1
PEMBELAJARAN INKUIRI ABDUKTIF
SAINS BUMI DAN ANTARIKSA UNTUK CALON GURU*)
(Oleh: Taufik Ramlan Ramalis)
*)
Tulisan ini merupakan analisis dan sintesis kajian pustaka, serta pengalaman penulis sebagai pengampu matakuliah IPBA di Jurusan Pendidikan Fisika UPI.
A.Pendahuluan
Bumi dan Antariksa (BA) merupakan rumah dan atap kita. Kita mengandalkan keduanya untuk keberadaan dan kelangsungan hidup. Sumber dayanya memberi kita bahan makanan untuk kehidupan. Perubahan sederhana pada sistem Bumi dan Antariksa memiliki pengaruh besar pada masyarakat dan pada perjalanan peradaban manusia. Memahami sistem Bumi dan Antariksa dan bagaimana kita berinteraksi dengannya, sangat penting bagi kelangsungan hidup.
Sains BA merupakan salah satu bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), yang secara khusus menelaah tentang fenomena alam di Bumi dan benda langit sebagai bagian dari tata surya serta jagat raya secara keseluruhan. Beberapa teori dan hukum fisika dapat digunakan untuk menjelaskan lebih mendalam keadaan
bumi serta jagat raya secara keseluruhan. Matematik sebagai alat bantu yang digunakan dalam Fisika dan teknik, berperan pula untuk penelaahan lebih lanjut
tentang jagat raya. Beberapa konsep atau prinsip Fisika dan beberapa gejala alam dapat ditelaah dengan bantuan matematika. Sajian matakuliah sains BA bertujuan untuk menanamkan pemahaman tentang alam semesta melalui telaah gejala alam secara fisis dengan bantuan Fisika dan Matematika.
Untuk menciptakan masyarakat yang berliterasi BA, dipengaruhi oleh kualitas pendidikan termasuk aspek pendidikan calon guru sains di dalamnya, yang diyakini memegang peranan penting untuk reformasi pendidikan sains. Calon guru harus dipersiapkan sehingga dapat memahami, menguasai, dan menumbuhkan literasi BA bagi kehidupan sehari-hari anak didiknya.
2
bagian yang harus ditanamkan dalam kegiatan belajar mengajar, dan menjadi dasar untuk pengembangkan keterampilan berpikir tingkat tinggi
Pada 15 tahun terakhir, penelitian tentang pendidikan sains BA meningkat relatif tajam dibandingkan dengan penelitian pendidikan sains lainnya, hal ini sejalan dengan isue-isue yang memang sering muncul dan menjadi bahan pembicaraan serta kebutuhan masyarakat di Amerika, bahkan di dunia (Lelliott
dan Rollnick, 2011). Miskonsepsi sains BA pada siswa dan mahasiswa, serta pada buku teks masih sering ditemukan (Miller dan Brewer, 2010; King, 2010).
Fenomena keseharian dari sains BA (badai, tsunami, cuaca ekstrim, banjir, letusan gunung berapi, dsb.) begitu akrab dengan masyarakat, karena itu beberapa penelitian menyoroti perlunya meningkatkan literasi BA di sekolah maupun di perguruan tinggi, dan masyarakat secara luas, melalui pembelajaran yang dikaitkan dengan inkuiri dan pengalaman langsung (Lelliott and Rollnick, 2011). Inkuiri dapat menumbuhkan keterampilan berpikir kritis, yang menjadi dasar untuk mengembangkan keterampilan tingkat tinggi lainnya. Beberapa universitas di USA telah memulai program master pendidikan sains bumi untuk guru sains, dengan tujuan menumbuhkan pemahaman yang mendalam mengenai prinsip-prinsip sains bumi, dengan menggabungkan komponen studi lapangan dan penelitian (Rutherford, 2008).
B. Inkuiri Abduktif
Istilah abduksi pertama kali diajukan oleh ilmuwan dan ahli matematika Amerika, Charles Sanders Pierce (1839-1914). Dia menunjukkan jenis inferensi non-deduktif yang berbeda dari jenis induktif yang sudah akrab. Inkuiri abduksi sering juga disebut inference to the best explanation (Inferensi dengan eksplanasi terbaik), adalah jenis inferensi yang memberikan pertimbangan eksplanasi. Mengacu pada mode penalaran dasar Aristoteles:
a. Deduksi: Proses menurunkan B sebagai konsekuensi dari A. Contoh: Semua benda yang terbuat dari tembaga menghantarkan listrik (premis 1). Kawat ini terbuat dari tembaga (premis 2).
3
b. Induksi: Proses menyimpulkan A memerlukan dari beberapa B. Contoh: Hipotesis bahwa semua gagak berwarna hitam (atau angsa berwarna putih). Setiap kali gagak baru diteliti dan ditemukan menjadi hitam dugaan ini semakin dikonfirmasi. Tetapi jika ditemukan gagak yang tidak hitam (atau Black Swan ditemukan) dugaan tersebut ditolak.
c. Abduksi: Proses menyimpulkan A sebagai penjelasan untuk B. Contoh: garis
pantai Atlantik di Afrika dan Amerika sama. Hipotesis: teori pergeseran benua. Kebanyakan saintis setuju bahwa jenis inferensi ini sering digunakan, baik dalam sehari-hari maupun dalam penalaran ilmiah (Josephson, 2003). Karakteristik inkuiri abduksi sangat penting dalam sains bumi dan antariksa, karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi yakni proses penalaran efek sejarah dan penyebab masa lalu yang diamati atau menyimpulkan suatu kondisi (Oh, 2010).
Abduksi memiliki empirisis logis yang disebut konteks pembenaran. Abduksi digunakan dalam literatur untuk berbagai proses penalaran. Anduksi melibatkan perhitungan dan penalaran, tergantung pada latar belakang pengetahuan, latar belakang teori yang relevan, serta metodologis working habits
seseorang (Aliseda, 2006).
Penalaran abduktif dapat diidentifikasi menjadi empat pola penalaran, yang dinyatakan dalam tabel berikut (Schurz, 2007):
Tabel 1. Inkuiri Abduktif
Jenis Abduksi Bukti yang
dijelaskan Hasil abduksi
Hukum baru Hukum yang
dikenal
Model teoritis fenomena baru. Teori yang dikenal
4
Jenis Abduksi Bukti yang
dijelaskan Hasil abduksi
Secara garis besarnya langkah-langkah inkuiri abduktif sama seperti langkah-langkah inkuiri lainnya, yang membedakannya adalah pada proses penyusunan hipotesisnya . Langkah-langkah ini digambarkan pada gambar 1.
Gambar 1. Langkah-langkah inkuiri abduktif
Yu C. H. dkk. (2008), mengklasifisikan tiga jalur penalaran abduktif, yakni:
1. Seeking alternative explanations (Mencari penjelasan alternatif)
Menemukan penjelasan yang masuk akal untuk penyelidikan fakta kualitatif atau kuantitatif lebih lanjut.
2. Reverse engineering (Rekayasa balik)
Menelusuri fakta tersembunyi, tidak teramati, masa lalu atau sejarah, untuk menjelaskan teori atau fakta.
3. Analogical thinking (Pemikiran analogis)
Menemukan analogi yang tepat untuk menjelaskan fakta yang teramati.
Karakteristik inkuiri abduksi yang dijelaskan di atas, sangat penting dalam pembelajaran sain BA, karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi
Identifikasi
masalah Eksperimen Analisis Kesimpulan
5
yakni proses penalaran efek kronologis fisis diamati dan penyebab masa lalu atau kondisi yang disimpulkan (Oh, 2010).
C. Keterampilan Berpikir Kritis dan Literasi BA
Inti dari keterampilan berpikir kritis mecakup: interpretation, analysis,
evaluation, inference, explanation, dan self-regulation (Facione, 2013).
Interpretation diartikan sebagai memahami dan mengungkapkan makna
atau arti dari berbagai macam pengalaman, situasi, data, peristiwa, penilaian, konvensi, keyakinan, aturan, prosedur, atau kriteria. Interpretasi meliputi sub-keterampilan kategorisasi, mendekode signifikansi, dan menjelaskan makna.
Analysis diartikan sebagai mengidentifikasi hubungan inferensial dan aktual
di antara pernyataan, pertanyaan, konsep, deskripsi, atau bentuk-bentuk representasi yang dimaksudkan untuk mengungkapkan keyakinan, penilaian, pengalaman, alasan, informasi, atau opini. Termasuk dalam keterampilan ini, memeriksa ide-ide, mengidentifikasi dan menganalisis argumen.
Evaluation diartikan sebagai menilai kredibilitas pernyataan, representasi,
atau deskripsi yang berhubungan dengan persepsi, pengalaman, situasi, penilaian, keyakinan, atau pendapat seseorang. Termasuk dalam keterampilan evaluasi ini yakni sub keterampilan menilai kredibilitas klaim dan menilai kualitas argumen.
Inference diartikan sebagai mengidentifikasi elemen yang diperlukan untuk
menarik kesimpulan logis, membentuk dugaan dan hipotesis, mempertimbangkan informasi yang relevan. Sub keterampilan yang termasuk dalam keterampilan ini adalah menyangsikan bukti, menduga alternatif, dan menarik kesimpulan.
Explanation diartikan sebagai kemampuan penalaran yang koheren,
memberikan alasan dan bukti, konseptual, metodologis, dan pertimbangan kontekstual dalam bentuk argumen yang meyakinkan. Sub keterampilan yang termasuk dalam keterampilan ini adalah menetapkan hasil, menjustifikasi prosedur, dan memberikan argumen.
Self-regulation diartikan sebagai memantau kegiatan kognitif, terutama
6
memperbaiki alasan. Sub keterampilan yang termasuk dalam keterampilan ini adalah monitor diri dan koreksi diri.
Sains BA merupakan multidisiplin sains yang menggambarkan keterkaitan antar sains. Pertanyaan dasar tentang bumi antariksa membantu menjawab pertanyaan mendalam tentang asal-usul alam semesta dan tentang kehidupan itu sendiri. Aspek pengamatan sains BA akan mempertajam kemampuan anak didik
untuk mengamati semua aspek kehidupan kita. Mencatat pengamatan sains BA akan meningkatkan kemampuan anak didik untuk mendokumentasikan dan menganalisis kejadian di sekitar kita.
Pengamatan sains BA merupakan pengalaman penting dan memiliki implikasi luas. Literasi BA berarti tidak hanya pengetahuan dan pemahaman tentang bumi dan interaksi dengan benda-benda langit lainnya, tetapi juga pemahaman tentang proses ilmiah yang digunakan untuk menghasilkan konsep-konsep.
Literasi BA merupakan pemahaman tentang pengaruh BA pada manusia dan pengaruh manusia terhadap BA. Prinsip Literasi Bumi didefinisikan oleh para ilmuwan yang aktif melakukan penelitian dalam banyak bidang sain bumi dan menjelaskan kompleksitas bagaimana planet kita bekerja. Literasi BA dibentuk melalui pendidikan sains, yang menerjemahkan ide-ide besar sains bumi dan antariksa ke dalam proses belajar dan mengajar yang dapat dipahami oleh anak didik.
Literasi BA merupakan proses yang berkelanjutan, terus dibentuk kembali dan ditulis ulang oleh penemuan-penemuan baru di bidang sain bumi dan teori belajar. Orang yang literasi BA (Wysession, et.al, 2009):
a. memahami konsep dasar sistem BA.
b. tahu bagaimana menemukan dan menilai informasi ilmiah kredibel tentang BA.
c. berkomunikasi tentang sains bumi dan antariksa dengan cara yang berarti. d. mampu membuat keputusan dan bertanggung jawab mengenai BA dan sumber
dayanya.
7
BA sesuai usia anak didik, dan ini dapat dibangun melalui pengalaman belajar (Lesley, Giroux, 2010).
Gormally dkk. (2012) mengembangkan instrumen Test of Scientific Literacy
Skills (TOSLS), dengan deskripsinya sebagai berikut:
1. Mengidentifikasi argumen ilmiah yang valid (misalnya, mengakui ketika bukti ilmiah mendukung hipotesis).
2. Melakukan pencarian literatur yang efektif (misalnya mengevaluasi validitas sumber (misalnya, situs web, peer-review jurnal) dan membedakan antara jenis sumber).
3. Mengevaluasi penggunaan dan penyalahgunaan informasi ilmiah (misalnya Kenali kursus ilmiah yang valid tindakan, membedakan penggunaan yang tepat dari ilmu pengetahuan untuk membuat keputusan masyarakat).
4. Memahami elemen desain penelitian dan bagaimana mereka mempengaruhi ilmiah temuan / kesimpulan (misalnya mengidentifikasi kekuatan dan kelemahan dalam penelitian yang berhubungan dengan bias, ukuran sampel, pengacakan, kontrol eksperimental).
5. Membuat grafik berdasarkan data.
6. Membaca dan menginterpretasikan representasi grafis dari data.
7. Memecahkan masalah menggunakan keterampilan kuantitatif, termasuk probabilitas dan statistik (misalnya menghitung sarana, probabilitas, persentase, frekuensi).
8. Memahami dan menafsirkan statistik dasar (misalnya menafsirkan bar kesalahan, memahami kebutuhan untuk statistik.
9. Membenarkan kesimpulan, prediksi, dan kesimpulan berdasarkan data
kuantitatif.
Literasi antariksa pada akhirnya akan menghasilkan masyarakat yang
8
pengembangan profesional pendidik (Wallacea et.al., 2012). Penelitian pendidikan sains antariksa penting, karena:
a. Hampir semua kehidupan tergantung pada cara kerja dari matahari. Sumber energi dari bintang ini menjadi sumber bagi kehidupan di Bumi.
b. Siswa dapat mengamati efek dari rotasi dan revolusi bumi, gerakan bulan, dan efek gravitasi Bulan dan Matahari pada planet kita. Tidak perlu peralatan
laboratorium yang mahal untuk memperoleh pemahaman tentang gerakan fundamental ini.
c. Kejadian komet dan asteroid telah menabrak Bumi di masa lalu merupakan konsep yang menggambarkan baik metode ilmiah dan kebutuhan untuk memahami lebih lanjut tentang alam semesta kita. Pemahaman ini dapat menyelamatkan spesies kita dari bencana global dan mendorong pengembangan teknologi baru untuk penelitian dan eksplorasi manusia
Sains antariksa merasuki kehidupan kita dalam berbagai cara. Setiap kebudayaan memiliki warisan sains antariksa, dan menjadi pelopor dari semua sains. Jam, waktu, kalender, efek musim, dan efek posisi Bumi di angkasa semua berdampak bagi kehidupan kita setiap hari. Tanpa pendidikan sains antariksa yang baik, ada kemungkinan banyak anak didik calon guru malahan akan mengembangkan miskosepsi tentang alam semesta
D. KESIMPULAN
Sains Bumi dan Antariksa merupakan salah satu bagian dari Sains (IPA), yang secara khusus menelaah tentang fenomena alam di Bumi dan benda langit sebagai bagian dari tata surya serta jagat raya secara keseluruhan. Beberapa teori dan hukum fisika dapat digunakan untuk menjelaskan lebih mendalam keadaan bumi serta jagat raya secara keseluruhan.
9
Inkuiri abduktif sering digunakan baik dalam sehari-hari maupun dalam penalaran ilmiah. Karakteristik inkuiri abduktif sangat penting dalam sains Bumi dan Antariksa, karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi yakni proses penalaran efek sejarah dan penyebab masa lalu untuk menyimpulkan suatu kondisi yang diamati.
Keterampilan berpikir kritis dan literasi sangat penting dalam pembentukan
sejarah. Banyak tantangan yang dihadapi umat manusia berkaitan langsung dengan sains Bumi dan Antariksa. Ada keputusan sulit yang harus diambil pemerintah (daerah dan pusat) terkait dengan masalah-masalah tersebut, dan kelangsungan hidup masyarakat dari abad kedua puluh satu ini akan tergantung pada keberhasilan keputusan ini.
10
REFERENSI
Aliseda A., 2006, Abductive Reasoning Logical Investigation into Discovery and
Explanation, Springer, Netherland.
Facione P. A., 2013, Critical Thinking: What It Is and Why It Counts, Measured Reasons and The California Academic Press, Millbrae, CA.
Gormally C., Peggy Brickman P., Luter M., 2012, Developing a Test of Scientific
Literacy Skills (TOSLS): Measuring Undergraduates’ Evaluation of
Scientific Information and Arguments, CBE Life Sci Educ. 2012 Winter;
11(4): 364–377
King C., J., H., 2010, An Analysis of Misconceptions in Science Textbooks: Earth
science in England and Wales, International Journal of Science Education
Vol. 32, No. 5, pp. 565–601.
Lelliott A., Rollnick M., 2010, Big Ideas: A review of astronomy education
research 1974-2008, International Journal of Science Education Vol. 32,
No. 13, pp. 1771–1799.
Miller B. W., Brewer W. F., 2010, Misconceptions of Astronomical Distances, International Journal of Science Education Vol. 32, No. 12, pp. 1549–1560. Oh P. S., 2010, How can Teachers Help Students Formulate Scientific
Hypotheses? Some Strategies Found in Abductive Inquiry Activities of Earth
Science, International Journal of Science Education Vol. 32, No. 4, pp. 541–
560.
Rutherford S., 2008, Earth Science Education Matters! A Master’s Degree
Program for In-Service Teachers, Journal of Geoscience Education Vol. 56,
No. 5, p. 378-382.
Schurz G., 2007, Patterns of abduction, Springer Science and Business Media B.V.
Wallacea C. S., et.al., 2012, A Study of General Education Astronomy Students’
Understandings of Cosmology. Part V. The Effects of New Suite of
Cosmology Lecture- Tutorials on Students’ Conceptual Knowledge,
11
Wysession M., et.all, 2009, Earth Science Literacy Principles, The Big Ideas and Supporting Concepts of Earth Science, The Earth Science Literacy Initiative is funded by the National Science Foundation (NSF), USA.
Yu C.H., Gangi S., Pennel A. J., 2008, The Role of Abductive Reasoning in
