Pendahuluan

Hakikat IPA atau Nature of Science (NoS), McCOas (2017) menyatakan bahwa Nos direpresentasikan lebih luas sebagai hal yang berhubungan dengan pemahaman “rules of the games science, tool, produk-produk dan metoda. Melalui pemahaman tentang NoS tentunya akan mempengaruhi bagaimana seharusnya IPA diajarkan kepada peserta didik.

Baca Juga

Pengertian IPA

IPA atau Sains sering dipersepsikan sebagai kata benda atau sekedar nama dari suatu pengetahuan. Sehingga ketika ditanyakan, Apakah itu IPA? Maka jawabannya adalah Ilmu Pengetahuan Alam. IPA dan Sains sesungguhnya merujuk pada aktivitas manusia yang melibatkan proses keberlanjutan untuk menemukan aturan atau pola terkait fenomena alam. Seperti dinyatakan oleh Sund, dkk (1981), yang mengatakan bahwa IPA merupakan tubuh dari pengetahuan (body of knowledge) yang dibentuk melalui proses inkuiri yang terus menerus, yang diarahkan oleh masyarakat yang bergerak dalam bidang IPA. IPA sesungguhnya lebih dari sekedar pengetahuan (knowledge). IPA merupakan suatu upaya manusia yang meliputi operasi mental, keterampilan dan strategi memanipulasi dan menghitung, keingintahuan (curiosity), keteguhan hati (courage), ketekunan (persistence) yang dilakukan oleh manusia individu untuk menyingkap rahasia alam semesta. IPA juga dapat dikatakan sebagai hal-hal yang dilakukan ahli sains ketika melakukan kegiatan penyelidikan ilmiah. 

Vessel dalam Patta Bundu (2006) mengartikan IPA sebagai suatu yang dikerjakan para saintis. Selain itu dikemukakan pula bahwa, “Science is an intellectual search involving inquiry, rational through and generalization”. Hal yang dikerjakan oleh saintis disebut sebagai proses IPA, sedangkan hasilnya yang berupa fakta-fakta dan prinsip-prinsip disebut sebagai produk IPA.

Menurut Abruscato, Joseph dan Derosa, Donald A (2010), “Science is the name we give to a group of processes through which we can systematically gather information about the natural word. Science is also the knowledge gathered through the use of such processes. Finally, science is characterized by those values and attitude processed by people who scientific processed to gather knowledge”. Berdasarkan uraian tersebut, 1) IPA adalah sejumlah proses pengumpulan informasi tentang dunia secara sistemik, 2) IPA adalah pengetahuan yang diperoleh melalui proses tertentu, 3) IPA dicirikan oleh nilai-nilai dan sikap para ilmuwan menggunakan proses ilmiah dalam memperoleh pengetahuan. Dengan kata lain, IPA adalah proses kegiatan yang dilakukan para saintis dalam memperoleh pengetahuan dan sikap terhadap proses kegiatan tersebut (sikap ilmiah). 

Definisi tentang IPA dikemukakan juga oleh Bybee, Carlson dan Trowbridge (2014), yang menyatakan:

“Science is a body of knowledge about the natural world, formed by a process of continuous inquiry encompassing the people engaged in the scientific enterprise. The type of knowledge, the process of inquiry, and the individuals in science all contribute in various ways to form a unique system called science”

IPA adalah kumpulan pengetahuan tentang alam, yang dibentuk oleh proses penyelidikan berkelanjutan dan mencakup orang-orang yang terlibat dalam kegiatan ilmiah. Jenis pengetahuan, proses penyelidikan, dan individu dalam IPA semuanya berkontribusi dalam berbagai cara untuk membentuk sistem unik yang disebut IPA.

Pengertian Hakikat IPA

Seperti dikemukakan di atas tentang pengertian IPA yaitu kumpulan pengetahuan tentang alam yang dibentuk oleh proses penyelidikan berkelanjutan dan mencakup orang-orang yang terlibat dalam kegiatan ilmiah.  Maka pengertian hakikat IPA perlu dipahami sebagai bentuk perhatian ilmuwan terhadap Natural of Science yang terus berkembang dari waktu ke waktu. Hal ini terjadi karena hakikat IPA merupakan proses bagaimana seseorang memperoleh ilmu pengetahuan yang sistematis sehingga menghasilkan temuan yang diinginkan. Istilah Nature of Science (NOS) didefinisikan sebagai hakikat pengetahuan merupakan konsep yang kompleks melibatkan filosofis, sosiologi dan histori suatu pengetahuan. Lederman et al., (2002) menegaskan bahwa NoS merupakan bagian yang berkaitan dengan pemahaman mengenai hakikat IPA ilmia secara utuh. Pemahaman ini meliputi sifat empiris ilmu pengetahuan, sifat kreatif, dan imajinatif menanamkan nilai sosial dan budaya, dan bersifat tentatif. Namun seperti dikemukakan oleh McComas 2015 bahwa NoS adalah bagian yang sering diabaikan dalam pembelajaran IPA. Padahal NoS dapat memberikan latar belakang yang penting bagi siswa tentang bagaimana sains dan ilmuwan bekerja dan bagaimana pengetahuan ilmiah tercipta, divalidasi dan dipengaruhi.

Lebih lanjut McComas (2015) menyatakan bahwa hakikat IPA dibagi menjadi 3 bagian besar yaitu :

  1. Tool and Product, yang meliputi a) Empirical evidence is required, b) Science shares methods (inductions, deductions, etc), c) Law/theory distinctions;
  2. Science Knowledge and its Limits yang meliputi a) Science is distinct form technology and engineering, b) Science is tentative but durable, c) Science cannot address all questions
  3. Human Element of Science yang meliputi a) Creativity is vital in science, b) Subjectivity is frequent element in science, c) Social and cultural element impact science.

Hakikat IPA

Melalui aspek-aspek tersebut, McComas menjelaskan bahwa IPA selalu menghasilkan dan bergantung pada bukti empiris. Metode eksperimen bukanlah satu-satunya cara untuk memperoleh pengetahuan ilmiah. Ilmuwan menggunakan penalaran induktif dan pengujian hipotesis deduktif. Ilmuwan melakukan pengamatan dan menghasilkan kesimpulan. Dalan semua disiplin IPA tidak ada penggunaan metode IPA yang bersifat tunggal. Hukum dan teori terkait satu dengan yang lain namun berbeda jenis pengetahuan ilmiah. Ilmu pengetahuan memiliki komponen kreatif, Pengamatan, gagasan dan kesimpulan dalam IPA tidak sepenuhnya objektif. Aspek subjektif (Theory-laden) dari IPA terkadang berperan baik positif maupun negatif dalam penyelidikan ilmiah. Faktor historis dan sosio kultural mempengaruhi praktik dan arah IPA. IPA dan teknologi saling mempengaruhi namun tidak sama. Pengetahuan ilmiah bersifat tentatif namun tahan lama. IPA dan metodenya tidak dapat menjawab semua pertanyaan, ada batasan untuk jenis pertanyaan yang mungkin diajukan dalam kerangka ilmiah. Beberapa aspek dari hakikat IPA menurut McComas dalam penelitian ini dijadikan kriteria standar untuk mengkaji berbagai pandangan dari para ahli, yang mana diharapkan didapatkan kesamaannya.

Hakikat IPA memiliki peran penting dalam pembelajaran IPA dan kehidupan sehari-hari baik pada guru maupun siswa. Hakikat sains merupakan salah satu elemen yang penting dalam literasi sains, yang mana menjadi tujuan utama pembelajaran IPA. akan tetapi, selama ini konten tersebut tidak pernah diajarkan oleh guru kepada siswa. Hal tersebut dikarenakan kurangnya kemampuan guru sehingga berimplikasi pada siswa (Adi, Widodo, 2018).

Menurut Mannoia (1980), sesungguhnya IPA memiliki dua dimensi, yaitu dimensi dinamik dan dimensi statik. Dimensi dinamik dari IPA menggambarkan IPA sebagai aktivitas penyelidikan (investigasi) atau inkuiri ilmiah dengan menggunakan metode-metode ilmiah, yang mengandalkan keterampilan-keterampilan proses saintifik, seperti observasi, mengumpulkan data, klasifikasi eksperimentasi dan lain-lain.

Sementara itu, dimensi statik dari IPA menggambarkan IPA sebagai produk sistem ide-ide (konten IPA), yang pada dasarnya merupakan produk dari aktivitas penyelidikan ilmiah (Farmer dan Farell, 1980). Oleh sebab itu dapat dikatakan bahwa IPA pada hakikatnya merupakan proses penyelidikan ilmiah dan produk (pengetahuan saintifik).

Produk IPA

Produk AIP meliputi fakta, data, konsep, hukum, aturan, teori dan model yang masing-masing dapat dibedakan sebagai berikut:

1. Fakta

Pernyataan dalam 1 liter air memiliki massa 1 kilogram, daun tanaman yang sedang tumbuh biasanya berwarna hijau, logam akan memuai jika dipanaskan, merupakan fakta. Fakta adalah peristiwa yang terjadi dan dicatat dengan tanpa perbedaan pendapat. Fakta merupakan pernyataan yang nyata dan benar, atau hal yang dapat ditunjukkan nyata atau benar. Fakta ilmiah diverifikasi dengan pengamatan atau pengukuran yang cermat (dengan eksperimen atau cara lain). Fakta tentang fenomena alam merupakan sumber bagi pengembangan IPA. Peran fakta dalam pengembangan IPA adalah dalam hal landasan verifikasi (membuktikan kebenaran) teori, dan falsifikasi (membuktikan kesalahan) teori, modifikasi teori agar dapat menjelaskan lebih luas fenomena, bahkan melahirkan teori baru.

Contoh fakta dalam IPA

  • Jantung kita memompa darah ke seluruh tubuh 
  • Manusia bernapas mengeluarkan gas karbondioksida
  • Matahari terbit dari timur dan tenggelam di barat

Contoh pernyataan bukan fakta IPA:

  • Air selalu datang dari langit
  • Ada kuda hidup di bulan

2. Data

Data merupakan fakta yang mengacu pada angka yang terkadang tervisualisasikan ke dalam kata, suara dan gambar. Metadata adalah data tentang data. Metadata ini digunakan untuk mencari data. Data adalah informasi yang dipertimbangkan relevan untuk suatu penyelidikan, dan dikumpulkan dalam kondisi-kondisi khusus (Farmer & Farrel, 1980). Data merupakan fakta yang terpilih yang diperoleh dengan cara khusus untuk tujuan tertentu sesuai yang dipertimbangkan tepat oleh peneliti.

3. Konsep

Konsep adalah abstraksi sebagai bentuk generalisasi atas sekumpulan ide, objek, atau peristiwa berdasarkan karakteristik esensial dari proses, objek atau peristiwa tersebut (Farmer & Farrel, 1980). Lebih lanjut Farmer & Farrel mengklasifikasikan konsep-konsep ke dalam dua kategori yakni konsep berlandaskan pengamatan (concepts by inspection) dan konsep berdasarkan definisi (concept by definition), yang sering disebut juga konsep teoritis (theoretical concepts) atau konstruk teoritis. Konsep berlandaskan pengamatan merupakan abstraksi dari hasil pengamatan terhadap sejumlah proses, objek atau peristiwa.

Konsep berdasarkan definisi tidak diabstraksi dari hasil pengamatan, melainkan didefinisikan berdasarkan kesepakatan pakar, contohnya kemagnetan, kepolaran, frekuensi. Contoh label konsep lainnya adalah listrik, magnet, energi, logam, mamalia, burung. Konsep seringkali dinyatakan dalam bentuk lambang, seperti halya I (kuat arus), Ar (massa atom relatif), dan λ (panjang gelombang). 

Contoh deskripsi konsep:

Konsep burung : “Burung merupakan hewan bertulang belakang yang memiliki sayap dan bulu”.

Konsep energi: “Energi kinetik merupakan energi gerak yang dimiliki pada sebuah benda yang terkena gaya”.

Konsep meja: “Meja merupakan sebuah perabotan rumah tangga yang terbuat dari susunan kayu yang memiliki permukaan datar dan kaki-kaku sebagai penyangga, yang bentuk dan fungsinya bermacam-macam”.

4. Prinsip dan Hukum

Prinsip, hukum dan aturan adalah pernyataan yang memprediksi antar hubungan konsep-konsep (Farmer dan Farrel, 1980). Terdapat dua kategori prinsip, yakni empirik dan prinsip teoritik. Prinsip empiris merujuk hanya pada antar hubungan konsep-konsep berdasarkan pengamatan, tetapi tidak menyediakan penjelasan terhadap antar hubungan yang diprediksikan.

Contoh prinsip:

  • Logam bila dipanaskan akan memuai
  • Semakin besar intensitas cahaya, maka semakin efektif proses fotosintesis
  • Larutan yang bersifat asam bila dicampur dengan larutan yang bersifat basa akan membentuk garam dan bersifat netral
  • Semakin besar perbedaan tekanan udara, semakin kuat angin berhembus

Hukum adalah suatu pernyataan di dalam dunia ilmu pengetahuan yang bermula dari suatu hipotesis da dibuktikan dengan percobaan-percobaan yang menyangkut teori-teori hipotesis. Hasil percobaan dapat mendukung teori hipotesis dan dapat membuktikan kebenarannya teori hipotesis tersebut. Hukum IPA dapat berdasarkan suatu percobaan yang dilakukan secara ilmiah, ada juga hukum dibuat berdasarkan pemikiran kritis atau dengan suatu keadaan coba-coba bahkan atas sesuatu ketidaksengajaan atau kebetulan.

Contoh hukum

Hukum Archimedes, Hukum Mendel, Hukum Newton

5. Teori

IPA memiliki banyak produk berupa teori. Teori adalah sekelompok ide terkait yang dimaksudkan untuk menjelaskan sesuatu. Teori merupakan: “generalisasi-generalisasi konseptual” (Mannoia, 1980), oleh karenanya teori bersifat abstrak dan umum, serta mengeliminasi detail-detail (partikularitas). Teori juga merupakan generalisasi tentang berbagai prinsip yang dapat menjelaskan dan meramalkan fenomena alam.

Contoh

  • Teori Relativitas Einstein oleh Albert Einstein
  • Teori atom,: “Atom terdiri atas inti (proton dan neutron) yang dikelilingi oleh elektron yang bergerak pada orbit tertentu”
  • Teori pemanasan global: “Akibat atmosfer dipenuhi oleh gas-gas memerangkap panas, maka suhu atmosfer bumi mengalami peningkatan”
  • Teori sel: “Semua sel berasal dari sel yang sudah ada, semua makhluk hidup terdiri atas sel atau sel-sel
  • Teori Big Bang: “Alam semesta, galaksi dan bintang serta tata surya terbentuk melalui peristiwa dentuman besar”
  • Teori Evolusi: “Semua spesies makhluk hidup berkembang dari leluhur yang sama”

Kedudukan teori sangat penting dalam riset ilmiah, teori terutama dirujuk untuk menggagas hipotesis (eksplanasi terhadap fakta) sebagai langkah awal dari keseluruhan proses inkuiri ilmiah

6. Model

Model dalam IPA adalah representasi dari suatu fenomena (objek, proses, sistem) sesuai dengan teori yang melandasinya. Model dekonstruksi untuk memberikan gambaran yang lebih jelas tentang fenomena (Gilbert, Boulter & Elmer, 2000)

Proses-proses IPA

Proses IPA meliputi observasi, pengumpulan data, analisis dan interpretasi dan pengolahan data klasifikasi dan eksperimen

1. Observasi

Observasi adalah proses pengamatan menggunakan indera manusia dan peralatan yang memperkuatnya (mikroskop, teleskop, dan instrumen-instrumen canggih lainnya) untuk memperoleh informasi tentang aspek alam yang tengah diteliti. Perkembangan dalam alat-alat observasi dan pengukuran turut menentukan peningkatan akurasi dan presisi data. Kehadiran instrumen-instrumen canggih untuk menganalisis difraksi sinar-X, mikroskop elektron, spektrometer canggih, menyebabkan kajian terhadap struktur material, termasuk struktur belitan ganda (double helix) DNA diketahui. Tanpa teleskop canggih sulit dibayangkan struktur galaksi dan alam semesta dapat diketahui.

Suatu fenomena atau peristiwa di dalam pembelajaran IPA akan mengundang rasa ingin tahu peserta didik. Proses yang mengawali rasa ingin tahu ini biasanya timbul dari apa yang mereka lihat dan dengar. Keterampilan pengamatan tentang objek, peristiwa, sikap, dan fenomena dapat menggunakan satu atau lebih alat indra

2. Pengumpulan Data

Seorang peneliti dapat mengevaluasi hipotesis berdasarkan data yang dikumpulkan. Pengumpulan data didefinisikan sebagai prosedur mengumpulkan, mengukur, dan menganalisis wawasan yang akurat untuk penelitian menggunakan teknik standar yang divalidasi. Dalam kebanyakan kasus, pengumpulan data adalah langkah utama dan paling penting untuk penelitian, terlepas dari bidang penelitian. Pendekatan pengumpulan data berbeda untuk berbagai bidang studi, tergantung pada informasi yang diperlukan.

Sebelum proses pengumpulan data dimulai perlu ditentukan fakta mana yang relevan, bagaimana cara melakukannya dan kapan observasi akan dilakukan. Data dapat juga berupa data deskriptif dan data kuantitatif. Data deskriptif dikumpulkan dan dicatat dalam bentuk kata-kata tertulis atau simbol-simbol yang dicatat secara sistematik. Sedangkan data kuantitatif dikumpulkan secara sistematis dari pengukuran dengan alat-alat ukur dan prosedur pengukuran yang konsisten

3. Analisis dan Interpretasi Data

Setelah data terkumpul, tentu data harus diolah dan ditafsirkan untuk mendapat kesimpulan. Data yang terkumpul tidak berarti sebelum dianalisis, pengolahan data dengan cara menganalisis dan menginterpretasi data. Data hasil pengamatan kadang-kadang semuanya diperlukan tentunya melakukan reduksi data. Reduksi data dilakukan untuk mengungkap data-data mentah yang selanjutnya dilakukan interpolasi dan ekstrapolasi data berdasarkan pola-pola data.

4. Klasifikasi

Proses klasifikasi objek, peristiwa dan ide dengan menggunakan ciri-ciri khusus yang dipilih akan membantu para ilmuwan menarik generalisasi sehingga melahirkan kategorisasi dan konsep baru. Dalam Proses pembelajaran proses mengklasifikasi dilakukan ketika menggolongkan jenis tanaman, hewan maupun unsur-unsur kimia

5. Eksperimen

Eksperimen adalah prosedur yang dilakukan untuk mendukung, membantah, atau memvalidasi hipotesis. Hipotesis adalah pernyataan prediktif dalam bentuk jika-maka, yang diturunkan sebagai konsekuensi teori. Eksperimen memberikan wawasan tentang sebab-akibat dengan menunjukkan hasil yang terjadi ketika faktor tertentu dimanipulasi. Ilmuwan menggunakan proses eksperimen untuk menemukan efek suatu variabel bebas terhadap variabel terikat, dengan mengendalikan (mengontrol) faktor-faktor yang dapat mempengaruhi variabel terikat (Carey, 2015).

Eksperimen menyediakan bukti-bukti empiris yang mengkonfirmasi atau menyanggah hipotesis. Kontrol terhadap faktor-faktor yang diduga turut berpengaruh merupakan kunci keberhasilan eksperimen. Sejarah IPA memperlihatkan banyak dalam IPA diformulasi berdasarkan temuan-temuan eksperimen, seperti halnya hukum Mendel, hukum Lavoisier, hukum Kirchoff dan Hukum Henry

Sifat Pengetahuan IPA

Kajian hakikat IPA meliputi juga karakteristik pengetahuan ilmiah dalam IPA. Sintesis dan pikiran sejumlah penulis (Wening, 2015; Poh, 2005) menunjukkan karakteristik pengetahuan ilmiah antara lain

1. Empirik

Pengetahuan-pengetahuan dalam IPA berlandaskan observasi, karena merupakan hasil interpretasi terhadap fenomena alam. Walaupun pengetahuan ilmiah melibatkan abstraksi, namun validitasnya dibuktikan oleh konsistensi penjelasan ilmiah dengan menggunakan pengetahuan dari bukti empirik

2. Tentatif

IPA tidak dapat menyediakan jawaban terhadap semua persoalan manusia. Pengetahuan ilmiah berdasarkan bukti empirik dan cocok untuk memahami dunia fisik, tetapi tidak cocok untuk memahami fenomena supernatural, moral, estetika, seni dan filsafat

3. Imajinatif dan kreatif

IPA memerlukan imajinasi dan kreativitas, khususnya dalam melakukan inferensi terhadap fenomena yang diobservasi. Observasi mendeskripsikan apa yang diindera, sedangkan inferensi dibuat berdasarkan interpretasi terhadap data observasi secara imajinatif dan kreatif’

4. Teruji

Pengetahuan saintifik harus dapat diuji. Laporan penemuan ilmiah harus dilaporkan secara jelas prosedurnya dalam jurnal ilmiah, sehingga ilmuwan lain dapat menginvestigasi ulang terhadap persoalan yang sama. Pengetahuan ilmiah menjadi kokoh jika banyak peneliti lain membuktikan kebenaran pengetahuan baru yang ditemukan

5. Parsimoni

Saintis menjelaskan fenomena alam secara sederhana dan koheren, bukan rumit, sehingga mudah dimengerti

6. Subyektif

Pengetahuan ilmiah merupakan upaya manusia, sehingga proses, metode dan pengetahuan ilmiah tidak terlepas dari subjektivitas manusia. Oleh sebab itu bukan tidak mungkin ilmuwan berbeda dapat memberikan interpretasi berbeda terhadap set data yang sama. Disamping itu pengetahuan ilmiah juga dihasilkan dalam konteks sosial, budaya dan politik tertentu, sehingga faktor-faktor tersebut dapat turut berpengaruh terhadap pengetahuan ilmiah

loading...

0 Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *