Metode Pengajaran Sains: Inkuiri Melalui Kerja Laboratorium

Untuk membuat siswa memahami konsep-konsep sains lebih dalam maka sains tidak bisa dijauhkan dari eksperimen dan kerja laboratorium. Beberapa alat percobaan yang disediakan untuk siswa dibuat model yang sedemikian mirip dengan yang digunakan para ilmuwan, sehingga siswa dapat mengikuti alur pikiran ilmuwan dalam menemukan sebuah ilmu. Saat ini kerja laboratorium di SMP dan SMA mengalami perubahan dari percobaan yang tradisional dimana percobaan yang dimaksud hanya memverifikasi ke percobaan dimana siswa menyelidiki suatu masalah.

Namun sebelum melaksanakan percobaan, ada beberapa kategori dan keterampilan khusus yang harus dimiliki siswa untuk mampu melakukan percobaan dengan konsep yang baru dalam tahap elaborasi adalah keterampilan akuisitif, dimana siswa mendengarkan, mengamati, mencari, menemukan, menginvestigasi, mengumpulkan data, dan melakukan penelitian. Kedua, keterampilan organisasi, dimana siswa merekam, membandingkan, membedakan, mengklasifikasikan, mengorganisasi, menguraikan, meninjau, mengevaluasi, menganalisis. Ketiga, keterampilan kreatif, dimana siswa merencanakan, merancang permasalahan baru, menemukan, mensintesis. Keempat, keterampilan manipulasi dimana siswa menggunakan instrumen, merawat instrumen, mendemonstrasikan, melakukan percobaan, memperbaiki, mengkonstruksi, mengkalibrasi. Keterampilan yang terakhir adalah keterampilan berkomunikasi dimana siswa mengajukan pertanyaan, berdiskusi, menjelaskan, melaporkan, menulis, mengkritisi, membuat grafik, mengajarkan.

Dengan pengalaman laboratorium sebagai pengalaman awal dari sebuah topik baru materi pelajaran yang kemudian diikuti dengan diskusi, membaca, dan eksperimen lebih lanjut. Percobaan tersebut dapat memunculkan masalah baru yang memerlukan penyelidikan lagi. Dalam melaporkan hasil eksperimennya, siswa berkonsentrasi pada laporan pengamatan, koleksi data, analisis, dan kesimpulan yang berdasarkan percobaan saja. Sehingga sebuah "jawaban yang benar" untuk seorang siswa mungkin berbeda dari "jawaban yang benar" untuk siswa lainnya.

Dalam cara kerja laboratorium yang baru siswa belajar untuk memahami secara lebih akurat tentang sains. Dia akan menemukan bahwa proses sains mungkin sama atau lebih penting daripada produk sains. SMP menjadi semakin berorientasi pada pendekatan laboratorium. Pengetahuan ini tidak hanya memberi siswa permulaan dalam belajar metode sains, tapi keterampilan tertentu yang diperkenalkan dan dipraktekkan yang akan memiliki nilai dalam sains yang akan dipelajari di SMA.

Beberapa daftar yang disarankan untuk pengetahuan dan keterampilan yang mungkin dikembangkan di kelas ketujuh, delapan, dan sembilan dan yang dianggap diperlukan untuk SMA, yaitu untuk memahami tujuan dari laboratorium dalam ilmu sains, memahami dan menjadi terbiasa dengan alat-alat sederhana laboratorium, memahami dan menggunakan sistem metrik dalam pengukuran sederhana dan perhitungan, mencapai pemahaman yang diperlukan untuk pelaporan yang tepat dari pengamatan eksperimen, menyimpan catatan rapi dan akurat dari percobaan laboratorium, memahami beroperasi rasio sederhana dan proporsi, untuk dapat memahami konstruksi dan membaca grafik sederhana, memahami dan menggunakan bentuk-bentuk sederhana dari notasi eksponensial, memahami penggunaan yang tepat dan pengoperasian pembakar bunsen, menggunakan aturan slide untuk operasi sederhana, dapat memahami dan menunjukkan penggunaan keseimbangan perjalanan, bekerja dengan tabung kaca dalam melakukan percobaan laboratorium, menjaga gelas dan peralatan bersih, mengumpulkan peralatan sederhana dalam melakukan percobaan laboratorium, dan mengukur secara akurat dalam linear, unitkubik, dan berat.

Dengan tanggung jawab yang lebih untuk pembelajaran di laboratorium yang dialokasikan kepada siswa sendiri, masalah keamanan menjadi lebih penting. Perhatian harus diberikan oleh guru sains untuk melatih siswa sehingga cukup andal dalam menggunakan peralatan dan bahan laboratorium. Pelatihan ini bisa mendahului pekerjaan yang sebenarnya di laboratorium atau menjadi bagian intrinsik dari pekerjaan laboratorium awal dalam pengalaman siswa.

Dalam kegiatan laboratorium, kita juga perlu melakukan evaluasi sehingga kita dapat mengidentifikasi tujuan atau metode pengajaran yang mendahului kegiatan tersebut. Untuk kegiatan laboratorium, tujuan yang disarankan adalah untuk mengembangkan keterampilan dalam pemecahan masalah melalui identifikasi masalah, pengumpulan dan interpretasi data, dan menarik kesimpulan, mengembangkan keterampilan manipulasi peralatan laboratorium, membangun kebiasaan sistematis pencatatan, mengembangkan sikap ilmiah, mempelajari metode ilmiah dalam masalah solusi, mengembangkan kemandirian dan kebebasan, menemukan jalan yang belum dijelajahi kepentingan dan investigasi, dan meningkatkan antusiasme untuk mata pelajaran sains.

Ada juga beberapa kegiatan khusus yang melibatkan siswa dalam kegiatan laboratorium meliputi perencanaan sebuah percobaan dan membentuk hipotesis, merencanakan sebuah proses untuk mencapai tujuan, menyiapkan peralatan, menyusun alat dan bahan, mengamati fenomena alam, mengamati proses di dalam ruangan laboratorium, mencari informasi yang berkaitan dengan topik, mengumpulkan data dan merekamnya, mengumpulkan spesimen, mengklasifikasi dan pengorganisasian materi, membuat modifikasi peralatan, membaca instrumen, mengkalibrasi alat, menggambar diagram dan grafik, menganalisis data, menarik kesimpulan dari data, penulisan laporan percobaan, menggambarkan dan menjelaskan percobaan untuk orang lain, mengidentifikasi masalah lebih lanjut untuk penelitian, dan membongkar, membersihkan, menyimpan, dan memperbaiki peralatan.

Sehingga kegiatan evaluasi dan hasil umum kegiatan laboratorium harus dilakukan dalam berbagai cara yang sangat tepat, seperti ujian praktek, menggunakan sesuatu yang tidak diketahui, tes pencapaian, pengamatan langsung dari teknik laboratorium, laporan tertulis, konferensi individu, dan konferensi kelompok.

Metode yang paling sering digunakan untuk mengevaluasi kemajuan dan pemahaman di laboratorium adalah menulis laporan. Namun, seringnya laporan ini menjadi sebuah stereotipe yang membiaskan esensinya sebagai instrumen evaluasi. Bentuk laporan percobaan yang baik sangat penting dalam memberi ruang untuk proses inisiatif dan kreatif siswa. Oleh karena itu, yang seharusnya terjadi saat siswa menulis sebuah laporan dengan kriteria adalah berpikir bahwa pembaca bisa tahu persis apakah ia sedang mencoba untuk mencari tahu atau tidak. Pembaca juga dapat melihat prosedur yang siswa gunakan untuk sampai pada suatu jawaban untuk masalah oleh karena itu deskripsinya harus jelas, ringkas, dan lengkap.

Kriteria berikutnya bahwa data yang dikumpulkan diatur dalam bentuk yang baik untuk mempermudah pemahaman. Semua pengukuran juga memiliki unit yang tepat melekat pada mereka. Jika menggunakan diagram, buatlah dengan ukuran yang cukup besar pada bagian keterangannya karena diagram berguna untuk membuat hal-hal lebih jelas bagi pembaca tentang percobaan. Jika menggunakan grafik, diberi judul, label, dan ditarik dengan rapi dengan tujuan untuk menunjukkan hubungan antara data yang diperoleh dan menggambarkan kesimpulan tentang percobaan.

Kesimpulan harus memberikan jawaban untuk beberapa masalah, berdasarkan data yang diperoleh dalam percobaan. Laporan ini harus menjadi referensi bagi siswa di masa depan. Dan kriteria utama untuk evaluasi dari laporan penelitian adalah apakah laporan ini tertulis cukup jelas dimana orang yang kurang informasi pun bisa membacanya, tahu persis apa yang sedang dibahas, bagaimana hal itu dilakukan, dan apa kesimpulan yang dicapai, dan, jika perlu, ia bisa menduplikasi percobaan sendiri dengan menggunakan laporan ini sebagai panduan.

Guru harus menggunakan instrumen lain dalam mengevaluasi kegiatan laboratorium siswa. Dalam arti ia tidak terpaku dengan satu alat saja. Guru juga harus mewaspadai hal-hal yang dapat membiaskan ruang siswa untuk berinovasi dan berkreativitas supaya kegiatan ini menjadi bermakna bagi siswa. Karena komitmen sains untuk masa depan adalah sebuah terobosan di mana siswa pada akhirnya telah menjadi peserta dalam mencari pengetahuan, bukan sekedar penerima fakta dan generalisasi yang dibagikan oleh guru dan buku teks otoritatif. Dan laboratorium adalah instrumen kunci dalam model baru pengajaran sains.

Siklus Pembelajaran

Siklus pembelajaran adalah suatu metode pengajaran yang bertujuan untuk menjadikan cara seseorang membangun pengetahuan dengan konsisten secara spontan. Seseorang yang telah merefleksikan bagaimana mengajar secara efektif seharusnya telah menemukan aspek dari siklus pembelajaran, karena siklus  tersebut sebenarnya diawali dari tumbuhnya kesadaran tentang bagaimana kita harus mengajarkan, mengapa kita harus mengajar dan mengapa kita harus mengajar dengan cara tertentu.

Berawal dari sebuah pertanyaan tentang bagaimana sebuah pengajaran sains didesain dan dilaksanakan supaya membantu siswa membangun dan mempertahankan konsep yang berguna (pengetahuan deklaratif) dan mengembangkan keterampilan berpikir efektif (berpikir prosedural) serta menerapkan secara umum. Oleh karena itu, rancangan pengajaran guru harus mencakup beberapa elemen supaya dapat meningkatkan pengetahuan konseptual dan keterampilan berpikir siswa seperti mengeksplorasi fenomena baru di mana mereka bertindak berdasarkan keyakinan (konsep) atau prosedur (keterampilan berpikir) sebelumnya, lalu mereka diarahkan pada sesuatu yang ambigu atau yang dapat ditantang atau bertentangan karena hal ini dapat menstimulus argumen dan kemampuan berpikir siswa dalam bentuk pernyataan “jika ... dan ... maka” kemudian mereka diminta untuk merefleksikan konsep atau keterampilan berpikir yang digunakannya untuk memperoleh kesimpulan.

Pengajaran sains harus mencakup jawaban tentatif (sementara) atau prosedur yang lebih efektif yang ditemukan oleh siswa atau diperkenalkan oleh guru kemudian digunakan untuk menghasilkan argumen baru, prediksi, atau data yang memungkinkan perubahan dari pengetahuan lama atau pembangunan keyakinan baru (konsep). Akhirnya pengajaran sains juga harus memungkinkan siswa mengatur dirinya untuk membangun kembali keseimbangan, memberi peluang bagi siswa untuk menguji sejauh mana konsep-konsep baru atau prosedur tersebut dapat diterapkan dalam konteks tambahan.

Sebuah pengajaran didesain dan dilakukan melalui siklus pembelajaran yang terdiri dari eksplorasi, pengenalan istilah, dan penerapan konsep. Selama eksplorasi siswa belajar melalui tindakan dan reaksi mereka sendiri dalam situasi baru dalam bentuk materi-materi dan gagasan-gagasan baru yang disediakan guru. Kemudian mereka mengeksplorasinya dengan sedikit bimbingan. Sedangkan fase kedua diawali dengan pengenalan istilah baru atau istilah-istilah lainnya yang digunakan untuk merujuk pola penemuan selama eksplorasi. Beberapa istilah tersebut bisa saja diperkenalkan oleh guru, buku teks, film, atau melalui media lainnya. Langkah ini seharusnya selalu mengikuti eksplorasi dan terhubung secara langsung pada pola penemuan selama aktivitas eksplorasi. Dan fase terakhir dari siklus pembelajaran adalah penerapan konsep dimana siswa mengaplikasikan istilah baru atau pola pikir untuk contoh-contoh tambahan.

Ketiga fase tersebut sering digambarkan dalam bentuk spiral, karena fase eksplorasi sering membutuhkan penerapan konsep sebelumnya sekaligus menciptakan kebutuhan untuk pengenalan istilah baru. Fase pengenalan istilah ini sering menimbulkan pertanyaan yang paling baik bila dijawab dengan memberikan siswa kesempatan untuk bekerja sendiri untuk menemukan aplikasi dari konsep baru. Aktivitas penerapan konsep dapat memberikan kesempatan untuk menggunakan istilah yang diperkenalkan sebelumnya, dan dapat memungkinkan siswa untuk mengeksplorasi pola baru lagi.

Siklus pembelajaran dapat diklasifikasikan sebagai salah satu dari tiga jenis, yaitu deskriptif, empirical-abductive, dan hipotetis-deduktif. Dalam siklus pembelajaran deskriptif guru mengidentifikasi konsep-konsep yang akan diajarkan kemudian mengidentifikasi beberapa fenomena yang melibatkan pola yang didasarkan pada konsep. Pada fase eksplorasi, siswa mengeksplorasi fenomena dan berusaha untuk menemukan dan menggambarkan pola. Pada fase pengenalan  istilah para siswa melaporkan data mereka, dan mereka atau guru mereka menggambarkan pola, guru kemudian memperkenalkan istilah atau istilah untuk merujuk pada pola. Dan yang terakhir pada fase penerapan konsep dimana fenomena tambahan dibahas atau dieksplorasi dengan melibatkan konsep yang sama.

Pada siklus pembelajaran empiris-abductive guru mengidentifikasi konsep yang akan diajarkan, kemudian mengidentifikasi beberapa fenomena yang melibatkan pola yang didasarkan pada konsep. Pada fase eksplorasi para guru atau siswa mengajukan pertanyaan deskriptif dan kausal, kemudian siswa mengumpulkan data untuk menjawab pertanyaan deskriptif dan ditampilkan di papan. Lalu pertanyaan deskriptif dijawab, dan pertanyaan kausal dimunculkan. Hipotesis alternatif diajukan untuk menjawab pertanyaan kausal, dan data yang telah dikumpulkan diperiksa untuk memungkinkan tes awal alternatif. Pada fase pengenalan istilah dimana syarat yang berhubungan dengan explorasi fenomena dan untuk penjelasan hipotesis yang paling mungkin diperkenalkan. Dan pada fase penerapan konsep dimana fenomena tambahan dibahas atau dieksplorasi dengan melibatkan konsep yang sama.

Sedangkan pada hipotetis-deduktif pembelajaran siklus guru mengidentifikasi konsep yang akan diajarkan, kemudian guru mengidentifikasi beberapa fenomena yang melibatkan pola yang didasarkan konsep. Pada fase eksplorasi dimana siswa mengeksplorasi fenomena yang menimbulkan pertanyaan kasual, atau guru yang menimbulkan pertanyaan kasual tersebut. Dalam sebuah diskusi kelas, hipotesis diajukan dan siswa diminta untuk bekerja dalam kelompok untuk menyimpulkan implikasi dan desain percobaan atau langkah ini dilakukan dalam diskusi kelas. Lalu, para siswa melakukan percobaan. Pada fase pengenalan istilah dimana data dibandingkan dan dianalisis, istilah-istilah diperkenalkan, dan menarik kesimpulan. Pada fase penerapan konsep dimana fenomena tambahan dibahas atau dieksplorasi yang melibatkan konsep yang sama.

Perbedaan utama antara tiga jenis siklus pembelajaran tersebut adalah tingkat keterlibatan siswa dalam menjelaskan fenomena alam (siklus pembelajaran deskriptif) atau menghasilkan dan menguji hipotesis alternatif untuk menjelaskan fenomena alam. Jika siswa menghasilkan namun tidak secara eksplisit menguji hipotesis alternatif, maka siklus belajar empirical-abductive. Jika siswa secara tegas menguji alternatif, maka siklus belajar hipotetis-deduktif.

Keterampilan berpikir, pengetahuan konseptual, dan kreativitas sangat penting bagi siswa. Keterampilan tersebut dapat dikembangkan jika dalam siklus pembelajaran siswa diberi kesempatan untuk menggunakan proses membuat dan menguji gagasan-gagasan mereka sendiri. Kita harus menerima dan tertarik dalam penemuan intelektual mereka daripada tentang kebenaran atau kesalahan yang dilakukan. Kita harus berhenti memberikan penilaian bagi penemuan siswa, tetapi membiarkan bukti-bukti yang mereka temukan menjadi pembenaran bagi mereka.

Sebenarnya siklus pembelajaran yang dimaksud menyerupai siklus pembelajaran dalam program BSCS dan dalam model perubahan konseptual Driver pada beberapa bagian. Namun, pada dasarnya apapun siklus pembelajaran yang digunakan sistem pendidikan haruslah membantu siswa mencapai tujuan untuk membangun set konsep yang berarti dan berguna dan berguna dan sistem konseptual, mengembangkan keterampilan dalam menggunakan pola berpikir penting untuk mandiri, berpikir kreatif dan kritis, dan mendapatkan kepercayaan dalam kemampuan mereka untuk menerapkan pengetahuan mereka untuk belajar, memecahkan masalah, dan membuat keputusan dengan hati-hati beralasan.

Dengan menggunakan metode siklus pembelajaran kita dapat mencapai tujuan-tujuan pembelajaran dengan mengajar melalui cara-cara yang memungkinkan siswa untuk mengungkapkan konsep mereka sebelumnya dan menguji mereka dalam suasana di mana ide-ide secara terbuka disampaikan, diperdebatkan, dan diuji dengan sarana pengujian menjadi fokus yang tegas pada perhatian kelas. Dibawah ini merupakan teori pengajaran dan teori pengajaran pendamping yang diringkas oleh postulat-postulat berikut:

Teori Konstruksi Pengetahuan

1.      Anak-anak dan remaja secara pribadi membangun keyakinan tentang fenomena alam, beberapa di antaranya berbeda dari teori ilmiah saat diterima.

2.      Keyakinan alternatif (kesalahpahaman) mungkin merintangi konstruksi kepercayaan sains yang benar (konsepsi ilmiah).

3.      Penggantian keyakinan alternatif memerlukan individu untuk bergerak melalui sebuah fase di mana ketidaksesuaian antara kepercayaan alternatif dan konsepsi ilmiah menimbulkan konflik kognitif atau keadaan ketidakseimbangan mental dan kebutuhan untuk pengaturan diri.

4.      Peningkatan keterampilan berpikir (pengetahuan prosedural) timbul dari situasi di mana seseorang menyatakan keyakinan dan keterlibatan alternatif adalah pertukaran verbal di mana argumen yang sebelumnya dan bukti menyelesaikan kontradiksi. Pertukaran tersebut memprovokasi orang untuk memeriksa alasan keyakinan mereka.

5.      Argumentasi menyediakan pengalaman dari mana bentuk-bentuk tertentu argumentasi (pola pikir) dapat diinternalisasi.

Teori instruksi

1.      Siklus pembelajaran adalah metode pengajaran yang terdiri dari tiga fase yang disebut eksplorasi, pengenalan istilah, dan aplikasi konsep.

2.      Penggunaan siklus belajar siswa dengan memberikan kesempatan untuk mengungkapkan keyakinan alternatif dan untuk berdebat dan menguji mereka yaitu untuk mengatur diri dan membangun konsep yang lebih memadai dan mengembangkan pola pikir.

3.      Ketiga jenis siklus belajar-deskriptif, empirical-abductive dan hipotetis-deduktif tidak sama efektifnya dalam memprovokasi dan kemampuan berpikir lebih baik.

4.      Perbedaan penting di antara ketiga jenis siklus pembelajaran sejauh mana siswa baik mengumpulkan data dalam mode murni deskriptif atau awalnya ditetapkan secara eksplisit menguji keyakinan alternatif (hipotesis).

5.      Siklus belajar deskriptif dirancang untuk memiliki siswa mengamati bagian kecil dari dunia, menemukan pola, nama itu, dan mencari pola lain. Biasanya hanya keterampilan berpikir deskriptif yang diperlukan.

6.      Siklus belajar Empirical-abductive mengharuskan siswa untuk menggambarkan dan menjelaskan fenomena dalam siklus sehingga memungkinkan untuk konsepsi alternatif, argumentasi, self regulation, dan pengembangan keterampilan berpikir tingkat tinggi.

7.      Siklus pembelajaran hipotesis-deduktif memerlukan pernyataan langsung dan eksplisit dari konsepsi alternatif dan hipotesis untuk menjelaskan fenomena, serta keterampilan berpikir tingkat tinggi untuk menguji alternatif.

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. 

Memikirkan Kembali Isi dari Mata Pelajaran Fisika

Sebagai hasil dari penelitian dua dekade terakhir, peneliti pendidikan fisika mengetahui banyak sekali tentang bagaimana konsep fisika siswa dan apa yang membuat instruksi menjadi efektif. Beberapa penelitian merekomendasikan pembelajaran yang lebih menekankan pada aktifitas siswa atau pembelajaran yang berbasis inkuiri dan fokus penelitian terhadap kemampuan kognitif siswa lebih meningkat.

Pada saat meningkatnya jumlah informasi yang tersedia, dan ketika kesuksesan dunia kerja lebih banyak ditentukan oleh keterampilan pekerja untuk dipindahkan dan kecerdasan emosional daripada basis pengetahuan mereka, memasukkan angka ke dalam hafalan persamaan-persamaan fisika tampaknya seperti latihan yang sia-sia. Sayangnya kebanyakan pengalaman yang dilakukan dalam mata pelajaran fisika adalah kegiatan memasukkan angka yang tidak berguna.

Mengatasi Fragmentasi

Biasanya, guru mengajarkan topik-topik fisika secara terpisah antara satu topik dengan topik yang lainnya, bahkan juga terjadi pada mata pelajaran yang lain. Sehingga tidak mengejutkan bila siswa tidak mampu melihat hubungan antara topik satu dengan yang lainnya dan bahwa kesatuan ilmu fisika yang ilmuwan temukan sebenarnya sangatlah menarik. Kesulitan menghubungkan antar topik ini juga diperburuk oleh buku teks yang menyediakan pertanyaan diakhir bab yang menunjukkan seolah-olah hanya merujuk pada isi satu bab tersebut.

Anggota konferensi merekomendasikan untuk mengatasi fragmentasi tersebut dengan cara berfokus pada bagaimana sistem berubah terhadap waktu. Sebagai contoh, perubahan ruang, suhu dan kelistrikan dapat diperlakukan secara bersama-sama dibandingkan dalam bab yang terpisah pada kinematika, fisika termal, dan elektromagnetisme.

Penekanan karakteristik hirarkis ide-ide fisika juga berfungsi untuk menekankan kesatuan fisika. Physicists think in terms of Fisikawan berpikir tentang konsep sentral dan prinsip-prinsip dasar, seperti bidang dan konservasi energi, tetapi siswa awalnya cenderung berpikir tentang fragmen yang tidak berhubungan dari semua informasi pada tingkat yang sama pentingnya. Ketika sifat hirarkis fisika dibuat secara tegas untuk siswa dan mereka diwajibkan untuk alasan dari prinsip-prinsip dasar, pembelajaran mereka meningkat.

Fisika untuk Hari Ini

Pada dasarnya, tidak terlalu sulit mengenalkan siswa pada aspek-aspek fisika kontemporer jika fokusnya adalah interpretasi kualitatif tentang fenomena dan prinsip-prinsip dasar karena di banyak sekolah menengah dan mata kuliah pengenalan fisika di universitas hanya memuat topik-topik 100 tahun yang lalu. Bahkan pada tingkat yang lebih tinggi, siswa jarang membahas topik tentang penelitian fisikawan yang sedang digunakan saat ini.

Penelitian tradisional fisika telah dibagi menjadi dua, yaitu teoritis dan eksperimen. Namun saat ini bidang kajiannya memiliki kelas ketiga, yaitu komputasi, yang merupakan aspek terpenting dalam fisika untuk hari ini. Karena pendekatan dengan menggunakan komputer untuk menghasilkan pengetahuan, sangat cocok untuk topik fisika kontemporer seperti dinamika nonlinier.

Batas-Batas yang Kabur

Walaupun beberapa kajian penelitian interdisipliner baru yang melibatkan fisika, seperti biofisika memberikan kesempatan bagi fisikawan untuk bekerja sama dengan orang-orang dari disiplin ilmu yang lain yang kemungkinan berpikir dan berpendapat secara berbeda. Namun, yang penting diingat adalah bahwa fisika hanya digunakan untuk menjawab pertanyaan apa dan bagaimana, sedangkan pertanyaan mengapa hanya dapat dijawab dengan menggunakan kajian agama, filsafat dan pandangan dunia. Sebaiknya seorang guru fisika tidak perlu menyiapkan konfrontasi antara fisika dan pandangan hidup siswa mereka, tetapi membatasi penjelasan fisika hanya untuk pertanyaan yang dapat dijawab oleh fisika.

Organisasi Konseptual

Jika kita sebagai seseorang yang ingin mengajarkan fisika secara efektif, apa yang kita ajarkan harus dipengaruhi oleh apa yang kita ketahui tentang bagaimana siswa belajar. Penelitian pendidikan fisika telah menunjukkan secara meyakinkan bahwa bahkan sebelum guru memasuki ruang kelas, siswa telah memiliki ide-ide mereka sendiri tentang dunia dan bagaimana dunia tersebut bekerja, yang kebanyakan sangat berbeda dari penjelasan ilmiah. Untuk menjadi masuk akal bagi siswa dan membimbingnya kepada pembelajaran yang bermakna, kurikulum fisika seharusnya secara jelas memperhitungkan konsep alternatif siswa tersebut dan mencakup strategi khusus untuk membantu siswa mengembangkan pemahaman ilmiah yang dapat diterima. Salah satu strateginya adalah untuk mengenalkan gambaran baru mengenai fenomena fisika.

Urutan isi materi fisika juga penting. Faktor-faktor yang berpengaruh pada urutan topik dan konsep yang diajarkan meliputi tingkat keabstrakannya dan kompleksitas dan sejauh mana mereka akrab terhadap siswa baik melalui daily life experience or previous teaching. pengalaman kehidupan sehari-hari atau pengajaran sebelumnya.

Penekanan yang berbeda untuk orang yang berbeda

Dalam dunia dengan teknologi yang semakin berkembang, beberapa literasi sains untuk semua warga negara menjadi prasyarat baik pada kehidupan sosial maupun pemanfaatannya secara berkelanjutan dan bertanggung jawab atas penggunaan sumber daya di bumi. Oleh karena itu untuk memahami sepenunya tentang isu-isu yang terkait tentang pemanasan global, modifikasi genetik makanan, dan sumber daya yang tidak bisa diperbaharui dengan sumber daya yang bisa diperbaharui, masyarakat harus memahami proses dimana pengetahuan ilmiah dihasilkan, diuji dan dimodifikasi dan mereka harus mampu menilai tingkat kepercayaan dari informasi yang mereka peroleh. Ini merupakan bagian dari belajar cara berpikir ilmiah yang sangat penting untuk diterapkan dalam berbagai konteks dan yang lebih penting lagi adalah mengetahui mana pertanyaan sains yang dijawab secara pasti dan mana yang dijawab secara sementara.

Siswa adalah objek utama sebagai langkah pertama untuk mewujudkan warga negara yang melek sains. Oleh karena itu mereka membutuhkan buku teks baru yang dapat membantu mereka memahami bagaimana pengetahuan ilmiah dibangun.

Guru juga perlu mengetahui bukan hana fisika tetapi bagaimana membuat fisika dapat dimengerti oleh para siswa mereka. Mereka harus dapat menjelaskan mengapa bagian-bagian tertentu dianggap perlu, mengapa siswa sebaiknya harus mengetahuinya, dan bagaimana kaitannya dengan bagian-bagian yang lain baik dalam disiplin maupun tidak, baik dalam teori maupun dalam praktekhow it relates to other propositions, both within the discipline and without, both in theory and in practice." 12 dengan strategi pengajaran yang efektif, analagi, ilustrasi, penjelasan, representasi, dan demonstrasi untuk dapat membuat materi lebih mudah dipahami.

Asal Usul dan cara-cara untuk mengetahui

Masyarakat harus mampu menilai tingkat kepercayaan dari informasi yang mereka terima. Oleh karena itu sejarah dan filsafat sains penting untuk diajarkan di sekolah menengah dan sebagai mata kuliah pengantar di universitas karena dapat membantu mereka memahami bagaimana pengetahuan ilmiah dibuat dan berkembang, dan mengapa beberapa pengetahuan dinilai tidak ilmiah dan pengetahuan lainnya sangat berharga karena dengan alasan budaya atau tidak. Fokus yang lebih besar pada sejarah dan filsafat ilmu akan membantu mengungkapkan sifat dinamis dari pengetahuan ilmiah dan akan memberikan fisika, wajah yang lebih manusiawi sehingga siswa tidak akan menganggap bahwa ilmu pengetahuan itu sebagai fakta-fakta yang tak terbantahkan karena pada dasarnya pengetahuan ilmiah itu terdiri dari model yang dibuat oleh manusia pada waktu dan tempat tertentu dan dapat berevolusi atau digantikan oleh informasi-informasi yang baru tersedia.

Keterampilan

Belajar fisika membutuhkan keterampilan tertentu, yang juga dapat menjadi sarana untuk mengembangkan keterampilan dibidang lainnya. Kesalahan guru adalah menganggap bahwa siswa mereka akan mengembangkan keterampilanya di sepanjang jalan kehidupan mereka, oleh karena itu keterampilan yang mereka dapat diperoleh secara serampangan. Seharusnya keterampilan dapat dikembangkan melalui pengajaran fisika termasuk pemikiran ilmiah dan penalaran, keterampilan eksperimental, pemecahan masalah, dan komputasi. Sehingga walaupun sebagian besar siswa fisika tidak menjadi fisikawan dan peneliti, mereka akan merasakan kegunaan fisika untuk memperoleh tingkat kompetensi dalam keterampilan yang dibutuhkan. Namun keterampilan tersebut tetap harus terjalin dengan isi materi pelajaran. Doing physics requires certain skills, and it can also be a vehicle for the development of certain others.Guru dapat membantu siswa mereka mengembangkan keterampilan tersebut dengan, misalnya, menunjukkan kepada mereka sifat hirarkis fisika, memberi sarana kepada mereka untuk membahas implikasi dari solusi masalah mereka, dan mengharuskan mereka untuk memberikan penjelasan verbal dan fenomena yang dapat dikembangkan melalui kegiatan pembelajaran kooperatif.

Menuju kurikulum abad ke-21

Kekuatan fisika tidak terletak pada tubuh pengetahuan maupun aplikasinyamodern world. tetapi cara berpikirnya. Sehingga cara berpikir ini harus menjadi fokus dari pembelajaran fisika walau bahkan isi mata pelajarannya dan penekanannya masih menjadi bahan perdebatan. Karena keindahan dan kekuatan berpikir seorang fisikawan melibatkan kemampuan untuk mengidentifikasi mana sebagian kecil prinsip-prinsip dasar dan konsep-konsep kunci yang dapat digunakan untuk mendeskripsikan dan memprediksikan berbagai fenomena fisika.

other contexts.Sebuah kurikulum fisika untuk abad ke-21 harus mencakup dimensi manusia tentang apa yang merupakan kegiatan yang sangat manusiawi, generasi pengetahuan tentang dunia fisika. Bahwa pengetahuan generasi tidak terjadi dalam ruang hampa, melainkan selalu tertanam dalam waktu dan tempat, yang dipengaruhi oleh sejarah dan budaya, gairah dan prasangka. their physics courses with an increased sense of wonder and excitement at the marvels of the physical world aSehingga seharusnya siswa seharusnya datang dan pergi pada mata pelajaran fisika mereka  dengan peningkatan rasa heran dan kegairahan pada keajaiban dunia fisika dan cara-cara cerdas di mana manusia telah mencoba dan terus mencoba untuk memahami mereka.

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

Strategi Pembelajaran PDEODE dengan Menggunakan Praktikum Problem Solving

Strategi pembelajaran PDEODE

Strategi pembelajaran PDEODE pertama kali diusulkan oleh Kolari dan Ranne pada tahun 2003 dan pertama kali digunakan oleh Kolari pada tahun 2005 dalam pendidikan teknik. Strategi pembelajaran ini merupakan pengembangan dan modifikasi dari strategi pembelajaran POE yang diperkenalkan oleh White dan Gunston pada tahun 1995 dalam bukunya Probing Understanding (Mabout, 2006) yang mempunyai tiga tahapan. Tahapan pertama, siswa harus memprediksi atau membuat dugaan terhadap hasil dari suatu fenomena sains dan harus memberikan alasannya (Prediction). Tahapan kedua, melalui pengamatan ketika melakukan percobaan, siswa mengamati apa yang terjadi. Pada tahap ini menguji apakah prediksinya sesuai atau tidak (Observation). Dan tahapan ketiga, siswa memberi penjelasan tentang kesesuaian antara dugaan dengan yang sesungguhnya terjadi (Explain).

POE dinyatakan sebagai strategi yang efisien untuk memperoleh dan meningkatkan konsepsi sains peserta didik. Strategi ini mensyaratkan prediksi peserta didik atas prediksinya kemudian melakukan eksperimen untuk mencari tahu kecocokan prediksinya dan akhirnya peserta didik menjelaskan kecocokan atau ketidakcocokan antara hasil pengamatan dengan prediksinya. POE dapat membantu peserta didik mengeksplorasi dan meneguhkan gagasannya, khususnya pada tahap prediksi dan pemberian alasan. Tahap observasi dapat memberikan situasi konflik pada peserta didik berkenaan dengan prediksi awalnya, yang memungkinkan terjadinya rekonstruksi dan revisi gagasan awal. 

Dalam penelitian Kolari dan Ranne (2003), strategi pembelajaran PDEODE pertama kali dikenalkan dalam bentuk lembar kerja PDEODE yang bertujuan untuk menjawab pentingnya guru atau dosen memperoleh pengetahuan konsep siswa mereka. PDEODE dapat diterapkan ketika berhadapan dengan fenomena, demonstrasi, percobaan langsung dan masalah lainnya, antara lain digunakan dalam mengintensifkan dan menjelaskan proses pembelajaran. Menggunakan visualisasi dalam mengelusidasi abstraksi, membantu siswa untuk membentuk penggambaran visual dan membuat interpretasi visual dari makna konsep. Menggabungkan visualisasi dengan interaksi teman sebaya dan pembelajaran kooperatif sehingga menghasilkan sinergi yang baik. Strategi pembelajaran ini menciptakan suatu atmosfer atau suasana yang mendukung diskusi dan keragaman pandangan. 

Alur penerapan strategi PDEODE yang digunakan Kolari dan Ranne (2003) dapat dilihat pada Gambar berikut.

Berdasarkan Gambar di atas proses pembelajaran dengan model pembelajaran PDEODE dimulai dari siswa dapat meramalkan sendiri mengenai permasalahan yang diberikan dan memberikan penjelasan dalam mendasari hipotesis yang dibuat. Siswa bekerjasama dalam kelompok kecil untuk mendiskusikan hipotesis yang dibuat terkait permasalahan yang akan dipecahkan. Selanjutnya, guru dan siswa dalam masing-masing kelompok memperbaiki dan mengklarifikasi pemahaman melalui diskusi. Sebelum melakukan pengamatan, guru memberikan informasi kepada siswa mengenai apa yang akan diamati dan bagaimana melakukan pengamatan. Guru bersama siswa mengamati sesuatu yang relevan. 

Hal ini menimbulkan pertanyaan pada diri siswa mengenai apa yang mereka lihat, apa yang akan terjadi, dan mengapa hal itu bisa terjadi. Mereka akan menjawab pertanyaan tersebut dengan mengeksplorasi pengetahuan secara deduksi. Setelah melakukan pengamatan dan demonstrasi, siswa membuktikan hipotesis yang telah dibuat dengan pengamatan yang aktual. Mereka dapat memperbaiki konsep yang salah dengan konsep baru yang telah diperoleh. Pada tahap ini, informasi yang diperoleh siswa melalui analisis, perbandingan, pertentangan dan kritis, ini menunjukkan hal yang berbeda ketika diskusi dalam kelompok kecil. Terakhir semua pertentangan antara hasil pengamatan dan hipotesis dapat disinkronkan. 

Dalam penerapannya strategi pembelajaran PDEODE dirumuskan dalam enam langkah. Pada langkah pertama (Prediction), guru memperkenalkan suatu fenomena/permasalahan terkait dengan materi yang akan dibahas dan secara individu siswa akan meramalkan permasalahan yang diberikan dan menyatakan alasannya. Hipotesis yang dibuat berdasarkan pengetahuan awal yang mereka miliki. Masalah yang diberikan berkaitan dengan fenomena yang ada dalam kehidupan sehari-hari dan berlaku untuk semua siswa. 

Langkah kedua (Discuss), siswa dibagi menjadi beberapa kelompok kemudian masing-masing siswa dalam kelompoknya mendiskusikan fenomena yang diberikan. Pada tahapan ini masing-masing anggota kelompok saling menyampaikan pemikirannya, kemudian pendapat-pendapat tersebut dipadukan untuk menghasilkan pemecahan masalah terkait masalah yang diberikan. Siswa juga mencari bukti-bukti kebenaran hipotesis yang telah dibuat dari berbagai buku sumber yang terkait dengan fenomena yang harus dipecahkan oleh siswa. 

Langkah ketiga (Explain), Setelah masing-masing kelompok memperoleh alasan dari prediksi yang telah dibuat, maka tahap selanjutnya adalah meminta kelompok untuk menyampaikan hasil diskusinya. Pada tahap ini terjadi diskusi kelas antar kelompok yang memungkinkan timbulnya pendapat yang berbeda. Pendapat yang berbeda ini muncul dari perpaduan pemikiran siswa yang diperoleh saat diskusi. Pemikiran awal yang dimiliki siswa terkait dengan fenomena yang diberikan bisa saja bertentangan dengan konsep ilmiah sehingga menimbulkan miskonsepsi. Miskonsepsi inilah yang nantinya dapat membedakan hasil diskusi yang disampaikan oleh masing-masing kelompok. Dalam penyajian hasil diskusi kelompok, guru memilih beberapa kelompok untuk menyajikan hasil diskusinya di depan kelas. 

Langkah keempat (Observation), Pada tahap ini perbedaan pendapat yang muncul saat diskusi kelas pada tahap sebelumnya, mendorong pemikiran siswa untuk melakukan pengujian kebenaran dari hipotesis yang disampaikan dan kebenaran konsep yang diperoleh dari buku sumber melalui demonstrasi atau praktikum. Demonstrasi atau praktikum dilakukan oleh guru bersama masing-masing kelompok. Melalui demonstrasi atau praktikum ini akan memberikan sebuah kebenaran dari sebuah hipotesis yang telah diramalkan dan pendapat yang disampaikan oleh siswa. Selain itu, hasil demonstrasi atau praktikum ini juga dapat membenahi miskonsepsi yang dimiliki oleh siswa terkait materi yang dibahas. 

Langkah kelima (Discuss), siswa bersama kelompoknya selanjutnya mendiskusikan kembali tentang permasalahan yang diberikan berdasarkan hasil pengamatan selama pengamatan dengan hipotesis yang telah mereka ramalkan. Tahap ini memberikan pengetahuan yang baru bagi siswa bersama kelompoknya tentang kebenaran hipotesis yang mereka buat dari hasil demonstrasi atau praktikum. Selain itu, siswa juga dapat mengetahui dan membenahi kebenaran dari pemikiran yang telah mereka sampaikan sebelumnya. 

Langkah keenam (Explain), siswa mensinkronkan semua perbedaan antara hasil pengamatan dan prediksi yang telah dibuat. Siswa memperoleh penjelasan yang terbukti kebenarannya terkait permasalahan yang diberikan. Pada tahap ini, terjadi konstruksi pengetahuan dari pengetahuan yang sudah ada dengan pengetahuan yang baru yang diperoleh dari fenomena dalam kehidupan sehari-hari, diskusi antar kelompok, dan demonstrasi atau praktikum. 

Setelah diusulkan pertama kali oleh Kolari dan Ranne (2003) yang menunjukkan hasil bahwa strategi PDEODE memungkinkan siswa untuk menghubungkan antara konsep yang mereka pegang dengan gejala yang mereka temui di alam dan bahwa strategi ini dapat diterapkan ketika berhadapan dengan gejala, demonstrasi, eksperimen dan permasalahan lain serta siswa dapat berkomunikasi dengan siswa yang lain untuk mendiskusikan pendapat dan konflik, membuat prediksi, penafsiran dan penjelasan dalam membangun mengkonstruksi pengetahuan mereka, serta dapat membenahi miskonsepsi yang mereka miliki melalui diskusi dan demonstrasi dan kemudian digunakan oleh Kolari et al (2005) yang menunjukkan bahwa strategi ini memberikan kesempatan kepada siswa untuk mengemukakan pengetahuan awal mereka terkait materi yang diberikan, adanya kerjasama antar siswa selama diskusi berlangsung, adanya tukar pendapat antara siswa satu dengan siswa yang lain, adanya perubahan konseptual pada pengetahuan yang dimiliki oleh siswa, Costu (2008) juga menggunakan strategi pembelajaran ini pada salah satu sekolah menengah di Turki yang bertujuan untuk mengevaluasi efektifitas dari strategi pembelajaran PDEODE dalam membantu siswa untuk memahami situasi sehari-hari, yang dalam penelitiannya menggunakan konsep kondensasi dan menemukan bahwa strategi PDEODE efektif dalam membantu siswa memahami situasi sehari-hari dan mencapai pemahaman konsep yang lebih baik. 

Kemudian Costu (2009) kembali mengimplementasikan strategi pembelajaran PDEODE untuk meningkatkan perubahan konsep dan menginvestigasi efektivitasnya pada pemahaman konsep mahasiswa tahun pertama pada konsep evaporasi. Penelitian ini melaksanakan satu kali pretest dan dua kali post test. Perubahan konsep dilihat dari hasil pretest dan postest pertama. Kemudian hasil dua kali posttest dilihat untuk menentukan apakah strategi pembelajaran ini efektif untuk membuat mahasiswa mengingat konsep yang telah diterimanya atau tidak. Hasil penelitiannya menyatakan bahwa strategi pembelajaran juga membantu mahasiswa mencapai pemahaman konsep yang lebih baik, tetapi tidak bisa membuat mahasiswa mengingat konsep yang telah diterimanya untuk waktu yang lama. 

Di Indonesia sendiri, strategi pembelajaran PDEODE telah digunakan oleh beberapa peneliti dalam rangka untuk mereduksi miskonsepsi, yaitu Solichah et al (2014) yang melaksanakan penelitian SMPN 1 Glagah Lamongan pada materi unsur, senyawa, dan campuran. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa pembelajaran dengan strategi PDEODE mampu mereduksi miskonsepsi pada siswa untuk materi tersebut. Dan Sugiarti & Nasrudin (2015) yang melaksanakan penelitian di SMAN 1 Sumberrejo Bojonegoro pada materi laju reaksi kimia. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa miskonsepsi siswa antara sebelum dan sesudah diterapkannya model pembelajaran PDEODE terbimbing menunjukkan perbedaan yang sangat signifikan. Lain lagi dengan Wulandari (2013) yang menemukan bahwa PDEODE merupakan strategi belajar yang tepat selain untuk membenahi miskonsepsi juga sekaligus meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa.

Praktikum Problem Solving

Rustaman et al (2005) mengemukakan bahwa kegiatan praktikum merupakan bagian integral yang tidak terpisahkan dari kegiatan pembelajaran sains yang dibutuhkan untuk menunjang keberhasilan pembelajaran sains yang pada hakekatnya mencakup proses, produk dan sikap. Hal ini menunjukkan betapa pentingnya peranan kegiatan praktikum untuk mencapai tujuan pendidikan sains. Woolnough & Allsop (Rustaman et al, 2005) mengemukakan empat alasan mengenai pentingnya kegiatan praktikum sains. Pertama, praktikum membangkitkan motivasi belajar sains. Kedua, praktikum mengembangkan keterampilan dasar melakukan eksperimen. Ketiga, praktikum menjadi wahana belajar pendekatan ilmiah. Keempat, praktikum menunjang materi pembelajaran. 

Praktikum juga merupakan salah satu bagian dari wahana membelajarkan proses ilmiah dan sikap ilmiah (Wiyanto, 2008). Menurut Hudson (Insan, 2008) pelaksanaan praktikum dalam pembelajaran IPA memiliki tujuan antara lain: (1) membuat fenomena sains menjadi lebih nyata, (2) berlatih mencari suatu pemecahan masalah, (3) mendorong observasi dan eksplorasi yang akurat sehingga meningkatkan sikap disiplin, (4) membangun dan memelihara rasa ingin tahu terhadap materi pelajaran sains, (5) meningkatkan dan mengembangkan rasa percaya diri peserta didik sehingga dapat bekomunikasi dan bekerja dengan baik. 

Praktikum Problem Solving didesain dan dikembangkan di universitas Minnesota. Kegiatannya terintegrasi dengan pembelajaran. Tujuan dari praktikum Problem Solving dapat memungkinkan siswa untuk (1) Menghadapi prasangka mereka tentang bagaimana dunia bekerja. (2) Berlatih keterampilan pemecahan masalah mereka. (3) Belajar bagaimana menggunakan peralatan. (4) Belajar bagaimana merancang percobaan. (4) Mengamati suatu peristiwa yang tidak memiliki penjelasan yang mudah untuk mewujudkan pengetahuan baru yang dibutuhkan. (5) Memperoleh penghargaan dari kesulitan dan kegembiraan melakukan dan menafsirkan percobaan. (6) Pengalaman apa yang para ilmuwan nyata lakukan. (7) Bersenang-senang dengan melakukan sesuatu yang lebih aktif daripada duduk dan mendengarkan (Heller dan Heller, 1999). Hal ini juga sesuai dengan hasil penelitian Mustafit (2009) yang menyatakan bahwa kegiatan laboratorium berdasarkan Problem Solving laboratory dapat meningkatkan penguatan konsep fisika dasar dan keterampilan Problem Solving mahasiswa. Juga penelitian Basori (2010) yang menyatakan bahwa pembelajaran dengan model kegiatan laboratorium berbasis Problem Solving secara signifikan dapat lebih meningkatkan keterampilan proses sains dan pemahaman konsep siswa dibandingkan dengan pembelajaran dengan model kegiatan laboratorium Verifikasi. 

Perbedaan praktikum Problem Solving dengan Verifikasi adalah tidak adanya dasar teori dan langkah-langkah percobaan pada petunjuk praktikum yang akan dikembangkan. Peniadaan dasar teori didasarkan alasan untuk menegaskan bahwa kegitan praktikum ini merupakan bagian terintegrasi dengan pembelajaran. Teori yang mendasari praktikum dapat di gali sendiri oleh siswa melalui buku paket dan sumber lainnya. Oleh karena itu, adanya prediksi dan metode dimaksudkan untuk merangsang siswa menggali teori-teori secara mandiri. Peniadaan langkah-langkah praktikum yang mendetil dalam petunjuk praktikum memberikan keleluasaan kepada siswa untuk melatih kemampuan Problem Solvingnya. 

Petunjuk praktikum Problem Solving adalah sebagai berikut (1) Real world problem, pada tahap ini siswa diberikan permasalahan yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. (2) Equipment (peralatan), untuk dapat membuat prediksi tentang solusi untuk real world problem, siswa butuh pemahaman tentang alat dan bahan yang akan digunakannya dalam percobaan. Bagian ini berisi penjelasan tentang alat dan bahan yang diperlukan. (3) Prediction (prediksi), tahap ini siswa diarahkan untuk dapat memberikan prediksi mereka tentang alternatif solusi yang diharapkan dapat memecahkan masalah yang diberikan. (4) Method questions (pertanyaan metode), pertanyaan metode adalah serangkaian pertanyaan tentang prosedur yang dimaksudkan untuk membantu siswa memecahkan masalah dan juga membantu siswa berpikir tentang metode eksperimen untuk memecahkan masalah (misalnya, bagaimana menganalisis data dan atau hasil percobaan serta memandu melalui metode pemecahan masalah untuk memprediksi hubungan antara variabel dalam masalah. Pertanyaan-pertanyaan metode/arahan diberikan oleh guru kepada siswa supaya siswa dapat melakukan kegiatan eksplorasi dengan benar. (5) Exploration (eksplorasi), tahap ini, siswa menyelidiki tentang karakteristik peralatan dan yang akan digunakan dan bagaimana setting alat tersebut dalam praktikum. Siswa harus mengetahuinya supaya tidak terjadi kesalahan dalam pengukuran. (6) Measurement (pengukuran), tahap ini, siswa melakukan pengukuran. Jika peralatan tidak berfungsi dengan baik untuk berbagai variabel, siswa dapat memodifikasi rencana praktikumnya. (7) Analysis (analisis), tahap ini, siswa menganalisis data hasil pengukuran. Dan (8) Conclusion (kesimpulan), pada tahap ini setelah menganalisis data, siswa menjawab pertanyaan eksperimental. siswa akan memperoleh kesimpulan berupa suatu konsep yang utuh. 

Penerapan Strategi Pembelajaran PDEODE dengan Menggunakan Praktikum Problem Solving 

Dari berbagai hasil penelitian yang dipaparkan sebelumnya, secara umum, strategi pembelajaran PDEODE dapat digunakan untuk membantu siswa mencapai pemahaman konsep yang lebih baik dan mengembangkan keterampilan berpikir kritis. Dan kegiatan praktikum Problem Solving dapat melengkapi penerapan strategi pembelajaran karena langkah-langkah praktikum juga dapat mengembangkan keterampilan berpikir. Pemahaman konsep dan keterampilan berpikir ini sudah seharusnya dikembangkan sejak awal, yaitu sejak sekolah menengah pertama. Hal ini dikarenakan pemahaman yang didapatnya saat itu mempengaruhi jenjang sekolah selanjutnya. Salah satu tuntutan kurikulum adalah bahwa pembelajaran dapat meningkatkan hasil belajar ranah kognitif siswa.

Penerapan strategi pembelajaran PDEODE dengan menggunakan praktikum Problem Solving dapat dilakukan dengan tahapan-tahapan berikut ini, yaitu (1) Memprediksi (Prediction), pada tahap ini, guru memperkenalkan suatu fenomena/permasalahan terkait dengan materi yang akan dibahas. Secara individu siswa akan meramalkan permasalahan yang diberikan dan menyatakan alasannya. Hipotesis yang dibuat berdasarkan pengetahuan awal yang mereka miliki. Masalah yang diberikan berkaitan dengan fenomena yang ada dalam kehidupan sehari-hari dan berlaku untuk semua siswa. (2) Diskusi I (Discuss I), pada tahap ini guru membagi siswa menjadi beberapa kelompok kemudian masing-masing siswa dalam kelompoknya mendiskusikan fenomena yang diberikan. Pada tahapan ini masing-masing anggota kelompok saling menyampaikan pemikirannya, kemudian pendapat-pendapat tersebut dipadukan untuk menghasilkan pemecahan masalah terkait masalah yang diberikan. Siswa juga mencari bukti-bukti kebenaran hipotesis yang telah dibuat dari berbagai buku sumber yang terkait dengan fenomena yang harus dipecahkan oleh siswa. (3) Menjelaskan I (Explain I), setelah masing-masing kelompok memperoleh alasan dari prediksi yang telah dibuat, maka tahap selanjutnya adalah meminta kelompok untuk menyampaikan hasil diskusinya. Pada tahap ini terjadi diskusi kelas antar kelompok yang memungkinkan timbulnya pendapat yang berbeda. Pendapat yang berbeda ini muncul dari perpaduan pemikiran siswa yang diperoleh saat diskusi. Pemikiran awal yang dimiliki siswa terkait dengan fenomena yang diberikan bisa saja bertentangan dengan konsep ilmiah sehingga menimbulkan miskonsepsi. Miskonsepsi inilah yang nantinya dapat membedakan hasil diskusi yang disampaikan oleh masing-masing kelompok. Dalam penyajian hasil diskusi kelompok, guru memilih beberapa kelompok untuk menyajikan hasil diskusinya di depan kelas. (4) Observasi (Observe), perbedaan pendapat yang muncul saat diskusi kelas pada tahap sebelumnya ini, mendorong pemikiran siswa untuk melakukan pengujian kebenaran dari hipotesis yang disampaikan dan kebenaran konsep yang diperoleh dari buku sumber melalui praktikum. Praktikum yang dilakukan oleh guru bersama masing-masing kelompok adalah praktikum Problem Solving. (5) Diskusi II (Discuss II), setelah melakukan pengamatan, siswa bersama kelompoknya selanjutnya mendiskusikan kembali tentang permasalahan yang diberikan berdasarkan hasil pengamatan selama observe dengan hipotesis yang telah mereka ramalkan. Tahap ini memberikan pengetahuan yang baru bagi siswa bersama kelompoknya tentang kebenaran hipotesis yang mereka buat dari hasil demonstrasi atau praktikum. Selain itu, siswa juga dapat mengetahui dan membenahi kebenaran dari pemikiran yang telah mereka sampaikan sebelumnya. (6) Menjelaskan II (Explain II), pada tahap ini, siswa mensinkronkan semua perbedaan antara hasil pengamatan dan prediksi yang telah dibuat. Siswa memperoleh penjelasan yang terbukti kebenarannya terkait permasalahan yang diberikan. Pada tahap ini, terjadi konstruksi pengetahuan dari pengetahuan yang sudah ada dengan pengetahuan yang baru yang diperoleh dari fenomena dalam kehidupan sehari-hari, diskusi antar kelompok, dan demonstrasi atau praktikum.