Metode Pembelajaran STEM: Definisi, Manfaat, Jenis, dan Penerapannya di Sekolah

Untuk mewujudkan siswa yang mempunyai keterampilan abad 21  memerlukan suatu metode pembelajaran yang tepat. Hal ini memerlukan metode pembelajaran bagi siswa yang tidak hanya mencakup proses berpikir kritis tetapi juga menerapkan kerangka kerja analitis dan kolaboratif. Siswa akan mengintegrasikan proses dan konsep ke dalam konteks dunia nyata sains, teknologi, teknik, dan matematika yang mendorong pengembangan keterampilan dan kompetensi untuk sekolah, karier, dan kehidupan profesional.

Gambaran ini dikenal sebagai metode pembelajaran STEM, yang menerapkan pilar sains, teknologi, teknik, dan matematika dalam proses pembelajaran. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang STEM dan penerapannya di sekolah penulis SMAN 20 Batam, kami hadirkan penjelasannya untuk Anda.

Definisi STEM

STEM merupakan akronim dari Science (Sains), Technology (Teknologi), Engineering (Rekayasa), dan Mathematics (Matematika), dan merupakan pendekatan pembelajaran yang mengintegrasikan empat mata pelajaran, yaitu sains, teknologi, engineering (rekayasa), dan matematika. Keempat bidang ini dapat membuat pengetahuan menjadi lebih bermakna dan lengkap jika diintegrasikan ke dalam proses pembelajaran (Torlakson, 2014).

No	Disiplin Ilmu STEM	Deskripsi
1	Science	Kemampuan dalam menggunakan pengetahuan ilmiah dalam memahami dunia alam serta kemampuan untuk berpartisipasi dalam mengambil keputusan untuk mempengaruhinya.
2	Technology	Pengetahuan bagaimana menggunakan teknologi baru bagaimana teknologi baru dikembangkan, dan memiliki kemampuan untuk bagaimana teknologi baru mempengaruhi individu, masyarakat, bangsa, dan negara.
3	Engineering	Pemahaman tentang bagaimana teknologi dapat dikembangkan melalui proses reakayasa/desain menggunakan tema pelajaran berbasis proyek dengan cara mengintregasikan dari beberapa mata pelajaran.
4	Mathematic	Kemampuan dalam dalam menganalisis alsan dan mengkomunikasikan ide secara efektif dan dari cara bersikap, merumuskan, dan menafsirkan solusi untuk maslah matematika dalam menerapkan berbagai situasi berbeda.

STEM berfokus pada pemecahan masalah dalam kehidupan nyata sehari-hari. Kombinasi keempat disiplin ilmu sains, teknologi, teknik, dan matematika dalam pendekatan interdisipliner diterapkan berdasarkan konteks dunia nyata dan pembelajaran berbasis masalah (Giyanto, 2020).

Siswa yang menjalani pendidikan STEM mengembangkan serangkaian keterampilan sebagai berikut:

Keahlian Lulusan STEM
Keahlian Teknis	Pengembangan Kepribadian
Pemecahan masalah dan analisis kritis	Pengambilan keputusan
Kreativitas dan inovasi	Pengelolaan
Literasi digital	Semangat dan dorongan
Keterampilan penelitian	Komunikasi dan presentasi
Produktivitas yang lebih tinggi	Kualitas kerja tim dan kepemimpinan

Dengan kata lain, STEM adalah pembelajaran berbasis pengalaman yang dirancang dengan proyek kelompok teknis yang ketat, yang membantu pengembangan menyeluruh seorang profesional untuk berhasil di bidang teknis apa pun.

Ciri-Ciri Pembelajaran STEM

Pelaksanaan pembelajaran STEM pendidik harus dapat mengintregasikan pengetahuan, ketrampilan dan nilai ilmu pengetahuan, teknologi, rekayasa, dan matematika untuk dapat menyelesaikan sebuah masalah yang berhubungan dengan pembelajaran dalam konteks kehidupan sehari-hari. Ciri-ciri pembelajaran STEM dijabarkan pada gambar di bawah.

Jenis-Jenis Metode Pembelajaran STEM

Penerapan STEM dapat didukung oleh berbagai metode pembelajaran. STEM yang bersifat integratif memungkinkan berbagai metode pembelajaran dapat digunakan untuk mendukung penerapannya. Merujuk pada irisan antara literasi  sains dan kreativitas dengan capaian pembelajaran ditemukan sejumlah hasil penelitian yang mendukung penggunaan PBL dan PjBL dalam mengaktualisasi kedua kompetensi tersebut. PBL dapat memberi kesempatan pada siswa untuk menerapkan pengetahuan pada isu/permasalahan sebagai bentuk pemecahan masalah. Secara tidak langsung, penggunaan PBL juga mendorong siswa untuk menguasai pengetahuan yang diperlukan untuk memecahkan masalah tersebut. Pengetahuan ini dapat berupa informasi atau pun data yang kemudian digunakan sebagai bahan pertimbangan untuk memilih cara penyelesaian yang tepat untuk permasalahan tersebut melalui pemikiran yang logis, kritis, dan sistematis.

Penyelesaian masalah dalam kehidupan dan pembuatan produknya dapat dikerjakan secara individu maupun kelompok. Pengerjaan secara berkelompok dapat mendorong mahasiswa untuk bekerja sama namun tetap bertanggung jawab atas pekerjaannya secara mandiri. Selain itu, secara berkelompok siswa dapat melakukan pengolaan pembelajaran secara mandiri yang cocok dengan keadaan kelompok masingmasing. Pola pembelajaran seperti ini dapat diakomodasi oleh pembelajaran kooperatif. Secara lebih luas metode yang dapat digunakan untuk pembelajaran STEM antara lain adalah,

1.  Pembelajaran Berbasis Masalah

Metode pembelajaran berbasis masalah akan menguji siswa dengan masalah dunia nyata yang memerlukan penerapan konsep STEM untuk menemukan solusi. Mereka bekerja dalam kelompok untuk menganalisis kesulitan yang muncul, mengembangkan strategi, dan menguji solusi.

Terdapat kesamaan antara metode ini dan pembelajaran berbasis proyek, tetapi perbedaan utamanya adalah bahwa siswa harus menganalisis dan mengevaluasi masalah yang diajukan kepada mereka. Hal ini memerlukan tingkat pemikiran yang tinggi, karena biasanya tidak ada satu jawaban yang jelas untuk masalah tersebut. Pendekatan ini mendorong kreativitas, kerja sama tim, dan kepemimpinan. Contoh PBL adalah meminta siswa Anda membuat rencana bisnis mereka sendiri untuk memecahkan kebutuhan masyarakat.

2.  Pembelajaran Berbasis Proyek

Metode pembelajaran berbasis proyek melibatkan siswa dalam proyek yang memerlukan penerapan konsep STEM untuk mencapai tujuan tertentu. Mereka bekerja dalam tim untuk merencanakan, merancang, dan melaksanakan proyek yang melibatkan penelitian, prototipe, dan presentasi.

Salah satu strategi pengajaran STEM adalah penerapan pembelajaran berbasis proyek. Pembelajaran berbasis proyek adalah metode pengajaran yang mengharuskan siswa untuk memecahkan masalah, sering kali dalam aplikasi dunia nyata, melalui desain, pengembangan, dan konstruksi solusi untuk masalah tersebut secara langsung.

Pembelajaran berbasis proyek lebih dari sekadar menugaskan siswa untuk menyelesaikan proyek. Metode pengajaran ini memiliki empat fase:

·       Mengidentifikasi masalah

·       Merencanakan solusi

·       Mengembangkan prototipe

·       Penyempurnaan berdasarkan umpan balik

Pembelajaran berbasis proyek dapat berjalan dengan baik dalam pendidikan STEM karena beberapa alasan utama. Pembelajaran berbasis proyek membantu siswa untuk terhubung dengan konten yang mereka pelajari sambil mengembangkan kreativitas mereka sendiri dan mengembangkan identitas STEM mereka. Selain itu, pembelajaran berbasis proyek mencerminkan gaya pendidikan di banyak lembaga, termasuk perguruan tinggi dan universitas.

Pembelajaran berbasis proyeksi membantu siswa membuat hubungan antar disiplin ilmu, bahkan di luar mata pelajaran STEM. Pembelajaran ini juga membantu siswa memahami bagaimana STEM terjadi dalam aplikasi dunia nyata, yang dapat mulai mendorong jalur karier STEM bagi siswa.

3.  Pembelajaran Kolaboratif

Metode pembelajaran berbasis kolaborasi mengarahkan siswa untuk bekerja dalam kelompok diskusi, berbagi pengetahuan, dan berkolaborasi dalam memecahkan masalah. Metode ini dapat membantu mengembangkan keterampilan sosial, kerja sama tim, dan pemahaman bersama.

4.  Pembelajaran Berbasis Penyelidikan

Ini adalah metode pembelajaran berbasis penemuan di mana siswa didorong untuk mengajukan pertanyaan, menyelidiki fenomena, dan menemukan konsep STEM melalui eksperimen, penelitian, dan refleksi. Metode ini memunculkan pemikiran kritis siswa, mengajarkan mereka keterampilan dalam penelitian, dan mengembangkan pemahaman mereka terhadap konsep.

Strategi pengajaran STEM yang efektif lainnya adalah menggunakan pembelajaran berbasis penyelidikan. Pembelajaran berbasis penyelidikan menanyakan kepada siswa apa yang ingin mereka ketahui, yang memungkinkan siswa mengidentifikasi topik atau pertanyaan tertentu yang ingin mereka teliti. Dalam pembelajaran berbasis penyelidikan, siswa tidak diberi "jawaban" di awal dan sebaliknya harus menyelidiki sendiri, yang sering kali diikuti dengan presentasi temuan mereka.

Pembelajaran berbasis penyelidikan membantu siswa mengembangkan keterampilan utama yang merupakan bagian dari keahlian STEM yang kuat, termasuk berpikir kritis, pemecahan masalah, interpretasi, dan komunikasi.

5.  Pembelajaran Berbasis Permainan

Metode pembelajaran berbasis permainan menggunakan elemen permainan dan simulasi interaktif untuk mengajarkan konsep STEM. Siswa terlibat dalam permainan, tantangan, dan skenario yang merangsang untuk pemecahan masalah, kolaborasi, dan penerapan konsep STEM.

6.  Pembelajaran Berbasis Digital

Metode pembelajaran berbasis digital memanfaatkan teknologi digital seperti perangkat lunak, aplikasi, simulasi, atau video pembelajaran untuk menyajikan konsep STEM secara interaktif dan visual. Hal ini bertujuan untuk meningkatkan keterlibatan siswa dan menyediakan aksesibilitas yang lebih baik dalam proses pembelajaran.

7.  Pembelajaran Praktik

Metode pembelajaran berbasis praktik ini menggunakan aktivitas praktis seperti eksperimen, atau pembuatan prototipe untuk membantu siswa memahami dan menerapkan konsep STEM secara langsung. Dengan demikian, siswa dibantu untuk mengembangkan pemahaman mendalam dan keterampilan praktis.

Manfaat Metode Pembelajaran STEM

Pembelajaran STEM memberikan beberapa manfaat terhadap siswa, antara lain adalah:

1.  Meningkatkan Keterampilan

Metode STEM melibatkan siswa dalam pemecahan masalah, analisis, kolaborasi kelompok, dan diskusi. Hal ini membantu meningkatkan keterampilan kritis, pemecahan masalah, kerja sama tim, dan komunikasi yang penting dalam dunia profesional.

2.  Memotivasi Siswa

Metode STEM menawarkan pengalaman belajar yang menarik dan relevan bagi siswa, dengan menghubungkan pembelajaran dengan konteks dunia nyata dan menyediakan kesempatan untuk menciptakan, mengeksplorasi, dan menemukan solusi. Metode ini dapat memotivasi peserta didik untuk belajar dan mengembangkan minat mereka pada STEM.

3.  Evaluasi Diri

Metode STEM memberikan manfaat bagi pembelajaran dan meningkatkan kemampuan guru untuk mengevaluasi kemajuan belajar siswa. Melalui tugas berbasis proyek atau pemecahan masalah, siswa dapat melihat kemajuan mereka secara langsung, mendapatkan umpan balik, dan meningkatkan keterampilan serta pemahaman mereka.

4.  Pembelajaran Menyenangkan

Dengan memasukkan aspek seni, seperti pembuatan model atau desain kreatif, dalam metode STEM, pembelajaran menjadi lebih menyenangkan dan menarik bagi siswa. Hal ini membantu menciptakan lingkungan belajar yang positif, meningkatkan keterlibatan siswa, dan mendorong kreativitas dalam pemecahan masalah STEM.

Lima Pilar Penting dalam STEM

Metode STEM mencakup kolaborasi, pengembangan karakter, komunikasi, pemikiran kritis, dan kreativitas sebagai lima pilar penting dalam pembelajaran. Bekerja dalam tim memperkuat keterampilan kolaboratif dan pengembangan karakter yang melibatkan nilai-nilai etika dan tanggung jawab. Komunikasi penting dalam berbagi ide dan pemecahan masalah, pemikiran kritis diperlukan untuk menganalisis dan mengevaluasi informasi, dan kreativitas diperlukan untuk menghasilkan solusi inovatif dalam STEM.

Perencanaan Pembelajaran untuk Mata Pelajaran dalam STEM

Awalnya, prospek merencanakan pelajaran STEM yang menggabungkan banyak bidang mungkin terdengar menakutkan, tetapi sebenarnya ini bisa menjadi proses yang sangat menyenangkan untuk merancang kurikulum . Ini karena pengajaran STEM tidak hanya menjadi pengalaman belajar yang lebih menarik bagi siswa, tetapi juga bisa lebih menarik bagi Anda. Ini bukan tentang mempelajari konten untuk diajarkan, tetapi lebih tentang menciptakan lingkungan yang mendorong kreativitas.

Ada beberapa hal yang perlu diingat saat merencanakan pelajaran Anda, untuk memastikan bahwa siswa Anda akan mendapatkan pengalaman belajar terbaik. Pelajaran STEM yang baik harus:

1.  Bersikaplah aktif. Pelajaran STEM terbaik melibatkan aktivitas praktis di mana siswa dapat menggunakan tangan mereka, baik saat merancang konsep atau membuat dan membangun sesuatu sendiri. Dengan cara ini, siswa cenderung tidak akan merasa bosan atau terganggu, selain itu, mereka akan merasa senang karena memiliki hasil akhir untuk dievaluasi.

2.  Tirulah skenario kehidupan nyata. Ini adalah alasan lain mengapa pembelajaran langsung sangat penting. Salah satu hal terpenting tentang STEM adalah membantu siswa mempelajari keterampilan yang akan langsung berguna di dunia luar. Banyak sekolah tradisional mengajarkan keterampilan yang tidak praktis, dan tujuan Anda adalah mempersiapkan siswa untuk kehidupan nyata.

3.  Integrasikan matematika dan sains ke dalam proyek dengan lancar. Matematika dan sains yang diselesaikan siswa Anda harus relevan dengan proyek mereka saat ini, berhubungan dengan skenario dunia nyata, dan pada akhirnya memiliki tujuan. Misalnya, mungkin persamaan matematika akan memastikan bahwa desain mereka berfungsi dengan baik atau pengetahuan fisika akan membantu mereka memahami cara membuat sesuatu.

Penilaian Formatif dalam Penbelajaran STEM

Anda mungkin bertanya-tanya bagaimana cara menilai siswa dalam pelajaran STEM, karena metode tradisional seperti ujian dan tes singkat umumnya tidak cocok dengan pendekatan pembelajaran yang praktis. Penilaian formatif adalah cara yang jauh lebih baik untuk memeriksa kemajuan siswa Anda, karena penilaian ini memberikan umpan balik berkelanjutan yang dirancang untuk meningkatkan pengajaran dan pembelajaran mereka sepanjang tahun.

Lebih khusus lagi, penilaian formatif membantu siswa mengidentifikasi kekuatan dan kelemahan mereka, sehingga mereka dapat dengan mudah menentukan area yang perlu ditingkatkan. Penilaian ini juga membantu fakultas sekolah mengenali area umum tempat siswa mengalami kesulitan sehingga mereka dapat segera mengatasi masalah apa pun.

Penilaian semacam ini ideal untuk pembelajaran STEM karena lebih mendekati bagaimana skenario dunia nyata terjadi, mendorong keterlibatan aktif dalam pelajaran, dan tidak bergantung pada daya ingat. Tidak semua siswa pandai menghafal sejumlah besar informasi, dan ini tidak berarti mereka tidak cerdas atau cakap.

Penilaian sumatif, seperti ujian, dapat membuat beberapa siswa enggan belajar jika mereka tahu bahwa mereka tidak pandai dalam hal tersebut. Hal ini dapat terjadi khususnya dalam sains dan matematika, di mana ujian tertulis bisa sangat sulit. STEM seharusnya tidak berfokus pada apakah Anda seorang penulis atau penghafal yang baik, tetapi lebih pada kreativitas praktis dan pemecahan masalah.

Contoh penilaian formatif meliputi meminta siswa untuk:

·     Membuat proposal penelitian

·     Tulis atau gambar ringkasan cepat tentang apa yang mereka pelajari di kelas

·     Gambarlah peta konsep untuk menunjukkan bahwa mereka memahami suatu topik

·     Membangun prototipe untuk sebuah proyek

Pembelajaran Praktik dalam STEM

Pendidik, atau guru,memainkan peran yang sangat pentingdalam pembelajaran siswa. Agar siswa memperoleh dan mempertahankan minat pada mata pelajaran STEM, guru perlu memfasilitasi lingkungan belajar di mana siswa memahami konsep dan mampu menerapkannya dalam kehidupan nyata.

Peran guru adalah:

·     Kuasai semua materi yang diperlukan di kelas.

·     Bertindak sebagai media pengetahuan antara siswa dan konsep yang diajarkan.

·   Bertindak sebagai pemandu yang memberikan informasi setiap kali siswa tidak yakin tentang bagaimana menyelesaikan suatu masalah atau tugas.

Oleh karena itu, sangatlah penting bagi para pendidik untuk selalu mengikuti perkembangan tren dan kemajuan terkini.Pembelajaran STEM.

Salah satu cara efektif untuk meningkatkan minat siswa terhadap STEM adalah dengan menyelenggarakan beberapa kunjungan lapangan. Karena STEM merupakan kurikulum berbasis aplikasi, prinsip-prinsip yang diajarkan di sini diterapkan di banyak bidang ilmiah dan industri besar di seluruh dunia.

Para siswa juga dapat berinteraksi dengan para ilmuwan dan profesional industri yang berkecimpung di berbagai bidang STEM. Mereka dapat menjelajahi sejumlah bidang ini, sekaligus berinteraksi dengan siswa lain dari seluruh dunia yang memiliki minat serupa.

Latihan ini membantu mereka mewujudkan gairah mereka dan memperoleh kepercayaan diri untuk memperkuat karier mereka di sektor STEM.

Para pendidik yang berfokus pada peningkatan pengajaran sains dan matematika menggunakan beberapa pendekatan untuk pendidikan STEM untuk SMA. Misalnya, beberapa guru mengintegrasikan kegiatan berbasis proyek yang menuntut penerapan pengetahuan dan keterampilan di bidang tertentu, seperti teknik. Dalam beberapa kasus, kegiatan ekstrakurikuler, termasuk kompetisi tim tempat siswa bekerja sama (misalnya, untuk membuat robot atau merekayasa kota tiruan), ditambahkan atau diperluas. Siswa juga diberi kesempatan untuk menghabiskan waktu dengan para profesional di bidang STEM, baik dengan mengikuti job-shadowing atau bekerja sebagai pekerja magang.

Metode Pengajaran STEM di SMAN 20 Batam: Membina Kreativitas dan Inovasi Anak-Anak

Di SMAN 20 Batam, metode pembelajaran STEM yang diajarkan kepada siswa mencakup beberapa indikator dalam sains, teknologi, teknik, dan matematika. Penerapannya adalah pada Projek Penguatan Profil Pelajar Pancasila (P5) dengan tema Rekaya Taknologi dengan membuat berbagai macam alat kebersihan dengan menggunakan sensor dari microbit. Siswa membuat berbagai alat kebersihan seperti tong sampah otomatis, sapu otomatis, dan berbagai macam produk lainnya.

Dalam sains, siswa belajar tentang investigasi, penelitian, dan pengukuran untuk memahami fenomena alam dan menjawab pertanyaan ilmiah. Teknologi melibatkan penajaman keterampilan dalam mengembangkan dan menggunakan teknologi baru untuk memfasilitasi praktik pembelajaran. Teknik berfokus pada desain, aplikasi, dan reproduksi karya untuk mempercepat dan memfasilitasi kegiatan pembelajaran. Matematika menghubungkan besaran, ruang, dan angka dengan argumentasi logis, dan siswa menggunakan keterampilan analisis, pemecahan masalah, komunikasi yang efektif, dan interpretasi solusi berdasarkan perhitungan dan data matematika. Berbagai macama keterampilan ini terdapat dalam berbagai kegiatan dalam membuat berbagai macam alat kebersihan tadi.

Dengan mengintegrasikan indikator-indikator ini ke dalam metode pembelajaran STEM, SMAN 20 Batam memberi siswa kesempatan untuk mengembangkan keterampilan kritis, pemecahan masalah, kolaborasi, dan pemahaman mendalam tentang konsep dalam konteks dunia nyata. Melalui pendekatan yang berpusat pada siswa, siswa didorong untuk berpikir kritis, kreatif, dan inovatif, serta menerapkan pengetahuan dan keterampilan STEM dalam situasi kehidupan sehari-hari.

Projek untuk syarat kelulusan siswa kelas XII di SMAN 20 Batam menerapkan konsep STEM ini. Siswa secara berkelompok membuat suatu penelitian tentang permasalahan yang ada dalam kehidupan siswa tersebut. Untuk mendesain proposal sampai dengan membuat laporan hasil penelitian menggunakan Google Doc dengan akun belajar.id. Akun ini akan dapat berinteraksi secara online antara anggota kelompok dengan pembimbingnya dengan menampilkan nama siswa tersebut. Gambar di bawah ini contoh salah satu projek yang dibuat oleh kelompok siswa SMAN 20 Batam.

Kesimpulan

Dengan demikian, penerapan STEM dalam pembelajaran dapat mendorong siswa untuk merancang, mengembangkan, dan memanfaatkan teknologi, mengasah keterampilan kognitif, manipulatif, dan afektif, serta menerapkan pengetahuan (Kapila, 2014).

Melalui metode STEM, siswa dapat mengembangkan keterampilan penting, merasa termotivasi dalam belajar, melakukan evaluasi diri, mengalami pembelajaran yang menyenangkan, dan membangun landasan yang kokoh dalam lima pilar penting untuk berhasil di dunia STEM dan kehidupan sehari-hari.

Sumber:

Nur Candra Eka Setiawan, dkk. 2020. Pengenalan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) dan Pengembangan Rancangan Pembelajarannya untuk Merintis Pembelajaran Kimia dengan Sistem SKS di Kota Madiun. Malang. Jurusan Kimia, FMIPA Universitas Negeri Malang.

https://www.globalsevilla.org/stem-learning-methods

https://www.shiksha.com/studyabroad/stem-education-an-overview-articlepage-2661

https://www.liysf.org.uk/blog/what-is-stem-education

https://www.britannica.com/topic/STEM-education/STEM-education

https://www.futurelearn.com/info/blog/effectively-teach-stem-subjects