1
MODEL-MODEL PENDIDIKAN KIMIA DAN HALATUJU
TRANFORMASI PENGAJARAN KIMIA
Dani Asmadi Ibrahim1, Kamisah Osman2
1Kolej Matrikulasi Negeri Sembilan, 72000 Kuala Pilah
2Fakulti Pendidikan, Universiti Kebangsaan Malaysia, 43600 UKM Bangi 1dani_asmadi@kmns.matrik.edu.my
Abstrak
Kursus kimia merupakan kursus teras bagi pelajar-pelajar sains Program Matrikulasi Kementerian Pelajaran Malaysia. Ia disusun untuk melengkapi pelajar dengan pengetahuan kimia sebagai persediaan untuk kursus-kursus pada peringkat lebih tinggi di universiti dan seterusnya kerjaya dalam bidang sains dan teknologi. Kertas kerja ini meneroka persoalan pendekatan pendidikan kimia apakah yang digunakan bagi mencapai matlamat ini. Kertas kerja dimulai dengan perkembangan kajian-kajian bidang pendidikan kimia sebagai latar belakang perbincangan mengenai model-model pendidikan kimia. Tiga model pendidikan kimia dihuraikan iaitu: Model Pendidikan Kimia Tradisi berteraskan pandangan behavioris, Model Tiga Aras Pembelajaran Kimia yang didasari kajian kognitif dan model pemprosesan maklumat dan Metafora Tetrahedron Pendidikan Kimia berfokuskan unsur manusia. Setiap model dibincangkan berdasarkan ciri-ciri, teori-teori yang mendasari, serta kekuatan dan kekurangan setiap model. Kertas kerja ini seterusnya mencirikan pendekatan semasa pengajaran kimia Program Matrikulasi Kementerian Pelajaran Malaysia berdasarkan model-model yang dibincangkan. Didapati pengajaran kimia peringkat matrikulasi secara dasarnya mirip Model Pendidikan Kimia Tradisi dan ciri-cirinya menunjukkan ia tidak didasari Model Tiga Aras Pembelajaran Kimia dan Metafora Tetrahedron Pendidikan Kimia. Oleh yang demikian terdapat keperluan pertimbangan kajian-kajian bidang pendidikan kimia diberi peranan lebih besar dalam perancangan dan perlaksanaan kursus kimia. Akhir sekali, saranan-saranan bagi mentranformasikan pengajaran dan pembelajaran kimia peringkat matrikulasi dikemukakan.
Kata kunci: Pendidikan sains, kimia dan pra-universiti
Pendahuluan
Program Matrikulasi Kementerian Pelajaran Malaysia yang berusia dua belas tahun merupakan saluran utama untuk pelajar aliran sains lepasan menengah mengikuti program ijazah sarjana muda di institusi-institusi pengajian tinggi awam (IPTA). Oleh yang demikian, program ini mempunyai peranan penting dalam menentukan kemajuan dan kecemerlangan pendidikan tinggi bidang sains dan teknologi di negara ini. Kursus kimia matrikulasi yang dijalankan pada hari ini mewarisi banyak ciri-ciri kursus-kursus kimia program matrikulasi yang pada asalnya dikendalikan beberapa institusi-institusi pengajian tinggi awam (IPTA). Oleh itu persamaan kursus kimia semasa dengan kursus-kursus kimia program matrikulasi IPTA terdahulu dapat dilihat dari segi sukatan dan kandungan pelajaran serta struktur perlaksanaan pengajaran dan pembelajaran. Malahan pensyarah-pensyarah kimia berpengalaman IPTA terus memberi sumbangan kepada program matrikulasi KPM dengan menjadi ahli dan mengetuai panel-panel penggubalan sukatan pelajaran, penyediaan bahan sokongan dan perlaksanaan penilaian pada peringkat tertinggi.
seterusnya kerjaya dalam bidang sains dan teknologi. Sorotan kajian ini meneroka persoalan pendekatan pendidikan kimia apakah yang digunakan bagi mencapai matlamat ini dan di manakah kedudukan pengajaran kimia matrikulasi semasa berbanding perkembangan bidang pendidikan kimia terkini. Jawapan persoalan-persoalan ini diharapkan dapat memberi perspektif baru untuk memajukan lagi pengajaran dan pembelajaran kimia di kolej-kolej matrikulasi khususnya dan pendidikan sains di Malaysia amnya.
Perkembangan Penyelidikan Bidang Pendidikan Kimia
Menurut Herron (1999), penyelidikan pendidikan kimia adalah penyiasatan pembelajaran yang didasari asas teori dan bertujuan memahami dan meningkatkan pembelajaran kimia. Bucat (2004), membahagikan sejarah perkembangan penyelidikan pendidikan kimia yang berusia lebih kurang 60 tahun kepada dua peringkat. Menurutnya, pada peringkat pertama kajian-kajian bertumpu kepada persoalan “apakah yang harus dimasukkan dalam kurikulum kimia?” Kajian-kajian peringkat ini membincangkan kandungan yang perlu disampaikan kepada pelajar. Himpunan pengetahuan asas kimia setiap tahap pengajian dan organisasi tajuk-tajuk pelajaran dikaji dan ditentukan. Pada peringkat kedua iaitu selepas 1975 tumpuan beralih kepada kajian-kajian untuk menjawab persoalan “apakah yang dipelajari oleh pelajar kimia?” Tumpuan kini adalah kepada kajian bagaimana pelajar belajar (atau tidak belajar) kimia. Pandangan serupa terhadap dua fasa perkembangan kajian pendidikan kimia juga dikongsi Heron (1999). Beliau membahagikan perkembangan kajian pendidikan kimia kepada dua era yakni, era behavioris dan era konstruktivis. Menurutnya, pada peringkat awal ini kajian-kajian bidang pendidikan kimia bertumpu kepada persoalan apa dan bagaimana kimia patut diajar. Kajian-kajian ini didasari pandangan pengetahuan adalah suatu entiti berasingan dan menjadi tugas guru untuk memindahkannya ke dalam minda pelajar semasa pengajaran. Era konstruktivis seterusnya muncul lantaran banyak dapatan-dapatan kajian dan pengalaman guru-guru menunjukkan pelajar-pelajar boleh memberikan jawapan yang dikehendaki semasa peperiksaan tanpa kefahaman. Paradigma behavioris mula digantikan oleh pandangan pembelajaran konstruktivis dan teori-teori pemprosesan maklumat. Mereka yang menyumbang kajian-kajian dalam peringkat kedua ini bukan lagi ahli-ahli akademik jabatan kimia tetapi penyelidik-penyelidik bidang pendidikan dan sains kognitif.
sangat khusus kepada kandungan atau tajuk pengajaran dan tidak kerap menjadi persoalan kajian bidang pendidikan.
Untuk maju ke hadapan kajian pendidikan kimia perlu mengubah arahnya sekali lagi. Sebahagian tumpuan kajian perlu dikembalikan kepada kandungan pelajaran kimia itu sendiri (Bucat, 2004). Suatu langkah ke arah itu adalah melalui kajian dan penekanan terhadap pengetahuan kandungan pedagogi. Pengetahuan kandungan pedagogi adalah pengetahuan mengenai pengajaran dan pembelajaran kandungan matapelajaran tertentu yang mengambil kira keperluan-keperluan pembelajaran khusus bagi pembelajaran matapelajaran berkenaan (Shulman, 1987). Kandungan kimia yang diajar merupakan faktor penting yang perlu diberi pertimbangan dalam menentukan pembelajaran kimia yang berkesan. Tumpuan kembali ke arah kandungan kimia ini juga mengambil bentuk cadangan rombakan kandungan kurikulum daripada pengajaran kimia dalam konteks bidang kepada pembelajaran kimia dalam konteks relevan pelajar (Mahaffy, 2004, Holbrook, 2005 dan Deters, 2009).
Kertas kerja ini merumuskan perkembangan-perkembangan bidang pendidikan kimia melalui tiga model pendidikan kimia. Model–model ini dikaitkan dengan bentuk geometri daripada bentuk awal satu dimensi kepada kerangka terkini tiga dimensi. Pengajaran dan pembelajaran kimia sebenarnya lebih kompleks daripada apa yang cuba dirumuskan model-model ini, namun begitu transformasi bentuk model awal satu dimensi kepada tiga dimensi ini boleh dijadikan metafora bagi menggambarkan perkembangan kerangka bidang pendidikan kimia yang semakin rencam dari awal lahirnya sehingga hari ini.
Model Satu Dimensi: Model Pendidikan Kimia Tradisi
TEORI, PRINSIP DAN
DEFINISI
EKSPERIMEN-EKSPERIMEN YANG MENGESAHKAN PRINSIP
DAN TEORI
APLIKASI LATIHAN, PENGIRAAN
DAN CONTOH PENGGUNAAN
Rajah 1: Model Tradisi Pendidikan Kimia
Terdapat beberapa kekurangan pada model ini. Pengajaran dengan pendekatan ini memberi gambaran kepada pelajar bahawa kimia merupakan satu himpunan konsep-konsep abstrak, pelbagai teori, simbol-simbol dan formula-formula baik kimia mahupun matematik. Berdasarkan model pemprosesan maklumat dalam pembelajaran kimia, pemisahan di antara pembelajaran dengan kegunaan praktikal dan intelektualnya menghasilkan cebisan-cebisan maklumat yang jarang dapat diingati apatah lagi digunakan pelajar (Evan, 2004 dan Holbrook, 2005). Menurut Gabel (1999) pula, struktur ini tampak kemas dan logikal bagi mereka yang pakar dalam bidang itu seperti penulis buku teks kimia dan profesor kimia, namun ia tidak semestinya cara terbaik untuk mengajar sains. Pendekatan ini dianggap Ware (2001) sebagai “sains untuk saintis”. Pelajar yang baru atau belum didedahkan kepada proses sains, belum pasti sedia menerima teori dan prinsip yang cuba diajar sebagai cara mereka melihat alam ini.
Kekurangan Model Pendidikan Kimia Tradisi turut dijelaskan dengan membandingkan model ini dengan kitaran pembelajaran (Spencer, 1999). Kajian bidang kognitif menunjukkan model yang paling mirip cara manusia belajar sesuatu konsep adalah kitaran pembelajaran yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Kaedah terbaik bagi membolehkan pelajar memahami sesuatu konsep bermula dengan penerokaan dan pengumpulan data. Fasa seterusnya adalah pembinaan konsep dan akhir sekali adalah fasa aplikasi pengetahuan baru. Menurutnya, kajian menunjukkan pelajar lebih gemar dan belajar konsep baru dengan lebih baik sekiranya fasa pembinaan konsep dan pengenalan istilah menyusuli fasa penerokaan. Namun begitu, kebanyakan teks dan juga pengajaran bermula dengan pengenalan istilah, teori dan konsep diikuti data untuk menjelaskan dan menyokong teori itu. Ini berlawanan dengan turutan kitar pembelajaran.
Rajah 2: Kitaran Pembelajaran (terjemahan) Sumber: Spencer (1999)
matapelajaran tersebut. Gabel (2000) melaporkan terdapat pelajar ijazah pengkhususan kimia yang masih menunjukkan miskonsepsi mengenai buih-buih dalam air mendidih serupa dengan yang ditunjukkan oleh pelajar peringkat sekolah rendah. Ketekalan miskonsepsi sebegini boleh dikaitkan dengan kajian lain yang menunjukkan pelajar menjawab soalan-soalan peperiksaan menggunakan strategi yang tiada kaitan dengan kefahaman konsep kimia (Saul, 2003). Pelajar didapati menghafal langkah-langkah pengiraan dan jawapan bentuk soalan tertentu sebagai persediaan peperiksaan.
Tsarpalis (2008) menyatakan pembelajaran sains boleh berlaku dalam bentuk pembelajaran konsep dan pembelajaran algoritma. Pembelajaran algoritma bermaksud kebolehan menggunakan prosedur khusus untuk menyelesai suatu masalah atau tugasan, contohnya menulis tatarajah orbital elektron. Pembelajaran konsep pula adalah pembelajaran untuk memperolehi kefahaman mendalam sesuatu konsep seterusnya memberi kesan dalam pembinaan kerangka pemikiran mengenai sesuatu bidang. Kedua-dua jenis pembelajaran mempunyai peranan dalam perkembangan seorang pelajar, namun penumpuan terhadap pembelajaran algoritma boleh menyebabkan pembelajaran konsep terjejas. Tsarpalis (2008) telah melakukan kajian kualitatif dan kuantitatif untuk membandingkan pembelajaran konsep dan pembelajaran algoritma pelajar-pelajar menengah atas bagi subjek kimia. Beliau telah membuat kesimpulan bahawa kemahiran pelajar menyelesaikan masalah secara algoritma tidak bersandar kepada kefahaman konsep. Sebahagian besar pelajar dalam kajiannya didapati hanya boleh menjawab soalan algoritma, manakala hanya bahagian yang sangat kecil dapat menjawab soalan konsep atau kedua-dua soalan konsep dan algoritma. Ini menunjukkan pelajar yang dapat menjawab soalan-soalan peperiksaan tidak semestinya memahami konsep-konsep kimia di sebalik soalan itu.
Model ini dengan segala kelemahan dan kekurangannya masih mempunyai merit. Menurut Spencer (1999) pelajar yang mempunyai gaya pembelajaran abstrak reflektif, gemar dengan pendekatan umum kepada khusus, suka kepada idea abstrak dan inginkan autonomi. Maka mereka lebih serasi dengan pendekatan pengajaran kimia mengikut model pendidikan kimia tradisi. Namun begitu, menurut Schroeder (1993) dalam Spencer (1999), pelajar dengan gaya pembelajaran abstrak reflektif membentuk hanya sepuluh peratus populasi lepasan sekolah tinggi yang dikaji dan mereka ini juga mempunyai skor SAT tertinggi berbanding pelajar dengan tiga gaya pembelajaran lain. Pelajar-pelajar abstrak reflektif inilah yang lazimnya mengambil kursus sains dan teknologi seterusnya memilih kerjaya sebagai ahli sains dan profesional teknologi. Oleh kerana gaya belajar mereka lebih padan dengan model pendidikan kimia tradisi, mereka kurang menghadapi masalah mempelajari kimia. Perkembangan pesat peranan sains dan teknologi menyaksikan lebih ramai pelajar diwajibkan mengambil kursus kimia, justeru kepelbagaian gaya pembelajaran bertambah ketara dalam kelas-kelas kimia lepasan menengah. Model yang selama ini berjaya menghasilkan ramai saintis mungkin tidak lagi memadai untuk menangani cabaran kepelbagaian gaya pembelajaran dan cabaran matlamat pendidikan sains untuk menghasilkan masyarakat yang celik sains.
Model Dua Dimensi: Tiga Aras Pembelajaran Kimia
kerangka tiga aras simbolik, makroskopik dan submikroskopik yang dicadangkan Johnstone (1991) untuk mengorganisasikan konsep-konsep dalam kimia. Kerangka tiga aras ini melibatkan aspek epistemologi kimia dan merujuk kepada tiga aras pemikiran mengenai jirim yang berlaku dalam memahami fenomena kimia. Menurut kerangka ini, jirim diwakili pada tiga aras, yakni aras makroskopik, aras submikroskopik dan aras simbolik.
Aras Makroskopik.
Aras makroskopik terdiri daripada huraian mengenai bahan-bahan kimia, perubahan dan tindak balas yang boleh dicerap dengan pancaindera. Ia juga meliputi sifat pukal jirim atau sifat yang muncul daripada sifat terkumpul jutaan zarah asas jirim seperti warna, bau, jisim, suhu, kereaktifan. Perbincangan aras makroskopik lazimnya berbentuk huraian dan perincian pemerhatian.
Aras Submikroskopik
Aras submikroskopik terdiri perwakilan konsep jirim berdasarkan sifat zarah jirim. Menurut teori ini jirim dibina zarah-zarah seni (atom, ion dan molekul) yang tidak dapat dilihat mata kasar. Istilah submikroskopik digunakan kerana merangkumi zarah-zarah jirim yang tidak dapat dilihat mikroskop cahaya, daripada sebesar molekul protein dan DNA sehinggalah sekecil nukleas atom dan elektron. Perbincangan aras ini berbentuk penjelasan, menggunakan pelbagai teori dan model, contohnya penggunaan teori kinetik jirim untuk menjelaskan perkadaran isipadu gas dengan suhu mutlak yang diperhatikan semasa ujikaji makmal.
Aras Simbolik
Aras simbolik jirim terbina daripada pelbagai perwakilan bergambar, aljebra dan perhubungan matematik dalam kimia. Contoh biasa adalah persamaan-persamaan tindak balas dan formula-formula kimia. Aras simbolik membolehkan konsep-konsep kimia diringkaskan untuk memudahkan kefahaman dan komunikasi. Formula dan persamaan pula membolehkan konsep-konsep dihubungkan dan dioperasikan secara aljebra dan matematik. Termasuk dalam aras simbolik adalah penggunaan model-model molekul pelbagai jenis yang menjadikan konsep-konsep abstrak lebih konkrit untuk dimanupilasi baik secara fizikal mahupun mental.
Hakikat pemahaman suatu konsep kimia memerlukan penguasaan konsep pada tiga aras (makroskopik, simbolik dan submikroskopik) menjelaskan mengapa kimia sukar difahami pelajar (Gabel, 2000 dan Sirhan, 2007). Pelajar tidak menyedari adanya tiga aras berbeza untuk difahami apatah lagi membuat perkaitan di antara ketiga-tiga aras. Berdasarkan model pemprosesan maklumat pula, kesukaran pembelajaran kimia dikaitkan dengan lebihan beban kognitif ruangan ingatan kerja (Johnstone, 2006). Ini boleh berpunca daripada:
1. Perbincangan aras makroskopik melibatkan proses dan bahan kimia yang asing kepada pelajar dengan nama yang tidak pernah mereka dengar.
2. Proses–proses submikroskopik yang tidak dapat dilihat dan sukar digambarkan. 3. Terdapat banyak simbol-simbol dan persamaan yang tidak jelas maksudnya yang
perlu dioperasikan secara matematik.
aras-aras yang saling berkait dalam pengajaran dan pembelajaran (Johnstone, 2006) dan mempunyai tiga ciri utama:
1. Pengajaran harus bermula dan berfokus pada peringkat makroskopik. Ciri ini digambarkan oleh kedudukan aras makroskopik pada puncak segi tiga.
2. Setiap aras; makroskopik, simbolik dan submikroskopik haruslah dijelaskan secara berasingan dan diberi perhatian yang seimbang semasa pengajaran dan pembelajaran. Ciri ini digambarkan oleh tiga bucu dan sisi sama segitiga.
3. Hubungkait ketiga-tiga aras mestilah ditunjukkan kepada pelajar secara eksplisit. Ciri ini digambarkan oleh garisan yang menghubungkan ketiga-tiga bucu segitiga.
Rajah 3: Tiga aras pembelajaran kimia
Apakah yang mendorong penggunaan pendekatan ini dalam pengajaran kimia? Ada dua faktor; yang pertama berkaitan ilmu kimia itu sendiri dan yang kedua adalah berkaitan dengan kemahiran mental yang harus dimiliki oleh seorang ahli kimia. Kerangka tiga aras jirim merumuskan pengajian ilmu kimia. Harrison (2002) menyatakan bahawa tiga aras kimia bukanlah suatu kerangka baru, malah telah digunakan oleh John Dalton pada abad ke 19 untuk menerbitkan teori atomnya. Dalam teorinya, Dalton memperkenalkan penggunaan simbol-simbol berbeza (aras simbolik) bagi mewakili atom-atom unsur-unsur berbeza (aras submikroskopik) untuk menjelaskan keabadian dan perkadaran jisim yang diperhatikan (aras makroskopik) dalam tindak balas yang melibatkan dua unsur. Menurut Herron (1999) tiada idea dalam kimia yang lebih memberi pengaruh kepada bidang itu seperti teori atom, lantaran itu adalah suatu teori yang penting dipelajari oleh seseorang pelajar kimia. Tetapi untuk benar-benar memahami kepentingannya seorang pelajar mestilah memahaminya pada ketiga-tiga aras.
diminta dan diajar untuk berbuat demikian. Ini mungkin boleh dikaitkan dengan dapatan Meyer (2005) bahawa pengajaran kimia dan ujian-ujian di kolej-kolej di Amerika Syarikat bertumpu pada aras simbolik kimia.
Model ini menyokong pandangan Holbrook (2005) bahawa kimia bukan hanya suatu himpunan maklumat malah suatu cara berfikir. Bersama model pemprosesan maklumat, tiga aras pembelajaran kimia menjelaskan bagaimana miskonsepsi kimia tertentu berlaku, bagaimana mengurangkan beban ruang ingatan kerja boleh menjadikan pembelajaran lebih cekap dan mencadangkan strategi mengorganisasi kandungan supaya lebih mudah difahami. Ini disahut pandangan Sirhan (2007) bahawa kimia adalah suatu pelajaran abstrak dan kompleks, lantaran itu penggunaan teknik dan strategi yang dapat mengurangkan beban kognitif semasa pembelajaran adalah perlu untuk menjadikan kimia lebih mudah dipelajari. Namun menurut Johnstone (2006), model pemprosesan maklumat dan tiga aras pembelajaran kimia tidak menangani faktor sikap dan motivasi dalam pembelajaran kimia. Beliau berpandangan bahawa menjadikan kimia lebih mudah difahami hanya akan mengurangkan kemungkinan pelajar hilang minat terhadapnya. Menurut Deter (2009), motivasi dikaitkan dengan bagaimana ruang ingatan kerja diperuntukkan. Apabila seorang pelajar bermotivasi tinggi dan bersikap positif terhadap pelajaran kimia, beliau lebih bersedia untuk memperuntukkan keseluruhan ruang ingatan kerjanya kepada tugas pembelajaran berbanding perkara-perkara lain seperti berkhayal, maka pembelajaran berlaku secara optimum. Sebaliknya sekiranya apabila motivasi rendah, pelajar tidak berminat mempelajari kimia atau menganggap kimia tidak penting dalam hidupnya, pelajar itu tentu tidak bersedia memperuntukkan keseluruhan ruang ingatan kerjanya semasa pembelajaran. Apabila ini berlaku strategi-strategi mengurangkan beban kognitif seperti yang disebutkan tidak berkesan.
Model Tiga Dimensi: Metafora Tetrahedron Pendidikan Kimia
Persoalan motivasi dan sikap terhadap pelajaran kimia dikaitkan dengan unsur manusia iaitu dimensi ketiga pendidikan kimia selain kandungan dan pembelajaran. Persoalan sikap dan motivasi ini penting lantaran kajian-kajian mengenai perhubungan antara tahap persekolahan atau tahun pengajian dengan sikap terhadap sains telah mengesahkan bahawa sikap pelajar terhadap sains di sekolah mula menurun dengan kemasukan ke peringkat sekolah menengah (Cheung, 2007). Perkembangan sebegini menimbulkan kebimbangan di beberapa negara maju. Di England dan Wales misalnya, bilangan pelajar A-level yang memilih aliran sains telah menurun sejak 1990. Oleh yang demikian, nisbah pelajar yang layak untuk pendidikan tinggi berasaskan sains di United Kingdom juga menurun dan ini telah menimbulkan kebimbangan mengenai masa depan ekonomi negara.
dalam masyarakat. Menurutnya lagi, pendidikan kimia harus beralih daripada pembelajaran konsep kimia dalam konteks disiplin kimia, kepada pembelajaran konsep kimia dalam konteks sosial atau kehidupan sebenar. Pengajaran dan pembelajaran kimia mesti berubah daripada pandangan ke dalam bidang kimia kepada pandangan ke luar bidang itu sendiri. Ini boleh dilakukan contohnya dengan mengunakan konteks dunia sebenar. Misalnya, isu kebergantungan dunia moden kepada bahanapi fosil digunakan sebagai latar belakang memperkenalkan konsep-konsep temokimia.
Menurut Deter (2009) pembelajaran kimia dalam konteks yang relevan kepada pelajar menjadikan pelajaran lebih menarik, mudah difahami dan diingati. Pembelajaran kontekstual berbeza dengan mempersembahkan pelajar aplikasi sesuatu pelajaran kimia. Dalam aplikasi, makna dan kepentingan diterangkan terlalu lewat yakni di hujung pelajaran, manakala dalam pengajaran kontekstual makna dan konteks diterangkan lebih awal sebelum pelajar diminta mempelajari sesuatu tajuk. Pandangan terhadap kelebihan pendekatan kontekstual ini disimpulkan oleh rumusan eksekutif kertas kerja “Apa Yang Diperlukan Daripada Sekolah-sekolah” oleh Jawatankuasa Mengenai Pencapaian Kemahiran Yang Diperlukan, Jabatan Buruh Amerika Syarikat, Jun 1991 (Deters, 2009) yang menyatakan,
“kami percaya setelah meneliti dapatan-dapatan kajian kognitif, cara paling berkesan untuk mempelajari kemahiran–kemahiran adalah “dalam konteks”, yakni meletakkan objektif-objektif pembelajaran di dalam situasi sebenar bukannya memaksa pelajar mempelajari dahulu secara abstrak apa yang perlu aplikasikan kemudian”
Elemen pembelajaran kimia kontekstual menjadi unsur penambahbaikan atas tiga aras pembelajaran kimia. Menurut Mahaffy (2004) segitiga kefahaman aras makroskopik, aras submikroskopik dan aras simbolik telah terbukti berharga dalam merekabentuk kurikulum peringkat menengah dan lepas menengah, buku-buku teks, panduan makmal dan bahan bantu mengajar visual. Ia juga telah membentuk penanda aras piawaian pendidikan sains di Amerika Syarikat. Namun begitu, beliau berpendapat perlunya para pendidik memberi penekanan pada dimensi baru pembelajaran kimia untuk menangani kebimbangan mengenai literasi sains dan kefahaman terhad masyarakat umum mengenai peranan kimia dalam kehidupan seharian. Beliau seterusnya mencadangkan segitiga aras pembelajaran dilanjutkan menjadi bentuk tetrahedron seperti ditunjukkan Rajah 4. Bucu keempatnya dipanggil unsur manusia, mewakili jaringan konteks manusia untuk pembelajaran kimia. Metafora tetrahedron bagi pendidikan kimia ini menyerlahkan kepentingan unsur manusia dalam pembelajaran kimia. Unsur manusia ini merangkumi dua aspek:
1. Konteks pembelajaran kimia. Jaringan pertimbangan-pertimbangan ekonomi, politik, alam sekitar, sejarah dan falsafah yang berkait rapat dengan kefahaman mengenai konsep-konsep kimia, proses dan tindak balas yang diajar kepada pelajar dan disampaikan kepada masyarakat umum. Melalui pemilihan konteks pembelajaran kimia yang sesuai juga, nilai-nilai seperti kesedaran alam sekitar, tanggungjawab terhadap masyarakat dan etika-etika kajian sains dapat diterapkan.
Rajah 4: Metafora Tetrahedron Pendidikan Kimia
Menurut Mahaffy (2004) lagi dengan adanya pertimbangan unsur manusia, kandungan pembelajaran kimia akan disusun dengan bahan dan konteks yang relevan kepada pelajar. Ini akan memberi motivasi dan minat untuk mendalami kimia dan pelajar akan lebih bersedia untuk menghadapi cabaran pembelajaran aras simbolik dan submikroskopik yang abstrak. Holbrook (2005) juga menyatakan turutan pelajaran harus bermula dengan konteks masyarakat-sains yang relevan. Pelajaran akan berkembang daripada masyarakat (yang diketahui) kepada konsep kimia (yang tidak diketahui). Sebagai kesimpulan, menurut model ini pertimbangan unsur manusia menjadi fokus dalam penyediaan bahan kursus dan juga semasa perlaksanaan pengajaran dan pembelajaran.
Pendekatan Pengajaran dan Pembelajaran Kimia Peringkat Matrikulasi
Model pendidikan kimia manakah paling mirip dasar dan amalan pengajaran kimia peringkat matrikulasi semasa? Jelas sekali pengajaran kimia peringkat matrikulasi tidak mengikuti Metafora Tetrahedron Pendidikan Kimia. Tajuk-tajuk dalam sukatan pelajaran kimia yang diorganisasi mengikut bidang-bidang klasik kimia am, kimia fizikal dan kimia organik, lebih mirip ciri Model Pendidikan Kimia Tradisi. Unsur kemanusiaan sebagaimana disaran Mahaffy (2004) melibatkan jaringan perkaitan ilmu kimia dengan isu-isu luar kelas yang menyentuh kehidupan pelajar tidak disebut secara eksplisit dalam huraian sukatan pelajaran (Kementerian Pelajaran Malaysia, 2006). Perkara-perkara ini tidak diuji dalam peperiksaan justeru tidak dianggap penting oleh guru-guru dan lebih lagi oleh pelajar-pelajar. Jika dipersembahkan kepada pelajar pun, ia adalah hasil inisiatif guru sendiri untuk menjadikan pengajaran lebih menarik dan memberi pelajar pengetahuan tambahan. Fokus kepada persoalan kandungan dan persoalan tradisi “apa yang diajar” diperlihatkan oleh kepimpinan pensyarah-pensyarah kimia IPTA dalam penyediaan huraian sukatan pelajaran dan kandungan kursus. Dan dalam susun atur sebegini, timbul persoalan apakah pertimbangan berkaitan dapatan terkini pendidikan sains, pendidikan kimia dan pandangan mendalam terhadap apa yang sebenarnya berlaku di kelas–kelas kimia di kolej dapat diberi perhatian sewajarnya?
simbol untuk mewakili konsep-konsep tersebut. Kelas tutoran pula melibatkan kumpulan pelajar yang lebih kecil berbanding kuliah. Secara amnya, perbincangan semasa kelas tutoran berfokus kepada set soalan-soalan tutoran. Set soalan–soalan tutoran ini lazimnya berbentuk pengiraan dan algoritma. Justeru pembelajaran semasa tutoran lebih menumpu pada pembelajaran aras simbolik. Bentuk terakhir adalah kelas amali yang merupakan unsur penting kursus kimia baik pada peringkat matrikulasi mahupun peringkat yang lebih tinggi. Kelas amali memberi peluang pelajar menjalankan eksperimen di makmal. Kelas-kelas amali ini disusun untuk melengkapi apa yang diajar semasa kuliah dan memberi pelajar pengalaman membuat pemerhatian serta meneroka kemahiran-kemahiran manupilatif. Aras yang mencirikan pembelajaran kelas amali adalah aras makroskopik.
Adakah perlaksanaan tiga jenis kelas kimia; kuliah, tutoran dan amali yang nampaknya menekankan aras-aras pembelajaran submikroskopik, simbolik dan makroskopik masing-masing menunjukkan pengajaran bermodelkan tiga aras pembelajaran kimia? Berdasarkan kajian terhadap pengajaran kuliah suatu tajuk dalam sukatan pelajaran kimia matrikulasi (Dani Asmadi, 2010), jawapannya tidak. Tiga aras pembelajaran kimia mempunyai tiga ciri yang telah dibincangkan lebih awal. Analisa dokumen huraian sukatan pelajaran dan nota-nota kuliah yang digunakan dalam pengajaran tajuk Model Atom Bohr mendapati pengajaran kuliah tajuk berkenaan tidak menunjukkan ciri tiga aras pembelajaran kimia malah turutan kandungan dipersembahkan bagi tajuk kimia berkenaan lebih mirip Model Pendidikan Kimia Tradisi.
Kajian (Dani Asmadi, 2010) mendapati konsep abstrak seperti postulat-postulat Model Atom Bohr diperkenalkan kepada pelajar sebelum konsep konkrit berkaitan (spektrum garis). Menurut tiga aras pembelajaran kimia pengajaran harus dimulakan dengan pembelajaran aras makroskopik atau aspek konkrit suatu konsep kimia bukannya aras submikroskopik yang tidak dapat ditanggap pancaindera. Turut didapati pengajaran bertumpu pada aras simbolik. Daripada sepuluh hasil pembelajaran yang disenaraikan dalam huraian sukatan pelajaran bagi tajuk dikaji, hanya satu boleh dikelaskan sebagai aras pembelajaran makroskopik manakala yang lain aras simbolik dan submikroskopik. Analisa teks-teks kursus pula mendapati contoh dan latihan yang disertakan bersama nota bertumpu pada soalan-soalan pengiraan. Ini menunjukkan pengajaran semasa bertumpu pada aras simbolik kimia, biarpun menurut tiga aras pembelajaran kimia perhatian yang sama perlu diberikan kepada ketiga-tiga aras.
Cabaran dan masa depan
Kimia sebagai suatu bidang sains, telah berkembang seiring dengan kemajuan teknologi dan keperluan masyarakat. Perkembangan beberapa dekad lalu menyaksikan disiplin ilmu kimia mengalami perubahan ketara. Ini telah dirumuskan dalam petikan Laporan Majlis Penyelidikan Kebangsaan Amerika Syarikat (USNRC) 2003 mengenai masa depan kimia yang menyatakan,
“Kimia dan kejuruteraan kimia telah berubah dengan begitu ketara[....]. Skop bidang
semakin meluas - merangkumi biologi, nanoteknologi, sains bahan, pengkomputeran, kaedah-kaedah kawalan termaju dan kejuruteraan sistem proses - sehinggakan apa yang dilakukan dan diajar dalam jabatan-jabatan kimia dan kejuruteraan kimia sangat berbeza daripada kursus-kursus kimia klasik”.
Perbezaan ini dikaitkan dengan arah aliran kajian sains hari ini dalam bidang-bidang baru; nanoteknologi, bioteknologi, teknologi hijau dan bahan termaju. Bidang-bidang abad ke 21 ini biarpun mempunyai matlamat yang pelbagai, mempunyai persamaan di antara satu sama lain lantaran bersifat pelbagai disiplin, berorientasikan masalah dan berdasarkan teras pengetahuan kimia (Sjostrom, 2006). Ini menandakan disiplin kimia semakin melampaui skop bidang kimia tradisi dan semakin berfungsi sebagai disiplin perkhidmatan kepada bidang bioteknologi, nanoteknologi dan lain-lain bidang-bidang antara disiplin baru seumpamanya. Oleh itu pengajaran kimia khususnya pada peringkat pra-universiti perlu memberi pertimbangan kepada realiti pelbagai disiplin ini.
Cabaran kedua pendidikan kimia dikaitkan dengan kesedaran pembinaan literasi sains masyarakat kini lebih utama daripada melatih pelajar menjadi ahli sains dan ahli kimia. Sasaran pendidikan sains dewasa ini bukanlah pelajar-pelajar yang akan menjadi ahli sains dan profesional teknologi semata-mata, malah semua pelajar (Novak, 2001). Cabaran utama pengajaran sains kini, setidak-tidaknya pada peringkat pengenalan adalah untuk mempersiapkan pelajar-pelajar menjadi warga komuniti global yang dipacu oleh sains dan teknologi. Literasi sains akan membantu pelajar menjadi warga pembuat keputusan yang bermaklumat mengenai isu–isu sains dan teknologi yang mempengaruhi kehidupan mereka dari pelbagai segi termasuk ekonomi, sosial, alam sekitar dan politik. Pengajaran kimia tradisi dalam konteks bidang kimia dan terpisah dari kehidupan dan bidang di luar kimia tidak lagi memadai. Pengkaji-pengkaji (Holbrook, 2005 dan Evan, 2004) berpandangan pertimbangan yang lebih perlu diberikan kepada aspek kandungan dan pengajaran yang relevan pelajar dan masyarakat sekiranya literasi sains menjadi matlamat pendidikan.
Pendidikan kimia peringkat matrikulasi perlu mengalami transformasi daripada model pendidikan kimia tradisi yang bertumpu kepada pembinaan himpunan pengetahuan yang akan diperlukan pada ‘suatu masa akan datang’ kepada model yang memaparkan kimia sebagai sesuatu yang dekat, berguna dan penting kepada kehidupan pelajar. Pengajaran dan pembelajaran kimia juga perlu mengambilkira perkembangan-perkembangan bidang pendidikan seperti paradigma-paradigma pembelajaran baru; pembelajaran konstruktivis, model pemprosesan maklumat dan pembelajaran kontekstual. Transformasi ini tidak boleh hanya melibat guru-guru yang menyampaikan pengajaran tetapi memerlukan penyelarasan usaha dengan mereka yang terlibat dalam menggubal sukatan, dan perlaksanaan penilaian.
ditambahbaik dengan mengambil kira kerangka makroskopik simbolik dan submikroskopik dalam perancangan pengajaran. Ini bagi memastikan pelajaran kimia tidak hanya bertumpu pada pembelajaran aras simbolik dan submikroskopik yang abstrak. Melalui kerangka ini juga, pandangan bahawa kimia sekadar himpunan pengetahuan akan ditukar kepada pandangan kimia sebagai suatu cara berfikir dan cara melihat alam ini. Melalui tiga aras pembelajaran kimia juga pengajaran kimia bukan sekadar menyampaikan fakta tetapi juga melatih pelajar berfikir cara kimia. Seterusnya berdasarkan tetrahedron pendidikan kimia konteks pelajaran kimia dalam kurikulum sedia ada boleh digantikan dengan konteks releven pelajar dan relevan mensyarakat. Dengan ini kimia yang secara tradisinya pelajaran “bebas nilai” boleh dijadikan alat menerap nilai dan membina insan.
Kesimpulan
Pertimbangan perkembangan bidang pendidikan kimia perlu diberi peranan lebih penting dalam menentukan perancangan dasar, kurikulum dan perlaksanaan pengajaran dan pembelajaran kimia peringkat matrikulasi. Biarpun program-program matrikulasi terdahulu dan semasa banyak memberi sumbangan kepada negara, mereka yang terlibat dalam pendidikan kimia Program Matrikulasi Kementerian Pelajaran Malaysia tidak seharusnya terus menerus melaksanakan kursus kimia bermodelkan apa yang lazim digunakan pada masa lalu atau sebagaimana mereka sendiri menjalani kursus kimia di peringkat sama. Bidang pendidikan kimia telah berkembang, justeru pengajaran dan pembelajaran kimia peringkat matrikulasi juga perlu berubah seiring dengannya. Wawasan Falsafah Pendidikan Kebangsaan adalah untuk melahirkan sistem pendidikan bertaraf dunia di mana kurikulumnya dikemaskini dan selaras dengan perkembangan-perkembangan terbaru (Kementerian Pendidikan Malaysia, 2001). Oleh yang demikian, transformasi dalam pendidikan kimia peringkat matrikulasi adalah perlu, dan merupakan langkah tepat untuk maju ke hadapan.
Rujukan
Bucat, R. (2004). Pedagogical Content Knowledge as a Way Forward: Applied Research in Chemistry Education. Chemistry Education Research and Practice. 5(3), 215-228.
Cheung, D. (2007). Confirmatory Factor Analysis of the Attitude toward Chemistry Lessons Scale. Proceeding of the 2nd NICE Symposium. Taipei, Taiwan. Diperolehi daripada http://dochoonho.sunchon.ac.kr/NICE2/2ndNICE-Papers/2ndNICE-oral/00029%20Derek%20Cheung.pdf.
Dani Asmadi Ibrahim, Rokiah Jusoh. & Kamisah, Osman. (2010). Pengajaran Tajuk Model Atom Bohr Peringkat Matrikulasi Dan Tiga Aras Pembelajaran Kimia. Prosiding Seminar Kebangsaan Pendidikan Negara Kali Ke 4. UKM, Bangi, Malaysia. 563-577.
Deter, K. (2009). Chemistry You Need To Know. Research Supporting The Curriculum. Diperolehi daripada http://kellymdeters.on-rev.com/Kendall-Hunt-Chemistry/Research.pdf
Gabel, D. (1999). Improving teaching and learning through chemistry education research: A look to the future. Journal of Chemical Education. 76(4), 548-554.
Gabel, D. (2000). Theory-Based Teaching Strategies for Conceptual Understanding of Chemistry. Education Quimica 11(2), 236243.
Herron, J. D. & Nurrenberg, S.C. (1999). Chemical education research: Improving chemistry learning. Journal of Chemical Education 76(10), 1353-1361.
Holbrook, J. (2005). Making Chemistry Teaching Relevant. Chemical Education International, 6(1), 1-12.
Johnstone, A. H. (1991). Why is science difficult to learn? Things are seldom what they seem. Journal of Computer Assisted Learning, 7, 75-83.
Johnstone, A. H. (2006). Chemical education research in Glasgow in perspective.
Chemistry Education Research and Practice, 2006, 7 (2), 49-63.
Jong, O. D. (2005). Research and Teaching Practice in Chemical Education: Living Apart or Together. Chemical Education International, 6(1), 1-6.
Harrrison, A. G. (2002). John Dalton's atomic theory: Using the history and nature of science to teach particle concepts? Kertas kerja dibentang dalam perhimpunan tahunan “Australian Association for Research in Education”, Diperolehi daripada
http://www.aare.edu.au/02pap/har02049.htm.
Kementerian Pelajaran Malaysia, 2004. Chemistry SK017 and SK027 Syllabus Specification, Bahagian Matrikulasi, Kementerian Pelajaran Malaysia.
Kozma, R. (2003). The material features of multiple representation and their cognitive and social affordances for science understanding. Learning and Instruction 13: 205-26.
Mahaffy, P. (2004). The Future Shape of Chemistry Education. Chemistry Education: Research And Practice 5 (3), 229-245.
Meyer, H. (2005). Is it molecules? Again! A review of students’ learning about particle theory. Chemical Education Journal, Vol 9(2). Diperolehi daripada
http://www.juen.ac.jp/scien/cssj/cjernlE.html.
Saul, H. (2003). Difficulties in acquiring theoretical concepts: A case of high school chemistry. Trames 7(2), 99-119.
Scerri, E. R. (2000). Philosophy of Chemistry - A New Interdisciplinary Field? Journal of Chemical Education. 77 (XX), 1-4.
Sjöström, J. (2006). Subfields and Metafields of the Molecular Sciences. Chemistry International, Sept-Oct 2006, 9-13. Diperolehi daripada
Spencer, J. N. (1999). New Directions in Teaching Chemistry: A Philosophical and Pedagogical Basis. Journal of Chemistry Education, 76(4), 566-569.
Sirhan, G. (2007). Learning Difficulties in Chemistry: An Overview. Journal of Turkish
Science, 4(2), 2-20.
Tsaparlis, G. & Papaphotis, G. (2008). Conceptual versus algorithmic learning in high school chemistry: the case ofbasic quantum chemical concepts. Part 1. Statistical analysis of a quantitative study. Chemistry Education Research and Practice, 9, 323–331.
Tsaparlis, G. & Papaphotis, G. (2008). Conceptual versus algorithmic learning in high school chemistry: the case of basic quantum chemical concepts. Part 2. Students’ common errors, misconceptions and difficulties in understanding. Chemistry Education Research and Practice. 9, 332–340.
