ARAH KITA | ARAH DESTINASI | ARAH PROPERTI | ARAH POLITIK | ARAH DESA

Pembelajaran Kimia Bagi Generasi Z di Era Industri 4.0

14 November 2019
Pembelajaran Kimia Bagi Generasi Z di Era Industri 4.0
Dr. Harry Firman, M.Pd

Oleh : Dr. Harry Firman, M.Pd

PARA ANALIS  industri mengkonseptualisasi perkembangan industri di dunia telah mencapai gelombang revolusi industri ke-4 (4IR) atau “industri 4.0”, ketika proses industri terkait revolusi digital memasuki Abad ke-21, sebagai perkembangan lanjut dari gelombang-gelombang revolusi industri sebelumnya. Dalam industri 1.0 tenaga uap air digunakan dalam mekanisasi produksi sebagai dampak dari penemuan mesin uap, dalam industri 2.0 tenaga listrik digunakan untuk mengkreasi produksi massa, dan dalam industri 3.0 teknologi elektronika dan teknlogi informasi digunakan untuk mengotomasi produksi (Hussin, 2018).

Industri 4.0 bercirikan kehadiran teknologi-teknologi baru yang meleburkan dunia fisik, digital dan biologis, yang diwujudkan dalam bentuk robot, perangkat komputer yang mobile, kecerdasan buatan, kendaraan otonom (tanpa pengemudi), pengeditan genetik, digitalisasi pada layanan publik, dsb. Pada industri 4.0 peralatan, mesin, sensor, dan manusia dirancang untuk mampu berkomunikasisatu sama lain dengan menggunakan teknologi internet yang dikenal sebagai “Internet of Things (IoT)” (Maria, Shahbodin, Pee, 2016).

Perkembangan teknologi di era industri 4.0 melahirkan peluang dan tantangan baru. Pertama industri 4.0 memungkinkan peningkatan produktivitas, kualitas, dan efisiensi, agar produk industri lebih kompetitif secara global. Peluang lain pada industri 4.0 adalah peningkatan kualitas hidup, kemudahan transportasi dan komunikasi, serta keamanan kerja. Namun demikian, berbagai tantangan baru lahir pula sebagai dampak sosial dan lingkunan dari industri 4.0 seperti melimpahnya informasi (information overload), pengangguran sebagai akibat dari ketidakcukupan pengetahuan dan keterampilan, ketimpangan sosial ekonomi akibat teknologi yang padat modal, serta ancaman terhadap kelestarian lingkungan sebagai akibat eksploitasi sumber daya alam.

Paradigma pendidikan yang menjadi kerangka acuan pendidikan saat ini tidak sesuai lagi untuk pengembangan kualitas SDM di Era Industri 4.0. Oleh sebab itu paradigma proses pendidikan niscaya akan mengalami perubahan mendasar menyesuaikan dengan tuntutan era Industri 4.0. Konsekuensinya, revolusi industri akan menginduksi revolusi dalam bidang pendidikan menjadi Pendidikan 4.0. Bahasan selanjutnya dalam makalah ini menyangkut pemikiran pakar-pakar tentang karakterstik peserta didik di era industri 4.0 yang menuntut perubahan fundamental dalam proses pembelajaran (revolusi pembelajaran), fitur-fitur pendidikan 4.0 sebagai wujud revolusi pembelajaran, termasuk Pendidikan Kimia 4.0 serta sosok pendekatan pembelajaran yang potensial menjadi salah satu wujud nyata implementasi pendidikan kimia 4.0 pada jenjang pendidikan menengah.

2. Karakteristik Peserta Didik Generasi Z

Generasi Z (Gen Z) didefinisikan sebagai generasi yang lahir antara tahun 1995 – 2010 sebagai kelanjutan dari generasi-generasi sebelumnya (Bencsik, Jubasz, Horvatb-Csikos, 2016). Generasi ini dikarakterisasi sebagai generasi jejaring (net generation), generasi facebook, natif-digital, atau iGeneration. Survei yang dilakukan Singh (2014) menunjukkan bahwa 93% generasi Z mengunjungi YouTube dan 65% mengunjungi facebook paling sedikit sekali seminggu, serta 54% mengunjungi situs-situs tersebut berkali-kali dalam sehari. Mereka juga paling sedikit sekali seminggu mengunjungi situs Twitter (26%), Google (26%), dan Istagram (17%).

Peserta didik sekolah menengah di era Industri 4.0 di Indonesia tergolong Generasi Z, yang yang hidup dalam lingkungan yang berbeda daripada sebelumnya. Mereka sejak lahir berhadapan dengan keberadaan “gawai” (gadget) elekronik dan teknologi-teknologi digital seperti internet dan situs-situs jejaring sosial, yang secara daring (on-line) mengkoneksikan dirinya dengan dunia global secara virtual. Merekapun tumbuh-kembang dalam lingkungan komputer dan media canggih, yang memungkinkan mereka memiliki literasi teknologi yang tinggi. Dengan keteterampilan ini mereka dapat secara mandiri melakuan pencarian informasi, baik informasi yang berbukti maupun tanpa-bukti. Oleh sebab itu pembelajaran di sekolah bagi generasi Z perlu melibatkan interaksi mereka dengan teknologi, baik sebagai media digital maupun alat pembelajaran. Tanpa melibatkan teknologi pembelajaran menjadi kurang menarik.

Di sisi lain generasi Z melahirkan tantangan-tantangan baru bagi dunia pendidikan, sebab umumnya mereka tumbuh-kembang dengan saudara sekandung lebih sedikit dari anak-anak generasi-generasi sebelumnya. Sebanyak 60% keluarga dengan anak generasi Z mempunyai hanya dua anak atau bahkan lebih sedikit (Singh, 2014). Kondisi ini menjadikan anak-anak generasi Z bak raja dan ratu kecil dari ayah-ibunya sejak lahir, sehingga berpotensi menjadi individu-individu yang selfish. Akibatnya, tidak mudah bagi mereka membuat kompromi-kompromi, berbagi, dan bekerja dalam suatu tim kerja. Adalah menjadi tuntutan dari proses pendidikan bagi generasi Z untuk mereduksi karakter selfish ini seraya membangun karakter kolaboratif pada diri mereka.

Intensitas yang tinggi generasi Z ke www memungkinkan mereka menerima konten-konten digital yang berhubungan dengan entrepreneurial. Situasi ini memang mendorong mereka menjadi konsumer dari serta produk-produk ditawarkan secara atraktif, namun pada saat yang sama mereka juga secara intensif berhadapan dengan produk-produk inovatif dan kreatif. Kondisi itu yang membuat Generasi Z mempunyai apresiasi yang tinggi terhadap inovasi, dan sadar betul akan urgensi kreativitas. Hal ini menjadi tantangan bagi dunia pendidikan untuk menstimulasi peserta didik terlibat dalam proses kreatif dalam setiap episode pembelajaran.

3. Pendidikan 4.0

Tantangan dari revolusi industri 4.0 serta kondisi peserta didik di era digital sebagaimana dipaparkan di atas, perlu diakomodasi dalam proses pendidikan. Perubahan fundamental (revolusi) perlu dilakukan untuk membuat proses pendidikan relevan dengan kondisi dan kebutuhan peserta didik di era industri 4.0. Praksis pendidikan di sekolah sejauh ini yang bertumpu pada moda transmisi pengetahuan dari guru ke peserta didik (instruksionisme) mungkin berhasil di era Industri 1.0. Namum moda itu tidak efektif lagi untuk mempersiapkan Generasi Z memasuki ekosistem industri 4.0 yang mengutamakan pengembangan kompetensi Abad ke-21.

Pendidikan 4.0 hanya dapat diimplementasikan dengan merujuk pada paradigma baru pendidikan yang bercirikan peserta didik sebagai konektor, kreator, dan konstruktivis dalam rangka memproduksi dan mengaplikasikan pengetahuan untuk berinovasi (Brown-Martin, 2017).

Pendidikan pada era industri 4.0 perlu dipandang sebagai pengembangan kompetensi Abad ke-21, yang terdiri dari tiga komponen besar, yakni kompetensi berpikir, bertindak, dan hidup di dunia (Greenstein, 2012). Komponen berpikir meliputi berpikir kritis, berpikir kreatif, dan pemecahan masalah. Komponen bertindak meliputi komunikasi, kolaborasi, literasi digital, dan literasi teknologi. Komponen hidup di dunia meliputi inisiatif, mengarahkan diri (self-direction), pemahaman global, serta tanggung jawab sosial.
Sintesis terhadap pandangan-pandangan tentang karakteristik Pendidikan 4.0 mengarah pada ke beberapa fitur pembelajaran berikut:

(1) Pembelajaran berpusat pada peserta didik (student centered), memberikan kesempatan bagi peserta didik untuk belajar sebagaimana minat dan kecepatan belajarnya masing-masing;

(2) Pembelajaran mengembangkan kemampuan peserta didik menggali sendiri pengetahuan dari sumber-sumber informasi dengan menggunakan internet, sebagai wahana bagi mereka untuk belajar sepanjang hayat (life-long learning);

(3) Pemanfaatan infrastruktur ICT dan perangkat pembelajaran virtual untuk memberikan fleksibilitas bagi peserta didik untuk menemukan sumber-sumber belajar yang berkualitas, merekam data, menganalisis data, dan menyusun laporan dan melakukan presentasi;

(4) Menekankan belajar hands-on melalui metode pembelajaran yang dinamakan “flipped classroom”, yang dengan metode ini peserta didik belajar aspek-aspek teoretik pengetahuan di rumah dan melakukan praktik di kelas. Metode ini mengembangkan kebiasaan dan kemampuan belajar mandiri (self-learning), seraya menyediakan waktu belajar lebih longgar bagi pembelajaran di sekolah untuk pengembangan kompetensi;

(5) Mengembangkan soft-skills berpikir kritis, kreativitas, dan pemecahan masalah, khususnya pemecahan masalah otentik dan non-rutin;

(6) Kolaborasi dan dalam interaksi sosial sebagai pendekatan utama yang digunakan dalam pengembangan kompetensi, untuk memperkenalkan budaya kerja di dunia industri dan dunia kerja di Abad ke-21.

(7) Memberikan fleksibilitas untuk proses pembelajaran dalam bentuk blended learning, yang memungkinkan peserta didik berinteraksi, berkolaborasi dan saling belajar satu sama lain dalam setting kelas (tatap-muka) maupun secara jarak jauh (distance) secara daring.

4. Pendidikan Kimia 4.0

Pendidikan kimia merupakan bagian dari program pendidikan di jenjang sekolah menengah atas. Agar menunjang implementasi pendidikan 4.0 maka pendidikan kimia di era industri 4.0, baik kurikulum, pembelajaran, dan perangkat penunjangnya perlu dirancang dengan merujuk pada fitur-fitur Pendidikan 4.0 yang telah dikemukakan di atas.

Pada awal mata pelajaran kimia menjadi mata pelajaran berdiri sendiri di tingkat sekolah menengah pada akhir abad ke-18 ditujukan untuk menjadi fundasi bagi studi kimia dan bidang-bidang ilmu terkait di perguruan tinggi. Misi mata pelajaran kimia adalah menyampaikan pengetahuan (fakta, konsep, prinsip, hukum, teori, prosedur) fundamental ilmu kimia dan memberikan pengalaman kerja laboratorium untuk mengembangkan keterampilan laboratorium dan menunjukkan bagaimana proses discovery pengetahuan-pengetahuan kimia tersebut (Firman, 2007). Pengamat Pendidikan menamakan kondisi pendidikan kimia seperti itu dengan ungkapan “chemistry through education (CTE)”, dalam arti pendidikan menjadi wahana bagi transfer pengetahuan dan keterampilan keilmuan kimia kepada peserta didik (Holbrook, 2005).

Lambat laun, seiring dengan semakin meluasnya aplikasi kimia dalam pelbagai aspek kehidupan manusia, pembelajaran kimia diberi fungsi baru sebagai wahana untuk mengembangkan literasi sains generasi muda, serta menanamkan sikap dan nilai (values) yang dipandang perlu dikembangkan melalui proses pendidikan formal. Holbrook (2005) merepresentasikan kondisi itu sebagai “education through chemistry (ETC)”.

Hingga saat kini tarik menarik antara kepentingan implementasi CTE dan ETC menjadi polemik dalam pengembangan kurikulum kimia sekolah, sehingga pergeseran titik keseimbangan di antara keduanya selalu terjadi pada setiap siklus pengembanga kurikulum. Dalam rangka pengembangan kurikulum untuk mewujudkan pendidikan kimia 4.0 keseimbangan antara CTE dan ETC masih perlu dipelihara. Namun demikian, penguatan-penguatan diperlukan dalam desain dan implementasi pendidikan kimia pada era Industri 4.0, antara lain:

(1) Konten kimia yang dicakup dalam kurikulum kimia sekolah perlu lebih selektif hingga ke tataran konsep esensial, untuk menghidari kurikulum “sarat materi” yang menghambat imlementasi ETC.

(2) Merujuk pada skenario revolusi industri 4.0 di Indonesia yang dijelaskan dalam “Making Indonesia 4.0” (Kementerian Perindustrian, 2019), industri kimia menjadi salah satu sektor utama yang ditargetkan. Oleh sebab itu untuk menjalankan fungsi mengembangkan literasi baru, kimia perlu juga diajarkan untuk membuat generasi muda berwawasan tentang proses industri kimia nasional dan betapa teknologi berkontribusi pada peningkatan pendapatan negara. Di samping itu materi pelajaran aspek kimia industri yang otentik dalam mata pelajaran kimia akan memotivasi peserta didik dan membangun minat peserta didik untuk memasuki profesi kimia murni dan rekayasa kimia.

(3) Peningkaan relevansi pendidikan kimia di era industri 4.0 dapat dilakukan dengan memasukkan elemen studi-studi kasus industrial terkait konsep kimia terpilih yang diajarkan, termasuk flow chart proses industri, instalasi produksi, permesinan, pengendalian proses, pemisahan, yield, serta penanganan limbah industri kimia (Hofstein dan Kesner, 2006). Penguatan terhadap pembelajaran aspek industri kimia dapat dilakukan melalui konsep “factory learning”, dalam arti memberikan peluang belajar kepada peserta didik untuk 1 atau 2 kali dalam setahun melakukan kunjungan ke industri kimia di sekitar sekolab untuk memperoleh wawasan tentang situasi pabrik dan wujud aplikasi real teori dalam setting industri, sebagai bagian dari literasi industri.

(4) Pendidikan kimia di era industri 4.0 difungsikan secara intensif untuk mengembangkan kemahiran 4C, yakni berpikir kritis (critical thinking), kreativitas (creativity), kolaborasi (collaboration), dan komunikasi (communication). Oleh sebab itu pembelajaran kimia perlu memberikan peluang bagi peserta didik untuk bekerja secara kelompok kolaboratif memecahkan masalah real (otentik) yang meminta mereka melakukan proses desain rekayasa (engineering design process) dalam rangka mengkreasi instalasi, kondisi, dan proses untuk memecahkan masalah yang terkait kimia dalam kehidupan sehari-hari.

(5) Pendidikan kimia di era industri 4.0 juga perlu berkontribusi pada pengembangan keterampilan ICT, dalam arti bukan hanya menggunakan ICT sebagai media pembelajaran, melainkan mengintegrasikan teknologi tersebut untuk keseluruhan langkah kerja laboratorium dan penelitian kimia, termasuk searching informasi dari www, merekam data hasil observasi dan pengukuran, mentransformasi data ke dalam bentuk visual, membuat laporan, dan presentasi hasil penelitian.

5. Pembelajaran Berbasis STEM sebagai Alternatif untuk Mewujudkan Pendidikan Kimia 4.0

STEM adalah akronim dari science, technology, engineering, dan mathematics. Kata STEM diluncurkan oleh National Science Foundation AS pada ujung tahun 1990-an sebagai sebagai tema gerakan reformasi pendidikan di AS untuk menumbuhkan angkatan kerja bidang-bidang STEM, serta mengembangkan warga negara yang melek STEM, serta meningkatkan daya saing global AS dalam inovasi iptek. Pendidikan STEM tidak bermakna hanya penguatan praksis pendidikan dalam bidang-bidang STEM secara terpisah, melainkan mengembangkan pendekatan pendidikan yang mengintegrasikan sains, teknonogi, enjiniring, dan matematika, dengan memfokuskan proses pendidikan pada pemecahan masalah nyata dalam kehidupan sehari-hari maupun kehidupan profesi (Thai National STEM Education Center, 2014).

Karakteristik utama pendidikan STEM adalah mengintegrasikan sains (termasuk kimia), teknonogi, enjiniring, dan matematika dalam melakukan pemecahan masalah nyata. Pendidikan STEM merupakan pendekatan interdisiplin pada pembelajaran, yang di dalamnya peserta didik menggunakan sains, teknologi, enjiniring, dan matematika dalam konteks nyata yang mengkoneksikan antara sekolah, dunia kerja, dan dunia global, sehingga mengembangkan literasi STEM yang memampukan peserta didik bersaing dalam era ekonomi baru yang berbasis pengetahuan.

Terdapat beragam cara digunakan dalam praktik untuk mengintegrasikan disiplin-disiplin STEM, dan pola dan derajat keterpaduannya bergantung pada banyak faktor. Salah satu pola integrasi yang mungkin dilaksanakan tanpa merestrukturisasi kurikulum pendidikan menengah atas di Indonesia adalah menginkorporasi konten enjiniring, teknologi, dan matematika dalam pembelajaran sains (termasuk kimia) berbasis pendidikan STEM.

Pendidikan kimia berbasis STEM menuntut pergeseran moda proses pembelajaran dari moda konvensional yang berpusat pada guru (teacher centered) yang mengandalkan transfer pengetahuan ke arah moda pembelajaran berpusat pada peserta didik (student centered) yang mengandalkan pembelajaran aktif, hands-on, dan kolaborasi peserta didik untuk memecahkan masalah. Oleh sebab itu pembelajaran kimia berbasis STEM perlu dilaksanakan dalam unit-unit pembelajaran berbasis proyek (PjBL) (project-based learning), yang di dalamnya peserta didik ditantang secara kritis, kreatif, dan inovatif mengaplikasikan pengetahuan kimia, keterampilan matematika, dan teknologi yang ada untuk memecahkan masalah nyata.

Pembelajaran berbasis STEM melibatkan kegiatan kelompok (tim) secara kolaboratif untuk melakukan proses rekayasa. Pembelajaran kimia berbasis STEM dalam kelas didesain untuk memberi peluang bagi peserta didik untuk mengaplikasikan pengetahuan akademik dalam dunia nyata (Firman, 2015). Dalam konteks Indonesia, model unit-unit pembelajaran kimia berbasis STEM telah dikembangkan PPPTK IPA bekerjasama dengan FPMIPA UPI dan sejumlah MGMP di Indonesia, untuk topik-topik memproduksi energi listrik berbasis buah-buahan, mengkonstruksi sistem pelapisan logam, mengkreasi instalasi bertemperatur di bawah nol untuk membekukan air berbasis sifat koligatif.

Pengalaman belajar kimia berbasis STEM diharapkan sekaligus dapat mengembangkan pemahaman peserta didik terhadap konten kimia, kemampuan inovasi dan pemecahan masalah, soft skills (antara lain komunikasi, kerjasama, kepemimpinan). Dampak lebih lanjut yang diharapkan dari pembelajaran kimia berbais STEM adalah meningkatknya minat dan motivasi peserta didik untuk melanjutkan studi dan berkarir dalam bidang profesi iptek, sebagaimana yang dibutuhkan negara saat ini dan di masa datang di era Industri 4.0.

Deskripsi pembelajaran berbasis STEM di atas menunjukkan keselarasan pendekatan pembelajaran ini dengan fitur-fitur Pendidikan 4.0, khususnya mengembangkan keterampilan 4C (berpikir kritis, kreativitas, kolaborasi, dan komunikasi), keinovatifan, dan kemampuan melakukan mendesain proses rekayasa untuk memecahkan masalah nyata. Oleh sebab itu pembelajaran berbasis STEM dapat menjadi satu alternatif untuk mewujudkan konsep pendidikan dalam era Industri 4.0.

6. Tantangan R&D Bagi Mahasiswa dan Akademisi

Kebutuhan kualitas SDM pada era industri 4.0 melahirkan tantangan-tantangan baru untuk mereformasi praksis pendidikan agar mampu menyediakan generasi muda dengan kapasitas yang sesuai. Reformasi ini tidak mudah dilakukan karena akan menghadapi berbagai kendala dan resistensi, apalagi dewasa ini wujud pendidikan era industri 1.0 masih banyak dipraktekan. Sementara itu jika ketimpangan antara kebutuhan dan penyediaan kualitas SDM tidak diselesaikan, akan sangat sulit bagi bangsa kita untuk memanfaatkan semua peluang era industri 4.0 bagi mewujudkan kemajuan dan berkompetisi dengan bangsa lain. Dalam kaitan ini diperlukan upaya kuat melalui riset dan pengembangan untuk:

(1) Memformulasi visi dan misi baru pendidikan 4.0 di Indonesia sebagai kerangka acuan bagi perancangan dan implementasi pendidikan untuk menunjang industri 4.0.

(2) Merekonstruksi kurikulum yang ada, termasuk untuk mata pelajaran kimia bagi Generasi Z, yang menjadi rujukan operasional bagi implementasi pendidikan 4.0 di semua jenjang pendidikan.

(3) Mengkreasi pendekatan-pendekatan alternatif lainnya selain pembelajaran berbasis STEM yang efektif bagi keberhasilan implementasi pendidikan kimia 4.0. Kalaupun makalah ini menawarkan pembelajaran berbasis STEM sebagai alternatif implementasi pendidikan kimia 4.0, bukan berarti pendekatan ini menjadi satu-satunya cara yang dapat dilakukan.

(4) Mengembangkan unit-unit model bagi desain pembelajaran semua topik kimia dalam kurikulum sebagai rujukan bagi praktisi di lapangan untuk mengimplementasikannya secara efektif. Ketiadaaan model akan menyukarkan praktisi pendidikan di lapangan dalam mewujudkan pembelajaran sesuai kurikulum.

(5) Mengkreasi sistem penilaian capaian kinerja peserta didik yang sejalan (aligned) dengan prinsip-prinsip implementasi pendidikan 4.0. Penerapan metode-metode asesmen tradisional dalam pembelajaran, baik untuk asesmen formatif maupun asesmen sumatif, akan mendorong terjadinya “backwash” terhadap inovasi-novasi pembelajaran, yang berujung pada kembalinya praksis pendidikan ke cara-cara tradisional yang tidak sesusi lagi dengan kebutuhan implementasi pendidikan di era industri 4.0.

Referensi

Bencsik, A., Horvath-Csikos, G., & Jubasz, T. (2016). Y and Z generations at workplaces. Journal of Competitiveness, 8(3), 90-106.
Brown-Martin, G. (2017). Education and the fourth industrial revolution. Report for Groupe Media TFO. https:// www.groupemediatfo.org/wp-content/uploads/2017/12/FINAL.
Firman, H. (2007). Pendidikan kimia. Dalam M. Ali, (Ed.), Ilmu dan Aplikasi Pendidikan. Bandung: Pedagogiana.
Firman, H. (2015). Pendidikan sains berbasis STEM: Konsep, pengembangan, dan peranan riset pascasarjana. Makalah Seminar Nasional Pendidikan IPA dan PKLH Program Pascasarjana Universitas Pakuan Bogor.
Greenstein, L. (2012). Assessing 21st Century skills: A guide to evaluating mastery and authentic learning. Thousand Oaks, CA: Corwin.
Holbrook, J. (2005). Making chemistry teaching relevant. Chemical Education International, 6(1), 1-12).
Hofstein, A., & Kesner, M. (2006). Industrial chemistry and school chemistry: Making chemistry studies more relevant. International Journal of Science Education, 28(9), 1017-1039.
Hussin, A. A. (2018). Education 4.0 made simple: ideas for teaching. International Journal of Education & Literacy Studies, 6(3), 92-98.
Kementerian Perindustrian (2018). Making Indonesia 4.0: Revolusi industri 4.0 Indonesia. Jakarta: Kementerian Perindustrian.


Editor: Harry Firman
KOMENTAR