Tugas Prof Anita

MAKALAH

LEARNING SCIENCE

( BELAJAR SAINS )

Tugas Mata Kuliah

Pengembangan Model Pembelajaran Inovatif

Prof.Dr. Sri Anitah W,M.Pd

 

 

Oleh :

LUGTYASTYONO BN

HARYANTO

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONAL

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

PROGRAM DOKTOR ILMU PENDIDIKAN

S U R A K A R T A

2 0 11

BAB 6

BELAJAR SAINS

 

  1. A.     Problem Intuitif Mata Pelajaran Sains

Sebuah eksperimen dalam pembelajaran dilakukan  yang berupa pipa/tabung logam berbentuk kurva dan menyerupai mata burung. Sebuah bola logam diujung tabung tersebut, selanjutnya bola tersebut ditembakkan dengan kecepatan tinggi kedalam tabung, sehingga akan keluar diujung tabung yang lain. Pertanyaannya adalah bagaimanakah arah bola tersebut keluar? Terdapat dua alternative jawaban: 1) Bola tersebut melesat keluar dengan arah membentuk kurva, hal ini disebabkan karena bola itu memerlukan kekuatan/momentum untuk keluar dari tabung, momentum tersebut menyebabkan bola keluar dengan pola seperti kurva setelah keluar tabung. 2) bola akan terus bergerak dengan kecepatan konstan dan lurus sampai terdapat kekuatan yang mendorong bola tersebut.

Gambar 6.1: Tabung logam melengkung di bawah ini apabila  bola logam dimasuk kan seperti pada gambar  panah, dan bola ditembakkan dengan  kecepatan tinggi, tugas Anda untuk menarik garis yang sesuai dengan bagian yang bola dengan mengikuti melewati  tabung

Bagaimanapun kedua jawaban tersebut adalah salah karena nampaknya hanya berdasarkan theory of impetus (teori daya pendorong) pada abad pertengahan – sebuah teori yang menyatakan bahwa sebuah benda untuk bergerak membutuhkan kekuatan dorongan yang menyebabkan benda tetap bergerak, sekurang-kurangnya sampai daya dorong tersebut secara perlahan-lahan hilang. Pendapat ini begitu popular pada abad 14. Sebaliknya, jawaban yang benar adalah berdasarkan konsep gerak benda dari Newton, yaitu bola tersebut akan bergerak membentuk pola lurus, bola tersebut akan bergerak sampai ada daya eksternal terhadap benda tersebut.

Hal terpenting dari demonstrasi/percobaan tersebut adalah implikasinya dalam pembelajaran bahwa sebuah pembelajaran seharusnya memperhatikan fakta bahwa para siswa telah memiliki intuisi atau konsep tentang sains. Karena itu, pembelajaran tidak bisa dipandang sebagai penyediaan pengetahuan tentang keseluruhan topik yang baru, tetapi pembelajaran melibatkan konsep fisika/sains yang telah dimiliki siswa sebelumnya, dan mencoba merubah atau membangun konsepsi tersebut.

Gambar 6-2 : Benda akan tetap diam atau bergerak terus apabila tidak ada gaya luar yang mempengaruhinya

Penelitian tentang pendidikan sains telah berhasil merubah dari pandangan tradisional menjadi sebuah teori Perubahan Konsep belajar (Caret, 1986; Hewson, Beeth & Torley, 1998; Posner, Strike, Hewson & Gertzog, 1982;

Strike & Posner, 1985, 1992). Menurut pandangan tradisional, belajar adalah menambahkan fakta-fakta kedalam memori seseorang, sebaliknya, menurut Pandangan Perubahan Konsep, belajar terjadi apabila model mental seseorang (konsep yang masih lemah) diganti dengan model atau konsep yang baru. Teori perubahan Konsep berakar dari Pendapat Piaget (1985), sebuah teori klasik yang menyatakan bahwa anak-anak merestruktur pengetahuan mereka, apabila pengalamannya yang dimiliki sebelumnya tidak sesuai dengan pengetahuan mereka yang baru, dan inilah yang memunculkan sebuah Model Pembelajaran Sains yang penting.

Menurut Conceptual-change theory (Teori Perubahan Konsep), belajar mencakup tiga langkah:

  1. Mengenali sebuah anomali/kejanggalan; melihat bahwa model mental/konsep yang baru tidak mampu menjelaskan fakta-fakta yang bisa diobservasi, yakni menyadari bahwa anda memiliki miskonsepsi yang harus dibuang atau diperbaiki;
  2. Mengkonstruksi sebuah model baru; Menemukan sebuah model mental yang cukup yang mampu menjelaskan fakta-fakta yang bisa diobeservasi; yakni merubah suatu model menjadi model yang lain.
  3. Menggunakan sebuah model yang baru; apabila dihadapkan dengan sebuah masalah, gunakan model baru tersebut untuk menemukan sebuah solusi; yaitu mampu menjalankan model baru tersebut.

Dari penjelasan diatas, disimpulkan bahwa model-model mental adalah kunci dari teori perubahan Konsep. Sebuah model mental adalah sebuah representasi kognitif dari bagian-bagian penting sebuah system juga sebab akibat hubungan diantara  sebuah perubahan disatu sisi dan perubahan yang lain. (Gentner &Stevens, 1983; Halsford, 1993, Mayer, 1992b).

Selama kurun waktu 20 tahun terakhir, beberapa saran dibuat untuk memodifikasi teori perubahan konsep, antara lain;

  1. Mengenali peran motivasi dan metalognisi siswa;
  2. Mengenali bahwa kadang-kadang siswa lebih suka memperbaiki daripada mengganti model yang telah ada;
  3. Mengenali bahwa kadang-kadang perubahan konsep  dapat diawali/ditimbulkan dengan kata-kata yang sederhana.

Pertama, Perubahan Konsep tergantung pada control kesadaran siswa dalam proses belajar, yaitu, siswa harus memiliki keinginan untuk memahami bagaimana sesuatu itu bekerja (Sinatra & Pintrich, 2003). Sinatra dan Pintrich menggunakan istilah Intentional Conceptual Change (Konsep Perubahan yang dikehendaki) untuk merujuk pada “Tujuan yang hendak dicapai, inisiasi kesadaran, dan regulasi kognitif, metakognitif, dan proses motivasi yang membawa pada perubahan pengetahuan”. Singkatnya, Siswa harus ingin belajar (Motivasi) dan harus mampu untuk memonitor proses belajarnya (metakognisi).

Kedua,  Meskipun pandangan klasik teori perubahan konsep secara adalah mengganti satu model dengan model lainnya, dalam beberapa kasus perubahan konsep juga bisa mencakup perbaikan model yang tidak tepat dengan model yang lainnya. (deLeeuw & Chi, 2003; Vosniadou, 1999).

Ketiga,   Meskipun Perubahan Konsep pada mulanya menekankan pada pertentangan siswa dengan pengalaman mereka yang bertentangan dengan harapan-harapan mereka, juga memungkinkan menimbulkan perubahan konsep secara sederhana dengan menyampaikan pada siswa tentang situasi konflik. (Hynd, 2003)

Kesimpulannya, pada bab ini dibahas empat konsep tentang bagaimana siswa belajar Sains. Yang Pertama, Siswa harus mengatasi miskonsepsi mereka yang bertentangan dengan sains di sekolah, yaitu mereka bisa membuang model-model mental yang sudah ada. Kedua, Siswa harus memperbaiki atau mengganti miskonsepsi mereka; yaitu mereka harus mengkonstruk model-model baru yang menggantikan model yang lama. Ketiga, Siswa harus mengembangkan ketrampilan  untuk berfikir secara ilmiah; yaitu; mereka perlu menggunakan meodel mental mereka yang varu, Keempat, siswa harus mendapatkan isi ilmu pengetahuan yang akan membuatnya mulai berubah dari yang belum berpengalaman menjadi ahli.

B.  Mengenali Anomali; Membuang sebuah Miskonsepsi

Theori: Pengetahuan sebagai Deskripsi Versus Penjelasan

Para ahli sejarah Sains telah membedakan dua tujuan pelajaran Sains- Deskripsi versus Eksplanasi (Bronowski, 1978; Keraney, 1971; Westfall, 1977) Menurut Pandangan Tradisional, Tujuan pembelajaran Sains adalah mendeskripsikan alam, termasuk mendeskripsikan hubungan antar variable yang dapat dinyatakan dengan hukum seperti, kekuatan = Massa X Kecepatan. Ini menunjukkan bahwa tujuan sains adalah membantu siswa mempelajari fakta tentang alam raya. Untuk menyelesaikan tujuan ini, buku-buku sains dan ensiklopedia terus bertambah banyak.

Sebaliknya, menurut Pandangan Perubahan Konsep, Tujuan dari sains adalah tidak hanya untuk mendeskripsikan tetapi juga menjelaskan alam raya ini, termasuk mekanisme yang mendasari hukum descriptive. Misalnya, untuk memahami hukum gerak Newton, konsepsi seseorang tentang gerak harus berubah dari objek yang berhenti menjadi objek yang bergerak pada kecepatan konstan sebagai sesuatu yang alami. Penelitian oleh McCloskey dkk (1980) menunjukkan bahwa siswa bisa memasuki situasi belajar dengan konsep-konsep sains (atau ketiadaan Konsep-konsep sains) tertentu yang sudah ada, sehingga langkah pertama dalam pendidikan Sains seharusnya membantu siswa mengenali  kekurangan konsep-konsep mereka.

 

C. Penelitian tentang Miskonsepsi-Miskonsepsi siswa terhadap Fisika

Pada gambar 6-5 menunjukkan gambar tebing dengan lembah, sebuah karakter kartun berlari diatas tebing  dan jatuh diatas lembah dibawahnya. Gambarlah arah jalan karakter kartun tersebut jatuh. Terdapat empat kemungkinan jawaban:

1. Ia akan berlari dalam beberapa jarak horizontal dan kemudian jatuh lurus kebawah;

2. Ia akan berkari dalam beberapa jarak horizontal, selanjutnya secara bertahap turun ke bawah;

3. Ia akan segera jatuh kebawah, mendapatkan sebuah konstan untuk kedepan, dan mempercepat kecepatan turun kebawah;

4. Ia akan jatuh lurus kebawah segera setelah ia meninggalkan ujung tebing.

Gambar 6-4 bagaimana gerak benda yang  jatuh dari tebing,

Anggaplah bahwa Orang  berjalan dari dari titik A ke titik B dengan kecepatan konstan . Tolong buat  garis yang sesuai dengan jalan yang karakter akan mengambil jalan turun dari tepi tebing

Gambar 6-5 : jawaban yang betul adalah b karena sesuai dengan gaya newton

Ketika siswa SMA dan Perguruan tinggi diminta membuat prediksi tentang dalam kasus yang serupa, 5 % memilih jawaban pertama, 25 % menjawab seperti jawaban ke dua, 28 % memilih jawaban ketiga, dan 32 % memilih jawaban yang keempat (McColskey, 1983). Jawaban yang benar adalah jawaban yang ketiga. Objek akan terus bergerak dengan kecepatan rata-rata secara horizontal, karena tidak ada dorongan yang merubah gerakan horisintalnya, dan akan turun dengan tingkat kecepatan sebagai akibat gravitasi. Jawaban ini berdasarkan konsep gerak newton modern. Sebuah objek akan tetap bergerak kecuali ada dorongan pada benda tersebut.

Sebuah alternative konsep, seperti pada konsep abad pertengahan bahwa sebuah objek yang bergerak memerlukan momentum internal atau daya gerak yang membuat objek tersebut terus bergerak sampai momentum tersebut hilang. Konsep ini konsisten dengan jawaban pertama dan kedua. Pandangan ini diekspresikan oleh seorang siswa yang mengatakan “ada sesuatu yang membawa objek terus bergerak setelah daya terhadapnya berhenti” (McClosky, 1983;125). Sehingga siswa ini nampaknya percaya bahwa bola akan jatuh apabila momentumnya hilang. Seperti kita ketahui, siswa-siswa tersebut mengekspresikan Teori Gerak Abad Pertengahan dimana sebuah objek yang bergerak akan tetap bergerak karena daya gerak internal yang dimiliki. Pandangan ini cukup menarik, karena konsisten dengan pandangan modern Newton bahwa sebuah objek tidak memerlukan daya apapun untuk tetap bergerak pada kecepatan konstan (atau tetap berhenti). Selain itu, sebuah daya eksternal diperlukan  untuk merubah kecepatan gerak objek.

Eksperimen tentang Bola/Problem Bola, sebuah contoh miskonsepsi siswa tentang gerak yang lainnya, sebagaimana pada gambar 6-6.

Gambar 6-6 : misalkan Anda menjalankan kecepatan konstan, memegang bola berat jika Anda menjatuhkan bola di titik x di mana jatuhnya bola akan menarik jalur bola jatuh

Gambar 6-7 : Sesuai dengan gaya grafitasi bumi yang betul jawabannya a

Dalam masalah ini, bayangkan anda berlari  dengan kecepatan konstan dengan bola berat ditangan anda. Ketika anda berlari, anda menjatuhkan bola, dimanakah bola tersebut akan mendarat di lantai? Sebagaimana yang telah kita kaji tentang tebing sebelumnya, jawaban paling popular adalah jawaban yang sejalan dengan Teori Impetus (teori daya Dorong). Sebanyak 49 % siswa memprediksi bahwa bola akan jatuh lurus kebawah. 6 % berfikir bahwa bola akan memantul keatas kembali sesaat setelah jatuh, dan hanya 45 % menjawab berdasarkan teori Newton bahwa bola akan bergerak kedepan setelah jatuh. Sebetulnya, bola akan terus bergerak kedepan dengan kecepatan yang sama dengan pelari dan akan bergerak kebawah dengan kecepatan rata-rata.

Eksperimen tentang Roket oleh Clement (1982), juga merupakan bukti lain terkait dengan prekonsepsi siswa bahwa ‘Gerak menimbulkan Daya/Kekuatan’ seperti yang gambarkan pada gambar 6-8.

Gambar 6-8 Sebuah roket bergerak menyamping dari titik A ke titik B mesin dihidupkan untuk 2 detik pada titik B, seperti roket perjalanan ke titik C menggambar jalur roket

                     

                                I                                                               II

Gambar 6-9 :  jawabannya yang II karena hubungannya dengan gerak lurus ( glb )

 

D. Implikasi untuk Pembejaran; Mengkonfrontir Miskonsepsi Siswa

Metode Prediksi-Observasi-Eksplanasi (POE). Penelitian tentang Prinsip-prinsip ilmiah miskonsepsi siswa adalah membosankan sekaligus menantang. Menjemukan karena siswa memiliki ragam miskonsepsi yang kadang resisten pada pembelajaran tradisional. Menantang karena mereka menyarankan  sebuah teknik untuk mengajar yang dimaksudkan untuk membantu siswa merevisi intuisi dan konsep-konsep ilmiah mereka.

Perhatikan dua skenario berikut: di kelas A, seorang guru mengajarkan tentang Aliran Panas dan melakukan demonstrasi, guru menuang air kedalam gelas dan minyak pada gelas lainnya. Meletakkan thermometer pada gelas-gelas tersebut, meletakkan gelat pada logam panas. Dalam beberapa menit air mendidih dan guru meminta siswa membaca thermometer, selanjutnya dia menjelaskan mengapa minyak lebih panas daripada air?

Skenario B; guru menguji miskonsepsi siswa tentang mekanisme aliran panas. Dia mengambil dua gelas, mengisinya dengan air dan gelas yang satunya diisi dengan minyak. Selanjutnya thermometer diletakkan di keduanya. Siswa diminta menebak gelas yang mana yang akan mendidih terlebih dahulu (bagaimana perbandingan temperature samapai mendidih).

Jawaban siswa akan beragam, terlepas jawaban siswa itu salah, paling tidak guru sudah mengetahui mayoritas miskonsepsi siswa, sehingga tinggal memberikan jawaban.

Skenario Kelas A berdasarkan pandangan Sains sebagai penambahan fakta pada memori seseorang. Dan scenario kelas B mengikuti pandangan teori perubahan konsep dalam pembelajaran Sains. Menurut White dan Gunstone (1992) scenario yang kedua sebagai metode POE (Predict-Observe-Explain), dan lebih banyak manfaatnya dibanding scenario pertama. Dalam metode POE, siswa memprediksi apa yang terjadi, mengobservasi apa yang terjadi, dan menjelaskan mengapa observasi mereka bertentangan dengan prediksi mereka.

Singkatnya, metode POE bertujuan untuk mengkonfrontir siswa dengan informasi yang janggal (anomaly) yang akan menimbulkan konflik kognitif.

Menciptakan Konflik Kognitif di Kelas . Bagaimana konflik kognitif bekerja di kelas? Mari kita kunjungi siswa kelas 6 dimana siswa sedang belajar prinsip-prinsip mekanik, seperti gerak dan kekuatan. Mereka diminta membuat prediksi melalui eksperimen, mereka harus memberikan penjelasan Ilmiah dengan membandingkannya dengan jawaban / penjelasan siswa lainnya. Mereka bekerja dalam kelompok kecil dan mempresentasikan hasil kerja mereka untuk didiskusikan.

Untuk menciptakan konflik kognitif, siswa diminta untuk menarik sebuah meja berat dikelas yang tidak dapat mereka gerakkan. Penjelasan umumnya adalam bahwa tidak ada kekuatan yang diberikan pada meja karena meja tersebut tidak bergerak (sesuai dengan pandangan teori impetus bahwa gerak menimbulkan kekuatan). Meskipun begitu, siswa diajarkan bagaimana menggunakan dynamometer untuk mengukur kekuatan yang dikeluarkan pada sebuah objek. Mereka sangat terkejut karena dynamometer menunjukkan bahwa terdapat sebuah kekuatan yang dikeluarkan pada meja ketika siswa mencoba menarik meja meskipun meja tersebut tidak bergerak. ini adalah informasi yang bisa menimbulkan konflik kognitif dan bisa dijadikan bahan diskusi, bahwa sebuah objek yang tidak dapat bergerak tetapi masih memiliki kekuatan/daya.

Untuk menghasilkan konflik kognitif lain, siswa diminta untuk memprediksi berapa banyak kekuatan yang diperlukan untuk menggerakkan objek di permukaan. Prediksi umumnya adalah bahwa kekuatan harus lebih besar daripada berat objek. Meskipun begitu, apabila mereka menggunakan dynamometer, mereka akan menemukan bahwa kekuatan yang diperlukan untuk membuat objek bergerak lebih kecil daripada berat objek tersebut

Halangan-halangan untuk mengenali sebuah Anomali, Hanya karena anda menunjukkan kepada siswa sebuah kegiatan yang bertentangan dengan konsep mereka, tidak berarti mereka akan mengetahuinya. Langkah pertama, dalam perubahan konsep dapat terhalang apabila siswa mengalami misinterpretasi pengalaman mereka, menjadi konsisten dengan konsep awal yang mereka miliki sebelumnya. Perhatikan situasi berikut:

Kamu menggenggam 2 kerikil kecil, yang masing-masing berdiameter 1 inchi. Salah satunya lebih berat, dan yang satunya lebih ringan. Kemudian naik meja  dan akan menjatuhkan batu –batu tersebut pada saat bersama. Dan saya minta anda memprediksi kapan batu-batu tersebut menyentuh tanah. Tulislah jawaban berikut:

  1. Batu yang lebih berat terlebih dahulu menyentuh tanah
  2. Batu yang ringan terlebih dahulu menyentuh tanah
  3. Kalau kedua batu tersebut menyentuh tanah secara bersamaan

Jawaban yang betul adalah batu –batu tersebut menyentuh tanah secara bersamaan, sesuai dengan prinsip Fisika Dasar.

Ketika Chin dan Malholtra  (2004) menanyakan tugas ini pada siswa kelas 4, mereka menjawab 65 % memprediksi batu yang berat yang akan menyentuh tanah, (menandakan miskonseopsi  yang umum). 15 % memprediksi batu yang ringan yang menyentuh tanah terlebh dulu, dan 20 % menjawab batu tersebut menyentuh tanah secara bersamaan.

Menurut teori perubahan konsep, perubahan konsep diawali ketika seorang siswa memprediksi bahwa batu yang berat yang menyentuh tanah terlebih dahulu, mengobservasi bahwa batu-batu tersebut menyentuh tanah secara bersamaan.

Apakah Konflik Kognitif harus ada bersamaan dengan Kegiatan,

            Konflik kognitif tidak selalu memerlukan eksperimen. Chi (2000) menunjukkan bahwa siswa dapat mengalami konflik kognitif ketika mereka membaca sebuah bacaan Sains. Misalnya, kita meminta pada siswa SMA Jurusan Biologi untuk membaca text tentang Sistem Peredaran Darah manusia. Seperti yang anda ketahui, siswa tidak mengerjakan tugas ini tanpa bahan apapun sebelumnya, seperti papan kosong yang siap diisi informasi dari text tersebut. Mereka telah memiliki prekonsepsi tentang bagaimana system peredaran darah manusia bekerja, seperti model peredaran darah tunggal sebagaimana pada gambar 6-10 bagian kiri. Menurut model ini yang merupakan model yang salah-pembuluh arteri mengangkut darah dari jantung ke seluruh tubuh dan vena mengangkut darah dari tubuh ke jantung. Sebaliknya , text yang menggambarkan system peredaran darah ganda  ditunjukkan pada gambar sebelah kanan, jantung memiliki 4 ruang, juga sebuah model terpisah dari dan menuju paru-paru.

Menurut Chi (2000), perubahan Konsep diawali saat siswa mengenali konflik antara model mental mereka yang masih salah dengan model yang dideskripsikan dalam text.

   

Gambar 6-10 : Model Peredaran darah tunggal dan  Peredaran darah  ganda pada  sistem peredaran darah manusia

E. Inisiasi Perubahan Konsep; Membangun Sebuah Konsepsi Baru

    Theory: Belajar sebagai Asimilasi Vs Akomodasi

Pendekatan tradisional dan perubahan Kognitif pada pendidikan Sains menawarkan dua perbedaan pandangan yang fundamental- siswa belajar melalui asimilasi, yaitu mereka menyesuaikan informasi baru yang diterima dengan pengetahuannya yang telah ada. Misalnya seorang siswa belajar bahwa air mendidih pada suhu 212 derajat, dia dapat menghubungkan fakta ini dengan konsep dia sebelumnya bahwa panas menyebabkan suhu berubah. Hubungan ini menghasilkan sebuzh bentuk terbaik dari perubahan konsep- . Konsep yang ada tetap sama, tetapi informasi terbaru dihubungkan pada konsep sebelumnya. Pandangan Asimilasi adalah tidak lengkap karena tidak dapat menghitung bentuk bentuk radikal dari perubahan konsep. Seperti mengganti teori Impetus dengan teori gerak Newton.

Sebaliknya, Teori perubahan konsep menunjukkan bahwa belajar kadang-kadang bisa mencakup akomodasi disbanding asimilasi. Dalam pembelajaran akomodatif, siswa harus mengganti atau mereorganisasi konsep-konsep sentral mereka, karena konsep siswa saat ini tidak cukup bisa menjelaskan fenomena-fenomena baru dengan sukses. (Posner, et al, 1982;212). Singkatnya, siswa harus membangun sebuah konsep baru yang dapat mengakomodasi informasi yang baru saja diterima. Misalnya, jika seorang siswa yakin bahwa panas yang sama menghasilkan sushu yang sama, dia harus mengganti konsep ketika dia belajar bahwa jumlah yang sama dari panas menghasilkan suhu yang lebih rendah saat diaplikasikan pada gelas kaca yang berisi air, dibanding gelas/beaker yang berisi minyak.

Posner, et al. (1982) mengetengahkan tiga karakterisitik konsep baru dalam Belajar Akomodatif, dimana konsep baru harus:

  1. 1.    Intelligible,Bisa dipahami,  Siswa harus mengerti bagaimana konsep baru tersebut bekerja.
  2. 2.    Plausible, Dapat dipercaya/ dapat diterima, Siswa harus melihat bagaimana konsep baru tersebut sesuai dengan pengetahuan yang lainnya dan menjelaskan data yang ada.
  3. 3.    Fruitful, Produktif, Siswa harus mampu memperluas konsep ke bidang penelitian yang lain.

Kesimpulannya, Model baru harus mudah dipahami siswa dan bermanfaat dalam memecahkan masalah yang lama ataupun yang baru.

Analogi adalah kendaraan utama untuk menuju pada makna sebuah konsep baru, sehingga analogi-analogi tersebut adalah alat untuk memulai proses perubahan konsep. Sebuah analog terjadi apabila seorang siswa bisa mengkonstruk peta antar bagian dan menghubungkan model-model (yang bisa disebut Dasar) dalam sebuah system alami (disebut Target). Gentner (1983,1989) mengemukakan sebuah teori Pemetaan Sturktur  diman Objek, atribut, dan hubungan antar system dasar dipadankan dengan objek, atribut dan hubungan pada system target.

Misalnya, rangkain listrik sebagaimana digambarkan pada gambar 6-11, yang terdiri dari baterai, kabel dan sebuah resistor. Untuk memahami bagaimana system ini bekerja, siswa bisa menganggap rangkaian listrik tersebut seperti system hidrolik, sebagaimana ditunjukkan pada gambar 6-11 bagian kanan. Untuk menggunakan model analogi secara efektif, siswa harus focus pada aspek-aspek model yang relevan dan mengabaikan bagian-bagian yang tidak relevan.

Gambar 6-11 : Model Menggunakan air mengalir untuk memahami sebuah sirkuit listrik

F. Penelitian Tentang Model-Model Analogi Yang Efektif

Apa yang membuat model analogi baik? Untuk menjawab pertanyaan ini, silahkan membaca Pump Passage pada gambar 6-3 dan cobalah menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut; andaikan anda mendorong kebawah dan menarik keatas pegangan pompa beberapa kali tetapi tidak ada udara keluar, apa yang salah/rusak? Jika anda mengalalmi kesulitan menjawab pertanyaan tersebut, lihatlah model pompa yang ditunjukkan gambar 6-12. Dalam model pompa tersebut, pompa telah disederhanakan sehingga siswa dapat melihat katup bekerja seperti pintu satu arah dan piston dalam silinder bekerja seperti sebuah suntikan. Contoh grafik seperti ini bisa membantu siswa membangun hubungan antara  tindakan yang dilakukan, seperti katup masuk udara tertutup dan sebuah system model mental, seperti sebuah gambar mental berupa pintu satu arah dalam pompa yang ditutup secara paksa.

Meskipun model-model visual dapt menjadi alat yang efektif dalam peningkatan perubahan konep, tetapi jarang digunakan. Dalam sebuah analisis buku-buku sains, Mayer (1993)b menemukan bahwa meskipun hampir 50% ruang diisi dengan ilustrasi, kurang dari 10 % buku-buku tersebut menyajikan model-model analogi. Senada dengan penelitian diatas,dalam sebuah survey terhadap 43 buku-buku sains, Glynn (1991) melaporkan bahwa “penjelasan analogi… adalah relative jarang” (hal 228)

Gambar 6-12 : Koordinasi penjelasan verbal dan visual tentang bagaimana sebuah pompa ban sepeda bekerja

G. Implikasi Dalam Pembelajaran; Meningkatkan Perubahan Konsep

Implikasi penelitian tentang model analogi dalam sains adalah guru fisika/sains seharusnya memandang pembelajaran sebagai sebuah proses membantu siswa mendapatkan teori-teori yang benar tentang fenomena sains.

 

H. Mengembangkan Alasan Ilmiah; Menggunakan Sebuah Konsep Baru.

Dua sub bab sebelumnya menunjukkan bagaimana perubahan konsep tergantung pada anomaly dan analogi. Langkah berikutnya dalam proses perubahan konsep  adalah aplikasi- kemampuan untuk menggunakan pengetahuan seseorang untuk memberikan alasan ilmiah melalui eksperimen.  Dalam sub bab ini akan membandingkan dua pandangan tentang alasan ilmiah.

Menurut pendekatan tradisional, alasan ilmiah adalah sebuah proses pengujian hipotesis yang mana siswa secara sistematis menguji setiap hipotesis yang ada. Pengujian hipotesis secara sistematik adalah pemikiran operasional formal dari Piaget dan menyajikan sebuah bentuk alasan ilmiah yang terkenal baik. Pemikiran operasional formal  diharapkan terjadi pada masa remaja adalah tingkatan tertinggi dari perkembangan kogntif. Yang melibatkan kemampuan untuk berfikir  istilah-istilah abstrak, symbol-simbol, probabilitas, proporsi dan memperhatikan banyak variable atau dimensi pada saat yang sama. Tiap-tiap ketrampilan ini adalah komponen yang krusial dalam tugas-tugas ilmiah seperti  memahami prinsip-prinsip gerak dalam pelajaran fisika.

Teori Perubahan Konsep menyarankan jenis alas an ilmiah yang kedua; penciptaan hipotesis, apa yang terjadi pada pengujian hipotesis yang gagal? anda memerlukan sebuah cara pandang baru pada permasalahan yang akan membuat anda membuat hipotesis baru. Penciptaan hipotesis terjadi ketika seorang siswa menolak seluruh hipotesis dari konsep permasalahan seseorang. Dan sekarang harus membuat hiptesis baru berdasarkan konsep permasalahan yang baru. Menurut teori perubahan konsep , alasan ilmiah yang mengabaikan penyusunan hipotesis adalah tidak lengkap.

I. Penelitian Tentang Pemikiran  Ilmiah Siswa

            Pengujian hipotesis; kebanyakan buku-buku sains dan program pembelajaran berasumsi bahwa siswa sekolah Menengah Atas dan perguruan tinggi mampu berfikir ilmiah.  Bagaimanapun, terdapat bukti yang mengejutkan bahwa beberapa siswa bisa masuk kelas sains tanpa ketrampilan yang dipersyaratkan yang diperlukan untuk pemikiran ilmiah. Misalnya, para peneliti mengukur proporsi siswa perguruan tinggi yang secara konsisten menggunakan pemikiran formal  untuk tugas-tugas ilmiah sebesar 25 % sampai 50 % (Cohen, Hillman, & Agne, 1978; Griffiths, 1976; Kolody, 1975; Lawson & Snitgen, 1982; McKinnon & Renner, 1971).

Karplus Karplus, Formisano, dan Paulsen (1979) mengembangkan tugas-tugas yang dimaksudkan untuk mengukur kemampuan siswa berfikir formal. Dan sebanyak 3300 siswa (umur 13-15 tahun) di 7 negara industry seperti Denmark, Swedia, Italy, USA, Austria, Germany, dan Great Britain. Para siswa diberi tugas, ditunjukkan sebuah lintasan/track dengan sebuah bola seperti pada gambar 6-16.

Jika siswa menggelindingkan bola dilintasan tersebut, ia akan bertabrakan dengan target dan membuatnya bergerak dalam jarak tertentu. mereka diberikan pilihan untuk menggunakan bola logam yang berat atau bola kaca yang ringan (keduanya berukuran sama), dan ditempatkan di track yang tinggi, tengah atau rendah. Kemudian mereka diberi serangkaian pertanyaan untuk menentukan apakah mereka memahami bagaimana Mereka mengkontrol variable-variabel selama eksperimen.

Gambar 6-16  : Suatu pengendalian tugas variabel: masalah jalur

 

Karplus et al (1979) menemukan bahwa siswa memberikan 3 jenis jawaban terhadap pertanyaan tersebut, yaitu:

  1. Intuitive:  Pendekatan ini mengizinkan siswa melatakkan posisi start di track yang rendah, tengah atau tinggi;
  2. 2.    Transitional; Pendekatan ini mengambil posisi start bola pada posisi yang sama, tapi tidak memberikan dasar alas an yang kuat;
  3. 3.    Control: pendekatan ini memiliki posisi start bola ditempat yang sama, dengan alas an kesamaan kondisi adalah penting.

J. Implikasi Untuk Pembelajaran  

Mengajar Alasan Ilmiah

            Pada dasarnya, Pendidik Sains dihadapkan dengan dua perbedaan konsep penelitian ilmiah; Alasan Ilmiah untuk pengujian hipotesis yang sistematis, dan Alasan Ilmiah untuk penyusunan hipotesis. Meskipun Penelitian Piaget dalam operasi formal menekankan strategi pengujian hipotesis secara umum (Inhalder & Piaget, 1958), kebanyakan penelitian terbaru tentang perubahan konsep menekankan pada spesifikasi domain penelitian ilmiah. (Carey, 1986; West & Pines, 1985).

Mengajar Pengujian Hipotesis. Pertanyaan kependidikan yang penting yang muncul dari penelitian ini adalah apakah pemikiran ilmiah dapat diajarkan. Menurut interpretasi teori Piaget, anak-anak Sekolah Dasar  sanggup mengemukakan alas an-alasan ilmiah seperti menggunakan strategi control variable untuk untuk menguji sebuah teori. Misalnya; tugas yang ditunjukkan pada gambar 6-20. Anda memiliki 8 pegas, sebuah frame untuk menggantung pegas, dan dua set pemberat/beban (satu pasang yang berat dan satu pasang yang ringan), pegas tersebut panjangnya beragam (ada yang panjang dan ada yang pendek), diameter gulungan (ada yang lebar dan ada yang sempit), diameter kawat (ada yang tebal dan ada yang ramping). Tugas anda adalah menemukan factor-faktor yang menentukanseberapa jauh  pegas tersebut akan meregang, panjangnya, diameter gulungan, diameter kawat dan ukuran berat. Anda bisa memilih salah satu dari pegas tersebut, meletakkan dalam frame, dan memilih pemberat untuk masing-masing pegas. Berdasarkan observasi anda, anda bisa menentukan factor mana saja atau factor-faktor yang menentukan seberapa panjang pegas tersebut akan meregang.

Gambar 6-20 : Faktor yang menentukan seberapa jauh pegas akan meregang

Jika anda mengadopsi strategi control variable, anda akan menemukan beberapa jawaban pada saat yang sama. Misalnya; jika anda berfikir bahwa ukuran bandul pemberat adalah factor penentu, anda bisa meletakkan pemberat pada pegas yang panjang dengan diameter gulungan yang lebih luas dan diameter kawat yang tebal. Dalam hal ini, kedua pegas tersebut adalah identik kecuali ukuran bandul pemberat. Ketika Chen dan Klahr (1999) memberikan tugas ini pada siswa kelas dua, tiga dan empat, kurang dari 10% siswa yang disebutkan sebelumnya secara benar menggunakan strategi control variable.

Mengajar tentang penyusunan Hipotesis Pemikiran ilmiah memerlukan sebuah sensitivitas untuk membuktikan kesalahan teori seseorang. Meskipun begitu, Kuhn et al (1988) menemukan bahwa siswa seringkali salah faham tentang perbedaan teori dan data. Misalnya, siswa yang berumur 8 tahun sampai dewasa diminta untuk menentukan yang mana cirri-ciri bola tenis- seperti ukuran, tekstur, atau warna- yang mempengaruhi kualitas pemain. Ketika diminta untuk mengemukakan  bukti-bukti tertentu tentang kesalahan teori mereka, semua siswa mengalami kesulitan. Hasil ini sesuai dengan pendapat bahwa kebanyakan siswa melihat data hanya sebagai bukti yang dapat mendukung daripada menyalahkan sebuah teori.

K. Membangun Kepakaran Ilmiah  Belajar Untuk Membangun dan Menggunakan Pengetahuan Ilmiah

THEORY: PERBEDAAN KUALITATIF DAN KUANTITATIF

Pada bagian ini membahas bahwa belajar Sains meliputi mengenali miskonsepsi seseorang, membangun konsep baru, dan menggunakan konsep baru dalam penelitian ilmiah. Pendekatan yang lain dalam belajar Sains adalah membandingkan peneliti pemula, seperti siswa pada mata kuliah sains awal, dengan pakar, seperti saintis. Pertanyaan utama dalam pendekatan ini adalah “apakah para pakar tahu yang para pemula tidak ketahui?”

Pakar dan Pemula bisa berbeda secara kuantitatif (dalam hal seberapa banyak yang mereka tahu) juga seara kualitatif (dalam hal apa yang mereka tahu). Menurut pandangan tradisional pertumbuhan kognitif, para pakar lebih banyak tahu daripada para pemula, fakta-fakta dan pengetahuannya.  Misalnya; seorang ahli fisika yang berpengalaman tidak hanya cepat dalam menemukan pemecahan masalah tetapi tindak lanjut pemecahan masalahnya mungkin berbeda dengan siswa jurusan fisika pada tahun pertama. Pandangan yang kontras ini memiliki implikasi penting dalam pembelajaran. Jika menjadi seorang pakar, hanya memproses banyak informasi, maka pembelajaran seharusnya menekankan pada pemerolehan fakta dan rumus-rumus. Disamping itu, jika pengembangan kepakaran mencakup kemajuan restrukturisasi pengetahuan, maka pembelajaran harus membantu siswa tidak hanya memperoleh fakta-fakta tetapi juga mengenali pengetahuan mereka. Singkatnya, jika para Pakar melihat sebuah permasalahan berbeda dengan yang dilakukan Pemula, maka pembelajaran seharusnya mendorong siswa untuk berfikir seperti layaknya seorang Pakar/ahli. Penelitian perbandingan pakar dan pemula sains ini telah menunjukkan bahwa mereka tidak hanya berbeda secara kualitas tetapi juga secara kuantitas. (Carey, 1986).

L. Penelitihan Membandingkan Pakar / Ahli Fisika dan Pemula

Problem mobil seperti pada gambar 6-24, yang merupakan domain fisika Kinematik. Kinematik meliputi kajian tentang gerak, dan bab tantang kinematik dalam buku-buku fisika berisi tentang rumus-rumus yang terkait dengan variabel-variabel seperti waktu, jarak, rata-rata kecepatan, kecepatan awal, kecepatan akhir, dan percepatan. Beberapa rumus penting yang potensial digunakan untuk problem mobil pada gambar 6-24.

Gambar 6-24 : Sebuah mobil bepergian 25 meter per detik dibawa untuk beristirahat pada tingkat konstan dalam 20 detik dengan menerapkan rem seberapa jauh melakukannya bergerak setelah rem diterapkan

Jika anda memiliki mata kuliah fisika sebelumnya, dan berfikir serius, anda mungkin bisa menyelesaikan tugas ini. Meskipun begitu, jika anda adalah ahli fisika yang berpengalaman yang telah bertahun-tahun mempelajari dan menggunakan prinsip-prinsip fisika, anda mungkin memecahkan masalah segera tanpa usaha keras. Larkin et al (1980 a) menemukan bahwa siswa tahun pertama pada kelas fisika memerlukan 4 kali lebih lama dibanding para professor fisika untuk menyelesaikan problem ini. Perbedaan performan ini adalah bukti perbedaan apa yang diketahui pakar dibanding pemula di bidang fisika.

Mayer 91992 b) mengidntifikasi 4 jenis pengetahuan yang termasuk kategori kepakaran bidang fisika:

  1. Factual Knowledge; Pengetahuan dasar Fisika, termasuk hukum-hukum fisika seperti ; Kekuatan= masa X Percepatan
  2. Semantic Knowledge; Pengetahuan tentang konsep yang mendasari variabel seperti hukum –hukum fisika, seperti mengetahui apakah ‘Kekuatan” “massa” dan “percepatan”
  3. Schematic Knowledge; Pengetahuan tentang jenis-jenis problem, seperti mengetahui tentang apakah problem yang diberikan termasuk konservasi momentum.
  4. Strategic Knowledge;  Pengetahuan bagaimana menggerakkan dan memonitor perencanaan pemecaham masalah.

M. Implikasi Untuk Pembelajaran : Mendorong Kepakaran Ilmiah

Penelitian tentang kepakaran memunculkan pertanyaan bagaimana seorang guru bisa membantu siswa dari seorang pemula menjadi seorang pakar di bidang fisika. Shavelson (1972, 1974) memberikan analisis yang menarik bahwa siswa menstruktur pengetahuan mereka dari pembelajaran fisika yang didapatkan. Implikasi terhadap pembelajaran, menurut Simon (1980) bahwa pelatihan Sains seharusnya mencakup dua tujuan dasar: Untuk memberikan dasar pengetahuan yang banyak, dan untuk mengembangkan strategi pemecahan masalah yang terkait dengan Sains. Hayes (1985) memperkirakan bahwa untuk menjadi seorang pakar pada suatu bidang memerlukan studi sekitar 10 tahun. Disamping itu, untuk mencapai kepakaran, seseorang harus memiliki pengelaman luas seperti yang dilakukan oleh para pakar (Simon, 1980).

N. Ringkasan

Pandangan tradisional belajar Sains adalah menambah dan terus menambah informasi pada memori seseorang. Menurut pandangan perubahan kognitif, belajar terjadi apabila pengetahuan seseorang secara radikal direstrukturisasi, yaitu apabila konsepsi mental (model mental) yang telah ada diganti dengan model mental yang baru. Perubahan konsep meliputi 3 langkah, yaitu:

1)     Mengenali anomaly,

2)     Mengkonstruksi sebuah model baru,

3)     Menggunakan model baru.

Dalam bab ini memaparkan 4 aspek perubahan konsep dalam pembelajaran Sains.

Pertama,  Siswa masuk kelas dengan memiliki konsep awal yang berbeda dengan konsep yang dimiliki guru. Teori perubahan konsep menekankan bahwa tujuan dari belajar Sains adalah penjelasan bukan hanya mendeskripsikan kondisi yang ada. Siswa seringkali mengembangkan konsep fisika yang salah, berdasarkan pendapat bahwa “gerak menimbulkan kekuatan”. Misalnya, Penjelasan untuk memprediksi apabila benda menggelinding dari tebing akan jatuh lurus kebawah. Pembelajaran diperlukan untuk membantu siswa agar mengenali ketika konsepsi mereka tidak cukup bisa menjelaskan data yang ada dan perlu dibuang. Sebuah teknik untuk membantu siswa mengenali sebuah anomaly adalah  dengan metode Prediksi-Observasi-Expalation, yang mana siswa memprediksi hasil eksperimen, mengobservasi bahwa hasilnya bertentangan dengan prediksi mereka, dan kemudian menjelaskan alasanya.

Kedua,     Siswa harus mengganti miskonsepsi mereka dengan konsep yang baru, yaitu mereka harus menemukan sebuah model mental baru yang bisa menjelaskan data lebih baik daripada sebelumnya. Menurut teori perubahan konsep, belajar sains tergantung pada akomodasi bukan semata-mata asimilasi. Belajar akomodatif terjadi apabila siswa menganalisis analogi baru  antara model target dengan model dasar. Misalnya,  Melihat rangkaian listrik seperti sebuah system hidrolik. Pembelajaran sains seharusnya membantu siswa membangun sebuah pembahasan terhadap fenomena alam. Misalnya Microworld thinker tools membantu siswa mengeksplore hukum-hukum gerak dan mengganti konsep mereka yang masih lemah dengan konsep gerak Newton.

Ketiga,      Siswa perlu mengembangkan ketrampilan berfikir ilmiah, seperti bagaimana menggunakan konsepsi mereka untuk memecahkan masalah.

Keempat, Siswa perlu mendapatkan pengetahuan yang dibutuhkan untuk merubah dari pemula menjadi ahli/pakar. Sesuai dengan teori perubahan konsep. Siswa yang masih pemula berbeda secara kualitatif pengetahuannya dengan yang sudah ali/pakar.

Kesimpulannya, kebanyakan perubahan konsep dalam Pembelajaran Sains mencakup pandangan Sains sebagai sebuah proses pembuatan perubahan konsep pengetahuan siswa bukan proses menambahkan informasi pada memori siswa.

DAFTAR PUSTAKA

Purwodarminto  1991 . Kamus Bahasa Indonesia Jakarta : Balai Pustaka

Richard E Mayer ( 2008 ) Leraning and Instruction University of California, Santa Barbara Pearson Upper Saddie, New Jersey Columbus, Ohio

Djamhur Winatasasmita, Sukarno. 2000. Biologi 2 untuk Sekolah Menengah Umum. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

Fisika 2 untuk Sekolah Menengah Umum. Jakarta : Departemen Pendidikan dan Kebudayaan.

==================================================================================

Power Point Learning Science (Belajar Sains )
==================================================================================

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s