Pembelajaran Inkuiri Abduktif Sains Bumi dan Antariksa Untuk Calon Guru

1

PEMBELAJARAN INKUIRI ABDUKTIF

SAINS BUMI DAN ANTARIKSA UNTUK CALON GURU*)

(Oleh: Taufik Ramlan Ramalis) *)

Tulisan ini merupakan analisis dan sintesis kajian pustaka, serta pengalaman

penulis sebagai pengampu matakuliah IPBA di Jurusan Pendidikan Fisika UPI.

A. Pendahuluan

Bumi dan Antariksa (BA) merupakan rumah dan atap kita. Kita

mengandalkan keduanya untuk keberadaan dan kelangsungan hidup. Sumber

dayanya memberi kita bahan makanan untuk kehidupan. Perubahan sederhana

pada sistem Bumi dan Antariksa memiliki pengaruh besar pada masyarakat dan

pada perjalanan peradaban manusia. Memahami sistem Bumi dan Antariksa dan

bagaimana kita berinteraksi dengannya, sangat penting bagi kelangsungan hidup.

Sains BA merupakan salah satu bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam (IPA),

yang secara khusus menelaah tentang fenomena alam di Bumi dan benda langit

sebagai bagian dari tata surya serta jagat raya secara keseluruhan. Beberapa teori

dan hukum fisika dapat digunakan untuk menjelaskan lebih mendalam keadaan

bumi serta jagat raya secara keseluruhan. Matematik sebagai alat bantu yang

digunakan dalam Fisika dan teknik, berperan pula untuk penelaahan lebih lanjut

tentang jagat raya. Beberapa konsep atau prinsip Fisika dan beberapa gejala alam

dapat ditelaah dengan bantuan matematika. Sajian matakuliah sains BA bertujuan

untuk menanamkan pemahaman tentang alam semesta melalui telaah gejala alam

secara fisis dengan bantuan Fisika dan Matematika.

Untuk menciptakan masyarakat yang berliterasi BA, dipengaruhi oleh

kualitas pendidikan termasuk aspek pendidikan calon guru sains di dalamnya,

yang diyakini memegang peranan penting untuk reformasi pendidikan sains.

Calon guru harus dipersiapkan sehingga dapat memahami, menguasai, dan

menumbuhkan literasi BA bagi kehidupan sehari-hari anak didiknya.

Keterampilan berpikir kritis harus menjadi bagian dari pengembangan

profesional guru, sehingga calon guru dapat membangun pengetahuan dan

keterampilannya. Hal ini penting karena keterampilan berpikir kritis merupakan

2

bagian yang harus ditanamkan dalam kegiatan belajar mengajar, dan menjadi

dasar untuk pengembangkan keterampilan berpikir tingkat tinggi

Pada 15 tahun terakhir, penelitian tentang pendidikan sains BA meningkat

relatif tajam dibandingkan dengan penelitian pendidikan sains lainnya, hal ini

sejalan dengan isue-isue yang memang sering muncul dan menjadi bahan

pembicaraan serta kebutuhan masyarakat di Amerika, bahkan di dunia (Lelliott

dan Rollnick, 2011). Miskonsepsi sains BA pada siswa dan mahasiswa, serta pada

buku teks masih sering ditemukan (Miller dan Brewer, 2010; King, 2010).

Fenomena keseharian dari sains BA (badai, tsunami, cuaca ekstrim, banjir,

letusan gunung berapi, dsb.) begitu akrab dengan masyarakat, karena itu beberapa

penelitian menyoroti perlunya meningkatkan literasi BA di sekolah maupun di

perguruan tinggi, dan masyarakat secara luas, melalui pembelajaran yang

dikaitkan dengan inkuiri dan pengalaman langsung (Lelliott and Rollnick, 2011).

Inkuiri dapat menumbuhkan keterampilan berpikir kritis, yang menjadi dasar

untuk mengembangkan keterampilan tingkat tinggi lainnya. Beberapa universitas

di USA telah memulai program master pendidikan sains bumi untuk guru sains,

dengan tujuan menumbuhkan pemahaman yang mendalam mengenai prinsip-

prinsip sains bumi, dengan menggabungkan komponen studi lapangan dan

penelitian (Rutherford, 2008).

B. Inkuiri Abduktif

Istilah abduksi pertama kali diajukan oleh ilmuwan dan ahli matematika

Amerika, Charles Sanders Pierce (1839-1914). Dia menunjukkan jenis inferensi

non-deduktif yang berbeda dari jenis induktif yang sudah akrab. Inkuiri abduksi

sering juga disebut inference to the best explanation (Inferensi dengan eksplanasi

terbaik), adalah jenis inferensi yang memberikan pertimbangan eksplanasi.

Mengacu pada mode penalaran dasar Aristoteles:

a. Deduksi: Proses menurunkan B sebagai konsekuensi dari A. Contoh:

Semua benda yang terbuat dari tembaga menghantarkan listrik (premis 1).

Kawat ini terbuat dari tembaga (premis 2).

Kawat ini akan menghantarkan listrik (kesimpulan).

3

b. Induksi: Proses menyimpulkan A memerlukan dari beberapa B. Contoh:

Hipotesis bahwa semua gagak berwarna hitam (atau angsa berwarna putih).

Setiap kali gagak baru diteliti dan ditemukan menjadi hitam dugaan ini

semakin dikonfirmasi. Tetapi jika ditemukan gagak yang tidak hitam (atau

Black Swan ditemukan) dugaan tersebut ditolak.

c. Abduksi: Proses menyimpulkan A sebagai penjelasan untuk B. Contoh: garis

pantai Atlantik di Afrika dan Amerika sama. Hipotesis: teori pergeseran benua.

Kebanyakan saintis setuju bahwa jenis inferensi ini sering digunakan, baik

dalam sehari-hari maupun dalam penalaran ilmiah (Josephson, 2003).

Karakteristik inkuiri abduksi sangat penting dalam sains bumi dan antariksa,

karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi yakni proses penalaran

efek sejarah dan penyebab masa lalu yang diamati atau menyimpulkan suatu

kondisi (Oh, 2010).

Abduksi memiliki empirisis logis yang disebut konteks pembenaran.

Abduksi digunakan dalam literatur untuk berbagai proses penalaran. Anduksi

melibatkan perhitungan dan penalaran, tergantung pada latar belakang

pengetahuan, latar belakang teori yang relevan, serta metodologis working habits

seseorang (Aliseda, 2006).

Penalaran abduktif dapat diidentifikasi menjadi empat pola penalaran, yang

dinyatakan dalam tabel berikut (Schurz, 2007):

Tabel 1. Inkuiri Abduktif

Jenis Abduksi Bukti yang

dijelaskan Hasil abduksi

Abduksi

dikendalikan oleh

1. Abduksi

fakual

Fakta empiris

singular

Fakta-fakta baru

(alasan/sebab), alasan faktual,

fakta yang tidak teramati

(fakta di masa lalu).

Aturan atau teori

yang dikenal

2. Abduksi

hukum

Hukum

empiris

Hukum baru Hukum yang

dikenal

3. Abduksi

model

teoritik

Fenomena

empiris

umum

(hukum)

Model teoritis fenomena baru. Teori yang dikenal

4. Abduksi Fenomena Penyebab tersembunyi (tidak Latar belakang

4

Jenis Abduksi Bukti yang

dijelaskan Hasil abduksi

Abduksi

dikendalikan oleh

Eksistensial empiris

umum

dapat diobservasi),

hukum/teori dengan konsep

analogi.

pengetahuan,

ekstrapolasi, dan

analogi

Secara garis besarnya langkah-langkah inkuiri abduktif sama seperti

langkah-langkah inkuiri lainnya, yang membedakannya adalah pada proses

penyusunan hipotesisnya . Langkah-langkah ini digambarkan pada gambar 1.

Gambar 1. Langkah-langkah inkuiri abduktif

Yu C. H. dkk. (2008), mengklasifisikan tiga jalur penalaran abduktif, yakni:

1. Seeking alternative explanations (Mencari penjelasan alternatif)

Menemukan penjelasan yang masuk akal untuk penyelidikan fakta kualitatif

atau kuantitatif lebih lanjut.

2. Reverse engineering (Rekayasa balik)

Menelusuri fakta tersembunyi, tidak teramati, masa lalu atau sejarah, untuk

menjelaskan teori atau fakta.

3. Analogical thinking (Pemikiran analogis)

Menemukan analogi yang tepat untuk menjelaskan fakta yang teramati.

Karakteristik inkuiri abduksi yang dijelaskan di atas, sangat penting dalam

pembelajaran sain BA, karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi

Identifikasi masalah

Eksperimen Analisis Kesimpulan

Fenomena dengan

akuisisi data

merumuskan

hipotesis

praduga

observasi, simulasi

desain prosedur

variabel operasi.

kumpulkan data

trend, hubungan

menafsirkan grafik

prediksi

numerik, statistik

teknologi

tepat dari bukti

model alternatif

tidak terduga

komunikasikan

5

yakni proses penalaran efek kronologis fisis diamati dan penyebab masa lalu atau

kondisi yang disimpulkan (Oh, 2010).

C. Keterampilan Berpikir Kritis dan Literasi BA

Inti dari keterampilan berpikir kritis mecakup: interpretation, analysis,

evaluation, inference, explanation, dan self-regulation (Facione, 2013).

Interpretation diartikan sebagai memahami dan mengungkapkan makna

atau arti dari berbagai macam pengalaman, situasi, data, peristiwa, penilaian,

konvensi, keyakinan, aturan, prosedur, atau kriteria. Interpretasi meliputi sub-

keterampilan kategorisasi, mendekode signifikansi, dan menjelaskan makna.

Analysis diartikan sebagai mengidentifikasi hubungan inferensial dan aktual

di antara pernyataan, pertanyaan, konsep, deskripsi, atau bentuk-bentuk

representasi yang dimaksudkan untuk mengungkapkan keyakinan, penilaian,

pengalaman, alasan, informasi, atau opini. Termasuk dalam keterampilan ini,

memeriksa ide-ide, mengidentifikasi dan menganalisis argumen.

Evaluation diartikan sebagai menilai kredibilitas pernyataan, representasi,

atau deskripsi yang berhubungan dengan persepsi, pengalaman, situasi, penilaian,

keyakinan, atau pendapat seseorang. Termasuk dalam keterampilan evaluasi ini

yakni sub keterampilan menilai kredibilitas klaim dan menilai kualitas argumen.

Inference diartikan sebagai mengidentifikasi elemen yang diperlukan untuk

menarik kesimpulan logis, membentuk dugaan dan hipotesis, mempertimbangkan

informasi yang relevan. Sub keterampilan yang termasuk dalam keterampilan ini

adalah menyangsikan bukti, menduga alternatif, dan menarik kesimpulan.

Explanation diartikan sebagai kemampuan penalaran yang koheren,

memberikan alasan dan bukti, konseptual, metodologis, dan pertimbangan

kontekstual dalam bentuk argumen yang meyakinkan. Sub keterampilan yang

termasuk dalam keterampilan ini adalah menetapkan hasil, menjustifikasi

prosedur, dan memberikan argumen.

Self-regulation diartikan sebagai memantau kegiatan kognitif, terutama

dengan menerapkan keterampilan analisis, mengkonfirmasikan, memvalidasi, atau

6

memperbaiki alasan. Sub keterampilan yang termasuk dalam keterampilan ini

adalah monitor diri dan koreksi diri.

Sains BA merupakan multidisiplin sains yang menggambarkan keterkaitan

antar sains. Pertanyaan dasar tentang bumi antariksa membantu menjawab

pertanyaan mendalam tentang asal-usul alam semesta dan tentang kehidupan itu

sendiri. Aspek pengamatan sains BA akan mempertajam kemampuan anak didik

untuk mengamati semua aspek kehidupan kita. Mencatat pengamatan sains BA

akan meningkatkan kemampuan anak didik untuk mendokumentasikan dan

menganalisis kejadian di sekitar kita.

Pengamatan sains BA merupakan pengalaman penting dan memiliki

implikasi luas. Literasi BA berarti tidak hanya pengetahuan dan pemahaman

tentang bumi dan interaksi dengan benda-benda langit lainnya, tetapi juga

pemahaman tentang proses ilmiah yang digunakan untuk menghasilkan konsep-

konsep.

Literasi BA merupakan pemahaman tentang pengaruh BA pada manusia dan

pengaruh manusia terhadap BA. Prinsip Literasi Bumi didefinisikan oleh para

ilmuwan yang aktif melakukan penelitian dalam banyak bidang sain bumi dan

menjelaskan kompleksitas bagaimana planet kita bekerja. Literasi BA dibentuk

melalui pendidikan sains, yang menerjemahkan ide-ide besar sains bumi dan

antariksa ke dalam proses belajar dan mengajar yang dapat dipahami oleh anak

didik.

Literasi BA merupakan proses yang berkelanjutan, terus dibentuk kembali

dan ditulis ulang oleh penemuan-penemuan baru di bidang sain bumi dan teori

belajar. Orang yang literasi BA (Wysession, et.al, 2009):

a. memahami konsep dasar sistem BA.

b. tahu bagaimana menemukan dan menilai informasi ilmiah kredibel tentang BA.

c. berkomunikasi tentang sains bumi dan antariksa dengan cara yang berarti.

d. mampu membuat keputusan dan bertanggung jawab mengenai BA dan sumber

dayanya.

Salah satu tantangan yang paling mendasar dalam menciptakan masyarakat

yang berliterasi BA adalah menanamkan konsep dasar dan pemahaman tentang

7

BA sesuai usia anak didik, dan ini dapat dibangun melalui pengalaman belajar

(Lesley, Giroux, 2010).

Gormally dkk. (2012) mengembangkan instrumen Test of Scientific Literacy

Skills (TOSLS), dengan deskripsinya sebagai berikut:

1. Mengidentifikasi argumen ilmiah yang valid (misalnya, mengakui ketika bukti

ilmiah mendukung hipotesis).

2. Melakukan pencarian literatur yang efektif (misalnya mengevaluasi validitas

sumber (misalnya, situs web, peer-review jurnal) dan membedakan antara jenis

sumber).

3. Mengevaluasi penggunaan dan penyalahgunaan informasi ilmiah (misalnya

Kenali kursus ilmiah yang valid tindakan, membedakan penggunaan yang tepat

dari ilmu pengetahuan untuk membuat keputusan masyarakat).

4. Memahami elemen desain penelitian dan bagaimana mereka mempengaruhi

ilmiah temuan / kesimpulan (misalnya mengidentifikasi kekuatan dan

kelemahan dalam penelitian yang berhubungan dengan bias, ukuran sampel,

pengacakan, kontrol eksperimental).

5. Membuat grafik berdasarkan data.

6. Membaca dan menginterpretasikan representasi grafis dari data.

7. Memecahkan masalah menggunakan keterampilan kuantitatif, termasuk

probabilitas dan statistik (misalnya menghitung sarana, probabilitas,

persentase, frekuensi).

8. Memahami dan menafsirkan statistik dasar (misalnya menafsirkan bar

kesalahan, memahami kebutuhan untuk statistik.

9. Membenarkan kesimpulan, prediksi, dan kesimpulan berdasarkan data

kuantitatif.

Literasi antariksa pada akhirnya akan menghasilkan masyarakat yang

berpikir kritis, dapat membuat keputusan yang bertanggung jawab tentang peran

masyarakat dalam merawat planet Bumi tempat kita hidup ini. Metode pengajaran

sains antariksa yang interaktif terbukti tidak hanya meningkatkan prestasi siswa,

tetapi juga menjadi cara terbaik untuk merancang pengalaman transformatif

8

pengembangan profesional pendidik (Wallacea et.al., 2012). Penelitian pendidikan

sains antariksa penting, karena:

a. Hampir semua kehidupan tergantung pada cara kerja dari matahari. Sumber

energi dari bintang ini menjadi sumber bagi kehidupan di Bumi.

b. Siswa dapat mengamati efek dari rotasi dan revolusi bumi, gerakan bulan, dan

efek gravitasi Bulan dan Matahari pada planet kita. Tidak perlu peralatan

laboratorium yang mahal untuk memperoleh pemahaman tentang gerakan

fundamental ini.

c. Kejadian komet dan asteroid telah menabrak Bumi di masa lalu merupakan

konsep yang menggambarkan baik metode ilmiah dan kebutuhan untuk

memahami lebih lanjut tentang alam semesta kita. Pemahaman ini dapat

menyelamatkan spesies kita dari bencana global dan mendorong

pengembangan teknologi baru untuk penelitian dan eksplorasi manusia

Sains antariksa merasuki kehidupan kita dalam berbagai cara. Setiap

kebudayaan memiliki warisan sains antariksa, dan menjadi pelopor dari semua

sains. Jam, waktu, kalender, efek musim, dan efek posisi Bumi di angkasa semua

berdampak bagi kehidupan kita setiap hari. Tanpa pendidikan sains antariksa yang

baik, ada kemungkinan banyak anak didik calon guru malahan akan

mengembangkan miskosepsi tentang alam semesta

D. KESIMPULAN

Sains Bumi dan Antariksa merupakan salah satu bagian dari Sains (IPA),

yang secara khusus menelaah tentang fenomena alam di Bumi dan benda langit

sebagai bagian dari tata surya serta jagat raya secara keseluruhan. Beberapa teori

dan hukum fisika dapat digunakan untuk menjelaskan lebih mendalam keadaan

bumi serta jagat raya secara keseluruhan.

Untuk menciptakan masyarakat yang ‘berliterasi’ Bumi dan Antariksa,

dipengaruhi oleh kualitas pendidikan termasuk aspek pendidikan calon guru sains

di dalamnya. Calon guru harus dipersiapkan sehingga dapat memahami,

menguasai, dan menumbuhkan literasi Bumi dan Antariksa bagi kehidupan sehari-

hari anak didiknya.

9

Inkuiri abduktif sering digunakan baik dalam sehari-hari maupun dalam

penalaran ilmiah. Karakteristik inkuiri abduktif sangat penting dalam sains Bumi

dan Antariksa, karena inkuiri ini berkaitan dengan masalah retrodiksi yakni

proses penalaran efek sejarah dan penyebab masa lalu untuk menyimpulkan suatu

kondisi yang diamati.

Keterampilan berpikir kritis dan literasi sangat penting dalam pembentukan

sejarah. Banyak tantangan yang dihadapi umat manusia berkaitan langsung

dengan sains Bumi dan Antariksa. Ada keputusan sulit yang harus diambil

pemerintah (daerah dan pusat) terkait dengan masalah-masalah tersebut, dan

kelangsungan hidup masyarakat dari abad kedua puluh satu ini akan tergantung

pada keberhasilan keputusan ini.

Keterampilan berpikir kritis dan literasi ini diharapkan menjadi bagian dari

pengembangan profesional guru, sehingga calon guru dapat membangun

pengetahuan dan keterampilannya. Hal ini penting karena keterampilan berpikir

kritis merupakan dasar untuk mengembangkan keterampilan berpikir tingkat

tinggi.

10

REFERENSI

Aliseda A., 2006, Abductive Reasoning Logical Investigation into Discovery and

Explanation, Springer, Netherland.

Facione P. A., 2013, Critical Thinking: What It Is and Why It Counts, Measured

Reasons and The California Academic Press, Millbrae, CA.

Gormally C., Peggy Brickman P., Luter M., 2012, Developing a Test of Scientific

Literacy Skills (TOSLS): Measuring Undergraduates’ Evaluation of

Scientific Information and Arguments, CBE Life Sci Educ. 2012 Winter;

11(4): 364–377

King C., J., H., 2010, An Analysis of Misconceptions in Science Textbooks: Earth

science in England and Wales, International Journal of Science Education

Vol. 32, No. 5, pp. 565–601.

Lelliott A., Rollnick M., 2010, Big Ideas: A review of astronomy education

research 1974-2008, International Journal of Science Education Vol. 32,

No. 13, pp. 1771–1799.

Miller B. W., Brewer W. F., 2010, Misconceptions of Astronomical Distances,

International Journal of Science Education Vol. 32, No. 12, pp. 1549–1560.

Oh P. S., 2010, How can Teachers Help Students Formulate Scientific

Hypotheses? Some Strategies Found in Abductive Inquiry Activities of Earth

Science, International Journal of Science Education Vol. 32, No. 4, pp. 541–

560.

Rutherford S., 2008, Earth Science Education Matters! A Master’s Degree

Program for In-Service Teachers, Journal of Geoscience Education Vol. 56,

No. 5, p. 378-382.

Schurz G., 2007, Patterns of abduction, Springer Science and Business Media

B.V.

Wallacea C. S., et.al., 2012, A Study of General Education Astronomy Students’

Understandings of Cosmology. Part V. The Effects of New Suite of

Cosmology Lecture- Tutorials on Students’ Conceptual Knowledge,

International Journal of Science Education Vol. 34, No. 9, pp. 1297–1314.

11

Wysession M., et.all, 2009, Earth Science Literacy Principles, The Big Ideas and

Supporting Concepts of Earth Science, The Earth Science Literacy Initiative

is funded by the National Science Foundation (NSF), USA.

Yu C.H., Gangi S., Pennel A. J., 2008, The Role of Abductive Reasoning in

Cognitive-Based Assessment, Elementary Education Online, 7(2), 310-322.