Teacher and student: September 2013

Keterampilan Proses Sains

Pendahuluan

Semakin maju peradaban semakin maju pula sains dan teknologi. Perkembangan sains dan teknologi ini mengharuskan para guru untuk mengingkatkan kemampuan dan mengembangkan keahliannya. Banyak sekali siswa atau siswi yang kurang memahami pentingnya keterampilan proses sains. Keterampilan proses sains ini sangat penting untuk mendidik anak menjadi lebih tanggap dan bisa berpikir kritis. Tugas terpenting guru adalah membangun keterampilan proses sains pada peserta didik.

Dalam pembelajaran IPA hasil belajar proses dikenal dengan keterampilan proses sains. Keterampilan-keterampilan proses sains adalah keterampilan-keterampilan yang dipelajari siswa pada saat mereka melakukan inquiri ilmiah (Nur, 2009).

Paradigma baru dalam pembelajaran sains adalah pembelajaran dimana siswa tidak hanya dituntut untuk lebih banyak mempelajari konsep-konsep dan prinsip-prinsip sains secara verbalistis, hafalan, pengenalan rumus-rumus, dan pengenalan istilah-istilah melalui serangkaian latihan secara verbal, namun hendaknya dalam pembelajaran sains, guru lebih banyak memberikan pengalaman kepada siswa untuk lebih mengerti dan membimbing siswa agar dapat menggunakan pengetahuannya tersebut dalam kehidupannya sehari-hari. Oleh sebab itu, dalam pembelajaran sains diperlukan kemampuan berfikir. Dengan demikian, sebagai hasil belajar sains diharapkan siswa memiliki kemampuan berfikir dan bertindak berdasarkan pengetahuan sains yang dimilikinya melalui kerangka berfikir sains.

A. Pengertian Ketrampilan Proses Sains

Sains merupakan sekumpulan ilmu-ilmu serumpun yang terdiri atas Biologi, Fisika, Geologi dan Astronomi yang berupaya menjelaskan setiap fenomena yang terjadi di alam (Liliasari, 2005). Sains berkaitan dengan cara mencari tahu tentang alam secara sistematis, sehingga sains bukan hanya penguasaan kumpulan pengetahuan yang berupa fakta-fakta, konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja tetapi merupakan suatu proses penemuan (Depdiknas, 2003).

Dalam rangka mentransformasikan definisi literasi sains ke dalam penilaian (assessment) literasi sains, PISA mengidentifikasi tiga dimensi besar literasi sains, yakni proses sains, konten sains, dan konteks aplikasi sains. Proses sains merujuk pada proses mental yang terlibat ketika menjawab suatu pertanyaan atau memecahkan masalah, seperti mengidentifikasi dan menginterpretasi bukti serta menerangkan kesimpulan (Rustaman, et al., 2004).

Hasil diskusi yang dilakukan IPN (Institüt für Pädagogik der Naturwiscenschaft) menghasilkan apa yang semestinya diharapkan dari konsep literasi sains (Gräber dan Bolte, 1997; Gräber, et al., 2000). Salah satu kesimpulan dari diskusi ini adalah model skematik yang menunjukkan bahwa literasi sains semestinya berisi berbagai kompetensi.

Keterampilan proses sains melibatkan keterampilan-keterampilan kognitif atau intelektual (learning competence),manual (procedural competence),sosial (social competence)serta komunikasi (communicative competence)(Graber et al., 2002; Nentwig, et al., 2002). Keterampilan kognitif atau intelektual terlibat karena dengan melakukan keterampilan proses siswa menggunakan pikirannya. Keterampilan manual jelas terlibat dalam keterampilan proses karena mungkin mereka melibatkan penggunaan alat dan bahan, pengukuran, penyusunan atau perakitan alat. Dengan keterampilan sosial dimaksudkan bahwa mereka berinteraksi dengan sesamanya dalam melaksanakan kegiatan belajar mengajar dengan keterampilan proses, misalnya mendiskusikan hasil pengamatan (Rustaman, et al., 2003). Sedangkan keterampilan komunikasi terlibat karena dalam keterampilan proses mereka berkomunikasi dengan sesamanya dan melaporkan hasil kegiatannya, misalnya melaporkan hasil percobaan.

B. Dasar-dasar Ketrampilan Proses Sains

Keterampilan-keterampilan proses tersebut adalah pengamatan, pengklasifikasian, penginferensian, peramalan, pengkomunikasian, pengukuran, penggunaan bilangan, penginterpretasian data, melakukan eksperimen, pengontrolan variabel, perumusan hipotesis, pendefinisian secara operasional, dan perumusan model.

1) Pengamatan adalah penggunaan indera-indera Anda. Anda mengamati dengan penglihatan, pendengaran, pengecapan, perabaan, dan pembauan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat pengamatan adalah: (1) penggunaan indera-indera tidak hanya penglihatan, (2) pengorganisasian obyek-obyek menurut satu sifat tertentu, (3) pengidentifikasian banyak sifat, (4) pengidentifikasian perubahan-perubahan dalam suatu obyek, (5) melakukan pengamatan kuantitatif (contoh: “5 kilogram” bukan “berat”), dan (6) melakukan pengamatan kualitatif (contoh: “baunya seperti susu asam” bukan “berbau”).

2) Pengklasifikasian adalah pengelompokan obyek-obyek menurut sifat-sifat tertentu. Beberapa perilaku siswa adalah: (1) pengidentifikasian suatu sifat umum (mineral yang menyerupai logam dan mineral yang tidak menyerupai logam), dan (2) memilah-milahkan dengan menggunakan dua sifat atau lebih (mineral yang memiliki celah yang dapat menggores gelas; dan mineral tanpa celah dan mineral yang tidak dapat menggores gelas).

3) Penginferensial adalah penggunaan apa yang Anda amati untuk menjelaskan sesuatu yang telah terjadi. Penginferensian berlangsung melampaui suatu pengamatan untuk menafsirkan apa yang telah diamati. Sebagai contoh: Anda melihat suatu petak rumput mati. Suatu inferensi yang mungkin diajukan adalah bahwa ada cacing tanah di dalam tanah tersebut yang menyebabkan rumput itu mati. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat penginferensian adalah (1) mengkaitkan pengamatan dengan pengalaman atau pengetahuan terdahulu, dan (2) mengajukan penjelasan-penjelasan untuk pengamatan-pengamatan.

4) Peramalan/prediksi adalah pengajuan hasil-hasil yang mungkin dihasilkan dari suatu percobaan. Ramalan-ramalan didasarkan pada pengamatan-pengamatan dan inferensi-inferensi sebelumnya. Ramalan merupakan suatu pernyataan tentang pengamatan apa yang mungkin dijumpai di masa yang akan datang, sedangkan inferensi berupaya untuk memberikan alasan tentang mengapa suatu pengamatan terjadi. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) penggunaan data dan pengamatan yang sesesuai, (b) penafsiran data/grafik, (c) perumusan generalisasi tentang pola-pola, dan (c) pengujian kebenaran dari ramalan-ramalan yang sesuai.

5) Pengkomunikasian adalah mengatakan apa yang Anda ketahui dengan ucapan kata-kata, tulisan, gambar, demonstrasi, atau grafik. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat melakukan komunikasi adalah: (a) pemaparan pengamatan atau dengan menggunakan perbendaharaan kata yang sesuai, (b) pengembangan grafik atau gambar untuk menyajikan pengamatan dan peragaan data, dan (c) perancangan poster atau diagram untuk menyajikan data untuk meyakinkan orang lain.

6) Pengukuran adalah penemuan ukuran dari suatu obyek, berapakah massa suatu obyek, berapa banyak ruang yang ditempati suatu obyek. Obyek tersebut dibandingkan dengan suatu satuan pengukuran, misalnya sebuah penjepit kertas atau satuan baku centimeter. Proses ini digunakan untuk melakukan pengamatan kuantitatif. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengukuran panjang, volume, massa, temperatur, dan waktu dalam satuan yang sesuai, dan (b) memilih alat dan satuan yang sesuai untuk tugas pengukuran tertentu tersebut.

7) Penggunaan Bilangan meliputi pengurutan, penghitungan, penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian bilangan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat penggunaan bilangan adalah: (1) penghitungan, (2) pengurutan, (3) penyusunan bilangan dalam pola-pola yang benar, dan (c) penggunaan keterampilan matematika yang sesuai.

8) Merumuskan Masalah, masalah harus dirumuskan secara operasional untuk membantu siswa merumuskan hipotesis yang dapat dijawab melalui penyelidikan atau bukti-bukti. Masalah dirumuskan dengan kata tanya yang bersifat terbuka. Beberapa petunjuk melatih siswa dalam merumuskan masalah adalah sebagai berikut: 1) memulai dengan menulis beberapa pertanyaan yang bersifat ilmiah, 2) menyisihkan pertanyaan-pertanyaan yang tidak dapat dijawab dengan pengumpulan bukti, 3) memecah pertanyaan umum menjadi pertanyaan-pertanyaan spesifik yang dapat diselidiki satu persatu, dan 4) merumuskan pertanyaan yang dapat dijawab melalui penyelidikan.

9) Merumuskan Hipotesis adalah suatu prediksi berdasarkan pengamatan yang dapat diuji atau jawaban sementara dari rumusan masalah. Hipotesis biasanya dibuat pada suatu perencanaan penelitian yang memberikan prediksi pengaruh yang akan terjadi dari variabel manipulasi terhadap variabel respon. Hipotesis dapat dirumuskan secara induktif berdasarkan data hasil pengamatan maupun secara deduktif berdasarkan teori menuju suatu pernyataan. Beberapa petunjuk melatih siswa dalam merumuskan hipotesis sebagai berikut: 1) hipotesis dihasilkan dari masalah-masalah yang telah diidentifikasi atau pertanyaan-pertanyaan yang telah diajukan, 2) hipotesis harus dapat diuji melalui suatu penyelidikan, dan 3) hipotesis dirumuskan dalam bentuk pernyataan (jika… maka….), bukan dalam bentuk pertanyaan. Contoh hipotesis: jika sumber tegangan diperbesar maka semakin keras bunyi yang dihasilkan oleh bel listrik.

10) Merencanakan Eksperimen adalah membuat suatu rencana terorganisasi untuk menguji suatu hipotesis. Merencanakan eksperimen tidak harus selalu dalam bentuk penelitian yang rumit, tetapi cukup dilatihkan bagaimana cara mengidentifikasi variabel yang diperlukan untuk menguji hipotesis, mendefinisikan secara operasional variabel tersebut, merencanakan prosedur eksperimen, dan merencanakan tabel data hasil pengamatan.

(1) Identifikasi Variabel

Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada situasi tertentu. Keterampilan identifikasi variabel dapat diukur berdasarkan tiga tujuan pembelajaran berikut: a) mengidentifikasi variabel dari suatu pernyataan tertulis atau dari deskripsi suatu eksperimen, b) mengidentifikasi variabel manipulasi (suatu variabel yang secara sengaja diubah atau dimanipulasi dalam suatu situasi) dan variabel respon (variabel yang berubah sebagai akibat dari variabel manipulasi), dan c) mengidentifikasi variabel kontrol (variabel yang dijaga tetap selama eksperimen) dari suatu pernyataan tertulis atau deskripsi suatu eksperimen.

Beberapa petunjuk melatih siswa dalam mengidentifikasi variabel sebagai berikut: a) memulai dengan mendeskripsikan pertanyaan atau proses yang sedang diselidiki, kemudian mengidentifikasi variabel manipulasi dan variabel respon dalam eksperimen tersebut, memprediksi hasil yang dapat diamati pada variabel respon, b) membuat daftar seluruh variabel lain yang mempengaruhi variabel respon, c) membuat pertimbangan setiap jenis variabel umum, seperti waktu, suhu, panjang, masa, volume, jumlah, dan jenis zat yang digunakan, dan d) menentukan variabel kontrol.

(2) Definisi Operasional Variabel

Definisi operasional variabel adalah pernyataan yang mendeskripsikan bagaimana variabel tertentu harus diukur atau bagaimana suatu benda/kondisi harus dikenali. Definisi tersebut harus menyatakan tindakan apa yang akan dilakukan dan pengamatan apa yang akan dicatat dari suatu eksperimen. Beberapa petunjuk untuk melatih siswa membuat definisi operasional variabel adalah sebagai berikut: a) mempelajari seluruh rencana tertulis untuk melaksanakan sebuah eksperimen atau menulis sebuah rencana bila belum ada, b) mengidentifikasi setiap variabel atau istilah yang belum memiliki arti tunggal yang jelas, dan c) menulis definisi yang jelas dan lengkap tentang apa yang seharusnya dilakukan atau diukur.

(3) Prosedur Eksperimen

Prosedur eksperimen adalah suatu deskripsi langkah demi langkah tentang bagaimana mengubah variabel manipulasi dan mengamati pengaruh-pengaruh terhadap variabel respon.

(4) Tabel Data Hasil Pengamatan

Tabel data adalah susunan informasi terorganisasi dalam baris-baris dan kolom-kolom berlabel. Tabel data sangat membantu menginterpretasikan informasi yang telah dikumpulkan orang lain, menyediakan cara teratur untuk mencatat data hasil pengamatan, dan mengingatkan data apa saja yang perlu dikumpulkan. Beberapa petunjuk melatih siswa dalam membuat tabel data sebagai berikut: a) mempertimbangkan variabel manipulasi dan respon untuk menentukan pengamatan yang akan dilakukan, b) merencanakan pengamatan sesuai dengan pola tertentu, misalnya: setiap satu menit atau setiap 10 lilitan kawat, c) membuat draf tabel data dan sebuah judul tabel yang sesuai, d) menuliskan satuan ke dalam label kolom, e) membandingkan draf tabel data dengan rencana, dan f) merevisi draf tabel data.

11) Melaksanakan Eksperimen, eksperimen dilaksanakan untuk menjawab suatu permasalahan atau menguji suatu hipotesis. Pada kegiatan ini, siswa dilatih bertindak sebagai peneliti sehingga dituntut bersikap obyektif, sistematis, logis, dan teliti.

12) Menganalisis Data adalah menjelaskan atau mengartikan data yang diperoleh dari hasil eksperimen. Menganalisis data dapat dilakukan dengan cara membandingkan atau mencari kecenderungan dari data yang dianalisis.

13) Menyimpulkan Data adalah pembuatan pernyataan yang mengikhtisarkan apa yang telah dipelajari dari suatu eksperimen atau pengamatan. Kesimpulan hasil eksperimen pada umumnya berkaitan dengan hipotesis, karena setelah siswa melaksanakan eksperimen baru dapat disimpulkan apakah hipotesis itu diterima atau ditolak. Beberapa petunjuk melatih siswa menarik kesimpulan sebagai berikut: 1) menjadikan hipotesis sebagai acuan dalam eksperimen, 2) mengiden-tifikasi pola-pola dari data yang dianalisis, 3) menentukan apakah data yang diperoleh mendukung hipotesis atau tidak, dan 4) membuat pertimbangan, apakah perlu merencanakan eksperimen lain untuk mendukung kesimpulan yang dibuat.

Para ahli pendidikan sains membagi keterampilan proses sains secara berbeda-beda namun hampir sama satu sama lain. Pada Tabel 3 dikemukakan beberapa jenis keterampilan proses menurut beberapa ahli.

http://fisika21.files.wordpress.com/2012/10/pic-3.png?w=450

C. Cara Mengukur Keterampilan Proses Sains

1. Karakteristik Pokok Uji Keterampilan Proses Sains

a) Karakteristik umum, yaitu:

Pokok uji keterampilan proses tidk boleh dibebani konsep. Hal ini diupayakan agar poko uji tidak rnacu dengan pengukuran penguasaan konsepnya. Konsep yang terlibat harus diyakini oleh penyusun pokok uji sudah dipelajari siswa atau tidak asing bagi siswa.

Mengandung sejumlah informasi yang harus diolah responden atau siswa. Informasinya dapat berupa gambar, diagram, grafik, data dalam tabel atau uraian, atau objek aslinya.

Aspek yang akan diukur harus jelas dan hanya mengandung satu aspek saja, misalnya interpretasi.

b) Karakteristik khusus, yaitu:

Observasi harus dari objek atau peristiwa sesungguhnya

Interpretasi harus menyajikan sejumlah data untuk memperlihatkan pola

Klasifikasi harus ada kesempatan mencari/menemukan persamaan dan perbedaan, atau diberikan kriteria tertentu untuk melakukan pengelompokan atau ditentukan jumlah kelompok yang harus terbentuk

Prediksi harus jelas pola atau kecenderungan untuk dapat mengajukan dugaan atau ramalan

Berkomunikasi harus ada satu bentuk penyajian tertentu untuk diubah ke bentuk penyajian lainnya, misalnya bentuk uraian ke bentuk bagan atau bentuk tabel ke bentuk grafik.

Berhipotesis dapat merumuskan dugaan atau jawaban sementara, atau menguji pernyataan yang ada dan mengandung hubungan dua variabel atau lebih, biasanya mengandung cara kerja untuk menguji atau membuktikan

Merencanakan percobaan atau penyelidikan harus memberi kesempatan untuk mengusulkan gagasan berkenaan dengan alat/bahan yang akan digunakan, urutan prosedur yang harus ditempuh, menentukan peubah, mengendalikan peubah

Menerapkan konsep atau prinsip harus membuat konsep/prinsip yang akan diterapkan tanpa menyebutkan nama konsepnya.

Mengajukan pertanyaan harus memunculkan sesuatu yang mengherankan, mustahil, tidak biasa atau kontraktif agar responden atau siswa termotivasi untuk bertanya.

2. Penyusunan Pokok Uji Keterampilan Proses sains

Penyusunan pokok uji KPS sebaiknya memilih satu konsep tertentu lalu menyajikan sejumlah informasi yang perlu diolah. Setelah itu menentukan bentuk jawaban yang diminta misalnya tanda silang, tanda cek, atau menuliskan jawaban singkat 3 buah lalu menyiapkan pertanyaan untuk memperoleh jawaban yang diharapkan. Misalnya uji keterampilan observasi tentang bagian-bagian bunga. Mengajukan pertanyaan mengenai jumlah kelopak, jumlah dan keadaan daun mahkota bunga, bentuk kepala sari, keadaan kepala putik, dan ciri bunga tersebut. Respon diminta dalam bentuk jawaban singkat lima buah berurutan ke bawah dari a sampai e (Rustaman, 2003).

3. Pemberian Skor Pokok Uji Keterampilan Proses Sains

Pokok uji keterampilan proses memerlukan skor dengan cara tertentu. Setiap respon yang benar diberi skor dengan bobot tertentu, umpamanya masing-masing 1 untuk pokok uji observasi di atas yang berarti jumlah skornya 5. Untuk respon yang lebih kompleks, misalnya membuat pertanyaan, dapat diberi skor bervariasi berdasarkan tingkat kesulitannya. Misalnya pertanyaan berlatar belakang hipotesis diberi skor 3; pertanyaan apa, mengapa, bagaimana diberi skor 2; pertanyaan yang meminta penjelasan diberi skor 1 (Rustaman, 2003).

D. Penerapan Pendekatan Keterampilan Proses Sains Dalam Pembelajaran Fisika

Dengan menggunakan keterampilan-keterampilan proses sains diharapkan mampu menemukan dan mengembangkan sendiri fakta dan konsep serta menumbuhkan dan mengembangankan sikap dan nilai. Dalam proses belajar mengajar ini akan menciptakan kondisi belajar yang melibatkan siswa secara aktif. Agar keterampilan proses yang dikembangkan dapat berjalan, siswa perlu dilatih untuk melaksanakan keterampilan proses sains.

Oleh karena itu, pembelajaran dengan pendekatan keterampilan proses perlu dilaksanakan yang melibatkan siswa untuk aktif dalam kegiatan percobaan laboratorium. Pembelajaran dengan pendekatan keterampilan proses memungkinkan siswa dapat menumbuhkan sikap ilmiah untuk mengembangkan keterampilan-keterampilan yang mendasar, sehingga dalam proses pembelajaran siswa dapat memahami konsep yang dipelajarinya. Dengan demikian hasil belajar yang meliputi pengetahuan, keterampilan, dan sikap sebagai tuntutan kompetensi dalam kurikulum yang dikembangkan saat ini akan tercapai.

Indikator kebermaknaan belajar, khususnya kebermaknaan sains (fisika) pada jenjang pendidikan sekolah menengah pertama (SMP) tersirat di dalam kurikulum tingkat satuan pendidikan (KTSP) sebagai berikut :
“Belajar Sains merupakan cara mencari tahu tentang alam semesta untuk menguasai pengetahuan, fakta-fakta, konsep-konsep, prinsip-prinsip, proses penemuan, dan memiliki sikap ilmiah”

Pemberdayaan guru dalam KTSP ini akan lebih baik, karena guru harus memikirkan perencanaan penyampaian materinya. Penerapan KTSP memberikan peluang bagi setiap sekolah untuk menyusun kurikulumnya sendiri, dan untuk itu tiap guru yang akan mengajar di kelas dituntut memiliki kemampuan menyusun kurikulum yang tepat bagi peserta didiknya dan dikembangkan dalam pendidikan saat ini, menuntut siswa untuk aktif dalam pembelajaran dan mempersyaratkan kompetensi sebagai hasil belajar yang meliputi tiga ranah yaitu pengetahuan, keterampilan, dan sikap. Sesuai pusat kurikulum, di tingkat SMP/MTs diharapkan ada penekanan pembelajaran sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat secara terpadu yang diarahkan pada pengalaman belajar untuk merancang dan membuat suatu karya melalui penerapan konsep fisika dan kompetensi bekerja ilmiah secara bijaksana. Peran guru dalam pembelajaran sebagai pembimbing dan siswa menemukan sendiri konsep atau fakta yang akan dipelajarinya sehingga muncul sikap ilmiah siswa. Proses penemuan sendiri akan lebih bermanfaat bagi siswa sehingga pengetahuan yang dimiliki sulit untuk dilupakan.