SAINS SEBAGAI PROSES INKUIRI, KETERAMPILAN PROSES DAN SIKAP ILMIAH

SAINS SEBAGAI PROSES INKUIRI,
KETERAMPILAN PROSES DAN
SIKAP ILMIAH

A. Sains sebagai proses inkuiri
Inkuiri dalam bahasa Inggris, inquiry berarti pertanyaan atau pemeriksaan, penyelidikan. Inkuiri dapat diartikan sebagai proses yang ditempuh manusia untuk mendapatkan informasi atau untuk memecahkan permasalahan. Gulo (2002) menyatakan strategi inkuiri berarti suatu rangkaian kegiatan belajar yang melibatkan secara maksimal seluruh kemampuan peserta didik untuk mencari dan menyelidiki secara sistematis, kritis, logis, analitis sehingga mereka dapat merumuskan sendiri penemuannya dengan penuh percaya diri. Pembelajaran inkuiri dirancang untuk mengajak peserta didik terlibat langsung ke dalam proses ilmah pada waktu yang relatif singkat.
Inkuiri adalah proses perpindahan dari pengamatan menjadi pemahaman yang diawali dengan pertanyaan yang muncul dari pengamatan (Direktorat PSMP, 2008). Collete (1994) menjelaskan inkuiri dapat dipandang sebagai dua cara dalam pembelajaran sains, yaitu teaching science as inquiry dan teaching science through inquiry. Teaching science as inquiry mengharuskan guru untuk memahami sifat dasar dari sains dan bagaimana pengetahuan diperoleh.
Teaching science through inquiry mengarah pada keterampilan dan strategi. Metode ini sering diintergrasikan ke dalam proses pembelajaran untuk mendorong pembelajar melalui kegiatan-kegiatan berikut : bertanya, keterampilan proses sains, aktivitas induktif, aktivitas deduktif, mengumpulkan informasi dan menyelesaikan masalah.Dari berbagai definisi di atas dapat disimpulkan bahwa inkuiri adalah suatu proses untuk memecahkan masalah dengan menggunakan metode ilmiah sehingga peserta didik dapat menemukan sendiri pengetahuannya.
Sudjana (1989) menyatakan, ada lima tahapan yang ditempuh dalam melaksanakan pembelajaran inkuiri, yaitu: merumuskan masalah, menetapkan jawaban sementara (hipotesis), mencari informasi, data dan fakta yang diperlukan untuk menjawab hipotesis atau permasalahan, menarik kesimpulan jawaban atau generalisasi, mengaplikasikan kesimpulan.
Secara umum proses pembelajaran dengan menggunakan pendekatan pembelajaran inkuiri dapat mengikuti langkah-langkah sebagai berikut:
1. Orientasi
Langkah orientasi adalah langkah untuk membina suasana atau iklim pembelajaran yang responsif. Langkah orientasi merupakan langkah yang sangat penting. Keberhasilan pendekatan pembelajaran inkuiri sangat tergantung pada kemauan peserta didik untuk beraktivitas menggunakan kemampuannya dalam memecahkan masalah.
2. Merumuskan masalah
Merumuskan masalah merupakan langkah membawa peserta didik pada suatu persoalan yang mengandung teka-teki. Persoalan yang disajikan adalah persoalan yang menantang peserta didik untuk berpikir memecahkan teka-teki itu. Teka-teki yang menjadi masalah dalam inkuiri adalah teka-teki yang mengandung konsep yang jelas, yang harus dicari dan ditemukan.
3. Merumuskan hipotesis
Hipotesis adalah jawaban sementara dari suatu permasalahan yang sedang dikaji. Sebagai jawaban sementara, hipotesis perlu diuji kebenarannya. Kemampuan atau potensi individu untuk berpikir pada dasarnya sudah dimiliki sejak individu itu lahir. Potensi berpikir itu dimulai dari kemampuan setiap individu untuk menebak atau mengira-ngira (berhipotesis) dari suatu permasalahan. Manakala individu dapat membuktikan tebakannya, maka ia sampai pada posisi yang dapat mendorong untuk berpikir lebih lanjut.
4. Mengumpulkan data
Mengumpulkan data adalah aktivitas menjaring informasi yang dibutuhkan untuk menguji hipotesis yang diajukan. Dalam pendekatan pembelajaran inkuiri, mengumpulkan data merupakan proses mental yang sangat penting dalam pengembangan intelektual. Proses pengumpulan data bukan hanya memerlukan motivasi yang kuat dalam belajar tetapi juga membutuhkan ketekunan dan kemampuan menggunakan potensi berpikirnya. Oleh sebab itu, tugas dan peran guru dalam tahapan ini adalah mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang dapat mendorong peserta didik untuk berpikir mencari informasi yang dibutuhkan.
5. Menguji hipotesis
Menguji hipotesis adalah proses menentukan jawaban yang dianggap diterima sesuai dengan data dan informasi yang diperoleh berdasarkan pengumpulan data. Bahwa yang terpenting dalam menguji hipotesis adalah mencari tingkat keyakinan peserta didik atas jawaban yang diberikan. Di samping itu, menguji hipotesis juga berarti mengembangkan kemampuan berpikir rasional. Artinya jawaban yang diberikan bukan hanya berdasarkan argumentasi, akan tetapi harus didukung oleh data yang ditemukan dan dapat dipertanggungjawabkan.
6. Merumuskan kesimpulan
Merumuskan kesimpulan adalah proses mendeskripsikan temuan yang diperoleh berdasarkan hasil pengujian hipotesis. Merumuskan kesimpulan merupakan akhir dalam proses pembelajaran. Sering terjadi, oleh karena banyaknya data yang diperoleh, menyebabkan kesimpulan yang dirumuskan tidak fokus terhadap masalah yang hendak dipecahkan. Oleh karena itu, untuk mencapai kesimpulan yang akurat sebaiknya guru mampu menunjukkan pada peserta didik data mana yang relevan.
Sains dipandang sebagai cara berpikir dalam pencarian tentang pengertian rahasia alam, cara penyelidikan terhadap gejala alam dan sebagai batang tubuh pengetahuan yang dihasilkan dari inkuiri. Cara kerja IPA yaitu observasi, eksperimentasi, generalisasi, pembentukan teori dan sebaliknya yang mengkait antara cara satu dengan cara yang lain disebut metode inkuiri atau metode ilmiah.
Pembelajaran berbasis inkuiri telah berpengaruh besar dalam pendidikan sains, dan biasa disebut sains berbasis inkuiri. Para ilmuwan biasanya menggunakan proses inkuiri dalam menyelesaikan suatu permasalahan yang berkaitan dunia alam. Mereka menggunakan prinsip-prinsip, konsep-konsep, dan teori-teori untuk memahami dan menjelaskan gejala-gejala yang terjadi di alam semesta.

B. Keterampilan proses sains
Seseorang dalam melakukan suatu pekerjaan memerlukan keterampilan. Seorang ilmuwan (saintis) dalam melakukan serangkaian proses sains atau metode ilmiah juga diperlukan keterampilan. Keterampilan yang diperlukan dalam melakukan kegiatan metode ilmiah disebut sebagai keterampilan proses sains. Keterampilan proses dalam pembelajaran IPA merupakan suatu model atau alternatif pembelajaran IPA yang dapat melibatkan pembelajar dalam tingkah laku dan proses mental seperti ilmuwan.
Indrawati dalam Trianto (2011) menyatakan bahwa keterampilan proses merupakan keseluruhan keterampilan ilmiah yang terarah (baik kognitif maupun psikomotor) yang dapat digunakan untuk menemukan suatu konsep atau prinsip atau teori, untuk mengembangkan konsep yang telah ada sebelumnya, ataupun untuk melakukan penyangkalan terhadap suatu penemuan.
Funk dalam Dimyati dan Mudjiono (2009) mengutarakan bahwa ada berbagai keterampilan dalam keterampilan proses dalam bidang kajian IPA. Keetrampilan-keterampilan tersebut terdiri dari keterampilan proses dasar (basic skills) dan keterampilan proses terpadu (integrated skills).
1. Keterampilan proses dasar (basic skills)
a. Observasi (pengamatan)
Pengamatan adalah penggunaan indera-indera seseorang. Seorang mengamati dengan penglihatan, pendengaran, pengecapan, perabaan, dan pembauan. Beberapa kegiatan yang dikerjakan siswa pada saat pengamatan adalah: 1) penggunaan indera-indera tidak hanya penglihatan; 2) pengorganisasian obyek-obyek menurut satu sifat tertentu; 3) pengidentifikasian banyak sifat; 4) pengidentifikasian perubahan-perubahan dalam suatu obyek; 5) melakukan pengamatan kuantitatif, contohnya: “5 kilogram” bukan “massa” 6) melakukan pengamatan kualitatif, contohnya: “baunya seperti susu asam” bukan “berbau”.
Pengamatan yang dilakukan hanya dengan menggunakan indera tanpa mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kualitatif, sedangkan pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu disebut pengamatan kuantitatif. Besaran yang diperoleh dari mencacah termasuk pengamatan kuantitaif.
Pengamatan kualitatif didefinisikan sebagai pengamatan yang dilakukan dengan beberapa atau seluruh indera, yaitu dengan mendeskripsikan apa yang dilihat, apa yang dirasa, apa yang dibau, apa yang didengar, apa yang dicicipi dari obyek yang diamati.
Pengamatan yang hanya menggunakan satu indera tidak dapat memberikan deskripsi yang lengkap tentang obyek yang diamati. Carin (1993) mengemukakan bahwa terdapat tujuh komponen untuk melakukan pengamatan ilmiah yang baik, yaitu:
1) Rencana (plan)
Membuat rencana untuk penuntun pengamatan supaya tidak terlewati hal-hal yang penting atau supaya tidak terjadi pengulangan yang tidak perlu.
2) Indera (senses)
Menggunakan semua indera yang tepat, kalau perlu memakai alat untuk membantu indera dalam mengumpulkan informasi yang jelas.

3) Pertanyaan (questions)
Selalu mempunyai rasa ingin tahu selama mengamati, waspada terhadap perbedaan-perbedaan dan menanyakan segala sesuatu untuk mendapatkan informasi dan pengamatan baru.
4) Pengukuran (measurement)
Membuat pengukuran-pengukuran variabel yang penting untuk melengkapi pengamatan kualitatif.
5) Persamaan dan perbedaan (similarities and differences)
Mengidentifikasi persamaan dan perbedaan antara obyek pengamatan dengan obyek-obyek lain yang dapat dibandingkan.
6) Perubahan (changes)
Mengamati perubahan-perubahan alami yang terjadi pada obyek atau sistem yang sedang diteliti. Bila perlu membuat perubahan-perubahan dan mengamati perubahan yang terjadi sebagai akibatnya.
7) Komunikasi (communication)
Melaporkan hasil pengamatan secara jelas menggunakan uraian, diagram-diagram, gambar-gambar dan metode-metode lain yang tepat.
b. Klasifikasi
Klasifikasi adalah menggunakan pengamatan untuk mengelompokkan benda-benda atau kejadian-kejadian menurut persamaan dan perbedaannya. Pengklasifikasian adalah pengelompokan obyek-obyek menurut sifat-sifat tertentu. Beberapa contoh kegiatan yang termasuk keterampilan klasifikasi adalah: 1) mengidentifikasi suatu sifat umum, contohnya: mineral menyerupai logam dan mineral yang tidak menyerupai logam; 2) memilah-milahkan dengan menggunakan dua sifat atau lebih, contohnya: yang memiliki celah yang dapat menggores gelas; dan mineral tanpa celah dan mineral yang tidak dapat menggores gelas.

c. Pengukuran
Pengukuran adalah penemuan ukuran dari suatu obyek, berapakah suatu obyek, berapa banyak ruang yang ditempati suatu obyek. Obyek tersebut dibandingkan dengan suatu satuan pengukuran, misalnya sebuah penjepit kertas dengan satuan baku sentimeter. Proses ini digunakan untuk melakukan pengamatan kuantitatif. Beberapa kegiatan yang termasuk di dalam pengukuran adalah: 1) pengukuran panjang, volume, massa, temperatur, dan waktu dalam satuan yang sesuai; 2) memilih alat dan satuan yang sesuai untuk tugas pengukuran tertentu tersebut.
d. Inferensi
Inferensi adalah menggunakan apa yang diamati seseorang untuk menjelaskan sesuatu yang telah terjadi. Penginferensial berlangsung, melampaui suatu pengamatan untuk menafsirkan apa yang telah diamati. Sebagai contoh: Seorang melihat suatu petak rumput mati. Suatu inferensi yang mungkin diajukan adalah bahwa cacing tanah tersebut yang menyebabkan rumput itu mati. Beberapa kegiatan dalam inferensi adalah : 1) mengkaitkan pengamatan dengan pengalaman atau pengetahuan terdahulu; 2) mengajukan penjelasan-penjelasan untuk pengamatan-pengamatan.
Berikut ini diberikan contoh perbedaan antara pengamatan dengan penafsiran (inferensi) dari seabatang lilin yang menyala
Pengamatan Penafsiran
1. Suatu bahan putih menetes ke bawah dari salah satu sisi lilin.
2. Cairan di alas lilin itu jernih.
3. Lilin makin memendek dengan berlalunya waktu. 1. Lilin meleleh dan menetes ke bawah melalui sisi lilin.

2. Cairan jernih adalah lilin cair.
3. Lilin digunakan/dihabiskan dalam proses pembakaran.

e. Prediksi
Prediksi adalah pengajuan hasil-hasil yang mungkin dihasilkan dari suatu percobaan. Prediksi didasarkan pada pengamatan-pengamatan dan inferensi-inferensi sebelumnya. Prediksi merupakan suatu pernyataan tentang pengamatan apa yang mungkin dijumpai di masa yang akan datang, sedangkan inferensi berupaya untuk memberikan alasan tentang mengapa suatu pengamatan terjadi. Beberapa kegiatan dalam prediksi adalah: 1) menggunaan data dan pengamatan yang sesuai; 2) menafsirkan generalisasi tentang pola-pola; 3) menguji kebenaran dari ramalan-ramalan yang sesuai.
Misalkan ada pengamatan sebagai berikut: 1) mendung tebal menggantung di langit; 2) saat ini pertengahan bulan Oktober; 3) sinar matahari tertutup awan; 4) udara terasa lembab walaupun tengah hari. Data tersebut memungkinkan dibuat prediksi: siang nanti hujan akan turun. Jadi dapat disimpulkan, prediksi adalah menyatakan hasil dari kejadian akan datang yang didasarkan pada perolehan pengetahuan awal melalui pengalaman atau pengumpulan data.
f. Komunikasi
Pengkomunikasian adalah mengatakan apa yang diketahui seseorang dengan ucapan kata-kata, tulisan, gambar, demonstrasi, atau grafik. Jadi penting menyatakan sesuatu atau menulis data sejelas-jelasnya. Beberapa kegiatan pada saat melakukan komunikasi adalah: 1) memaparkan pengamatan dengan menggunakan perbendaharaan kata yang sesuai; 2) mengembangkan grafik atau gambar untuk menyajikan pengamatan dan peragaan data; 3) merancang poster atau diagram. Komunikasi juga bisa berupa mendiskusikan langkah-langkah kerja dan hasil percobaan yang telah dilakukan dengan kelompok.
Walaupun tidak ada aturan umum mengenai penyusunan tabel, umumnya ada petunjuk dan aturan yang perlu dipertimbangkan, yaitu: 1) variabel bebas dicatat di kolom sebelah kiri dan variabel terikat di kolom sebelah kanan; 2) apabila dilakukan pengulangan percobaan, datanya dicatat dalam kolom variabel terikat yang dibagi lagi menjadi beberapa kolom; 3) apabila dihitung reratanya, data rerata dicatat dalam kolom tambahan di sebelah kanan; 4) nilai pada variabel diurutkan kecil ke besar atau dari besar ke kecil; 5) judul tabel harus jelas mengkomunikasikan tujuan eksperimen dengan variabel-variabel yang diteliti; 6) tulisan “Tabel”, nomor tabel, dan judul tabel dicantumkan di atas tabel, di tengah-tengah antara tepi kanan dan kiri; 7) judul tabel ditulis di bawah nomor tabel, dengan huruf kapital pada setiap awal kata, kecuali kata tugas; tabel disajikan tidak lebih dari satu halaman (tidak terpotong).
Grafik mengkomunikasikan bentuk gambar dari data yang dikumpulkan dalam suatu percobaan. Grafik yang disusun dengan baik dapat mengkomunikasikan hasil percobaan dengan lebih jelas dibandingkan tabel data. Langkah-langkah penyusunan grafik sebagai berikut :
1) Menggambar dan memberi label kedua sumbu
Secara konvensi, ilmuwan meletakkan variabel bebas pada sumbu horisontal (x) dan variabel terikat pada sumbu vertikal . Masing-masing sumbu diberi label dan di dalam kurung belakangnya di tulis unit pengukuran.
2) Menuliskan pasangan data
Masing-masing titik pada grafik diwakili oleh satu set data. Secara konvensi, nilai sumbu x ditulis lebih dahulu, diikuti nilai untuk sumbu y. Kedua nilai dipisahkan dengan koma, lalu keduanya diletakkan dalam kurung.
3) Menentukan skala untuk sumbu
Prosedur untuk menentukan skala adalah:
a) Menghitung beda nilai terbesar dan terkecil dari variabel. Menghitung nilai variabel yang masuk akal dengan membagi 5 beda tadi. Setelah dibagi 5, hasil pembagian dibulatkan ke nilai yang terdekat yang lebih mudah dipilih. Misalnya skala untuk sumbu x; waktu pencelupan (sekon)
Nilai terbesar : 40 sekon
Nilai terkecil : 10 sekon
Beda : 30 sekon
Beda dibagi 5 : 30 detik : 5 = 6 sekon
Nilai pembulatan : 6 sekon dibulatkan menjadi 5 sekon
Skala untuk sumbu y; tingginya kenaikan air (milimeter)
Nilai terbesar : 19 mm
Nilai terkecil : 11 mm
Beda : 8 mm
Beda dibagi 5 : 8 mm : 5 = 1,6 mm
Nilai pembulatan : 1,6 mm dibulatkan menjadi 2 mm
b) Menuliskan skala untuk setiap sumbu dengan menggunakan nilai pembulatan. Penulisan skala dimulai dengan satu interval yang lebih kecil dari nilai terkecil dan diakhiri dengan interval yang menunjukkan nilai data yang terbesar untuk digrafikkan.
4) Memplot pasangan data
Pasangan data yang ada diplotkan dengan menentukan pasangan nilai sumbu x dengan nilai sumbu y.
5) Menyimpulkan kecenderungan
Titik-titik data pada grafik tidak langsung membentuk garis lurus karena data percobaan mungkin salah. Namun dapat ditarik “garis lurus yang mungkin mewakili” sehingga sejumlah yang sama titik data berada di kiri-kanan garis tersebut.
Ketepatan pemilihan bentuk grafik tergantung pada tipe data yang dikumpulkan. Hasil pengamatan dan pengukuran variabel dapat diklasifikasikan menjadi data diskrit dan kontinu. Data diskrit adalah data kategorikal yang dapat dibilang, seperti membilang nama hari, jenis kelamin, macam hewan, jumlah anak, warna. Variabel semacam itu cocok digambarkan dengan grafik batang.
Variabel kontinu berkaitan dengan pengukuran yang melibatkan skala baku dengan interval yang sama. Contoh variabel kontinu adalah tinggi tanaman (cm), jumlah pupuk (gram), lamanya waktu (detik). Apabila datanya berupa data hasil pengukuran variabel kontinu, lebih baik digambarkan dalam bentuk grafik garis. Grafik garis memungkinkan melakukan interpolasi atau menyimpulkan nilai dari suatu titik pada grafik yang tidak diukur secara langsung. Anonim (2005) menyatakan ada cara mudah untuk menentukan bentuk grafik yang tepat untuk menggambarkan satu kumpulan data. Apabila interval antar data yang dicatat memiliki arti, lebih tepat menggunakan grafik garis. Sebaliknya apabila interval antar data tidak memiliki arti, misalnya merek tisu, lebih tepat menggunakan grafik batang. Langkah-langkah penyusunan grafik batang miring dengan penyusunan grafik garis.
2. Keterampilan proses terpadu
a. Penggunaan hubungan ruang dan waktu
Mendeskripsikan perubahan dalam parameter waktu. Contoh parameter tempat, arah, bentuk, ukuran, volume, berat dan massa.
b. Interpretasi Data
Memberikan penjelasan rasional tentang suatu benda, kejadian atau pola-pola yang diturunkan dari pengumpulan data. Penafsiran data adalah menjelaskan makna informasi yang telah dikumpulkan. Beberapa kegiatan dalam interpretasi adalah: 1) menyusun data; 2) mengenal pola-pola atau hubungan-hubungan; 3) merumuskan inferensi yang sesuai dengan menggunakan data; 4) pengikhtisaran secara benar.
c. Kontrol variabel
Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada suatu situasi tertentu. Dalam penelitian ilmiah terdapat 3 (tiga) macam variabel yang penting, yaitu variabel manipulasi, variabel respon, dan variabel kontrol. Variabel yang secara sengaja diubah disebut variabel manipulasi/ bebas. Variabel yang berubah sebagai akibat pemanipulasian variabel manipulasi disebut variabel respon/ terikat. Di samping variabel manipulasi, terdapat banyak faktor yang dapat mempengaruhi hasil suatu percobaan atau eksperimen. Dalam suatu eksperimen, kita ingin dapat mengatakan bahwa variabel manipulasi adalah satu-satunya variabel yang berpengaruh terhadap variabel respon. Oleh karena itu, harus yakin bahwa faktor lain yang dapat memiliki suatu pengaruh dicegah untuk memberikan pengaruh.
Variabel yang dapat mempengaruhi hasil eksperimen, tetapi dijaga agar tidak memberikan pengaruh disebut variabel kontrol. Eksperimen yang dilakukan dengan pengontrolan variabel seperti itu dapat disebut prosedur eksperimen yang benar. Jadi mengontrol variabel berarti memastikan bahwa segala sesuatu dalam suatu percobaan adalah tetap sama kecuali satu faktor. Beberapa kegiatan dalam mengontrol variabel adalah: 1) mengidentifikasi variabel yang mempengaruhi hasil; 2) mengidentifikasi variabel yang diubah dalam percobaan; 3) mengidentifikasi variabel yang dikontrol dalam suatu percobaan.
d. Pendefinisian variabel secara operasional (PVSO)
PVSO adalah perumusan suatu definisi yang berdasarkan pada apa yang mereka lakukan atau apa yang mereka amati. Suatu definisi operasional mengatakan bagaimana sesuatu tindakan atau kejadian berlangsung, bukan apakah tindakan atau kejadian itu. Mendefinisikan secara operasional suatu variabel berarti menetapkan tindakan apa yang dilakukan dan pengamatan apa yang akan dicatat. Penting dicatat bahwa tiap peneliti dapat membuat definisi operasional variabel sendiri-sendiri, artinya variabel yang sama definisi operasionalnya dapat berbeda-beda bergantung pada yang ditetapkan masing-masing peneliti. Oleh karena itu, sebagian besar rancangan eksperimen sebagai persiapan pengumpulan data telah terselesaikan. Yang tersisa tinggal menetapkan variabel kontrol.
Beberapa kegiatan pada saat mendefinisikan variabel secara operasional adalah: 1) memaparkan pengalaman-pengalaman dengan menggunakan obyek-obyek kongkrit, 2) menjelaskan apa yang diperbuat obyek-obyek tersebut, 3) memaparkan perubahan-perubahan atau pengukuran-pengukuran selama suatu kejadian.
e. Hipotesis
Perumusan hipotesis adalah perumusan dugaan yang masuk akal yang dapat diuji tentang bagaimana atau mengapa sesuatu terjadi. Hipotesis sering dinyatakan sebagai pernyataan jika dan maka. Hipotesis dirumuskan dalam bentuk pernyataan, bukan pertanyaan.
Hipotesis dapat dirumuskan dengan penalaran induktif berdasarkan data hasil pengamatan atau dirumuskan dengan penalaran deduktif berdasarkan teori. Penalaran induktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan data atau kasus menuju ke suatu pernyataan kesimpulan umum yang dapat berbentuk hipotesis atau teori sementara. Penalaran deduktif adalah penalaran yang dilakukan berdasarkan teori menuju pernyataan kesimpulan sementara yang bersifat spesifik. Beberapa kegiatan pada saat merumuskan hipotesis adalah: 1) merumuskan hipotesis berdasarkan pengamatan dan inferensi, 2) merancang cara-cara untuk menguji hipotesis, 3) merevisi hipotesis apabila data tidak mendukung hipotesis tersebut.
f. Eksperimen
Melakukan eksperimen adalah menguji hipotesis atau prediksi. Dalam suatu eksperimen, seluruh variabel harus dijaga tetap sama kecuali satu, yaitu variabel manipulasi. Dengan kata lain, eksperimen atau percobaan dapat didefinisikan sebagai usaha sistematik yang direncanakan untuk menghasilkan data untuk menjawab suatu rumusan masalah atau menguji hipotesis. Apabila suatu variabel akan dimanipulasi dan jenis respon yang diharapkan dinyatakan secara jelas dalam bentuk definisi operasional.
Beberapa kegiatan pada saat melakukan eksperimen adalah: 1) merumuskan dan menguji prediksi tentang kejadian-kejadian, 2) mengajukan dan menguji hipotesis, 3) mengidentifikasi dan mengontrol variabel, 4) mengevalusai prediksi dan hipotesis berdasarkan pada hasil-hasil percobaan.
Perhatikan rumusan tujuan berikut: “ siswa memahami ketergantungan antar makhluk hidup dengan melakukan pengamatan dan menafsirkan hasil pengamatannya”. Dalam rumusan tujuan tersebut tampak ada konsep (ketergantungan) dan keterampilan proses sains (melakukan pengamatan, menafsirkan hasil pengamatan). Perhatikan rumusan tujuan berikut: “ siswa mampu melakukan percobaan untuk memahami saling ketergantungan di antara komponen ekosistem”. Dalam rumusan tujuan tersebut, tujuan utamanya adalah keterampilan proses (mampu melakukan percobaan) tentang konsep (saling ketergantungan di antara komponen ekosistem). Apabila kita bandingkan kedua rumusan tujuan itu akan kita temukan perbedaan yang sangat besar. Pada rumusan pertama tujuan utamanya adalah memahami konsep, sedang keterampilan proses merupakan tuntutan pengalaman belajarnya. Dalam rumusan yang kedua, tujuan utamanya adalah keterampilan proses melalui konsep tertentu (saling ketergantungan di antara komponen ekosistem)
Keterampilan proses melibatkan keterampilan–keterampilan kognitif atau intelektual, manual dan sosial. Keterampilan kognitif atau intelektual terlibat karena dengan melakukan keterampilan proses siswa menggunakan pikirannya. Keterampilan manual jelas terlibat dalam keterampilan proses karena mungkin siswa dalam melaksanakan kegiatan melibatkan penggunaan alat dan bahan, pengukuran, penyusunan atau perakitan alat. Keterampilan sosial dimaksudkan bahwa siswa berinteraksi dengan sesamanya dalam melakukan kegiatan belajar mengajar dengan keterampilan proses, misalnya mendiskusikan hasil pengamatan.

C. Nilai dan sikap ilmiah
Pengalaman pembelajaran sains dapat digunakan sebagai perolehan nilai dan sikap ilmiah bagi siswa. Ibrahim, dkk (2004) menyatakan nilai- nilai yang terkandung dalam sains adalah sebagai berikut :
1. Nilai sosial
a. Etik dan estetika
Sains baik sebagai suatu kumpulan pengetahuan ilmiah maupun sebagai suatu proses, mempunyai nilai-nilai etik dan estetika yang tinggi. Nilai-nilai itu terutama terletak pada sistem yang menetapkan kebenaran yang obyektif pada tempat yang paling utama.
Para sesama ilmuwan itu terdapat hubungan yang saling percaya, baik ilmuwan pada suatu masa maupun dengan ilmuwan masa lampau. Temuan masa lalu yang kurang sempurna merupakan jembatan untuk temuan yang lebih sederhana, sehingga penemu terdahulu tetap dihormati bahkan diabadikan nama-namanya.
b. Moral humaniora
Sains mempunyai tujuan mulia untuk kemanusiaan, juga dapat disalahgunakan untuk hal-hal sebaliknya. Nilai moral humaniora memiliki dua muka yang berlawanan arah. Sains sebenarnya hal yang “suci”, menjadi baik atau buruk tergantung dari manusianya.
c. Ekonomi
Nilai ekonomi sains tidak secara langsung dapat dirasakan oleh penemunya. Nilai ekonomi menjadi kenyataan, bila penemuan itu dapat digunakan untuk memproduksi sesuatu yang bermanfaat bagi masyarakat.
2. Nilai psikologis / pedagogis
Di dalam nilai psikologis / pedagogis, sains memiliki sikap-sikap ilmiah yaitu :
a. Mencintai kebenaran
Sains selalu mendambakan kebenaran, yaitu kesesuaian pikiran dengan kenyataan. Sikap mencintai kebenaran dapat mendorong manusia untuk berlaku jujur dan objektif. Sikap ini merupakan modal yang sangat berharga dalam kehidupan menuju kebahagiaan hidup.
b. Tidak purbasangka
Sains membimbing kita untuk tidak berpikir secara prasangka. Kita boleh saja mengadakan dugaan yang masuk akal (hipotesa) asal dugaan itu diuji kebenarannya sesuai dengan kenyataan atau tidak. Sikap purbasangka sering menimbulkan pertengkaran dan hidup tidak tenang serta tidak bahagia.
c. Menyadari kebenaran ilmu tidak mutlak
Atas kesadarannya bahwa kesimpulan yang didapat hanya berlaku untuk sementara (tidak mutlak) atau menyadari bahwa pengetahuan yang di dapat itu baru sebagian, maka hal ini akan menjadikan seseorang bersikap rendah hati dan tidak sombong.
d. Keyakinan bahwa tatanan alam bersifat teratur
Dengan mempelajari hubungan antar gajala alam dan mendapat atau menemukan adanya kaidah atau hukum alam yang konsisten, maka orang akan menyadari bahwa alam semesta ini telah ditata dengan sangat teratur. Hal ini akan meningkatkan ketakwaan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah mengatur alam semesta ini.
e. Toleran terhadap orang lain
Pengetahuan yang dimiliki sesseorang bersifat tidak mutlak sempurna sehingga dapat menghargai pendapat orang lain yang lebih tahu dan sempurna. Ia juga tidak bersikap memaksakan pendapatnya untuk diterima oleh orang lain.
f. Ulet
Orang yang bekerja dalam sains, sebenarnya sedang menggali atau mencari kebenaran Mereka akan bahagia bila mendapatkan kebenaran yang mereka yakini dan dapat membuat orang lain sejahtera dan bahagia. Oleh karena itu mereka tidak putus asa dan selalu mencari kebenaran itu walaupun seringkali tidak memperoleh apa-apa.

g. Teliti dan hati-hati
Metode ilmiah harus dilaksanakan dengan cara yang seksama baik dalam operasional, eksperimen maupun dalam mengambil keputusan. Ilmuwan sains akan didorong memiliki sifat-sifat yang baik yaitu teliti dalam melakukan sesuatu serta hati-hati dalam mengambil kesimpulan atau mengeluarkan pendapat.
h. Ingin tahu
Rasa ingin tahu telah dimiliki manusia secara naluriah, merupakan titik awal dari pengetahuan yang dimiliki manusia. Para ilmuwan sains akan didorong untuk ingin tahu lebih banyak, karena ilmu pengetahuan merupakan sistem yang utuh sehingga pengetahuan yang satu akan menunjang untuk memahami yang lain dan mendorong untuk mencari tahu yang lebih banyak.
i. Optimis
Ilmuwan sains berpendirian bahwa segala sesuatu tidaklah ada yang tak mungkin dikerjakan.

Perhatikan rancangan eksperimen berikut ini: Suatu penyelidikan dilakukan untuk menentukan pengaruh banyak aktifitas terhadap frekuensi denyut nadi seseorang. Siswa suatu sekolah melakukan loncatan-loncatan di tempat dalam jumlah yang berbeda dan kemudian frekuensi denyut nadinya diukur. Kelompok ke-satu melakukan 10 kali loncatan, kelompok ke-dua melakukan 20 kali loncatan, dan kelompok ke-tiga melakukan 30 kali loncatan. Setelah melakukan aktifitas itu, frekuensi denyut nadi mereka diukur per menit.
1. Rumusan masalah
Adakah pengaruh aktifitas terhadap denyut nadi seseorang?

2. Menentukan variabel,
a. Variabel kontrol : siswa yang berumur sama, jenis kelamin
sama, sama-sama sehat.
b. Variabel bebas : banyaknya aktifitas
c. Variabel terikat : frekuensi denyut nadi
3. Menentukan hipotesisnya,
Semakin banyak aktifitas, semakin cepat denyut nadi seseorang.

4. Definisi operasional variabel,
a. Definisi variabel manipulasi/bebas adalah banyaknya loncatan yang dilakukan seseorang. Harga-harganya adalah 10 loncatan, 20 loncatan dan 30 loncatan.
b. Definisi variabel respon/terikat adalah banyaknya denyut nadi per menit dihitung segera setelah menyelesaikan loncatan.
5. Merancang penelitian untuk membuktikan hipotesis tersebut,
a. Bahan yang diperlukan : ....................................................................
b. Alat yang digunakan : ..............................................................
c. Cara kerja : ....................................................................
6. Melakukan penelitian sebagaimana rancangan dan mencatat hasil pengamatan.
Tabel 1.
Banyaknya Denyut Nadi Setelah Loncatan

No. Siswa Pria Denyut nadi setelah loncatan sebanyak....
10 kali 20 kali 30 kali
1
2
3
4
5

7. Menyusun kesimpulan berdasarkan data percobaan,

8. Menyusun hasil penelitian sesuai format penelitian ilmiah,

9. Nilai dan sikap ilmiah : teliti, hati-hati, mencintai kebenaran.

Sumber: Makalah Kajian IPA 1 Kelas PSn P2TK PPS UNY Tahun 2012