Keterampilan Proses Sains

Pengertian Keterampilan Proses Sains

Subagyo (2009) mendefinisikan bahwa keterampilan proses sains adalah suatu keterampilan dalam pembelajaran IPA yang beranggapan bahwa IPA itu terbentuk dan berkembang melalui suatu proses ilmiah yang juga harus dikembangkan pada peserta didik sebagai pengalaman yang bermakna dan dapat digunakan sebagai bekal perkembangan diri selanjutnya. Bundu (2006), mengemukakan bahwa keterampilan proses sains (science process skill) adalah sejumlah keterampilan untuk mengkaji fenomena alam dengan cara-cara tertentu untuk memperoleh ilmu dan pengembangan ilmu itu selanjutnya.

Hayward (2003) menyatakan, “as Teachers, we are well aware that the study of science involves much more than just the gainining of knowledge.” Menjadi guru sains hendaknya sadar bahwa dalam pembelajaran sains perlu melibatkan banyak hal. Bukan hanya memperoleh pengetahuan. Hal yang perlu dilibatkan selain pengetahuan yaitu dapat berupa keterampilan praktik untuk mengembangkan pemahaman terhadap dunia sekitar manusia berupa fenomena fisika dan benda hidup. Sesuai dengan pendapat Hayward (2003), indeed, the body of kowledge that we call science has been built up over the centuries through observation, investigation and experimentation. As Science teachers, we have a duty to teach students the skill they need to be the scientist of the future. They will, of course, require a sound body of knowledge, but will also need to have the practical skill to extend humankind’s understanding of the world around us, whether it be associated with physical phenomena, materials or living things.

Dalam proses pengkajian sains dunia sekitar memerlukan suatu keterampilan. Menurut Bundu (2006), “pengkajian sains dari segi proses disebut juga keterampilan proses sains (science process skill) atau disingkat saja dengan proses sains. Selain itu, menurut pandangan Bundu (2006), “melalui keterampilan proses sains, siswa dapat mempelajari sains layaknya ilmuan sains yakni melakukan observasi, klasifikasi, inferensi, merumuskan hipotesis, dan melakukan eksperimen.” Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia, “keterampilan adalah kecakapan untuk menyelesaikan tugas.” Selain itu Oviana (2013) menyatakan bahwa, “keterampilan merupakan kemampuan menggunakan pikiran, nalar dan perbuatan secara efisien dan efektif untuk mencapai suatu hasil tertentu termasuk kreativitas.” Dalam pendidikan, terdapat keterampilan dalam proses. Menurut Nuryani, keterampilan proses merupakan keterampilan yang melibatkan keterampilan kognitif atau intelektual, manual dan sosial. Keterampilan kognitif atau intelektual terlibat karena mahasiswa melakukan keterampilan menggunakan pikirannya. Keterampilan manual juga terlibat dalam keterampilan proses karena melibatkan penggunaan alat dan bahan, dan keterampilan sosial mahasiswa dapat berinteraksi dengan sesama mahasiswa dalam melaksanakan kegiatan belajar mengajar dengan menggunakan keterampilan proses, misalnya mendiskusikan hasil pengamatan (Oviana, 2013).

Keterampilan proses merupakan suatu pendekatan yang digunakan dalam pembelajaran. Menurut Oviana (2013), “pendekatan keterampilan proses merupakan pendekatan pembelajaran yang bertujuan untuk mengembangkan sejumlah kemampuan fisik dan mental sebagai dasar untuk mengembangkan kemampuan yang lebih tinggi pada diri mahasiswa.” Selain itu, “pendekatan keterampilan proses juga merupakan perlakuan yang diterapkan dalam pembelajaran yang menekankan pada pembentukan keterampilan untuk memperoleh pengetahuan secara ilmiah (Oviana, 2013).” Keterampilan proses sains memberikan keuntungan dalam proses pembelajaran. Azizahwati dkk (2009) mengungkapkan bahwa tujuan keterampilan proses dalam pembelajaran IPA adalah mengembangkan kreativitas siswa dalam belajar sehingga siswa secara aktif dapat mengembangkan dan menerapkan kemampuannya. Selain itu, menurut Trianto, tujuan melatih keterampilan proses pada pembelajaran IPA, yaitu meningkatkan motivasi dan hasil belajar siswa, karena dalam melatihkan ini siswa dipacu untuk berpartisipasi secara aktif dan efisien dalam belajar, menuntaskan hasil belajar siswa secara serentak (Delismar dkk, 2013).

Menurut Semiawan penggunaan keterampilan proses dalam pembelajaran, anak akan mampu menemukan dan mengembangkan sendiri fakta dan mengembangkan sikap dan nilai yang dituntut (Azizahwati, 2009).” Penggunaan peristiwa sains dalam pembelajaran sains membantu dalam penyelesaian masalah dan membuat keputusan, sesuai dengan pernyataan Harlen, “they are essential in enabling learners to develop an understanding of, and the ability to, identify and use relevant science evidence in solving problems and making decisions (Ambross dkk, 2014). Keterampilan proses sains terdapat dua macam yaitu keterampilan proses sains dasar dan keterampilan proses sains integrasi. Keterampilan proses sains dasar merupakan hal yang dilakukan orang dalam sains. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “what people do when they do science.”

Selain itu, Rezba dkk (1995) juga menyatakan “while learning the basic science process skill, you too wil be an active learner.” Dari pernyataan tersebut diketahui bahwa keterampilan proses sains dasar dapat menjadikan seseorang pembelajar yang aktif sedangkan keterampilan proses sains integrasi merupakan keterampilan mengenai bagaimana sesuatu hal bekerja dan dapat dijawab pertanyaan melalui desain dan pelaksanaan eksperimen. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “students are learning the integrated science process skills, they inquire about how thins work and thhey seek answer to their own question by designing and conducting experiments.” Dengan demikian keterampilan proses sains integrasi merupakan pengembangan dari keterampilan proses sains dasar.

Gagne dalam Purwandono (2000) mendeskripsikan keterampilan proses sains sebagai berikut: 

1. Keterampilan proses sains merupakan keterampilan khas yang digunakan oleh semua saintis, serta dapat diterapkan untuk memahami fenomena.
2. Setiap keterampilan proses sains merupakan sains tingkah laku ilmuwan yang dapat dipelajari oleh siswa.
3. Keterampilan proses dapat ditransfer antara isi pelajaran-pelajaran dan memberi sumbangan pada pikiran rasional dalam kehidupan sehari-hari.

Jenis-jenis Keterampilan Proses Sains

Mengingat sains pada hakikatnya bukan saja selain produk, tetapi juga proses, maka mengembangkan KPS dalam diri siswa sangat penting. Keterampilan proses sains menurut Kemdikbud (2014) dibedakan menjadi dua kelompok yaitu keterampilan proses dasar (basic skill) dan keterampilan proses terintegrasi (integrated skills). Keterampilan proses dasar terdiri atas mengamati, menggolongkan atau mengklasifikasi, mengukur, mengkomunikasikan, menginterpretasi data, memprediksi, menggunakan alat, melakukan percobaan, dan menyimpulkan. Sedangkan jenis-jenis keterampilan terintegrasi meliputi merumuskan masalah, mengidentifikasi variabel, mendeskripsikan hubungan antarvariabel, mengendalikan variabel, mendefinisikan variabel secara operasional, memperoleh dan menyajikan data, menganalisis data, merumuskan hipotesis, merancang penelitian, dan melakukan penyelidikan/percobaan.

Dengan pola yang hampir sama, Bundu (2006) mengemukakan keterampilan proses sains dibagi atas dua kelompok. Pertama, keterampilan dasar yang meliputi:

1. observasi,
2. klasifikasi,
3. komunikasi,
4. pengukuran,
5. prediksi, dan
6. penarikan kesimpulan.

Kedua, keterampilan terintegrasi yang meliputi;

1. mengidentifikasi variabel,
2. menyusun tabel data,
3. menyusun grafik,
4. menggambarkan hubungan antar variabel,
5. memperoleh dan memproses data,
6. menganalisis investigasi,
7. menyusun hipotesis,
8. merumuskan variabel secara operasional,
9. merancang investigasi, dan
10. melakukan eksperimen.

Masih banyak lagi pengelompokan keterampilan proses sains yang harus dikuasai tetapi pada prinsipnya hampir tidak berbeda pendapat antara satu ahli dengan ahli yang lain. Perbedaan hanya ada pada segi jumlah, dan hal itu pun hanya karena ada yang mengelompokkan lebih dari satu keterampilan proses sains pada kategori tertentu. Secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa dalam pembelajaran sains harus terdapat aktivitas mengamati, memprediksi, melakukan percobaan, menganalisis data, menyimpulkan, dan mengkomunikasikan hasil kegiatan yang telah dilaksanakan.

Siswa menggunakan alat indera untuk mengamati objek atau kejadian dan mencari pola-pola tertentu. Mereka membuat prediksi atau meramalkan kemungkinan-kemungkinan yang akan terjadi sebelum mereka meneliti yang sesungguhnya. Membuktikan hasil prediksi mereka dengan melakukan percobaan, dan menganalisis data hasil percobaan.Mereka menyimpulkan penjelasan yang diperoleh melalui hasil percobaan dan dapat merubah prediksi berdasarkan informasi baru yang tersedia, serta mengkomunikasikan kesimpulan yang diperoleh baik secara lisan maupun tertulis.

Penilaian Keterampilan Proses Sains

Menurut Bundu (2006), bentukpenilaian yang digunakan untuk mengukur keterampilan proses sains yang digunakan dapat bervariasi bergantung pada jenis keterampilan proses apa yang akan direkam datanya. Sedangkan dalam perakitan instrumen juga berpedoman pada kriteria instrumen yang baik yakni validitas, reliabilitas, dan kepraktisan instrumen. Winkel dalam Bundu (2006) mengemukakan ada empat metode yang dapat digunakan dalam penilaian proses sains yaitu:

1. membuat daftar pertanyaanbisa berbentuk pilihan ganda atau skala penilaian,
2. observasi, menggunakan alat yang disesuaikan dengan apa yang akan diobservasi,
3. wawancara, menyangkut pengalaman siswa dalam proses belajar mengajar, dan
4. laporan tertulis, dibuat oleh siswa pada akhir suatu program pengajaran.

Sedangkan langkah-langkah yang harus diperhatikan dalam penyusunan penilaian keterampilan proses sains antara lain:

1. Menentukan jenis keterampilan proses yang akan dinilai
2. Menentukan indikator-indikator jenis keterampilan proses yang akan dinilai
3. Menentukan dan mengembangkan instrumen penilaian yang akan digunakan
4. Validasi instrumen (validasi ahli atau uji coba di lapangan)

Keterampilan Proses Sains Dasar

Keterampilan proses sains dasar ada 6, yaitu observasi, klasifikasi, mengukur, menyimpulkan, mengkomunikasikan dan memprediksikan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), they use their senses to observe object and events and they look for patterns in those observations. They classify to form new concepts by searching for similarities and differences. Orally and in writing, they communicate what they know and are able to do. To quantify descriptions of objects and events, they measure. They infer explanations and willingly change their inferences as new information becomes available. And they predict possible outcomes before they are actually observed. Berikut ini adalah penjelasan dari macam-macam keterampilan proses sains dasar:

1. Observasi
   Observasi atau pengamatan adalah salah satu keterampilan ilmiah yang mendasar. Mengobservasi berbeda dengan melihat. Penggunaan keterampilan proses ini melibatkan pelajar untuk mencatat dengan rinci suatu objek, makhluk hidup dan peristiwa baik diperintah maupun tidak diperintah oleh guru untuk mencatat persamaan dan perbedaan. Sesuai dengan pernyataan Department of Education, “using this process skill may involve learners noting deetails about object, organisms and events with and without prompting by the teacher, as well as noting similarities amd differences, describing them in general terms, or describing them numerically (Ambross, 2014).” Keterampilan proses sains observasi berperan penting dikarenakan membantu pembelajaran atas objek dan fenomena alam menggunakan lima indera. Dengan adanya keterampilan proses sains observasi, maka dapat dikembangkan keterampilan proses lainnya seperti menyimpulkan, mengkomunikasikan, memprediksikan, mengukur dan mengklasifikasikan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), by observing we learn about the fantastic world around us. We observe objects and natural phenomena through our five sense... ability to observe is the most basic skill in science and is essential to the development of other science process skill such as inferring, communicating, predicting, measuring, and classifying.
2. Prediksi
   Prediksi merupakan penggunaan pengetahuan untuk memutuskan apa yang akan terjadi jika dilakukan pengubahan terhadap sesuatu. Sesuai dengan pendapat Ambross dkk (2014) bahwa “predicting involves learners’ using knowledge to decide what will happen if something is changed in a situation.” Selain itu Ambross dkk (2014) juga menyatakan, “this skill includes predicting from patterns in information, or interpreting a model of a system to predict how a change in one variable will cause a change in another.” Hal yang dapat diprediksi adalah pola informasi dan akibat terjadi perubahan satu variabel terhadap variabel lainnya. Prediksi menurut Rezba dkk (1995) merupakan “order in our environment permits us to recognize patterns and to predict from the patterns what future observations will be.” Dari lingkungan dapat dikenali pola sehingga dapat diprediksikan apa yang akan terjadi. Pola diperoleh dari hasil observasi terlebih dahulu.
3. Klasifikasi
   Pemahaman terhadap jumlah objek, peristiwa dan benda hidup di dunia sekitar perlu dilakukan pengelompokkan. Pengelompokkan dilakukan berdasarkan hasil observasi mengenai persamaan, perbedaan dan hubungan timbal balik sesuai dengan tujuan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), for us to comprehend the overwhelming number of object, events, and living things in the world around us, it is necessary to impose some kind of order. We impose order by observing similarities , differences, and interrelationships and by grouping object accordingly to suit some purpose.
   Keterampilan dalam mengelompokkan pengetahuan sains disebut keterampilan proses sains klasifikasi. Keterampilan proses sains klasifikasi memiliki kegunaan yaitu dapat mengetahui formasi suatu pengetahuan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “it is important to remember that classification is the process skill central to concept formation.”
4. Kesimpulan
   Menurut Rezba dkk (1995), “inference is explanation or interpretation of an observation.” Kesimpulan adalah penjelasan atau interpretasi dari suatu observasi. Menurut Rezba dkk (1995), “we have better appreciation of our environment when we are able to interpret and explain things happening around us.” Kesimpulan memiliki manfaat yaitu menjadi bentuk apresiasi terbaik terhadap lingkungan ketika mampu menjelaskan hal-hal yang terjadi di dunia sekitar.
5. Mengkomunikasikan
   Keterampilan mengkomunikasikan merupakan kemampuan untuk berkomunikasi dengan yang lain. Hal ini penting untuk menunjukkan apa yang kita lakukan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “our ability to communicate with others is basic to everything we do.” Dengan adanya kemampuan berkomunikasi, suatu ide; perasaan; dan kebutuhan dapat diekspresikan kepada orang lain. Selain itu, komunikasi merupakan dasar untuk penyelesaian masalah. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “we all have a need to express our ideas, feelings, and needs to others and we begin to learn early in life that communication is bassic to problem solving.” Dengan adanya keterampilan mengkomunikasikan, pelajar dapar menjelaskan prosedur dan desain eksperimen yang telah selesai dilakukan. Selain itu, dapat diidentifikasikan kesulitan yang dialami dan dijelaskan bagaimana memperbaiki penyelidikan yang sama dengan pola yang benar dan tepat. Sesuai dengan pernyataan Dawson and Venville, “this process skill may involve a a situation in which learners reflect on the procedure and experimental design after having completed an investigation. They need to identify the difficulties they experiences anf reflect on how they could improve the same investigation in terms of fairness and accuracy" (Ambross, 2014). Keterampilan proses sains komunikasi membantu seseorang untuk memberitahukan informasi mengenai proses sains yang telah dilakukan.
6. Mengukur
   Keterampilan proses sains mengukur merupakan keterampilan yang digunakan untuk mengetahui hasil observasi secara kuantitatif. Melakukan pengukuran tentu menggunakan satuan yang tepat. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “well developed skill in measuring are essential in making quantitative observations, comparing and classifying things around us, and communicating effectively to others.”

Keterampilan Proses Sains Integrasi

Keterampilan proses sains integrasi ada beberapa macam yaitu mengidentifikasi variabel, membuat hipotesis, menganalisis penyelidikan, membuat tabel dan grafik, mendefinisikan variabel, mendesain penyelidikan, dan eksperimen. Hal ini sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995) bahwa “they integrated science process skill include identifying variables, constructing hypotheses, analyzing investigations, tabulating and graphing data, definiting variables, designing investigations,and experimenting.”

1. Identifikasi Variabel
   Keterampilan mengidentifikasi variabel merupakan keterampilan yang dilakukan agar dapat dilakukan penyelidikan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “this important skill will be used throughout this section whenever you analyze how someone else conducted an investigation or whenever you plan and carry out an investigation of your own.”
2. Membuat Tabel dan Grafik
   Keterampilan membuat tabel merupakan keterampilan yang dibutuhkan untuk mengatur data suatu penyelidikan dalam tabel. Ketika data dipresentasikan dalam tabel yang terorganisir dengan baik, pola dalam perubahan data akan terungkap. Sesuai dengan pernyatan Rezba dkk (1995), “one of the skills needed to conduct an investigation is the organization of data in tables. When data are presented in well organized tables, trends and patterns of change in data are often revealed.”
   Keterampilan membuat grafik merupakan cara membuat data informtasi mudah dipahami. Hal ini dikarenakan gambar berupa data grafik lebih komunikatif dibandingkan menggunakan pembicaraan atau pesan tertulis Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “a picture is worth a thousand word. Almost everyone has heard this famous saying. Often it is true that information can be communicated more easily with a picture instead of using a spoken or written message....one special kind of picture a graph..”
3. Mendeskripsikan Hubungan Variabel
   Keterampilan mendeskripsikan hubungan variabel adalah kemampuan menjelaskan hubungan variabel pada grafik. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “one other skill associated with graping needs the learned the skiil of interpreting a graph.”
4. Memperoleh dan Memproses Data
   Keterampilan memperoleh dan memproses data merupakan keterampilan merencanakan penyelidikan untuk memperoleh data serta dapat membuat grafik dari data yang diperoleh. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “However, the number pairs in these data tables were produced by someone else. In this chapter you will carry out several investigations and produced your own table data.
5. Menganalisis Penyelidikan
   Keterampilan menganalisis penyelidikan merupakan kegiatan mengenali bentuk penyelidikan yang akan dilakukan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “before you can design your own investigations, you need to learn to recognize the parts of a typical investigation. What are the variables under study? What hypothesis is being tested? These and other questions can be answered by analyzing an investigation.”
6. Membuat Hipotesis
   Keterampilan membuat hipotesis merupakan kegiatan memprediksi hubungan antara variabel. Selain itu, keterampilan tersebut menjadi petunjuk dalam melakukan penyelidikan mengenai data yang akan dikumpulkan. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “hypotheses are predictions about the relationships between variables. The hypotheses provides guidance to an investigation about what data to collect”
7. Mendefinisikan Variabel Secara Operasional
   Keterampilan mendefinisikan variabel adalah keterampilan menentukan cara untuk mengukur suatu variabel. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “however, before making the measurements the investigator must decide how to measure each variable.”
8. Eksperimen
   Keterampilan eksperimen merupakan aktivitas seluruh keterampilan proses sains. Sesuai dengan pernyataan Rezba dkk (1995), “experimenting is the activity that puts together all of the science process skill...” Keterampilan proses sains dapat dimunculkan dalam pembelajaran. Namun hal tersebut tidaklah mudah. Diperlukan metode pengajaran yang tidak bersifat tradisional seperti metode ceramah, karena metode tersebut tidak dapat mengembangkan keterampilan proses sains. Sesuai dengan penelitian Zeidan dan Jayosi (2015), “this finding may be due to the traditional teaching method used by the teachers.”

Pengembangan keterampilan proses sains dapat diperhatikan dari segi penggunaan pendekatan pengajaran. Pendekatan pengajaran yang digunakan dalam kelas sains dapat memunculkan keterampilan proses sains peserta didik. Sesuai dengan pernyataan Rauf dkk (2013), “this study implied that teaching approaches used in a science class can provide opportunity to inculcate science process skills.” Pendekatan pengajaran yang dapat digunakan dalam pembelajaran adalah pendekatan pembelajaran yang menjadikan siswa sebagai pusat pembelajaran. Hal ini bertujuan agar siswa aktif dalam mengikuti kegiatan pembelajaran. Sesuai dengan penelitian yang telah dilakukan Balanay dan Elnor (2013), “the results obtained in this study is a very good indication of the positive outcomes of student-centred approach.”