E
Peran Psikologi dalam Pendidikan Matematika dan Sains
Nora S. Newcombe Universitas Temple Nalini Ambady Universitas Tufts Jacquelynne EcclesUniversitas
Michigan Louis
GomezUniversitas Pittsburgh David KlahrUniversitas Carnegie
Mellon
Marcia Linn Universitas California, Berkeley Kevin Miller Universitas Michigan
Kelly Mix Universitas Negeri Michigan
Meningkatkan pendidikan matematika dan sains di Amerika Serikat telah menjadi perhatian nasional selama lebih dari setengah abad. Psikologi memiliki peran penting dalam usaha ini. Dalam artikel ini, penulis mengulas berbagai jenis kontribusi yang dapat diberikan oleh psikologi dalam empat bidang:
(a) pemahaman awal tentang matematika, (b) pemahaman tentang sains, (c) aspek sosial dan motivasi keterlibatan dalam matematika dan sains, dan (d) penilaian pembelajaran matematika dan sains. Mereka juga mengkaji tantangan-tantangan terhadap peran psikologi dalam memainkan peran sentral dan konstruktif dan membuat rekomendasi untuk mengatasi tantangan- tantangan tersebut.
Kata kunci: psikologi, matematika, sains, pendidikan, penilaian, motivasi
ejak penerbangan Sputnik lebih dari setengah abad yang lalu, telah ada kepedulian yang terus berlanjut untuk meningkatkan pendidikan matematika dan sains di Amerika Serikat.
Akankah Amerika memiliki cukup banyak ilmuwan dan insinyur yang terampil dan kreatif untuk membuatnya tetap kompetitif di dunia yang semakin berbasis teknologi?
Dapatkah negara ini mendidik masyarakat umum yang dapat memahami dan berkontribusi pada isu-isu sosial, politik, dan ekonomi yang krusial yang ditimbulkan oleh kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut? Ada
beberapa kemajuan (lihat
http://www.nas.edu/sputnik/bybee4.htm untuk refleksi tentang apa yang telah dipelajari dalam 40 tahun pertama setelah Sputnik), tetapi tetap saja kemajuannya lebih lambat dari yang diinginkan banyak orang. Perbandingan internasional menunjukkan bahwa Amerika Serikat masih tertinggal di belakang banyak negara lain dalam bidang matematika dan sains, dan secara konsisten berada di posisi tengah-tengah. Sebagai contoh, Trends in International Math- ematics and Science Study (TIMMS) menemukan sedikit perubahan yang dapat diukur dalam kinerja siswa kelas empat dan delapan di Amerika Serikat antara tahun
.gov/timss/). Data terbaru dari penilaian yang dilakukan oleh Organization for Economic Cooperation and Development's Program for International Student Assessment (OECD) menunjukkan bahwa tidak ada perubahan dalam situasi ini antara tahun 2003 dan 2006 (lihat http://www.pisa.oecd.org/dataoecd/16/28/39722597.
pdf). Keprihatinan nasional tentang tren ini (atau kurangnya Subscribe to DeepL Pro to translate larger documents.
Visit www.DeepL.com/pro for more information.
tren) dikristalisasi dalam laporan Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional berjudul Rising Above the Gathering Storm: Energizing and Employing America for a Brighter Future (Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional, Akademi Teknik Nasional, dan Institut Kedokteran, 2005). Selain itu, ada sejumlah laporan tingkat tinggi yang mengesankan tentang berbagai aspek masalah ini (dirangkum dalam Tabel 1).
Dalam artikel ini, kami menunjukkan bagaimana kemajuan dalam penelitian psikologi di berbagai bidang seperti psikologi kognitif, psikologi perkembangan, ilmu kognitif, dan ilmu pembelajaran yang sedang berkembang atau "ilmu pembelajaran" (White, Frish- koff, & Bullock, 2007) menawarkan peluang baru untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang terus berlanjut. Kami menyajikan beberapa contoh temuan dari penelitian terbaru di empat bidang: pemahaman matematika awal;
pemahaman sains; aspek sosial dan motivasi keterlibatan dalam sains, teknologi, teknik, dan matematika (STEM);
dan penilaian pembelajaran STEM. Temuan-temuan seperti yang kita bahas memberikan alasan untuk
optimisme tentang peran potensial psikologi dalam mengatasi "badai yang sedang terjadi." Namun, ada juga tantangan untuk menggunakan wawasan ini. Di setiap bagian, kami memberikan rekomendasi mengenai cara
Nora S. Newcombe, Departemen Psikologi, Universitas Temple; Nalini Ambady, Departemen Psikologi, Universitas Tufts; Jacque- lynne Eccles dan Kevin Miller, Departemen Psikologi, Universitas Michigan; Louis Gomez, Fakultas Pendidikan, Universitas Pittsburgh; David Klahr, Departemen Psikologi, Universitas Carnegie Mellon; Marcia Linn, Fakultas Pascasarjana Pendidikan, Universitas California, Berkeley; dan Kelly Mix, Departemen Konseling, Psikologi Pendidikan, dan Pendidikan Khusus, Universitas Negeri Michigan.
Artikel ini didasarkan pada hasil kerja sama antara American Psychological Association (APA)/Society for Research in Child Development (SRCD) Presidential Task Force on Mathematics and Science Education yang dibentuk oleh Presiden APA, Sharon Stephens Brehm, dan Presiden SRCD, Aletha Huston, pada tahun 2007, yang diketuai oleh Nora S. Newcombe.
Kami berterima kasih kepada Rena Subotnik, Ashley Edmiston, dan Maya Bassford dari Direktorat Pendidikan APA atas dukungan dan sarannya, serta John Hagen yang t e l a h menghadiri pertemuan awal.
Korespondensi mengenai artikel ini dapat ditujukan kepada Nora S. Newcombe, Departemen Psikologi, Temple University, 1701 North 13th Street, Room 318, Philadelphia, PA 19122-6085. E-mail:
538 September 2009 ● Psikolog Amerika
© 2009 American Psychological Association 0003-066X/09/$12.00 Vol. 64, No. 6, 538 -550DOI : 10.1037/a0014813
memaksimalkan kontribusi psikologi terhadap perubahan pendidikan. Kami menyerukan penelitian kolaboratif yang melibatkan para peneliti yang memiliki keahlian di bidang psikologi, pendidikan STEM, disiplin ilmu STEM, dan bidang-bidang terkait untuk bekerja secara aktif dan bekerja sama dalam meningkatkan pendidikan STEM.
Kami mendorong penelitian yang sesuai dengan Kuadran Pasteur (Stokes, 1997), yaitu penelitian dasar yang juga terinspirasi oleh penggunaan. Penelitian semacam ini memiliki potensi untuk meningkatkan pemahaman kita tentang proses psikologis dasar dan secara substansial meningkatkan pendidikan STEM, tetapi hubungan antara data psikologis dan praktik pendidikan sering kali sulit untuk dijalin. Hal ini sangat disayangkan, tidak hanya karena penelitian psikologis memiliki potensi untuk memperkaya dan membumikan praktik pendidikan, tetapi juga karena praktik pendidikan memiliki potensi untuk memperkaya dan membumikan penelitian psikologis.
Pemahaman Awal tentang Matematika
Ketika anak-anak masuk taman kanak-kanak, mereka membawa berbagai konsep yang didasarkan pada pengalaman informal. Pengalaman-pengalaman ini bertambah sepanjang masa kanak-kanak dan kemungkinan besar menjadi dasar untuk memperoleh simbol-simbol yang semakin abstrak (Lakoff & Nunez, 2000). Penelitian psikologis telah mengumpulkan banyak informasi tentang pengetahuan informal ini serta tentang mekanisme yang mungkin memindahkan anak-anak dari satu tingkat pemahaman ke tingkat pemahaman yang lain (National Mathematics Advisory Panel, 2008). Pada bagian ini, kita akan melihat tiga contoh hasil penelitian psikologi dan mempertimbangkan hubungannya dengan praktik pendidikan.
Pertama, pertimbangkan apa yang kita ketahui tentang pemahaman anak-anak prasekolah tentang transformasi kuantitatif (misalnya, penambahan dan pengurangan). Pengetahuan ini telah diuji pada anak-anak yang masih sangat kecil dengan menggunakan tugas-tugas nonverbal yang cerdik. Dalam sebuah penelitian, Huttenlocher, Jordan, dan Levine (1994) meminta anak- anak untuk pertama-tama melihat objek-objek disembunyikan atau dikeluarkan secara berurutan dari sebuah himpunan yang tersembunyi, lalu menunjukkan angka yang dihasilkan dengan membuat himpunan yang ekuivalen. Peneliti lain telah menyajikan masalah serupa dan kemudian mengukur apakah anak-anak menjangkau tempat persembunyian untuk mengambil semua benda (Feigenson & Carey, 2003; Van de Walle, Carey, &
Prevor, 2000). Anak-anak dapat menyelesaikan tugas- tugas seperti itu di awal perkembangannya-kinerja di atas rata-rata untuk ukuran set yang sangat kecil di akhir masa balita.
Salah satu implikasi umum dari temuan ini adalah bahwa para pengajar harus mengharapkan anak-anak memiliki pengetahuan informal ini ketika mereka masuk sekolah. Namun, penelitian lebih lanjut diperlukan untuk membuat hubungan yang lebih spesifik dengan praktik pendidikan. Sebagai contoh, apakah kemampuan perhitungan nonverbal dapat memprediksi prestasi
matematika di kemudian hari? Mungkin anak-anak yang masuk sekolah tanpa kemampuan ini akan lebih lambat dalam mempelajari prosedur perhitungan simbolik. Jika demikian, adakah intervensi instruksional yang dapat digunakan oleh guru-guru prasekolah untuk menutup kesenjangan prestasi sejak dini? Tanpa penelitian yang ditargetkan, tidak jelas apa saja intervensi tersebut. Selain itu, dalam kasus-kasus di mana intervensi yang menjanjikan untuk matematika anak usia dini muncul dari eksperimen psiko-logis berskala kecil, masih belum jelas apakah intervensi tersebut layak untuk diimplementasikan secara nasional karena belum diuji di lapangan.
populasi yang besar dan beragam (misalnya, status sosial ekonomi (SES) rendah dan kelas menengah) (National Mathematical Advisory Panel, 2008).
Contoh kedua berasal dari penelitian tentang konsep pecahan. Anak-anak biasanya mengalami kesulitan besar dalam mempelajari pecahan di sekolah-mulai dari kelas awal sekolah dasar hingga ke sekolah menengah atas (Behr, Lesh, Post, & Silver, 1983; National Mathematics Advisory Panel, 2008). Namun, ada alasan untuk berpikir bahwa kesulitan ini tidak berasal dari kegagalan dalam memahami hubungan bagian-keseluruhan karena anak- anak tampaknya memahami hubungan ini dalam tugas- tugas matematika (misalnya, Frydman & Bryant, 1988;
Goswami, 1989; Paik & Mix, 2008). Sebagai ilustrasi, anak-anak kelas satu dan dua SD dengan mudah mencocokkan jumlah pecahan makanan (misalnya, 1/4 semangka = 1/4 pisang), meskipun mereka gagal dalam tugas-tugas verbal yang serupa (Paik & Mix, 2008). Mack (1993, 2000, 2001) menggambarkan beberapa studi kasus di mana ia memberikan masalah pecahan kepada anak- anak sekolah dasar. Meskipun pada awalnya anak-anak tersebut kesulitan dengan soal-soal tersebut, Mack menunjukkan bahwa ketika mereka diingatkan akan pengalaman informal yang terkait, seperti membagi pizza, mereka dapat dengan mudah menentukan solusinya.
Faktanya, hanya sedikit pengingat yang diperlukan untuk mencapai hasil yang dramatis.
Temuan ini menunjukkan jalan menuju alat pengajaran yang kuat untuk pecahan, tapi tidak cukup sampai di situ. Agar guru dapat menerapkan ide ini dalam skala yang lebih besar, mereka perlu mengetahui apakah pengingat dapat berhasil pada kelompok anak yang lebih besar dan dengan anak-anak dari berbagai latar belakang sosial-ekonomi (National Mathematics Advi- sory Panel, 2008). Mungkin setiap anak perlu diingatkan tentang pengalaman-pengalaman spesifik yang penting bagi mereka. Sebagai alternatif, mungkin ada cara untuk mengurutkan instruksi pecahan untuk kelompok besar yang menggabungkan pengalaman informal secara lebih umum namun tetap melibatkan sebagian besar siswa.
Jawaban dari pertanyaan-pertanyaan tersebut kemungkinan besar berakar dari penelitian dasar mengenai transfer dan pengingatan analogis (misalnya, Gent- ner & Toupin, 1986; Gick & Holyoak, 1983), namun hal ini mungkin tidak jelas bagi para pendidik dan mereka yang menyelidiki praktik pendidikan. Para psikolog harus berperan dalam membawa informasi ini ke dalam ranah pendidikan dan memastikan bahwa apa yang mereka amati dalam penelitian laboratorium berskala kecil dapat diterapkan di dalam kelas.
Contoh ketiga dari penelitian di bidang matematika awal
Perkembangan berkaitan dengan pembelajaran untuk mengkoordinasikan berbagai dimensi kuantitas dan memahami interaksinya. Pertanyaan ini merupakan aspek utama dari penelitian Piaget tentang konservasi. Sebagai contoh, ia menemukan bahwa ketika anak-anak kecil diminta untuk menilai kesetaraan dua wadah cairan, mereka cenderung terlalu menekankan pada tinggi cairan dan mengabaikan lebarnya. Dia berpendapat bahwa
kesalahan ini mencerminkan ketidakmampuan untuk mempertahankan dan mengkoordinasikan perhatian terhadap dua dimensi secara bersamaan-kapasitas logis yang dianggap perlu untuk pemikiran tingkat tinggi.
Ketidakmampuan untuk mengkoordinasikan berbagai dimensi kuantitas dapat mendasari sejumlah batu sandungan dalam penalaran matematika di kemudian hari.
Sebagai contoh, anak-anak berusia 7 tahun mengalami kesulitan untuk memahami bahwa ketika jumlah makanan yang sama dibagi kepada lebih banyak penerima, ukuran porsinya akan berkurang (Correa, Nunes, & Bryant, 1998;
Tabel 1
Laporan yang Mengulas Kebutuhan akan Peningkatan Pendidikan Matematika dan Sains di Amerika Serikat
Laporan Deskripsi
Laporan menyeluruh:
Bagaimana Orang Belajar: Otak, Pikiran, Pengalaman, dan Sekolah (National Research Council, 2000)
Bangkit di Atas Badai yang Mengepung:
Memberi Energi dan Mempekerjakan Amerika untuk Masa Depan yang Lebih Cerah (Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional, Akademi Teknik Nasional, &
Institute of Medicine, 2005)
Dari Neuron ke Lingkungan Sekitar: Ilmu Perkembangan Anak Usia Dini (National Research Council & Institute of Medicine, 2000)
Bersemangat Untuk Belajar: Mendidik Anak- anak Prasekolah Kita
(Dewan Riset Nasional, 2001b)
Melibatkan Sekolah: Menumbuhkan Motivasi Belajar Siswa Sekolah Menengah Atas (National Research Council & Institute of Medicine, 2004)
Menjumlahkan: Membantu Anak Belajar Matematika (National Research Council, 2001a)
Tinjauan dan Penilaian Investasi Federal dalam Penelitian Pendidikan STEM (Dewan Sains dan Teknologi Nasional, 2006)
Fondasi untuk Sukses: Laporan Akhir Panel Penasihat Matematika Nasional (Panel Penasihat Matematika Nasional, 2008)
Belajar Berpikir Spasial: SIG sebagai Sistem Pendukung dalam Kurikulum K-12 (National Research Council, 2006b)
Berfokus pada penelitian terkini mengenai pembelajaran yang diperlukan untuk pemahaman yang mendalam, pengajaran yang efektif, dan lingkungan yang mendukung. Enam topik utama mengenai pemahaman dan lima topik mengenai pengajaran dan lingkungan yang mendukung dibahas.
Membuat rekomendasi tentang bagaimana Amerika dapat mempertahankan posisinya di bidang sains dan teknologi. Laporan ini menyatakan bahwa merevitalisasi pendidikan matematika dan sains dari taman kanak-kanak hingga kelas 12 sangat penting, serta mencari dan mempertahankan ilmuwan dan insinyur d a r i A m e r i k a Serikat dan luar negeri.
Meneliti dengan cermat variabel-variabel yang memengaruhi anak-anak yang masih sangat muda selama masa perkembangan.
Mengilustrasikan cara mendidik anak usia dini saat ini, dengan menggunakan contoh-contoh dari bidang ilmu kognitif sebagai kerangka kerja. Buku ini menawarkan kesimpulan dan rekomendasi untuk pendidikan anak usia dini.
Mengulas penelitian terkini tentang apa yang membentuk keterlibatan dan motivasi belajar remaja di sekolah, termasuk temuan-temuan baru tentang rasa memiliki siswa, dan melihat cara-cara yang dapat digunakan untuk mereformasi sekolah menengah di perkotaan. Buku ini membahas berbagai pendekatan untuk melakukan reformasi melalui berbagai metode pengajaran dan penilaian, penyesuaian ukuran sekolah, pengajaran kejuruan, dan bidang-bidang utama lainnya.
Pendidikan Matematika:
Menjelaskan secara rinci variabel-variabel yang terkait dengan pembelajaran matematika.
"Laporan ini menyajikan hasil analisis investasi pemerintah federal dalam penelitian pembelajaran dan pendidikan dalam b i d a n g sains, teknologi, teknik, dan matematika (STEM)" (hlm. 2). Sub-komite Pendidikan dan
Pengembangan Tenaga Kerja Dewan Sains dan Teknologi Nasional membentuk gugus tugas STEM yang bertujuan meninjau investasi federal saat ini dalam penelitian pembelajaran dan pendidikan untuk Kelas K-20, serta memberikan rekomendasi untuk memperkuat portofolio penelitian pendidikan federal guna meningkatkan "pembelajaran STEM dan praktik pendidikan dalam jangka panjang" (hlm. 2).
Panel Penasihat Matematika Nasional dibentuk oleh Presiden Bush untuk memberi saran kepada Presiden dan Menteri Pendidikan tentang penggunaan terbaik d a r i penelitian berbasis ilmiah tentang pengajaran dan pembelajaran matematika, dengan fokus pada aljabar. Lima kelompok tugas dan tiga sub-komite dibentuk; pedoman bukti dan laporan awal mereka
Temuan-temuan tersebut diuraikan dalam laporan ini.
Pendidikan sains:
Berpikir spasial adalah keterampilan kognitif yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari, tempat kerja, dan ilmu pengetahuan untuk menyusun masalah, menemukan jawaban, dan mengekspresikan solusi dengan menggunakan sifat-sifat ruang. Kemampuan ini dapat dipelajari dan diajarkan secara formal kepada siswa dengan alat, teknologi, dan kurikulum yang dirancang secara tepat. Laporan ini menjelaskan sifat dan fungsi berpikir spasial dan menunjukkan bagaimana berpikir spasial dapat didukung di seluruh kurikulum K-12 melalui pengembangan sistem
pendukung yang tepat.
Tabel 1 (lanjutan)
Laporan Deskripsi
Membawa Sains ke Sekolah: Belajar dan Mengajar Sains di Kelas K-8 (National Research Council, 2007)
Siap, Siap, Sains! Menerapkan Penelitian di Ruang Kelas Sains K-8 (Michaels, Shouse,
& Schweingruber, 2007)
Laporan Laboratorium Amerika: Investigasi dalam Sains Sekolah Menengah Atas (Dewan Riset Nasional, 2006a)
Mengetahui Apa yang Diketahui Siswa: Ilmu Pengetahuan dan Desain Penilaian Pendidikan (National Research Council, 2001c)
Pertaruhan Tinggi: Pengujian untuk
Pelacakan, Promosi, dan Kelulusan (Dewan Riset Nasional, 1999)
Apa itu sains untuk anak? Bagaimana anak-anak belajar tentang sains dan bagaimana melakukan sains? Dengan mengacu pada beragam penelitian mulai dari ilmu saraf hingga observasi di kelas, Taking Science to School memberikan gambaran menyeluruh tentang apa yang diketahui tentang pengajaran dan pembelajaran sains mulai dari taman kanak-kanak hingga kelas delapan. Dengan melihat berbagai macam pertanyaan, buku ini memberikan landasan dasar untuk memandu pengajaran sains dan mendukung siswa dalam belajar.
Buku ini dirancang sebagai pendamping yang berorientasi pada praktisi untuk Membawa Sains ke Sekolah: Belajar dan Mengajar Sains di Kelas K- 8. Buku ini merangkum temuan-temuan dalam Membawa Sains ke Sekolah dan kemudian menyajikan studi kasus terperinci tentang pengalaman nyata di kelas yang menggambarkan kompleksitas yang dihadapi guru sains setiap hari:
memilih dan merancang tugas-tugas instruksional yang ketat dan menarik, mengelola ruang kelas, mengatur diskusi yang produktif dengan kelompok- kelompok siswa yang beragam secara budaya dan bahasa, dan membantu siswa membuat pemikiran mereka terlihat dengan menggunakan berbagai alat representasi. Tujuannya adalah untuk membuat implikasi penelitian menjadi jelas, mudah diakses, dan merangsang bagi berbagai pendidik sains.
Pengalaman laboratorium sebagai bagian dari sebagian besar kurikulum sains sekolah menengah di Amerika Serikat telah dianggap biasa selama beberapa dekade, namun jarang sekali diteliti dengan seksama. Apa yang mereka sumbangkan untuk pembelajaran sains? Apa yang dapat mereka sumbangkan untuk pembelajaran sains? Bagaimana status laboratorium di sekolah menengah di negara kita saat ini sebagai konteks pembelajaran sains?
Penilaian:
Pada saat pengujian tradisional semakin banyak dikritik, penelitian menunjukkan bahwa pendekatan baru yang menarik terhadap penilaian mungkin akan segera muncul. Kemajuan dalam ilmu pengetahuan tentang bagaimana orang belajar dan bagaimana mengukur pembelajaran tersebut menawarkan harapan u n t u k mengembangkan jenis penilaian baru-penilaian yang membantu siswa agar berhasil di sekolah dengan cara menjelaskan sejelas mungkin tentang sifat dari pencapaian dan kemajuan pembelajaran mereka.
Knowing What Students Know pada dasarnya menjelaskan bagaimana perluasan pengetahuan dalam bidang ilmiah pembelajaran manusia dan pengukuran pendidikan dapat membentuk dasar-dasar pendekatan yang lebih baik untuk penilaian. Kemajuan ini menyarankan cara-cara agar target penilaian-apa y a n g diketahui siswa dan seberapa baik mereka
mengetahuinya-serta metode yang digunakan untuk membuat kesimpulan tentang pembelajaran siswa dapat dibuat lebih valid dan berguna secara instruksional. Prinsip-prinsip untuk merancang dan menggunakan jenis-jenis penilaian baru ini disajikan, dan contoh-contoh digunakan untuk
mengilustrasikan prinsip-prinsip tersebut. Implikasi untuk kebijakan, praktik, dan penelitian juga dieksplorasi.
Semua orang mendukung "standar pendidikan yang tinggi" dan "pengujian yang adil" terhadap prestasi siswa, tetapi hanya ada sedikit kesepakatan tentang apa arti istilah-istilah tersebut. High Stakes melihat bagaimana pengujian mempengaruhi keputusan penting bagi siswa Amerika. Dengan semakin banyaknya tes yang diperkenalkan di sekolah-sekolah di negara ini, menjadi semakin penting untuk mengetahui bagaimana tes-tes tersebut digunakan-dan disalahgunakan-dalam menilai kinerja dan prestasi siswa.
Miller, 1984; Sophian, Garyantes, & Chang, 1997). Hubungan terbalik ini mendasari seluruh konsep
matematika yang didasarkan pada hubungan bagian- keseluruhan, termasuk pecahan, pembagian, dan proporsi.
Masing-masing konsep ini terkenal sulit dipelajari oleh anak-anak di sekolah.
Kesalahan dan miskonsepsi terus berlanjut hingga masa remaja (Behr et al., 1983).
Penelitian psikologis tentang hubungan jumlah dan jumlah memiliki potensi untuk menjelaskan mengapa hal ini terjadi. Namun, hubungan ini mungkin tidak langsung terlihat karena
tugas-tugas yang digunakan dalam eksperimen ini adalah tentang berbagi, bukan jenis masalah bagian-keseluruhan yang biasanya diajukan di sekolah. Penelitian yang dapat secara langsung menghubungkan kedua topik tersebut akan membantu menjembatani kesenjangan ini. Sebagai contoh, akan sangat menarik untuk mengetahui apakah pelatihan tentang hubungan jumlah dan jumlah dalam situasi berbagi akan meningkatkan kemampuan siswa dalam tugas-tugas perbandingan pecahan, seperti yang biasa digunakan di sekolah-sekolah.
Masing-masing dari ketiga contoh di atas memberikan harapan sekaligus kekecewaan. Terdapat data dengan implikasi yang jelas untuk pendidikan matematika, namun penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan yang penting untuk menjembatani kesenjangan antara pemahaman teoritis tentang proses kognitif dasar dan praktik kelas yang terbaik. Apa yang menyebabkan kesenjangan ini dan bagaimana kita dapat menjembataninya? Salah satu kendalanya adalah, meskipun, seperti yang telah kita bahas sebelumnya, setiap upaya untuk meningkatkan pendidikan matematika dan sains berada tepat di dalam Kuadran Pasteur (Stokes, 1997), para psikolog dan pendidik cenderung melihat pertanyaan tentang "desain teknik" ini dari sudut pandang yang berbeda, dan cenderung menguraikan lanskap pembelajaran dengan cara yang berbeda pula. Beberapa psikolog cenderung berfokus pada proses umum dan konsep dasar yang berkaitan dengan pembelajaran dan motivasi yang dapat digabungkan ke dalam beberapa struktur yang berbeda. Sebagai contoh, mereka mungkin mempelajari bagaimana anak-anak belajar pembagian, tetapi pilihan untuk mempelajari masalah ini agak sewenang-wenang: Masalah pembagian mungkin lebih merupakan sarana untuk mempelajari penalaran bagian- keseluruhan daripada tujuan itu sendiri. Sebaliknya, banyak pendidik cenderung menguraikan lanskap dalam hal mata pelajaran sekolah dan topik-topik instruksional.
Dalam literatur pendidikan, penelitian tentang konsep sains mungkin tidak terkait dengan penelitian tentang konsep matematika, sedangkan dalam literatur psikologi, topik-topik ini dipandang sebagai mekanisme pembelajaran yang sama, termasuk penalaran analogis, pengaruh bahasa terhadap kognisi, landasan simbol, dan sebagainya. Selain itu, sehubungan dengan pendekatan yang luas terhadap berbagai jenis prosedur instruksional, perspektif yang berbeda ini menimbulkan perdebatan yang sudah berlangsung lama dan sangat kontroversial, seperti pertukaran baru-baru ini tentang dasar teoritis dan empiris pendekatan konstruktivis terhadap pengajaran sains dan matematika (Hmelo-Silver, Duncan, & Chinn, 2007;
Kirschner, Sweller, & Clark, 2006; D. Kuhn, 2007;
Schmidt, Loyens, van Gog, & Paas, 2007; Sweller, Kirschner, & Clark, 2007). Selain itu, psikologi dapat disibukkan dengan pertanyaan-pertanyaan yang tampaknya tidak memiliki kaitan langsung dengan pendidikan sama sekali (misalnya, bawaan dari konsep-konsep).
Psikolog dapat mengambil beberapa langkah untuk menjembatani hal ini kesenjangan. Sebagai contoh, kita dapat menulis dan mempublikasikan makalah tinjauan yang ditargetkan untuk
audiens pendidikan, di mana kita menguraikan bagaimana masalah-masalah pendidikan yang tampaknya berbeda dapat disatukan pada tingkat proses. Langkah lainnya adalah para psikolog membiasakan diri dengan literatur pendidikan tentang masalah-masalah yang berhubungan dengan proses yang mereka pelajari. Langkah ketiga adalah membawa program penelitian mereka sendiri lebih dekat untuk mengatasi masalah dalam pembelajaran di sekolah dengan menunjukkan bahwa defisit proses tertentu dapat menyebabkan kegagalan dalam mempelajari materi tertentu atau bahwa mengatasi defisit proses ini akan mengarah pada peningkatan pembelajaran di sekolah dalam berbagai topik. Selain itu, kami mencatat bahwa para psikolog cenderung lebih menyukai penelitian berskala kecil yang mengisolasi dan meneliti berbagai proses kognitif secara cermat, sedangkan para pendidik lebih menyukai penelitian berskala besar.
masalah skala besar dan membutuhkan data berskala besar. Para pendidik perlu mengetahui, misalnya, cara terbaik untuk mengukur kesiapan matematika pada kelompok besar anak-anak prasekolah. Jika saya menguji 1.000 anak prasekolah, berapa banyak yang mungkin tidak memiliki kemampuan kesiapan matematika yang diidentifikasi dalam penelitian psikologi? Apa yang terjadi pada anak-anak ini dalam jangka panjang-apakah kekurangan ini memprediksi pencapaian di kelas-kelas selanjutnya? Para psikolog dapat membantu dalam upaya ini dengan mereplikasi temuan mereka pada populasi yang lebih besar atau bermitra dengan para peneliti pendidikan yang secara rutin melakukannya. Di beberapa area, kita mulai melihat ide ini mulai membuahkan hasil.
Sebagai contoh, Tutor Kognitif dan sistem instruksional terkait teknologi lainnya yang digunakan oleh para peneliti di Pittsburgh Science of Learning Center kini telah mencatat lebih dari 30.000 jam waktu pengajaran siswa dan lebih dari 6 juta interaksi siswa dan tutor, menghasilkan data yang dapat digunakan untuk analisis yang sangat mendalam mengenai jalur pembelajaran yang baik.
Fakta yang menggembirakan adalah bahwa ketika para peneliti memiliki
berhasil menjembatani kesenjangan antara psikologi dan pendidikan matematika, pekerjaan mereka telah menghasilkan beberapa wawasan yang mengejutkan.
Sebagai contoh, dengan melihat konteks di mana anak- anak memperoleh matematika, penelitian terbaru telah menemukan asal-usul perbedaan individu dalam kompetensi matematika awal. Klibanoff, Levine, Huttenlocher, Vasilyeva, dan Hedges (2006) mengamati jenis-jenis input matematika yang diterima anak-anak di berbagai prasekolah, dan menemukan perbedaan besar berdasarkan SES dalam hal sifat dan jumlah pembicaraan matematika yang dilakukan oleh para guru prasekolah.
Perbedaan pengalaman ini tampaknya menjadi sumber yang masuk akal untuk perbedaan besar terkait SES dalam pencapaian matematika ketika anak-anak masuk sekolah, perbedaan yang merupakan prediktor terbaik untuk pencapaian matematika di sekolah (Duncan et al., 2007). Namun, perbedaan terkait SES ini jauh dari tidak dapat diubah. Ramani dan Siegler (2008) menemukan bahwa perbedaan substansial antara anak-anak dari keluarga berpenghasilan rendah dan menengah dalam tugas-tugas estimasi garis bilangan dapat dihilangkan setelah anak-anak dilibatkan selama satu jam dalam permainan papan sederhana yang membutuhkan penghitungan. Penelitian ini menunjukkan bagaimana penelitian yang menjembatani pendidikan dan psikologi tidak hanya mengungkap wawasan baru tentang kognisi dasar, tetapi juga dapat menunjukkan jalan menuju intervensi berbasis bukti.
Singkatnya, para psikolog memiliki banyak hal yang harus dikon
penghargaan terhadap peningkatan pembelajaran matematika. Meskipun hal ini mungkin mengharuskan mereka untuk mengadaptasi beberapa praktik penelitian yang sudah ada, namun hal ini akan membuahkan hasil dalam hal kegunaan praktis dan pemahaman ilmiah yang
lebih mendalam tentang sifat perkembangan matematika.
Memahami Ilmu Pengetahuan
Pendidikan sains menghadapi tantangan yang agak berbeda dengan pendidikan matematika. Untuk satu hal, ada lebih sedikit kesepakatan tentang apa yang merupakan
"pengetahuan inti" dalam sains dibandingkan dengan matematika, dan karenanya, ada lebih sedikit konsensus tentang urutan optimal dari domain ilmiah yang berbeda.
Di sisi lain, para pendidik sains bertujuan untuk menyampaikan tidak hanya konten sains tetapi juga proses di mana pengetahuan ilmiah diperoleh, kembali
disempurnakan, direvisi, diperluas, dan disebarluaskan, termasuk cara-cara argumentasi dan konteks sosial dan profesional dari usaha ilmiah. Meskipun isu-isu ini jelas penting bagi mereka yang memilih untuk menjadi ahli matematika, dalam sains isu-isu ini juga penting bagi mereka yang hanya ingin memahami bidang ini dan membuat keputusan yang tepat tentang isu-isu ilmiah.
Sebagai contoh, dalam kurikulum matematika biasa, sangat tidak mungkin untuk mendengar pertanyaan seperti
"Dari mana metode pembagian panjang berasal?" atau
"Seberapa yakinkah kita dengan metode integrasi per bagian dalam kalkulus?" padahal pertanyaan seperti itu tentang sumber dan kepastian banyak hipotesis ilmiah dianggap sebagai bagian dari apresiasi nyata terhadap sains.
Buku terbaru dari National Academy of Sciences berjudul Taking Science to School (National Research Council, 2007) mengidentifikasi beberapa aspek sains yang penting untuk disampaikan kepada siswa (lihat juga Lehrer & Schauble, 2006, untuk pembahasan yang lebih mendalam mengenai berbagai bentuk pengetahuan sains yang harus dimiliki siswa). Para pendidik ingin agar siswa memperoleh tiga hal: pengetahuan tentang dunia alam, pemahaman tentang proses di mana pengetahuan tersebut dihasilkan, dan apresiasi terhadap sifat sosial dan partisipatoris sains.
Dimulai dengan pengetahuan tentang alam, kami mencatat bahwa ada banyak sekali pengetahuan yang sangat luas, hampir luar biasa, mulai dari tabel periodik, lempeng tektonik, hukum Newton, dan seterusnya.
Memang, beberapa keputusan yang paling sulit dalam pembuatan kurikulum sains adalah apa yang harus dimasukkan, apa yang harus ditinggalkan, dan apa yang harus diajarkan terlebih dahulu. Argumen yang kuat dapat dibuat untuk hampir semua urutan cakupan domain, dan hasil yang tak terelakkan dari pertimbangan mereka yang menetapkan standar sains negara adalah akumulasi topik yang didasarkan pada advokasi dan prinsip-prinsip psikologis dan pedagogis yang kuat (Gross et al., 2005).
Hasil akhirnya, seperti yang dikeluhkan oleh banyak orang, adalah kurikulum sains yang lebarnya satu mil dan dalamnya satu mil (Li & Klahr, 2006). Salah satu kontribusi yang dapat diberikan oleh psikologi terhadap masalah yang sulit ini adalah dengan mengkarakterisasi domain yang berbeda dalam hal tuntutan kognisi dan motivasi mereka dan menggunakan pengetahuan kita tentang psikologi perkembangan untuk memandu pemilihan dan pengurutan kurikulum.
Selain apa yang telah ditemukan, siswa membutuhkan untuk mengetahui bagaimana penemuan-penemuan itu dibuat. Penelitian psikolinguistik cenderung berfokus pada proses kognitif dasar dan umum, termasuk logika formal, heuristik, dan strategi pemecahan masalah yang mencakup berbagai metode ilmiah. Karya perintis di bidang ini termasuk karya Inhelder dan Piaget (1958) tentang operasi formal, studi oleh Bruner, Goodnow, dan Austin (1956) tentang pengembangan konsep, dan investigasi oleh Wa- son (1960, 1968) tentang strategi pengujian hipotesis.
Penelitian yang lebih baru berfokus pada strategi pemecahan masalah untuk mengkoordinasikan teori dan
bukti (Klahr, 2000; D. Kuhn, Garcia-Mila, Zohar, &
Andersen, 1995; D. Kuhn & Park, 2005), menguasai penalaran kontrafaktual (Leslie, 1987), membedakan pola- pola bukti yang mendukung dan yang tidak mendukung suatu kesimpulan yang pasti (Amsel & Brock, 1996; Beck
& Robinson, 2001; Fay & Klahr, 1996; Vellom & Vellom, 1996), dan strategi untuk menguji hipotesis (Klahr, 1996;
Klahr, 1996; Vellom & Vellom, 1996; Klahr, 1996; Klahr, 1996; Klahr, 1996; Klahr, 1996; Klahr, 1996; Klahr, 1996;
Klahr, 1996).
Anderson, 1999), dan memahami logika desain eksperimen (Chen & Klahr, 1999; Tschirgi, 1980).
Heuristik dan keterampilan ini dianggap sebagai target penting untuk penelitian dan pendidikan karena diasumsikan dapat merefleksikan keumuman domain dan transferabilitas (D. Kuhn dkk., 1995; Ruffman, Perner, Olson, & Doherty, 1993). Penelitian psikologi juga telah mengidentifikasi kesejajaran penting antara aspek historis dan filosofis ilmu pengetahuan (TS Kuhn, 1962) dan proses perkembangan kognitif (Carey, 1985; Koslowski, 1996). Tradisi ini telah mengidentifikasi cara-cara di mana pengetahuan spesifik domain berkembang:
beberapa kali melalui elaborasi bertahap dari teori-teori yang ada melalui pertambahan fakta dan pengetahuan baru dan di lain waktu dengan penggantian satu kerangka teori dengan yang lain. Penelitian dalam tradisi ini (Carey, 1988, 1991; Chi, 1992; Linn & Hsi, 2000) kurang menekankan pada penguasaan logika, heuristik, atau strategi umum domain dan lebih menekankan pada proses perubahan konseptual atau teori.
Terakhir, ilmu pengetahuan melibatkan norma-norma yang ditetapkan secara budaya
argumentasi, ketidaksepakatan, standar presentasi, dan tujuan bersama untuk mencari kebenaran. Hal ini mungkin sangat berbeda dengan wacana nonsains sehari- hari. Sifat partisipatif dalam pembelajaran sains menyoroti bahwa sains adalah sebuah budaya yang terdiri dari beberapa subkultur yang berbeda dalam berbagai hal, baik besar maupun kecil (Latour, 1999; Longino, 2002).
Penelitian psikologis yang didasarkan pada perspektif ini menekankan fakta bahwa ilmuwan individu atau kelompok ilmuwan merupakan bagian dari lingkungan sosial yang lebih luas, di dalam dan di luar sains, yang selalu berkomunikasi dengan mereka dan yang telah membentuk pengetahuan, keterampilan, sumber daya, motif, dan sikap mereka secara kuat.
Salah satu tantangan dalam pengajaran sains adalah bahwa alih-alih memasuki kelas sains sebagai "bejana kosong" tempat pengetahuan dapat "dituangkan", para pembelajar sains pemula membawa konfigurasi prakonsepsi yang telah terakumulasi mengenai dunia alamiah ke dalam kelas sains. Beberapa di antaranya sebagian benar dan mudah dimodifikasi (Vosniadou &
Brewer, 1994), sementara yang lain secara fundamental berbeda dengan konsep yang akan diperoleh dan membutuhkan rekonseptualisasi radikal (Chi, 1992, 2005). Dalam kasus yang pertama, instruksi yang didasarkan pada proses analogis mungkin sangat efektif (Clement, 1993), tetapi dalam kasus yang terakhir, masih banyak penelitian yang harus dilakukan untuk menentukan cara terbaik untuk mengatasi miskonsepsi tersebut.
Faktor lain yang menyulitkan pengajaran sains adalah bahasa sains yang membingungkan dan mirip dengan bahasa sehari-hari, namun memiliki arti yang berbeda. Literatur menunjukkan bahwa pelajar sains remaja mengimpor pemahaman kata-kata sehari-hari ke dalam ruang kelas sains dengan cara yang dapat membuat mereka tersesat atau membingungkan mereka dengan cara-cara halus yang tidak disadari oleh para guru.
Psikolog yang mempelajari kata-kata dan bahasa mungkin dapat menjelaskan kondisi yang menyebabkan pengetahuan sehari-hari menjadi sumber kebingungan.
Selain tantangan konseptual dan linguistik ini, pengajaran sains harus berurusan dengan paradoks yang membingungkan dalam sifat akuisisi anak-anak terhadap proses penalaran kausal. Di satu sisi, ada bukti yang mengejutkan tentang penalaran kausal yang canggih pada anak-anak yang masih sangat muda
(Gopnik & Schulz, 2007), tetapi di sisi lain, ada bukti bahwa orang dewasa pun mengalami kesulitan besar untuk mengisolasi faktor penyebab dalam konteks sehari-hari yang sederhana dan tanpa adanya instruksi eksplisit, mereka mengalami kesulitan untuk merancang investigasi empiris yang dapat meminimalisir ketidakjelasan penyebab.
Salah satu tujuan mendasar dari pendidikan sains, seperti yang dinyatakan dalam Taking Science to School (National Research Council, 2007), adalah agar siswa dapat "mengetahui, menggunakan, dan menginterpretasikan penjelasan ilmiah tentang dunia alamiah" (hlm. 2). Selain itu, pendidikan sains harus memperjelas perbedaan antara apa itu sains dan bukan sains. Lebih khusus lagi, pendidikan sains harus menyampaikan jenis pertanyaan apa saja yang dapat dijawab melalui penyelidikan ilmiah dan jenis pertanyaan apa saja yang tidak. Sebagai contoh, dalam pengalaman
"hari di kolam" yang umum digunakan dalam pendidikan sains SD, jenis pertanyaan berikut ini merupakan bahan untuk pertanyaan ilmuwan: "Apa yang membuat kolam terlihat hijau?" "Mengapa ada satu jenis vegetasi di sisi ini, dan jenis lainnya di sisi lain?" Sebaliknya, penting untuk membatasi ruang lingkup sains dari pertanyaan-pertanyaan tentang makna atau konvensi sosial seperti "Mengapa kita ada di sini?" atau "Mengapa kita mengemudi di sebelah kanan?"
Jadi, ringkasnya, kita tahu banyak hal tentang pemikiran ilmiah awal. Apa yang tidak kita ketahui?
Masalah yang penting adalah bahwa generalisasi kita didasarkan pada topik-topik tertentu, jenis dan usia siswa tertentu, dan strategi instruksional tertentu. Namun, hingga saat ini, penelitian psikologi hanya mengeksplorasi sebagian kecil dari keseluruhan ruang lingkup ini. Kita tidak memiliki teori yang menyeluruh dan saling berhubungan untuk membahas semua fenomena ini secara sistematis atau teori yang dapat menyarankan strategi instruksional praktis (pedagogi, materi, teks, pengurutan, dll.) untuk berbagai macam topik dalam ilmu pengetahuan (kimia, fisika, biologi, dll.) dan berbagai macam usia di mana ilmu pengetahuan diajarkan di sekolah.
Saran kami untuk penelitian di masa depan dalam bidang ini konsisten dengan serangkaian rekomendasi yang dibuat dalam panduan praktik Institute of Education Sciences yang baru-baru ini diterbitkan, yaitu Mengatur Instruksi dan Studi untuk Meningkatkan Pembelajaran Siswa (Pashler et al., 2007, hlm. 2):
1. Pembelajaran ruang angkasa dari waktu ke waktu.
2. Selingi contoh solusi yang telah dikerjakan dengan latihan pemecahan masalah.
3. Gabungkan grafik dengan deskripsi verbal.
4. Menghubungkan dan mengintegrasikan representasi abstrak dan konkret dari konsep-konsep.
5. Gunakan kuis untuk mendorong pembelajaran.
6. Membantu siswa mengalokasikan waktu belajar secara efisien.
7. Ajukan pertanyaan penjelasan yang mendalam.
Rekomendasi ini didasarkan pada penelitian selama beberapa dekade dalam ilmu pembelajaran yang
diterapkan pada pendidikan matematika dan sains.
Mungkin fitur yang paling menonjol dari panduan praktik ini adalah bahwa panduan ini menunjukkan bahwa kekuatan bukti yang mendukung sebagian besar rekomendasi adalah "rendah" hingga "sedang" dalam banyak kasus, dan "kuat" dalam beberapa kasus saja (Pashler dkk., 2007, hlm. 2). Jelas, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan sebelum para psikolog dapat memberikan saran untuk
pendidik sains dan matematika yang sangat didukung oleh penelitian kami.
Masalah Sosial dan Motivasi
Selama 30 tahun terakhir, banyak psikolog telah mempelajari pengaruh motivasi terhadap pembelajaran dan keterlibatan dalam matematika dan sains. Sebagian besar penelitian ini dimulai pada tahun 1970-an dengan keprihatinan mengenai kurangnya partisipasi perempuan dalam mata pelajaran STEM di sekolah menengah dan perguruan tinggi serta kurangnya keterwakilan perempuan dalam karier STEM. Meskipun telah terjadi peningkatan besar dalam partisipasi perempuan di berbagai jurusan dan profesi di perguruan tinggi STEM, perempuan dan minoritas masih kurang terwakili dalam beberapa disiplin ilmu termasuk matematika, fisika, kimia, ilmu komputer, dan teknik, terutama di tingkat yang lebih tinggi seperti jabatan profesor penuh (Hyde & Linn, 2006; National Science Foundation, 2008). Selain itu, secara keseluruhan, siswa Amerika kurang terwakili dalam jurusan STEM di perguruan tinggi dibandingkan dengan proporsi siswa di jurusan tersebut di negara lain (National Science Foundation, 2008). Salah satu cara untuk memahami situasi ini adalah dengan melihat dari sisi sosial dan motivasi.
Eccles, Barber, dan Josefowicz (1999) mengusulkan model teoritis yang komprehensif tentang pengaruh motivasi dan sosial terhadap keterlibatan dan kinerja siswa dalam matematika. Dengan mengacu pada teori nilai harapan klasik tentang motivasi, mereka mengaitkan pilihan yang berhubungan dengan prestasi (seperti keputusan untuk mengambil kursus matematika dan sains tingkat lanjut di sekolah menengah atas, atau keputusan untuk mencari pelatihan untuk memasuki bidang STEM, atau kesediaan untuk terlibat sepenuhnya dalam mempelajari materi STEM di sekolah dasar dan menengah) dengan dua set keyakinan: harapan individu untuk sukses ("Dapatkah saya mengerjakan tugas itu?") dan nilai penting atau nilai yang dilampirkan individu pada berbagai pilihan yang diterima oleh individu yang tersedia ("Apakah saya ingin mengerjakan tugas itu?").
Keyakinan-keyakinan ini terkait dengan norma-norma budaya, pengalaman, bakat, dan keyakinan serta sikap pribadi yang biasanya diasumsikan terkait dengan kegiatan yang berhubungan dengan prestasi (lihat Eccles, Wigfield, & Schiefele, 1998), termasuk Schiefele, 1998), termasuk atribusi kausal, keyakinan mengenai sifat kecerdasan, masukan dari orang tua, teman sebaya, dan guru, keyakinan berbasis budaya tentang sifat domain prestasi dan "kesesuaian" partisipasi, persepsi diri dan konsep diri, persepsi tugas itu sendiri, dan proses dan konsekuensi yang terkait dengan pembentukan identitas.
Dimulai dengan pertanyaan "Dapatkah saya mengerjakan tugas ini?"
Penelitian ekstensif yang didasarkan pada teori efikasi diri telah mendokumentasikan pentingnya kepercayaan diri dalam kemampuan seseorang untuk menguasai materi yang diajarkan di kelas STEM untuk ketekunan dan kinerja, terutama ketika seseorang dihadapkan dengan materi yang sulit. Dengan menggunakan metode survei
dan inter- vensi, banyak psikolog telah menunjukkan kekuatan peningkatan kepercayaan diri dalam kemampuan matematika seseorang untuk mempertahankan keterlibatan dan kinerja dalam kegiatan pembelajaran STEM (Bandura, 1997; Pajares, 1996; Wigfield, Eccles, Schiefele, Roeser,
& Davis-Kean, 2006). Sebagian besar penelitian baru-baru ini berfokus pada kekuatan psikologis dan sosial yang mendasari perbedaan individu dalam menjawab. Satu
Dorongan utama dalam bidang ini didasarkan pada karya Dweck tentang teori kecerdasan bersama dengan karya terbaru dalam teori tujuan pencapaian. Dweck (1986, 2002) mengidentifikasi dua teori kecerdasan yang berbeda yang kemungkinan besar akan memengaruhi keterlibatan siswa dalam STEM melalui dampaknya terhadap kepercayaan diri individu dalam kemampuannya menguasai materi STEM yang sulit. Dia mengusulkan bahwa para ahli teori entitas, yang percaya bahwa kecerdasan itu tetap, cenderung kehilangan kepercayaan diri dalam kemampuan mereka untuk menguasai matematika dan sains ketika dihadapkan dengan masalah yang sulit dan pengalaman kegagalan awal. Sebaliknya, para penganut teori inkremental, yang percaya bahwa kecerdasan dapat diubah, lebih cenderung mengaitkan kesulitan belajar dengan kurangnya pengalaman dan terus percaya diri dengan kemampuan mereka untuk menguasai materi meskipun ada kegagalan di awal.
Para pendukung teori tujuan pencapaian menghubungkan teori kecerdasan individu dengan orientasi motivasi yang lebih umum (misalnya, Anderman, Maehr, & Midgley, 1999; Midgley, 2002). Para ahli ini berpendapat bahwa para ahli teori entitas cenderung berfokus pada tujuan kinerja (melakukan lebih baik daripada yang lain dan mendapatkan nilai tinggi), membuat mereka berfokus pada kemampuan relatif, menghindari situasi yang menantang kecuali mereka yakin akan berhasil, dan berkinerja kurang baik ketika ditantang.
Sebaliknya, karena para ahli teori inkremental lebih berfokus pada pembelajaran/penguasaan dan peningkatan dan percaya bahwa kegagalan disebabkan oleh kurangnya pengetahuan dan bukan kurangnya "kemampuan", maka mereka akan bekerja dengan baik saat ditantang dan bertahan meskipun ada kesulitan di awal. Pemikiran ini telah menghasilkan banyak sekali penelitian yang berfokus pada perbedaan antara tujuan penguasaan/pembelajaran dengan tujuan kemampuan/kinerja. Pada umumnya, penelitian ini telah menunjukkan bahwa mendekati situasi
pembelajaran STEM dengan tujuan
pembelajaran/penguasaan akan menghasilkan kinerja yang lebih baik dan ketekunan yang lebih besar. Sebagai contoh, Grant dan Dweck (2003) mengikuti mahasiswa dalam mata kuliah pengantar kimia dan menemukan bahwa mereka yang memiliki tujuan belajar memproses materi kuliah lebih dalam dan lebih mungkin untuk mengintegrasikan materi kuliah di seluruh unit. Para siswa ini juga mendapatkan nilai yang lebih tinggi daripada rekan-rekan mereka yang tidak memiliki tujuan pembelajaran, bahkan setelah Grant dan Dweck mengontrol nilai SAT. Apakah efek ini dimediasi oleh kepercayaan diri siswa terhadap kemampuan mereka untuk menguasai materi masih perlu dikaji lebih lanjut.
Intervensi pendidikan yang dirancang untuk meningkatkan
Prevalensi tujuan pembelajaran/penguasaan memang mengarah pada peningkatan keterlibatan dan penguasaan materi STEM. Sebagai contoh, Farrell dan Dweck (1985) menemukan bahwa anak-anak kelas delapan yang diinstruksikan untuk memiliki tujuan pembelajaran dalam unit selama seminggu di kelas sains mereka memperoleh
nilai yang lebih tinggi dalam tes transfer keterampilan, bekerja lebih keras dalam ujian, dan lebih cenderung mencoba menerapkan apa yang telah mereka pelajari untuk menyelesaikan masalah baru dibandingkan dengan anak- anak yang diinstruksikan untuk memiliki tujuan kinerja.
Demikian pula, intervensi yang dirancang untuk mengubah teori anak-anak dari entitas menjadi peningkatan kinerja dan peningkatan motivasi (Blackwell, Trzesniewski, &
Dweck, 2007). Terakhir, laporan National Re- search Council dan Institute of Medicine (2004) tentang sekolah yang melibatkan menekankan pentingnya guru dan personil sekolah memiliki ekspektasi yang tinggi terhadap kemampuan siswa untuk menguasai materi yang diajarkan secara tepat.
Karena kepercayaan diri guru terhadap kemampuan siswa dalam memahami materi sangat penting untuk mendukung kepercayaan diri siswa terhadap kemampuan mereka sendiri. Sayangnya, stereotip ras, etnis, gender, dan kelas sosial yang negatif dapat membuat guru dan distrik sekolah menyampaikan ekspektasi yang rendah terhadap pencapaian akademik beberapa kelompok siswa.
Proses seperti ini cukup lazim terjadi di bidang STEM.
Keterlibatan penuh dalam belajar STEM juga membutuhkan keinginan atau kemauan untuk mengerjakan tugas (Wigfield et al. 2006). Penelitian telah membantu kita memahami faktor-faktor psikologis dan sosial yang mempengaruhi jawaban atas pertanyaan
"Apakah saya ingin mengerjakan tugas ini?" serta memberikan metode untuk meningkatkan kemungkinan jawabannya adalah ya. Dua pengaruh psikologis yang paling banyak diteliti berkaitan dengan motivasi intrinsik dan identitas pribadi dan sosial.
Mengenai motivasi dan minat intrinsik, dimulai dengan karya awal Lepper dan rekan-rekannya dan berlanjut dengan karya Deci dan Ryan dan rekan- rekannya, para psikolog telah menunjukkan manfaat potensial dari motivasi intrinsik (yaitu, melakukan sesuatu yang murni demi kesenangan pribadi; Deci & Ryan, 2002) dan potensi jebakan dari motivasi ekstrinsik (yaitu, melakukan sesuatu demi imbalan eksternal; Deci, Koestner, & Ryan, 1999; Lepper & Greene, 1978).
Demikian pula, para ahli teori minat telah menunjukkan bahwa siswa memproses materi STEM yang menarik jauh lebih dalam dan lengkap daripada materi STEM yang tidak menarik (Hidi, 1990). Motivasi dan minat intrinsik dapat ditumbuhkan dengan menggunakan strategi pengajaran yang berbeda. Cordova dan Lepper (1996) menyarankan dua cara untuk melakukan hal ini: melalui penggunaan kontekstualisasi dan personalisasi dan pilihan. Guru sering kali berusaha menyajikan informasi dalam bentuk abstrak, dengan sengaja mendekontekstualisasikannya dari pengalaman sehari-hari siswa. Hal ini dianggap dapat memberikan siswa kemampuan untuk menggeneralisasi pengetahuan abstrak dalam domain yang berbeda. Namun, cara penyajian seperti ini sering kali memiliki konsekuensi yang tidak menguntungkan, yaitu mengurangi minat siswa terhadap materi pelajaran karena mereka tidak melihat kegunaan praktisnya atau bagaimana hal itu dapat diterapkan pada keingintahuan dan minat mereka sehari-hari. Dengan memanfaatkan keingintahuan intrinsik anak-anak tentang dunia mereka dan menerapkan konsep-konsep abstrak, seperti matematika, pada pengalaman yang mereka temui setiap hari (misalnya, di rumah), guru dapat meningkatkan motivasi intrinsik anak-anak (Bruner, 1966). Kedua, dengan menggunakan karakter, tema, objek, dan sebagainya yang sudah sangat diminati oleh anak-anak, pendidik dapat mempersonifikasikan konsep- konsep yang sulit dan abstrak (misalnya, mengajarkan pecahan dengan membagi porsi pizza), sehingga membuat konsep-konsep tersebut lebih mudah dipahami dan pada akhirnya lebih mudah diingat (Hidi, 1990; Linn, Bell, &
Davis, 2004; Linn & Hsi, 2000).
Kelompok lain dari perkembangan dan psikolo-sosial.
Para ahli telah menekankan peran identitas pribadi dan sosial untuk keterlibatan siswa dalam STEM. Eccles dan rekan-rekannya berfokus pada apa yang mereka sebut sebagai nilai pencapaian, yang mereka definisikan dalam hal kesesuaian antara kegiatan seperti mata kuliah STEM dan profesi STEM dengan kebutuhan individu, minat pribadi, dan nilai-nilai pribadi. Penelitian jangka panjang telah menunjukkan bahwa perbedaan gender dalam keputusan siswa untuk mendaftar di matematika tingkat lanjut adalah
Hal ini dimediasi terutama oleh perbedaan gender dalam hal nilai yang diberikan siswa terhadap matematika. Selain itu, dan yang lebih penting lagi, perempuan muda berpikir bahwa matematika dan fisika tingkat lanjut kurang penting dan menyenangkan dibandingkan dengan banyak mata pelajaran sekolah menengah atas lainnya yang dapat mereka ambil, terutama mata pelajaran yang terkait dengan ilmu biologi dan sosial. Tidak mengherankan, perempuan sekarang memiliki kemungkinan yang sama besar, bahkan lebih besar, dibandingkan laki-laki untuk mengambil jurusan biologi dan ilmu sosial serta melanjutkan pendidikan dan karier di bidang medis, biologi, dan ilmu sosial. Dalam tindak lanjut longitudinal mereka terhadap remaja ketika mereka melakukan transisi ke masa dewasa, Eccles dan rekan-rekannya menemukan bahwa keputusan karier STEM perempuan terkait erat dengan keinginan mereka untuk memiliki karier yang memungkinkan mereka untuk secara langsung membantu orang lain:
Perempuan dengan minat STEM dan keinginan untuk membantu orang lain menghindari bidang teknik dan lebih memilih ilmu biologi dan kedokteran (Eccles et al., 1999).
Menariknya, intervensi yang dilakukan untuk membuat fisika lebih menarik bagi perempuan dengan menggunakan lebih banyak contoh biologis manusia dari prinsip-prinsip fisika telah cukup berhasil dalam meningkatkan keterlibatan perempuan di kelas fisika.
Baru-baru ini, para psikolog sosial juga telah meneliti peran identitas sosial dan stereotip sosial sebagai faktor sosiokultural penting yang memengaruhi kurangnya keterwakilan perempuan dan minoritas di bidang-bidang yang terkait dengan STEM. Sebagai contoh, penelitian Steele dan Aronson (1995) tentang "ancaman stereotip"
telah menunjukkan bahwa ketika berada dalam situasi kinerja akademis yang diyakini dapat mendiagnosa kemampuan intelektual mereka, dan ketika ras mereka menjadi menonjol, siswa Afrika-Amerika merasakan beban tambahan untuk menunjukkan k i n e r j a yang baik-agar tidak mengkonfirmasi, baik untuk diri mereka sendiri maupun orang lain, stereotip negatif tersebut.
Beban kecemasan ekstra ini mengganggu kinerja mereka dan secara paradoks merusaknya. Sebagian besar penelitian ini secara khusus berfokus pada matematika.
Stereotip gender tentang matematika dan sains juga mengakar kuat, dan efek ancaman stereotip telah ditemukan untuk perempuan dalam domain yang terkait dengan jenis-jenis stereotip gender yang negatif, seperti matematika, ketika identitas gender mereka dibuat menonjol. Sebagai contoh, dalam sebuah penelitian, beberapa perempuan diarahkan untuk percaya bahwa kinerja mereka dalam tugas matematika tertentu relevan dengan gender, dan yang lainnya diarahkan untuk percaya bahwa tugas matematika yang sama tidak relevan dengan gender. Para peserta yang percaya bahwa kinerja mereka relevan dengan gender berkinerja lebih buruk dibandingkan dengan laki-laki; dan peserta yang percaya bahwa kinerja mereka tidak terkait dengan gender berkinerja sama baiknya dengan laki-laki (Spencer, Steele,
& Quinn, 1999).
Sangat menarik bahwa stereotip positif juga mempengaruhi kinerja dalam matematika. Shih, Pittinsky,
dan Ambady (1999) secara halus mengaktifkan aspek- aspek yang berbeda dari identitas perempuan Asia-Amerika dan meneliti kinerja matematika mereka. Dalam domain matematika dalam budaya ini, orang Asia distereotipkan secara positif, sedangkan perempuan distereotipkan secara negatif. Sesuai dengan stereotip sosial budaya yang ada, peserta yang identitas gendernya diaktifkan memiliki kinerja yang lebih buruk daripada peserta kontrol, tetapi mereka yang identitas Asia-nya diaktifkan memiliki kinerja yang jauh lebih baik. Dengan demikian, identitas sosial dan hubungannya dengan
Stereotip sosiokultural dapat memiliki efek yang signifikan terhadap prestasi akademik. Efek ini ditemukan pada anak-anak berusia 5 hingga 7 tahun (Ambady, Bernieri, & Richeson, 2000).
Untungnya, ada beberapa cara untuk melindungi diri dari dampak negatif stereotip. Sebagai contoh, Ambady, Paik, Steele, Owen-Smith, dan Mitchell (2004) menemukan bahwa ancaman stereotip dapat dilemahkan melalui individu. Perempuan dalam kondisi yang diprioritaskan secara gender yang berfokus pada aspek- aspek lain dari identitas individu mereka menunjukkan kinerja yang jauh lebih baik daripada perempuan yang berada dalam kondisi yang diprioritaskan secara gender namun tidak terindividualisasi, serta perempuan dalam kondisi yang tidak diprioritaskan secara gender. Dengan demikian, individuasi mungkin m e r u p a k a n salah satu mekanisme potensial yang dapat digunakan oleh kelompok-kelompok yang distereotipkan secara negatif untuk menahan ancaman stereotip. Karena ancaman stereotip dapat memberikan petunjuk mengapa lebih sedikit minoritas dan perempuan yang unggul dalam disiplin ilmu dan karier STEM, penelitian tambahan harus berfokus pada cara lain yang bermanfaat untuk mengurangi konsekuensi negatifnya.
Singkatnya, bukti psikologis mendukung kesimpulan bahwa keyakinan motivasi dan proses sosial yang terkait dengan pengembangan keyakinan ini menjelaskan sejumlah besar perbedaan individu dan kelompok dalam pembelajaran dan keterlibatan dalam STEM. Selain itu, kita tahu bahwa kepercayaan diri dan minat siswa terhadap bidang-bidang studi STEM menurun secara rata- rata selama tahun-tahun sekolah K-12. Terakhir, kita tahu bahwa intervensi berdasarkan prinsip-prinsip motivasi yang diuraikan dalam bagian ini dapat efektif dalam mengurangi perbedaan kelompok, dan meningkatkan tingkat rata-rata keterlibatan dan kinerja siswa dalam bidang-bidang mata pelajaran STEM. Namun, masih banyak hal spesifik yang harus dikerjakan, dan dapat dikatakan bahwa Panduan Praktik Institute of Education Sciences baru-baru ini tentang mendorong partisipasi perempuan dalam disiplin ilmu STEM dapat mendukung banyak praktik yang disarankan hanya pada tingkat kepercayaan yang rendah atau sedang terhadap bukti yang ada (Halpern dkk., 2007). Diperlukan lebih banyak penelitian kolaboratif antara psikolog dan peneliti pendidikan untuk merancang program yang dapat diimplementasikan dalam inisiatif reformasi berskala besar dan untuk mengidentifikasi program mana yang paling berhasil untuk subpopulasi mana.
Penilaian
Kami berfokus pada penilaian dalam konteks Undang- Undang No Child Left Behind tahun 2001-sebuah inisiatif kebijakan yang mengamanatkan penilaian tahunan untuk matematika dan, baru-baru ini, pengujian yang lebih baik dalam sains dengan tujuan meningkatkan pembelajaran.
Penelitian dalam ilmu pembelajaran menarik perhatian pada konsekuensi potensial dari kebijakan ini (National Research Council, 1999). Namun, penilaian itu sendiri tidak dapat meningkatkan kinerja. Untuk membuat
peningkatan penilaian menjadi bermakna dan efektif, penilaian harus mengamanatkan jenis-jenis kegiatan yang menjadi ciri individu yang melek sains. Jika efektif, tes yang selaras dengan kurikulum yang efektif dapat meningkatkan dampak kurikulum. Idealnya, tes itu sendiri akan berfungsi sebagai acara pembelajaran, berkontribusi pada kurikulum dan pada saat yang sama mengukur kemajuan siswa dan memberi tahu guru tentang kebutuhan struktural. Dalam skenario terburuk, tes memiliki konsekuensi yang tidak diinginkan yaitu memotivasi pembelajaran yang tidak produktif.
Perubahan-perubahan yang bersifat rikuler seperti peningkatan latihan tes atau penghapusan kegiatan kurikuler yang tidak secara langsung diukur dengan tes.
Analisis terhadap tes matematika dan sains di negara bagian, misalnya, menunjukkan bahwa tes-tes tersebut jarang mengukur kemampuan-kemampuan penting seperti menggunakan bukti untuk membuat argumen, menafsirkan dilema kontemporer, atau memahami hakikat sains.
Akibatnya, tes-tes tersebut menghalangi guru untuk mengajarkan keterampilan-keterampilan yang sangat berharga bagi individu yang melek sains. Beberapa guru menyimpulkan bahwa latihan soal-soal ujian merupakan cara terbaik untuk meningkatkan kinerja, dan buku-buku pelajaran secara teratur memasukkan soal-soal standar sebagai bagian dari ujian di kelas. Ketika mereka dievaluasi berdasarkan performa tes standar, banyak guru matematika dan sains meninggalkan tujuan inkuiri dan pengajaran untuk pemahaman dan lebih memilih untuk menghafal dan latihan soal-soal pilihan ganda yang mengharuskan siswa untuk mengingat kembali fakta-fakta yang ada (Au, 2007). Meskipun penelitian menunjukkan bahwa peningkatan kinerja pada tes pilihan ganda yang berorientasi pada fakta merupakan hasil dari pengajaran yang menekankan pemahaman yang koheren (Cobb, Wood, Yackel, & Perlwitz, 1992), sekolah dan guru sering kali takut untuk meninggalkan praktik yang sesuai dengan tuntutan penilaian yang dirasakan.
Untuk memastikan bahwa peningkatan penilaian berdampak pada pembelajaran,
Kita perlu memahami apa yang harus diukur dan bagaimana hasilnya dapat mengarah pada peningkatan pengajaran dan pembelajaran. Seperti yang diartikulasikan dalam publikasi National Academy of Sciences yang berjudul Knowing What Students Know (National Research Council, 2001c), kita perlu meningkatkan desain, penggunaan, dan interpretasi penilaian untuk memastikan bahwa penilaian tersebut berkontribusi pada pembelajaran.
Laporan tersebut menggarisbawahi nilai penelitian kolaboratif, dengan menyerukan "peningkatan dan keberlanjutan kolaborasi multidisiplin di sekitar masalah- masalah teoritis dan praktis dalam penilaian" (hal. 11).
Mengetahui Apa yang Diketahui Siswa secara khusus mengartikulasikan apa yang disebut oleh para penulis laporan sebagai "segitiga penilaian" (hal. 296). Segitiga tersebut menghubungkan model kognisi siswa dan pembelajaran dalam domain, keyakinan tentang jenis pengamatan yang akan memberikan bukti kompetensi siswa, dan proses interpretasi untuk memahami bukti tersebut. Para penulis laporan tersebut menyerukan untuk menggunakan segitiga penilaian untuk menyempurnakan ketiga elemen penilaian ini secara iteratif untuk menyelaraskan tujuan pengajaran dengan ukuran hasil.
Laporan ini penuh dengan contoh penggunaan tes yang tidak tepat yang diakibatkan oleh keterbatasan dalam pelaksanaan segitiga penilaian. Kurangnya keselarasan dapat menyebabkan kesalahan serius dalam merancang materi kurikulum (ketika tujuan materi kurikulum tidak mencerminkan tujuan penilaian) dan dalam menilai siswa (ketika siswa tidak memiliki kesempatan untuk mempelajari materi yang diujikan).
Selain itu, untuk menerapkan solusi yang efektif, keputusan
Pembuat keputusan membutuhkan model yang lebih informatif tentang kognisi dan pembelajaran siswa, perancang kurikulum perlu merancang materi berdasarkan temuan penelitian dan melakukan penelitian tentang bagaimana pengajaran berkontribusi pada pemahaman jangka panjang, dan sekolah perlu mengidentifikasi kombinasi pengajaran dan penilaian yang secara bersama- sama mengarah pada peningkatan pemahaman sains.
Idealnya, individu yang membuat keputusan tentang pengajaran akan memiliki bukti tentang bagaimana materi tertentu memberikan kesempatan bagi siswa untuk belajar.
Sebagai tambahan,
Para pengambil keputusan membutuhkan keyakinan bahwa penilaian yang dilakukan memiliki karakteristik yang selaras dengan pemahaman terbaik kita tentang kognisi dan pembelajaran siswa dalam matematika dan sains.
Meskipun berbagai pemangku kepentingan di bidang asesmen tidak sepakat tentang konstruk yang mendasari pembelajaran sains dan matematika, para peneliti telah meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana siswa belajar dan bagaimana asesmen dapat merekam pembelajaran yang telah terjadi (Na- tional Research Council, 1999, 2000, 2006a). Mengukur literasi telah menjadi fokus penting dalam penelitian di bidang pendidikan sains dan matematika. Terdapat bukti bahwa pengukuran yang valid dan dapat diandalkan untuk mengukur jenis penalaran kompleks yang dibutuhkan siswa untuk beroperasi di dunia saat ini dapat digunakan dalam penelitian dan penilaian skala besar. Penelitian tentang penilaian menawarkan cara-cara yang menjanjikan untuk mengukur argumentasi (Osborne, Erduran, & Simon, 2004), pemahaman terpadu (Clark &
Linn, 2003; Linn & Hsi, 2000), pemahaman yang koheren (DeBoer, 2005), dan pemahaman yang kurang dari sifat dasar dari kemajuan ilmu pengetahuan (diSessa, 2000).
Kami sangat mendorong program-program penelitian untuk mengembangkan dan memvalidasi tes semacam ini dalam lingkungan pendidikan saat ini. Sebagai ilustrasi, pusat Pembelajaran dan Sains yang Ditingkatkan Teknologi (TELS) telah melakukan studi perbandingan kelompok berskala besar untuk menilai dampak dari modul inkuiri yang disampaikan dengan menggunakan lingkungan pembelajaran yang ditingkatkan dengan teknologi dan visualisasi yang kuat tentang fenomena ilmiah terhadap pembelajaran siswa (Linn, Lee, Tinker, Husic, & Chiu, 2006). Dalam penelitian ini, para peserta TELS center membandingkan soal-soal berisiko tinggi yang biasanya diberikan dalam format pilihan ganda dengan soal-soal penjelasan dari beberapa tes berisiko tinggi, dan juga dari penelitian. Para peneliti menemukan bahwa soal-soal yang mengharuskan siswa mengembangkan argumen dan menjelaskan alasan mereka jauh lebih sensitif terhadap instruksi inkuiri dibandingkan soal-soal yang meminta siswa memilih jawaban dalam format pilihan ganda.
Untuk item penjelasan, kelompok peneliti TELS menemukan bahwa penting untuk tidak hanya memiliki butir soal yang membutuhkan penalaran, tetapi juga memiliki rubrik penilaian yang dapat menangkap pencapaian. Dengan memberikan skor pada butir-butir tes berisiko tinggi dengan menggunakan rubrik yang memberi penghargaan pada kemampuan membuat hubungan dan membangun argumen, TELS meningkatkan sensitivitas butir-butir tersebut. Dengan penilaian ulang, butir-butir soal ini efektif dalam membedakan antara instruksi inkuiri dan instruksi pada umumnya. Menyelaraskan tujuan pengajaran dengan penilaian dan rubrik penilaian merupakan hal yang sangat penting untuk memperoleh manfaat yang dijanjikan oleh Undang-Undang No Child Left Behind tahun 2001.
Instruksi yang disempurnakan dengan teknologi
dapat memberikan informasi yang jauh lebih rinci bagi guru dan siswa daripada yang mungkin dilakukan dengan materi kurikulum pada umumnya. Menggunakan materi yang dikembangkan dan disampaikan dengan lingkungan belajar memungkinkan pengumpulan informasi tentang kinerja siswa pada saat itu juga. Instruksi yang disampaikan melalui komputer dapat mencakup penilaian tertanam yang meminta siswa untuk merefleksikan pemahaman mereka atau menilai pembelajaran mereka sendiri, dan komputer dapat membuat model yang cukup canggih tidak hanya dari pengetahuan siswa tentang materi pelajaran tetapi juga strategi mereka untuk menggunakan, dan kadang-kadang "permainan," sistem seperti itu.
