Inkuiri dan Teknologi Digital: Konsep dan Praktik Pembelajaran Biologi untuk Mempersiapkan Calon Guru dengan Kecakapan Abad 21

Auditorium Harun Nasution, BERITA FITK Online- Kemampuan inkuiri menjadi fokus dalam penguatan content sekaligus keterampilan. Saintifik inkuiri menjadi tujuan utama pada pendidikan sains sejak 1960 (NRC, 2002). Program PISA 2006 mendefinisikan saintifik inkuiri sebagai proses sains yang utama, meliputi berbagai komponen proses ilmiah dan eksplanasi ilmiah (OECD, 2006). Inkuiri dipertimbangkan sebagai strategi yang sangat penting untuk mendorong pembelajaran sains. Pendekatan inkuiri adalah pendekatan pembelajaran yang menekankan pada eksplorasi alam yang mengarahkan pada suatu pengajuan pertanyaan untuk melakukan penemuan, dan mengujinya untuk menemukan sebuah pengetahuan baru. Pola esensial inkuiri membantu siswa mengembangkan konsep pengetahuan dan proses sains secara lebih jelas dan mendalam (NRC, 2000).

Kemampuan inkuiri merupakan transferable skill yang diperlukan secara personal maupun calon guru untuk fleksibel memperoleh pengetahuan dan mengajarkan peserta didik di kelas. Abad digital telah memberikan variasi informasi yang tidak kalah pentingnya, sehingga inkuiri dan teknologi menjadi dua komponen integratif yang membekalkan kompetensi abad 21 untuk calon guru khususnya Biologi.

Riset Inkuiri: Model Pembelajaran Inkuiri, Database Line

Kemampuan Inkuiri, dan Inkuiri Ilmiah (scientific inquiry) dan

Kesadaran Metakognitif Calon Guru dan Guru Biologi di DKI Jakarta

Pengembangan Program Pembelajaran Bioteknologi untuk Meningkatkan Kemampuan Inkuiri Calon Guru Biologi

Rasional Sistem pembelajaran bioteknologi yang selama ini diselenggarakan di beberapa LPTK berupa desain pembelajaran yang masih sangat konvensional. Artinya, dosen mata kuliah bioteknologi menyampaikan materi-materi pembelajarannya melalui ceramah, tanya jawab, penugasan, eksperimen yang bersifat verifikasi. Model kuliah kurang mampu mengembangkan kemampuan mahasiswa dalam menguasai konsep maupun dalam mengembangkan keterampilan berpikir.

Berdasarkan hasil studi lapangan dan analisis tentang karakteristik program pembelajaran Bioteknologi, solusi yang dapat ditawarkan berupa Program Pembelajaran Bioteknologi untuk meningkatkan kemampuan inkuiri menggunakan  strategi pembelajaran dikembangkan berdasarkan pada model Scientific Inquiry dari Joyce et al. (2000).

Rekomendasi Program pembelajaran untuk meningkatkan kemampuan inkuiri ditujukan pada integrasi pembelajaran sains dengan kemampuan inkuiri. Integrasi ini dianggap penting mengingat LPTK sebagai lembaga penghasil guru semakin ditantang dengan pesatnya perkembangan sains dan teknologi saat ini. Diharapkan  kemampuan inkuiri yang dibekalkan menjadi “alat” bagi mahasiswa/calon guru untuk mempertahankan eksistensi “hidup dan kehidupannya”. Kemampuan inkuiri ini seharusnya “diakrabi” oleh mahasiswa/calon guru, karena secara tidak langsung memberikan contoh konkret pembelajaran yang menanamkan budaya inkuiri-“mengetahui dengan proses penyelidikan”.

Rasional Metakognitif dan saintifik inkuiri menjadi kata kunci pada kurikulum 2013. Karakter inkuiri jelas tersurat dalam Kurikulum 2013, yaitu pendekatan saintifik diusung sebagai pendekatan yang mendekatkan siswa pada sebuah penemuan, penyelidikan yang akan mengarahkan pembelajaran bermakna, kreatif, kritis, dan berbasis pemecahan masalah. Muara proses pembelajaran tersebut tidak sekedar aspek pengetahuan (kognitif), keterampilan (psikomotorik), namun sarat akan ‘karakter’ baik karakter ilmiah (sikap ilmiah), spiritual, sosial, dan kesadaran untuk memperoleh pengetahuan secara efektif (metakognitif). Mulyasa (2013) menegaskan pembelajaran kompetensi dalam Kurikulum 2013 ditujukan: (1) Memperkenalkan kehidupan peserta didik sesuai dengan konsep learning to know, learning to do, learning to be, dan learning to life together, (2) Menumbuhkan kesadaran peserta didik tentang pentingnya belajar dalam kehidupan, yang harus direncanakan dan dikelola secara sistematis. Secara tegas pernyataan di atas menguatkan pentingnya kesadaran metakognitif yang dimiliki peserta didik untuk kehidupannya.

Rekomendasi Integrasi kemampuan inkuiri terintegrasi dalam mata kuliah konten (biologi). Integrasi mulai dikembangkan pada level kurikulum prodi, silabus dan rencana perkuliahan yang mengintegrasikan kemampuan inkuiri dalam pengetahuan biologi. Dosen bidang studi hendaknya dapat memberikan pengalaman kepada mahasiswa bahwa sains tidak sematamata sebagai  product,  tapi science as process, and attitude. Untuk mewujudkan hal ini dosen hendaknya memberi bimbingan, contoh kepada mahasiswa, sehingga karakter inkuiri betul-betul tertanam.

SAA Tool-Aplikasi Asesmen Kompetensi Berpikir Tingkat Tinggi Berdasarkan Gaya Belajar KOLB pada Mata Pelajaran IPA (Zulfiani, Suwarna, 2019)

Penggunaan Adaptive Learning System (ALS) dalam pembelajaran di Indonesia tidak dapat dielakkan lagi. Sangat penting untuk menyiapkan generasi yang akan hidup di abad 21 dengan kemudahan dalam sistem pembelajaran yang memungkinkan siswa untuk belajar optimal melalui berbagai stimulus (suara, visual). Beberapa penerapan ALS telah menunjukkan keberhasilan, diantaranya: kajian Science-ALS versi CD interaktif kelas 8 SMP/ MTs menunjukkan hasil yang positif dan dapat diterima oleh seluruh gaya belajar pada materi biologi dan fisika (Zulfiani, Suwarna, Miranto, 2018a); Science-ALS versi  android menunjukkan peningkatan hasil belajar yang signifikan untuk seluruh variasi gaya belajar (Zulfiani, Suwarna, Miranto, 2018b).

Pengembangan Science Adaptive Assessment Tool (SAA Tool) pada IPA Terpadu siswa SMP/MTs yang dapat mengukur keterampilan abad 21 selayaknya dibekalkan lebih awal. SAA Tool menjawab keterbatasan teknis asesmen konvensional yang kurang menjangkau keragaman kompetensi dan gaya belajar, tidak semua siswa akan memiliki profesi yang sama, terlebih instrumen pengukuran yang biasa digunakan tidak mengukur kompetensi/kesiapan siswa di masa depan yang cenderung hanya mengacu pada satu kompetensi kognitif.

Aplikasi SAA Tool terbukti memberikan perbedaan keterampilan berpikir tingkat tinggi dibandingkan kelas kontrol tanpa aplikasi. Hal ini menunjukkan bahwa aplikasi SAA Tool terbukti dapat mengukur keterampilan abad 21. Pada penelitian ini dibatasi  keterampilan abad 21 meliputi keterampilan berpikir tingkat tinggi, yakni berpikir kreatif, berpikir kritis, keterampilan proses dan  pemecahan masalah.

Aplikasi SAA Tool IPA-Biologi pada materi gerak memiliki rerata skor yang lebih baik dibandingkan SAA Tool IPA-Fisika materi pesawat sederhana dan materi usaha dan energi. Hasil observasi dan wawancara diperoleh beberapa faktor yang mempengaruhi perbedaan hasil keterampilan berpikir tingkat tinggi IPA-Biologi dan IPA-Fisika: (1) Tidak terbiasa mengerjakan soal-soal bernalar atau berpikir tingkat tinggi, (2) Peserta didik menyatakan lupa rumus, sehingga tidak dapat menyelesaikan soal, (3) Materi belum dipahami oleh peserta didik.

SAA Tool IPA Biologi terbukti efektif mempengaruhi hasil keterampilan berpikir tingkat tinggi terhadap 4 gaya belajar diverger, konverger, asimilasi, dan akomodator.

Mathsci 21st:  Aplikasi Asesmen Kompetensi  Matematika dan IPA (Zulfiani, Suwarna, Muin, 2021-2022)

Mathsci App 21st Competence Assessment Tool merupakan inovasi asesmen digital untuk memperbaiki kualitas pembelajaran pada mata pelajaran MIPA konteks keislaman. Pengembangan asesmen kompetensi ini dapat mengukur keterampilan abad 21 secara berjenjang. Aplikasi Mathsci didesain untuk jenjang SMA/MA (2021) dan akan terus dikembangkan di jenjang pendidikan menengah dan perguruan tinggi sebagai tool/perangkat asesmen kompetensi dengan dimensi keterpaduan dan kontekstual.

Keunikan dan Manfaat Mathsci Aplikasi mengunakan prinsip integratif dengan konteks keislaman. Penyajian Quran/ Hadits tidak diteskan namun memberikan kerangka berpikir terpadu lintas disiplin ilmu dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Aplikasi dapat diunduh pada android dengan kapasitas 6 MB.

Mengetahui pencapaian kompetensi peserta didik secara berjenjang dengan cepat.

Mengintegrasikan dua atau tiga disiplin ilmu serumpun (Matematika dan IPA).

Mengakomodasi konteks keislaman untuk memberikan pengalaman nyata kepada peserta didik mengenai aplikasi pengetahuan dalam kehidupan sehari-hari.

Mendukung assessment for learning yang berpotensi untuk meningkatkan kualitas pembelajaran dan diharapkan menjadi umpan balik bagi guru untuk meredesain pembelajaran.

Seluruh data dikelola dalam aplikasi admin Mathsci yang dapat merekam seluruh hasil pengerjaan peserta didik dan guru (berbasis database).

Program berbasis android lebih hemat dan efektif mendukung paper less dan familiar untuk pengguna.

Mempercepat penilaian sehingga membantu guru untuk melakukan feedback dan analisis pembelajaran selanjutnya.

Riset Masa Depan bidang Pendidikan Biologi: Interdisipliner, Kontekstual

Isu utama riset pendidikan sains (Biologi) masa depan yakni isu integrasi dari setiap disiplin ilmu dan pendekatan masalah kontekstual. Selama lebih dari satu dekade, banyak studi merekomendasikan pemikiran ulang dan restrukturisasi pendidikan sains sekolah menengah dan sarjana agar lebih relevan dan dapat diakses oleh spektrum siswa yang lebih luas (Handelsman et al., 2006; National Research Council [NRC], 1996). Beberapa publikasi, konferensi, telah menunjukkan pertemuan seputar pendekatan dan tema yang lebih interdisipliner dan saling terkait untuk pendidikan sarjana dalam Ilmu Alam (Labov, Reid, & Yamamoto, 2010). Fleksibilitas dalam kurikulum dan pengembangan pengajaran yang interdisipliner dan integratif dengan penelaahan yang cermat dan memberikan perspektif pendidikan yang luas.

Upaya restrukturisasi sejalan dengan NRC (2002) menekankan pengajaran dengan penyampaian materi esensial, yakni konsep yang sedikit namun mendalam. Upaya restrukturisasi memerlukan pengembangan dan implementasi sarana untuk mengukur tingkat pemahaman konseptual siswa, pemanfaatan teknologi dapat memperkuat aspek pembelajaran dan penilaian.

Peran teknologi dalam penelitian pendidikan biologi hadir sebagai perubahan revolusioner, karena integrasi teknologi yang kuat bersama dengan konsep dan metode baru yang berasal dari spesialisasi ilmu fisika, matematika, ilmu komputasi, dan teknik. Praktik ini ditawarkan dengan berbagai platform pembelajaran yang mempengaruhi cara berpikir siswa dan habits belajar. Kemajuan ilmu dan pengetahuan sangat menjanjikan untuk mengatasi tantangan besar dihadapi Indonesia dan dunia. Biologi (sains) dan Pendidikan Biologi (Sains) telah secara historis, memberikan solusi untuk tantangan ekonomi, sosial, dan kehidupan.

Esensi Pendidikan Biologi sejalan dengan ide New Biology (NRC, 2009), bahwa dipahami sebagai konsep yang mengintegrasi dan mereintegrasikan biologi dalam subdisiplin biologi fisikawan, ahli kimia, ilmu komputer, insinyur, dan ahli matematika, dengan tujuan untuk menciptakan komunitas riset yang mampu secara kapasitas menangani berbagai isu ilmiah dan kemasyarakatan yang luas. (MusAm)