Telaah Laboratorium Maya Berdasarkan Model Sains Kuhnian dan Implikasinya dalam Pembelajaran Fisika

KABAR LTPS - Admin | 16/09/2009 | 2397 kali dibaca

Rachmad Resmiyanto

Abstrak: Teknologi informasi dan komputer telah membuat pesatnya perkembangan media pembelajaran fisika berbantuan komputer. Media pembelajaran ini berhasil menyajikan fenomena-fenomena fisika yang biasa terjadi di alam nyata ke dalam lingkungan komputer (alam maya). Hal ini telah menjadi sihir dalam ranah pendidikan fisika yang ditandai lahirnya istilah laboratorium maya. Laboratorium berbasis komputer ini memungkinkan para murid atau mahasiswa dapat melakukan praktikum atau eksperimen fisika seolah menghadapi fenomena atau set peralatan laboratorium nyata. Fisika sebagai ilmu yang berusaha membongkar rahasia alam semesta tidak serta merta begitu saja dapat disajikan dalam tayangan maya di komputer. Kajian ini menelaah laboratorium maya fisika dengan memandang fisika dalam model sains Kuhnian dan implikasinya dalam pembelajaran fisika. Kajian ini dilakukan dengan cara membongkar realitas yang ada dalam media pembelajaran tersebut dalam kerangka berpikir (framework) ala Kuhnian.

Kata kunci: laboratorium maya, fisika, model sains Kuhnian, media pembelajaran, pembelajaran fisika

PENDAHULUAN

Teknologi informasi dan komputer telah pesat berkembang. Teknologi ini memiliki pengaruh yang luar biasa. Salah satu implikasinya dapat dirasakan dalam perkembangan media pembelajaran yang sekarang sudah berbantuan komputer. Media pembelajaran ini sering juga disebut multimedia pembelajaran. Multimedia adalah media yang menggabungkan lebih dari 2 unsur media yang terdiri dari teks, grafis (gambar, foto, animasi), suara (audio) dan video secara terintegrasi.

Multimedia ini memberikan dampak yang luar biasa dalam pembelajaran. Secara umum manfaat yang dapat diperoleh adalah proses pembelajaran menjadi lebih menarik, lebih interaktif, jumlah waktu mengajar dapat dikurangi, kualitas belajar siswa dapat ditingkatkan dan proses belajar mengajar dapat dilakukan di mana saja dan kapan saja, serta sikap belajar siswa dapat ditingkatkan.

Manfaat tersebut dapat dipetik sebab multimedia pembelajaran memiliki keunggulan-keunggulan, yaitu:

  1. objek-objek yang kecil dan tidak tampak oleh mata dapat diperbesar, misalnya elektron
  2. objek-objek yang sangat besar dan tidak mungkin untuk dihadirkan dalam pembelajaran dapat dikecilkan, misalnya galaksi, bulan, matahari, bintang
  3. objek atau peristiwa yang kompleks, rumit dan berlangsung cepat atau lambat dapat disajikan dalam tampilan layar, misalnya beredarnya bulan mengelilingi bumi dan bumi mengelilingi matahari
  4. objek atau peristiwa yang jauh dapat didekatkan, misalnya matahari, bintang
  5. objek atau peristiwa yang berbahaya dapat disajikan dengan mudah, misalnya reaksi fisi

Dengan demikian, multimedia pembelajaran dengan mudah dapat membangkitkan ketertarikan siswa pada fisika, sebab media pembelajaran ini berhasil menyajikan dan memindahkan fenomena-fenomena fisika yang biasa terjadi di alam nyata ke dalam lingkungan komputer (alam maya).

SAINS NORMAL DAN PARDIGMA KUHN

Titik pusat model sains Kuhnian (Thomas Kuhn, 1922-1996) adalah apa yang disebut sebagai paradigma. Dalam adikaryanya, The Structure of Scientific Revolution, Kuhn tidak menjelaskan secara teguh (konsisten) tentang istilah ini sehingga keterangan yang diberikan acapkali berubah konteks dan arti. Namun, dalam seluruh isi buku tersebut pemilihan istilah paradigma sangat erat terkait dengan terma sains normal (normal science). Seturut dengan itu, bagi Kuhn sains normal merupakan praktik-praktik ilmiah nyata yang dalam suatu kurun tertentu berterima (accptable) dan disepakati oleh mayoritas ilmuwan. Praktik ilmiah ini mengandung seluruh aspek yang terkait dalam disiplin ilmu sains yaitu, teori, dalil-dalil penerapan maupun instrumentasi yang semuanya berkelindan dalam tradisi-tradisi padu tertentu dan riset ilmiah.

Pada kesempatan yang lain, Kuhn menyatakan bahwa paradigma merupakan kerangka referensi berpikir yang mendasari sejumlah teori maupun praktik ilmiah dalam kurun tertentu.
Selama para ilmuwan berada dalam masa sains normal, seluruh kegiatan ilmiah para ilmuwan akan dibimbing oleh paradigma. Pada kurun ini, para ilmuwan tidak disibukkan dengan hal-hal yang amat mendasar sehingga dapat mengembangkan ilmu secara lebih rinci dan mendalam.

Selama kegiatan ilmiah ini, sangat dimungkinkan ilmuwan akan menemukan fenomena-fenomena yang sulit dijelaskan dengan paradigma yang berterima saat itu. Fenomena-fenomena seperti itu disebut sebagai anomali. Jika anomali ini kian menumpuk banyak dan kualitasnya semakin meninggi, maka akan muncul krisis keilmuan. Dalam krisis inilah, paradigma yang saat itu berterima kini mulai dipertanyakan. Pada tahap ini ilmuwan sudah keluar dari masa sains normal. Untuk mengatasi krisis itu, ilmuwan bisa kembali lagi pada cara-cara ilmiah yang lama sambil memperluas cara-cara itu atau mengembangkan suatu paradigma baru (tandingan) yang bisa memecahkan masalah dan membimbing riset berikutnya. Jika yang terakhir ini yang terjadi, maka lahirlah revolusi ilmiah.

Peran data anomali

Data anomali memiliki peran besar untuk melahirkan sebuah penemuan baru dalam sebuah kegiatan ilmiah. Kuhn membagi kegiatan ilmiah ini menjadi 2 bagian yaitu pemecahan teka-teki (puzzle solving) dan penemuan paradigma baru.

Pada kegiatan puzzle solving, para ilmuwan melakukan percobaan dan mengadakan observasi yang tujuannya untuk sekedar memecahkan teka-teki atas fenomena yang ada. Kegiatan ilmiah yang dilakukan bukan untuk mencari kebenaran. Jika paradigma yang digunakan tidak dapat dipakai untuk memecahkan teka-teki yang dihadapi atau justru mengakibatkan konflik (pertentangan), maka satu-satunya jalan keluar adalah paradigma baru harus diciptakan. Untuk itu, kegiatan ilmiah selanjutnya diarahkan pada penemuan paradigma baru, dan jika penemuan paradigma baru ini berhasil, maka akan terjadi perubahan besar dalam ilmu pengetahuan.

Model sains Kuhnian ini dapat ditemukan dalam jejak kajian tentang cahaya yang secara mendalam bisa dilacak sejak peradaban Yunani kuno bahkan jauh sebelumnya. Ilmuwan kunci dalam kajian awal cahaya ialah Euclid yang amat masyhur dengan pendapatnya, “manusia dapat melihat karena mata mengirimkan cahaya kepada benda“. Pendapat Euclid bertahan cukup lama sampai kemudian muncul Alhazen yang bernama asli Ibnu al-Haitham (965-1038). Pendapat ini menemukan anomalinya ketika manusia tidak dapat melihat dalam tempat-tempat yang gelap. Al Hazen berhasil membuktikan kekeliruan pendapat Euclid. Menurutnya, yang benar adalah justru sebaliknya. Manusia dapat melihat karena ada cahaya dari benda yang sampai ke mata.

Dalam perkembangan selanjutnya, beberapa fisikawan tertarik untuk mengetahui cepat rambat cahaya ini. Fisikawan pertama yang dianggap berhasil melakukan pengukuran terhadap cepat rambat cahaya ialah Ole Roemer (1644 -1710) meskipun hasilnya tidak setepat hasil pengukuran sekarang. Menurut pengukuran Roemer pada tahun 1675, cahaya mempunyai laju sebesar 200 ribu km per detik. Fisikawan sebelumnya, Galileo Galilei, hanya menyebutkan secara kualitatif bahwa cahaya mempunyai kecepatan yang luar biasa.

Perkembangan berikutnya tentang kajian cahaya ditengarai dengan terbitnya teori korpuskular cahaya yang diusulkan oleh ’begawan’ fisika klasik Isaac Newton (1642-1727). Dalam teori ini, Newton mengganggap cahaya sebagai aliran partikel (butir-butir cahaya) yang menyebabkan timbulnya gangguan pada eter di dalam ruang. Eter merupakan zat hipotetis (artinya masih perlu diuji) yang dipercaya mengisi seluruh ruang jagad raya. Teori korpuskular cahaya dipercaya oleh fisikawan-fisikawan berikutnya sampai penghujung abad ke-18.

Pada awal abad ke-19, tepatnya tahun 1801, Thomas Young (1773-1829) menemukan adanya peristiwa interferensi pada cahaya. Peristiwa ini tidak bisa dijelaskan dengan teori korpuskular cahaya Newton. Akhirnya paradigma baru digunakan untuk menjelaskan fenomena ini. Peristiwa ini merupakan pertanda bahwa teori gelombang diperlukan untuk menjelaskan hakikat cahaya. Usulan Young diperkuat oleh James Clerk Maxwell (1831-1879) yang menyatakan bahwa cahaya merupakan bagian dari gelombang elektromagnetik. Saat itu, Maxwell masih yakin bahwa gelombang elektromagnetik membutuhkan medium khusus untuk dapat merambat dan ia menamakan medium tersebut sebagai eter bercahaya.

Sayang sekali, keyakinan Maxwell bahwa gelombang elektromagnetik memerlukan medium eter dalam perambatannya dipatahkan oleh fisikawan Michelson dan Morley melalui sebuah percobaan pada tahun 1887. Hasil percobaan Michelson-Morley menegaskan bahwa eter sesungguhnya tidak ada. Sehingga cahaya (sebagai salah satu gelombang elektromagnetik) tidak memerlukan medium untuk merambat.

Upaya penyingkapan rahasia cahaya terus berkembang. Pada masa-masa sekitar 1900-an fenomena cahaya megalami krisis lagi ketika para ilmuwan menemukan gejala efek fotolistrik yang tidak bisa dijelaskan dengan paradigma yang dipakai saat itu, yaitu teori gelombang. Pada tahun 1905 Einstein (1879-1955) menunjukkan bahwa efek fotolistrik hanya dapat dijelaskan dengan menganggap bahwa cahaya terdiri dari aliran diskrit (tidak kontinyu) foton energi elektromagnetik. Anomali cahaya dalam efek fotolistrik ternyata bisa dijelaskan ketika paradigma yang digunakan bukan teori gelombang melainkan teori korpusular cahaya lagi.

LABORATORIUM MAYA

Teknologi komputer saat ini memungkinkan dibuatnya visualisasi untuk segala sesuatu yang sebelumnya hanya bisa dibayangkan. Fenomena-fenomena seperti gerak bulan mengelilingi bumi dan gerak bumi-bulan yang mengorbit matahari menjadi mudah dipahami dengan melihat visualisasi maupun simulasinya.

Hal ini telah menjadi sihir dalam ranah pendidikan fisika yang ditandai lahirnya istilah laboratorium maya (virtual laboratory). Hanya saja istilah ini ternyata belum memiliki takrif yang seragam. Pencarian di Google untuk definisi labortorium maya atau virtual laboratory menunjukkan tidak ada laman yang memberikan takrif untuk kedua istilah ini.

Kemajuan teknologi komputer juga memungkinkan kita melakukan simulasi. Sebagaimana visualisasi, simulasi juga menuntut adanya asumsi-asumsi. Biasanya situasi rill yang disimulasikan menyangkut sistem kompleks. Simulasi sangat bermanfaat ketika eksperimen riil tidak mungkin dilakukan atau terlalu mahal atau berbahaya untuk dilakukan. Dengan simulasi orang membangun adanya laboratorium maya yang secara finansial sangat terjangkau.

Laboratorium berbasis komputer ini memungkinkan para murid atau mahasiswa dapat melakukan praktikum atau eksperimen fisika seolah menghadapi fenomena atau set peralatan laboratorium nyata. Salah satu contohnya adalah yang dikembangkan oleh Departemen Fisika Universitas Colorado at Boulder Amerika melalui teknologi pendidikan fisikanya (Physics Education Technology) di htp://phet.colorado.edu seperti yang disajikan dalam gambar 1 dan gambar 2.

phet1

Gambar 1. Tampilan lab. Maya fisika (Physics education Technology) milik Univ. Colorado

phet2

Gambar 2. Lab. maya untuk fenomena massa dan pegas.

Petunjuk untuk menggunakan lab maya massa dan pegas disajikan dalam lampiran 1. Berdasarkan petunjuk tersebut siswa dapat melakukan percobaan yang hendak menyelidiki sifat dan hubungan antara massa dan pegas melalui media pembelajaran.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Laboratorium maya dikembangkan dengan asumsi-asumsi yang determinsitik, selalu dalam keadaan ideal sehingga tidak memungkinkan adanya data-data yang anomali. Ini dapat dilihat lewat action scriptnya dengan cara menmbongkanya dengan perangkat lunak semacam Sothink SWF Decompiler (http://www.sothink.com/product/flashdecompiler/). Data anomali tidak akan pernah dapat ditemukan sehingga penemuan-penemuan baru tidak akan pernah terjadi.
Seringnya para siswa melihat visualisasi juga akan menyebabkan lemahnya daya imajinasi. Visualisasi di komputer dihasilkan dengan asumsi-asumsi. Oleh karena itu, situasi yang digambarkan dalam visualisasi tentu berbeda dari situasi riil yang digambarkannya.

Jelas sekali, ini akan memberikan pengalaman yang berbeda ketika siswa belajar topik yang sama melalui peralatan yang nyata, dimana keadaan-keadaan yang melingkupinya tidak selalu dalam keadaan ideal dan indeterministik. Misalnya saja yang sangat mencolok adalah dalam laboratorium maya massa dan pegas, siswa tidak akan pernah menjumpai pegas mencapai titik kejenuhan sehingga tidak bisa berfungsi lagi. Dalam mengukur, siswa tidak akan memiliki pengalaman kesalahan paralaks ketika menggunakan penggaris. Pengalaman-pengalaman seperti ini sangat penting sebab bisa memperkaya daya imajinasi siswa tentang fenomena yang dipelajari.

Hal ini berbeda ketika siswa melakukan kegiatan yang sama di laboratorium nyata. Kerusakan pegas dan kesalahan paralaks dapat memunculkan data-data anomali sehingga hasil yang didapat tidak mesti sesuai dengan perkiraan teori. Data-data anomali ini akan memicu rasa ingin tahu dan memacu daya imajinasi siswa. Ketika siswa benar-benar sudah terjun dalam penelitian yang sebenarnya, seringkali alam memberikan teka-teki yang memaksa peneliti untuk memiliki daya imajinasi yang tinggi. Laboratorium maya tidak bisa menyediakan ini sebab ia dihasilkan dengan asumsi-asumsi yang determinsitik.

KESIMPULAN

Media pembelajaran fisika berbantuan komputer (laboratorium maya) tidak mengikuti model sains Kuhnian. Hal ini disebabkan laboratorium maya dikungkung oleh kendala-kendala deterministik. Dengan demikian istilah laboratorium maya tidak tepat sebab hanya berfugsi untuk menunjukkan gejala fisika yang terjadi. Laboratorium maya masih dapat digunakan untuk pembelajaran fisika dalam funsi untuk menunjukkan fenomena fisika yang terjadi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Peneliti mengucapkan banyak terima kasih kepada Drs. Ishafit, M.Si dan Winarti, S.Pd, M.Pd.Si atas bantuan yang telah diberikan dalam penulisan artikel ini sampai selesai.

PUSTAKA

  1. Kuhn, Thomas S., 2002, The Structure of Scientific Revolutions: Peran Paradigma dalam Revolusi Sains, Remaja Rosdakarya, Bandung
  2. Physics Education Technology, http://phet.colorado.edu

Disajikan dalam Seminar Nasional Kecenderungan Baru Fisika dan Kependidikannya Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang, 07 Agustus 2008