Struktur Keilmuan IPA

Agar peserta didik  SMP dapat mempelajari IPA dengan benar, maka IPA harus dikenalkan secara utuh, baik menyangkut objek, persoalan, maupun tingkat organisasi dari benda-benda yang ada di dalam jagat raya. Dimensi objek IPA meliputi:

a.       Benda-hidup: mencakup (a) Plantae (tumbuhan), (b) Animalium (hewan) termasuk di dalamnya manusia, (c) Fungi (jamur), (d) Protista, (e) Archebacteria, dan (f) Eubacteria

b.       Benda tak hidup: mencakup (a) bumi (tanah dan batuan, air, dan udara), (b) tata surya, (c) galaksi, dan (d) jagat raya (alam semesta)

Berdasarkan tinjauan dari segi dimensi tingkat organisasi benda alam dapat dibuat  gradasi mulai dari : (1). Sub-atom (proton, elektron, dan neutron), (2). Atom, (3). Molekul, (4).Unsur, senyawa, dan campuran, (5). Zat dan (6). Benda. Sebagai contoh bendanya berupa pohon, maka dari segi zat pohon tersusun atas zat padat berupa serat, zat cair berupa air dan zat terlarut di dalamnya terkandung juga gas yang terdapat dalam sel maupun antar sel.

Dimensi tema/persoalan IPA dapat dikaji dari aspek-aspek berikut (Walde University, 2002:), yaitu:

a.       Tema/persoalan IPA   sebagai   proses   penemuan   (Science as inquiry):      menyangkut  (a).  Penemuan ilmiah dan (b). Metode ilmiah.

b.       Tema/persoalan IPA dari  aspek  fisika  (Physical science)    menyangkut:     (a). Sifat materi dan perubahan sifat dalam materi, (b). Gerak dan gaya, dan    (c). Transfer energi

c.        Tema/persoalan IPA dari aspek biologi (Living science) menyangkut: (a).  Struktur dan fungsi dalam sistem kehidupan, (b). Reproduksi dan Penurunan Sifat, (c).  Regulasi dan Tingkah Laku,  (d), Populasi dan Ekosistem, (e). Ke    ragaman dan Adaptasi organisme.

d.       Tema/persoalan IPA dari aspek Bumi dan Antariksa (Earth and space science) mengkaji: (a). Struktur sistem bumi, (b). Sejarah Pembentukan Bumi, dan (c). Bumi dan Sistem Tata Surya

e.       Tema/persoalan IPA hubungannya dengan teknologi (Science and techno-logy) mengkaji (a). Rancangan-rancangan  teknologi, (b). Keterkaitan IPA dan teknologi

f.         Tema/persoalan IPA dari perpektif personal dan sosial (Personal and social perpectives) mengkaji, (a). Kesehatan diri, (b). Populasi, sumber daya, dan lingkungan, (c ). Bencana alam, (d). Resiko dan keuntungan, serta (e). Sains, teknologi, dan masyarakat.

g.       Tema/persoalan IPA dari sisi sejarah dan hakikat IPA (History and natural of science) mengkaji, (a). IPA sebagai hasil rekadaya/usaha keras manusia, (b). Hakikat IPA sebagai ilmu, dan (c). Sejarah perkembangan IPA sebagai ilmu.

Khusus untuk tema/persoalan yang berkait dengan aspek biologi dapat pula didekati dengan apa yang sudah dikembangkan oleh BSCS (BSCS, 1996) yang meliputi :

a.       Pola-pola evolusi dan produk perubahan (Evolution: patterns and products of change).

b.       Interaksi dan interdependensi  (Interaction and interdependence).

c.        Penjagaan/pemeliharaan keseimbangan yang dinamik (Maintenance of a dynamic equilibrium).

d.       Pertumbuhan, perkembangan,  diferensiasi (Growth, development, and differentiation).

e.       Kelangsungan genetik (Genetic continuity)

f.         Energi, materi dan organisasi (Energy, matter, and organization)

g.       Ilmu Pengetahuan Alam, teknologi, dan masyarakat (Science, Technology, and Society)

Bentley dan Watts (1989) mengemukakan bahwa persoalan atau tema IPA dapat dikaji dari aspek kemampuan yang akan dikembangkan pada diri peserta didik , yakni mencakup aspek mengkomunikasikan konsep secara ilmiah, aspek pengembangan konsep dasar sains, dan pengembangan kesadaran IPA dalam konteks ekonomi dan sosial. Sementara Djohar (2000) mengajukan struktur keilmuan IPA  seperti tampak pada gambar 1.

  Gambar 1 menunjukkan bahwa kajian IPA untuk SMP jika ditinjau dari dimensi objek, tingkat organisasi, dan tema/peroalannya aspek fisis, kimia, dan biologi, akan banyak sekali jenis kajiannya. Oleh karena itu, agar peserta didik  SMP dapat mengenal kebulatan IPA sebagai ilmu, maka seluruh tema/persoalan IPA pada berbagai jenis objek dan tingkat organisasinya dapat dijadikan bahan kajian, sepanjang tetap dalam kerangka pengenalan. Dengan kata lain, kajian IPA untuk SMP hendaknya luas untuk memenuhi keutuhannya. Dengan demikian, IPA sebagai mata pelajaran hendaknya diajarkan secara utuh atau terpadu, tidak dipisah-pisahkan antara Biologi, Fisika, Kimia, dan Bumi Antariksa. Selain tidak jelasnya keutuhan konsep IPA sebagai ilmu (karena aspek IPA, teknologi dan masyarakat tidak terlingkupi), juga berat bagi peserta didik  SMP karena konsep IPA menjadi kumpulan dari konsep-konsep Biologi ditambah dengan Fisika, Kimia, dan Bumi Antariksa. Hal ini mengingat tingkat berpikir sebagian besar peserta didik  SMP masih pada taraf perubahan/transisi dari fase kongkrit ke fase operasi formal. Hanya sebagian kecil peserta didik  SMP yang sudah dapat benar-benar pada tataran operasi formal, karena fase formal mulai dicapai oleh anak pada usia 14 tahun, itupun penyelelidikannya dilakukan pada  bangsa-bangsa Anglosakson (Carin dan Sund, 1989).