Analisis Teoretis Pembelajaran Eksperiensial Untuk Mengajarkan Konsep Sains

July 11, 2022July 11, 2022 bigvand21 Analisis Teoretis, Konsep Sains

Analisis Teoretis Pembelajaran Eksperiensial Untuk Mengajarkan Konsep Sains – Penelitian awal menyelidiki pemahaman siswa muda tentang konsep sains menggunakan peralatan fisik, tetapi kemajuan teknologi sekarang berarti ada pilihan baru untuk memperkenalkan ide-ide ini, melalui perangkat seperti iPad dan simulasi. Namun, penelitian yang menyelidiki penggunaan simulasi dalam pembelajaran sains tahun-tahun awal masih terbatas. Penelitian ini menerapkan revisi model teori Pembelajaran Eksperiensial Kolb untuk menentukan apakah simulasi sains berdasarkan usia efektif untuk mengajar anak usia 5 tahun prosedur pembuatan rangkaian sederhana dan konsep kelistrikan, dan fungsi komponen rangkaian.

Analisis Teoretis Pembelajaran Eksperiensial Untuk Mengajarkan Konsep Sains

thebigvantheory – Ini juga mengeksplorasi apakah keterlibatan mereka dengan simulasi memberikan peluang berharga untuk melatih kemampuan tingkat tinggi seperti pemikiran reflektif dan abstraksi – keterampilan yang sering dikutip dalam literatur sebagai hasil berharga dari siswa yang lebih tua dan penggunaan simulasi oleh orang dewasa. Temuan menunjukkan siswa mengembangkan dasar pengetahuan prosedural yang kuat tentang membangun sirkuit yang berbeda, dan pengetahuan fungsional tentang komponen sirkuit yang mereka terapkan pada desain sirkuit yang berbeda. Munculnya tentatif, teori umum tentang arus dan efek dari desain sirkuit yang berbeda pada kinerja resistor – terkait dengan latihan berpikir reflektif dan deskriptif, juga dicatat di banyak siswa. Namun, contoh ditemukan dari beberapa simulasi yang muncul untuk mendorong kesalahpahaman umum, seperti arus yang ‘dikonsumsi’ oleh resistor – menunjukkan guru harus sangat waspada dan bekerja sama dengan siswa, untuk memastikan pemahaman yang akurat dikembangkan. Secara keseluruhan, dengan dukungan guru yang tepat dan pemilihan serta peninjauan yang cermat, studi menyimpulkan simulasi dapat efektif untuk memperkenalkan siswa muda pada konsep ilmu fisika sederhana, dan untuk memberi mereka kesempatan untuk terlibat dalam proses berpikir tingkat tinggi.

Artikel ini merinci hasil dari penelitian yang melibatkan sekelompok siswa sekolah dasar Selandia Baru berusia 38, 5 tahun yang menggunakan berbagai simulasi di iPad, untuk mempelajari tentang prosedur pembuatan sirkuit sederhana dan konsep kelistrikan. Studi ini menyelidiki apakah simulasi, dikombinasikan dengan bimbingan guru strategis, efektif untuk memperkenalkan siswa muda pada prosedur dan konsep rangkaian sederhana, bagaimana komponen rangkaian berfungsi, dan sejauh mana simulasi memberikan kesempatan untuk melatih kemampuan tingkat tinggi seperti pemikiran reflektif dan konseptualisasi abstrak. . Menerapkan revisi model teori Experiential Learning (ELT) Kolb (1984), menggunakan data tangkapan layar dan audio untuk menganalisis interaksi siswa satu sama lain dan simulasi terhadap revisi elemen Kolb Pengalaman, Pengamatan, Konseptualisasi dan Eksperimen. Model Kolb memberikan lensa berharga untuk belajar tentang bagaimana siswa membangun pemahaman sirkuit dari pengamatan peristiwa dalam simulasi, dan dari interpretasi mereka terhadap tanggapan simulasi terhadap tindakan mereka, membangun teori tentatif, penjelasan tentang bagaimana dan mengapa sirkuit bekerja, karena mereka melakukannya.

Sementara sejumlah penelitian telah dilakukan dengan siswa muda menggunakan simulasi untuk pembelajaran matematika (misalnya, Bullock, Moyer-Packerman, Shumway, MacDonald & Watts, 2015; Rosen & Hoffman, 2009; Steen, Brooks & Lyon, 2006) dan khususnya pendidikan (misalnya, Bouck, Satsangi, Doughty & Courtney, 2014), tampaknya jauh lebih sedikit studi yang diselesaikan untuk digunakan dalam pembelajaran sains tahun-tahun awal. Studi ini relevan dan tepat waktu, mengingat peningkatan pesat dalam penggunaan perangkat seluler lintas kurikulum di sekolah, panggilan untuk melibatkan siswa yang lebih muda dalam pertanyaan dan aktivitas berbasis STEM (misalnya, Dewan Riset Nasional, 2011; Quinn & Bell, 2013; Vasquez, Sneider & Comer, 2013), dan penelitian yang menyarankan nilai dalam menggunakan simulasi untuk mengembangkan kemampuan berpikir tingkat tinggi (misalnya, Evagorou, Korfiatis, Nicolaou & Constantinou, 2009; Lieberman, Bates & So, 2009; Verenikina, Herrington, Peterson & Mantei , 2010).

Pertanyaan penelitian

Pertanyaan penelitian adalah:

Dapatkah simulasi sains membantu siswa muda mempelajari konsep rangkaian sederhana, prosedur konstruksi, dan fungsi komponen rangkaian?

Apakah simulasi sains memberikan kesempatan bagi siswa muda untuk melatih kemampuan tingkat tinggi, seperti pemikiran reflektif dan konseptualisasi abstrak?

Sebuah tinjauan literatur

Pembelajaran siswa muda tentang prosedur dan konsep pembuatan sirkuit

Studi dari awal 1980-an telah menyelidiki ide-ide siswa tentang rangkaian listrik sederhana dan desain, konstruksi, dan operasinya (misalnya, Osborne, 1983; Shipstone, 1984). Meskipun langka, beberapa pekerjaan yang lebih baru telah difokuskan pada siswa yang lebih muda, khususnya kapasitas mereka tidak hanya untuk membangun sirkuit sederhana, tetapi juga menawarkan penjelasan tentang cara kerjanya, dan mengapa sirkuit operasi perlu dibangun dengan cara tertentu. Sebuah studi menarik oleh Glauert (2009) menggunakan metode prediksi, penjelasan, dan eksplorasi untuk menyelidiki pandangan anak usia 5 dan 6 tahun (n=28) tentang apakah bola lampu yang ditampilkan dalam foto dari sirkuit yang berbeda, akan menyala atau tidak. Mereka kemudian menguji prediksi mereka menggunakan peralatan yang sebenarnya. Hasil menunjukkan bahwa sementara sebagian besar siswa berhasil membangun sirkuit operasi (22/28), mereka berjuang untuk menawarkan penjelasan ilmiah mengapa sirkuit mereka bekerja, alih-alih berfokus pada komponen dan koneksi yang diperlukan untuk membangun sirkuit. Menariknya, para siswa yang memprediksi sirkuit operasi dengan benar perlu memiliki dua koneksi ke baterai, lebih mampu menawarkan penjelasan ilmiah tentatif tentang mengapa sirkuit ini bekerja, daripada mereka yang memegang ide ‘koneksi tunggal’. Penjelasan mereka secara longgar selaras dengan pemikiran ilmiah yang benar, seperti kebutuhan arus untuk memiliki ‘jalan’, yaitu, “listrik berputar (sic) kabel” (Glauert, 2009, hlm. 1041), menunjukkan munculnya “pandangan dinamis listrik, dan mempertimbangkan bagaimana perjalanan di sirkuit” (Glauert, 2009, hal. 1042). Hasil Glauert menunjukkan bahwa bahkan siswa yang sangat muda dapat membentuk teori tentatif tentang konsep sains yang cukup abstrak, dan bahwa kita tidak boleh meremehkan kemampuan mereka untuk melakukannya. Dia berkomentar bahwa pemahaman ini harus diperiksa, dan digunakan untuk menggerakkan siswa melampaui pengetahuan prosedural dasar (bagaimana dan apa), menuju pengetahuan konseptual yang lebih kompleks (mengapa). Dia menekankan peran pedagogis penting dari guru dalam proses ini, dengan “mendorong (ing) anak-anak untuk menjelaskan pikiran dan tindakan mereka … dan menawarkan penjelasan yang memberikan wawasan pemikiran mereka berkembang” (Glauert, 2009, hal. 1044).

Menggunakan simulasi untuk mempelajari konsep sains

Pencarian multi-basis data (Sage, ScienceDirect, Emerald, BSP, Scopus, Wiley Online, T&F Online) mengungkapkan tidak ada definisi simulasi komputer tunggal yang disepakati. Sebaliknya, penulis mengidentifikasi berbagai atribut yang dianggap sebagai karakteristik simulasi, termasuk kemampuan untuk memanipulasi variabel dalam lingkungan virtual (Wilson, 2016); bentuk yang dapat dimanipulasi, representasi komputasi dari situasi atau fenomena nyata atau hipotesis (Clark, Nelson, Sengupta & D’Angelo, 2009); memberikan pengalaman belajar yang dinamis, interaktif, dan divisualisasikan (Plass, Homer & Hayward, 2009) atau dalam kasus sains, terdiri dari “animasi berbasis komputer (seperti model, simulasi, dan eksperimen virtual) dari fenomena ilmiah” (Linn, Chang, Chiu, Zhang & McElhaney, 2011, hal.235). Pencarian juga mengembalikan sangat sedikit studi yang melibatkan siswa muda menggunakan apa yang diidentifikasi sebagai simulasi, dalam pembelajaran sains. Meskipun menggunakan simulasi dalam sains bukanlah hal baru, sebagian besar studi telah melibatkan siswa usia menengah (misalnya, Cohen, Eylon & Ganiel, 1982; Kolloffel & de Jong, 2013), guru (misalnya, Ates, 2005; Heywood & Parker, 1997) atau mahasiswa dan mahasiswa (misalnya, Aktan, 2012; Zacharia & de Jong, 2014).

Beberapa penelitian yang telah diterbitkan yang melibatkan siswa yang lebih muda (6-12 tahun), menyarankan simulasi dapat membantu dalam mempelajari pengetahuan sains dasar, termasuk fisika benda jatuh (Lazonder & Ehrenhard, 2014); penguapan dan kondensasi (Wang & Tseng, 2018); dan panas dan suhu (Zacarias, Loizou & Papaevripidou, 2012). Studi Wang dan Tseng (2018) sangat relevan, karena merupakan salah satu dari sedikit studi yang menemukan bahwa menggunakan simulasi dengan siswa yang seusia dengan mereka dalam penelitian ini. Penyelidikan kuasi-eksperimental mereka yang melibatkan 208 orang Taiwan berusia delapan dan sembilan tahun, membandingkan efektivitas bahan fisik (laboratorium), simulasi, dan kombinasi keduanya, untuk mengembangkan pengetahuan siswa tentang perubahan fase air pada tingkat molekuler. Analisis ANCOVA menunjukkan peningkatan yang signifikan secara statistik dalam pengetahuan ‘yang dapat diterima secara ilmiah’ bagi siswa yang menggunakan simulasi baik sebelum laboratorium atau dengan sendirinya, dibandingkan dengan mereka yang hanya menyelesaikan pekerjaan laboratorium. Mereka menyimpulkan simulasi membangun pengetahuan yang dibantu dengan membuat konsep abstrak lebih terlihat, dan bahwa secara umum, “siswa sekolah dasar dapat memperoleh manfaat dari pembelajaran (pengetahuan sains) melalui lebih dari satu representasi” (Wang & Tseng, 2018, hlm. 216). Temuan ini konsisten dengan penelitian serupa yang melibatkan siswa yang lebih tua (misalnya, Jaakkola & Nurmi, 2008; Zacharias, Olympiou & Papaevripidou, 2008), menunjukkan manfaat yang ada dari penggunaan simulasi dalam pembelajaran sains. Yang perlu diperhatikan, bagaimanapun, adalah bahwa studi sampai saat ini semuanya telah dilakukan dengan menggunakan komputer desktop dalam pengaturan seperti laboratorium. Perkembangan teknologi sekarang berarti pendidik memiliki serangkaian perangkat layar sentuh seperti iPad, yang berpotensi dapat membantu siswa yang lebih muda dengan lebih baik untuk memahami prosedur sains dan membangun pengetahuan sains, melalui simulasi yang lebih mirip dengan memanipulasi objek fisik. Sementara sedikit penelitian telah diselesaikan dalam sains, hasil yang menjanjikan muncul dari studi penggunaan simulasi layar sentuh siswa muda untuk belajar matematika (misalnya, Larkin, 2016; Moyer-Packenham, Shumway, Bullock & Tucker, 2015; Shin et al., 2017).