Penerapan Inovasi Pembelajaran IPA Berbasis STEM di Masa Pandemi Covid-19

TIMESINDONESIA, PASURUAN – Abstrak: Proses Belajar Mengajar IPA berbasis pembelajaran  STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) telah dilaksanakan pada saat open class observasi di SMP N 2 Gempol Pasuruan dengan materi Sistem Transportasi pada Manusia. Sebelum open class, telah dilaksanakan kegiatan plan untuk merancang kegiatan pembelajaran.

Setelah open class yang dihadiri para observer secara daring dari mahasiswa Universitas Negeri Yogyakarta  dan guru  IPA di SMP N 2 Gempol Kabupaten Pasuruan, dilakukan refleksi. Hasil refleksi setelah pembelajaran menunjukkan bahwa pembelajaran STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) dapat meningkatkan Analytical Thingking Skill (ATS).

Hasil Penilaian Pembelajaran Analytical Thinking Skill pada siswa sangat bervariasi mulai dari yang mendapatkan skor 1 ada 10 %, skor 2 ada 25%, skor 3 ada 25 %, skor 4 ada 22%, dan skor 5 ada 14 % bahkan ada yang tidak mendapatkan skor sebanyak 02%, melalui tes evaluasi. Secara klasikal menunjukkan bahwa inovasi pembelajaran IPA berbasis STEM sangat efektif digunakan secara daring pada saat pandemi Covid-19, dilihat dari motivasi siswa untuk mengikuti pembelajaran sekitar 98 %. 

Kata kunci: STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics), Tes Evaluasi, plan, open class, refleksi. observasi, daring, Covid-19

PENDAHULUAN

Proses pembelajaran merupakan salah satu unsur penting untuk mencapai keberhasilan dalam pendidikan. Dalam proses pembelajaran terjadi proses transformasi ilmu pengetahuan serta nilai-nilai. Pembelajaran berlangsung sebagai suatu proses saling mempengaruhi antara guru dan peserta didik dalam proses pembelajaran. Pembelajaran dikatakan berhasil dan berkualitas apabila sebagian besar peserta didik terlibat secara aktif, baik fisik, mental, maupun sosial dalam proses pembelajaran. Proses pembelajaran yang efektif dapat terwujud apabila seorang guru melakukan tugasnya dengan baik. Salah satu tugas guru yang baik adalah dapat menentukan metode dan media yang tepat dalam pembelajaran, sehingga peserta didik dapat memahami materi yang dipelajari.

Seorang guru dalam proses pembelajaran tidak hanya dituntut untuk memiliki kemampuan dalam pengalaman teoritis tetapi juga harus memiliki kemampuan praktik. Kedua hal ini sangat penting karena seorang guru dalam pembelajaran bukanlah sekadar menyampaikan materi semata tetapi juga berupaya agar mata pelajaran yang sedang disampaikan menjadi menyenangkan, mudah dipahami, dan dapat membuat peserta didik lebih aktif dalam proses pembelajaran. Salah satu pelajaran yang dapat membuat peserta didik lebih aktif adalah pelajaran Ilmu Pengetahuan Alam (IPA), apalagi saat pandemi Covid-19 ini Guru dan siswa dituntut untuk bisa belajar secara daring dengan berbagai bentuk, misalnya dengan TEAMS / Microsoft 365, WAG (Whatshapp Group) dan lain-lain.

Pengintegrasian sains dengan bidang lainnya dalam pembelajaran telah dilakukan oleh beberapa negara maju yaitu dengan mengembangkan pendidikan STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics). White (2014) menyatakan bahwa pendidikan STEM dapat mendukung keterampilan berpikir kritis yang akan membuat peserta didik memecahkan masalah secara kreatif sehingga bermanfaat untuk dunia kerja mereka. Hal senada dikemukakan Setiawati (2016) bahwa pendidikan STEM dapat memberikan kesempatan bagi peserta didik untuk mengembangkan keterampilan abad 21 yang semakin penting, seperti pemecahan masalah yang kompleks, komunikasi, dan kolaborasi. Pembelajaran STEM secara tidak langsung akan menuntut peserta didik untuk berpikir kritis dalam memecahkan masalah dan dapat menemukan solusi yang tepat sesuai dengan masalah yang mereka hadapi. 

Dalam pembelajaran berbasis STEM mampu meningkatkan Analytical Thingking Skill (ATS) siswa (Chonkaew, dkk., 2016). ATS merupakan kemampuan berpikir tingkat tinggi peserta didik dalam pembelajaran abad ke-21. ATS menjabarkan konsep atau fenomena menjadi bagian yang lebih rinci dan menjelaskan hubungan antarbagian tersebut (Laksono, et al., 2017). ATS merupakan kemampuan untuk meneliti dan memecah fakta dan pemikiran menjadi kekuatan dan kelemahan dari suatu permasalahan (Amer, 2005). ATS diperlukan siswa untuk menemukan dan memecahkan permasalahan dengan menghubungkan antar bagian yang saling terkait dalam pembelajaran abad ke-21. 

HASIL DAN PEMBAHASAN 

A.    Hasil Observasi Kelas

Observasi yang dilakukan di SMP Negeri 2 Gempol, Pasuruan  Jawa Timur, melalui observasi pembelajaran di kelas secara daring menggunakan aplikasi TEAMS / Microsoft 365.
Observasi pembelajaran kelas VIII di SMP Negeri 2 Gempol dilaksanakan pada tanggal 16 November 2020 secara daring. Guru melakukan pembelajaran dengan bantuan aplikasi TEAMS / Microsoft 365 yang telah disediakan oleh sekolah. Dalam 1 JP (20 menit), 8 rombongan belajar dijadikan satu dalam satu forum atau satu link pembelajaran dengan jumlah 273 peserta didik. Berdasarkan akun yang masuk dalam aplikasi TEAMS / Microsoft 365, 100 akun yang mengikuti pembelajaran IPA daring kelas VIII. Hal tersebut dikarenakan adanya kendala jaringan berupa jaringan yang buruk dan juga tidak adanya kuota internet sehingga peserta didik melakukan pembelajaran secara berkelompok dengan satu akun pembelajaran yang masuk dalam aplikasi TEAMS / Microsoft 365. Pembelajaran daring kurang efektif bagi peserta didik kelas VIII di SMPN 2 Gempol, karena peserta didik yang tidak hadir tidak memiliki alasan yang jelas. 

Guru menerapkan metode diskusi dengan bantuan PPT presentasi guru dalam pembelajaran dengan materi darah. Kegiatan pembelajaran yang dilakukan adalah mengidentifikasi komponen-komponen darah dan jenis-jenis peredaran darah pada manusia. Pembelajaran dibuka oleh guru dengan salam, mengecek kehadiran peserta didik pada kolom komentar. Guru membahas pertemuan sebelumnya dengan singkat karena pertemuan kali ini merupakan bab baru. Guru menjelaskan materi secara lisan dengan menggunakan media ppt. Bahasa yang digunakan guru meliputi bahasa Indonesia dan bahasa Jawa, serta penjelasan guru mudah dipahami oleh peserta didik karena bahasa yang komunikatif. Interaksi antar peserta didik kurang dapat dipantau karena pembelajaran dilakukan melalui daring. Guru bertindak sebagai presenter dalam diskusi karena keterbatasan waktu pembelajaran dan karakteristik materi pembelajaran yang disampaikan. Guru menanyakan kesulitan peserta didik di akhir penjelasan dan digunakan untuk mengingat kembali pembelajaran yang telah disampaikan. Guru menutup pembelajaran dengan menyimpulkan kegiatan pembelajaran dan menjelaskan kegiatan pada pertemuan berikutnya.

Berdasarkan Standar Isi yang telah ditetapkan pemerintah dalam Permendikbud Nomor 21 Tahun 2016 tentang Standar Isi Pendidikan Dasar dan Menengah, RPP yang disusun guru telah memenuhi kriteria kompetensi inti pada tingkat kelas VII - IX SMP yaitu sikap spiritual, sosial, pengetahuan, dan keterampilan. Dalam tujuan pembelajaran, kompetensi inti diintegrasikan dalam muatan IPA tetapi dalam pembelajaran langsung sering terabaikan khususnya pada kompetensi inti sikap. Berdasarkan Standar Proses yang dimuat dalam Permendikbus Nomor 22 Tahun 2016 tentang Standar Proses Pendidikan Dasar dan Menengah, pembelajaran sudah menerapkan pendekatan saintifik dalam penyampaiannya dengan menggunakan Kurikulum 2013 yang terlihat dalam RPP yang telah dikembangkan guru. 

B.    Identifikasi Masalah

Praktikan memperoleh beberapa catatan selama observasi kelas yang teridentifikasi sebagai masalah antara lain: 
1.    Pembelajaran IPA ditingkat SMP adalah menanamkan sikap ilmiah pada peserta didik, mengembangkan keterampilan, dan menerapkan konsep IPA untuk menyelesaikan masalah, namun kegiatan pembalajaran yang dilakukan belum menunjukkan pada Analytical Thinking Skill peserta didik. 
2.    Pembelajaran IPA berfokus pada student center, namun secara daring berfokus pada teacher center, karena keterbatasan waktu yang tersedia
3.    Pembelajaran dikembangkan secara menarik agar peserta didik tidak merasa bosan dan menghasilkan pembelajaran bermakna, namun pembelajaran daring membatasi kegiatan peserta didik dalam satu kali pertemuan sehingga ketertarikan peserta didik dalam menyelesaikan tujuan pembelajaran kurang tampak dalam pembelajaran IPA.
4.    Proses pembelajaran membutuhkan perangkat pembelajaran yang sesuai dengan pembelajaran daring, namun guru tetap menggunakan perangkat pembelajaran pada pertemuan tatap muka sehingga belum tentu cocok dengan Analytical Thinking Skill peserta didik.

C.    Batasan Masalah 

Inovasi pembelajaran yang dilakukan berfokus pada penerapan pendekatan STEM Science, Technology, Engineering and Mathematics) dalam perangkat pembelajaran IPA sehingga dapat meningkatkan Analytical Thinking Skill peserta didik dalam pembelajaran IPA.

D.    Rencana Pemecahan Masalah 

Berdasarkan permasalahan yang ada, praktikan mengembangkan perangkat pembelajaran dengan pendekatan STEM Science, Technology, Engineering and Mathematics). Perangkat pembelajaran yang dikembangkan berupa Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP), LKPD, dan instrumen penilaian pembelajaran. Rencana pembelajaran menggunakan pendekatan STEM Science, Technology, Engineering and Mathematics) yang terdiri dari enam tahap yaitu observe (guru memberikan apersepsi dan peserta didik mengamati objek pembelajaran), asking question (peserta didik menganalisis permasalahan berdasarkan objek yang diamati dengan arahan guru), hypothesize (peserta didik menyusun hipotesis berdasarkan pertanyaan dari analisis permasalahan sebelum melakukan percobaan), analyze and interpret (peserta didik menganalisis dan menginterpretasikan kegiatan percobaan untuk memperoleh data percobaan), create (peserta didik menganalisis dan melaporkan hasil percobaan dalam laporan dengan sistematika yang diharapkan), dan evaluate and communicate (peserta didik mengkomunikasikan hasil percobaan dan mengevaluasi hasil percobaan sehingga dicapai kesimpulan materi dalam pembelajaran). Langkah yang harus ditempuh peserta didik mengikuti pendekatan STEM yang tertuang dalam LKPD yang dirancang oleh guru. Penggunaan perangkat pembelajaran pendekatan STEM dalam pembelajaran diharapkan mampu meningkatkan Analytical Thinking Skill peserta didik dalam pembelajaran IPA. 

E.      Hasil Evaluasi 

Setelah pelaksanaan proses belajar mengajar atau open class dilaksanakan maka pada pertemuan ke-2 dilaksanakan tes uji kompetensi secara daring dengan waktu 2 jam pelajaran. Sedangkan hasil evaluasi yang di dapatkan dari 68 siswa dari tiga kelas VIII A, B, C tercantum pada daftar tabel berikut ini:
   
Jumlah Skor dan Nilai Analytical Thinking Skill Kelas VIII A, B, C SMPN 2 Gempol

Dari hasil tabulasi prosentase siswa yang mengikuti pembelajaran sekitar 98%, sehingga bisa disimpulkan bahwa motivasi belajar siswa dengan menggunakan inovasi pembelajaran berbasis STEM sangat efektif.

F.    Implementasi

1.    Jadwal, Waktu, dan Kelas Implementasi
Guru yang bertugas sebagai guru Model  adalah Lilis Suryani, S.Pd guru dari SMP N 2 Gempol, observernya dua orang dari Universitas Negeri Yogyakarta (UNY) yaitu Nunuk Ika Lestari dan Nedia Erlini, juga para guru IPA SMP N 2 Gempol Pasuruan. 

Tempat di SMP N 2 Gempol yang pelaksanaannya dilaksanakan dua kali pertemuan yaitu pertemuan pertama pada hari  Kamis, tanggal    19 November 2020 dan pertemuan kedua hari Kamis, tanggal 26 November 2020  pada  kelas VIII dengan durasi waktu 40 menit setiap pertemuan dari pukul 09.00-09.40 WIB

2.    Refleksi Kegiatan
Kegiatan pembelajaran diawali dengan pendahuluan, dimana guru membuka pembelajaran dengan salam pembuka, memimpin doa, dan mengecek kehadiran peserta didik yang sudah masuk TEAMS / Microsoft 365  untuk mengikuti pembelajaran. Peserta didik memberikan respon yang baik dengan menjawab salam, kabar, dan presensi kehadiran. Kemudian, guru menjelaskan tujuan pembelajaran yang akan dipelajari pada hari ini. Guru memutarkan video Human Circulatory System dan “Apakah Manusia Bisa Tahan Tanpa Denyut Jantung 1 Detik Aja?” melalui link https://www.youtube.com/watch?v=MUhtAXPvVnE.  

Pendekatan pembelajaran yang digunakan adalah Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) dengan enam langkah pembelajaran yang dilakukan yaitu observe (pengamatan), asking question (memberikan pertanyaan), hypothesis (Menyusun hipotesis), anlyze and interpret (menganalisis dan menginterpretasi), create (menciptakan), evaluate anf communicate (mengevaluasi dan mengkomunikasikan).

1. Langkah Pembelajaran STEM    
    Observe (pengamatan)    

Implementasi Pembelajaran
Setelah guru menampilkan video Human Circulatory System dan “Apakah Manusia Bisa Tahan Tanpa Denyut Jantung 1 Detik Aja?”. Peserta didik melakukan pengamatan detak jantung diri sendiri dengan cara menyentuh bagian dada dan pergelangan tangan, maka akan terasa ada bagian yang berdenyut. Peserta didik juga mengamati fenomena Ketika seseorang dikejutkan atau dikagetkan. Respon peserta didik terlihat antusias, terlihat dari cara mereka menjawab ketika guru memberikan perintah maupun pertanyaan.

2. Langkah Pembelajaran STEM
    Asking question (memberikan pertanyaan)

Implementasi Pembelajaran
Guru membimbing peserta didik untuk membuat pertanyaan setelah melakukan observasi dan menuliskannya pada lembar yang telah disediakan. Hal tersebut dilakukan untuk menemukan permasalahan yang ada untuk dicari cara penyelesaiannya. Peserta didik diminta untuk mengajukan pertanyaan dan menuliskan masalah terkait hasil pengamatannya. Guru menggiring peserta didik untuk menentukan permasalahan yang akan dibahas yaitu apa saja yang dapat mempengaruhi detak atau denyut jantung dan bagaimana jantung dapat berdetak secara cepat atau lambat. Beberapa peserta didik mampu mengajukan pertanyaan yang berkaitan dengan materi yang akan dibahas yang menjadi langkah pembelajaran, yang artinya tahap asking question terlaksana dengan baik.

3. Langkah Pembelajaran STEM
   Hypothesis (Menyusun hipotesis)    

Implementasi Pembelajaran
Pada tahap Menyusun hipotesis, sebelumnya guru menjelaskan terlebih dahulu sedikit tentang percobaan yang akan dilakukan. Peserta didik diminta untuk melakukan percobaan dengan tiga aktivitas yang berbeda yaitu duduk tenang, berjalan santai, dan berlari kecil. Guru membimbing peserta didik untuk menentukan hipotesis percobaan kira-kira apa saja yang dapat mempengaruhi frekuensi denyut jantung berdasarkan observasi awal yang telah dilakukan. Untuk membuktikan hipotesis yang mereka buat, peserta didik selanjutnya diminta untuk melakukan percobaan.

4/5. Langkah Pembelajaran STEM
    Analyze and interpret (menganalisis dan menginterpretasikan)
    Create (menciptakan)

Implementasi Pembelajaran
Guru membagikan/mengunggah LKPD melalui whatsapp group kelas masing-masing lalu mengarahkan mereka untuk mengunduh LKPD serta membaca petunjuk dan langkah percobaan yang akan dilakukan. Guru menjelaskan secara detail prosedur setiap kegiatan percobaan yang harus dilakukan. Percobaan dilakukan di rumah masing-masing peserta didik dan dilakukan secara berpasangan. Guru memberikan kesempatan kepada peserta didik untuk bertanya secara detail mengenai percobaan tersebut, beberapa peserta didik terlihat antusias bertanya melalui roomchat maupun bertanya secara langsung. Setelah semua peserta didik dirasa mengerti apa yang harus mereka lakukan, guru mengecek kembali dan memastikan peserta didik untuk benar-benar melakukannya. Percobaan dilakukan secara mandiri oleh peserta didik di rumah masing-masing dikarenakan keterbatasan waktu saat belajar daring, namun hal tersebut tidak mengurangi esensi dari pembelajaran yang diberikan. Selanjutnya, guru mengkomunikasikan kepada peserta didik tagihan/tugas yang harus dikumpulkan, format tugas, dan waktu pengumpulan pada saat pembelajaran selanjutnya. Tagihan yang harus dipenuhi oleh peserta didik yaitu mengumpulkan data dan hasil percobaan dalam bentuk file dokumen dan mengunggahnya via wahtsapp group kelas masing-masing dalam waktu 2x24 jam. Guru mengunggah format laporan yang harus dikumpulkan melalui whatsapp group kelas.

6. Langkah Pembelajaran STEM
   Evaluate and communicate (menevaluasi dan mengkomunikasikan)

Implementasi Pembelajaran
Pada tahap ini peserta didik akan membuktikan hipotesis awal berdasarkan data hasil percobaan yang telah mereka peroleh. Data hasil percobaan yang telah diolah dan di analisis sebelumnya kemudian dipresentasikan melalui TEAMS / Microsoft 365  dengan cara menampilkan/sharescreen lembar laporan percobaan. Beberapa perwakilan peserta didik mempresentasikan hasil mereka dengan baik, namun ada beberapa yang masih kesulitan untuk menampilkannya, hal tersebut dapat diatasi dengan arahan yang diberikan oleh guru. Setelah presentasi selesai, guru memfasilitasi peserta didik untuk melakukan tanya jawab dan memberikan umpan balik terhadap pembuktian hipotesis awal mereka, namun kegiatan tanya jawab terlihat kurang aktif karena sedikit peserta didik yang bertanya maupun memberikan tanggapan terkait presentasi. Guru mengklarifikasi pemahaman peserta didik dengan menampilkan video “Jantungmu adalah mesin terkuat di seluruh dunia” atau melalui link https://www.youtube.com/watch?v=vGRIcRuGgcM Guru memandu peserta didik menarik kesimpulan dari kegiatan yang telah dilakukan. Untuk mengevaluasi pembelajaran yang telah dilakukan, guru memberikan soal tes berbasis analytical thinking skill dalam bentuk google form melalui link yang diberikan via whatsapp group.

Pada kegiatan penutup, diakhiri dengan refleksi dari guru berkaitan dengan hasil percobaan dan diskusi. Guru bersama peserta didik menyimpulkan hasil pembelajaran dan mengingatkan untuk selalu bersyukur atas kebesaran Tuhan dan segala nikmat-Nya. Guru memberitahukan materi yang akan dipelajari pada pertemuan selanjutnya, kemudian menutup pelajaran dengan mengucap salam penutup.

PENUTUP 
 

A.    Simpulan 
Setelah melaksanakan implementasi pembelajaran IPA di SMP N 2 Gempol dapat disimpulkan bahwa:
1.    Pembelajaran melalui percobaan untuk materi sistem transportasi pada manusia dengan memanfaatkan perangkat ICT memudahkan peserta didik dalam pembelajaran dan membuat peserta didik menjadi lebih antusias, sehingga meningkatkan penguasaan ICT peserta didik. 
2.    Pembelajaran menggunakan pendekatan STEM menciptakan kesempatan kepada peserta didik untuk menghubungkan antara pengetahuan dan keterampilan  dalam pemahaman materi, membantu peserta didik menemukan permasalahan pada saat melakukan percobaan dan penyelesaiannya. STEM memfasilitasi peserta didik untuk meningkatkan analytical thinking skill melalui penyusunan laporan hasil percobaan.

B.    Saran
Setelah melakukan implementasi dan refleksi, maka praktikan menyarankan hal-hal sebagai berikut.
1.    Untuk sekolah, alokasi waktu yang diberikan pada jam pelajaran IPA kurang efektif jika dilaksanakan dalam satu kali pertemuan dengan menjadikan 8 rombongan belajar menjadi satu rombongan belajar besar.
2.    Untuk guru, lebih meningkatkan lagi pendisiplinan peserta didik dalam pengumpulan tugas dan laporan percobaan. Pengaplikasian STEM selama pembelajaran daring sebagai inovasi dalam pembelajaran dapat dilakukan secara maksimal dengan melakukan percobaan mandiri melalui instruksi guru secara tegas dan jelas. 
3.    Untuk peserta didik, lebih meningkatkan disiplin waktu dalam mengikuti pembelajaran secara daring agar bisa mengikuti proses pembelajaran dari awal sampai akhir sehingga bisa memahami isi pelajaran yang disampaikan oleh guru.

DAFTAR PUSTAKA 

Amer, A. (2005). Analytical Thinking. Cairo: Center for Advancement of Postgraduate Studies and Research in Engineering Sciences.
Anderson, L. W., & Krathwohl, D. R. (2001). A Taxonomy for Learning, Teaching, and Assessing: A Revision of Bloom’s Taxonomy of Educational Objectives (Abridged). New York: Addison Wesley Longman, Inc.
Cresswell, J.W. (2016). Pendekatan Metode Kualitatif, Kuantitatif, dan Campuran: Edisi Keempat. Yogayakarta: Pustaka Pelajar. 
Harry Firman, (2016). Pendidikan STEM sebagai Kerangka Inovasi Pembelajaran Kimia Untuk Meningkatkan Daya Saing Bangsa dalam Era Masyarakat Ekonomi Asean. Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6. 
Heong, Y.M., Widad, Jailani, Kiong, T.T., Razali, & Mohaffyza, M. (2011). The Level of Marzano Higher Order Thinking Skills among Technical Education Students. International Journal of Social Science and Humanity, 1(2), 121-125.
Irwanto, Rohaeti, E., Widjajanti, E., & Suyanta. (2017). Students' Science Process Skill and Analytical Thinking Ability in Chemistry Learning. AIP Conference Proceedings, 1868(), 030001–.         
Laksono, E. W., Rohaeti, E., Suyanta, & Irwanto. (2017). Instrumen Penilaian Kemampuan Berpikir Analitis dan Keterampilan Proses Sains Kimia. Jurnal Kependidikan, 1(1), 100-110. 
Poppy K Devi, dkk (2018), Materi Bimbingan Teknis Pembelajaran Berbasis STEM Dalam Kurikulum 2013 Mata Pelajatan IPA,Kemendikbud SEAMEO Regional Center for QITEP in Science, Bandung 
Prastiwi, M. N. B. N. B., & Laksono, E. W. W. (2018). The ability of analytical thinking and chemistry literacy in high school students learning. J. Phys, 12061.

**) Ikuti berita terbaru TIMES Indonesia di Google News klik link ini dan jangan lupa di follow.

Advertisement