Miskonsepsi Terhadap Konsep Fotosintesis Dalam Kalangan Bakal Guru Biologi Suriyati Shamsuddin, Zanaton H Ikhsan & Nur Akmal Ismail
Fakulti Pendidikan, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 Bangi Selangor
___________________________________________________________________________ Abstrak
Kajian ini bertujuan mengenal pasti kewujudan miskonsepsi terhadap konsep fotosintesis di kalangan bakal guru biologi. Seramai tujuh orang pelajar bakal guru biologi tahun empat Fakulti Pendidikan Universiti Kebangsaan Malaysia telah memberikan maklum balas. Hanya enam dapatan diambil kira bagi mendapatkan nilai kesahan dan kebolehpercayaan yang tinggi. Manakala terdapat dua orang peserta kajian yang menjalani kajian susulan berupa temu bual yang berpandukan kepada jawapan yang telah diberikan oleh mereka dalam soalan terbuka. Dapatan kajian menunjukkan bahawa terdapat bakal guru biologi yang mempunyai beberapa miskonsepsi mengenai fotosintesis terutama berkaitan proses kemasukan dan pengeluaran elektron semasa proses fotosintesis berlaku. Berdasarkan kajian ini, adalah dicadangkan agar kajian lanjutan dilaksanakan di universiti lain untuk melihat tahap miskonsepsi di kalangan bakal guru biologi. Ini bertujuan agar masalah miskonsepsi ini dapat diatasi dengan segera sebelum ia memberi impak pada pelajar kelak. Seterusnya, guru biologi juga disarankan agar membuat persediaan yang lengkap sebelum memulakan pengajaran dan pembelajaran agar miskonsepsi tidak berlaku semasa pertukaran maklumat di kelas.
Kata Kunci: miskonsepsi, fotosintesis, kemasukan dan pengeluaran elektron.
_________________________________________________________________________________ 1. PENGENALAN
Konsep boleh dianggap sebagai idea-idea, objek atau peristiwa-peristiwa yang membantu kita memahami dunia di sekeliling (Eggen & Kauchak, 2004). Manakala, miskonsepsi boleh digambarkan sebagai idea-idea yang memberi kefahaman yang tidak betul, objek atau peristiwa yang dibina berdasarkan pengalaman seseorang (Martin et al., 2002) termasuk perkara-perkara seperti tanggapan terdahulu, kepercayaan, teori naif, bercampur konsep atau tersalah konsep. Selain itu, Miskonsepsi juga ditakrifkan sebagai pandangan dan kefahaman bertentangan yang diperoleh melalui pengalaman dan pemerhatian harian kehidupan dan maklumat saintifik yang tidak benar (Bahar, 2003; Halloun & Hestenes, 1985; Trowbridge & Mc Dermott, 1980).
*Corresponding author. Tel: +60133711757 Emailaddress: peace_msn@yahoo.com
Menurut Esra dan Pinar, (2010) subjek Biologi merupakan subjek yang sukar bagi segelintir pelajar. Subjek ini mengandungi pelbagai konsep yang abstrak dan menyebabkan pelajar sukar untuk menstrukturkan pengetahuan mereka (Esra & Pinar, 2010). Ini bertitik tolak kepada beberapa faktor utama. Antaranya, kewujudan teori alternatif atau dikenali sebagai teori sendiri tentang bagaimana dunia ini berfungsi seperti pemahaman berkaitan fenomena dan ianya bertentangan dengan apa yang mereka pelajari di sekolah. Dengan kata lain, pengetahuan asal mereka saling bercanggah dengan ilmu yang diterima dari guru. Seterusnya, pelajar itu sendiri mempunyai pandangan tentang sesuatu konsep berkaitan fenomena sains dan mengakibatkan konflik serta mempengaruhi persepsi pelajar untuk mempelajari bidang sains. Maka, ini akan menyebabkan pelajar menghadapi miskonsepsi terhadap sesuatu konsep sains tersebut.
Menurut Kose et al., dalam Esra dan Pinar (2010), salah satu matlamat pendidikan sains adalah untuk memastikan pelajar belajar konsep-konsep sains yang bermakna dan seterusnya menggunakan konsep tersebut untuk memenuhi keperluan kehidupan seharian mereka. Justeru itu, pengajaran konsep di peringkat rendah dan menengah adalah penting dengan pendekatan yang lebih bermakna. Ini turut disokong oleh kajian Canal (1999), iaitu sekiranya miskonsepsi pelajar tidak dibetulkan pada peringkat sekolah, maka miskonsepsi ini akan berterusan diperingkat universiti kelak. Menurut Selvi dan Yakisan (2004), pemahaman pelajar dalam subjek Biologi yang mempunyai pelbagai konsep, mendedahkan pelajar kepada miskonsepsi terutamanya topik berkaitan difusi-osmosis, fotosintesis, respirasi, sistem peredaran, genetik dan topik umum biologi. Manakala menurut Ozay dan Oztas (2003) pula, topik fotosintesis dan respirasi adalah merupakan topik yang didapati sukar difahami dan mengelirukan.
Selain itu, terdapat banyak kajian yang dijalankan menunjukkan miskonsepsi dalam kalangan bakal guru dan pelajar. Antaranya, kajian Celikler dan Kara (2011), mendapati bakal guru kimia dan biologi mempunyai miskonsepsi berkaitan dengan peningkatan kesan rumah hijau dan cara mengurangkan kesan rumah hijau. Selain itu, terdapat kajian lain seperti kajian Groves dan Pugh (1999) mendapati bakal guru sekolah rendah mempunyai miskonsepsi bahawa kesan rumah hijau adalah hujan asid. Memandangkan hakikat bahawa pendidikan guru akan menyediakan pelajar kepada pengetahuan serta memberi kesan sikap mereka selama bertahun-tahun (Boyes & Chambers, 1995), maka miskonsepsi dalam kalangan bakal guru-guru perlu ditangani.
Sehubungan itu, cabaran ini perlu digalas dan dihadapi oleh pengurusan pendidikan agar memastikan pelajar menguasai ilmu sains mengikut landasan atau konsep yang betul. Maka, golongan guru itu sendiri perlu menguasai ilmu sains dengan cemerlang dan bersedia mengalas tanggungjawab ini. Menurut Hammond (2000), guru yang mempunyai ciri-ciri kualiti seperti status kelayakan dan ijazah dalam subjek yang akan diajar adalah sangat signifikan dan memberi kesan yang positif terhadap hasil pembelajaran subjek sains dan matematik. Selain itu, kesediaan guru adalah merupakan salah satu faktor yang penting dalam menentukan keberkesanan pengajaran guru dan pencapaian pelajar. Kajian-kajian lepas mendapati guru-guru yang berasa kurang bersedia berdepan dengan masalah dalam pengajaran kerap menganggap diri mereka tidak berpengalaman dan tidak mendapat latihan yang mencukupi (Buell et al. 1999; Cains & Brown 1996). Oleh yang demikian, proses mengajar sains di kelas dapat diibaratkan sebagai proses pemindahan dan perolehan budaya dari guru dan murid (Suastra, 2006). Maka, sekiranya guru mempunyai miskonsepsi sains, impaknya pemindahan ilmu sains yang salah turut dipindahkan pada pelajar. Ini turut disokong oleh Yip (1998), yang mendapati miskonsepsi turut dikesan dalam kalangan guru yang telah berkhidmat. Selain itu, miskonsepsi guru berlaku semasa proses menuntut ilmu di sekolah atau di institusi pengajian tinggi. Ini turut dipersetujui oleh Cardak (2009), mendapati masih miskonsepsi dalam kalangan pelajar universiti tentang konsep sains. Maka, kajian ini bertujuan untuk meneroka miskonsepsi bakal guru Biologi berkaitan proses fotosintesis iaitu kemasukan dan pengeluaran elektron.
2. METODOLOGI
Seramai enam orang pelajar yang mengikuti ijazah sarjana muda pendidikan major Biologi dari fakulti pendidikan dan merupakan pelajar tahun akhir. Semua pelajar tersebut menjadi peserta bagi kajian ini. Kajian ini adalah bertujuan untuk melihat sejauhmana pengetahuan dan miskonsepsi bakal guru Biologi terutamanya berkaitan proses kemasukan dan pengeluaran elektron dalam fotosintesis. Bagi mendapatkan maklumat tentang konsep ini, bakal guru diminta untuk melukiskan gambar rajah atau apa sahaja yang difahami berkaitan konsep tersebut. Seterusnya, temu bual juga turut dilakukan untuk mengetahui tahap kefahaman responden berkaitan kemasukan dan pengeluaran elektron semasa proses fotosintesis berdasarkan pada gambar rajah yang dilukis.
Aspek-aspek kajian yang dikaji dalam penyelidikan ini, adalah proses fotosintesis yang berlaku dari sudut pengaliran keluar masuk elektron. Item-item dalam kajian ini
menekankan (i) kehadiran cahaya matahari, (ii) terdapat rajah molekul air yang dipecahkan melalui proses fotolisis air, (iii) elektron yang mencapai peringkat keterujaan (iv) fotosistem yang digunakan.
Secara ringkasnya, kemasukan dan pengeluaran elektron dalam proses fotosintesis diterangkan seperti rajah 1 di bawah.
Rajah 1: Rajah proses keluar masuk elektron semasa fotosintesis.
( http://www.intechopen.com/books/thermodynamics-systems-in-equilibrium-and-non-equilibrium/photosynthetic-productivity-can-plants-do-better-)
Kehadiran cahaya matahari
Cahaya matahari adalah merupakan elemen yang penting dalam kelangsungan proses fotosintesis. Cahaya matahari akan membekalkan tenaga kepada elektron yang terhasil daripada proses fotolisis air untuk menjalani proses fotosintesis.
Kejadian Fotolisis air
Molekul air bertindak sebagai pembekal elektron agar kelangsungan proses fotosintesis tidak terjejas. Tenaga cahaya matahari akan mengaktifkan molekul inorganik klorofil dan merangsang pemecahan molekul air serta membebaskan elektron untuk menjalankan peringkat keterujaan melalui hubungan rantaian elektron (electron transport chain, ETC).
Kejadian elektron pada peringkat keterujaan
Sumber elektron adalah daripada molekul air yang telah dipecahkan dalam proses fotolisis air dan diaktifkan untuk memulakan proses fotosintesis. Pengaktifan elektron ini akan mengujakannya mencapai peringkat rangsangan (excited state).
Fotosistem yang digunakan.
Terdapat dua jenis fotosistem yang terlibat dalam proses fotosintesis iaitu fotosistem 1 dan fotosistem 2. Setiap satunya mempunyai pusat tindak balas sendiri. Pusat tindak balas molekul klorofil (a) fotosistem 2 dikenali sebagai P680 kerana pigmen ini menyerap cahaya matahari pada panjang gelombang 680nm. Klorofil (a) yang terletak pada pusat tindak balas fotosistem 1 dikenali sebagai P700 kerana pigmennya paling baik menyerap cahaya matahari pada panjang gelombang 700nm.
3. DAPATAN KAJIAN DAN PERBINCANGAN
Soalan yang diuji bagi kajian adalah meliputi aras pengetahuan, pemahaman dan aplikasi. Jadual 1 menunjukkan secara keseluruhan pengetahuan peserta kajian tentang proses keluar masuk elektron semasa proses fotosintesis.
Jadual 1.1: Pengetahuan peserta kajian tentang proses keluar masuk elektron Responden/
Tema cahaya matahariKehadiran Fotolisis air Elektron padaperingkat keterujaan Fotosistem yang digunakan Ai Lin / X / / Muhammad / X X X Nina / X / / Zarina / X / / Aminah / / / X Aina / / / /
Nota: Nama peserta kajian adalah nama samaran sahaja Kehadiran cahaya matahari
Berdasarkan pada Jadual 1.1, didapati bahawa kesemua peserta kajian menunjukkan kehadiran cahaya matahari pada diagram atau lakaran masing-masing. Cahaya matahari
diinterpretasikan melalui lukisan ataupun perkataan “sun” pada struktur pengaliran keluar masuk elektron semasa proses fotosintesis berlaku. Ini menunjukkan bahawa kesemua peserta kajian mengetahui kehadiran cahaya matahari diperlukan semasa kemasukan dan pengeluaran elektron dalam proses fotosintesis berlangsung. Maka, pada bahagian ini, tiada miskonsepsi dikesan dikalangan responden. Sekiranya, miskonsepsi diperingkat ini dikenal pasti, ia agak mudah untuk diperbetulkan. Menurut kajian Esra & Pinar (2010), penggunaan kaedah CAI (computer assisted instruction) boleh membetulkan miskonsepsi diperingkat awal atau pra-miskonsepsi.
Kejadian“Photolysis of water”
Terdapat hanya dua orang peserta kajian yang merekodkan kejadian “Photolysis of water” iaitu Aminah dan Aina. Manakala empat peserta kajian yang lain iaitu Ai Lin, Muhammad, Nina dan Zarina, tidak dapat menyatakan atau merekodkan sebarang maklumat atau lakaran berkaitan“Photolysis of water”. Kelompangan maklumat ini akan menimbulkan miskonsepsi kerana tanpa proses“Photolysis of water”, proses fotosintesis tidak akan berlaku sama sekali. Kekurangan maklumat ini perlulah diperbetulkan secepat mungkin. Menurut Cepni dan Keles (2006), sesetengah konsep yang sukar untuk diubah dikenali sebagai “robust concept” iaitu miskonsepsi sukar untuk diperbetulkan. Ia juga turut berkait dengan umur, menurut Fiona dan Sue (2006), didapati pelajar yang muda lebih mudah diperbetulkan miskonsepsi mereka. Di mana pelajar yang muda lebih bersedia untuk belajar sesuatu ilmu atau pengetahuan yang baru berbanding pelajar yang meningkat umur dengan pelbagai faktor penghalang termasuklah takut untuk gagal, miskonsepsi yang terlalu lama walaupun melibatkan proses pengajaran dan pembelajaran.
Kejadian elektron pada peringkat teruja
Hasil dapatan mendapati hanya seorang sahaja iaitu Muhammad daripada enam peserta kajian yang lain tidak dapat melukis atau mencatat kejadian elektron pada kedudukan peringkat teruja di dalam lukisannya, manakala lima peserta kajian yang lain telah mencatat atau melukis keadaan elektron yang terangsang dengan kehadiran cahaya matahari. Muhammad tidak dapat melukis keadaan elektron pada peringkat tertinggi ini adalah kerana tidak mengingati skema lukisan keluar masuk elektron sewaktu proses fotosintesis berlaku. Seharusnya, sebagai seorang bakal guru, Muhammad perlu memahami konsep dengan lebih mendalam dan memastikan tiada maklumat yang tercicir. Keciciran ini bakal mengundang
miskonsepsi dikalangan pelajar yang bakal diajar kelak. Menurut Esra & Punar (2010), guru perlu terlebih dahulu memperbetulkan miskonsepsi pelajar agar membolehkan pelajar mempelajari konsep baru dalam konteks yang lebih bermakna.
Fotosistem yang digunakan.
Hasil dapatan kajian mendapati empat peserta kajian telah melukis atau menyatakan dalam lukisan mereka jenis fotosistem yang terlibat. Manakala selebihnya, iaitu dua peserta kajian (Muhammad dan Aminah) tidak dapat menyatakan secara lukisan ataupun simbol mengenai fotosistem terlibat. Walau bagaimanapun pengkaji mendapati wujudnya miskonsepsi dikalangan peserta kajian yang telah melukis atau mencatat jenis fotosistem yang terlibat dalam proses ini.
Langkah seterusnya untuk memastikan kesahihan jawapan, pengkaji telah melakukan temu bual pada peserta kajian Muhammad dan Aminah (langsung tidak menjawab soalan) serta peserta kajian, Aina yang menjawab soalan tetapi wujudnya kekeliruan pada jawapan. Menurut Esra & Pinar (2010), miskonsepsi boleh dikesan dengan lebih banyak apabila temu bual susulan dilaksanakan.
Berdasarkan sesi temu bual, pengkaji dapat merekodkan penyataan yang diberi oleh Muhammad dan Aminah mengenai soalan yang berkaitan dengan proses keluar masuk elektron semasa proses fotosintesis. Dapatan temubual ini, dibincangkan mengikut tema-tema yang dikenal pasti.
Pengetahuan asas klorofil
Didapati wujudnya miskonsepsi pengetahuan asas berkaitan klorofil yang bercanggah dengan konsep yang sebenar. Ini dapat dikenalpasti melalui hasil dapatan temubual.
“terdapat banyak molekul klorofil di dalam daun...molekul klorofil tidak menghasilkan elektron”(Aminah)
Pengetahuan berkaitan elektron
Berdasarkan pada temubual, peserta kajian mempunyai miskonsepsi berkaitan dengan kehadiran elektron dalam proses ini. Konsep yang diutarakan berbeza dengan konsep yang sebenar.
“punca elektron adalah dari cahaya matahari”(Aminah) “kedudukan elektron pada “excited state”(Muhammad)
Selain itu, peserta kajian juga dikenalpasti mempunyai miskonsepsi berkaitan dengan pembebaskan elektron iaitu beranggapan bahawa elektron dan proses fotolisis air adalah dua perkara yang berbeza dan tidak berkait sama sekali. Selain itu, peserta kajian turut mengaitkan elektron dan klorofil.
“terdapat elektron yang digunakan dalam proses ini dan terdapat proses “Photolysis of water”(Muhammad)
“elektron keluar daripada klorofil dan kemudian masuk semula ke dalam sel, elektron/photon akan terangsang dan masuk ke dalam klorofil serta keluar kembali apabila mencapai “ground state”(Aminah)
Berdasarkan pada jawapan temubual peserta kajian, Muhammad dan Aminah tidak dapat menjelaskan dengan betul akan proses yang membebaskan elektron. Penjelasan yang diberikan akan sangat bercanggah dan seterusnya menimbulkan miskonsepsi.
Kehadiran cahaya dan hasil fotosintesis
Jawapan peserta kajian ini adalah bercanggah sama sekali dengan konsep asal fotosintesis. Miskonsepsi dikenal pasti daripada jawapan peserta kajian iaitu “apabila cahaya dicampur dengan molekul glukosa”. Sedangkan cahaya tidak pernah bercampur dengan sebarang bahan atau sumber bagi menjalankan fotosintesis. Ia hanya bertindak bersama sebagai pencetus bagi proses pemecahan molekul air. Molekul glukosa pula hanya akan terhasil apabila proses fotosintesis telah lengkap. Ia sama sekali tidak terhasil pada awal proses fotosintesis.
“apabila cahaya dicampur dengan molekul glukosa dengan kehadiran elektron maka ia akan ditukarkan kepada molekul air dan gas oksigen”(Muhammad)
Fotosistem
Manakala hasil daripada temu bual peserta kajian Aina yang memberikan jawapan tetapi berlaku kesalahan atau kekeliruan. Iaitu Aina telah memadankan jenis fotosistem yang
terlibat dalam proses penerimaan cahaya matahari dan proses “Photolysis of water”. Fotosistem yang terlibat dalam dua turutan dalam proses fotosintesis ini adalah fotosistem 2 dan diikuti oleh fotosistem 1 tetapi Aina telah menyatakan dalam lukisannya bahawa panjang gelombang yang berada pada kedudukan “excited state” adalah P700 sedangkan panjang gelombang cahaya yang efektif adalah P680.
Berdasarkan pada dapatan, didapati wujudnya beberapa miskonspesi dikalangan peserta kajian mengenai fotosistem yang terlibat. Ada di antara peserta kajian mendakwa tidak dapat mengingati skema lukisan sebenar sewaktu soalan kajian dilakukan ke atas mereka. Secara keseluruhannya, hasil temu bual mendapati wujudnya empat tema miskonsepsi. Situasi ini berlaku kerana percanggahan konsep disebabkan pertambahan konsep bagi setiap turutan kemasukan dan pengeluaran elektron semasa proses fotosintesis. Menurut Fiona dan Sue (2006), pembelajaran sains adalah melibatkan turutan proses dan apabila pertambahan pengetahuan berkaitan sesuatu proses tersebut akan mengundang miskonsepsi. Dalam erti kata yang lain, semakin kompleks sesuatu proses semakin bertambah miskonsepsi di situ.
KESIMPULAN
Berdasarkan pada hasil dapatan kajian, didapati wujudnya miskonsepsi dikalangan bakal guru biologi berkaitan dengan topik proses kemasukan dan pengeluaran elektron dalam fotosintesis. Pada setiap bahagian, didapati wujudnya miskonsepsi dikalangan peserta kajian kecuali pada bahagian “kehadiran cahaya matahari”. Iaitu kesemua peserta kajian dapat menguasainya tanpa wujudnya miskonsepsi. Ini kerana soalannya adalah lebih kearah aras pengetahuan sahaja. Selain itu, miskonsepsi yang ketara dilihat adalah pada bahagian proses “photolysis of water” yang lebih kompleks di mana lebih dari separuh peserta kajian tidak menyatakan proses ini walaupun ia merupakan mekanisme penting dalam aruhan pengaliran keluar masuk elektron sewaktu fotosintesis berlangsung. Keadaan ini boleh disimpulkan bahawa semakin kompleks sesuatu konsep tersebut, semakin kerap berlakunya miskonsepsi.
Miskonsepsi ini perlu dibendung secepat mungkin kerana guru adalah merupakan penyampai maklumat utama kepada murid. Impaknya, jika guru mempunyai masalah miskonsepsi, dikhuatiri ia turut menyebabkan miskonsepsi berterusan pada pelajar. Maka, miskonsepsi haruslah dibanteras agar pembelajaran biologi berjalan dengan lancar dan guru perlulah memastikan kandungan ilmu yang diajar berada pada landasan konsep yang betul.
RUJUKAN
Bahar, M. 2003. Misconceptions in biology education and conceptual change strategies. Kuram ve Uygulamada Eitim Bilimleri, 3(1), 55-64.
Buell, M., Hallam, R., Gamel-McCormick, M., & Scheer, S. 1999. A survey of general and special inservice needs concerning inclusion. International Journal of Disability, Development and Education.
Boyes, E. & Chambers, W. 1995. Trainee primary teachers’ ideas about the Ozone Layer. Environmental Education Research, 1(2), 133-145.
Cains, R., & Brown, C. 1996). Newly qualified primary teachers: A comparative analysis of perceptions held by B Ed and PGCE trained teachers of their training routes. Educational Psychology, 16 (3), 257-270.
Canal, P. 1999. Photosynthesis and “unverse respiration” in plants : an inevitable misconception. International Journal of Science Education 4, 363-371.
Cardak. O. 2009. “Science students misconception of the water cycle according to their drawings”, Journal of applied science 9(5):856-873.
Çepni, S., & Kele, E. 2006. Turkish students’ conceptions about the simple electric circuits. International Journal of Science and Mathematics Education, 4, 269-291.
Darling-Hammond,L.,& Synder,J. 2000. Authentic Assessment of Teaching in context. Teaching and Teacher Education, 16(5-6), 523-545.
Dilek Celikler & Filiz Kara. 2011. Determining the misconceptions of pre-service chemistry and biology teacher about the greenhouse effect. Procedia social and behavioural sciences.
Eggen, P. and Kauchak, D. 2004. Educational Psychology: Windows, Classrooms. Upper Saddle River: Pearson Prentice Hall.
Esra,K & Pinar, K. 2010. “Determination of student misconceptions in “photosynthesis and respiration” unit and correcting them with the help of cai material”. Procedia social dand behavioural sciences.
Fiona Thompson & Sue Logue. 2006. An exploration of common student misconception in science. International Education Journal, 2006, 7(4), 553-559.
Halloun, I. B. & Hestenes, D. 1985. The initial knowledge state of college physics students. American Journal of Physics, 53, 1043-1055.
Groves, F.H., & Pugh, A.F. 1999. Elementry pre-service teacher perceptions of the greenhouse effect. Journal of Science Education And Technology,8 (1),75-81. Martin, R., Sexton, C. and Gerlovich, J. (2002) Teaching Science for all Children:
Methods for Constructing Understanding. Boston: Allyn and Bacon.
Ozay, E., & Oztas, H. 2003. Secondary students interpretations of photosynthesis and plant nutrition. Journal of Biology Education, 37 (2), 68-70.
Selvi, M., & Yakisan, M. 2004. Misconception about enzymes in University Students.Gazi Egitim Fakultesi Dergisi, 2, 173-182.
Suastra, W. 2006. Perspektif Kultural Pendidikan Sains: Belajar Sebagai Proses Inkulturasi. Jurnal Pendidikan dan Pengajaran IKIP Negeri Singaraja.
Trowbridge, D. E. & McDermott, L. C. 1980. Investigation of students’ understanding of the concept of velocity in one dimension. American Journal of Physics, 48, 1020-1028. Yip. Y. D. (1998). “Teacher’s misconceptions of the circulatory system”, Jornal of Biological
