Pembelajaran Sains dengan Pendekatan Saintifik dan Literasi Sains

Oleh : Nur Wakhidah
Jurusan PGMI Fakultas FTK UIN Sunan Ampel Surabaya

Pembelajaran bermakna (meaningful learning) dalam mempelajari sains akan terjadi manakala guru dapat memfasilitasi siswa untuk menghubungkan pengalaman yang dimiliki siswa sebelumnya dengan materi yang akan dipelajarinya serta dapat menghubungkan dengan materi lain yang berhubungan dalam rangka memperluas pengetahuan yang dimiliki bahkan aplikasinya dalam kehidupan. Pembelajaran dengan menggunakan pendekatan saintifik (scientific approach) memberi kesempatan seluas-luasnya kepada siswa untuk melakukan pembelajaran kontekstual sehingga pembelajaran menjadi bermakna yang dimulai pada fase mengamati. Pengamatan terhadap suatu fenomena secara langsung atau simulasinya memberikan kebermaknaan bagi siswa. Fase mengasosiasi dari pendekatan saintifik memberi peluang kepada siswa untuk menghubungkan antara konsep sebelumnya, konsep yang sedang dipelajari dan hubungannya dengan materi yang lain sehingga diharapkan dapat meningkatkan literasi sains siswa.

A. Pendahuluan
Manusia dalam sejarahnya mengalami perkembangan yang sangat pesat memasuki abad teknologi dewasa ini. Ilmu pengetahuan dan teknologi berkembang karena tuntutan hidup manusia sehingga manusia dalam kehidupannya menjadi lebih mudah dan lebih enak daripada sebelumnya. Di era teknologi ini seseorang atau warga negara perlu memperoleh pengetahuan tentang pengetahuan dan teknologi meskipun hanya sebagai pengguna. Era globalisasi menuntut orang untuk melek ilmu pengetahuan dan teknologi yang terkait dengan kehidupan sehari-hari. Telepon genggam sudah merupakan salah satu produk teknologi yang tidak asing lagi bagi setiap orang dari berbagai kalangan. Hasil pengembangan teknologi ini orang dapat menjelajah dunia tanpa batas ruang dan waktu.

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi mempengaruhi berbagai sendi kehidupan baik dari aspek ekonomi, politik, sosial, kebudayaan termasuk pendidikan. Pendidikan sangat penting dalam menghadapi perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Pendidikan merupakan investasi yang penting dalam menghasilkan sumber daya manusia. Pendidikan yang baik merupakan sarana untuk mencetak sumber daya manusia yang bermutu. Sumber daya manusia yang bermutu merupakan faktor penting dalam pembangunan di era globalisasi.

Pembelajaran di kelas khususnya pembelajaran sains hendaknya menuntun siswa untuk melek akan ilmu pengetahuan dan teknologi. Siswa diajak untuk belajar menghubungkan materi yang dipelajari di sekolah dengan konteks dalam kehidupannya serta kaitan antara ilmu pengetahuan dan teknologi sehingga pelajaran di sekolah tidak merupakan sesuatu yang bersifat informatif akan tetapi lebih bersifat praktis dan bermanfaat dalam rangka pengambilan keputusan dan penyelesaian masalah dalam kehidupan. Berdasarkan kedalaman cara mempelajarinya sains memiliki 4 dimensi antara lain pembelajaran sains dimaksudkan untuk memperoleh suatu interaksi antara sains dengan teknologi dan masyarakat (Chiapetta and Koballa, 2010).
Proses pendidikan harus mampu memperhitungkan dan melakukan antisipasi atau outlook terhadap kebutuhan perkembangan ilmu pengetahuan, teknologi, sosial, ekonomi, politik, dan kenegaraan secara simultan dalam rangka menjaga dan memelihara nilai-nilai dan norma-norma kehidupan masyarakat. Pengembangan pendidikan untuk kepentingan masa depan bangsa dan negara yang lebih baik perlu dirancang secara terpadu sejalan dengan aspek-aspek tersebut di atas, sehingga pendidikan merupakan wahana pengembangan sumber daya manusia yang mampu menjadi ”subyek” pengembangan IPTEK dan globalisasi informasi.

B. Pengertian dan Literasi Sains
Literasi berasal dari kata “literacy” (bahasa Inggris) yang berarti melek huruf atau gerakan pemberantasan buta huruf. Kata sains berasal dari kata “science” (bahasa Inggris) yang berarti ilmu pengetahuan. PISA (Programme for International Student Assesment) mendefinisikan literasi sains sebagai kemampuan untuk menggunakan pengetahuan sains, mengidentifikasi permasalahan yang terkait dengan alam dan menarik kesimpulan berdasarkan bukti-bukti dalam rangka mengerti serta membuat keputusan tentang fenomena alam dan perubahan yang terjadi pada alam sebagai akibat dari ulah tangan manusia (Witte, 2003). PISA (2000) menetapkan lima komponen proses sains dalam penilaian literasi sains, yaitu:
1. mengenal pertanyaan ilmiah, yaitu pertanyaan yang memuat hubungan dua variable atau lebih sehingga dapat diselidiki secara ilmiah
2. mengidentifikasi bukti yang diperlukan dalam penyelidikan ilmiah, yaitu proses ini melibatkan identifikasi bukti yang diperlukan untuk menjawab pertanyaan, termasuk bagaimana prosedur, alat dan bahan dirancang dalam melakukan proses ilmiah.
3. menarik kesimpulan, yaitu proses ini melibatkan kemampuan menghubungkan kesimpulan dengan bukti yang telah dikumpulkan melalui proses ilmiah teori yang mendasari dalam pengambilan kesimpulan.
4. mengkomunikasikan kesimpulan, yakni mengungkapkan secara tepat kesimpulan yang dapat ditarik dari bukti yang tersedia dan mengkomunikasikannya dalam bahasa lisan maupun tertulis
5. mendemonstrasikan pemahaman terhadap konsep-konsep sains, yakni kemampuan menggunakan konsep-konsep dalam situasi yang berbeda dari apa yang telah dipelajarinya.

C. Tingkatan Literasi Sains
Literasi sains seseorang setelah proses pembelajaran berbeda-beda tergantun dari pemahaman sebelumnya, pemahaman saat proses pembelajaran berlangsung dan kemampuan siswa dalam mengasosiasikan pemahaman yang dimiliki dengan konsep atau situasi lain. Bybee (1997) yang dikutip Shwartz et al (2006), menyarankan skala teoritis yang komprehensif untuk penilaian literasi sains selama studi sains di sekolah menjadi empat tingkatan yaitu:

1. Buta huruf ilmiah (Scientific illiteracy): Siswa yang tidak memiliki kosa kata, konsep, konteks, atau kapasitas kognitif untuk mengidentifikasi pertanyaan ilmiah dan tidak mampu untuk menghubungkan konsep atau tidak mengenali konsep sains.
2. Literasi sains nominal (Nominal scientific literacy). Siswa mengenali konsep yang terkait dengan ilmu pengetahuan, tetapi tingkat pemahaman jelas menunjukkan kesalahpahaman.
3. Literasi sains fungsional (Functional scientific literacy). Siswa dapat menjelaskan konsep dengan benar, tetapi memiliki pemahaman yang terbatas tentang konsep itu.
4. Literasi sains konseptual (Conceptual scientific literacy). Siswa mengembangkan beberapa pemahaman utama skema konseptual dari suatu disiplin ilmu dan mampu menghubungkannya untuk memperoleh suatu pemahaman umum tentang sains termasuk di dalamnya kemampuan prosedural dan pemahaman tentang proses penyelidikan ilmiah dan desain teknologi.
5. Literasi sains multidimensi (Multidimensional scientific literacy). Ini perspektif literasi sains yang mampu menggabungkan pemahaman ilmu yang melampaui konsep disiplin ilmu dan prosedur penyelidikan ilmiah.

Ini termasuk filosofis, historis, dan sosial dimensi ilmu pengetahuan dan teknologi. Siswa mengembangkan pemahaman ilmu pengetahuan dan teknologi tentang hubungannya dengan kehidupan sehari-hari mereka. Lebih khusus, siswa mulai membuat koneksi dalam berbagai disiplin ilmu, dan antara ilmu pengetahuan, teknologi, dan isu-isu yang lebih besar dalam kehidupan masyarakat.

Pandangan terhadap literasi sains yang dilakukan oleh PISA 2003 yang membagi literasi sains dalam tiga dimensi besar literasi sains dalam pengukurannya, yakni kompetensi/proses sains, konten/pengetahuan sains dan konteks aplikasi sains, yaitu:
1. Aspek konteks, PISA menilai pengetahuan sains relevan dengan kurikulum pendidikan sains di negara partisipan tanpa membatasi diri pada aspek-aspek umum kurikulum nasional tiap negara yang mencakup bidang-bidang aplikasi sains dalam seting personal, sosial dan global seperti kesehatan, sumber daya alam, mutu lingkungan, dan perkembangan mutakhir sains dan teknologi.
2. Aspek konten, konten sains berisi konsep-konsep kunci dari sains yang diperlukan untuk memahami fenomena alam dan perubahan yang dilakukan terhadap alam melalui aktivitas manusia.
3. Aspek Kompetensi/Proses, PISA memandang perlunya pendidikan sains untuk mengembangkan kemampuan siswa memahami hakekat sains, prosedur sains, serta kekuatan dan kelemahan sains. Siswa perlu memahami bagaimana ilmuwan menemukan ilmu yang kemudian dapat diadopsi dalam pembelajaran sains

D. Pembelajaran Sains dengan Pendekatan Saintifik
Pendekatan saintifik (scientific approach) adalah suatu titik tolak atau cara pandang yang dilakukan oleh guru dalam rangka meniru ilmuwan, karena pendekatan ini meniru langkah-langkah metode ilmiah yang digunakan oleh ilmuwan dalam menemukan ilmu pengetahuan (Wieman C, 2007). Pendekatan ini dapat melatih siswa untuk menjadi ilmuwan dalam menemukan konsep yang dipelajari (Wieman, 2007).

Pembelajaran sains dengan menggunakan pendekatan saintifik bersifat kontekstual sehingga langsung bersentuhan dengan kehidupan dan pengalaman nyata siswa, karena pada fase pengamatan siswa seyogyanya diberikan fenomena yang sesuali dengan konteks siswa untuk memberi kesempatan kepada siswa menghubungkan konsep materi di sekolah dengan kehidupannya (Smith, 2010). Pendekatan saintifik dalam pembelajaran sains sangat cocok dengan teori konstruktivis sehingga pembelajaran menjadi lebih bermakna. Mengajarkan IPA dengan pendekatan saintifik juga berarti melatihkan keterampilan proses sains yang memfasilitasi siswa untuk memahami sains sebagaimana sains ditemukan dan mendorong siswa untuk menciptakan informasi ilmiah melalui penelitian ilmiahnya (Karar & Yenice, 2012).

Pembelajaran IPA selayaknya dilakukan melalui proses pengamatan, selanjutnya dilakukan percobaan untuk menjelaskan atau membuktikan kebenaran suatu konsep sehingga siswa mempunyai pengalaman belajar tentang konsep secara kontekstual (Orion, 2007). Kurikulum 2013 menekankan penerapan pendekatan saintifik yang mempunyai langkah-langkah, yaitu 1) mengamati, 2) menanya, 3) mencoba, 4) mengasosiasikan/menalar, 5) mengkomunikasikan (Sudarwan, 2013).

Penerapan pendekatan saintifik dalam pembelajaran melibatkan keterampilan proses antara lain seperti mengamati, mengklasifikasi, mengukur. Keterampilan proses sains merupakan keterampilan yang digunakan para ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah. Indikator keterampilan yang dilatihkan dalam pendekatan saintifik mempunyai kemiripan dengan keterampilan proses sains (Rustaman, 2007).

Metode pembelajaran tradisional menjadikan siswa menjadi pendengar yang pasif sedangkan pembelajaran dengan pendekatan saintifik akan mendorong siswa aktif dalam pembelajaran (Hussain A, et al, 2011). Pendekatan saintifik memberi kesempatan kesempatan seluas-luasnya kepada siswa untu mengadakan proses pengamatan terhadap fenomena yang ditampilkan oleh guru. Xu et al (2012) mengatakan bahwa obyek yang ditampilakn merupakan stimulus bagi siswa untuk belajar. Stimulus yang cocok sangat diperlukan dalam pembelajaran.

Proses mengamati menurut Moreno (2010) dapat terjadi pada obyek nyata maupun simulasi yang dapat dipakai sebagai stimulus untuk merangsang siswa belajar dan mengajukan pertanyaan. Guru yang memberikan kesempatan bertanya kepada siswa akan mengembangkan rasa ingin tahu sehingga akan mendorong siswa untuk mempelajari materi yang sedang dipelajarinya. Chin (2001) yang mengutip laporan White & Gunstone (1992) menyatakan bahwa rendahnya tingkat pertanyaan siswa ditemukan berkorelasi dengan prestasi belajar.
Fase mengumpulkan informasi merupakan suatu kegiatan yang berupaya untuk menjawab pertanyaan yang telah diajukan. Salah satu kegiatan siswa dalam rangka mengumpulkan informasi adalah mencoba dengan merancang percobaan. Setting laboratorium akan membuat situasi pembelajaran menjadi seperti dunia nyata siswa dan memberi kesempatan untuk melatihkan keterampilan menyelesaikan masalah, memberikan kesempatan untuk melakukan hands on experiences, aktif berpikir dan merefleksi pengetahuan yang dimiliki siswa (Veselinovska et al, 2011).

Pembelajaran sains mempunyai potensi yang besar sebagai wahana untuk mengembangkan berbagai kemampuan berpikir (Hinduan, 2003). Mengasosiasi dilakukan untuk menemukan keterkaitan satu informasi dengan informasi lainya untuk menemukan pola dari keterkaitan tersebut. Aktivitas ini juga diistilahkan sebagai kegiatan menalar, yaitu proses berfikir yang logis dan sistematis atas fakta-fakta empiris yang telah dilakukan siswa pada fase mencoba untuk memperoleh simpulan berupa pengetahuan. Proses berpikir akan terbangun manakala siswa dilibatkan sepenuhnya mulai dari poses pengamatan terhadap suatu fenomena. Penampilan fenomena yang kontekstual sangat penting dalam mengkonstruk pemahaman siswa (Riegler, 2001).
Pembelajaran tidak hanya mengajarkan keterampilan untuk memahami konsep akan tetapi juga mengajarkan siswa yang mampu mengakses informasi dan mengkomunikasikanya dengan lebih baik (Bati et al., 2009). Pemahaman juga berarti bahwa seseorang melakukan suatu kegiatan seperti membaca, mendengarkan orang berbicara atau bahkan menonton televise kemudian dari hasil kegiatan tersebut seseorang dapat menceritakan kembali sesuai dengan bacaan atau apa yang ditonton merupakan suatu bentuk dari pemahaman.
Setiap individu menyusun pemahaman melalui pengalamannya dengan jalan menciptakan struktur mental dan menerapkannya dalam pembelajaran, berinteraksi dengan lingkungan dan mentranformasikannya ke dalam pikirian dengan bantuan struktur kognitif yang ada di dalam pikirannya (Cobb, 1994). Howe (2006) menyatakan bahwa suatu konsep tidak bisa dibangun dengan baik tanpa melakukan suatu interaksi sosial.

Interaksi social dapat terjadi antara guru dengan siswa atau siswa dengan teman sebaya. Pendekatan saintifik dalam proses pembelajaran memberi kesempatan kepada siswa untuk mengkomunikasikan konsep yang telah ditemukan. Kegiatan ini dapat dilakukan dengan menuliskan atau menceritakan apa yang ditemukan dalam kegiatan mencari informasi, mengasosiasikan dan menyimpulkan hasil percobaan. Hasil tersebut dipresentasikan di kelas untuk selanjutnya dinilai oleh guru sebagai hasil belajar kelompok.

Penerapan pendekatan saintifik dalam pembelajaran melibatkan keterampilan proses sains seperti mengamati, mengklasifikasi, mengukur (Depdikbud, 2013). Sebagai keterampilan belajar pendekatan saintifik perlu dilatihkan melalui pemodelan, bimbingan dan pemberian balikan (Arends, 2001). Model pembelajaran langsung tidak serta merta digunakan dalam setiap langkah-langkah dalam pendekatan saintifik, akan tetapi dapat diadopsi menjadi suatu dasar berpikir bagi pemberian bantuan guru kepada siswa. Scaffolding dalam pendidikan berarti bantuan yang diberikan kepada seseorang atau siswa untuk mencapai tujuan pembelajaran dan menjadikan siswa menjadi pembelajar yang mandiri, di mana bantuan secara bertahap akan dikurangi seiring dengan kemandirian siswa dalam menyelesaikan tugasnya (Winnips, 2001).

Menurut Fretz (2002) scaffolding meliputi bantuan oleh guru, dan rekan atau teman. Pada tiap-tiap fase perlu adanya bantuan dari guru sebagai contoh siswa perlu mendapatkan bantuan pada fase pengamatan jika pada fase ini tidak dapat berjalan sebagaimana mestinya. Bantuan dalam pembelajaran selama ini memang telah dilakukan guru dalam proses pembelajaran akan tetapi bantuan tidak dieksplisitkan dalam bentuk scaffolding yang tercantum dalam rencana pembelajaran sehingga tidak ada kewajiban untuk dilakukan. Guru yang memberikan penjelasan mengenai suatu fakta yang terjadi dalam kehidupan siswa juga merupakan suatu bentuk scaffolding.

E. Pendekatan Saintifik dan Literasi Sains
Pendidikan nasional berfungsi untuk mencerdaskan kehidupan bangsa (Sriyono, 2010) dan membangun karakter (Astuti, 2010). Pendidikan nasional bertujuan untuk mengembangkan potensi peserta didik agar menjadi manusia yang beriman dan bertaqwa kepada Tuhan YME, berakhlak mulia, sehat, berilmu, cakap, kreatif, mandiri, dan menjadi warga negara yang demokratis dan bertanggungjawab (UU Sisdiknas, 2003). Berdasarkan tujuan pendidikan nasional tersebut, kegiatan pendidikan yang dirancang dalam sebuah kurikulum merupakan sarana untuk pengembangan potensi siswa yang berimplikasi pada tercapainya keseimbangan empat dimensi, yaitu: sikap spiritual, sikap sosial, pengetahuan dan keterampilan (Depdiknas, 2013) sehingga mampu memperhitungkan dan melakukan antisipasi terhadap perkembangan ilmu pengetahuan, teknologi, sosial ekonomi, dan politik, secara simultan dalam rangka memelihara nilai-nilai dan norma-norma kehidupan dalam masyarakat.

Pembelajaran sains yang berkaitan dengan kerja ilmiah sangat tepat jika guru menerapkan metode inkuiri (Fauziah, 2011). Pendekatan saintifik dalam pelaksanaan pembelajaran IPA sebenarnya adalah implementasi inkuiri karena pendekatan ini pada dasarnya adalah seperti cara kerja ilmuwan dalam menemukan ilmu pengetahuan, yang diawali dengan adanya rasa ingin tahu sampai pada penarikan kesimpulan dari hasil percobaan (Wieman C, 2007). Langkah pembelajaran dengan pendekatan saintifik langkahnya dikembangkan dari metode ilmiah yang di dalamnya merupakan keterampilan proses sains (science process skills).

Keterampilan untuk mengamati, mengukur, merumuskan hipotesis dan melaporkan hasil percobaan merupakan bagian dari keterampilan proses sains (Rahmani, 2013).

Salah satu pendekatan yang bisa meningkatkan kemampuan literasi sains siswa adalah melalui pembelajaran dengan pendekatan inkuiri (Erniati, 2010). Dengan melakukan inkuiri siswa memperoleh pengalaman dasar untuk merefleksikan hakekat sains dan keterbatasan yang dimiliki oleh sains atau suatu klaim ilmiah (Flick & Lederman, 2006). Pendekatan saintifik merupakan pendekatan yang dipakai dalam kurikullum 2013 yang telah mengalami moratorium. Hal ini disebabkan oleh kurang familiernya guru dan siswa dalam mengimplementasikanya dalam pembelajaran. Langkah-langkah atau fase dalam pendekatan saintifik sebenarnya merupakan keterampilan proses sains seperti mengamati, menanya dan mengkomunikasikan. Siswa dalam pembelajaran perlu mengembangkan kemampuan melakukan inkuiri ilmiah. Inkuiri ilmiah adalah komponen penting untuk mengembangkan literasi sains (NGSS Lead States, 2013).

DAFTAR PUSTAKA
Bati, K., Erturk, G., & Kaptan, F. (2009). The awareness level of pre-school education teachers regarding science process skill. Procedia Social and Behavioral Sciences 2 (2010), 1993-1999.
Flick, L.B. & Lederman, N.G. (2006). Scientific Inquiry and Nature of Science: Implication for Teaching, Learning and Teacher Education. Nederland: Springer
NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States . Washington. DC: The National Academies Press.
Chiapetta, E.L. & Koballa TR. 2010. Science instruction in the middle and secondary school. Boston: Allyn & Bacon.
Chin, C. 2001. Learning in Science: What Do Students’ Questions Tell Us About Their Thinking? Education Journal. Vol. 29, No. 2, Winter 2001.
Cobb, P. 1994. Where is The Mind Constructivist an Sociocultural Perpective on Mathematical Development. Educational Research 23 (7) p. 1320.
Fretz EB , Hsin-Kai W, BaoHui Z, Elizabeth A, Davis JS and Elliot S. 2002. An Investigation of Software Scaffolds Supporting Modeling Practices. Research in Science Education 32: 567–589.
Howe, A. 2006. Development of Science Concept within Vygotskian Framework. Science Education. Singapore: John Willey and Son.
Husain H, Bais B, Hussain A, Samad SA, 2012. How to Construct Open Ended Questions. Procedia – Social and Behavioral Sciences 60 ( 2012 ) 456 – 462.
Karar EE & Yenice N. 2012. The investigation of scientific process skill level of elementary education 8 th grade students in view of demographic features Procedia – Social and Behavioral Sciences 46 ( 2012 ) 3885 – 3889
Organization for Economic Co-operation and Development (OECD-PISA) (last revised 2005). Assessment of scientific literacy in the OECD / Pisa project, http://www.pisa.oecd.org/
Orion, N. 2007. A Holistic Approach for Science Education For All. Eurasia Journal of Mathematics, Science & Technology Education, 2007, 3(2), 111-118
Riegler, A. (2001) Towards a Radical Constructivist Understanding of Science. Foundations of Science, special issue on “The Impact of Radical Constructivism on Science” 6(1):1-30.
Rustaman, N. 2007. Keterampilan Proses Sains. Bandung: Sekolah Pasca Sarjana UPI (online) (http://www.keterampilan_proses_sains.upi.com)Diakses 25 Juni 201)
Shwartz Y., Ben-Zvi R. and Hofstein A., (2006), Chemical literacy: what it means to scientists and school teachers?, Journal of Chemical Education, 83, 1557-1561.
Smith, BP. 2010. Instructional Strategies in Family and Consumer Sciences: Implementing the Contextual Teaching and Learning Pedagogical Model. Journal of Family & Consumer Sciences Education, 28(1).
Veselinovska SS, Gudeva LK, Djokic M. 2011. The effect of teaching methods on cognitive achievement in biology studying. Procedia Social and Behavioral Sciences 15 (2011) 2521–2527
Wieman C, 2007. a Scientific Approach to Science Education? Colorado: University of British Columbia.
Winnips J.C (2001) Scaffolding -by – design: A model for world web based learner support. Doctorate dissertation, faculty of Educational Science and Technology, University of Twente, Enschede Netherlands.
Xu JP, He ZJ, Ooi TL. 2012. Perceptual learning to reduce sensory eye dominance beyond the focus of top-down visual attention. Vision Research 61 (2012) 39–47

Tulisan lain yang berkaitan:

Pembelajaran Aktif yang Kaku vs yang Fleksibel (Friday, 6 September 2013, 1,067 views, 0 respon) Oleh: Drs. Darliana, M.Si. Mantan Widyaiswara Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan, Ilmu Pengetahuan Alam (PPPPTK...