Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM Dalam Upaya Mempersiapkan Sumber Daya Manusia Indonesia Yang Memiliki Pengetahuan Interdisipliner Untuk Menyosong Kebutuhan Bidang Karir Pekerjaan Masyarakat Ekonomi ASEAN (MEA)

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Monday, 25 May 2015 Published Date Written by ASMUNIV

Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM Upaya Mempersiapkan Sumber Daya Manusia Indonesia Yang Memiliki Pengetahuan Interdisipliner Dalam Menyosong Kebutuhan Bidang Karir Pekerjaan Masyarakat Ekonomi ASEAN (MEA)

Penulis:

ASMUNIV

Widyaiswara PPPPTK-VEDC Malang

asmuniv@gmail.com

ABSTRAKSI

Integrasi STEM:Penguasaan ilmu eksakta, terutama di bidang science, technology, engineering, dan mathematic (STEM), memegang peran penting di dunia pendidikan. Menghadapi tuntutan bidang karir pekerjaan/ketrampilan abad 21 global, kelima bidang tersebut menjadi kunci sukses bagi pembangunan suatu negara, terutama dalam mempersiapkan kurikulum bidang karir pekerjaan negara berkembang seperti Indonesia.

“Pendidikan berbasis STEM membentuk sumber daya manusia (SDM) yang mampu bernalar dan berpikir kritis, logis, dan sistematis, sehingga mereka nantinya mampu menghadapi tantangan global serta mampu meningkatkan perekonomian negara.” Pendidikan STEM mengasah kemampuan generasi muda Indonesia untuk memahami isu yang lebih kompleks, sehingga dapat mencari solusi yang kreatif. Kemampuan untuk menyelesaikan masalah dan keterampilan kreatif sangat dibutuhkan oleh perusahaan-perusahaan guna meningkatkan produktivitas. Keberhasilan Indonesia di masa mendatang sangat bergantung pada keahlian/ketrampilan dan kemampuan berfikir orde tinggi, terutama di bidang STEM.

Pendekatan terpadu pendidikan STEM dapat meningkatkan kualitas Sumber Daya Manusia Indonesia yang memiliki pengetahuan interdisipliner dalam mempersiapkan bidang karir pekerjaan menyongsong Masyarakat Ekonomi ASEAN (MEA) 2015 dan sekaligus untuk mewujudkan proyeksi Indonesia sebagai negara perekonomian terbesar ketujuh di dunia pada 2030.

Kata Kunci: Pendidikan, Integrasi, Interdisipliner, Science, Technology, Engineering, Mathemetic,

 Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)

Pengantar

Sejarah: Kekhawatiran akan prestasi siswa SMA Amerika terutama di bidang sains dan matematika berada pada peringkat yang rendah bila dibandingkan antara siswa dari negara-negara industri. Fakta buruknya nilai tes dan penilaian lain dari prestasi kinerja akademik siswa Amerika di bidang penting, terutama prestasi kinerja dalam ilmu pengetahuan (science), teknologi (technology), teknik (engineering), dan matematika (Math). Berdasarkan progres data secara nasional yang dikeluarkan oleh National Assessment of Educational Progress tahun 2009, hanya sekitar sepertiga dari siswa Amerika di kelas 4 dan 8 yang berada di tingkat mahir dalam mata pelajaran STEM, sementara lebih dari sepertiganya berada di bawah tingkat dasar dalam matematika dan sains. Sedangkan untuk siswa yang duduk di kelas 12, hanya seperempat dari siswa yang menghuni di atas katagori mahir dalam bidang matematika.

Disamping itu, kekawatiran pemerintah Amerika terutama buruknya prestasi siswa yang duduk di kelas 12 di bidang sains dan matematika, sehingga menyebabkan pembentukan gerakan reformasi nasional di bidang sains yang dikemas dengan singkatan "STEM." Istilah STEM pertama kali digunakan dan dikenalkan oleh National Science Foundation (NSF) untuk merujuk program yang berkaitan dengan ilmu pengetahuan, teknologi, teknik, dan matematika. Sejak saat itu, pendidikan STEM banyak mempengaruhi para pemangku kepentingan di semua tingkat dalam membuat kebijakan kurikulum pendidikan berbasis STEM sebagai kunci penting untuk membuka keberhasilan ekonomi Amerika secara hegemonik.

 

Tujuan Pendidikan STEM

Pemahaman yang tepat tentang integrasi pendidikan STEM dimulai dari hasil ujian sekolah dan ujian nasional disesuaikan dengan tujuan pelajaran yang dikembangkan dalam kurikulum pendidikan.

Secara umum, tujuan-tujuan tersebut dirancang untuk meningkatkan daya saing global dalam ilmu pengetahuan dan inovasi teknologi serta untuk meningkatkan pemahaman pendidikan STEM untuk semua warga masyarakat. Menurut Presiden Dewan Penasehat Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (President’s Council of Advisors on Science and Technology-PCAST) Amerika melakukan identifikasi dalam empat tujuan utama dari integrasi pendidikan STEM, yang dapat dijabarkan pada tabel 2 di bawah. Dengan menjaga agar tujuan-tujuan tersebut selalu terekam dalam pikiran (pembentukan mindset), sehingga para pendidik dapat mengembangkan seperangkat praktek, sehingga tujuan-tujuan pendidikan yang dikembangkan dalam kurikulum pendidikan dapat memenuhi tuntutan bidang interdisipliner karir pekerjaan.

Tujuan STEM dirancang untuk meningkatkan daya saing global dalam ilmu pengetahuan dan inovasi teknologi serta untuk meningkatkan pemahaman integrasi pendidikan STEM semua masyarakat.

Tabel 2. Tujuan STEM (Sumber: President’s Council of Advisors on Science and Technology)

Subyek STEM dan Keterampilan

Secara harfiah, akronim "STEM" singkatan ilmu pengetahuan, teknologi, teknik, dan matematika. Dalam dunia pendidikan K-12, STEM biasanya mengacu pada kursus yang berkaitan dengan disiplin ilmu tersebut. Namun, masing-masing kategori ini dapat mencakup instruksi dalam beberapa bidang studi. Tabel berikut menguraikan pelajaran STEM umum dalam pendidikan K-12:

Gambar 1.2: Mata Pelajaran STEM yang saling terkait (Sumber: STEMconnector)

Selain mengembangkan konten pengetahuan di bidang sains, teknologi, rekayasa/desain dan matematika, pendidikan integrasi STEM juga berupaya untuk menumbuhkan soft skill seperti penyelidikan ilmiah dan kemampuan memecahkan masalah. Dengan meningkatkan keterampilan pemecahan masalah dengan didukung perilaku ilmiah, untuk itu pendidikan integrasi STEM berusaha untuk membangun masyarakat yang sadar pentingnya literasi STEM. Literasi "STEM mengacu pada kemampuan individu untuk menerapkan pemahaman tentang bagaimana ketatnya persaingan bekerja di dunia rii yang membutuhkan empat domain yang saling terkait. Tabel berikut mendefinisikan literasi STEM menurut masing-masing dari empat bidang studi yang saling terkait.

Tabel 1. Difinisi Literasi STEM (Sumber: National Governor’s Association Center for Best Practices)

Pendekatan Pendidikan STEM

Tiga metode pendekatan mengajar dalam pendidikan STEM pada saat ini yang sering dilakukan. Perbedaan antara masing-masing metode terletak pada tingkat konten STEM yang dapat diterapkan. Tiga metode pendekatan pendidikan STEM yang sering digunakan adalah metode pendekatan silo (terpisah), tertanam (embeded), dan pendekatan terpadu (terintegrasi).

Pendekatan Silo

Pendekatan silo untuk pendidikan STEM mengacu pada instruksi terisolasi, dimana masing-masing setiap mata pelajaran STEM diajarkan secara terpisah atau individu (Dugger, 2010). Penekanan ditempatkan pada akuisisi "pengetahuan" sebagai lawan dari kemampuan teknis/engineering (Morrison, 2006). Studi terkonsentrasi masing-masing individu memungkinkan siswa untuk mendapatkan lebih mendalam pemahaman tentang isi dari masing-masing mata pelajaran. Instruksi yang terfokus pada satu mata pelajaran dapat membangkitkan apresiasi keindahan konten itu sendiri (Jenny Chiu, komunikasi pribadi, 27 September 2011). Pendekatan silo memberikan penekanan bagaimana ilmu pengetahuan, teknologi dan rekayasa, dan pendidikan matematika telah didekati dalam desain kurikulum dan pengajaran. Gambar 1 menggambarkan metode pendekatan STEM silo.

Gambar 1. Pendekatan Silo untuk STEM pendidikan. Setiap lingkaran merupakan disiplin STEM. Disiplin diajarkan secara terpisah untuk menjaga domain pengetahuan domain dalam batas-batas dari masing-masing disiplin.

Pendekatan Tertanam (Embeded)

Instruksi STEM tertanam mungkin secara luas menantang sebagai pendekatan untuk pendidikan di mana domain pengetahuan dapat diperoleh melalui penekanan pada situasi dunia nyata dan teknik pemecahan masalah dalam konteks sosial, budaya, dan fungsional (Chen, 2001). Dalam prakteknya, mengajar dengan pendekatan tertanam, instruksi menjadi efektif karena berusaha untuk memperkuat dan melengkapi bahan-bahan belajar siswa seperti pada kelas-kelas lain (ITEEA, 2007). Seorang guru pendidikan teknologi dan rekayasa menggunakan menggunakan pendekatan tertanam (embeded) bertujuan untuk memperkuat pelajaran yang bermanfaat untuk siswa melalui pemahaman dan penerapan.

Pendekatan tertanam dalam STEM, konten pendidikan teknologi dan rekayasa ditekankan (seperti diajarkan dalam pendekatan silo), pendekatan tertanam lebih menekankan untuk mempertahankan integritas materi pelajaran, bukan fokus pada interdisiplin mata pelajaran.

Namun demikian, pendekatan tertanam berbeda dengan konsep pendekatan silo dalam mempromosikan belajar melalui berbagai konteks (Rossouw, Hacker, & de Vries, 2010). Perlu diketahui bahwa materi pada pendekatan tertanam tidak dirancang untuk dievaluasi atau dinilai (Chen, 2002). Gambar 2 menggambarkan pendekatan tertanam untuk STEM pendidikan.

Gambar 2. Pendekatan embeded (tertanam) untuk STEM pendidikan. Setiap lingkaran merupakan disiplin STEM. Domain pengetahuan setidaknya terdiri dari satu disiplin tertanam dalam konteks yang lain. Komponen yang tertanam biasanya tidak dievaluasi dan dinilai.

Pendekatan Terpadu

Visi pendekatan pendidikan STEM terpadu bertujuan untuk menghapus dinding pemisah antara masing-masing bidang STEM pada pendekatan silo dan pendekatan tertanam (embeded), dan untuk mengajar siswa sebagai salah satu subjek (Breiner et al, 2012;. Morrison & Bartlett, 2009). Pendekatan terintegrasi berbeda dengan pendekatan tertanam dalam hal standar evaluasi dan menilai atau tujuan dari masing-masing daerah kurikulum yang telah dimasukkan dalam pelajaran (Sanders, 2009).

Gambar 3. Pendekatan terpadu pendidikan STEM. Bidang STEM diajarkan seolah-olah terintegrasi dalam satu subjek. Integrasi dapat dilakukan dengan minimal dua disiplin, namun tidak terbatas untuk dua disiplin. Garis lingkaran yang saling memotong menunjukkan berbagai pilihan yang terlibat dalam integrasi dapat dicapai.

Idealnya, integrasi antar disiplin memungkinkan siswa untuk mendapatkan penguasaan kompetensi yang dibutuhkan untuk menyelesaikan tugas (Harden, 2000). Pelatihan siswa dengan cara ini dianggap menguntungkan karena merupakan dunia multidisiplin yang sangat bergantung pada konsep STEM, dimana siswa harus digunakan untuk memecahkan masalah dunia nyata (Wang, Moore, Roehrig, & Park, 2011). Selain itu, menerapkan instruksi melalui integrasi antar disiplin akan menghasilkan harapan meningkatnya minat dalam bidang isi STEM, terutama jika dimulai ketika siswa masih berada pada usia muda (Barlex, 2009; Laboy-Rush, 2010). Dua pendekatan penting pendidikan STEM untuk instruksi terintegratif adalah integrasi multidisiplin dan interdisipliner (Wang et al., 2011).

Integrasi multidisiplin menuntut siswa untuk menghubungkan konten dari berbagai mata pelajaran yang diajarkan di dalam kelas yang berbeda pada waktu yang berbeda. Wang et al. (2011) menjelaskan integrasi interdisipliner dapat dimulai dengan masalah dunia nyata. Menggabungkan konten lintas-kurikuler dengan berpikir kritis, kemampuan memecahkan masalah, dan pengetahuan untuk mencapai kesimpulan. Integrasi multidisiplin meminta siswa untuk menghubungkan konten dari pelajaran tertentu, tetapi integrasi interdisipliner memfokuskan perhatian siswa pada masalah dan menggabungkan konten dan keterampilan dari berbagai bidang. Gambar 3 menggambarkan pendekatan terpadu.

Diagram Keterkaitan Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM

Para pendukung pendidikan STEM semakin antusias dalam mensukseskan untuk mendukung dan terus mengembangkan bahwa membuktikan sifat adanya saling terkait dari semua mata pelajaran STEM dan untuk itu diperlukan penerapan metode pendekatan interdisipliner daripada mengajarkan mata pelajaran secara terpisah, yang disebut sebagai "silo" atau mata pelajaran yang berdiri sendiri. Gambar 4 berikut menunjukkan konsep pendekatan terpadu pendidikan STEM dengan menggambarkan beberapa hubungan antara berbagai mata pelajaran pendidikan STEM.

Gambar 4. Pendekatan Terpadu Pendidikan STEM (Sumber: josasmonov@2015)

Metode Ilmiah:Metode Ilmiah adalah pendekatan umum keilmuan yang digunakan untuk menjelaskan hasil pengamatan tentang fenomena dunia di sekitar kita. Hipotesis adalah sebuah tebakan/prediksi dibuat untuk menjelaskan pengamatan atau menjawab pertanyaan. Teori adalah penjelasan berdasarkan studi ilmiah dengan disertai alasan.

Metode ilmiah menawarkan langkah-langkah pendekatan yang sistematis. Yang dimaksud pendekatan dalam metode ilmiah bertujuan untuk mengevaluasi hubungan sebab-akibat seperti hubungan antara makanan, nutrisi, dan kesehatan.

Tahapan Ilmiah: Proses metode ilmiah terbagi menjadi 5M, yaitu langkah-langkah 5M yang harus dilalui adalah melakukan (1) pengamatan (mengamati/observasi), dari hasil pengamatan/mengamati diharapkan ditemukan suatu permasalahan untuk dijadikan sebagai (2) pertanyaan (proses menanya) dalam merumuskan permasalahan. Setelah ditemukan permasalahan dari hasil proses menanya, kemudian dikembangkan hipotesis berdasarkan pertanyaan-pertanyaan dari permasalahan, atau penjelasan dari pengamatan. Setelah hipotesis selesai diusulkan, langkah selanjutnya adalah merancang prosedur (3) percobaan/eksperimen (proses mencoba) dan melakukan pengujian untuk membuktikan hipotesis. Langkah (4) dari proses metode ilmiah adalah Pengumpulan data hasil eksperimen (proses mengasosiasikan), yakni merupakan proses analisis dan pengembangan hipotesis berguna untuk menjelaskan pembuktian permasalahan. Pengujian harus memberikan hasil yang objektif dan dapat diukur dan agar menghasilkan data ekperimen yang valid dan dapat diterima, maka pengujian seharusnya dilakukan lebih dari satu kali. Jika hasil eksperimen tidak dapat membuktikan hipotesis atau tidak dapat memberikan penjelasan ilmiah berdasarkan data dari hasil eksperimen, untuk itu hipotesis ditolak karena tidak sesuai dengan data eksperimen dan hipotesis yang tidak sesuai dengan data eksperimen perlu dikaji ulang dan diperbaiki. Setelah semua hipotesis teruji dan dapat dibuktikan kebenarannya melalui eksperimen, maka langkah yang terakhir adalah (5) mengkomunikasikan, yaitu proses menghubungkan dengan pengetahuan baru dengan situasi pertanyaan baru.

Para ilmuwan di seluruh dunia menggunakan metode standar dalam melakukan pembuktian suatu teori yang disebut metode ilmiah. Metode ilmiah memastikan bahwa standar dan proses tertentu digunakan dalam mengevaluasi hubungan sebab-akibat.

Gambar 5. Tahapan Ilmiah Eksperimen (Sumber: josasmonov@2014)

Sebuah eksperimen menggunakan metode ilmiah biasanya meliputi langkah-langkah berikut, seperti dijelaskan secara lebih rinci di bawah dan diringkas seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 5:

SCIENCE

Pendekatan Eksperimen:Eksperimen berbasis saintis merupakan bidang pendekatan ilmiah dengan tujuan dan aturan khusus, dimana tujuan utamanya adalah untuk memberikan bekal ketrampilan yang kuat dengan disertai landasan teori yang realistis mengenai fenomena yang akan kita amati. Ketika suatu permasalahan yang hendak diamati memunculkan pertanyaan-pertanyaan yang tidak bisa terjawab, maka metode eksperimen ilmiah hendaknya dapat memberikan jawaban melalui proses yang logis, seperti yang ditunjukkan gambar dibawah. Proses belajar pendekatan eksperimen pada hakekatnya merupakan proses berfikir ilmiah untuk membuktikan hipotesis dengan logika berfikir.

TECHNOLOGY

Menurut Asosiasi Pendidikan Teknologi International, ITEA-International Technology Education Association.

Literasi teknologi tergantung dari 3 aspek, yaitu aspek pengetahuan, konteks dan aspek proses. Aspek pengetahuan teknologi meliputi; (A) Alam dan Evolusi Teknologi, (B) Keterkaitan, (C) Konsep Teknologi dan Prinsip, dimana ketiganya (A,B,C) akan memberikan dampak langsung terhadap sifat teknologi dan teknologi terhadap masyarakatdan tidak akan berpengaruh langsung terhadap kebutuhan teknologi dunia.

Gambar 6. Literasi Universal Teknologi Menurut ITEA

Aspek Proses meliputi; (D) merancang dan mengembangkan proses teknologin dan sistem, (E) menentukan dan mengendalikan perilaku sistem teknologi, (F) memanfaatkan sistem teknologi, dan (G) menilai dampak konsekuensi sistem teknologi akan memberikan dampak langsung terhadap desain dan rekayasa teknologi dan kemampuan rekayasa teknologi dunia dan tidak akan berpengaruh langsung terhadap ″kebutuhan teknologi dunia″. Aspek konteks berhubungan dengan, (H) biologi dan sistem kimia, (I) sistem informasional, dan (J) sistem fisik akan memberikan dampak langsung terhadap kebutuhan teknologi dunia. Sedangkan yang dimaksud standar literasi teknologi diuraikan menjadi 20 indikator, yang dinyatakan mulai dari angka urut 1~20.

Kesepuluh aspek (A~J) disebut  10 aspek universal yang menempati dan saling terkait di sekitar segitiga pada Gambar 6. Garis persimpangan di bagian tengah segitiga menggambarkan sifat tumpang tindih semua aspek universal dalam rekayasa sistem teknologi.

Universal ini membentuk dasar untuk belajar terus-menerus teknologi sepanjang hidup seseorang. Mereka merupakan konsep dasar yang memungkinkan individu untuk terus belajar sebagai perubahan kondisi. Dari struktur yang diusulkan ini, elemen konten untuk studi teknologi tepat guna bagi siswa dari lokasi yang berbeda dan tempat dikembangkan di STL.

ENGINIEERING

Sebelum terlibat pembahasan lebih detil dalam analisis rangkaian, untuk itu pertama kali perlu memahami gambaran secara lebih luas tentang prosedur desain teknik perekayasaan, khususnya desain sirkuit listrik. Tujuan dari gambaran ini adalah untuk memberikan bekal kita ketika berhubungan dengan perspektif tentang bagaimana analisis rangkaian secara menyeluruh. Meskipun pembahasan materi pada diklat ini lebih cenderung berfokus pada analisis rangkaian, namun demikian juga perlu untuk mencoba memberikan kesempatan bagi desain sirkuit untuk menentukan pilihan yang sesuai.

Gambar 7. Sebuah model konseptual untuk desain (rekayasa) teknik elektro

Konsep Engineering: Semua desain engineering dimulai dari kebutuhan, seperti ditunjukkan pada Gambar 7. Kebutuhan dalam hal ini dapat berasal dari keinginan/ide atau gagasan yang bertujuan untuk memperbaiki desain yang sudah ada, atau mungkin sesuatu yang baru. Sebuah penilaian hati-hati dari kebutuhan menghasilkan spesifikasi desain, yang merupakan karakteristik terukur dari desain yang diusulkan. Setelah desain diusulkan, spesifikasi desain memungkinkan kita untuk menilai apakah layak diusulkan untuk ditindaklanjuti atau tidak, hasil desain harus dikaji dengan teliti dan benar-benar memenuhi kebutuhan.

Setelah desain benar-benar memenuhi kebutuhan, langkah berikutnya adalah membuat sebuah konsepdesain. Konsep ini berasal dari pemahaman yang lengkap dari spesifikasi desain ditambah dengan wawasan kebutuhan, yang berasal dari pendidikan dan pengalaman. Konsep ini dapat direalisasikan sebagai sketsa, sebagai deskripsi tertulis, atau dalam bentuk lain. Seringkali langkah berikutnya adalah menerjemahkan konsep ke dalam model matematika. Sebuah model matematika yang biasa digunakan untuk sistem listrik adalah model rangkaian.

Unsur-unsur yang terdiri dari model rangkaiandalam sistem engineering disebut komponen sirkuit ideal. Komponen sirkuit yang ideal adalah model matematis dari komponen listrik yang sebenarnya, seperti baterai atau bola lampu. Hal ini penting untuk komponen sirkuit yang ideal digunakan dalam model sirkuit, yang mana tujuannya untuk mewakili perilaku komponen listrik yang sebenarnya untuk gelar diterimanya akurasi data. Setelah pemodelan rangkaian selesai, langkah berikutnya adalah menerapkan alat analisis rangkaian ke dalam model rangkaian untuk diuji dan dianalisis. Analisis rangkaian didasarkan pada teknik matematika dan digunakan untuk memprediksi perilaku model sirkuit dan komponen sirkuit ideal. Perbandingan antara perilaku yang diinginkan, dari spesifikasi desain, dan perilaku diprediksi, berdasarkan dari hasil analisis rangkaian, dan jika hasil dari analisis tidak sesuai dengan spesifikasi desain, untuk itu dapat dilakukan perbaikan dalam model sirkuit dan elemen sirkuit ideal. Dan setelah perilaku sesuai dengan yang diinginkan dan diperkirakan berada dalam perjanjian spesifikasi desain, maka prototipe fisikdapat dibangun.

Prototipe Fisik adalah sistem rangkaian listrik yang sebenarnya, dibangun dari komponen listrik yang sebenarnya. Teknik pengukuran yang digunakan untuk menentukan fungsi yang sebenarnya, yakni perilaku kuantitatif dari sistem fisik. Maka hasil pengukuran perilaku aktual dibandingkan dengan perilaku yang diinginkan dari desain spesifikasi dan perilaku diprediksi dari analisis rangkaian. Bilamana hasil dari perbandingan tidak sesuai dengan spesifikasi desain, untuk itu prototipe fisik, atau model rangkaian dapat dilakukan perbaikan atau keduannya. Akhirnya, proses engineering dilakukan berulang-ulang, sampai dihasilkan model, komponen, dan didapatkan sistem yang sempurna, didapatkan hasil data pengujian yang akurat sesuai dengan kebutuhan spesifkasi desain dan dengan demikian memenuhi kebutuhan.

Dari uraian diatas, jelaslah bahwa analisis rangkaian memainkan peran yang sangat penting dalam proses desain. Karena analisis rangkaian diterapkan model sirkuit, seorang insinyur berlatih mencoba untuk menggunakan model sirkuit dengan ketat dan teliti, sehingga desain yang dihasilkan akan memenuhi dan sesuai dengan spesifikasi desain iterasi pertama. Kemampuan dalam membangun model sistem listrik yang sebenarnya dengan elemen sirkuit yang ideal membuat teori sirkuit sangat berguna untuk proses engineering (desain).

Kata kunci untuk memenuhi tujuan industri dalam mewujudkan pengetahuan, ketrampilan dan sikap di K-16, maka jaringan rekayasa yang kuat adalah pemahaman tentang proses desain teknik pengajaran dan pembelajaran antara guru dan siswa. Rekayasa desain adalah, proses siklus interaktif, bukan diskrit langkah-demi-langkah, tapi integrasi proses set awal dan  set akhir seperti yang diperlihatkan diagram alir Gambar 8 berikut.

Gambar 8. Jaringan Desain Rekayasa

Agar berhasil menyalurkan siswa menjadi karir teknologi dan rekayasa pada level akar rumput, untuk itu program pendidikan kelas 6-12 bidang teknologi dan rekayasa harus mencakup:

Rekomendasi industri

Tinjauan ekstensif dari literatur tentang pendidikan teknik melalui siswa yang duduk di sekolah-sekolah dan sarjarna di PT menunjukkan bahwa untuk memenuhi kebutuhan tenaga kerja industri dan tetap kompetitif secara global, untuk itu diperlukan beberapa tuntutan yang harus dipenuhi, antara lain:

 

MATHEMATIC

Seorang yang bekerja di bidang engineering akan sering menggunakan pemahaman terkait dengan dasar prinsip-prinsip ilmiah, lalu menggabungkannya dengan pengetahuan praktis yang kemudian sering dinyatakan dalam istilah model matematika, dan (sering dengan kreativitas yang cukup) digunakan sebagai solusi dalam pemecahan masalah yang dihadapinya/diberikan. Dengan menggunakan model matematik, maka proses analisis dapat digunakan untuk menentukan dan memetakan ruang lingkup masalah guna mendapatkan informasi yang diperlukan untuk memahami dalam menjawab permasalahan, dan menghitung parameter tujuan. Desain adalah proses dimana kita mensintesis sesuatu yang baru sebagai bagian dari solusi untuk pemecahan masalah. Secara umum, bahwa desain tidak akan memiliki solusi tunggal, desain membutuhkan tahapan analisis. Dengan demikian, langkah terakhir dalam merancang selalu menganalisis hasil untuk melihat apakah memenuhi spesifikasi. Gambar 4 menjelaskan pentingnya keterkaitan matematik digunakan untuk memecahkan masalah science dan engineering.

Perangkat Lunak Matematika Bidang Rekayasa dan Sains

Bagatrix Solved: Gambar 9 memperlihatkan software Bagatrix yang dapat digunakan untuk menyelesaikan soal-soal matematika yang diperlukan untuk pemecahan masalah desain rekayasa dan sains, seperti Basic Math, Pre-Algebra, Algebra, Geometry, Trigonometry, PreCalculus, Calculus, Statistics, Linear Algebra, Finite Math, Chemistry, Graphing.

 Gambar 9. Tampilan Bagatrix Solved

Microsoft Mathematics: merupakan program edukasi matematika berbasis IT, yang dibuat untuk sistem operasi Microsoft Windows, yang membantu pengguna untuk menyelesaikan permasalahan matematika and sains. Microsoft Mathematics memiliki fitur yang didesain untuk membantu dalam menyelesaikan permasalahan matematika, sains, dan sejenisnya.

Gambar 10. Tampilan Microsoft Mathematics

Fitur aplikasi Micorsoft Mathematic dilengkapi dengan graphing calculator dan unit converter. Aplikasi ini dilengkapi juga dengan triangle solver, dan equation solver yang menyediakan penyelesaian langkah demi langkah untuk setiap permasalahan, fitur sangat mudah untuk belajar memecahkan berbagai permasalahan matematika. Sebagian besar soal-soal matematika dapat diselesaikan dengan Microsoft Mathematics, namun juga ada beberapa topik yang tidak terdapat dapat diselesaikan dengan fasilitas yang disediakan dalam Microsoft Mathematics, seperti nilai eigen dan transformasi ruang.

Gambar 8. Tampilan GeoGebra

Selain SPSS dan MINITAB software yang dapat membantu masalah statistika yang merupakan cabang dari matematika. Geogebra juga merupakan salah satu software yang dapat membantu dalam pembelajaran matematika, bahkan juga dapat membantu dalam penulisan bahan ajar dan juga dapat digunakan sebagai alat bantu untuk menyelesaikan soal-soal yang berkaitan dengan matematika. Geogebra sudah diterjemahkan ke berbagai bahasa (saat panduan ini ditulis sudah 52 bahasa) termasuk Bahasa Indonesia. Geogebra merupakan software gratis yang dapat diunduh di situs resminya http://www.geogebra.org/.

GeoGebra merupakan perangkat lunak matematika dinamis yang dapat digunakan sebagai alat bantu dalam pembelajaran matematika. Perangkat lunak ini dikembangkan untuk proses belajar mengajar matematika di sekolah oleh Markus Hohenwarter di Universitas Florida Atlantic.

GeoGebra Sebagai Media Pembelajaran Matematika: Sebagai contoh, salah satu materi di SMP adalah persamaan garis lurus. Salah satu bentuk persamaan garis lurus adalah y = mx+b. Persamaan ini mempunyai gradien (m) dan memotong sumbu (y) di titik (0, b). Semakin besar nilai gradien (m) maka garis semakin tegak. Masalah persamaan garis lurus dapat diselesaikan dengan menggunakan GeoGebra.

Kesimpulan:

P  Penguasaan ilmu eksakta, terutama di bidang science, technology, engineering, dan mathematic (STEM), memegang peran penting di dunia pendidikan. Menghadapi tuntutan bidang karir pekerjaan/ketrampilan abad 21 global, kelima bidang tersebut menjadi kunci sukses bagi pembangunan pendidikan Indonesia.

·      Pendidikan terpadu berbasis STEM dapat membentuk sumber daya manusia (SDM) yang mampu bernalar dan berpikir kritis, logis, dan sistematis.

·        Pendekatan terpadu pendidikan STEM dapat meningkatkan kualitas Sumber Daya Manusia Indonesia yang memiliki pengetahuan interdisipliner dalam mempersiapkan bidang karir pekerjaan menyongsong Masyarakat Ekonomi ASEAN (MEA) 2015 dan sekaligus untuk mewujudkan proyeksi Indonesia sebagai negara perekonomian terbesar ketujuh di dunia pada 2030.

 ·       Pengajaran dan pembelajaran berbasis pendidikan STEM penting untuk digunakan sebagai alat evaluasi bidang karir pekerjaan.

 

Daftar Pustaka:

  1. Charles Toulmin and Meghan Groome. 2007. “Building a Science, Technology, Engineering and Math Agenda.” National Governors Association, Center for Best Practices. http://www.nga.org/fies/live/sites/NGA/fies/pdf/0702INNOVATIONSTEM.PDF.
  2. U.S. Department of Education. April 2011. “Postsecondary Awards in Science, Technology, Engineering, and Mathematics, by State:2001 and 2009.” National Center for Education Statistics. http://nces.ed.gov/pubsearch/pubsinfo.asp?pubid=2011226.
  3. National Science Foundation. 2010. “Science and Engineering Indicators 2010.” National Science Board. http://www.nsf.gov/statistics/seind10/c/cs1.htm. (accessed October 1, 2011).
  4. National Science Foundation. 2010.
  5. Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD). September 2011. “OECD Science, Technology and Industry Scoreboard 2011: Innovation and Growth in Knowledge Economies.” http://www.oecd.org/document/10/0,3746,en_2649_33703_39493962_1_1_1_1,00.html.
  6. National Assessment of Educational Progress. “NAEP Technology and Engineering Literacy Assessment.” http://nces.ed.gov/nationsreportcard/techliteracy. (accessed November 9, 2011).
  7. National Center for Education Statistics. 2011. “National Assessment of Educational Progress.” http://nces.ed.gov/nationsreportcard. (accessed October 1, 2011).
  8. National Center for Education Statistics. 2011. “Program for International Student Assessment.” http://nces.ed.gov/surveys/pisa. (accessed October 1, 2011).
  9. National Center for Education Statistics. 2011. “Trends in International Math and Science Study.” http://nces.ed.gov/timss. (accessed October 1, 2011).
  10. Ben Cover, John I. Jones, and Audrey Watson. May 2011. “Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM) Occupations: A Visual Essay.” Monthly Labor Review. U.S. Department of Labor. http://www.bls.gov/opub/mlr/2011/05/art1full.pdf.