Kontinum Pola Integrasi dalam Pendidikan STEM

Karakteristik utama dalam intergasi pendekatan STEM dalam Kurikulum 2013 adalah keterpaduaan/ integerasi sains, teknologi, enjiniring dan matematika dalam memecahkan masalah di kehidupan nyata. Pada pelaksanaannya di pembelajaran ataupun industry, terdapat beragam cara dalam praktik integrasi disiplin-disiplin ilmu STEM tersebut. Cara, pola dan derajat keterpaduan antara tiap disiplin ilmu dikategorikan ke dalam beberapa pola tertentu yang ditentukan oleh banyak faktor (Roberts, 2012 dalam Firman, 2016). Dalam perkembangannya, ada tiga pola pendekatan pembelajaran STEM yang umum dikenal oleh komunitas Pendidikan. Pembeda utama dari ketiga pola pendekatan ini adalah pada ketersinambungan dan derajat penggunaan konten STEM, tiga pola ini dikenal dengan pola Silo, terinkoporasi (Embedded) dan terintegerasi (integrated) (Robert dan Cantu, 2012).

1. Pola Pendekatan Silo

Pola pendekatan Silo adalah pola pendekatan paling terpisah dari pembelajaran STEM. Guru secara jelas memberikan instruksi dan materi secara terpisah pada setiap mata pelajaran STEM. Keterkaitan antar mata pelajaran pda pendekatan ini umumnya disampaikan secara tersurat melalui pembicaraan guru di depan kelas (Dugger, 2010). Diantara pendekatan STEM lainnya, pola pendekatan Silo merupakan pembelajaran yang lebih menekankan pada penjelasan guru dibandingkan dengan kegiatan siswa atau secara umum dikenal sebagai model pengajaran ceramah konvensional (Morrison, 2006). Sekali pun terdapat kegiatan praktik atau pembuatan karya, karya tersebut dipelajari hanya dalam satu perspektif mata pelajaran. Pola pendekatan Silo dianggap sebagai pola pendekatan yang kurang sesuai dalam pembelajaran STEM karena pelaksanaan pembelajaran dengan Silo membuat siswa masih memiliki segregasi antar mata pelajaran dan tidak bisa melihatnya sebagai kesatuan utuh untuk memecahkan masalah di dunia nyata (Breiner, Harkness, Johnson & Koehler, 2012). Contoh dari pola pendekatan Silo adalah pembelajaran IPA Terpadu yang umum diajarkan pada jenjang sekolah menengah. Sekalipun telah mengusung keterpaduan antar mata pelajaran ilmu sains, pendekatan tiap keilmuan masih dilakukan secara terpisah dan minim menggunakan proses enjiniring dalam prosesnya.

Gambar 4. Proses pola pendekatan Silo

2. Pola Pendekatan Embedded/Tertanam 

Metode pola pendekatan tertanam umumnya dikenal luas sebagai pendekatan yang memberikan penekanan pada pengetahuan yang didapatkan melalui kajian permasalahan di dunia nyata dan teknik pemecahan masalah dalam konteks sosial, budaya dan fungsional (Chen, 2001). Pelaksanaan pola terinkoporasi adalah pendekatan yang cukup sesuai dengan kebutuhan STEM karena membutuhkan kecakapan multidisipliner dari materi dan konten yang siswa dapatkan dari berbagai mata pelajaran atau pengalaman sebelumnya. 

Dalam pendekatan tertanam, terdapat satu materi yang lebih diutamakan dibandingkan yang lainnya sehingga integritas dari subjek yang diutamakan tetap terjaga. Walau pun penekanan keutamaan ini memiliki kemiripan dengan pendekatan silo, terdapat perbedaan yang mendasar bahwa pola pendekatan tertanam meningkatkan pembelajaran dengan menunjukan hubungan yang jelas antara materi yang diutamakan dan materi pendampingnya. Hubungan ini disampaikan secara kontekstual dalam penjelasan bahwa materi-materi pendamping adalah penguat konsep pada materi utama, namun bidang materi-materi pendamping tersebut tidak dimasukkan ke dalam evaluasi penilaian. 

Salah satu kelemahan dalam pendekatan materi tertanam yaitu masih dapat terjadinya segregasi materi dalam pembelajaran. Jika siswa tidak mampu mencari keterkaitan dan hubungan antara materi utama dan materi pendamping, maka dikhawatirkan siswa hanya akan mendapatkan materi secara terpotong-potong dan hanya belajar sebagian dari pembelajaran yang harusnya menyeluruh. Selain itu, pendekatan ini penting menekankan bahwa materi pendamping harus telah terlebih dahulu dikuasai oleh siswa sebagai materi prasyarat agar siswa mampu lebih memahami konten materi utama dengan baik tanpa harus mengalami kebingungan karena tidak fahamnya siswa pada konten materi pendamping. 

Gambar 5. Pola Pendekatan Tertanam

3. Pola Pendekatan Terintegerasi

Pola ketiga dan pola yang paling ideal adalah pola pendekatan terintegrasi, pada pola ini tidak ada batas antara tiap mata pelajaran sehingga semua bagian dari S, T, E, M diajarkan sebagai satu subjek utuh. Pendekatan ini mungkin dilakukan hanya dengan kurikulum yang sesuai dan mampu meningkatkan ketertarikan siswa pada bidang STEM. Pada pola pendekatan ini umumnya menggunakan satu diantara dua model integrasi konsep antara interdisiplin atau multidisiplin dan menggabungkan materi dari berbagai tingkatan kelas menjadi satu kesatuan subjek yang memiliki semua aspek STEM dan memiliki konten yang bisa memacu siswa untuk memiliki kemampuan berfikir kritis, keterampilan pemecahan masalah dan pengetahuan untuk mencapai sebuah kesimpulan. 

Gambar 6. Pola pendekatan terintegrasi

Dalam model multidisiplin, siswa diarahkan untuk mampu mencari hubungan antara mata pelajaran yang berbeda yang juga diajarkan dalam waktu yang berbeda. Model ini membutuhkan kolaborasi yang baik antar guru mata pelajaran untuk menjaminkan bahwa siswa memahami adanya keterkaitan antar konsep dari materi yang diajarkan (Wang et al., 2011). Sementara itu, model interdisiplin memulai pendekatan pembelajaran melalui masalah pada dunia nyata (real life problem). Model ini menekankan pada keterkaitan-kulikular konten dengan kemampuan berfikir kritis dan pemecahan masalah siswa yang didasarkan pada pengetahuan yang telah dimiliki. Dapat disimpulkan bahwa, multidisiplin mengarahkan siswa untuk menghubungkan konsep dari beberapa mata pelajaran, sementara interdisiplin lebih memfokuskan pada perhatian siswa untuk memecahkan masalah menggunakan berbagai konten dan kemampuan yang telah siswa miliki dari berbagai mata pelajaran yang pernah mereka tahu (Wang et al., 2011). Secara teori, pola pendekatan integrasi dengan model interdisiplin adalah pendekatan yang paling sulit dilakukan namun paling sesuai untuk pembelajaran STEM. 

Implementasi ketiga pola pendekatan tersebut nyatanya memiliki tantangan masing-masing. Dalam konteks pendidikan dasar hingga menengah di Indonesia dan mayoritas negara lainnya, hanya mata pelajaran sains dan matematika yang menjadi bagian dari pembelajaran kurikulum konvensional, sementara mata pelajaran/pengetahuan teknologi dan enjiniring hanya menjadi bagian dalam kurikulum sekolah kejuruan (vocational school) dan menjadi komponen minor dalam pembelajaran di sekolah umum. Maka dari itu, Pendidikan STEM yang dapat dikembangkan di Indonesia dan negara lainnya lebih terpumpu pada sains dan matematika dengan pola pendekatan terinkoporasi. Pola pengintegrasian yang lebih mendalam dengan menggabungkan materi S, T, E, M dalam satu mata pelajaran lintas disiplin memerlukan restrukturisasi kurikulum secara menyeluruh, sehingga relative sulit untuk dilaksanakan dalam konteks kurikulum konvensional Indonesia. Pola pendekatan STEM yang paling mungkin dilakukan tanpa merestrukturisasi kurikulum secara massif adalah dengan pola terinkorporasi terutama dengan mengenalkan prinsip dan konsep enjiniring, teknologi dan matematika sebagai materi pendamping dengan sains sebagai materi utama. 

Pola pendekatan ideal berupa integras penuh, secara teori relatif lebih mudah dilakukan pada jenjang sekolah dasar karena siswa masih diajar oleh seorang guru kelas yang menguasai semua mata pelajaran. Sementara pola terinkoporasi akan lebih efektif untuk dikembangkan di sekolah menengah dengan catatan bahwa kegiatan yang dilakukan melibatkan akitivitas pemecahan masalah otentik dalam konteks sosial, kultural dan fungsional (Roberts, 2012 dalam Firman, 2016). Contoh dari beberapa pola terinkoporasi dengan sains sebagai materi utama diberikan dalam modul-modul unit pembelajaran pada sesi berikutnya.

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