Keterampilan-Keterampilan Proses Sains
Para ahli pendidikan sains memandang sains tidak hanya terdiri dari fakta, konsep, dan teori yang dapat dihafalkan, tetapi juga terdiri atas kegiatan atau proses aktif menggunakan pikiran dan sikap ilmiah dalam mempelajari gejala alam yang belum diterangkan. Secara garis besar sains dapat didefenisikan atas tiga komponen, yaitu (1) sikap ilmiah, (2) proses ilmiah, dan (3) produk ilmiah. Jadi proses atau keterampilan proses atau metode ilmiah merupakan bagian studi sains, termasuk materi bidang studi yang harus dipelajari siswa. Mengajarkan bidang studi sains (IPA) berupa produk atau fakta, konsep dan teori saja belum lengkap, karena baru mengajarkan salah satu komponennya.
Komponen sikap ilmiah yang perlu ditumbuhkan antara lain adalah tanggung jawab, keinginan hendak tahu, jujur, terbuka, obyektif, kreatif, toleransi, kecermatan bekerja, percaya diri sendiri, konsep diri positif, mengenal hubungan antara masyarakat dan sains,perhatian terhadap sesama mahluk hidup, menyadari bahwa kemajuan ilmiah diperoleh dari sudut usaha bersama, dan menginterpretasikan gejala alam dari sudut prinsip-prinsip ilmiah. Dengan kata lain pendidikan sains juga bertujuan mengembangkan kepribadian siswa.
Proses dapat didefenisikan sebagai perangkat keterampilan kompleks yang digunakan ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah. Proses atau metode ilmiah itu merupakan konsep besar yang dapat dirinci menjadi sejumlah komponen yang harus dikuasai apabila orang itu hendak melakukan penelitian dan pengembangan dalam bidangnya. Sainstis mengembangkan teori antara melalui keterampilan proses.
A. Keterampilan Proses Sains Menurut Abruscato
Abruscato (1992), mengklasifikasikan keterampilan proses sains menjadi dua bagian, yaitu keterampilan proses dasar (Basic Processes) dan keterampilan proses terintegrasi (Integrated Processes). Keterampilan proses dasar terdiri atas:
1. Pengamatan
2. Penggunaan bilangan
3. Pengklasifikasian
4. Pengukuran
5. Pengkomunikasian
6. Peramalan
7. Penginferensial
Sedangkan keterampilan proses terintegrasi terdiri atas:
1. Pengontrolan variabel
2. Penafsiran data
3. Perumusan hipotesis
4. Pendefinisian secara operasional
5. Melakukan eksperimen.
Agar siswa memiliki keterampilan-keterampilan tersebut, maka harus dilatih untuk melakukan kegiatan-kegiatan sehubungan dengan keterampilan itu.
B. Keterampilan Proses Sains Menurut Kurikulum 2006
Pemberian pengalaman belajar secara langsung dalam pembelajaran sains sangat ditekankan melalui penggunaan dan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah dengan tujuan untuk memahami konsep-konsep dan mampu memecahkan masalah.
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Dasar (SD) dan Madrasah Ibtidaiyah (MI) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengklasifikasi
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
5. Mengkomunikasikan
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Melakukan eksperimen
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Pertama (SMP) dan Madrasah Tsanawiyah (MTs) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Menggolongkan atau Mengkelaskan
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
5. Mengkomunikasikan hasil
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Menganalisis
9. Mensintesis
10. Melakukan percobaan
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Umum (SMU) dan Madrasah Aliyah (MA) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengukur
3. Menggolongkan
4. Mengajuakn Pertanyaan
5. Menyusun Hipotesis
6. Merencanakan percobaan
7. Mengidentifikasi variabel
8. Menentukan langkah kerja
9. Melakukan eksperimen
10. Membuat dan Menafsirkan informasi/grafik
11. Menerapkan konsep
12. Menyimpulkan
13. Mengkomunikasikan baik secara verbal maupun nonverbal.
Keterampilan-keterampilan Proses Sains adalah keterampilan-keterampilan yang dipelajari siswa pada saat mereka melakukan inquiri ilmiah. Pada saat mereka terlibat aktif dalam penyelidikan ilmiah, mereka menggunakan berbagai macam keterampilan proses, bukan hanya satu metode ilmiah tunggal. Keterampilan-keterampilan proses sains dikembangkan bersama-sama dengan fakta-fakta, konsep-konsep, dan prinsip-prinsip sains.
Menurut Nur (2003) keterampilan proses tersebut adalah pengamatan, pengklasifikasian, penginferensian, peramalan, pengkomunikasian, pengukuran, penggunaan bilangan,penginterpretasian data, melakukan eksperimen, pengontrolan variabel, perumusan hipotesis, dan pendefinisian secara operasional.
1. Pengamatan
Pengamatan adalah penggunaan indera-indera seseorang. Seorang mengamati dengan penglihatan, pendengaran, pengecapan, perabaan, dan pembauan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat pengamatan adalah: (a) penggunaan indera-indera tidak hanya penglihatan; (b) pengorganisasian obyek-obyek menurut satu sifat tertentu; (c)pengidentifikasian banyak sifat; (d) pengidentifikasian perubahan-perubahan dalam suatu obyek; (e) melakukan pengamatan kuantitatif, contohnya: �5 kilogram� bukan �massa� (f)melakukan pengamatan kualitatif, contohnya: �baunya seperti susu asam� bukan �berbau�.
Pengamatan yang dilakukan hanya dengan menggunakan indera tanpa mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kualitatif, sedangkan pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kuantitatif. Besaran yang diperoleh dari mencacah termasuk pengamatan kuantitaif.
Pengamatan kualitatif didefenisikan sebagai pengamatan yang dilakukan dengan beberapa atau seluruh indera, yaitu dengan mendeskripsikan apa yang dilihat, apa yang dirasa, apa yang dibau, apa yang didengar, apa yang dicicipi dari obyek yang diamati.
Pengamatan yang hanya menggunakan satu indera tidak dapat memberikan deskripsi yang lengkap tentang obyek yang diamati. Carin (1993) mengemukakan bahwa terdapat tujuh komponen untuk melakukan
pengamatan ilmiah yang baik, yaitu:
1. Rencana (plan). Buatlah rencana untuk penuntun pengamatan supaya tidak terlewati hal-hal yang penting atau supaya tidak terjadi pengulangan yang tidak perlu.
2. Indera (Senses). Pergunakanlah semua indera yang tepat kalau perlu memakai alat untuk membantu indera dalam mengumpulkan informasi yang jelas.
3. Pertanyaan (Question). Tetaplah mepunyai rasa ingin tahu selama mengamati, waspadalah terhadap perbedaan-perbedaan dan pertanyakanlah segala sesuatu untuk mendapatkan informasi baru dan pengamatan baru.
4. Pengukuran (Measurement). Buatlah pengukuran-pengukuran variabel yang penting untuk melengkapi pengamatan kualitatif.
5. Persamaan dan perbedaan (Similarities and Differences). Identifikasikanlah persamaan dan perbedaan antara obyek pengamatan dengan obyek-obyek lain yang dapat dibandingkan.
6. Perubahan (Changes). Amati perubahan-perubahan alami yang terjadi pada obyek atau sistem yang sedang diteliti. Bila perlu buatlah perubahan-perubahan dan amati perubahan yang terjadi sebagai akibat.
7. Komunikasi (Communication). Laporkan hasil pengamatan anda dengan jells mempergunakan uraian, diagram-diagram, gambar-gambar dan metode-metode lain yang tepat.
2. Penggunaan bilangan
Penggunaan bilangan meliputi pengurutan, penghitungan, penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian bilangan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat menggunakan bilangan adalah: (a) penghitungan; (b) pengurutan; (c) penyusunan bilangan dalam pola-pola yang benar; (d) pengunaan keterampilan matematika yang sesuai.
3. Pengklasifikasian
Pengklasifikasian adalah pengelompokan obyek-obyek menurut sifat-sifat tertentu. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengidentifikasian suatu sifat umum, contohnya:mineral menyerupai logam dan mineral yang tidak menyerupai logam; (b) memilah-milahkan dengan menggunakan dua sifat atau lebih, contohnya: yang memiliki celah yang dapat menggores gelas; dan mineral tanpa celah dan mineral yang tidak dapat menggores gelas.
4. Pengukuran
Pengukuran adalah penemuan ukuran dari suatu obyek, berapakah suatu obyek,berapa banyak ruang yang ditempati suatu obyek. Obyek tersebut dibandingkan dengan suatu satuan pengukuran, misalnya sebuah penjepit kertas atau satuan baku sentimeter. Proses ini digunakan untuk melakukan pengamatan kuantitatif. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengukuran panjang, volume, massa, temperatur, dan waktu dalam satuan yang sesuai; (b) memilih alat dan satuan yang sesuai untuk tugas pengukuran tertentu tersebut.
5. Pengkomunikasian
Pengkomunikasian adalah mengatakan apa yang diketahui seseorang dengan ucapan kata-kata, tulisan, gambar, demonstrasi, atau grafik. Jadi penting menyatakan sesuatu atau menulis data sejelas-jelasnya. Guru dapat membantu siswa dengan jalan memberi kesempatan sebanyak-banyaknya berlatih berkomunikasi dan membantu mereka mengevaluasi apa yang mereka katakan atau tulis. 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; (c) perancangan poster atau diagram untuk menyajikan orang lain.
6. Peramalan
Peramalan 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 yang
dikerjakan siswa adalah: (a) penggunaan data dan pengamatan yang sesuai; (b) penafsiran generalisasi tentang pola-pola; (c) pengujian kebenaran dari ramalan-ramalan yang sesuai.
7. Penginferensial
Penginferensial adalah penggunaan seseorang apa yang diamati untuk menjelaskan sesuatu yang telah terjadi. Penginferensial berlangsung, melampaui suatu pengamatan untuk menafsirkan apa yang telah diamati. Sebagai contoh: Seorang melihat suatu petak rumput mati. Suatu inferensi yang mungkin diajukaan adalah bahwa cacing tanah tersebut yang menyebabkan rumput itu mati. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) mengkaitkan pengamatan dengan pengalaman atau pengetahuan terdahulu; (b) mengajukan penjelasan-penjelasan untuk pengamatan-pengamatan.
8. Identifikasi dan Pengontrolan Variabel
Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada suatu situasi tertentu. Dalam penelitian ilmiah terdapat 3 (tiga) macam variabel yang penting, yaitu variabel manipulasi, variabel respon, dan variabel kontrol. Variabel yang secara sengaja diubah disebut variabel manipulasi. Variabel yang berubah sebagai akibat pemanipulasian variabel manipulasi disebut variabel respon. Andaikan kamu telah melakukan percobaan yang menghasilkan kesimpulan bahwa �Apabila banyak lampu dihubungkan seri ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.� variabel-variabel yang kamu teliti dalam percobaan itu adalah banyak lampu dan nyala lampu. Pada percobaan itu kamu sengaja telah mengubah banyak lampu, yaitu mula-mula hanya ada satu lampu kemudian ditambahkan satu lampu lagi secara seri dengan lampu pertama. Oleh karena itu banyak lampu merupakan variabel manipulasi. Variabel lain, yaitu nyala lampu merupakan variabel respon, karena nyala lampu berubah akibat pemanipulasian variabel manipulasi. Di samping variabel manipulasi, terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi hasil suatu percobaan atau eksperimen. Dalam suatu eksperimen, kita ingin dapat mengatakan bahwa variabel manipulasi adalah satu-satunya variabel yang berpengaruh terhadap variabel respon. Oleh karena itu, harus yakin bahwa faktor lain yang dapat memiliki suatu pengaruh dicegah untuk memberikan pengaruh. Variabel yang dapat mempengaruhi hasil eksperimen, tetapi dijaga agar tidak memberikan pengaruh disebut variabel kontrol. Eksperimen yang dilakukan dengan pengontrolan variabel seperti itu dapat disebut prosedur eksperimen yang benar. Jadi mengontrol variabel berarti memastikan bahwa segala sesuatu dalam suatu percobaan adalah tetap sama kecuali satu faktor. Misalkan pada saat melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis �Apabila banyak lampu dihubungkan seri ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.� Kamu mula-mula membuat rangkaian sederhana satu baterai yang dibebani satu lampu, ternyata menyala terang. Kemudian kamu menambah satu lampu lagi secara seri dengan pertama, ternyata lampu menjadi redup. Pada saat kamu menambah satu lampu tersebut, kamu tidak mengubah empat variabel, yaitu jenis baterai, jenis kabel-kabel penghubung, jenis soket baterai, dan jenis soket lampu. Dalam percobaan ini kamu telah menjaga empat variabel itu agar tidak mempengaruhi hasil percobaan tersebut. Empat variabel kontrol itu disebut variabel kontrol. Dengan demikian kamu dapat mengatakan bahwa satu-satunya variabel yang berpengaruh terhadap redupnya nyala lampu itu (variabel respon) karena ada tambahan satu lampu secar seri (variabel manipulasi). Beberapa perilaku siswa dalam mengontrol variabel adalah: (a) pengidentifikasian variabel yang mempengaruhi hasil; (b) pengidentifikasian variabel yang diubah dalam percobaan; (c) pengidentifikasian variabel yang dikontrol dalam suatu percobaan.
9. Penafsiran Data
Penafsiran data adalah menjelaskan makna informasi yang telah dikumpulkan.Beberapa perilaku siswa adalah: (a) penyusunan data; (b) pengenalan pola-pola atau hubungan-hubungan; (c) merumuskan inferensi yang sesuai dengan menggunakan data; (d) pengikhtisaran secara benar.
10. Perumusan Hipotesis
Perumusan hipotesis adalah perumusan dugaan yang masuk akal yang dapat diuji tentang bagaimana atau mengapa sesuatu terjadi. Hipotesis sering dinyatakan sebagai pernyataan jika dan maka. Contohnya: �Dengan waktu pemanasan 1 menit, apabila volume air PDAM semakin besar, maka suhu air PDAM akan semakin kecil.� Dari rumusan ini dapat dikatakan bahwa hipotesis adalah dugaan tentang pengaruh apa yang akan diberikan variabel manipulasi terhadap variabel respon. Oleh karena itu, di dalam rumusan hipotesis lazim terdapat variabel manipulasi dan variabel respon. Hipotesis dirumuskan dalam bentuk pernyataan, bukan pertanyaan. Hipotesis dapat dirumuskan dengan penalaran induktif berdasarkan data hasil pengamatan atau dirumuskan dengan penalaran deduktif berdasarkan teori. Penalaran induktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan data atau kasus menuju ke suatu pernyataan kesimpulan umum yang dapat berbentuk hipotesis atau teori sementara. Penalaran deduktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan teori menuju pernyataan kesimpulan sementara yang bersifat spesifik. Beberapa perilaku siswa yang dikerjakan siswa saat merumuskan hipotesis adalah: (a) perumusan hipotesis berdasarkan pengamatan dan inferensi, (b) merancang cara-cara untuk menguji hipotesis, (c) merevisi hipotesis apabila data tidak mendukung hipotesis tersebut.
11. Pendefinisian Variabel Secara Operasional (PVSO)
PVSO adalah perumusan suatu definisi yang berdasarkan pada apa yang mereka lakukan atau apa yang mereka amati. Suatu definisi operasional mengatakan bagaimana sesuatu tindakan atau kejadian berlangsung, bukan apakah tindakan atau kejadian itu. Mendefenisikan secara operasional suatu variabel berarti menetapkan tindakan apa yang dilakukan dan pengamatan apa yang akan dicatat. Contohnya, dari hipotesis �Dengan waktu pemanasan 1 menit, apabila volume air PDAM semakin besar, maka suhu air PDAM akan semakin kecil.� Untuk variabel manipulasi, tindakan yang dilakukan adalah menuangkan air ke dalam gelas kimia sampai 20 ml, 40 ml, 60 ml; sedangkan pengamatan yang dicatat adalah volume air PDAM, yaitu 20 ml, 40 ml, dan 60 ml. Untuk variabel respon, tindakan yang dilakukan adalah menyalakan lilin, sedangkan pengamatan yang dicatat adalah suhu air PDAM. Penting dicatat bahwa tiap peneliti dapat membuat definisi operasional veriabel sendiri-sendiri, artinya variabel yang sama definisi operasionalnya dapat berbeda-beda bergantung pada yang ditetapkan masing-masing peneliti. Oleh karena itu, sebagian besar rancangan eksperimen sebagai persiapan pengumpulan data telah terselesaikan. Yang tersisa tinggal menetapkan variabel kontrol. Beberapa perilaku siswa saat mendefinisikan variabel secara operasional adalah; (a) memaparkan pengalaman-pengalaman dengan menggunakan obyek-obyek kongkrit, (b) mengatakan apa yang diperbuat obyek-obyek tersebut, (c) memaparkan perubahan-perubahan atau pengukuran-pengukuran selama suatu kejadian.
12. Melakukan eksperimen
Melakukan eksperimen adalah pengujian hipotesis atau prediksi. Dalam suatu eksperimen, seluruh variabel harus dijaga tetap sama kecuali satu, yaitu variabel manipulasi. Dengan kata lain, eksperimen atau percobaan dapat didefenisikan sebagai usaha sistematik yang direncanakan untuk menghasilkan data untuk menjawab suatu rumusan masalah atau menguji hipotesis. Apabila suatu variabel akan dimanipulasi dan jenis respon yang diharapkan dinyatakan secara jelas dalam bentuk definisi operasional. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa saat melakukan eksperimen adalah: (a) merumuskan dan menguji prediksi tentang kejadian-kejadian, (b) mengajukan dan menguji hipotesis, (c) mengidentifikasi dan mengontrol variabel, (d) mengevalusai prediksi dan hipotesis berdasarkan pada hasil-hasil percobaan.
Para ahli pendidikan sains memandang sains tidak hanya terdiri dari fakta, konsep, dan teori yang dapat dihafalkan, tetapi juga terdiri atas kegiatan atau proses aktif menggunakan pikiran dan sikap ilmiah dalam mempelajari gejala alam yang belum diterangkan. Secara garis besar sains dapat didefenisikan atas tiga komponen, yaitu (1) sikap ilmiah, (2) proses ilmiah, dan (3) produk ilmiah. Jadi proses atau keterampilan proses atau metode ilmiah merupakan bagian studi sains, termasuk materi bidang studi yang harus dipelajari siswa. Mengajarkan bidang studi sains (IPA) berupa produk atau fakta, konsep dan teori saja belum lengkap, karena baru mengajarkan salah satu komponennya.
Komponen sikap ilmiah yang perlu ditumbuhkan antara lain adalah tanggung jawab, keinginan hendak tahu, jujur, terbuka, obyektif, kreatif, toleransi, kecermatan bekerja, percaya diri sendiri, konsep diri positif, mengenal hubungan antara masyarakat dan sains,perhatian terhadap sesama mahluk hidup, menyadari bahwa kemajuan ilmiah diperoleh dari sudut usaha bersama, dan menginterpretasikan gejala alam dari sudut prinsip-prinsip ilmiah. Dengan kata lain pendidikan sains juga bertujuan mengembangkan kepribadian siswa.
Proses dapat didefenisikan sebagai perangkat keterampilan kompleks yang digunakan ilmuwan dalam melakukan penyelidikan ilmiah. Proses atau metode ilmiah itu merupakan konsep besar yang dapat dirinci menjadi sejumlah komponen yang harus dikuasai apabila orang itu hendak melakukan penelitian dan pengembangan dalam bidangnya. Sainstis mengembangkan teori antara melalui keterampilan proses.
A. Keterampilan Proses Sains Menurut Abruscato
Abruscato (1992), mengklasifikasikan keterampilan proses sains menjadi dua bagian, yaitu keterampilan proses dasar (Basic Processes) dan keterampilan proses terintegrasi (Integrated Processes). Keterampilan proses dasar terdiri atas:
1. Pengamatan
2. Penggunaan bilangan
3. Pengklasifikasian
4. Pengukuran
5. Pengkomunikasian
6. Peramalan
7. Penginferensial
Sedangkan keterampilan proses terintegrasi terdiri atas:
1. Pengontrolan variabel
2. Penafsiran data
3. Perumusan hipotesis
4. Pendefinisian secara operasional
5. Melakukan eksperimen.
Agar siswa memiliki keterampilan-keterampilan tersebut, maka harus dilatih untuk melakukan kegiatan-kegiatan sehubungan dengan keterampilan itu.
B. Keterampilan Proses Sains Menurut Kurikulum 2006
Pemberian pengalaman belajar secara langsung dalam pembelajaran sains sangat ditekankan melalui penggunaan dan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah dengan tujuan untuk memahami konsep-konsep dan mampu memecahkan masalah.
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Dasar (SD) dan Madrasah Ibtidaiyah (MI) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengklasifikasi
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
5. Mengkomunikasikan
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Melakukan eksperimen
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Pertama (SMP) dan Madrasah Tsanawiyah (MTs) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Menggolongkan atau Mengkelaskan
3. Mengukur
4. Menggunakan alat
5. Mengkomunikasikan hasil
6. Menafsirkan
7. Memprediksi
8. Menganalisis
9. Mensintesis
10. Melakukan percobaan
Keterampilan proses sains yang digunakan di Sekolah Menengah Umum (SMU) dan Madrasah Aliyah (MA) dalam Standar Isi antara lain:
1. Mengamati
2. Mengukur
3. Menggolongkan
4. Mengajuakn Pertanyaan
5. Menyusun Hipotesis
6. Merencanakan percobaan
7. Mengidentifikasi variabel
8. Menentukan langkah kerja
9. Melakukan eksperimen
10. Membuat dan Menafsirkan informasi/grafik
11. Menerapkan konsep
12. Menyimpulkan
13. Mengkomunikasikan baik secara verbal maupun nonverbal.
Keterampilan-keterampilan Proses Sains adalah keterampilan-keterampilan yang dipelajari siswa pada saat mereka melakukan inquiri ilmiah. Pada saat mereka terlibat aktif dalam penyelidikan ilmiah, mereka menggunakan berbagai macam keterampilan proses, bukan hanya satu metode ilmiah tunggal. Keterampilan-keterampilan proses sains dikembangkan bersama-sama dengan fakta-fakta, konsep-konsep, dan prinsip-prinsip sains.
Menurut Nur (2003) keterampilan proses tersebut adalah pengamatan, pengklasifikasian, penginferensian, peramalan, pengkomunikasian, pengukuran, penggunaan bilangan,penginterpretasian data, melakukan eksperimen, pengontrolan variabel, perumusan hipotesis, dan pendefinisian secara operasional.
1. Pengamatan
Pengamatan adalah penggunaan indera-indera seseorang. Seorang mengamati dengan penglihatan, pendengaran, pengecapan, perabaan, dan pembauan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat pengamatan adalah: (a) penggunaan indera-indera tidak hanya penglihatan; (b) pengorganisasian obyek-obyek menurut satu sifat tertentu; (c)pengidentifikasian banyak sifat; (d) pengidentifikasian perubahan-perubahan dalam suatu obyek; (e) melakukan pengamatan kuantitatif, contohnya: �5 kilogram� bukan �massa� (f)melakukan pengamatan kualitatif, contohnya: �baunya seperti susu asam� bukan �berbau�.
Pengamatan yang dilakukan hanya dengan menggunakan indera tanpa mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kualitatif, sedangkan pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kuantitatif. Besaran yang diperoleh dari mencacah termasuk pengamatan kuantitaif.
Pengamatan kualitatif didefenisikan sebagai pengamatan yang dilakukan dengan beberapa atau seluruh indera, yaitu dengan mendeskripsikan apa yang dilihat, apa yang dirasa, apa yang dibau, apa yang didengar, apa yang dicicipi dari obyek yang diamati.
Pengamatan yang hanya menggunakan satu indera tidak dapat memberikan deskripsi yang lengkap tentang obyek yang diamati. Carin (1993) mengemukakan bahwa terdapat tujuh komponen untuk melakukan
pengamatan ilmiah yang baik, yaitu:
1. Rencana (plan). Buatlah rencana untuk penuntun pengamatan supaya tidak terlewati hal-hal yang penting atau supaya tidak terjadi pengulangan yang tidak perlu.
2. Indera (Senses). Pergunakanlah semua indera yang tepat kalau perlu memakai alat untuk membantu indera dalam mengumpulkan informasi yang jelas.
3. Pertanyaan (Question). Tetaplah mepunyai rasa ingin tahu selama mengamati, waspadalah terhadap perbedaan-perbedaan dan pertanyakanlah segala sesuatu untuk mendapatkan informasi baru dan pengamatan baru.
4. Pengukuran (Measurement). Buatlah pengukuran-pengukuran variabel yang penting untuk melengkapi pengamatan kualitatif.
5. Persamaan dan perbedaan (Similarities and Differences). Identifikasikanlah persamaan dan perbedaan antara obyek pengamatan dengan obyek-obyek lain yang dapat dibandingkan.
6. Perubahan (Changes). Amati perubahan-perubahan alami yang terjadi pada obyek atau sistem yang sedang diteliti. Bila perlu buatlah perubahan-perubahan dan amati perubahan yang terjadi sebagai akibat.
7. Komunikasi (Communication). Laporkan hasil pengamatan anda dengan jells mempergunakan uraian, diagram-diagram, gambar-gambar dan metode-metode lain yang tepat.
2. Penggunaan bilangan
Penggunaan bilangan meliputi pengurutan, penghitungan, penjumlahan, pengurangan, perkalian, dan pembagian bilangan. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa pada saat menggunakan bilangan adalah: (a) penghitungan; (b) pengurutan; (c) penyusunan bilangan dalam pola-pola yang benar; (d) pengunaan keterampilan matematika yang sesuai.
3. Pengklasifikasian
Pengklasifikasian adalah pengelompokan obyek-obyek menurut sifat-sifat tertentu. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengidentifikasian suatu sifat umum, contohnya:mineral menyerupai logam dan mineral yang tidak menyerupai logam; (b) memilah-milahkan dengan menggunakan dua sifat atau lebih, contohnya: yang memiliki celah yang dapat menggores gelas; dan mineral tanpa celah dan mineral yang tidak dapat menggores gelas.
4. Pengukuran
Pengukuran adalah penemuan ukuran dari suatu obyek, berapakah suatu obyek,berapa banyak ruang yang ditempati suatu obyek. Obyek tersebut dibandingkan dengan suatu satuan pengukuran, misalnya sebuah penjepit kertas atau satuan baku sentimeter. Proses ini digunakan untuk melakukan pengamatan kuantitatif. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) pengukuran panjang, volume, massa, temperatur, dan waktu dalam satuan yang sesuai; (b) memilih alat dan satuan yang sesuai untuk tugas pengukuran tertentu tersebut.
5. Pengkomunikasian
Pengkomunikasian adalah mengatakan apa yang diketahui seseorang dengan ucapan kata-kata, tulisan, gambar, demonstrasi, atau grafik. Jadi penting menyatakan sesuatu atau menulis data sejelas-jelasnya. Guru dapat membantu siswa dengan jalan memberi kesempatan sebanyak-banyaknya berlatih berkomunikasi dan membantu mereka mengevaluasi apa yang mereka katakan atau tulis. 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; (c) perancangan poster atau diagram untuk menyajikan orang lain.
6. Peramalan
Peramalan 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 yang
dikerjakan siswa adalah: (a) penggunaan data dan pengamatan yang sesuai; (b) penafsiran generalisasi tentang pola-pola; (c) pengujian kebenaran dari ramalan-ramalan yang sesuai.
7. Penginferensial
Penginferensial adalah penggunaan seseorang apa yang diamati untuk menjelaskan sesuatu yang telah terjadi. Penginferensial berlangsung, melampaui suatu pengamatan untuk menafsirkan apa yang telah diamati. Sebagai contoh: Seorang melihat suatu petak rumput mati. Suatu inferensi yang mungkin diajukaan adalah bahwa cacing tanah tersebut yang menyebabkan rumput itu mati. Beberapa perilaku siswa adalah: (a) mengkaitkan pengamatan dengan pengalaman atau pengetahuan terdahulu; (b) mengajukan penjelasan-penjelasan untuk pengamatan-pengamatan.
8. Identifikasi dan Pengontrolan Variabel
Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada suatu situasi tertentu. Dalam penelitian ilmiah terdapat 3 (tiga) macam variabel yang penting, yaitu variabel manipulasi, variabel respon, dan variabel kontrol. Variabel yang secara sengaja diubah disebut variabel manipulasi. Variabel yang berubah sebagai akibat pemanipulasian variabel manipulasi disebut variabel respon. Andaikan kamu telah melakukan percobaan yang menghasilkan kesimpulan bahwa �Apabila banyak lampu dihubungkan seri ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.� variabel-variabel yang kamu teliti dalam percobaan itu adalah banyak lampu dan nyala lampu. Pada percobaan itu kamu sengaja telah mengubah banyak lampu, yaitu mula-mula hanya ada satu lampu kemudian ditambahkan satu lampu lagi secara seri dengan lampu pertama. Oleh karena itu banyak lampu merupakan variabel manipulasi. Variabel lain, yaitu nyala lampu merupakan variabel respon, karena nyala lampu berubah akibat pemanipulasian variabel manipulasi. Di samping variabel manipulasi, terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi hasil suatu percobaan atau eksperimen. Dalam suatu eksperimen, kita ingin dapat mengatakan bahwa variabel manipulasi adalah satu-satunya variabel yang berpengaruh terhadap variabel respon. Oleh karena itu, harus yakin bahwa faktor lain yang dapat memiliki suatu pengaruh dicegah untuk memberikan pengaruh. Variabel yang dapat mempengaruhi hasil eksperimen, tetapi dijaga agar tidak memberikan pengaruh disebut variabel kontrol. Eksperimen yang dilakukan dengan pengontrolan variabel seperti itu dapat disebut prosedur eksperimen yang benar. Jadi mengontrol variabel berarti memastikan bahwa segala sesuatu dalam suatu percobaan adalah tetap sama kecuali satu faktor. Misalkan pada saat melakukan eksperimen untuk menguji hipotesis �Apabila banyak lampu dihubungkan seri ditambah, maka nyala lampu menjadi semakin redup.� Kamu mula-mula membuat rangkaian sederhana satu baterai yang dibebani satu lampu, ternyata menyala terang. Kemudian kamu menambah satu lampu lagi secara seri dengan pertama, ternyata lampu menjadi redup. Pada saat kamu menambah satu lampu tersebut, kamu tidak mengubah empat variabel, yaitu jenis baterai, jenis kabel-kabel penghubung, jenis soket baterai, dan jenis soket lampu. Dalam percobaan ini kamu telah menjaga empat variabel itu agar tidak mempengaruhi hasil percobaan tersebut. Empat variabel kontrol itu disebut variabel kontrol. Dengan demikian kamu dapat mengatakan bahwa satu-satunya variabel yang berpengaruh terhadap redupnya nyala lampu itu (variabel respon) karena ada tambahan satu lampu secar seri (variabel manipulasi). Beberapa perilaku siswa dalam mengontrol variabel adalah: (a) pengidentifikasian variabel yang mempengaruhi hasil; (b) pengidentifikasian variabel yang diubah dalam percobaan; (c) pengidentifikasian variabel yang dikontrol dalam suatu percobaan.
9. Penafsiran Data
Penafsiran data adalah menjelaskan makna informasi yang telah dikumpulkan.Beberapa perilaku siswa adalah: (a) penyusunan data; (b) pengenalan pola-pola atau hubungan-hubungan; (c) merumuskan inferensi yang sesuai dengan menggunakan data; (d) pengikhtisaran secara benar.
10. Perumusan Hipotesis
Perumusan hipotesis adalah perumusan dugaan yang masuk akal yang dapat diuji tentang bagaimana atau mengapa sesuatu terjadi. Hipotesis sering dinyatakan sebagai pernyataan jika dan maka. Contohnya: �Dengan waktu pemanasan 1 menit, apabila volume air PDAM semakin besar, maka suhu air PDAM akan semakin kecil.� Dari rumusan ini dapat dikatakan bahwa hipotesis adalah dugaan tentang pengaruh apa yang akan diberikan variabel manipulasi terhadap variabel respon. Oleh karena itu, di dalam rumusan hipotesis lazim terdapat variabel manipulasi dan variabel respon. Hipotesis dirumuskan dalam bentuk pernyataan, bukan pertanyaan. Hipotesis dapat dirumuskan dengan penalaran induktif berdasarkan data hasil pengamatan atau dirumuskan dengan penalaran deduktif berdasarkan teori. Penalaran induktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan data atau kasus menuju ke suatu pernyataan kesimpulan umum yang dapat berbentuk hipotesis atau teori sementara. Penalaran deduktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan teori menuju pernyataan kesimpulan sementara yang bersifat spesifik. Beberapa perilaku siswa yang dikerjakan siswa saat merumuskan hipotesis adalah: (a) perumusan hipotesis berdasarkan pengamatan dan inferensi, (b) merancang cara-cara untuk menguji hipotesis, (c) merevisi hipotesis apabila data tidak mendukung hipotesis tersebut.
11. Pendefinisian Variabel Secara Operasional (PVSO)
PVSO adalah perumusan suatu definisi yang berdasarkan pada apa yang mereka lakukan atau apa yang mereka amati. Suatu definisi operasional mengatakan bagaimana sesuatu tindakan atau kejadian berlangsung, bukan apakah tindakan atau kejadian itu. Mendefenisikan secara operasional suatu variabel berarti menetapkan tindakan apa yang dilakukan dan pengamatan apa yang akan dicatat. Contohnya, dari hipotesis �Dengan waktu pemanasan 1 menit, apabila volume air PDAM semakin besar, maka suhu air PDAM akan semakin kecil.� Untuk variabel manipulasi, tindakan yang dilakukan adalah menuangkan air ke dalam gelas kimia sampai 20 ml, 40 ml, 60 ml; sedangkan pengamatan yang dicatat adalah volume air PDAM, yaitu 20 ml, 40 ml, dan 60 ml. Untuk variabel respon, tindakan yang dilakukan adalah menyalakan lilin, sedangkan pengamatan yang dicatat adalah suhu air PDAM. Penting dicatat bahwa tiap peneliti dapat membuat definisi operasional veriabel sendiri-sendiri, artinya variabel yang sama definisi operasionalnya dapat berbeda-beda bergantung pada yang ditetapkan masing-masing peneliti. Oleh karena itu, sebagian besar rancangan eksperimen sebagai persiapan pengumpulan data telah terselesaikan. Yang tersisa tinggal menetapkan variabel kontrol. Beberapa perilaku siswa saat mendefinisikan variabel secara operasional adalah; (a) memaparkan pengalaman-pengalaman dengan menggunakan obyek-obyek kongkrit, (b) mengatakan apa yang diperbuat obyek-obyek tersebut, (c) memaparkan perubahan-perubahan atau pengukuran-pengukuran selama suatu kejadian.
12. Melakukan eksperimen
Melakukan eksperimen adalah pengujian hipotesis atau prediksi. Dalam suatu eksperimen, seluruh variabel harus dijaga tetap sama kecuali satu, yaitu variabel manipulasi. Dengan kata lain, eksperimen atau percobaan dapat didefenisikan sebagai usaha sistematik yang direncanakan untuk menghasilkan data untuk menjawab suatu rumusan masalah atau menguji hipotesis. Apabila suatu variabel akan dimanipulasi dan jenis respon yang diharapkan dinyatakan secara jelas dalam bentuk definisi operasional. Beberapa perilaku yang dikerjakan siswa saat melakukan eksperimen adalah: (a) merumuskan dan menguji prediksi tentang kejadian-kejadian, (b) mengajukan dan menguji hipotesis, (c) mengidentifikasi dan mengontrol variabel, (d) mengevalusai prediksi dan hipotesis berdasarkan pada hasil-hasil percobaan.