akan memungkinkan siswa untuk berkembang ke arah pemahaman yang lebih baik tentang materi pembelajaran yang sedang kita usahakan untuk mengajar.

Memahami Unsur-Unsur Tunggal dan Komunikasi yang Luas

Memahami unsur-unsur tunggal pengetahuan dan komunikasi yang luas memberikan fokus yang dapat membantu anda memperluas pemahaman kita untuk memahami. Memahami komunikasi yang luas, seperti bab buku teks atau diagram yang kompleks, perlu menangkapmakna dari setiap bagian-bagian penyusunnya, serta memahami arti dari keseluruhan yang mungkin tidak secara langsung diungkapkan. Sebaliknya membentuk pemahaman mengharuskan siswa tidak hanya membaca bagian atau memeriksa diagram dengan hati-hati, tetapi juga yang mencerminkan hal yang digunakan untuk membangun atau menciptakan makna yang mendekati apa yang penulis atau orang yang menggambar maksudkan.

Model Berbasis Penalaran

Pembelajaran sains sering melibatkan model-model pembelajaran, yang mempunyai karakteristik komunikasi intensif. Artinya model sering memadatkan sejumlah besar informasi ke dalam ruang yang lebih kecil, mewakili beberapa konsep dan hubungannya satu sama lain sebagai inti dari penjelasan gagasan sains yang kuat.

Enam Aspek Pemahaman

1.      Penjelasan, adalah tujuan utama dari sains. Ini adalah apa yang akan para ilmuwan berusaha lakukan. Sebagian besar ide-idebesar dalam teori sains adalah upaya untuk menjelaskan alam di sekitar kita.

2.      Interpretasi, merupakan bagian dari penciptaan rasa, yang sangat penting dalam upaya memahami.

3.      Aplikasi, merupakan tes sebenarnya dari pemahaman kebanyakan orang. Ini penting untuk mengevaluasi pemahaman berdasarkan bukti bahwa pengetahuan seseorang dapat digunakan dalam cara-cara yang praktis untuk menjelaskan dan memecahkan masalah baru.

4.      Perspektif, merupakan aspek yang dimulai dengan interpretasi. Dalam menginterpretasi data atau pengalaman, penting untuk menyadari bahwa banyak kemungkinan dalam interpretasi. Membuat perspektif  yang memungkinkan interpretasi dan mengidentifikasikan perbedaan sudut pandang.

5.      Empati, merupakan kemampuan untuk masuk ke dalam perasaan orang lain.

6.      Pengetahuan Diri, merupakan pemeriksaan akan ide dan penalaran sendiri untuk mempertimbangkan apa yang kita ketahui dan tidak ketahui tentang sebuah topik yang merupakan salah satu komponen dari refleksi diri.

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.