Strategi Pemecahan Masalah dalam Pembelajaran Sains

Proses pemecahan masalah dilakukan apabila seseorang tersebut menginginkan suatu tujuan tertentu, sementara tujuan itu  tidak  dijumpai atau  harus  dicari  pada saat  itu.  Pemecahan masalah melibatkan proses berpikir dan seringkali harus dilakukan dengan penuh usaha dalam pembelajaran  sains. Masalah-masalah yang sering dihadapi siswa berupa soal-soal atau tugas-tugas yang harus diselesaikan siswa. Pemecahan masalah dalam  hal  ini  adalah  aturan  atau  urutan yang dilakukan siswa untuk memecahkan soal-soal atau tugas-tugas yang diberikan kepadanya. untuk  memperoleh kemampuan dalam pemecahan masalah, siswa diharapkan memahami proses menyesaikan  masalah  tersebut  dan menjadi terampil dalam memilih dan mengidentifikasi kondisi dan konsep yang relevan, mencari generalisasi, merumuskan rencana penyelesaian dan mengorganisasikan yang telah dimiliki sebelumnya.

Masalah berbeda dengan tugas (task) atau soal rutin. Jika suatu masalah diberikan kepada siswa dan siswa tersebut langsung mengetahui cara penyelesaian dengan benar, maka soal tersebut tidak dapat dikatakan sebagai masalah (Jonassen et.al., 2010).  Lebih jauh Jonassen et.al. (2010) menjelaskan, suatu masalah biasanya memuat suatu situasi yang mendorong seseorang untuk menyelesaikannya, akan tetapi tidak  tahu secara langsung apa yang harus dikerjakan untuk menyelesaikannya. Suatu situasi mungkin merupakan masalah bagi seseorang pada waktu tertentu, namun belum  tentu merupakan masalah baginya pada saat yang berbeda.

Ada perbedaan mendasar antara mengerjakan soal rutin/latihan  dengan  menyelesaikan masalah dalam belajar sains. Dalam mengerjakan soal-soal rutin/latihan, siswa hanya dituntut untuk langsung memperoleh jawabannya, misalkan menghitung dengan memasukkan angka ke dalam rumus, operasi penjumlahan dan perkalian vektor, dan  sebagainya.  Sedangkan  yang dikatakan masalah dalam sains adalah ketika  seseorang  siswa  tidak  dapat langsung mencari solusinya, tetapi siswa perlu bernalar, menduga atau memprediksikan, mencari rumusan yang sederhana lalu membuktikannya. Van Domelen (2009) mengatakan bahwa ciri suatu masalah adalah membutuhkan daya pikir/nalar, menantang siswa  untuk  dapat menduga/memprediksi  solusinya,  serta cara untuk mendapatkan solusi tersebut tidaklah  tunggal,  dan  harus  dapat dibuktikan   bahwa   solusi   yang   didapat adalah benar/tepat.

Memecahkan masalah merupakan aspek penting dalam pembelajaran sains, karena   pemecahan masalah digunakan untuk membelajarkan siswa dalam menerapkan pengetahuan sains dan kemampuan yang  mereka  peroleh  dalam proses pembelajaran (Solaz-Portolés & López, 2007). Dengan mencapai suatu pemecahan masalah secara nyata para siswa juga mencapai suatu kemampuan baru. Pemecahan masalah (problems solving) mewakili bentuk aktivitas kognitif yang tinggi dari individu. Kemampuan pemecahan masalah memerlukan suatu keterampilan dalam menganalisis informasi dan saling hubungannya untuk menarik suatu  kesimpulan  logis.  Serway dan Beichner (Selçuk et al., 2008), menyarankan agar guru mampu mengembangkan keterampilan yang diperlukan siswa untuk memecahkan masalah. Pemecahan masalah pada umumnya digambarkan dengan merumuskan suatu solusi baru yang beranjak dari pengetahuan yang dipelajari sebelumnya untuk menciptakan suatu solusi.

Karakteristik Seorang Pemecah Masalah

Austin dan Shore (2010) mengatakan seorang pemecah masalah yang baik harus mempunyai karakteristik: 1) sikap positif (positive  attitude);  2)  peduli  pada keakuratan (concern for accuracy); 3) perencanaan yang sesuai metode (methodical planning); dan 4) konsentrasi (concentration). Pemecah masalah yang mempunyai sikap positif akan percaya bahwa permasalahan bisa dipecahkan dengan hati-hati, analisis yang terus menerus, serta tidak menjawab dengan cepat, dan berdasarkan pengetahuan sebelumnya.  Pemecah  masalah  yang peduli pada keakuratan artinya pemecah masalah membaca masalah berulang kali agar mengerti, mereka melaporkan keputusan dan kesimpulan yang mereka ambil, mereka menghindari menerka, dan selalu melakukan pemeriksaan terhadap pekerjaan mereka. Pemecah masalah yang memiliki karakteristik methodical planning menyelesaikan  pekerja-annya  langkah demi  langkah,  dan  memulai  dengan langkah yang sederhana. Karakteristik konsentrasi artinya mereka rnenggunakan seluruh potensi mereka untuk memecahkan masalah dengan mengatakan pada diri mereka sendiri tentang apa yang mereka kerjakan.

Langkah-langkah Pemecahan Masalah dalam Pembelajaran Sains

Suatu masalah dapat dipecahkan dengan berbagai langkah sesuai dengan konteks masalah tersebut. Heller & Heler (2010) mengembangkan langkah-langkah pemecahan masalah sains yaitu memfokuskan permasalahan, menjabarkan aspek  fisisnya, merencanakan pemecahan, menjalankan rencana pemecahan, dan mengevaluasi jawaban. Memfokuskan permasalahan dapat   dikembangkan   deskripsi   kualitatif dalam bentuk gambar atau kata-kata yang dapat membantu siswa dalam menemukan pokok persoalan. Menjabarkan aspek fisisnya, siswa dapat menyederhana-kan persoalan jika mungkin dan mengajukan hubungan-hubungan yang berguna. Membuat suatu rencana pemecahan, siswa dapat membuat suatu kerangka persamaan berdasarkan hubungan yang telah diajukan dalam langkah sebelumnya. Menjalankan rencana, siswa dapat memanipulasi persamaan-persamaan, memasukkan variable-variabel yang diketahui. Pada langkah terakhir siswa harus mengevaluasi jawabannya, yaitu dengan memeriksa kesatahan-kesalahan dan memastikan bahwa jawaban tersebut sudah memuaskan.

Pemecahan masalah yang dikemukakan oleh Polya (2010), memiliki 4 langkah, yaitu understanding the problem, devising a  plann, carrying out  the  plann, dan looking back. Caliskan et al. (2010) menyatakan terdapat lima  langkah dalam strategi pemecahan masalah yang disebut dengan UQAPAC problem solving strategy. Langkah-langkah ini meliputi understanding the problem, qualitative analyzing of the problem, solution plan for the problem, applying  the  solution  plan,  dan  cheking. Ommundsen (2011) menggunakan langkah-langkah pemecahan masalah DENT, yaitu Define the Problem Carefully, Explore Possible Solutions, Narrow Your Choices, dan Test Your Solution. Sedangkan menurut Serway et.al. dalam Selçuk et al. (2008) cara memecahkan soal-soal sains tingkat tinggi dapat melalui 4 langkah yaitu, konseptualisasi, klasifikasi, analisis, dan finalisasi.

REFERENSI
Austin,  L.  B.  &  Shore,  B.  M.  (2010).  Using Concept Mapping for Assessment in Physics. Physics Education, 30(1), 41-45.

Caliskan,  S.,  Selcuk  G.  S.,  Erol,  M.  (2010). Instruction  of  Problem  Solving Strategies on Physics Achievement and Self Efficacy Beliefs. Journal of Baltic Science Education. 9(1). 20-34.

Heller & Heler. 2010.  Problem  Solving  Labs,  in Cooperative Group Problem Solving in Physics, Research Report, University Minnesota.

Jonassen,  D.,  Mateycik,  F.,  &  Rebello,  N.S. (2010).   Students’   Rating   of   Problem Similarity as  a Measure  of  Problem Solving Expertise. Proceedings of the 2010 Annual  Meeting  of  the  National Association  for  Research  in  Science Teaching.

Ommundsen P. (2011). Problem-Based Learning With   20   Case   Examples.  Boston.

Polya, G. (2010). How to Solve It: A New Aspect of Mathematical Method (Second ed.). New Jersey : Prentice Hall Inc.

Selcuk  et  al.  (2008). The  Effects  of  Problem  Solving  Instruction  on  Physics Achievement,   Problem   Solving   Performance   and   Strategy   Use. Latin American Journal Physics Education volume 2 No. 3 September 2008.

Solaz-Portolés,  J.J.,  dan  Lopez,  V.S.  (2007).Cognitive Variables in Science Problem Solving: A Review of Research. Journal Of  Physics Teacher Education (JPTEO).  4(2).

Van Domelen, D. (2009). Problem-Solving Strategies: Mapping and Prescriptive Methods. Department of Physics, The Ohio State University, Columbus, Ohio, 43210.