Pengembangan IPA Terintegrasi Guna Membekali Kompetensi Mengajar Mahasiswa S1 Pendidikan IPA

PENGEMBANGAN PROGRAM IPA TERINTEGRASI
GUNA MEMBEKALI KOMPETENSI PENDIDIK
CALON GURU IPA SMP
Insih Wilujeng*)
*) Prodi Pendidikan Fisika, FMIPA UNY alamat: Karangmalang, Yogyakarta 55281;
e-mail: insihuny@yahoo.co.id

ABSTRAK
Penelitian bertujuan mengembangkan program perkuliahan yang membekali
kompetensi pedagogy-content-knowledge IPA terintegrasi bagi calon guru IPA SMP,
memberi contoh-contoh pembelajaran IPA terintegrasi bagi calon guru IPA SMP dan
memberi masukan untuk revisi kurikulum Program Studi S1 Pendidikan IPA.
Pendekatan Research and Development digunakan untuk mengembangkan program
IPA terintegrasi dengan 4-D Models. Subyek penelitian adalah 60 mahasiswa
Program Studi Pendidikan IPA semester VI. Instrumen penelitian meliputi tes
integrasi IPA dengan metode ilmiah, tes interdisipliner IPA, lembar penilaian analisis
kompetensi kurikulum dan pengembangan silabus pembelajaran IPA terintegrasi,
lembar penilaian RPP, lembar penilaian peer teaching dan angket respon mahasiswa
terhadap perkuliahan IPA terintegrasi. Hasil penelitian meliputi perangkat
perkuliahan IPA terintegrasi terdiri dari silabus program, contoh-contoh analisis
kompetensi dan silabus pembelajaran IPA terintegrasi, contoh-contoh RPP, contohcontoh LKS, panduan pengembangan RPP, panduan peer teaching, penugasan

mahasiswa dan materi pengayaan untuk terapan Pendekatan Keterampilan Proses
(PKP), Sains Teknologi-Masyarakatn (STM) dan Inkuiri. Analisis kompetensi materi
hasil pengembangan mahasiswa mencakup seluruh interdisipliner bidang IPA
(biologi, fisika, kimia, kesehatan, kebumian, astronomi, teknologi dan aplikasi dalam
kehidupan sehari-hari); analisis kompetensi pedagogi hasil pengembangan
mahasiswa mencakup pemilihan pendekatan, metode, asesmen, keterampilan
berpikir dan strategi berpikir sesuai standar pedagogi SMP/MTs. Program IPA
terintegrasi mampu mewujudkan kompetensi profesional calon guru IPA SMP/MTs
meliputi kompetensi integrasi IPA dengan metode ilmiah (N-gain 0,8) dan
kompetensi interdisipliner IPA (N-gain antara 0,63 dan 0,80 serta mampu
mewujudkan kompetensi pedagogik dengan persentase ketercapaian analisis
kompetensi kurikulum dan pengembangan silabus pembelajaran IPA terintegrasi
antara 82,5% dan 87,5%; persentase ketercapaian kompetensi pengembangan RPP
antara 77,5% dan 85,0% serta persentase kompetensi peer teaching antara 70,0% dan
76,0%. Program IPA terintegrasi mampu mewujudkan kompetensi pedagogycontent-knowledge IPA terintegrasi karena memiliki model perkuliahan meliputi
modeling; diskusi; penyusunan analisis kompetensi kurikulum/standar dan silabus
pembelajaran; penyusunan RPP; peer teaching dan pengayaan materi.

Kata-kata kunci: Program IPA Terintegrasi, Kompetensi Pendidik, Calon Guru IPA
SMP

Pendahuluan
Standards for Science Teacher Preparation (NSTA, 2003: 8) dan Peraturan
Menteri Pendidikan Nasional Republik Indonesia Nomor 16 Tahun 2007 tentang
Standar Kualifikasi dan Kompetensi Guru merekomendasikan guru-guru IPA SMP
untuk memiliki kecenderungan interdisipliner pada IPA. Sebagai usaha untuk
memenuhi tuntutan tersebut, guru-guru IPA SMP/MTs hendaknya disiapkan untuk
memiliki kompetensi dalam biologi, kimia, fisika, bumi dan antariksa serta bidang
IPA lainnya, seperti kesehatan, lingkungan, dan astronomi.
Standar kompetensi lulusan pada jenjang pendidikan tinggi bertujuan untuk
mempersiapkan peserta didik menjadi anggota masyarakat yang berakhlak mulia,
memiliki pengetahuan, keterampilan, kemandirian, dan sikap untuk menemukan,
mengembangkan serta menerapkan ilmu, teknologi, dan seni yang bermanfaat bagi
kemanusiaan. Pendidikan tinggi harus memiliki kualifikasi akademik dan kompetensi
sebagai agen pembelajaran, sehat jasmani dan rohani, serta memiliki kemampuan
untuk mewujudkan tujuan pendidikan nasional. Kualifikasi akademik adalah tingkat
pendidikan minimal yang harus dipenuhi oleh seorang pendidik yang dibuktikan
dengan ijasah dan/atau sertifikat keahlian yang relevan sesuai dengan perundangundangan yang berlaku (PP. No. 19, 2005).
Peraturan Pemerintah Republik Indonesia No. 74 tahun 2008 pasal 2 ayat (2)
menyebutkan bahwa kompetensi guru meliputi kompetensi pedagogik, kepribadian,

sosial dan profesional yang diperoleh melalui pendidikan profesi. Kompetensi
pedagogik merupakan kemampuan guru dalam pengelolaan pembelajaran peserta
didik, sedangkan kompetensi profesional merupakan kemampuan guru dalam
menguasai pengetahuan bidang ilmu pengetahuan, teknologi, dan/atau seni dan
budaya yang diampunya.
Mulai tahun akademik 2007/2008 LPTK di Yogyakarta telah membuka
Program Studi Pendidikan IPA. Kurikulum Program Studi Pendidikan IPA jenjang S1
di LPTK Yogyakarta (2007: 58) memiliki visi mewujudkan program studi yang
memiliki keunggulan kompetitif dan komparatif di abad 21 (di era global) dalam
pendidikan IPA. Apabila dikaitkan dengan pasal 28 PP No. 19 Tahun 2005,
khususnya ayat 2 tentang kualifikasi akademik dan kompetensi sebagai agen
pembelajaran ternyata terdapat kesesuaian dengan rumusan kompetensi lulusan
Program Studi Pendidikan IPA di LPTK tersebut.

2

Mahasiswa Program Studi Pendidikan IPA di LPTK Yogyakarta berdasarkan
kurikulum 2002 (2007: 59) memiliki beban 136 SKS mata kuliah wajib dan 8 SKS
mata kuliah pilihan, sehingga jumlah total 144 SKS. Mata kuliah wajib 136 SKS
tersebut memiliki distribusi 9 SKS pengembangan kepribadian; 69 SKS keilmuan

dan keterampilan; 51 SKS keterampilan berkarya; 4 SKS perilaku berkarya dan 3
SKS berkehidupan bermasyarakat. Distribusi mata kuliah wajib bertujuan
menyiapkan mahasiswa pada 4 kompetensi sebagai calon guru. Selain itu mata
kuliah juga dikelompokkan berdasarkan standar kompetensi guru pemula SMP yang
meliputi standar penguasaan bidang studi, pemahaman tentang peserta didik,
penguasaan pembelajaran yang mendidik dan pengembangan kepribadian dan
keprofesionalan (Dirjen DIKTI, 2004: 11).
Persiapan bagi mahasiswa S1 pendidikan IPA agar memiliki kompetensi
interdisipliner pada IPA di LPTK Yogyakarta belum terlihat secara nyata, karena
pada mata kuliah tahun pertama mahasiswa mendapatkan mata kuliah fisika dasar
dan praktikumnya pada semester I, biologi dasar dan praktikumnya pada semester II,
serta kimia dasar dan praktikumnya pada semester III dengan bobot 3 sks untuk teori
dan 1 sks untuk praktikum dan berlaku untuk masing-masing mata kuliah. Pada
perkuliahan semester III mahasiswa juga mendapatkan mata kuliah IPA-1 dan Ilmu
Kebumian, semester IV mendapatkan mata kuliah IPA-2 dan Astronomi, dan
semester V mendapatkan mata kuliah IPA-3. Berdasarkan hasil observasi
pelaksanaan perkuliahan IPA-1, IPA-2 dan IPA-3 masih belum membekali
mahasiswa pada integrasi IPA, karena penyajian perkuliahan masih terpisah antar
interdisipliner IPA serta pedagogik. Mata kuliah praktikum IPA-1, praktikum IPA-2
dan praktikum IPA-3 juga masih belum menunjukkan adanya integrasi IPA, karena

ketiga mata kuliah praktikum tersebut hanya penggabungan saja dari mata kuliah
praktikum fisika, biologi dan kimia.
Berdasar pada kondisi nyata tentang implementasi Kurikulum 2002 LPTK
tersebut, maka guna membekali mahasiswa sebagai calon guru IPA SMP/MTS,
dilakukan revisi terhadap Kurikulum 2002 menjadi Kurikulum 2010. Adapun fokus
revisi adalah menambah SKS, mengganti nama, mengubah deskripsi, dan menghapus
mata kuliah prasarat dari aspek materi dan pedagogi yang dirasa tumpang tindih serta
mengembangkan mata kuliah baru, yaitu IPA terintegrasi dan Pembelajarannya.

3

Kementrian Pendidikan Nasional telah menyusun panduan pengembangan
pembelajaran IPA terpadu sejak tahun 2005, namun kenyataan di lapangan hampir
semua guru IPA SMP/MTs masih belum menerapkan pembelajaran IPA terpadu
tersebut dengan berbagai alasan. Hasil isian angket dari guru-guru IPA SMP/MTs di
wilayah Yogyakarta dari 4 wilayah kabupaten dan 1 wilayah kota dengan sampel 20
orang guru IPA SMP dapat ditemukan beberapa alasan belum dilaksanakannya
pembelajaran IPA terpadu antara lain ketakutan para guru tentang muatan materi
kurikulum tidak tersampaikan, tidak adanya contoh-contoh pembelajaran IPA
terintegrasi di beberapa buku teks serta belum diperolehnya langkah-langkah

pengembangan pembelajaran IPA terintegrasi bagi guru SMP/MTs.
Berdasar pada kondisi perkuliahan yang belum secara efektif mempersiapkan
mahasiswa sebagai calon guru IPA SMP/MTs serta untuk merespon dan
menindaklanjuti kebijakan pemerintah, terutama Kementrian Pendidikan Nasional
tentang pembelajaran IPA terpadu, maka sangatlah perlu LPTK yang membuka
program studi pendidikan IPA mengembangkan program IPA terintegrasi guna
membekali kompetensi pendidik mahasiswanya.
Kualitas guru secara nasional dewasa ini memang cukup memprihatinkan.
Kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa terjadi ketidakcocokan (mismatch)
tentang keadaan guru sains di SMP. Masih banyak pelajaran IPA yang diampu oleh
guru yang bukan lulusan S1 pendidikan IPA. Data Balitbang Kementrian Pendidikan
Nasional tahun 2004 menunjukkan bahwa di tingkat SMP terdapat 108.811 guru
negeri dan 58.832 guru swasta dari total guru sebanyak 466.748 orang (35,9%) yang
dinilai tidak layak mengajar (Sultan, 2008: 1)
Kenyataan lapangangan juga menunjukkan bahwa guru-guru IPA SMP tidak
ada sama sekali yang memiliki kompetensi interdisipliner pada IPA (kompetensi
dalam biologi, kimia, fisika, serta bumi dan antariksa) sesuai yang diharapkan NSTA,
Permendiknas No 16 Tahun 2007 dan kewenangan lulusan S1 pendidikan IPA, karena
guru IPA SMP secara umum diampu oleh lulusan pendidikan biologi untuk IPAbiologi dan lulusan pendidikan fisika untuk IPA-fisika, sedangkan untuk IPA-kimia
tidak atau jarang disampaikan guru pada siswa SMP/MTs, karena lulusan S1

pendidikan kimia hanya memiliki kewenangan mengajar untuk jenjang SMA. Jadi
mata pelajaran IPA di SMP secara umum diampu oleh minimal dua orang guru untuk
setiap jenjang kelas.

4

Mencermati beberapa kondisi yang ada di lapangan dan menyadari betapa
penting dan besarnya tuntutan bagi guru-guru IPA SMP, serta berbagai upaya-upaya
yang bisa dilakukan guna meningkatkan kualitas pembelajaran IPA SMP, maka perlu
kiranya LPTK yang memiliki program studi S1 pendidikan IPA mulai membekali
kompetensi pendidik bagi calon guru IPA SMP/MTs salah satunya melalui
pengembangan program IPA terintegrasi.
Pengembangan program IPA terintegrasi dalam penelitian ini tentu saja
didukung oleh beberapa hasil penelitian yang relevan, seperti lima metode
pembelajaran IPA yang bisa diterapkan untuk memenuhi standar inkuiri dan standar
teknologi (Clarke dan Rowe, 2007); sepuluh komponen mendasar dalam model
inkuiri untuk siswa SMP (Wilhelm, 2007) dan enam indikator guru IPA SMP yang
efektif (Taurina, 2007) sehingga penelitian pengembangan program IPA terintegrasi
untuk membekali kompetensi pendidik calon guru IPA SMP ini terarah pada dua hal
mendasar, yaitu membekali calon guru IPA SMP untuk aspek kompetensi profesional

serta aspek kompetensi pedagogik. Hakikat IPA terintegrasi diarahkan pada integrasi
IPA dengan metode ilmiah dan interdisipliner bidang IPA itu sendiri (fisika, kimia,
biologi, bumi dan antariksa, serta bidang IPA lainnya) serta pedagogiknya diarahkan
pada kompetensi mahasiswa memiliki pengetahuan tentang kurikulum, tentang
kesulitan-kesulitan pembelajaran siswa, tentang strategi dan aktivitas pembelajaran
dan asesmen. Rumuskan masalah penelitian adalah sebagai berikut.“Bagaimanakah
pengembangan Program IPA terintegrasi yang membekali kompetensi
profesional dan pedagogik calon guru IPA SMP?” Adapun Tujuan Penelitian
antara laian 1) Mengembangkan perkuliahan (penetapan dalam kurikulum, perangkat
dan model) yang membekali kompetensi pedagogy-content-knowledge integrated
science bagi calon guru IPA SMP, 2) Memberi contoh-contoh pembelajaran IPA
terintegrasi bagi calon guru IPA SMP dan 3) Memberi masukan untuk revisi
kurikulum S1 Program Studi Pendidikan IPA.
Metodologi Penelitian
Disain Penelitian
Metode
Penelitian R & D

DEFINE
Research and

information
collection (1)

Alur Penelitian
Analisis
Kurikulum
S1
Pendidikan
IPA

Penetapan
mata kuliah
prasarat IPA
Terintegrasi

Deskripsi
mata kuliah
subject
Deskripsi
mata kuliah

pedagogy

Penetapan
sub-sub
Program

5

DESIGN
Planning (2)

DEVELOP
Develop
Preliminary
form of
Product (3)
DISSEMINATE

Rancangan
Standar –

standar
Kurikulum
IPA
SMP/MTs

Standarstandar
materi

Standarstandar
pedagogi
Pengembangan
Pengembangan
Contoh Peta
Silabus SubKompetensi dan
sub Program
Silabus IPA
Terintegrasi
SMP
Pengembangan Instrumen
pemahaman konsep IPA
Terintegrasi, penilaian peta
kompetensi dan silabus,
penilaian
penilaian
Preliminary RPP dan
Pemodelan
peer
teaching
Field Testing
Dosen

(4)

Main Field
Testing (6)

Penetapan
Standar Core
materi dan
pedagogi
Perancangan
Perangkat
Perkuliahan

Judgment
Lapangan

Pengembangan
Contoh
Perangkat
Validasi
Pemodelan
pakar IPA
(RPP, LKS,
Penilaian,
Penugasan
mahasiswa,
materi
pengayaan
Praktik
Main Product
mahasiswa
Revition (5)

Pemodelan
Dosen
Praktik
mahasiswa

Gambar 1. Disain Penelitian

TEMUAN
LAPORAN

Operational
Product
Revition (7)

Teknik Analisis Data
Beberapa teknik analisis data yang diperoleh dari instrumen-instrumen
penelitian dijelaskan sebagai berikut. Analisis Instrumen 1a dan 1b (Tes Pemahaman
IPA terintegrasi I dan IPA Terintegrasi II) dengan menghitung gain-test ditentukan
dari skor postest dan pretest yang dinormalisasi (Meltzer; 2002: 1260).
Analisis Instrumen 2, 3, dan 4 (non tes) dilakukan secara dekriptif kualitatif.
Penilaian analisis kompetensi kurikulum dan pengembangan silabus pembelajaran
serta RPP dianalisis dengan menghitung skor rata-rata dengan rentang antara 1-4 dan
penilaian peer teaching dianalisis dengan menghitung skor rata-rata dengan rentang
antara 1–5 yang ketiganya dikonversikan dalam %. Angket respon mahasiswa selama
mengikuti perkuliahan IPA terintegrasi dianalisis dengan menghitung persentase
kemunculan jawaban/tanggapan mahasiswa.
Hasil Penelitian

6

Hasil Penelitian Pendahuluan
Analisis kurikulum S1 Pendidikan IPA diperoleh daftar mata kuliah prasyarat
untuk IPA terintegrasi dari aspek materi dan aspek pedagogi, juga penetapan jenis
sub program IPA terintegrasi. Berdasarkan analisis standar-standar materi dan
pedagogi IPA SMP/MTs, maka diperoleh standar materi dan pedagogi yang sudah
mendapat judgement di lapangan, dimana standar materi dan pedagogi ini dijadikan
acuan mahasiswa dalam mengembangkan IPA terintegrasi. Hasil analisis standarstandar

pedagogi

terdiri

dari:

analisis

keterampilan-keterampilan

ilmiah;

keterampilan-keterampilan berpikir; strategi berpikir; sikap-sikap ilmiah dan nilainilai mulia/luhur serta strategi-strategi pembelajaran.
Mengacu pada hasil analisis kurikulum dan hasil analisis standar-standar
pembelajaran IPA SMP/MTS, maka ditetapkan program mata kuliah IPA terintegrasi
yang akan dibelajarkan dalam satu semester, meliputi 3 sub program.
Karakteristik/persamaan dan perbedaan ketiga sub program dideskripsikan pada
Tabel 1.

Tabel 1. Karakteristik atau Persamaan dan Perbedaan Setiap Sub Program IPA
Terintegrasi.

Sub Program
(Tema Utama)

Karakteristik/Persamaan dan perbedaan

I
Terapan
Penjernihan Air

1. Interdisipliner IPA dengan kompetensi utama bidang Fisika
2. Tema utama terkait dengan kehidupan sehari-hari
3. Perangkat meliputi: Silabus Sub Program I; Pemodelan
(contoh Analisis Kompetensi dan contoh Silabus
Pembelajaran IPA Terintegrasi dengan Terapan PKP, contoh
RPP, contoh LKS, contoh Penilaian); Panduan
Pengembangan RPP; Panduan Peer Teaching; Penugasan
Mahasiswa dan Materi Pengayaan.

PKP:

1. Interdisipliner IPA dengan kompetensi utama bidang
II
Kimia
Terapan
STM:
2.
Tema utama terkait dengan kehidupan sehari-hari
Pencemaran
3.
Perangkat meliputi: Silabus Sub Program II; Pemodelan
Lingkungan dan Cara
(contoh Analisis Kompetensi dan contoh Silabus
Mengatasinya
Pembelajaran IPA Terintegrasi dengan terapan STM, contoh
RPP, contoh LKS, contoh Penilaian); Panduan

7

Pengembangan RPP; Panduan Peer Teaching; Penugasan
Mahasiswa; Materi Pengayaan.

III
Terapan
Inkuiri:
Mengapa Bisa Terjadi
Hipertensi?

1. Interdisipliner IPA dengan kompetensi utama bidang
Biologi
2. Tema utama terkait dengan kehidupan sehari-hari
3. Perangkat meliputi: Silabus Sub Program III; Pemodelan
(contoh Analisis Kompetensi dan contoh Silabus
Pembelajaran IPA terintegrasi dengan terapan Inkuiri,
contoh RPP, contoh LKS, contoh Penilaian); Panduan
Pengembangan RPP; Panduan peer teaching; Penugasan
Mahasiswa; Materi Pengayaan.

Hasil Ujicoba dan Diseminasi
Perangkat sub program II (Terapan STM: Pencemaran Lingkungan dan Cara
Mengatasinya) diujicobakan pada kelas reguler (Kelas H). Alasan pemilihan sub
program IPA terintegrasi II yang diujicobakan adalah ditinjau dari tingkat kesulitan
materi tidak ada kendala dan pada terapan pendekatan pembelajaran STM juga
mengandung keterampilan-keterampilan proses, serta dapat dijadikan sarana bagi
siswa untuk menjawab pertanyaan inkuiri, terutama untuk metode penyelidikan dan
proyek. Mengacu pada hasil analisis dan masukan dari para dosen pengamat pada
kelas ujicoba, maka dilakukan beberapa revisi perangkat perkuliahan dan semua
yang terkait dengan teknis perkuliahan sebelum dilakukan diseminasi.
Kompetensi Pemahaman IPA Terintegrasi Kelas Ujicoba dan Kelas Diseminasi
Berdasarkan analisis data dari Instrumen 1a dan 1b diperoleh hasil kompetensi
integrasi IPA dengan metode ilmiah; kompetensi interdisipliner bidang IPA soal
pilihan ganda dan soal essay mahasiswa kelas ujicoba dan kelas diseminasi disajikan
pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2. Data Kompetensi Integrasi IPA dengan Metode Ilmiah dan Kompetensi
Interdisipliner Bidang IPA Mahasiswa kelas ujicoba
No

Jenis kompetensi

Skor rata-rata
tes awal

Skor rata-rata
tes akhir

N-gain

1

Integrasi IPA dengan metode ilmiah

71,92

91,28

0,68

8

2

3

Interdisipliner bidang IPA
(Soal Pilihan Ganda)

45,24

89,05

0,79

Interdisipliner bidang IPA
(Soal Essay)

39,52

88,57

0,81

Tabel 3. Data Kompetensi Integrasi IPA dengan Metode Ilmiah dan Kompetensi
Interdisipliner Bidang IPA Mahasiswa Kelas Diseminasi
N
o

Sub Program Skor rata-rata tes Skor rata-rata tes N-gain
awal
akhir
Jenis
kompetensi

1

2

3

I

II

III

Integrasi IPA
dengan metode 63,27
ilmiah

I

II

III

92,80

I

II

III

0,80

Interdisipliner
bidang IPA
53,1
(Soal pilihan 8
ganda)

56,9
1

55,2
9

94,5
5

77,3
8

88,6
3

0,8
8

0,4
7

0,7
4

Interdisipliner
bidang IPA
(Soal Essay)

36,1
9

37,3
3

80,5
6

86,6
7

73,6
7

0,7
1

0,7
9

0,5
8

28,8
9

Keterangan: (berlaku juga untuk Tabel 10)
I
: PKP: Penjernihan Air
II
: STM: Pencemaran Lingkungan dan Cara Mengatasinya
III
: Inkuiri: Mengapa Bisa Terjadi Hipertensi?

Persentase ketercapaian setiap indikator integrasi IPA dengan metode ilmiah
kelas ujicoba dan kelas diseminasi dipaparkan dalam Tabel 4. Persentase mahasiswa
yang mencapai setiap indikator berkategori rendah (