Prosedur Ilmiah untuk Mempelajari Benda Alam dengan Peralatan

Pembelajaran IPA (Ilmu Sains) menekankan pada pengalaman langsung untuk mengembangkan kompetensi agar siswa mampu memahami alam sekitar melalui proses “mencari tahu” dan “berbuat”, hal ini akan membantu siswa untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam. Keterampilan dalam mencari tahu atau berbuat tersebut dinamakan dengan keterampilan proses penyelidikan atau “inquiry skills” yang meliputi mengamati, mengukur, menggolongkan, mengajukan pertanyaan, menyusun hipotesis, merencanakan eksperimen untuk menjawab pertanyaan, mengklasifikasikan, mengolah, dan menganalisis data, menerapkan ide pada situasi baru, menggunakan peralatan sederhana serta mengkomunikasikan informasi dalam berbagai cara, yaitu dengan gambar, lisan, tulisan, dan sebagainya. Melalui keterampilan proses dikembangkan sikap dan nilai yang meliputi rasa ingin tahu, jujur, sabar, terbuka, tidak percaya tahyul, kritis, tekun, ulet, cermat, disiplin, peduli terhadap lingkungan, memperhatikan keselamatan kerja, dan bekerja sama dengan orang lain.

Oleh karena itu pembelajaran IPA di sekolah sebaiknya memberikan pengalaman pada siswa sehingga mereka kompeten melakukan pengukuran berbagai besaran fisis. Para ilmuwan melakukan penyelidikan ilmiah untuk mempelajari benda-benda alam dengan menggunakan peralatan. Banyak peralatan yang harus digunakan dalam penyelidikan ilmiah. Banyaknya peralatan yang digunakan, perlu dipilih disesuaikan dengan tahap pembelajaran dan materi yang diberikan kepada siswa. Masalah yang timbul dalam pengukuran ilmiah adalah: besaran apa yang akan diukur; bagaimana cara melakukan pengukuran yang benar; indikator apa yang digunakan untuk menentukan pengukuran; dan bagaimana cara menuliskan atau melaporkan hasil pengukuran yang benar.

IPA didefinisikan sebagai pengetahuan yang diperoleh melalui pengumpulan data dengan eksperimen, pengamatan, dan deduksi untuk menghasilkan suatu penjelasan tentang sebuah gejala yang dapat dipercaya. Ada tiga kemampuan dalam IPA yaitu: (1) kemampuan untuk mengetahui apa yang diamati, (2) kemampuan untuk memprediksi apa yang belum diamati, dan kemampuan untuk menguji tindak lanjut hasil eksperimen, (3) dikembangkannya sikap ilmiah. Kegiatan pembelajaran IPA mencakup pengembangan kemampuan dalam mengajukan pertanyaan, mencari jawaban, memahami jawaban, menyempurnakan jawaban tentang “apa”, “mengapa”, dan “bagaimana” tentang gejala alam maupun karakteristik alam sekitar melalui cara-cara sistematis yang akan diterapkan dalam lingkungan dan teknologi. Kegiatan tersebut dikenal dengan kegiatan ilmiah yang didasarkan pada metode ilmiah.

Hakikat IPA meliputi empat unsur utama yaitu: (1) sikap: rasa ingin tahu tentang benda, fenomena alam, makhluk hidup, serta hubungan sebab akibat yang menimbulkan masalah baru yang dapat dipecahkan melalui prosedur yang benar; IPA bersifat open ended; (2) proses: prosedur pemecahan masalah melalui metode ilmiah; metode ilmiah meliputi penyusunan hipotesis, perancangan eksperimen atau percobaan, pengukuran, evaluasi, dan penarikan kesimpulan; (3) produk: berupa fakta, prinsip, teori, dan hukum; dan (4) aplikasi: penerapan metode ilmiah dan konsep IPA dalam kehidupan sehari-hari.

Keempat unsur itu merupakan ciri IPA yang utuh yang sebenarnya tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Dalam proses pembelajaran IPA keempat unsur itu diharapkan dapat muncul, sehingga siswa dapat mengalami proses pembelajaran secara utuh, memahami fenomena alam melalui kegiatan pemecahan masalah, metode ilmiah, dan meniru cara ilmuwan bekerja dalam menemukan fakta baru.

IPA merupakan pengetahuan ilmiah, yaitu pengetahuan yang telah mengalami uji kebenaran melalui prosedur/metode ilmiah, dengan ciri: (1) obyektif, artinya pengetahuan itu sesuai dengan obyeknya, maksudnya adalah bahwa kesesuaian atau dibuktikan dengan hasil penginderaan atau empiris; (2) metodik, artinya pengetahuan itu diperoleh dengan menggunakan cara-cara tertentu yang teratur dan terkontrol; (3) sistematis, artinya pengetahuan ilmiah itu tersusun dalam suatu sistem, tidak berdiri sendiri; satu dengan yang lain saling berkaitan, saling menjelaskan sehingga seluruhnya merupakan satu kesatuan yang utuh; (4) berlaku umum (universal), artinya pengetahuan itu tidak hanya berlaku atau dapat diamati oleh seseorang atau beberapa orang saja, tetapi semua orang dengan cara eksperimentasi yang sama akan memperoleh hasil yang sama atau konsisten.

Salah satu syarat ilmu pengetahuan adalah bahwa materi pengetahuan itu harus diperoleh melalui metode ilmiah. Ini berarti bahwa cara memperoleh pengetahuan itu menentukan apakah pengetahuan itu termasuk ilmiah atau tidak. Metode ilmiah tentu saja harus menjamin akan menghasilkan pengetahuan yang ilmiah, yaitu yang bercirikan obyektivitas, konsisten, dan sistematik.

Langkah-langkah operasional metode ilmiah adalah:

1. Perumusan masalah, merupakan pertanyaan apa, mengapa, ataupun bagaimana tentang obyek yang diteliti. Masalah itu harus jelas batas-batasnya, serta dikenal faktor-faktor yang mempengaruhinya;
2. Penyusunan hipotesis, yang dimaksud hipotesis adalah suatu pernyataan yang menunjukkan kemungkinan-kemungkinan jawaban untuk memecahkan masalah yang telah ditetapkan. Hipotesis merupakan dugaan yang didukung oleh pengetahuan yang ada. Hipotesis dapat dipandang sebagai jawaban sementara dari permasalahan yang harus diuji kebenarannya melalui suatu eksperimen;
3. Pengujian hipotesis, yaitu berbagai usaha pengumpulan fakta-fakta yang relevan dengan hipotesis yang telah diajukan untuk dapat memperlihatkan apakah terdapat fakta-fakta yang mendukung hipotesis tersebut atau tidak. Pada dasarnya, pengujian hipotesis ini merupakan proses eksperimentasi. Dalam pelaksanaan eksperimen ini juga akan dilakukan suatu pengamatan. Pengamatan terhadap suatu obyek dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu dengan menggunakan indera atau dengan menggunakan alat ukur.
4. Penarikan kesimpulan, didasarkan atas penilaian melalui analisis dari fakta-fakta (data) yang diperoleh selama proses eksperimen, untuk melihat apakah hipotesis yang diajukan itu diterima atau tidak. Hipotesis itu dapat diterima bila fakta-fakta yang terkumpul itu mendukung pernyataan hipotesis. Bila fakta-fakta tidak mendukung, maka hipotesis ditolak. Hipotesis yang diterima merupakan suatu pengetahuan yang kebenarannya telah diuji secara ilmiah, dan merupakan bagian dari ilmu pengetahuan

Keseluruhan langkah tersebut di atas ditempuh melalui urutan yang teratur, dimana langkah yang satu merupakan landasan bagi langkah berikutnya. Dari uraian tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa ilmu pengetahuan merupakan pengetahuan yang disusun secara sistematik, berlaku umum, dan kebenarannya telah teruji secara empiris.

Dengan metode ilmiah dapat dihasilkan ilmu pengetahuan yang ilmiah seperti IPA. Kita telah mengetahui bahwa data yang digunakan untuk mengambil kesimpulan ilmiah berasal dari pengamatan, dengan menggunakan panca indera kita. Panca indera kita mempunyai keterbatasan kemampuan untuk menangkap suatu fakta yang obyektif dan kuantitatif. Untuk menghindari keterbatasan kemampuan ini diperlukan alat bantu berupa peralatan (alat ukur).