Penerapan Asesmen dengan Pendekatan STEM (Sains, Teknologi, Engineering, dan Matematika)

teaching • 15 Sep 2023

Salah satu strategi pembelajaran dalam Sains yaitu penerapan pendekatan STEM (Sains, Teknologi, Engineering, dan Matematika). Pendekatan STEM ini tidak hanya mengajarkan siswa terhadap pengetahuan teori, tetapi juga memberikan pengalaman langsung dalam proses pembelajaran melalui proyek yang diberikan oleh guru.

Pembelajaran dengan pendekatan STEM memiliki proses pikir, desain, proses buat, dan tahap uji. Proses tersebut mungkin sedikit berbeda dengan pembelajaran biasanya karena dalam pendekatan STEM, ketika siswa selesai mengerjakan proyek, guru akan melakukan pengujian apakah hasil yang dikerjakan sudah sesuai atau tidak. Jika belum sesuai, siswa harus melakukan desain ulang proyek yang ditugaskan.

Proses tersebut dilakukan dalam pendekatan STEM karena terdapat integrasi antara tahap rekayasa (engineering) dan proses ilmiah (sciencetific) di dalamnya. Adapun unsur Engineering dalam STEM artinya suatu tahap perancangan objek, proses, dan sistem yang sesuai kebutuhan manusia.

Pentingnya Penerapan Pendekatan STEM (Sains, Teknologi, Engineering, dan Matematika)

Amerika Serikat pertama kali meluncurkan pembelajaran STEM di tahun 1990-an untuk meningkatkan daya saing dan kualitas sumber daya manusia terutama dalam bidang ilmu pengetahuan dan teknologi secara global. Pendekatan STEM kemudian semakin massif dan bahkan menjadi slogan reformasi pada pendidikan abad ke 21 di Amerika karena laporan dari berbagai penelitian yang menyebutkan kurangnya capaian siswa AS terhadap tingkat literasi sains untuk mengisi lapangan kerja sesuai dengan bidang STEM. Sebagai contohnya di tahun 2018, pemerintah AS merilis laporan terdapat 20% lulusan sekolah menengah AS yang siap kerja dibidang STEM dan 15 tahun sebelumnya hanya terdapat 10% lulusan sains dan teknik.

a. Relevansi dengan Kebutuhan Dunia Kerja

Salah satu alasan pentingnya pendidikan STEM karena memiliki relevansinya terhadap dunia kerja dan prospek gaji yang diterima. Merilis data Pew Research Center tahun 2018, lapangan kerja terkait STEM mengalami pertumbuhan sekitar 79% sejak tahun 1990. Kemudian, Badan Statistik Tenaga Kerja AS memproyeksikan terjadi peningkatan sebesar 7,7% di tahun 2030 untuk semua jenis pekerjaan dengan 7,5% kategori non-STEM dan pekerjaan STEM akan meningkat sebesar 10,5%. Demikian juga dengan jumlah penghasilan yang diterima, jumlah pekerja STEM jauh lebih besar dibanding pekerja non-STEM.

b. Keahlian yang Beragam

Pendekatan STEM dalam pendidikan memiliki integrasi terhadap pemikiran kritis dan keterampilan yang dimiliki oleh siswa melalui praktik engineering yang terdapat dalam semua mata pelajaran secara menyeluruh. Oleh karena itu, penerapan pendekatan STEM dalam mata pelajaran secara efektif dapat menghasilkan keterampilan tingkat tinggi pada siswa.

Pendekatan STEM dalam pendidikan menjadi bagian penting karena berhubungan dengan tantangan teknologi global ke depan. STEM menjadi salah satu kunci kemajuan dan inovasi untuk mengembangkan kualitas SDM terutama dalam pemahaman saintifik dan transformasi pendidikan yang mengarah pada pengembangan teknologi dalam memecahkan masalah kehidupan. Dengan demikian, pembelajaran STEM menjadi suatu keharusan untuk diberikan pada siswa agar siap menghadapi persaingan global.

Berikut ini langkah pembelajaran STEM.

Refleksi, yang melatih siswa dalam menemukan masalah sebelum melakukan investigasi.
Research, yaitu melatih siswa untuk mencari dan memilih sumber relevan.
Discovery, siswa dilatih untuk menemukan proses pembelajaran dan menentukan apa saja yang belum dipahami atau diketahui.
Aplication, yaitu melatih siswa dalam memecahkan masalah dengan memodelkan masalah yang akan dipecahkan, melakukan uji model yang dirancang dan mengulang langkah awal apabila hasil uji tidak sesuai harapan.
Communication, siswa dilatih mengembangkan keterampilan komunikasi dan kolaborasi dalam bentuk presentasi model maupun solusi yang ditemukan.

Meski belum populer seperti di Amerika atau negara maju lainnya, pembelajaran STEM di Indonesia sebenarnya mulai dilirik dalam kurikulum sekolah di Indonesia dan masih dalam proses berkembang sehingga belum adanya penilaian (asesmen) yang baku untuk diterapkan dalam pembelajaran STEM.

Kendati tidak ada aturan baku, salah satu penerapan Asesmen dengan Pendekatan STEM (Sains, Teknologi, Engineering, dan Matematika) dapat dilakukan melalui asesmen kinerja atau pengamatan terhadap aktivitas, unjuk kerja atau interaksi siswa. Dengan asesmen kinerja, penilaian tidak hanya terbatas pada hasil belajar atau produk melainkan bagian dari proses pembelajaran secara menyeluruh. Pengetahuan, keterampilan, kecerdasan bahkan produk dapat diukur dalam asesmen kinerja.

Penerapan Asesmen Pendekatan STEM menggunakan asesmen kinerja memerlukan kesepakatan antara guru dan siswa dalam menentukan proyek dan kriteria yang akan dikerjakan. Asesmen kinerja ini merupakan penilaian non-tes dengan standar ketentuan yang telah ditetapkan oleh guru dan siswa sebelumnya.

Kelebihan dari asesmen kinerja dalam pembelajaran STEM ialah sebagai berikut.

Siswa memiliki kesempatan dalam mendemonstrasikan proses.
Proses yang didemonstrasikan merupakan hasil dari observasi langsung.
Terdapat evaluasi lengkap terhadapa aspek penalaran, lisan, bahkan keterampilan fisik siswa.
Memiliki kesepakatan terhadap tugas dan kriteria penilaian antara guru dan siswa.
Guru melakukan penilaian keterampilan secara kompleks.
Mendorong pembelajaran yang berbasis pada kehidupan nyata, terutama dalam pembelajaran IPA, asesmen kinerja lebih fokus pada penilaian proses dibanding produk/hasil.

Berdasarkan hasil penelitian, penerapan asesmen dengan pendekatan STEM yang dirancang menggunakan asesmen kinerja ternyata dapat mengungkap keterampilan siswa dalam proses sains yang menjadi dasar bagi siswa untuk mempelajari sains. Dengan demikian, guru dapat menilai kemampuan siswa secara individual melalui tugas yang diberikan dan telah disesuaikan dengan tahapan pembelajaran menggunakan pendekatan STEM.

Setiap tugas yang diberikan tersebut memiliki rubrik penilaian sebagai acuan dalam memberi penilaian. Lebih lanjut, penilaian langsung dapat dilakukan apabila terkait psikomotorik siswa misalnya saat penggunaan alat/bahan dan melakukan proses percobaan.

Tolak ukur penerapan asesmen kinerja pendekatan STEM di antaranya berupa keterampilan proses Sains dan desain proses engenering. Proses observasi, interpretasi (penafsiran), klasifikasi (pengelompokkan), prediksi, komunikasi, rencana percobaan, penerapan konsep, mengajukan pertanyaan, penggunaan alat dan melakukan percobaan merupakan proses sains. Sedangkan menemukan masalah, menemukan solusi, membuat dan menguji model, melakukan refleksi serta melakukan desain ulang merupakan proses yang ada dalam engineering.

Penerapan Pendidikan STEM dalam Pembelajaran Sains di SMA

Berikut ini contoh penerapan pendidikan STEM dalam pembelajaran Sains di SMA materi Suhu dan Kalor.

Proyek yang dilakukan:

Siswa akan membuat termometer manual dan digital

Sains:

Siswa melakukan penyelidikan dan penelitian untuk mengidentifikasi dan menjawab pertanyaan ilmiah tentang bagaimana cara pembuatan termometer. Misalnya memahami materi tentang konsep pemuaian, rangkaian listrik untuk membuat termometer dan penggunaan NaCl untuk penurunan titik beku.

Matematika:

Siswa menentukan skala dan membuat persamaan.

Teknologi:

Untuk membuat termometer manual, siswa melakukan konstruksi teknologi sederhana.

Engineering:

Dengan pengetahuan dan keterampilan yang dimiliki, siswa merancang program untuk mengukur suhu agar bisa membuat termometer manual dan digital. Dalam pendekatan STEM, pengetahuan engineering memang dapat membantu siswa dalam mempermudah perancangan suatu prosedur untuk mencari solusi atas kebutuhan manusia.

Demikianlah penjelasan mengenai penerapan asesmen dengan pendekatan STEM (Sains, Teknologi, Engineering, dan Matematika) beserta bagaimana contoh penerapannya di dalam proses kegiatan belajar. Semoga bermanfaat!