PENGERTIAN STEM

A.   Pengertian Pendidikan STEM

STEM merupakan akronim dari science,technology, engineering, dan mathematics. Istilah ini pertama kali diluncurkan oleh National Science Foundation (NSF) Amerika Serikat (AS) pada tahun 1990-an sebagai tema gerakan reformasi pendidikan untuk menumbuhkan angkatan kerja bidang-bidang STEM, serta mengembangkan warga negara yang melek STEM (STEM literate), serta meningkatkan daya saing global Amerika Serikat dalam inovasi iptek (Hanover Research, 2011).

Gerakan reformasi pendidikan STEM ini didorong oleh laporan dari berbagai studi yang menunjukkan terjadinya kekurangan kandidat untuk mengisi lapangan kerja di bidang STEM, tingkat literasi sains, serta posisi capaian siswa sekolah menengah AS dalamTIMSS dan PISA (Roberts, 2012). Selain itu, AS juga menyadari pertumbuhan ekonominya berjalan secara datar dan akan tersaingi oleh China dan India karena perkembangan sains, teknologi, enginering dan matematika dari kedua negara tersebut yang lebih maju. (Friedman, 2005).

Berdasarkan survey yang dilakukan bahwa pertumbuhan lapangan pekerjaan di bidang STEM diproyeksikan lebih tinggi dibandingkan dengan lapangan pekerjaan non-STEM. Selain itu, dari segi penghargaan, pekerjaan di bidang STEM akan memberikan income yang juga lebih tinggi dibandingkan dengan bidang pekerjaan non-STEM.

          

Gambar 1. Proyeksi pertumbuhan pekerjaan STEM dan non-STEM (kiri) serta perbandingan income dari kedua jenis bidang tersebut (kanan)

Pendidikan STEM adalah pendekatan dalam pendidikan di mana Sains, Teknologi, Teknik, Matematika terintegrasi dengan proses pendidikan berfokus pada pemecahan masalah dalam kehidupan sehari-hari yang nyata serta dalam kehidupan profesional. Pendidikan STEM menunjukkan kepada peserta didik bagaimana konsep, prinsip, teknik sains, teknologi, teknik dan matematika (STEM) digunakan secara terintegrasi untuk mengembangkan produk, proses, dan sistem yang bermanfaat bagi kehidupan manusia.

Sebagai komponen dari STEM, sains adalah kajian tentang fenomena alam yang melibatkan observasi dan pengukuran sebagai wahana untuk menjelaskan secara obyektif alam yang selalu berubah. Terdapat beberapa domain utama dari sains pada jenjang pendidikan dasar dan menengah, yakni fisika, biologi, kimia, serta ilmu pengetahuan bumi dan antariksa (IPBA). Teknologi merujuk pada inovasiinovasi manusia yang digunakan untuk memodifikasi alam agar memenuhi kebutuhan dan keinginan manusia, sehingga membuat kehidupan lebih nyaman dan lebih aman. Teknologi menjadikan manusia dapat melakukan perjalanan secara cepat, berkomunikasi langsung dengan orang di tempat yang berjauhan, memperoleh makanan sehat, dan alat-alat keselamatan. Rekayasa (engineering) merupakan pengetahuan dan keterampilan untuk memperoleh dan mengaplikasikan pengetahuan ilmiah, ekonomi, sosial, serta praktis untuk mendesain dan mengkonstruksi mesin, peralatan, sistem, material, dan proses yang bermanfaat bagi manusia secara ekonomis dan ramah lingkungan. Selanjutnya, matematika berkenaan dengan pola-pola dan hubungan-hubungan, dan menyediakan bahasa untuk teknologi, sains, dan rekayasa.

B.   Tujuan dan Hasil dari Pendidikan STEM

Penggunaan pendekatan STEM dalam bidang pendidikan memiliki tujuan untuk mempersiapkan peserta didik agar dapat bersaing dan siap untuk bekerja sesuai bidang yang ditekuninya. Penelitian yang dilakukan oleh lembaga penelitian Hannover (2011) menunjukkan bahwa tujuan utama dari STEM Education adalah sebuah usaha untuk menunjukkan pengetahuan yang bersifat holistik antara subjek STEM.

Dalam konteks pendidikan dasar dan menengah, pendidikan STEM bertujuan mengembangkan peserta didik yang STEM literate (Bybee, 2013), dengan rincian sebagai berikut.

1. memiliki pengetahuan, sikap, dan keterampilan untuk mengidentifikasi pertanyaan dan masalah dalam situasi kehidupannya, menjelaskan fenomena alam, mendesain, serta menarik kesimpulan berdasar bukti mengenai isu-isu terkait STEM;
2. memahami karakteristik khusus disiplin STEM sebagai bentuk-bentuk pengetahuan, penyelidikan, dan desain yang digagas manusia;
3. memiliki kesadaran bagaimana disiplindisiplin STEM membentuk lingkungan material, intelektual dan kultural,
4. memiliki keinginan untuk terlibat dalam kajian isu-isu terkait STEM (misalnya efisiensi energi, kualitas lingkungan, keterbatasan sumberdaya alam) sebagai warga negara yang konstruktif, peduli, serta reflektif dengan menggunakan gagasan-gagasan sains, teknologi, rekayasa, dan matematika.

Sedangkan jika kita lihat tujuan dan hasil dari pendidikan STEM bagi siswa dan pendidik dapat kita lihat pada tabel di bawah ini

Tabel. 1 tujuan dan hasil pendidikan STEM

	Tujuan Pendidikan STEM	Hasil Pendidikan STEM
Bagi Siswa	·     Literasi STEM ·     Kompetensi abad 21  ·     Kesiapan Tenaga Kerja STEM ·     Minat dan keterlibatan ·     Membuat koneksi	·     Belajar dan Berprestasi ·     Kompetensi abad 21  ·     Ketekunan dan kegigihan  belajar dalam meningkatkan prestasi ·     Pekerjaan yang berhubungan dengan STEM  ·     Meningkatkan minat STEM   ·     Pengembangan identitas  STEM ·     Kemampuan untuk membuat koneksi di antara disiplin STEM
Bagi Pendidik	·     Meningkatkan   konten STEM   ·     Meningkatkan  Pedagogical Content Knowledge (PCK)	·     Perubahan dalam praktik ·     Peningkatan konten STEM dan PCK

C.   Pendidikan STEM dan keterampilan Abad 21

Abad ke-21 ditandai dengan derasnya arus globalisasi serta cepatnya perkembangan teknologi. Berbagai sekat yang memisahkan batas-batas geografis saat ini dengan mudah dihilangkan dengan berbagai kemajuan teknologi informasi dan komunikasi. Berbagai informasi dan pengetahuan baru bukanlah hal yang sulit untuk didapatkan dan dikumpulkan pada era ini. Hal ini menyebabkan munculnya era ekonomi baru yang berbasis pengetahuan serta teknologi dimana individu yang memiliki kemampuan untuk mendapatkan, mengolah, dan menginterpretasikan berbagai informasi dan pengetahuan ini akan dapat berhasil dalam menjawab berbagai tantangan di masyarakat global. Hal ini menunjukkan bahwa konsep pembelajaran yang diperlukan harus dapat membangun keterampilan yang dibutuhkan oleh peserta didik untuk dapat berhasil di abad ke-21 ini yaitu pembelajaran yang dapat berkontribusi pada pengembangan kemampuan kerjasama, memecahkan masalah, kreativitas, dan inovatif yang berpotensi menopang ekonomi. Pembelajaran berbasis STEM menjadi salah satu solusi dalam menjawab tantangan pendidikan ini.

Pendidikan STEM memberi pendidik peluang untuk menunjukkan kepada peserta didik betapa konsep, prinsip, dan teknik dari STEM digunakan secara terintegrasi dalam pengembangan produk, proses, dan sistem yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari mereka. Oleh karena itu, definisi pendidikan STEM diadopsi sebagai pendekatan interdisiplin pada pembelajaran (Reeve, 2013). Dalam pembelajaran berbasis STEM peserta didik menggunakan sains, teknologi, rekayasa, dan matematika dalam konteks nyata yang menghubungkan sekolah, dunia kerja, dan dunia global guna mengembangkan literasi STEM yang memungkinkan peserta didik mampu bersaing dalam abad ke-21.

Dengan begitu, kita dapat melihat pentingnya pembelajaran berbasis STEM sebagai berikut:

a)   Transformasi proses pendidikan

Pendidikan STEM menghilangkan batas pemisah antara subjek sains, matematika, teknologi, dan rekayasa serta menghubungkan antara pengetahuan yang didapatkan oleh peserta didik dengan masalah di kehidupan nyata.

b)   Peningkatan kemahiran pemahaman saintifik

Dengan mengkontektualisasikan antara berbagai pengetahuan saintifik yang dipelajari oleh peserta didik dengan masalah di kehidupan nyata, maka pendidikan STEM dapat meningkatkan kompetensi literasi sains.

c)    Pengembangan sumber daya manusia

Kriteria sumberdaya manusia yang relevan dan dibutuhkan di abad ke-21 harus memenuhi tuntutan keahlian yang diharapkan seperti kemampuan dalam berkolaborasi, berkomunikasi, berpikir secara kritis, dan memiliki kemampuan dalam mengembangkan kreativitasnya. Proses pembelajaran berbasis STEM melatihkan berbagai kemampuan tersebut.

d)   Tantangan teknologi

Kemampuan dalam rekayasa merupakan kunci dari lahirnya sebuah teknologi. Dalam pendidikan STEM, peserta didik ditantang untuk mengaplikasikan pengetahuan mereka melalui proses desain rekayasa untuk menciptakan solusi teknologi dari sebuah permasalahan.

e)   Kunci dalam kemajuan dan inovasi

Pendidikan STEM melalui berbagai proses pembelajaran yang dilalui oleh peserta didik turut mengembangkan kemampuan problem solving atau kemampuan dalam memecahkan permasalahan. Berbekal kemampuan ini akan muncul berbagai inovasi dalam pengembangan teknologi.

f)     Penting untuk kesejahteraan

Berbagai inovasi dalam teknologi diciptakan untuk mempermudah kita dalam menjalani kehidupan dan pada akhirnya mendorong peningkatan kesejahteraan

(Stohlmann, Moore & Roehrig, 2012) mengidentifikasi 4 faktor yang perlu dipertimbangkan bagi pendidik sehingga pembelajaran STEM dapat berlangsung dengan sukses. Keempat faktor tersebut dapat dilihat pada gambar di bawah.

 

                                            Gambar 2. Komponen yang mendukung pembelajaran STEM

Aspek support atau dukungan berkaitan dengan berbagai kegiatan yang dapat mendukung pendidik dalam menerapkan pembelajaran STEM seperti keikutsertaan dalam pelatihan yang relevan, kolaborasi dengan sekolah atau institusi lain seperti universitas atau industri, serta adanya kesempatan untuk berkolaborasi denga guru-guru lain dalam sekolah yang sama. Aspek teaching atau pembelajaran menitikberatkan pada persiapan pembelajaran dan implementasi pembelajaran di kelas. Aspek efficacy terkait dengan kepercayaan diri pendidik dalam mengimplementasikan pembelajaran STEM yang dapat dipengaruhi oleh tingkat penguasaan materi pembelajaran serta pedagogik, serta komitmennya dalam melaksanakan pembelajaran. Aspek materials terkait dengan kesiapan sarana dan prasarana penunjang pembelajaran.

Referensi

Breiner, J., Harkness, S., Johnson, C., & Koehler, C. (2012). What is STEM? A discussion about conceptions of STEM in education and partnerships. School Science and Mathematics, 112(1), p. 3-11.

Bybee, R. W., & Landes, N. M. (1988) What research says about new science curriculums (BSCS) Science and Children, 25, 35-39.

Chen, M. (2001). A potential limitation of embedded-teaching for formal learning. In J. Moore & K. Stenning (Eds.), Proceedings of the Twenty-Third Annual Conference of the Cognitive Science Society (pp. 194-199). Edinburgh, Scotland: Lawrence Erlbaum Associates, Inc.

Dugger, W. (2010).  Evolution of STEM in the U.S. 6th Biennial International Conference on Technology Education Research. [Avaliable online: http://citeseerx.ist.psu.edu]

Hanover Research (2011). K-12 STEM education overview.

Harry Firman. (2016). Pendidikan STEM sebagai Kerangka Inovasi Pembelajaran Kimia untuk Meningkatkan Daya Saing Bangsa dalam Era Masyarakat Ekonomi Asean. Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6.

Johnson, D. W., Johnson, R. T., & Smith, K. (1991). Active learning: Cooperation in the college classroom. Edina, MN: Interaction Book.

Karplus, R., & Their, H. D. (1967). A new look at elementary school science. Chicago, IL: Rand McNally.

Morrison, J. (2006). STEM education monograph series: Attributes of STEM education. Teaching Institute for Essential Science. Baltimore, MD.

National Academy of Sciences (2011). A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. The National Academic Press: Washington DC.

Roberts, A. (2012). A justification for STEM education. Technology and Engineering Teacher, 74(8), 1-5.

Roberts, A. & Cantu, D. (2012). Applying STEM instructional strategies to design and technology curriculum. Technology Education in the 21st Century, (73), 111-118.

Resnick, L. B. (1999). Making America smarter. Education Week Century Series. 18 (40), 38-40. Retrieved from http://www.edweek.org/ew/vol-18/40resnick.h18

Wang, H., Moore, T., Roehrig, G., & Park, M. (2011). STEM integration: Teacher perceptions and practice. Journal of Pre-College Engineering Education Research, 1(2), 1-13.