MEMAKNAI ILMU PENGETAHUAN ALAM

MEMAKNAI ILMU PENGETAHUAN ALAM

            Saudara mahasiswa, selamat bertemu kembali dalam mata kuliah Pendidikan IPA SD. Mata kuliah ini saudara tempuh tentu saja setelah saudara lulus dalam mata kuliah Konsep Dasar IPA. Saya ucapkan selamat atas kelulusan saudara itu. Pendidikan IPA SD ini sebagai kelanjutan Konsep Dasar IPA SD tetapi yang mengarah kepada bagaimana cara membelajarkan dan mendidik siswa SD atau dengan kata lain bagaimana saudara mendasari pengetahuan dan kemampuan membelajarkan serta mendidik siswa SD itu secara benar sesuai dengan karakteristik siswa SD. Bagaimana model, metode, media, asesmen yang semuanya didasarkan pada teori dan pendekatan pembelajaran IPA SD.

            Ilmu Pengetahuan Alam atau sains sebagai bagian dari seperangkat mata pelajaran di SD merupakan mata pelajaran yang memberikan pengetahuan dasar tentang fenomena alam. Fenomena alam sebagaimana siswa pernah melihat dan merasakan bahkan siswa itupun telah dipengaruhi oleh fenomena alamnya, sangatlah ironis bila siswa tidak mengenal secara dekat alam yang telah berperan dalam kehidupannya itu. Bukankah sejak siswa mulai bangun tidur melakukan aktivitas yang secara langsung bersentuhan dengan alamnya, seperti suhu udara yang dingin, mandi dari air sumur ataupun air sumber lainnya, makan dan minum dari alam, berangkat ke sekolah dan pulang sekolah menggunakan energy dari alam,  sampai kemudian tidur lagi tetap menggunakan energy dari alam.

            Pendek kata IPA ada dalam dunia siswa, tetapi perlu pengenalan lebih dekat dengan dunianya itu secara sistematis melalui proses pembelajaran di sekolah. Guru setidaknya mengenal dunia siswa yaitu dunia dimana siswa iu berada. Pembelajaran yang baik adalah berangkat dari pengalaman siswa bukan dari pengalaman guru, oleh sebab itu pendekatan, model, metode dan media pembelajaran berorientasi pada pengalaman awal siswa (prior knowledge).  

A.       Kerangka Isi

            Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam (IPA/sains) sebagai usaha sadar manusia dewasa untuk membentuk calon guru menjadi guru yang professional dalam bidang IPA, maka konsep tentang IPA yang sudah difahami terlebih dahulu menjadi dasar pijakan kognitif yang selanjutnya dikembangkan  dan dikonstruk ke dalam implementasi pendidikannya. Konsep dasar IPA sebagai materi dasar pembelajaran kepada siswa SD sangat dituntut tentang bagaimana cara membelajarkannya. Mengawali tentang bagaimana cara membelajarkan IPA, maka pemahaman tentang hakekat IPA akan dapat memberikan pola pikir ke arah proses pembelajaran IPA yang benar. Berkenaan dengan hal tersebut berikut ini disajikan bagian awal dari pendidikan IPA yaitu tentang “Hakekat IPA” sebagai bagian pengenalan terhadap IPA sehingga penamaan bab ini adalah “Memaknai IPA” yang terdiri dari:

1.      Hakekat IPA

2.      Ruang Lingkup IPA SD

3.      Sebaran Materi Pembelajaran IPA SD Pada Setiap Jenjang Kelas

4.      Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar Pada Setiap Jenjang Kelas

             Isi bab ini memberikan paparan secara tulis, tetapi tulisan tersebut akan “bicara” secara aktif, jika mahasiswa secara aktif pula dalam proses perkuliahan. Karena setiap bagian bab ini perlu diperjelas secara lesan dan  interaktif antara dosen dengan mahasiswa untuk secara bersama memaknai bab ini.

B.       Tujuan Pembelajaran

     Melalui proses belajar dan berpikir rasional diharapkan: 

1.      Mahasiswa dapat memaknai hakekat IPA secara benar

2.      Mahasiswa dapat mencari tahu tentang hakekat IPA

3.      Mahasiswa dapat menganalisis hakekat  IPA

4.      Mahasiswa dapat memilah ruang lingkup materi pembelajaran IPA SD

5.      Mahasiswa dapat menganalisis bobot isi materi setiap jenjang kelas berdasarkan kompetensi dasarnya.

SUB BAB 1 1

 

HAKEKAT IPA

(Sumber: Tahmid Sabri, 2009. Inisiasi Pengembangan Pembelajaran IPA 1)

            Saudara mahasiswa, seperti kita ketahui bahwa pengetahuan yang ada pada manusia berawal dari adanya rasa ingin tahu dan imaginasi. Rasa keingintahuan ini mendorong seseorang untuk lebih mempelajari dengan saksama agar mendapatkan suatu pengetahuan yang akurat dan benar, sedangkan imaginasi mendorong seseorang untuk melakukan kreativitas. Untuk itu perlu dilakukan langkah-langkah operasional yang strategis dan tepat. Sebagaimana ilmuwan melakukan langkah-langkah operasional, yaitu: 1) observasi/ pengukuran/ identifikasi masalah; 2) merumuskan permasalahan, 3) merumuskan hipotesis, 4) melakukan pengujian hipotesis dengan mengumpulkan data dan informasi serta mengolahnya yang diakhiri dengan kesimpulan, dan 5) mengkomunikasikan kepada pihak lain melalui lisan ataupun tulisan. Untuk itu diperlukan kemampuan bahasa, kemampuan berpikir kritis dan logis yang didukung oleh pengalaman faktual dan objektif. Sebab hakekat IPA adalah mencari pengetahun yang faktual dan objektif itu.    

            Saudara mahasiswa, bahasan selanjutnya adalah ”IPA sebagai produk, dan IPA sebagai proses”. Secara definisi, IPA sebagai produk adalah hasil temuan-temuan para ahli saintis, berupa fakta, konsep, prinsip, dan teori-teori. Sedangkan IPA sebagai proses adalah strategi atau cara yang dilakukan para ahli saintis dalam menemukan berbagai hal tersebut sebagai implikasi adanya temuan-temuan tentang kejadian-kejadian atau peristiwa-peristiwa alam. IPA sebagai proses ini dilatarbelakangi oleh sikap yang mendorong dan mengaktualisaikan dalam kehidupan nyata, seperti skeptis, kerendahan hati dan berpandangan terbuka. Maka dari itu IPA sebagai produk tidak dapat dipisahkan dari hakekatnya IPA sebagai proses.

           

            Saudara mahasiswa!, untuk memperjelas pengetahuan kita tentang hakekat IPA perlu dikemukakan istilah-istilah ” fakta, konsep, prinsip, dan teori” sebagai berikut:

1.      Fakta dalam IPA adalah pernyataan-pernyataan tentang benda-benda yang benar-benar ada, atau peristiwa yang betul-betul terjadi dan sudah dikonfirmasi secara objektif. Fakta merupakan produk paling dasar dari sains (IPA). Fakta-fakta merupakan dasar dari konsep-konsep, prinsip-prinsip, dan teori-teori. Fakta menunjukkan kebenaran dan keadaan sesuatu. Karena fakta-fakta diperoleh dari hasil observasi, maka fakta-fakta merepresentasikan apa yang dapat dilihat. Contoh fakta seperti: Atom hidrogen mempunyai satu elektron.; Merkurius adalah planet terdekat dengan matahari; dan air membeku pada suhu 0^oC; air mengalir berwarna coklat dan keruh, hujan deras, volume air sungai meningkat.

2.      Konsep IPA merupakan suatu ide yang mempersatukan fakta-fakta. Konsep merupakan penggabungan antara fakta-fakta yang ada hubungannya satu sama lain. Fakta-fakta hanyalah merupakan bahan kasar dan harus diolah lagi sehingga membentuk gagasan yang berarti dan hubungan-hubungan antar fakta. Aktivitas berpikir dan menalar diperlukan untuk mengidentifikasi pola dan membuat kaitan antar data, sehingga membentuk pertalian yang disebut dengan konsep. Konsep adalah abstraksi dari kejadian-kejadian, banda-benda, atau gejala yang memiliki sifat tertentu atau lambang. Ikan, misalnya, memiliki karakteristik tertentu yang membedakannya dengan reptil dan mamalia.                           

3.      Generalisasi adalah pernyataan yang didasarkan atas akumulasi pengalaman-pengalaman (konsep) yang terjadi dalam komunitas ilmiah.

Contoh: Hewan berdarah dingin adalah hewan yang menyesuaikan suhu tubuhnya dengan suhu lingkungannya ; Satelit adalah benda angkasa yang bergerak mengelilingi planet; Banjir merupakan luapan air yang melampaui daya tampungnya.

4. Prinsip IPA adalah generalisasi tentang hubungan antara konsep-konsep IPA. Prinsip-prinsip dan hukum-hukum merupakan hasil generalisasi dari konsep-konsep. Prinsip dan hukum seringkali digunakan secara bergantian sebagai sinonim. Prinsip atau hukum terdiri dari fakta-fakta dan konsep-konsep. Prinsip-prinsip dan konsep-konsep lebih umum daripada fakta-fakta, tetapi juga sering dikaitkan dengan gejala yang dapat diamati di bawah kondisi-kondisi tertentu.

Contoh: Logam bila dipanaskan memuai; Semakin besar besar intensitas cahaya, 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; Semakin deras hujan, maka semakin besar melakukan erosi. 

5.      Hukum adalah prinsip yang bersifat spesifik. Kekhasan hukum dapat ditunjukkan oleh sifat lebih kekal karena telah berkali-kali mengalami pengujian dan pengkhususannya dalam menunjukkan hubungan antar variabel.

Hukum-hukum tentang gas, hukum-hukum tentang gerak, dan hukum tentang listrik sebagai contoh, menentukan hal-hal yang dapat diamati di bawah kondisi-kondisi tertentu.

Contoh: udara yang dipanaskan memuai, adalah prinsip menghubungkan konsep udara, panas, pemuaian. Artinya udara akan memuai jika udara tersebut dipanaskan;  banjir menyebabkan air mengalir berwarna coklat dan keruh  akibat hujan deras.

4. Teori ilmiah merupakan karangka yang lebih luas dari fakta-fakta, konsep-konsep, dan prinsip-prinsip yang saling berhubungan. Teori bisa juga dikatakan sebagai model, atau gambar yang dibuat oleh ilmuan untuk menjelaskan gejala alam. Ilmuwan menggunakan teori untuk menjelaskan pola-pola. Teori merupakan usaha intelektual yang sangat keras karena ilmuwan harus berhadapan dengan kompleksitas dan kenyataan yang tidak jelas dan tersembunyi dari pengamatan langsung.

Teori memiliki tujuan yang berbeda dengan fakta-fakta, konsep-konsep, dan hukum-hukum, tetapi ilmuwan menggunakan jenis pengetahuan ini untuk menyajikan penjelasan-penjelasan dari fenomena-fenomena yang terjadi. Teori-teori mempunyai hakikat berbeda dan tidak pernah menjadi fakta atau hukum, tetapi teori tetap berlaku sementara sampai disangkal atau direvisi. Contoh, teori tentang benua mengapung, lempeng tektonik, energi, gaya.  

5.      Model adalah representasi dari sesuatu yang tidak dapat kita lihat. Model ini menjadi gambaran mental yang digunakan untuk menunjukkan gajala dan gagasan-gagasan yang abstrak. Model-model tersebut harus menyertakan hal-hal yang menonojol dan penting dari gagasan atau teori yang mana ilmuwan mencoba untuk memahamkannya atau menjelaskan gagasan atau teori tersebut. Model atom Bohr, model galaksi, dan model DNA double helix merupakan representasi konkret dari gejala-gejala/fenomena-fenomena yang tidak dapat kita amati secara langsung.

            IPA sebagai pengetahuan manusia yang luas yang didapatkan dengan cara observasi dan eksprimen yang sistimatik, serta dijelaskan dengan bantuan aturan-aturan, hukum-hukum, prinsip-prinsip, teori-teori dan hipotesa-hipotesa. Jadi, sekali pun Anda dalam IPA bebas mempelajari segala sesuatu, ketika akan menggunakannya perlu dipikirkan hal-hal lain yang juga mendasar yang menyangkut sikap.

Mengetahui cara pandang tentang sains merupakan faktor penting yang  menentukan arah pembelajaran sains. Pernyataan ini bukan khayalan, tetapi hasil penelitian, yakni bahwa persepsi guru tentang sains akan mempengaruhi proses pembelajarannya. Berbeda alat pandang akan memberikan hasil pandang yang berbeda. Orang awam akan memandang sains sebagai susunan informasi-informasi ilmiah an sich. Ilmuwan akan memandang atau mendefinisikan sains sebagai metode yang dengannya hipotesis diuji. Filsuf akan memandang sains sebagai cara yang berisi tanya-jawab, rangkaian tanya-jawab akan kebenaran dari apa yang telah diketahui manusia.

James B. Conant, mendeskripsikan sains sebagai rangkaian konsep dan pola konseptual yang saling berkaitan yang dihasilkan dari eksperimen dan observasi. Hasil-hasil eksperimen dan observasi yang diperoleh sebelumnya menjadi bekal bagi eksperimen dan observasi selanjutnya, sehingga memungkinkan ilmu pengetahuan tersebut untuk terus berkembang.

Pengertian IPA menurut Carin & Sound (1989) adalah suatu sistem untuk memahami alam semesta melalui observasi dan eksperimen yang terkontrol. Abruscato (1996)  dalam bukunya yang berjudul “Teaching Children Science” mendefinisikan tentang IPA sebagai pengetahuan yang diperoleh lewat serangkaian proses yang sistematik guna mengungkap segala sesuatu yang berkaitan dengan alam semesta. The Harper Encyclopedia of Science mendefinsikan sains sebagai suatu pengetahuan dan pendapat yang tersusun dan didukung secara sistematis oleh bukti-bukti yang dapat diamati.

Jika menggunakan sudut pandang yang lebih menyeluruh, sains seharusnya dipandang sebagai cara berpikir (a way of thinking) untuk memeroleh pemahaman tentang alam dan sifat-sifatnya, cara untuk menyelidiki (a way of investigating) bagaimana fenomena-fenomena alam dapat dijelaskan, sebagai batang tubuh pengetahuan (a body of knowledge) yang dihasilkan dari keingintahuan (inquiry) orang. Menggunakan pemahaman akan aspek-aspek yang fundamental ini, seorang guru sains (IPA) dapat terbantu ketika mereka menyampaikan pada para siswa gambaran yang lebih lengkap dan menyeluruh tentang semesta sains.

            Sains sebagai cara untuk berpikir (Way of Thinking). Sains merupakan aktivitas manusia yang dicirikan oleh adanya proses berpikir yang  terjadi di dalam pikiran siapapun yang terlibat di dalamnya. Pekerjaan para ilmuwan yang berkaitan dengan akal, menggambarkan keingintahuan manusia dan keinginan mereka untuk memahami gejala alam. Masing-masing ilmuwan memiliki sikap, keyakinan, dan nilai-nilai yang memotivasi mereka untuk memecahkan persoalan-persoalan yang mereka temui di alam. Pekerjaan mereka termanifestasi dalam aktivitas kreatif dimana gagasan-gagasan dan penjelasan-penjelasan tentang fenomena alam dikonstruksi di dalam pikiran.

            Sains sebagai cara untuk menyelidiki (Way Of Investigating). Siapa saja yang berkeinginan memahami alam dan menyelidiki hukum-hukumnya harus mempelajari gejala alam dan segala hal yang terlibat di dalamnya. Hal yang menentukan sesuatu dinamakan sebagai sains adalah adanya pengamatan empiris. Jika ketajaman perhatian kita pada fenomena alam ditandai dengan adanya penggunaan proses ilmiah seperti pengamatan, pengukuran, eksperimen, dan prosedur-prosedur ilmiah lainnya, maka itulah pengetahuan ilmiah.

            Sains Sebagai Batang Tubuh Pengetahuan (A Body Of Knowledge). Sains merupakan batang tubuh pengetahuan yang terbentuk dari fakta-fakta, konsep-konsep, prinsip-prinsip, hipotesis-hipotesis, teori-teori, dan model-model membentuk kandungan (content) sains. Pembentukan ini merupakan proses akumulasi yang terjadi sejak zaman dahulu hingga penemuan pengetahuan yang sangat baru.

SUB BAB 2

 

RUANG LINGKUP IPA

A.       Latar Belakang

            Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) berhubungan dengan cara mencari tahu tentang alam secara sistematis, sehingga IPA bukan hanya penguasaan kumpulan pengetahuan yang berupa fakta-fakta, konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja tetapi juga merupakan suatu proses penemuan. Pendidikan IPA diharapkan dapat menjadi wahana bagi peserta didik untuk mempelajari diri sendiri dan alam sekitar, serta prospek pengembangan lebih lanjut dalam menerapkannya di dalam kehidupan sehari-hari. Proses pembelajarannya menekankan pada pemberian pengalaman langsung untuk mengembangkan kompetensi agar menjelajahi dan memahami alam sekitar secara ilmiah. Pendidikan IPA diarahkan untuk inkuiri dan berbuat sehingga dapat membantu peserta didik untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam tentang alam sekitar.

            IPA diperlukan dalam kehidupan sehari-hari untuk memenuhi kebutuhan manusia melalui pemecahan masalah-masalah yang dapat diidentifikasikan. Penerapan IPA perlu dilakukan secara bijaksana agar tidak berdampak buruk terhadap lingkungan. Di tingkat SD/MI diharapkan ada penekanan pembelajaran Salingtemas (Sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat) yang diarahkan pada pengalaman belajar untuk merancang dan membuat suatu karya melalui penerapan konsep IPA dan kompetensi bekerja ilmiah secara bijaksana. Pembelajaran IPA sebaiknya dilaksanakan secara inkuiri ilmiah (scientific inquiry) untuk menumbuhkan kemampuan berpikir, bekerja dan bersikap ilmiah serta mengkomunikasikannya sebagai aspek penting kecakapan hidup. Oleh karena itu pembelajaran IPA di SD/MI menekankan pada pemberian pengalaman belajar secara langsung melalui penggunaan dan pengembangan keterampilan proses dan sikap ilmiah.

            Standar Kompetensi (SK) dan Kompetensi Dasar (KD) IPA di SD/MI merupakan standar minimum yang secara nasional harus dicapai oleh peserta didik dan menjadi acuan dalam pengembangan kurikulum di setiap satuan pendidikan. Pencapaian SK dan KD didasarkan pada pemberdayaan peserta didik untuk membangun kemampuan, bekerja ilmiah, dan pengetahuan sendiri yang difasilitasi oleh guru.

B. Tujuan

            Mata Pelajaran IPA di SD/MI bertujuan agar peserta didik memiliki kemampuan sebagai berikut:

1.      Memperoleh keyakinan terhadap kebesaran Tuhan Yang Maha Esa berdasarkan keberadaan, keindahan dan keteraturan alam ciptaan-Nya

2.      Mengembangkan pengetahuan dan pemahaman konsep-konsep IPA yang bermanfaat dan dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari

3.      Mengembangkan rasa ingin tahu, sikap positip dan kesadaran tentang adanya hubungan yang saling mempengaruhi antara IPA, lingkungan, teknologi dan masyarakat

4.      Mengembangkan keterampilan proses untuk menyelidiki alam sekitar, memecahkan masalah dan membuat keputusan

5.      Meningkatkan kesadaran untuk berperanserta dalam memelihara, menjaga dan melestarikan lingkungan alam

6.      Meningkatkan kesadaran untuk menghargai alam dan segala keteraturannya sebagai salah satu ciptaan Tuhan

7.      Memperoleh bekal pengetahuan, konsep dan keterampilan IPA sebagai dasar untuk melanjutkan pendidikan ke SMP/MTs.

C. Ruang Lingkup

            Ruang Lingkup bahan kajian IPA untuk SD/MI meliputi aspek-aspek berikut:

1.      Makhluk hidup dan proses kehidupan, yaitu manusia, hewan, tumbuhan dan interaksinya dengan lingkungan, serta kesehatan

2.      Benda/materi, sifat-sifat dan kegunaannya meliputi: cair, padat dan gas

3.      Energi dan perubahannya meliputi: gaya, bunyi, panas, magnet, listrik, cahaya dan pesawat sederhana

4.      Bumi dan alam semesta meliputi: tanah, bumi, tata surya, dan benda-benda langit lainnya.

LATIHAN

 

        Saudara mahasiswa, berikut ini merupakan latihan untuk menguji diri sendiri tentang kemampuan saudara dalam memahami konsep yang tertuang dalam bab 1 ini. Jawablah soal-soal ini secara obyektif dan menggunakan penalaran ilmiah.

1.      Uraikan secara ringkas urutan perkembangan penemuan teori IPA dimulai dari fakta, konsep, generalisasi, prinsip dan teori.  Berikan contoh yang ada di lingkungan saudara.

2.      Bagaimana pandangan saudara tentang hakekat IPA yang terkait dengan lingkungan saudara?

3.      Pilihlah salah satu materi pembelajaran IPA SD (misalnya energi) kemudian susunlah berdasarkan urutan kelas 1-6 dan analisis kedalaman materi pada setiap jenjang kelasnya. Berikan alasannya.