Hakikat Ilmu Sains dan Metode Ilmiah

Kehidupan manusia yang semakin berkembang dalam hal jumlah penduduk dan kebutuhannya mendorong para ilmuwan Sains menciptakan berbagai penemuan untuk membantu kehidupan manusia dan lingkungan sekitar. Bagaimana caranya para ilmuwan menciptakan sesuatu?

Kalian akan berlatih menjadi ilmuwan cilik dengan cara merancang, melakukan dan melaporkan penyelidikan dengan menggunakan metode ilmiah.

Apa Itu Sains?

Sains dalam Kehidupan Masyarakat

Sains Ada di Mana-Mana

Sains ada dimana-mana dalam kehidupan kita, seperti:

• air
• sistem tubuh manusia
• energi
• bunyi
• cahaya
• listrik
• tumbuhan
• tata surya
• dll

Kata lain dari IPA adalah Sains.

Cabang-Cabang Ilmu Sains

Ada beberapa cabang ilmu sains, seperti: 

• Biologi, ilmu tentang makhluk hidup
• Fisika, ilmu tentang gejala dan fenomena alam serta sifat benda-benda disekitar kita
• Kimia, ilmu tentang berbagai hal mengenai materi
• Geologi, ilmu mengenai Bumi dan perubahannya
• Astronomi, ilmu tentang planet, bintang dan alam semesta
• Ekologi, ilmu tentang interaksi atau hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungan disekitarnya.

Beberapa dari cabang ilmu sains tersebut masih ada cabang lagi.

Cabang Biologi:

• Zoologi, ilmu tentang binatang
• Botani, ilmu tentang tumbuhan
• Etomologi, ilmu tentang serangga
• Mikrobiologi, ilmu tentang makhluk hidup yang sangat kecil.

Cabang Fisika:

• Mekanika, ilmu tentang gerak benda
• Elektronika, ilmu tentang arus listrik dan magnet
• Optika Geometris, ilmu tentang alat optik

Cabang Kimia:

• Farmasi, ilmu tentang obat-obatan
• Radiokimia, ilmu tentang zat-zat radioaktif
• Kimia Organik, ilmu tentang bahan-bahan kimia yang ada pada makhluk hidup
• Kimia Anorganik, ilmu tentang bahan kimia dalam benda-benda.

Cabang Geologi:

• Vulkanologi, ilmu tentang gunung berapi
• Seismologi, ilmu tentang gempa bumi
• Palentologi, ilmu tentang fosil.

Jadi, apakah pengertian Sains itu?

Sains adalah ilmu pengetahuan sistematis tentang alam dan dunia fisik. 

Orang yang khusus melakukan penelitian bagi pengembangan ilmu Sains disebut ilmuwan Sains.

Ilmuwan Sains yang terkenal antara lain:

• Thomas Edison
• Wright bersaudara
• Galileo Galilei
• Charles Darwin
• B J Habibie
• dll

Laboratorium IPA

Laboratorium adalah tempat untuk melakukan penelitian. Laboratorium biasanya digunakan untuk melakukan percobaan atau eksperimen. Tentunya dalam laboratorium IPA terdapat alat-alat khusus.

Alat-Alat Laboratorium IPA

Perhatikan gambar berikut ini:

Beberapa alat Laboratorium IPA

Menggambar Diagram Alat-alat Laboratorium

Dalam sebuah laporan percobaan, seringkali kita harus mencantumkan alat-alat yang digunakan. Agar mudah kita membuatnya dalam bentuk dua dimensi, seperti gambar di bawah ini:

Diagram Alat dalam 2 Dimensi

Menjaga Keselamatan di Laboratorium IPA

Biasanya dalam satu ruangan laboratorium dilengkapi dengan simbol-simbol seperti berikut ini:

Simbol Berbahaya di Laboratorium IPA

Ada baiknya untuk menghafalkan setiap simbol-simbol tersebut sehingga mengetahui maknanya.

Pada tingkatan SMP, kalian akan melakukan berbagai percobaan dengan menggunakan api, larutan asam yang bersifat korosif dan berbagai zat kimia yang beracun. 

Korosif artinya dapat merusak jaringan hidup seperti kulit manusia. 

Berikut ini adalah contoh yang harus dilakukan untuk menjaga keselamatan di laboratorium IPA:

Aturan Keselamatan Kerja di Laboratorium

Merancang Percobaan

Sebagai seorang calon ilmuwan di masa depan kita harus mengenal istilah metode ilmiah. 

Metode ilmiah adalah cara atau pendekatan yang dipakai dalam penelitian suatu ilmu.

Ada beberapa tahapan dalam metode ilmiah, yaitu:

• Melakukan pengamatan atau observasi
• Membuat hipotesis dan mengidentifikasi variabel
• Membuat rancangan percobaan 
• Melakukan eksperimen atau percobaan
• Mengumpulkan dan menyajikan data
• Menarik kesimpulan.

Tahapan-tahapan di atas harus dilaksanakan secara berurutan dan tidak boleh dilakukan secara acak.

Pengamatan dalam Sains

Pengamatan adalah hal-hal atau kejadian yang kalian ingat. Dalam pengamatan kita menggunakan panca indera kita. Seperti:

• melihat keadaan sekitar apakah ada sesuatu yang aneh atau tidak
• mencium bau sekitar apakah ada bau menyengat atau tidak
• mendengar suara di sekitar apakah ada suara aneh atau tidak

Penentuan Tujuan Percobaan

Setelah mengamati keadaan sekitar, barulah kita menentukan masalah yang dihadapi. Dalam konteks percobaan IPA, masalah ini dapat dituliskan dalam bentuk pertanyaan atau dalam bentuk pernyataan untuk diuji, yang disebut juga dengan tujuan percobaan. Tujuan percobaan haruslah dapat diuji, dapat dilakukan dan bukan merupakan pendapat pribadi. Maksud dari dapat diuji adalah berdasarkan fakta. 

Pertanyaan berikut merupakan pertanyaan yang dapat diuji:

Apakah tanaman yang terkena cahaya matahari langsung akan menghasilkan warna bunga yang lebih cerah dibandingkan yang tidak terkena matahari?

Sedangkan berikut contoh pernyataan yang tidak dapat diuji:

Saya memang paling tampan/cantik di seluruh jagat raya ini

Langkah selanjutnya adalah menulis hipotesis.

Menuliskan Hipotesis (Dugaan)

Hipotesis merupakan perkiraan sementara atau dugaan dari jawaban terhadap tujuan percobaan yang akan diselidiki. Ingat bahwa hipotesis itu harus logis atau masuk akal. Hipotesis semakin lengkap apabila didukung oleh alasan dari segi ilmu Sains atau ilmiah.

Sebagai contoh hipotesis yang baik:

Bunga yang terkena sinar matahari secara langsung akan terlihat lebih cerah.

Ini masuk akal karena dengan cahaya Matahari segala sesuatu akan lebih terlihat cerah.

Berbeda dengan contoh hipotesis yang buruk berikut ini:

Saya sudah pasti paling tampan/cantik karena saya anak baik.

Setelah menentukan hipotesis maka kita mulai dengan menentukan variabel-variabel.

Variabel-Variabel

Suatu variabel adalah faktor, kondisi, unsur, yang dapat berupa angka atau jenis-jenis yang menentukan dalam suatu percobaan. 

Ada tiga macam variabel, yaitu:

• Variabel bebas
• Variabel terikat
• Variabel kontrol

Variabel bebas adalah faktor, hal, atau unsur yang dianggap dapat menentukan variabel lainnya.

Variabel terikat adalah gejala yang muncul atau berubah dalam pola yang teratur dan bisa diamati atau karena berubahnya variabel lain.

Variabel kontrol adalah faktor yang dibuat tetap sama selama percobaan. 

Prosedur Percobaan

Selanjutnya yaitu prosedur percobaan. Prosedur percobaan adalah urut-urutan dalam percobaan yang akan kita lakukan.

Tahapan untuk merancang suatu percobaan yaitu:

• menentukan tujuan percobaan berdasarkan pengamatan keadaan sekitar
• menuliskan hipotesis atau dugaan sementara hasil percobaan
• mengidentifikasi variabel-variabel terkait dalam percobaan
• mendaftarkan alat dan bahan yang dibutuhkan
• menuliskan prosedur percobaan. 

Pengukuran

Pengamatan Selama Eksperimen

Ketika melakukan pengamatan kita pasti mencatat hal-hal yang penting. Dalam sebuah pengamatan dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu:

• Pengamatan kualitatif
• Pengamatan kuantitatif

Pengamatan kualitatif itu disampaikan secara deskripsi dengan menggunakan kata-kata saja.

Sedangkan pengamatan kuantitatif dinyatakan dalam angka-angka.

Dalam pengamatan kuantitatif nanti akan berikatan erat dengan pengukuran.

Pengukuran sendiri akan berkaitan erat dengan besaran satuan dalam Sains.

Besaran

Besaran adalah istilah yang digunakan untuk menunjukkan pada sesuatu yang bisa diukur dan memiliki nilai.

Besaran dibagi menjadi dua, yaitu:

• Besaran pokok
• Besaran turunan

Besaran Pokok adalah besaran yang dijadikan dasar untuk menetapkan besaran lainnya.

Besaran Pokok berdasarkan Satuan Internasional (SI) ada tujuh macam, yaitu:

Besaran Pokok

Besaran Turunan adalah besaran yang ditetapkan berdasarkan besaran pokok. Contoh besaran turunan yaitu:

Besaran Turunan

Teknik Pengukuran yang Benar

Hal-hal yang harus diperhatikan ketika melakukan pengukuran yaitu:

• selalu perhatikan bahwa alat ukur yang digunakan selalu pada angka nol sebelum kalian mulai mengukur
• pastikan alat ukur yang digunakan sudah mengukur secara tepat
• selalu catat pengukuran disertai satuannya
• hindari kesalahan paralaks, di mana pengamatan tidak dilakukan sejajar dengan skala benda terukur
• segera mencatat hasil pengukuran 
• cairan biasanya memiliki bentuk yang tidak rata atau cembung sehingga dalam mengukur volume cairan, selalu bacalah skala pada sisi cembung cairan tersebut.

Pelaporan Hasil Percobaan

Penyajian Data Percobaan

Setelah melakukan pengukuran dalam penyelidikan, hasilnya perlu kita tunjukkan dalam bentuk yang mudah dipahami oleh pembaca.

Bisa menggunakan tabel atau grafik.

Contoh Bentuk Tabel

Contoh Grafik Batang

Contoh Grafik Garis

Apabila menggunakan grafik, ada beberapa hal yang harus diperhatikan:

• Gunakan grafik batang bila variabel bebasnya tidak berupa angka, namun bila berupa angka gunakan grafik garis.
• Variabel bebas ditempatkan pada garis yang mendatar (sumbu-x) sedangkan variabel terikat pada garis yang tegak (sumbu-y)
• Berilah label untuk kedua sumbu pada grafik
• Skala pada grafik harus memiliki rentang yang sama
• Berilah judul di bagian atas grafik tersebut

Untuk memudahkan kita dalam menampilkan grafik atau tabel, kita bisa gunakan komputer atau laptop kita. Dengan bantuan Microsoft Excel/Google Spreadsheet semua menjadi mudah daripada harus menggambar manual menggunakan tangan.

Menarik Kesimpulan

Setelah menyajikan data, tentunya kita perlu menyimpulkan hasil percobaan kita. Inilah bagian akhir dari suatu penelitian, yaitu menulis kesimpulan dari data percobaan. 

Kesimpulan hendaknya menjawab tujuan percobaan yang telah dirumuskan dan berdasarkan pola yang terlihat pada grafik hasil percobaan.

Dalam kesimpulan kita harus menyertakan apakah hasil percobaan sesuai dengan hipotesis yang telah dibuat di awal atau tidak.

Jika hasil percobaan sesuai dengan hipotesis, maka istilahnya hipotesis diterima. Namun, jika hasil percobaan tidak sesuai dengan hipotesis, maka istilahnya hipotesis ditolak.

Dalam percobaan perlu diingat bahwa sebuah hipotesis tidak harus selalu sama dengan hasil percobaan.

Melaporkan Hasil Percobaan secara Lengkap

Setelah selesai melakukan percobaan. Selanjutnya adalah melaporkan hasil percobaan tersebut.

Bagian-bagian dari suatu laporan percobaan adalah:

• Tujuan Percobaan
• Hipotesis
• Variabel
• Alat dan Bahan
• Prosedur
• Pengumpulan dan Pengolahan Data Percobaan
• Kesimpulan

Urutan diatas harus disusun urut dan tidak boleh diacak.

Demikian materi pada Bab 1 Hakikat Ilmu Sains dan Metode Ilmiah. Semoga dapat digunakan sebagai salah pilihan sumber belajar yang mudah dipahami dan digunakan dalam pembelajaran. Terima kasih.