Karakteristik Pendidikan STEM Mengaitkan Proses Sains dan Desain Proses Engineering

Dua aspek utama dalam pembelajaran STEM adalah proses sains dan desain proses enjiniring yang keduanya sangat berkaitan untuk mendukung pembelajaran. Proses sains merupakan proses berjenjang yang terdiri dari 5 tahapan utama, yaitu:

1. Mengemukakan pertanyaan atau melakukan pengamatan.

2. Menyusun hioptesis

3. Menyusun perkiraan jawaban

4. Melakukan tes/ eksperimen

5. Menemukan dan mengemukakan kesimpulan.

Sementara desain proses enjiniring merupakan suatu tahapan siklus yang secara umum dimulai dari pemetaan masalah dilanjutkan dengan merancang solusi untuk pemecahan masalah tersebut, selanjutnya untuk membuktikan bahwa pemecahan masalah itu mungkin dilakukan, dalam desain proses enjiniring dilakukan juga pemodelan untuk menjawab permasalahan yang muncul. Pemodelan ini kemudian dicobakan dan hasilnya akan di evaluasi apakah model solusi pemecahan masalah sudah efektif untuk memecahkan masalah atau belum, bila dirasa kurang efektif maka dilakukan perbaikan desain model pemecahan masalah tersebut. Model yang dikenalkan dalam desain proses enjiniring dapat berbentuk produk, proses dan sistem. 

Keterkaitan antara sains proses dan desain proses enjiniring dalam pembelajaran STEM dapat lebih mudah difahami dengan penggambaran pada gambar 3 berikut. Pada bagian pertama di sebelah kiri gambar, aktivitas dominan adalah proses sains dengan pendekatan observasi, inkuiri dan percobaan yang didasarkan pada fenomena dan permasalahan di dunia nyata. Hasil pengamatan tersebut dapat dikaitkan dengan desain proses enjiniring di sebelah kanan gambar dengan melalui proses analisis terlebih dahulu, pada proses ini tahap pertama dari engineering berupa pemetaan masalah, dilakukan dengan proses sains yang dapat memberikan gambaran komperhensif tentang masalah tersebut. Analisa dari hasil pengamatan masalah akan berusaha dipecahkan dengan menggunakan teori serta pemodelan yang muncul dari aktivitas pencarian solusi, berfikir kritis dan creative thinking yang secara dominan dilakukan dengan desain proses engineering (National Academy of Sciences, 2011). 

Pada tahap selanjutnya, sains proses dan desain enjiniring proses secara bersama dibutuhkan untuk melakukan analisis apakah teori serta model yang diajukan bisa memecahkan masalah dengan cara mengumpulkan, menguji dan menganalisis solusi pemecahan masalah untuk kemudian di evaluasi dan disempurnakan. Dalam ketiga bagian dalam gambar, analisis adalah bagian kunci untuk menghubungkan antara sains proses dan desain proses enjiniring, saintist dan enjiner akan bekerja sama untuk melakukan pemecahan masalah terbaik dengan segala sumber daya yang dimiliki. Dalam upaya pemecahan masalah ini, kedua bagian dalam gambar melakukan Analisa masalah dan data yang lebih mudah digambarkan melalui pemodelan termasuk menggunakan sektsa, diagram, hubungan matematik, simulasi dan model purwarupa untuk memastikan bahwa solusi benar bisa memecahkan masalah yang dihadapi, penggunaan pemodelan-pemodelan ini membutuhkan kemampuan matematika yang mumpuni juga. Tiga kemampuan saintist dan enjineer inilah yang berusaha dikenalkan kepada siswa melalui pembelajaran STEM. Pembelajaran sains berbasis STEM terinkoporasi adalah pembelajaran materi pokok sains yang di dalamnya terintegrasi perancangan desain, system dan penggunaan teknologi untuk pemecahan masalah nyata. Dengan demikian diharapkan pembelajaran berbasis pendidikan STEM berkontribusi pada peningkatan daya saing Indonesia. Penjelasan lebih lengkap mengenai hubungan dan practices antara proses sains dan desain proses enjiniring pada kegiatan pembelajaran dibahas pada sub Tiga Dimensi STEM.

Gambar 3. Tiga Bagian Ranah Sains dan Enjiniring (National Academy of Sciences, 2011)

Referensi: MATERI FILOSOFI PENDIDIKAN STEM dalam Pelatihan Pembelajaran IPA Berbasis STEM yang Terintegrasi dalam Kurikulum 2013 oleh P4TK Bandung Tahun 2018.