Siri Pendidikan Guru: INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION

Tenaga Pengajar Utama Pusat STEM Negara SIRI PENDIDIKAN GURU: INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION Sidang Editor: Dr. Chiam Sun May, IPG Kampus Kent Dr. Lay Ah Nam, IPG Kampus Pendidikan Teknik Ainon binti Hadim, IPG Kampus Kent Low Kee Sun, IPG Kampus Kent Tan Cho Chiew, IPG Kampus Kent Naima binti Kadir, IPG Kampus Keningau

SIRI PENDIDIKAN GURU: INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION

ISTITUT PENDIDIKAN GURU KAMPUS KENINGAU, BEG BERKUNCI 11, 89009 KENINGAU, SABAH. Hak Cipta © Institut Pendidikan Keningau, Institut Pendidikan Guru Kampus Kent dan Pusat STEM Negara 2023 Hak cipta terpelihara. Tidak dibenarkan mengeluarkan atau ulang mana-mana bahagian kandungan, illustrasi dan jadual dalam kandungan buku ini dalam apa juga bentuk dan dengan apa juga sama ada secara elektronik, fotokopi mekanik, rakaman atau cara lain sebelum mendapat izin bertulis daripada Institut Pendidikan Guru Kampus Keningau dan Institut Pendidikan Kampus Kent. Siri Pendidikan Guru: INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION Oleh Pusat STEM Negara Sidang Editor: Dr. Chiam Sun May, IPG Kampus Kent Dr. Lay Ah Nam, IPG Kampus Pendidikan Teknik Ainon binti Hadim, IPG Kampus Kent Low Kee Sun, IPG Kampus Kent Tan Cho Chiew, IPG Kampus Kent Naima binti Kadir, IPG Kamus Keningau ISBN: Pereka Kulit Buku: Hani Junita Natasya Binti Juni, guru siswa PISMP Opsyen Sains Ambilan Jun 2022/2026, IPGK Kent

sekalung budi Kami bercita-cita membawa anda merentasi bab-bab berkenaan Inquire-based Science Education (IBSE). Buku ini adalah hasil nukilan para pendidik sains yang berpengalaman dan berkomitmen tinggi terhadap pengembangan IBSE. Melalui buku ini, kami berniat untuk mendokumentasikan hasil usaha ini. Kami melihat dampak signifikan yang digerakkan oleh tokoh-tokoh penggerak IBSE pada tahun 2018, antara tokoh-tokoh ini termasuk Tuan Timbalan Ketua Pengarah Pendidikan Malaysia (Sektor Dasar dan Kurikulum), YBrs. Dr. Ahmad Rafee Che Kassim, YBrs. Dr. Ihsan Ismail, Pensyarah Institut Aminuddin Baki, Kampus Induk, Bandar Enstek dan YBrs. Dr. Lay Ah Nam, Pensyarah IPG Kampus Pendidikan Teknik. Tidak dapat dipungkiri bahawa Pusat STEM Negara, yang merupakan pilar utama bagi inisiatif ini telah dibubar. Ramai tenaga pengajar utama (TPU) IBSE dan penulis-penulis bab buku ini telah bersara dan lebih ramai lagi yang akan mengikuti jejak mereka, mundur dari panggung pendidikan di Malaysia dalam masa tiga hingga lima tahun. Namun, dengan niat tulus kami untuk mendokumentasikan buku ini, kami berhasrat untuk meninggalkan warisan yang abadi bagi generasi penerus yang akan terus berjuang untuk pendidikan STEM, khasnya IBSE di Malaysia. Buku ini menghadirkan kumpulan pengetahuan, wawasan, dan pengalaman dari para pendidik yang berpengalaman dalam bidang sains/STEM. Dalam setiap halaman, kami berharap anda dapat merasai dedikasi dan semangat mereka yang tidak kenal lelah, dan semangat mereka untuk membawa perubahan melalui IBSE. Kami mengundang anda untuk membenamkan diri dalam pengetahuan yang mereka bagi, mengeksplorasi ide-ide baharu, dan menggali inspirasi dari hasil nukilan mereka. Kami memahami bahwa setiap anak memiliki potensi yang luar biasa untuk bertumbuh dan berkembang, dan kami percaya bahawa IBSE adalah alternatif yang boleh membantu mereka untuk mengeksplorasi, mencipta, dan mengembangkan kekuatan mereka tanpa batasan. Akhir kata, kami ingin mengungkapkan penghargaan kepada semua yang telah memberi sumbangan. Terima kasih kepada semua penulis bab yang telah memberikan kontribusi berharga. Buku ini adalah pengakuan terhadap usaha kolektif kita semua, dan kami berharap bahawa melalui pembacaan dan pemahaman terhadap isi kandungannya, kita dapat mewariskan semangat ini kepada generasi yang akan menyambut baton kita. Terima kasih kepada pasukan penyunting dan pelajar-pelajar pereka muka kulit buku ini. Terima kasih. Salam damai. Dr. Chiam Sun May Ketua Editor i

kandungan Sekalung Budi …………………………………………………………………………............i Kandungan …………………………………………………………………………..………..ii Senarai Panel Penulis ………………………………...……………………………..…….iii - v Pendahuluan ………………………………………………………………………………..1 - 2 Pengenalan Kepada Inquiry-based Science Education (IBSE)……………..………….…3 - 24 I know What Science is!.....................................................................................................25 - 35 My Science Notebook ………………………………………………………….………..36 - 42 Bertanya Soalan Seperti Saintis………………………………………………...……..…43 - 53 Model dan Pemodelan ………………………………………………………………….54 - 64 Menjalankan Eksperimen………………………………………………………….……65 - 73 Document-Based Research: What’s that fish?..................................................................74 - 84 Model Matematik dalam Sains ………………………………………………………….85 - 95 Projek Interdisiplin 1: Sejarah, Sains dan Teknologi………………………….………..96 - 105 Projek Interdisiplin 2: Sains, Teknologi, Kejuruteraan dan Matematik ……………....106 - 129 Teaching Science as Inquiry and Developing 21st Century Skills……………………130 - 139 Empat Aras Inkuiri ……………………………………………………………………140 - 153 Alat untuk Meningkatkan Inkuiri dalam Pendidikan Sains……………………………154 - 160 Pentaksiran Dalam Inquiry-Based Science Education (IBSE)…………………………161 - 172 Penyoalan Guru …………………………………….…………………………………173 - 179 Amalan IBSE dalam Bilik Darjah ……………………………………………………180 - 190 Pendidikan Sains dan Murid Peribumi ………………………………………………191 - 203 Bahan Sumber IBSE …………………………………………………………………204 - 218 ii

panel penulis Topik Penulis Pendahuluan Dr. Chiam Sun May: Pensyarah Cemerlang Gred Khas C, IPG Kampus Kent Inquiry-Based Science Education (IBSE): Rational dan Matlamat Dr. Lay Ah Nam: IPG Kampus Pendidikan Teknik Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Sainul Abidin Dr. Chin Chee Keong: IPG Kampus Tuanku Bainun Pn. Nor Azlina binti Ghazali: SK Seliau Pn. A’ini Fariza Mohammad Yulan: SMK Dato’ Hj. Hussein En. Mohammad Shahril- Liza Azahan: SMK Bandar Tun Razak I know What Science is! Dr. Lay Ah Nam: Pensyarah IPG Kampus Pendidikan Teknik Dr. Balkisnah Shaharuddin: Mantan pensyarah IPG Kampus Ipoh Pn. Badariah binti Hashim: Mantan pensyarah IPG Kampus Ipoh Pn.Maryam Ahmad Shah: SMK Dato’Usman Awang My Science Notebook Pn. Alice Kaling: SK Koporingan Tuaran En. Tan Cho Chiew: IPG Kampus Kent Pn. Nadia Richard: SMK Bandaraya Kota Kinabalu Dr. Lay Ah Nam: IPGK Pendidikan Teknik Bertanya Soalan Seperti Saintis Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn. Ng Mei Eng: SMK La Salle Pn. Juriah Abu Bakar: Mantan Pensyarah IPGK Pulau Pinang Dr. Cindy Wong Chyee Chen: IPGK Rajang Model dan Pemodelan En. Ahmad Rushidi Ramli: Mantan Pensyarah IPGK Tuanku Bainun Dr. Chin Chee Keong: IPGK Tuanku Bainun En. Nor Hailmi Abdul Mutalib: SMK Jerlun Dr. Pajuzi Awang: Timbalan Pengarah, IPGK Sultan Mizan Pn. Nor Azlina Ghazali: SK Seliau Menjalankan Eksperimen Pn. Normadiah Bokoh: IPGK Tawau Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn. Suziyana Hassim: SMK King Edward VII Pn. Suhanna Zainuddin: SMK Ghafar Baba Document-Based Research: What’s that fish? Pn. Normee Abdul Rahman: Mantan Pensyarah IPGK Sultan Abdul Halim Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn. Noorseiah Mohamad: SMK Megat Dewa Pn. Siti Rohayu Abdul Karim: Mantan Pensyarah Kolej Sultan Abdul Hamid Dr. Zikri Awang: IPGK Kota Bharu iii

Model Matematik dalam Sains Salbiah Mohamad Hasim: Mantan Penolong Pengarah Pusat STEM Negara Pn. Maisarah Abdul Manas: Tunku Kurshiah College En. Muhammad Fazdhly Abdul Muttalib: SMK Raja Permaisuri Bainun Projek Interdisiplin 1: Sejarah, Sains dan Teknologi Pn. Norhaslinda Abdul Samad: SMKA Sheikh Haji Mohd Said Pn. Fathiyah Dahlan: Mantan Pensyarah IPGK Raja Melewar Pn. Nor Azlina Ghazali: SK Seliau Pn. Salbiah Mohamad Hasim: Mantan Penolong Pengarah Pusat STEM Negara Pn. Suraya Mohamed Sabri: SMK Raja Mahadi Pn. Suziela Md Tahir: IPGK Perempuan Melayu Projek Interdisiplin 2: Sains, Teknologi, Kejuruteraan dan Matematik Dr. Lay Ah Nam: IPGK Pendidikan Teknik Dr. Cindy Wong Chyee Chen: IPGK Rajang Pn. Nor Azlina Ghazali: SK Seliau En. Benedict Clement D'silva: IPGK Raja Melewar Teaching Science as Inquiry and Developing 21st Century Skills Dr. Lay Ah Nam: IPGK Pendidikan Teknik Pn. Akmar Abd Rashid: SMK Beserah Pn. Faridah Sa'ad: SMK Abdul Rahman Talib Pn. Suriana Buang: SMK Sultan Alauddin En. Mohammad Shahril-Lizan Azahan: SMK Bandar Tun Razak Empat Aras Inkuiri Maryam Ahmad Shah: SMK Dato’ Usman Awang Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn. Nor Azlina Ghazali: SK Seliau Pn. Norfariza A. Kadir: SMK Dato’ Onn Pn. Suhanna Zainuddin: SMK Ghafar Baba Alat untuk Meningkatkan Inkuiri dalam Pendidikan Sains Dr. Azman Omar: Pensyarah Cemerlang Gred Khas C, IPGK Sultan Mizan Dr. Pajuzi Awang: Timbalan Pengarah, IPGK Sultan Mizan Pn. Norhayati Ibrahim: SMK Tengku Lela Segara Pentaksiran Dalam InquiryBased Science Education (IBSE) (Versi Peringkat Asas) Pn. Low Kee Sun: IPGK Kent Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Dr. Chiam Sun May: Pensyarah Cemerlang Gred Khas C, IPGK Kent En. Tan Cho Chiew: IPGK Kent Pn. Ainon Hadim: IPGK Kent iv

Pentaksiran Dalam InquiryBased Science Education (IBSE) (Versi Lanjutan) Pn. Low Kee Sun: IPGK Kent Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Dr.Chiam Sun May: Pensyarah Cemerlang Gred Khas C, IPGK Kent En. Tan Cho Chiew: IPGK Kent Pn. Ainon Hadim: IPGK Kent Penyoalan Guru Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn. Ng Mei Eng: SMK La Salle Pn. Juriah Abu Bakar: Mantan Pensyarah IPGK Pulau Pinang Amalan IBSE dalam Bilik Darjah (A) Dr. Cindy Wong Chyee Chen: IPGK Rajang Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin Pn.Vitcsy Michael Niob: IPGK Tun Abdul Razak Amalan IBSE dalam Bilik Darjah (B) Dr. Chiam Sun May: Pensyarah Cemerlang Gred Khas C, IPG Kampus Kent, Tuaran Model Lesson Contoh 2: Fenomena Geobencana oleh Pn. Stephanie Sungkim dan Pn. Imee Samuil Contoh 3: Kesan Rumah Hijau oleh Pn. Voo Lee Ha, Pn. Lisa Polus Masundang dan Pn. Cornellia Geoffrey Contoh 5: “Insulate Me” oleh En. Kuit Vui Ket, Pn. Nadia Richard dan En. Zulhariszan Abd Manan Contoh 7: The Power over Lives oleh Dr. Chiam Sun May, Pensyarah Cemerlang Gred Khas C Pendidikan Sains dan Murid Peribumi Dr. Cindy Wong Chyee Che, IP Kampus Rajang Bahan Sumber IBSE Dr. Lee Chuo Hiong: IPGK Batu Lintang En. Muyang Anak Jami: IPGK Tun Abdul Razak Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin v

Pendahuluan Chiam Sun May Siri Pendidikan Guru: INQUIRY-BESED SCIENCE EDUCATION menghadirkan kumpulan pengetahuan, wawasan, dan pengalaman dari para pendidik yang berpengalaman dalam bidang sains/STEM yang diusahakan oleh Pusat STEM Negara pada tahun 2019. Ia terdiri daripada bahan-bahan pengisian untuk Bengkel IBSE anjuran Pusat STEM Negara yang telah dilaksanakan secara berperingkat sepanjang tahun 2019 sehingga tahun 2022. Terdapat 19 bab yang ditulis oleh warga pendidik yang berpengalaman dalam bidang sains/STEM dari Institut Pendidikan Guru dan sekolah. Pusat STEM Negara adalah agensi yang dilantik untuk menganjurkan Bengkel IBSE, sebagai program latihan pembangunan profesionalisme sejak tahun 2018. Bengkel IBSE bertujuan untuk memberi latihan secara hands-on melalui pendekatan pembelajaran secara inkuiri kepada pensyarah dan guru bidang sains. Sejumlah 5,540 orang peserta telah mengikuti bengkel IBSE. Selain daripada guru-guru dari sekolah, ia juga dikongsikan dengan rakan-rakan pendidik yang berkhidmat di matrikulasi dan UPSI. Pada masa yang sama, IPG juga mengambil inisiatif kongsikan IBSE melalui CPD, PLC dan program outreach. Harapan daripada bengkel dan perkongsian melalui jaringan kolaboratif, para pendidik arif dengan pendekatan IBSE yang akan memberi peluang kepada murid untuk meneroka pengetahuan dan memperolehi pembelajaran yang lebih mendalam dan bermakna. Dengan ini, murid akan terasa lebih bermotivasi disebabkan kepuasan memahami sesuatu kandungan hasil daripada usaha sendiri. Buku ini terdiri daripada 19 bab yang merangkumi pelbagai aspek dalam pendidikan sains berdasarkan pendekatan inkuiri. Dalam buku ini, anda akan diperkenalkan kepada konsep IBSE dan bagaimana ia boleh digunakan dalam PdP sains. Topik dalam buku ini termasuk: Pengenalan kepada IBSE: Anda akan mempelajari asas-asas IBSE dan kepentingannya dalam pembelajaran sains. Mengajukan Soalan: Anda akan belajar tentang pentingnya mengajukan soalan dalam proses inkuiri dan cara untuk merangsang pemikiran kritis dalam kalangan pelajar. Pendekatan Modeling: Anda akan memahami bagaimana menggunakan model dan simulasi untuk memahami konsep sains secara mendalam. Pendekatan Eksperimen: Anda akan belajar cara merancang dan menjalankan eksperimen sains di bilik darjah. Penyelidikan Berasaskan Dokumen: Anda akan mempelajari cara menggunakan sumber-sumber rujukan untuk mendapatkan maklumat berkaitan dengan topik sains yang sedang dikaji. Projek Interdisiplinari: Anda akan belajar cara mengintegrasikan pelbagai disiplin sains dalam projekprojek yang menarik dan relevan. 1

Tahap-Tahap Inkuiri: Anda akan memahami pelbagai tahap dalam proses inkuiri dan cara menggalakkan keaktifan pelajar di setiap tahap. Perkakas untuk Meningkatkan Tahap Inkuiri: Anda akan diperkenalkan kepada pelbagai strategi dan alat bantu yang dapat meningkatkan penglibatan pelajar dalam inkuiri. Amalan IBSE di Bilik Darjah: Anda akan mempelajari cara mengaplikasikan pendekatan IBSE dalam pembelajaran sains di bilik darjah. Contoh-contoh Rancangan Mengajar Harian: Anda akan diberikan contoh-contoh rancangan pengajaran harian yang menggunakan pendekatan IBSE. Pendidikan Sains dalam Kalangan Pelajar Peribumi: Anda akan memahami keperluan untuk memperkembangkan pendekatan IBSE yang sensitif terhadap budaya dan keperluan pelajar peribumi. Sumber-Sumber Rujukan yang Bersesuaian: Anda akan diperkenalkan kepada pelbagai sumber rujukan yang relevan untuk menyokong pengajaran dan pembelajaran sains berdasarkan pendekatan IBSE. Buku ini diakhiri dengan satu laporan kajian keberkesanan yang dilaksanakan di Zon Sabah bagi tujuan penilaian input dan pengendalian bengkel. Kami harap hasil dapatan membantu pembaca memberi perhatian kepada aspek-aspek yang mencabar dalam pengendalian bengkel pada masa-masa yang akan datang. Buku ini dirangka dengan menggunakan bahasa Malaysia untuk memudahkan pemahaman dan penggunaannya dalam konteks pendidikan sains di Malaysia. Denga nisi kandungan buku ini, diharap pembaca akan memiliki pengetahuan dan kemahiran yang diperlukan untuk mengaplikasikan pendekatan IBSE dalam pengajaran sains dengan berkesan. Penghargaan kepada semua yang telah memberi sumbangan. Terima kasih kepada semua penulis bab yang telah memberikan kontribusi berharga. Buku ini adalah pengakuan terhadap usaha kolektif kita semua, dan kami berharap melalui pembacaan dan pemahaman terhadap isi kandungannya, kita dapat mewariskan semangat ini kepada generasi yang akan menyambut baton kami. Terima kasih kepada pasukan penyunting dan pelajar pereka muka hadapan dari Institut Pendidikan Guru Kampus Kent, Hani Junita Natasya Binti Juni Penghargaan kepada rakan-rakan Penulis. Salam Malaysia Madani, Salam Kent dan Salam Damai. KENT: Kerana Engkau Nama Terbilang 2

3 Inquiry-Based Science Education (IBSE): Rasional dan Matlamat Lay Ah Nam, Koay Suan See, Nor’Aidah Nordin, Chin Chee Keong, Nor Azlina Ghazali, A’ini Fariza Mohammad Yulan dan Mohammad Shahril-Liza Azahan Pengenalan Inkuiri secara saintifik Istilah inkuiri merujuk kepada pendekatan yang digunakan untuk mencari penjelasan atau maklumat dengan mengemukakan soalan. Dalam kata lain, inkuiri mengkehendaki seseorang itu menjalani proses penyelidikan, penyiasatan atau 'mencari kebenaran'. Sama ada disedari atau tidak, pendekatan inkuiri sebenarnya sangat berkait rapat dengan kehidupan seharian terutamanya dalam bidang pendidikan. Dalam konteks pendidikan, inkuiri boleh diaplikasikan bukan sahaja dalam mata pelajaran sains malah beberapa mata pelajaran lain seperti sejarah, geografi, seni, matematik, teknologi dan kejuruteraan. Inkuiri berlaku apabila soalan dikemukakan, lalu bukti pun dikumpulkan, diikuti dengan pertimbangan terhadap beberapa kemungkinan penjelasan. Inkuiri secara saintifik menjurus kepada pembangunan pengetahuan dan kefahaman tentang alam ini, hasil daripada interaksi secara langsung dengan alam, dan pemerolehan data (sebagai bukti) bagi menyokong penjelasan terhadap suatu fenomena atau peristiwa (Harlen, 2012, 2013). Inkuiri secara saintifik bermula daripada penerokaan terhadap suatu objek, peristiwa atau fenomena yang menimbulkan soalan, dan mencetuskan spekulasi (hipotesis) yang boleh menjelaskan soalan berdasarkan pengetahuan yang telah diketahui sebelum ini. Spekulasi (hipotesis) akan membawa kepada ramalan dan penyiasatan, sama ada melibatkan eksperimen atau tidak, semasa menguji hipotesis. ‘Pengujian’ barangkali melibatkan eksperimen tetapi pengumpulan data boleh juga dilakukan melalui pemerhatian semata-mata. Contohnya apabila membuat pemerhatian terhadap pergerakan relatif bulan dan planet. Walau bagaimanapun, perkara yang sering dilibatkan semasa pengujian ialah pengumpulan, analisis dan interpretasi data. Ketigatiga perkara ini penting dalam menyediakan bukti berkaitan soalan yang ditimbulkan dan hipotesis yang diuji. Setelah menguji pelbagai ramalan dan mengulangi pengumpulan data, kesimpulan dapat dibuat demi menambah pemahaman mengenai peristiwa atau objek yang dikaji. Sepanjang proses ini, para saintis akan membuat catatan dengan teliti, merujuki hasil kerja saintis lain, membentangkan dan membincangkan idea dan prosedur mereka dengan sainstis lain dalam persidangan dan melalui penulisan jurnal), serta berkongsi dapatan mereka (Harlen, 2012). Inkuiri dalam pendidikan sains Inkuiri ke arah meningkatkan kefahaman konsep sains, kemahiran abad ke-21 dan motivasi Tujuan utama pendidikan sains adalah meningkatkan kefahaman murid, bukan sekadar berkebolehan mengulang fakta dan menghafal pengetahuan. Melalui inkuiri, murid dapat membina kefahaman hasil daripada pengalaman bermakna, berfikir dan menaakul sepanjang proses inkuiri

4 berlangsung. Pendidikan sains berasaskan inkuiri mendorong pemahaman konsep dan pembangunan kemahiran yang diperlukan dalam abad ke-21. Hal yang demikian kerana pendidikan sains berasaskan inkuiri melibatkan pemikiran kritis, aktiviti kolaboratif, pertimbangan terhadap alternatif dan komunikasi berkesan. Melalui kaedah pembelajaran biasa, motivasi murid terhasil daripada kepuasan apabila memahami sesuatu yang sebelumnya tidak difahami, dan bukan sekadar melalui pemerolehan ganjaran (Harlen, 2012). Definisi Global Network of Science Academies (IAP), Science Education Programme (2010) telah mendefinisi pendidikan sains berasaskan inkuiri (IBSE) seperti berikut: IBSE means students progressively developing key scientific ideas through learning how to investigate and build their knowledge and understanding of the world around. They use skills employed by scientists such as raising questions, collecting data, reasoning and reviewing evidence in the light of what is already known, drawing conclusions and discussing results. This learning process is all supported by an inquiry-based pedagogy, where pedagogy is taken to mean not only the act of teaching but also its underpinning justifications. (IAP, 2010, p.18) Penerangan lanjut tentang definisi ini adalah seperti di Lampiran S1-1. Rasional dan matlamat Pembelajaran berasaskan inkuiri mendorong pemahaman dan pembangunan kemahiran yang diperlukan oleh murid pada abad ke-21. Pendidikan sains harus membantu murid membangunkan konsep sains utama (big idea) yang membolehkan mereka memahami peristiwa dan fenomena yang relevan dalam kehidupan semasa dan masa depan mereka. Murid juga harus membangunkan pemahaman tentang bagaimana idea dan pengetahuan sains dibentuk (iaitu nature of science) serta kemahiran dan sikap yang terlibat dalam mencari dan menggunakan bukti (Harlen, 2013). Peranan amalan sains Pembangunan pemahaman bergantung pada proses yang terlibat dalam membuat ramalan dan mengumpul bukti untuk mengujinya dijalankan secara saintifik (Harlen, 2012). Melibatkan diri dalam amalan sains membantu murid memahami bagaimana pengetahuan saintifik dibangunkan. Penglibatan langsung seperti itu membolehkan mereka menghayati pelbagai pendekatan yang digunakan untuk menyiasat, memodelkan, dan menjelaskan alam. Pengalaman sebenar ini juga dapat menimbulkan rasa ingin tahu murid, menarik minat mereka, dan memotivasi mereka untuk terus belajar, serta membantu mereka menyedari bahawa sains adalah hasil daripada usaha kreatif para saintis.

5 Any education that focuses predominantly on the detailed products of scientific labor—the facts of science—without developing an understanding of how those facts were established or that ignores the many important applications of science in the world misrepresents science (National Research Council, 2012). Walaupun penting untuk murid belajar cara belajar dan membangunkan kemahiran inkuiri, namun perlu ada keseimbangan antara pembelajaran konseptual dan belajar tentang cara belajar. Mempelajari cara menjawab soalan yang dikemukakan adalah tidak mencukupi, ia juga perlu dijawab. Sebaliknya, mencari jawapan kepada soalan yang dikemukakan adalah tidak mencukupi, murid juga perlu mengetahui bagaimana ia dijawab (Harlen, 2013). Secara ringkas, pendidikan sains berasaskan inkuri (IBSE) seharusnya membangunkan: • Pemahaman idea sains asas • Pemahaman nature of science, inkuiri saintifik dan penaakulan • Kompetensi mengumpul dan menggunakan bukti • Sikap saintifik dan sikap terhadap sains • Kemahiran yang menyokong pembelajaran sepanjang hayat • Kebolehan untuk berkomunikasi menggunakan bahasa dan pewakilan yang bersesuaian, termasuklah dalam bentuk tulisan/ teks, lisan dan matematik • Penghayatan sumbangan sains kepada masyarakat dan bagaimana sains digunakan dalam teknologi dan kejuruteraan. Pelbagai matlamat dalam pendidikan sains Sepanjang tempoh persekolahan wajib, pendidikan sains di sekolah sepatutnya bertujuan membangunkan dan mengekalkan rasa ingin tahu murid tentang alam, serta mendorong murid menghayati aktiviti saintifik dan memahami fenomena alam semulajadi. Melalui pendidikan sains, murid harus membangunkan pemahaman big idea mengenai objek, fenomena, bahan dan hubungan dalam alam semulajadi. Matlamat pendidikan sains bukanlah memperoleh pengetahuan mengenai fakta dan teori semata-mata, tetapi mengembangkan idea utama untuk memahami peristiwa dan fenomena yang berkaitan dengan kehidupan murid (Harlen, 2010). Pendidikan sains juga berhasrat membangunkan big idea mengenai inkuiri saintifik, penaakulan dan kaedah kerja, serta idea mengenai hubungan antara sains, teknologi, masyarakat dan alam sekitar (Harlen, 2015). A ‘big’ idea in science is one that applies to a range of related objects or phenomena, whilst what we might call smaller ideas apply to particular observations or experiences. For instance, that worms are well adapted to living in the soil is a small idea; a corresponding big idea is that living things have evolved over very long periods of time to function in certain conditions. (Harlen, 2010, p.8)

6 Matlamat pendidikan sains untuk membangunkan big idea telah diterima secara meluas dalam kalangan pendidik sains. Murid harus dibimbing untuk membangunkan big idea of science dan big idea about science (sila rujuk Lampiran S2-2) untuk membolehkan mereka memahami aspek saintifik di alam sekeliling dan membuat keputusan yang tepat mengenai aplikasi sains dalam kehidupan (Harlen, 2010). Big ideas of science (Harlen, 2015) • Semua jirim di Alam Semesta terdiri daripada dari zarah-zarah yang sangat kecil All matter in the Universe is made of very small particles • Objek boleh mempengaruhi objek lain yang terletak pada suatu jarak Objects can affect other objects at a distance • Mengubah pergerakan objek memerlukan daya bersih untuk bertindak ke atasnya Changing the movement of an object requires a net force to be acting on it • Jumlah tenaga di Alam Semesta sentiasa tetap tetapi dapat dipindahkan daripada satu bentuk kepada bentuk lain The total amount of energy in the Universe is always the same but can be transferred from one energy store to another during an event • Komposisi Bumi dan atmosferanya, serta proses-proses yang berlaku di dalamnya membentuk bentuk muka Bumi dan iklimnya The composition of the Earth and its atmosphere and the processes occurring within them shape the Earth’s surface and its climate • Sistem suria kita adalah bahagian yang sangat kecil daripada berjuta-juta galaksi di Alam Semesta Our solar system is a very small part of one of billions of galaxies in the Universe • Sel merupakan unit asas organisma, dan organisma mempunyai jangka hayat yang terhad Organisms are organised on a cellular basis and have a finite life span • Organisma memerlukan bekalan tenaga dan bahan yang diperoleh daripada organisma lain, atau disaingi dengan organisma lain Organisms require a supply of energy and materials for which they often depend on, or compete with, other organisms • Maklumat genetik diwarisi daripada satu generasi organisma kepada generasi yang lain Genetic information is passed down from one generation of organisms to another • Kepelbagaian organisma, sama ada hidup atau pupus, adalah hasil evolusi The diversity of organisms, living and extinct, is the result of evolution Pendidikan sains bukan sahaja menekankan pemahaman konsep atau idea yang menjelaskan objek, peristiwa atau fenomena yang sedang berlaku, malah bertujuan lain seperti membangunkan: • Kefahaman tentang nature of science • Keupayaan yang diperlukan untuk melibatkan diri dalam aktiviti sains • Sikap saintifik dan sikap terhadap sains • Penghayatan hubungan sains dengan mata pelajaran lain, terutamanya teknologi, kejuruteraan dan matematik.

7 Big ideas about science: Nature of science (Harlen, 2015) • Sains adalah mengenai mencari sebab atau penyebab fenomena di alam semula jadi Science is about finding the cause or causes of phenomena in the natural world • Penjelasan, teori dan model saintifik adalah berasaskan bukti yang ada pada waktu tertentu Scientific explanations, theories and models are those that best fit the evidence available at a particular time • Pengetahuan yang dihasilkan oleh sains digunakan dalam bidang kejuruteraan dan teknologi untuk membina produk demi memenuhi keperluan manusia The knowledge produced by science is used in engineering and technologies to create products to serve human ends • Aplikasi sains sering mempunyai implikasi etika, sosial, ekonomi dan politik Applications of science often have ethical, social, economic and political implications Amalan sains (dan amalan kejuruteraan) Mempelajari sains melalui inkuiri merupakan satu proses yang kompleks di mana pengetahuan dan pemahaman serta kemahiran mengumpulkan dan menggunakan bukti dijalinkan bersama secara interaktif. Kemahiran yang penting untuk membina pemahaman termasuklah kemahiran fizikal dan mental yang berkaitan dengan penjanaan dan penggunaan bukti untuk menguji idea yang dapat membantu menjelaskan suatu peristiwa atau fenomena yang sedang dikaji. Pada masa yang sama, penggunaan kemahiran melibatkan pengetahuan dan pemahaman. Menyedari saling bersandaran antara pengetahuan dan kemahiran, inkuiri dilihat sebagai satu amalan (practice), satu set tindakan yang kompleks yang membawa kepada pengalaman dan pemahaman sains sebagai 'pengetahuan yang berasaskan bukti'. Secara ringkasnya, “amalan” di sini menunjukkan penekanan diberikan bukan sahaja kepada kemahiran, malah ia memerlukan pengetahuan. Pelibatan murid dalam amalan sains membantu murid memahami bagaimana sesuatu pengetahuan saintifik itu dibangunkan. Amalan kejuruteraan pula bukan sahaja membolehkan murid memahami pekerjaan jurutera malah ia membantu murid memahami hubungan antara kejuruteraan dengan sains. Apabila murid mengaplikasi pengetahuan dan kemahiran saintifik serta pemikiran reka bentuk kejuruteraan dalam penyelesaian masalah, maka murid sebenarnya menggunakan amalan sains dan kejuruteraan. Lapan amalan sains (dan kejuruteraan) yang penting untuk dipelajari adalah seperti berikut (Bahagian Pembangunan Kurikulum, 2016; National Research Council, 2012): • Mengemukakan soalan (untuk sains) dan mendefinisi masalah (untuk kejuruteraan) Asking questions (for science) and defining problems (for engineering) • Membangunkan dan menggunakan model Developing and using models

8 • Merancang dan menjalankan penyiasatan Planning and carrying out investigations • Menganalisis dan menginterpretasi data Analyzing and interpreting data • Menggunakan matematik dan pemikiran komputasional Using mathematics and computational thinking • Membina penjelasan (untuk sains) dan mereka bentuk penyelesaian (untuk kejuruteraan) Constructing explanations (for science) and designing solutions (for engineering) • Melibatkan diri dalam penghujahan berdasarkan bukti Engaging in argument from evidence • Mendapatkan maklumat, menilai dan berkomunikasi tentang maklumat Obtaining, evaluating, and communicating information Amalan-amalan tersebut menggambarkan tingkah laku saintis ketika mereka menyiasat serta membina model dan teori tentang alam semula jadi (dan amalan kejuruteraan yang digunakan oleh jurutera semasa mereka mereka bentuk dan membina model dan sistem). Walaupun reka bentuk kejuruteraan hampir sama dengan inkuiri saintifik, namun terdapat perbezaan yang signifikan. Sebagai contoh, inkuiri saintifik melibatkan pembentukan soalan yang dapat dijawab melalui penyiasatan, sementara reka bentuk kejuruteraan melibatkan pembentukan masalah yang dapat diselesaikan melalui reka bentuk. Pengukuhan aspek kejuruteraan akan membolehkan murid memahami kerelevanan sains, teknologi, kejuruteraan dan matematik (STEM) dengan kehidupan seharian. Sikap saintifik dan sikap terhadap sains Bagaimanakah sikap dan nilai positif yang dicadangkan dalam Dokumen Standard Kurikulum dan Pentaksiran (DSKP) sains dapat dipupuk melalui pendekatan IBSE? Pengalaman dari pembelajaran sains memupuk sikap dan nilai yang positif dalam kalangan murid. Sikap dan nilai saintifik ini telah dinyatakan di dalam DSKP semua mata pelajaran bidang sains, iaitu: 1. Minat dan sifat ingin tahu tentang alam sekitar • Bertanya kepada guru, rakan atau orang lain • Membuat bacaan sendiri • Mengumpul bahan atau spesimen bagi tujuan kajian • Menjalankan kajian sendiri 2. Jujur dan tepat dalam merekod dan mengesahkan data • Memerihal dan merekod apa yang sebenarnya diperhatikan • Maklumat yang direkod tidak dipengaruhi oleh perasaan atau khayalan • Menjelaskan pemerhatian secara rasional • Mendokumentasikan sumber maklumat yang digunakan

9 3. Luwes dan berfikiran terbuka • Menerima pendapat orang lain • Boleh mengubah pendirian kerana bukti meyakinkan • Tidak prejudis 4. Rajin dan tabah dalam menjalankan atau menceburi sesuatu perkara • Tidak berputus asa • Sedia mengulangi penyiasatan • Bersungguh menjalankan sesuatu perkara • Bersedia menerima kritik dan cabaran • Berusaha mengatasi masalah dan cabaran 5. Sistematik, yakin dan beretika • Menjalankan aktiviti dengan teratur, tertib serta mengikut masa yang sesuai • Menyusun alat dan bahan dengan teratur • Yakin dengan kerja yang dilakukan • Berani dan bersedia mencuba sesuatu • Berani mempertahankan sesuatu perkara yang dilakukan 6. Bekerjasama • Membantu rakan dan guru • Bersama-sama menjalankan aktiviti dan penyiasatan • Tidak mementingkan diri sendiri • Adil dan saksama Hubungan antara sains, teknologi, masyarakat dan persekitaran • Saling bersandaran antara sains, kejuruteraan dan teknologi Inkuiri saintifik, reka bentuk kejuruteraan, dan pembangunan teknologi adalah saling bersandar (National Research Council, 2012). Idea tentang saling bersandaran sains (dengan penemuan dan prinsip yang dihasilkannya) dan kejuruteraan (dengan teknologi yang dihasilkannya): i. Kemajuan dalam sains menyediakan keupayaan baharu, bahan baharu, atau pemahaman baharu mengenai proses yang dapat diaplikasikan melalui kejuruteraan untuk menghasilkan teknologi. Advances in science offer new capabilities, new materials, or new understanding of processes that can be applied through engineering to produce advances in technology. ii. Kemajuan teknologi sebaliknya memberi saintis keupayaan baharu untuk menyiasat alam semula jadi pada skala yang lebih besar atau lebih kecil; untuk merekod, mengurus, dan menganalisis data; serta untuk memodelkan sistem yang lebih kompleks dengan lebih tepat. Advances in technology, in turn, provide scientists with new capabilities to probe the natural world at larger or smaller scales; to record, manage, and analyze data; and to model ever more complex systems with greater precision.

10 iii. Tambahan, usaha jurutera untuk membangunkan atau menambah baik teknologi sering mencetuskan soalan baharu untuk disiasat oleh saintis. In addition, engineers’ efforts to develop or improve technologies often raise new questions for scientists’ investigations. • Pengaruh kejuruteraan, teknologi, dan sains terhadap masyarakat dan alam semula jadi Kemajuan saintifik dan teknologi dapat memberi kesan yang mendalam kepada masyarakat dan alam sekitar (National Research Council, 2012): i. kemajuan dalam sains, kejuruteraan, dan teknologi dapat dan telah memberi kesan yang mendalam terhadap masyarakat manusia dalam bidang seperti pertanian, pengangkutan, kesihatan, dan komunikasi, serta persekitaran semula jadi. Sistem akan berubah dengan signifikan ketika teknologi baharu diperkenalkan, dengan kesan yang dihasratkan dan hasil yang tidak diharapkan. Together, advances in science, engineering, and technology can have—and indeed have had—profound effects on human society, in such areas as agriculture, transportation, health care, and communication, and on the natural environment. Each system can change significantly when new technologies are introduced, with both desired effects and unexpected outcomes. ii. Jurutera menambah baik teknologi sedia ada atau membangunkan teknologi baharu untuk meningkatkan manfaatnya, mengurangkan risiko yang diketahui, dan memenuhi keperluan masyarakat. Engineers improve existing technologies or develop new ones to increase their benefits, decrease known risks, and meet societal demands. iii. Aktiviti manusia menggunakan sumber semula jadi dan mempunyai akibat jangka pendek dan jangka panjang, baik positif maupun negatif, terhadap kesihatan manusia dan persekitaran semula jadi. All human activity draws on natural resources and has both short and long-term consequences, positive as well as negative, for the health of people and the natural environment. Pedagogi berasaskan inkuiri Para penyelidik telah mengemukakan strategi yang berbeza untuk mengajar sains. Antaranya termasuklah pembelajaran penemuan atau inkuiri penuh (full inquiry) (Bybee et al., 2006). Pembelajaran inkuiri adalah berdasarkan teori pembelajaran konstruktivisme dan constructionism. Teori konstruktivisme memfokuskan peranan murid sebagai pembina makna dam idea manakala teori constructionism menyatakan bahawa pembinaan idea berlaku dengan berkesan melalui pembinaan artifak. Menurut teori konstruktivisme, murid menginterpretasi maklumat yang diterima mengikut pengetahuan sedia ada dan kemudian membina semula pengetahuan dalam bentuk yang dapat diterima olehnya. Teori constructionism mencabar murid untuk mereka bentuk artefak dengan mengaplikasikan pengetahuan yang dipelajari.

11 Terdapat model-model instruksi berasaskan inkuiri yang boleh digunakan oleh para guru, seperti BSCS 5E Instructional Model (Lampiran S1-3), Needham's Five Phase Constructivist Model (Lampiran S1-4), Eisenkraft's 7E Instructional Model (Lampiran S1-5), La main à la pâte framework of science inquiry (Lampiran S1-6), dan sebagainya. Ringkasan aktiviti Dalam aktiiti ini, strategi K-W-L digunakan untuk mencetuskan pengetahuan sedia ada peserta tentang IBSE, dan membantu mereka untuk memantau kemajuan sendiri ke arah penguasaan pengetahuan yang mantap mengenai IBSE. Sesi dimulakan dengan kerja individu. Peserta cuba mengingat kembali apa yang telah diketahui oleh mereka (Know) mengenai IBSE. Maklumat ini akan dicatatkan di lajur K dalam carta K-W-L. Selepas itu, peserta menjana senarai soalan mengenai apa yang mereka ingin tahu (Want to know) mengenai IBSE. Soalan-soalan ini akan dicatat dalam lajur W di dalam carta. Selepas kerja individu, perbincangan dalam kumpulan dan perbincangan yang melibatkan semua peserta akan dijalankan. Kemudiannya, peserta menjawab soalan-soalan mereka yang telah dicatat di lajur W, sama ada semasa ataupun selepas sesi ini. Maklumat baharu ini yang telah dipelajari (Learned) dicatat dalam lajur L dalam carta K-W-L. Objektif Aktiviti ini bertujuan untuk memberi peluang kepada peserta untuk memahami IBSE dengan sebaik-baiknya. Berasaskan carta K-W-L, peserta mencatatkan pengetahuan pra bengkel mereka tentang IBSE, mengenal pasti aspek-aspek lain IBSE yang ingin dipelajari serta menerima pengetahuan baharu atau memperbetulkan miskonsepsi yang mungkin wujud. Alat dan bahan: Carta K-W-L, pen marker, kertas mahjong Masa: 2 jam Prosedur 1. Setiap peserta diminta menghasilkan satu carta K-W-L. K W L 2. Secara individu, peserta mengisi lajur K dan lajur W dalam carta. • Lajur K adalah mengenai apa yang peserta sedia faham tentang IBSE. Pengisian boleh dalam bentuk perkataan, istilah atau frasa yang berkaitan dengan IBSE. • Lajur W adalah mengenai apa lagi mengenai IBSE yang peserta ingin tahu.

12 3. Peserta berkongsi catatan di dalam carta dengan rakan sekumpulan. Carta kumpulan dibina dan dicatat di atas kertas mahjong. 4. Fasilitator membina carta K-W-L di atas papan putih ataupun memancar melalui perojektor carta yang teleh dibina menggunakan perisian MS Word. Contoh carta K-W-L: Carta K-W-L: Memahami IBSE K (What we know) Apa yang telah kita tahu W (What we want to know) Apa yang kita ingin tahu L (What we learned) Apa yang kita pelajari • Fasilitator mengumpul butir-butir mengenai lajur K daripada semua kumpulan. Kesemua dapatan dicatat dalam lajur K carta K-W-L. langkah ini dilakukan sehingga semua kumpulan sudah menyatakan semua idea mereka. Idea-idea tambahan dari individu turut digalakkan. • Fasilitator mengumpul butir-butir mengenai lajur W daripada semua kumpulan. Respon dalam bentuk pernyataan perlu ditukar kepada bentuk soalan. Kesemua soalan akan dicatat dan idea-idea tambahan turut digalakkan. 5. Secara individu, peserta membaca teks (dalam bahagian Pengenalan) dan mengisi lajur L dalam carta tergabung. Mereka seharusnya mencari jawapan kepada soalan-soalan dalam lajur W dan mengisi lajur L semasa atau selepas membaca. 6. Fasilitator memudahara perbincangan berasaskan maklumat dalam lajur L. Nota: Sekiranya jawapan bagi soalan peserta mengenai IBSE tidak dapat diperoleh daripada Bahagian Pengenalan, peserta digalakkan untuk merujuk kepada sumber-sumber lain untuk memperoleh jawapan tersebut ataupun hanya mengisi lajur L di penghujung bengkel IBSE ini. Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Apakah yang anda faham tentang IBSE? Cuba nyatakan perkataan, istilah atau frasa yang berkaitan dengan IBSE yang anda tahu. 2. Adakah anda telah mengamalkan IBSE dalam pengajaran dan pembelajaran anda? Jika ada, sila berikan contoh. 3. Apakah aspek lain yang ingin anda tahu mengenai IBSE? Pasca aktiviti 1. Jelaskan kefahaman anda tentang IBSE.

13 Lampiran Lampiran S1-1: Definition of inquiry-based science education (IBSE) Lampiran S1-2: Ideas of science and about science Lampiran S1-3: BSCS 5E Instructional Model Lampiran S1-4: Needham's Five Phase Constructivist Model Lampiran S1-5: Eisenkraft's 7E Instructional Model Lampiran S1-6: La main à la pâte framework of science inquiry Panduan untuk fasilitator Beri penekanan terhadap ‘minds-on’ di samping ‘hands-on’ yang mungkin berlaku. Rujukan Bahagian Pembangunan Kurikulum. (2016). Panduan pelaksanaan sains, teknologi, kejuruteraan dan matematik (STEM) dalam pengajaran dan pembelajaran. Putrajaya: Kementerian Pendidikan Malaysia. Bybee, R. W., Taylor, J. A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J., Westbrook, A., & Landes, N. (2006). The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness. Colorado Springs, CO: Biological Sciences Curriculum Studies. Eisenkraft, A. (2003). Expanding the5E Model. The Science Teacher, 70(6), 56–59. Harlen, W. (2010). Principles and big ideas of science education. Retrieved from https://www.interacademies.org/sites/default/files/publication/principles-and-big-ideas-ofscience-education.pdf Harlen, W. (2012). Inquiry in science education. Retrieved from https://www.fondationlamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/action_internationale/inquiry_in_scienc e_education.pdf Harlen, W. (2013). Assessment & inquiry-based science education: Issues in policy and practice. Trieste: Global Network of Science Academies (IAP) Science Education Programme (SEP). Harlen, W. (2015). Working with big ideas of science education. Retrieved from http://www.interacademies.org/publications/26703.aspx IAP Science Education Program. (2010). Taking Inquiry-Based Science Education into Secondary Education. A global Conference. Retrieved from https://www.interacademies.org/publication/taking-ibse-secondary-education-reportconference-york-uk National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. Needham, R., & Hill, P. (1987). Teaching strategies for developing understanding in science. Leeds: University of Leeds.

14 Pollen. (2009). Designing and implementing inquiry-based science units for primary education. Montrouge: La main à la pâte.

15 Lampiran S1-1 Definition of Inquiry-Based Science Education (IBSE) IBSE means students progressively developing key scientific ideas through learning how to investigate and build their knowledge and understanding of the world around. They use skills employed by scientists such as raising questions, collecting data, reasoning and reviewing evidence in the light of what is already known, drawing conclusions and discussing results. This learning process is all supported by an inquirybased pedagogy, where pedagogy is taken to mean not only the act of teaching but also its underpinning justifications. Some words in this definition deserve emphasis and comment. Progressively developing key ideas underlines the importance of identifying a few overarching ideas that help us to make sense of the phenomena in the world around, and then ensuring that through their science learning activities students make progress towards developing these ideas. Learning how to… build their knowledge and understanding implies the active role of the students in their learning, which is part of formative assessment, and implies a view of learning as being constructed by learners. Using skills employed by scientists means in addition to those skills listed, being rigorous and honest in collecting and using sufficient and relevant data to test hypotheses or answer the questions raised. Scientists check and repeat data collection, where possible, they interpret and attempt to explain their findings. Throughout their investigations they keep careful records, and in drawing conclusions they consult related existing work and present their work to others, in writing or at conferences, and share their ideas. It is obvious in the case of scientists, but worth noting for application of inquiry in school science, that those engaged in inquiry do not know the answer to the question or problem being studied, find it important to investigate and are excited about trying to find an answer or solution. Raising questions underlines the point that students are engaged in answering questions of real interest to them that have stimulated their curiosity. Often these questions will be raised by the teacher, other students or emerge from reading but, whatever the origin of the question, in inquiry students take them as their own, engaging their curiosity and desire to understand. Raising and answering questions is sometimes equated with problem-solving, where the focus is on finding a solution that ‘works’. However, in science the single solution is not enough. Developing theories and models in order to explain phenomena requires that ideas are ‘evaluated against alternative explanations and compared with evidence…. Thus knowing why the wrong answer is wrong can help secure a deeper and stronger understanding of why the right answer is right.’

16 Discussion of definitions makes clear that learning science through inquiry is a complex process in which knowledge and understanding and skills of collecting and using evidence are linked together interactively. The skills that are essential to the building of understanding are both physical and mental skills, concerned with generating evidence and using evidence to test ideas that may help to explain an event or phenomenon being studied. At the same time, the use of skills involves knowledge and understanding, not only knowing how to generate, collect and interpret data but also understanding why it is important to work scientifically. Further, there is an affective element to the process, influencing willingness to engage in the various actions involved in pursuing an inquiry and to take notice of results which may require a change in pre-existing ideas. All this, too, is embedded in a cultural context which can promote or inhibit the development of understanding through inquiry. Acknowledgement of this interdependence of knowledge and skills has led to the suggestion that inquiry is best specified in terms of practices, complex sets of actions that lead to experiencing and understanding science as ‘a body of knowledge rooted in evidence’. Sumber: Harlen, 2013, p.12-13

17 Lampiran S1-2 Ideas of Science 1. All matter in the Universe is made of very small particles Atoms are the building blocks of all matter, living and non-living. The behaviour and arrangement of the atoms explains the properties of different materials. In chemical reactions atoms are rearranged to form new substances. Each atom has a nucleus containing neutrons and protons, surrounded by electrons. The opposite electric charges of protons and electrons attract each other, keeping atoms together and accounting for the formation of some compounds. 2. Objects can affect other objects at a distance All objects have an effect on other objects without being in contact with them. In some cases the effect travels out from the source to the receiver in the form of radiation (e.g. visible light). In other cases action at a distance is explained in terms of the existence of a field of influence between objects, such as a magnetic, electric or gravitational field. Gravity is a universal force of attraction between all objects however large or small, keeping the planets in orbit round the Sun and causing terrestrial objects to fall towards the centre of the Earth. 3. Changing the movement of an object requires a net force to be acting on it A force acting on an object is not seen directly but is detected by its effect on the object’s motion or shape. If an object is not moving the forces acting on it are equal in size and opposite in direction, balancing each other. Since gravity affects all objects on Earth there is always another force opposing gravity when an object is at rest. Unbalanced forces cause change in movement in the direction of the net force. When opposing forces acting on an object are not in the same line they cause the object to turn or twist. This effect is used in some simple machines. 4. The total amount of energy in the Universe is always the same but can be transferred from one energy store to another during an event Many processes or events involve changes and require an energy source to make them happen. Energy can be transferred from one body or group of bodies to another in various ways. In these processes some energy becomes less easy to use. Energy cannot be created or destroyed. Once energy has been released by burning a fossil fuel with oxygen, some of it is no longer available in a form that is as convenient to use. 5. The composition of the Earth and its atmosphere and the processes occurring within them shape the Earth’s surface and its climate Radiation from the Sun heats the Earth’s surface and causes convection currents in the air and oceans, creating climates. Below the surface heat from the Earth’s interior causes movement in the molten rock. This in turn leads to movement of the plates which form the Earth’s crust, creating volcanoes and earthquakes. The solid surface is constantly changing through the formation and weathering of rock.

18 6. Our solar system is a very small part of one of billions of galaxies in the Universe Our Sun and eight planets and other smaller objects orbiting it comprise the solar system. Day and night and the seasons are explained by the orientation and rotation of the Earth as it moves round the Sun. The solar system is part of a galaxy of stars, gas and dust, one of many billions in the Universe, enormous distances apart. Many stars appear to have planets. 7. Organisms are organised on a cellular basis and have a finite life span All organisms are constituted of one or more cells. Multi-cellular organisms have cells that are differentiated according to their function. All the basic functions of life are the result of what happens inside the cells which make up an organism. Growth is the result of multiple cell divisions. 8. Organisms require a supply of energy and materials for which they often depend on, or compete with, other organisms Food provides materials and energy for organisms to carry out the basic functions of life and to grow. Green plants and some bacteria are able to use energy from the Sun to generate complex food molecules. Animals obtain energy by breaking down complex food molecules and are ultimately dependent on green plants as their source of energy. In any ecosystem there is competition among species for the energy resources and materials they need to live and reproduce. 9. Genetic information is passed down from one generation of organisms to another Genetic information in a cell is held in the chemical DNA. Genes determine the development and structure of organisms. In asexual reproduction all the genes in the offspring come from one parent. In sexual reproduction half of the genes come from each parent. 10. The diversity of organisms, living and extinct, is the result of evolution All life today is directly descended from a universal common ancestor that was a simple one-celled organism. Over countless generations changes resulting from natural diversity within a species lead to the selection of those individuals best suited to survive under certain conditions. Species not able to respond sufficiently to changes in their environment become extinct. Ideas about Science 11. Science is about finding the cause or causes of phenomena in the natural world Science is a search to explain and understand phenomena in the natural world. There is no single scientific method for doing this; the diversity of natural phenomena requires a diversity of methods and instruments to generate and test scientific explanations. Often an explanation is in terms of the factors that have to be present for an event to take place as shown by evidence from observations and experiments. In other cases supporting evidence is based on correlations revealed by patterns in systematic observation.

19 12. Scientific explanations, theories and models are those that best fit the evidence available at a particular time A scientific theory or model representing relationships between variables of a natural phenomenon must fit the observations available at the time and lead to predictions that can be tested. Any theory or model is provisional and subject to revision in the light of new data even though it may have led to predictions in accord with data in the past. 13. The knowledge produced by science is used in engineering and technologies to create products to serve human ends The use of scientific ideas in engineering and technologies has made considerable changes in many aspects of human activity. Advances in technologies enable further scientific activity; in turn this increases understanding of the natural world. In some areas of human activity technology is ahead of scientific ideas, but in others scientific ideas precede technology. 14. Applications of science often have ethical, social, economic and political implications The use of scientific knowledge in technologies makes many innovations possible. Whether or not particular applications of science are desirable is a matter that cannot be addressed using scientific knowledge alone. Ethical and moral judgments may be needed, based on such considerations as justice or equity, human safety, and impacts on people and the environment. Sumber: Harlen, 2015, p.15-17

20 Lampiran S1-3 Summary of the BSCS 5E Instructional Model Phase Summary Engagement The teacher or a curriculum task accesses the learners’ prior knowledge and helps them become engaged in a new concept through the use of short activities that promote curiosity and elicit prior knowledge. The activity should make connections between past and present learning experiences, expose prior conceptions, and organize students’ thinking toward the learning outcomes of current activities. Exploration Exploration experiences provide students with a common base of activities within which current concepts (i.e., misconceptions), processes, and skills are identified and conceptual change is facilitated. Learners may complete lab activities that help them use prior knowledge to generate new ideas, explore questions and possibilities, and design and conduct a preliminary investigation. Explanation The explanation phase focuses students’ attention on a particular aspect of their engagement and exploration experiences and provides opportunities to demonstrate their conceptual understanding, process skills, or behaviors. This phase also provides opportunities for teachers to directly introduce a concept, process, or skill. Learners explain their understanding of the concept. An explanation from the teacher or the curriculum may guide them toward a deeper understanding, which is a critical part of this phase. Elaboration Teachers challenge and extend students’ conceptual understanding and skills. Through new experiences, the students develop deeper and broader understanding, more information, and adequate skills. Students apply their understanding of the concept by conducting additional activities. Evaluation The evaluation phase encourages students to assess their understanding and abilities and provides opportunities for teachers to evaluate student progress toward achieving the educational objectives. Sumber: Bybee et al., 2006, p.2

21 Lampiran S1-4 Needham's Five Phase Constructivist Model Phase Purpose Methods I Orientation Arouse interest and set the scene. Practical activities, real problems to solve, teacher demonstrations, film clips, videos, newspaper cuttings II Elicitation of Ideas To enable pupils and teachers to become aware of prior ideas. Practical activities or small group discussion followed by reporting back. III Restructuring of Ideas i. Clarification and exchange ii. Exposure to conflict situations iii. Construction of new ideas iv. Evaluation To create an awareness of an alternative viewpoint – the scientific one – to: a) modify b) extend, or c) replace with a more scientific view Recognise alternative ideas and critically examine own. Test validity of existing ideas. Modify, extend or replace existing ideas. Test validity of newly constructed ideas. Small group discussion and reporting back. Teacher demonstration, performing personal experiments, worksheets. Discussion, reading, teacher input. Practical work, project work, experimentation, teacher demonstration. IV Application of Ideas Reinforcement of constructed ideas in familiar and novel situations. Personal writing practical activity, problem solving, project work. V Review Awareness of change of ideas and familiarisation with learning process to allow the pupils to reflect upon the extent to which their ideas have changed. Personal writing, group discussion, personal diaries, reviewing work posters etc. Sumber: Needham & Hill, 1987

22 Lampiran S1-5 Eisenkraft's 7E Instructional Model Sumber: Eisenkraft, 2003

23 Lampiran S1-6 La main à la pâte framework of science inquiry A unit or part of a unit may include several investigations before reaching the Draw Final Conclusions stage. One session or lesson in a unit rarely, if ever, includes all of the parts of the Design and Conduct Science Investigations stage of this diagram. One session or lesson never includes all stages of the diagram. Sumber: Pollen, 2009, p.10 Cooperate Discuss Record Share Reflect Debate

24 Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Dr. Lay Ah Nam: IPG Kampus Pendidikan Teknik 2. Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Sainul Abidin 3. Dr. Chin Chee Keong: IPG Kampus Tunku Bainun 4. Pn. Nor Azlina binti Ghazali: SK Seliau 5. Pn. A’ini Fariza Mohammad Yulan: SMK Dato’ Hj. Hussein 6. En. Mohammad Shahril- Liza Azahan: SMK Bandar Tun Razak

25 I know What Science is! Lay Ah Nam, Balkisnah Shaharuddin, Badariah Hashim dan Maryam Ahmad Shah Pengenalan Apakah yang terbayang dalam fikiran anda apabila mendengar istilah sains? Sebelum anda meneruskan pembacaan, luangkan masa beberapa minit untuk melukis imej seorang saintis atau apa-apa sahaja tentang saintis. Setelah meneroka imej saintis, mari kita fikir lebih jauh lagi. Apakah kerja sebenar seorang saintis? Apakah yang akan anda jelaskan jika murid anda bertanya, "Apakah sains?" atau "Bagaimanakah seorang saintis bekerja?" Sekarang, cuba anda fikirkan satu kemahiran penting yang diperlukan untuk menjalankan penyiasatan saintifik. Adakah istilah "pemerhatian" terlintas dalam fikiran anda? Ini adalah istilah yang kerap anda dengar. Apakah definisi anda mengenai pemerhatian? Pemahaman anda tentang sains dan ciri-ciri sains (nature of science, NOS) adalah penting kerana ia akan mempengaruhi pemilihan strategi pengajaran dan pembelajaran (PdP), serta meningkatkan kualiti pengajaran guru dan pembelajaran murid. Guru yang memahami NOS cenderung untuk melibatkan murid dalam aktiviti inkuiri yang berasaskan teori konstruktivisme (Lederman, 1998). Akerson dan Hanuscin (2007) mendapati pemahaman guru tentang NOS dapat meningkatkan kemahiran guru dalam melaksanakan pendekatan inkuiri dan pemahaman murid tentang NOS. NOS telah diiktiraf sebagai satu komponen utama dalam peningkatan literasi sains (Chaiyabang & Thathong, 2014; Holbrook & Rannikmae, 2009; Lederman, Lederman & Antink, 2013). Jadi, guru perlu terlebih dahulu menguasai NOS dan seterusnya membantu murid memahami NOS. Lederman (1992) menjelaskan NOS sebagai “the epistemology of science, science as a way of knowing, or the values and beliefs inherent to the development of scientific knowledge”. Marilah kita memahami NOS yang dijelaskan dalam perenggan di bawah: Science is often presented as a collection of facts and theorems that have been proved to be correct. The word ‘objective’ is frequently used to describe ‘the scientific method’, implying that there is a single approach and that it is somehow independent of human judgment and values. By contrast, the current view is that science is by no means static; theories are dependent on available evidence and as such may change as new evidence emerges. Science is seen as the result of human endeavour, involving creativity and imagination as well as the careful collection of data and interpretation of data to generate evidence. … Science seen as the creation of understanding about the world is more likely to appeal to and excite learners than when seen as a set of mechanical procedures and established ‘right answers’. (Harlen, 2010, p. 11-12)

26 Amalan sains Membina penjelasan: Matlamat sains adalah untuk membina penjelasan bagi penyebab suatu fenomena. Pelajar diharapkan dapat menggunakan bukti (evidence) (sebagai contoh, pengukuran, pemerhatian, corak) untuk membina penjelasan. Melibatkan diri dalam penghujahan berdasarkan bukti: Penghujahan (argumentation) adalah proses untuk mencapai persetujuan mengenai penjelasan. Dalam sains, penaakulan dan penghujahan berpandukan bukti sangat penting dalam mengenal pasti penjelasan yang terbaik bagi suatu fenomena semula jadi. Pelajar diharapkan dapat (i) berhujah tentang penjelasan yang dibina, dan (ii) mendengar, membanding, menilai idea pesaing dan seterusnya menambah baik penjelasan. Ringkasan aktiviti Dalam usaha meningkatkan literasi sains peserta (pelajar atau guru), peserta perlu diberi pengalaman yang dapat membentuk pemahaman NOS dan peluang untuk membina penjelasan berpandukan bukti. Dalam aktiviti ini, peserta dibimbing melalui kitaran pembelajaran untuk menjawab soalan penting: How do scientists work? Peserta akan membina penjelasan berdasarkan pemerhatian. Kemudian, mereka berhujah tentang penjelasan yang dibina dan menambah baik penjelasan selepas membanding dan menilai bukti yang dikemukakan oleh rakan. Kitaran pembelajaran ini bertujuan untuk mengajar NOS secara eksplisit dan reflektif. Objektif Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Mengetahui bahawa saintis mengkaji dunia semula jadi dengan pelbagai cara bergantung pada soalan yang dikemukakan dan tidak ada urutan langkah tetap (atau ‘kaedah saintifik’) yang harus digunakan dan diikuti oleh semua saintis. 2. Menjelaskan bahawa pengetahuan saintifik adalah berdasarkan manusia membuat pemerhatian dan inferens. 3. Memahami perbezaan antara pemerhatian dan inferens. 4. Memahami bahawa saintis mencari corak semasa membuat pemerhatian. 5. Menggunakan corak dan pengetahuan sedia ada untuk mencadangkan penjelasan. 6. Menyedari bahawa sains memerlukan bukti, dan corak yang dapat digunakan sebagai bukti untuk menyokong penjelasan. 7. Memahami bahawa sains adalah tidak mudah berubah tetapi bersifat tentatif, dan boleh disemak berdasarkan bukti baharu atau pentafsiran semula bukti yang sedia ada. 8. Menganalisis penjelasan alternatif yang disampaikan oleh orang lain dan berkomunikasi tentang kriteria bagi penjelasan saintifik yang dipersetujui. 9. Menjelaskan bahawa sains sebagai pengetahuan, proses untuk mendapatkan pengetahuan, dan cara untuk mengetahui sesuatu (way of knowing). 10. Meringkaskan idea asas tentang nature of science.

27 Alat dan bahan Lampiran S2-1 hingga S2-6 (Untuk setiap ahli kumpulan) Lampiran S2-7 (Satu helai untuk setiap kumpulan) Masa: 2 jam Prosedur Penglibatan (Engage) Aktiviti 1: Doing Science (Keeley, Eberle & Dorsey, 2008) Fasilitator: Apakah yang akan anda jelaskan jika murid anda bertanya: "Apakah sains?" atau "Bagaimanakah seorang saintis bekerja?" atau “Apakah kerja sebenar seorang saintis?” 1. Secara individu, peserta membaca perbualan empat orang pelajar dalam Lampiran S2-1 dan menjawab dua soalan dalam Lampiran S2-1. 2. Peserta dikumpulkan mengikut pilihan Antoine, Tamara, Marcos dan Avery. 3. Beberapa wakil bagi setiap kumpulan membentangkan penerangan masing-masing. (Catatan: Terima semua jawapan murid dan elakkan menghakimi jawapan murid.) 4. Fasilitator mengemukakan soalan semasa atau selepas pembentangan, seperti • Jika anda bersetuju bahawa semua saintis menggunakan kaedah saintifik, ahli sains apakah yang anda fikirkan? • Mengapakah sesetengah daripada anda beranggapan kaedah langkah demi langkah yang disebut oleh Tamara adalah tepat? • Apakah idea lain anda tentang doing science atau bagaimana sains dilakukan? Penerokaan (Explore) Aktiviti 2: Trick Tracks (Gilbert & Johns, 2014) Fasilitator: Cuba fikirkan satu kemahiran utama yang diperlukan untuk menjalankan penyiasatan saintifik. Adakah "pemerhatian" terlintas di fikiran anda? Ini adalah istilah yang selalu anda dengar. Apakah maksud pemerhatian dan bagaimanakah anda melakukan pemerhatian? (Catatan: Terima semua jawapan peserta dan elakkan menghakimi jawapan peserta.) 1. Peserta diminta membuat pemerhatian terhadap persekitaran mereka. Peserta diminta berkongsi hasil pemerhatian mereka (contoh: Terdapat kerusi, daun berwarna hijau). 2. Fasilitator membimbing peserta untuk menjelaskan pemerhatian.

28 Soalan: • Apakah yang kita gunakan untuk membuat pemerhatian? (Peserta akan mengetahui bahawa kita menggunakan deria - penglihatan, pendengaran, bau, rasa dan sentuhan - untuk membuat pemerhatian.) • Apakah yang anda (atau saintis) cari apabila membuat pemerhatian? Perbincangan: Para saintis mencari corak/ pola (pattern) dan susunan (order) semasa membuat pemerhatian terhadap dunia sekeliling. Pola boleh dijadikan bukti untuk menyokong penjelasan. 3. Fasilitator: Anda adalah sekumpulan ahli paleontologi yang dijemput untuk memeriksa satu set fosil. Fasilitator menunjukkan Tricky Track 1 (Lampiran S2-2) dan bertanya kepada peserta: Apakah yang anda perhatikan? (What do you observe?) Peserta secara individu mencatat dalam Tricky Tracks Recording Sheet (Lampiran S2-3). Peserta diminta membentangkan catatan/ jawapan. Catatan: Biasanya peserta akan menjawab: "Jejak burung (atau haiwan lain)" atau "Jejak yang ditinggalkan oleh burung (atau haiwan lain) ketika mereka berjalan menuju ke tempat yang sama," dan lain-lain. Terima semua jawapan peserta dan elakkan menghakimi jawapan peserta. Fasilitator boleh menyenaraikan jawapan tersebut di papan tulis. 4. Fasilitator: Adakah anda melihat burung? atau "Bagaimanakah anda dapat mengetahui bahawa jejak ini ditinggalkan oleh burung?". Perbincangan: • Sebenarnya kita tidak melihat burung. Pernyataan "jejak burung" adalah satu inferens (bukan satu pemerhatian). • Pemerhatian yang mungkin adalah: "Dua set tanda hitam dengan saiz yang berbeza". • Berdasarkan pemerhatian ini dan pengetahuan sedia ada kita tentang jenis jejak yang ditinggalkan oleh burung (atau haiwan lain), kita membuat inferens bahawa burung (atau haiwan lain) meninggalkan jejak tersebut. • Memikirkan sesuatu berdasarkan pemerhatian disebut sebagai inferens. Inferens adalah gabungan dari apa yang kita perhatikan dan apa yang sudah kita ketahui atau alami. (Thinking something based on an observation is called an inference. Inferences are a combination of what we observe and what we already know or have experienced.) Fasilitator: Apakah inferens yang boleh anda buat berdasarkan pemerhatian ini? Peserta diminta memperbaik catatan dalam ruang pemerhatian dan membuat inferens (secara individu).

29 5. Peserta membentangkan pemerhatian dan inferens yang dibuat. Peserta diminta menjelaskan inferens yang dibuat. Contoh: Jika inferens peserta ialah: Jejak burung, fasilitator bertanya: Mengapakah anda mengatakan bahawa ini adalah jejak burung/ haiwan? Perbincangan: • Inferens dibuat berdasarkan gabungan dari apa yang kita perhatikan dan apa yang telah kita ketahui atau alami. • Berdasarkan pemerhatian atau bukti yang sama, anda boleh membuat beberapa inferens yang munasabah. (Based on the same set of observations or evidence, you were able to come up with several, but equally plausible inferences.) 6. Fasilitator: Mengapakah kedua-dua haiwan itu menuju ke tempat yang sama? Jawapan mungkin berbeza-beza: • Menuju ke mangsa yang sama, atau bergerak ke arah sumber air. • Satu haiwan mungkin menyerang haiwan yang lain. • Kedua-dua haiwan bergerak ke tempat yang sama disebabkan keadaan muka bumi. • Lain-lain Fasilitator menjelaskan bahawa semua jawapan ini adalah inferens dan semua inferens itu adalah munasabah (plausible). Fasilitator: Berdasarkan pemerhatian atau bukti yang sama, anda dan murid anda boleh membuat beberapa jawapan (inferens) yang munasabah untuk soalan yang sama: "Apakah yang telah terjadi?" 7. Fasilitator menunjukkan Tricky Track 2 (Lampiran S2-4) dan bertanya kepada peserta: Apakah yang anda perhatikan? (What do you observe?) Apakah inferens yang boleh anda buat berdasarkan pemerhatian ini? (What can you infer from your observation?) Peserta (secara individu) mencatat dalam Tricky Tracks Recording Sheet (Lampiran S2-3). Peserta membentangkan pemerhatian dan inferens. Contoh pemerhatian: Kedua-dua set tanda kini kelihatan dekat dan berkeliling (mingle) secara rawak. Nota: Jika peserta menyatakan: "Kedua-dua burung itu sedang bertengkar", fasilitator menjelaskan bahawa ini merupakan satu inferens, dan menjelaskan perbezaan antara pemerhatian dan inferens.

30 Contoh inferens: Kedua-dua haiwan itu sedang bertengkar, atau terlibat dalam mating ritual, atau mangsa berlawan dengan pemangsa dan sebagainya. Fasilitator: Adakah inferens anda telah berubah? (Did your earlier inference change?) Fasilitator membincangkan: Inferens mungkin berubah sekiranya terdapat maklumat/ data baharu. 8. Fasilitator menunjukkan Tricky Track 3 (Lampiran S2-5) dan bertanya kepada peserta: Apakah yang anda perhatikan? Apakah inferens yang boleh anda buat berdasarkan pemerhatian ini? Peserta (secara individu) mencatat dalam Tricky Tracks Recording Sheet (Lampiran S2-3). Peserta membentangkan pemerhatian dan inferens. Contoh pemerhatian: Hanya tanda yang lebih besar masih kelihatan. Tanda yang lebih kecil tidak kelihatan lagi. Contoh inferens yang mungkin: Satu haiwan mungkin telah memakan yang lain; satu haiwan mungkin menyambar yang lain dan terus bergerak; satu haiwan mungkin terbang manakala yang lain terus berjalan, dan lain-lain. Sekali lagi, fasilitator menekankan bahawa semua inferens ini adalah munasabah berdasarkan bukti yang ada . Fasilitator: Adakah inferens anda berubah lagi? Perbincangan: Penjelasan saintis berubah berdasarkan data baharu yang ditemui dan perspektif berbeza yang dikongsi. Penjelasan (Explain) 9. Fasilitator: Berdasarkan data-data yang diperoleh dari pemerhatian anda, berikan satu penjelasan mengenai apa yang telah berlaku. Pastikan kesimpulan anda adalah logik dan disokong sepenuhnya oleh data anda. Secara individu, peserta menjawab dalam Lampiran S2-6 (Tricky Tracks Conclusion). Perbincangan: • Membina penjelasan: Matlamat sains adalah untuk membina penjelasan mengenai penyebab fenomena (The goal of science is to construct explanations for the causes of phenomena.)

31 10. Fasilitator: Berdasarkan data-data yang diperoleh dari pemerhatian anda, berikan satu penjelasan mengenai apa yang telah berlaku. Anda dikehendaki menghujah berdasarkan bukti dalam kumpulan anda. Perbincangan: • Penghujahan (argumentation) adalah satu proses untuk mencapai persetujuan mengenai penjelasan. Dalam sains, penaakulan dan penghujahan berdasarkan bukti sangat penting dalam mengenal pasti penjelasan terbaik untuk suatu fenomena semula jadi. Secara kumpulan, peserta mencatatkan penerangan yang dipersetujui oleh semua ahli kumpulan dalam Lampiran S2-7 (Tricky Tracks Conclusion Questions). Setiap kumpulan membentangkan penerangan. Fasilitator: Adakah semua kumpulan mempunyai penerangan/ inferens yang sama? 11. Fasilitator dan peserta membincangkan soalan 1-5 dalam Lampiran S2-7 (Tricky Tracks Conclusion Questions). 12. Mari kita membuat refleksi tentang apa yang telah anda lakukan, dan menghubungkaitkan aktiviti sains berasaskan inkuiri dan kerja saintis. • Penyiasatan saintifik menggunakan pelbagai kaedah. • Pengetahuan saintifik adalah berdasarkan pemerhatian dan inferens yang dibuat oleh manusia. • Sains beranggapan bahawa objek dan peristiwa dalam sistem semula jadi berlaku dalam corak yang konsisten dan dapat difahami melalui pengukuran dan pemerhatian. • Pengetahuan saintifik adalah berdasarkan bukti empirikal. • Pengetahuan saintifik terbuka kepada semakan semula berdasarkan bukti baharu. Pengembangan (Elaborate) 1. Apakah idea asas lain mengenai nature of science? Fasilitator membentangkan nature of science selepas mendengar jawapan peserta. 2. Saintis membangunkan pengetahuan saintifik. Sebilangan pengetahuan ini terdapat dalam buku teks. Adakah pengetahuan ini akan berubah pada masa akan datang? Terangkan jawapan anda dan berikan contoh. Perbincangan: Sains adalah tentatif – Pengetahuan sains boleh disemak semula berdasarkan bukti baharu. 3. (a) Bagaimanakah para saintis mengetahui bahawa dinosaur pernah wujud? (b) Pada pendapat anda, adakah para saintis pasti rupa dinosaur? Mengapa? How certain are scientists about the way dinosaurs looked? Why?

32 (c) Dinosaur dipercayai pupus kira-kira 65 juta tahun yang lalu. Walau bagaimanapun, para saintis tidak mempunyai persetujuan tentang apa yang menyebabkan ini berlaku, iaitu mereka mempunyai kesimpulan yang berbeza tentang bagaimana dan mengapa dinosaur pupus. Mengapakah kesimpulan yang berbeza ini boleh berlaku sedangkan para saintis mengakses dan menggunakan data yang sama? Perbincangan: Inferens dan kreativiti manusia berperanan dalam membangunkan penjelasan dan model saintifik berdasarkan data yang diperoleh – Para saintis mempunyai interpretasi yang berbeza terhadap data disebabkan perbezaan pengetahuan sedia ada dan pengalaman (iaitu, subjektiviti). 4. Peserta menghuraikan teori dan hukum saintifik. Bagaimanakah teori dan hukum saintifik dibangunkan? Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Apakah yang terbayang dalam fikiran anda apabila mendengar istilah sains? 2. Apakah kerja sebenar seorang saintis? Apakah yang akan anda jelaskan jika murid anda bertanya, "Apakah sains?" atau "Bagaimanakah seorang saintis bekerja?" 3. Cuba anda fikirkan satu kemahiran penting yang diperlukan untuk menjalankan penyiasatan saintifik. Adakah istilah "pemerhatian" terlintas dalam fikiran anda? Ini adalah istilah yang kerap anda dengar. Apakah definisi anda mengenai pemerhatian? Pasca aktiviti 1. Jawab semula dua soalan dalam Lampiran S2-1. 2. Adakah anda masih beranggapan sains hanya melibatkan eksperimen? Adakah anda beranggapan sains sebagai konsep dan istilah yang mesti dihafal oleh pelajar? Adakah anda melihat sains sebagai satu urutan langkah tetap (a fixed sequence of steps) yang digunakan para saintis dan pelajar untuk menjalankan eksperimen? 3. Bagaimanakah anda akan mengajar nature of science dalam bilik darjah? 4. Apakah cabaran yang dijangka dalam PdP nature of science? Lampiran Lampiran S2-1: Doing Science (Keeley, Eberle & Dorsey, 2008) Lampiran S2-2: Trick Tracks 1 Lampiran S2-3: Tricky Tracks Recording Sheet Lampiran S2-4: Trick Tracks 2 Lampiran S2-5: Trick Tracks 3 Lampiran S2-6: Tricky Tracks Conclusion Lampiran S2-7: Tricky Tracks Conclusion Questions

33 Panduan untuk fasilitator Activity 1: Doing Science Note: The probe is designed to find out if students recognize that scientists investigate the natural world in a variety of ways depending on the question they pose and that there is no fixed sequence of steps called the “scientific method” that all scientists use and follow rigidly. The best answer is Marcos’s: I think scientists use different methods depending on their question. Not all scientific investigations involve experiments. An experiment is a type of investigation that involves testing cause-and-effect relationships between variables—manipulated (independent) and responding (dependent). Astronomy, field studies in nature, and paleontology are some of the examples of areas of science in which it would be difficult or unfeasible to manipulate and control experimental conditions. In these types of investigations, scientists rely on a wide range of naturally occurring observations to make inferences about organisms, objects, events, or processes. Activity 2: Tricky Tracks Observations are descriptive statements about natural phenomena that are “directly” accessible to the senses (or extensions of the senses) and about which several observers can reach consensus with relative ease (e.g., descriptions of the morphology of the remnants of a once living organism). Inferences, on the other hand, go beyond the senses (Lederman, 2007). Nature of Science Harlen (2015) and NGSS Lead States (2013) recommends that students should understand the following big ideas about science related to NOS: 1. Science is a way of knowing • Science is a way of knowing used by many people, not just scientists. o Everyone can ask questions about things in the natural world and can do something to find answers that help explain what is happening. • Science is both a body of knowledge that represents a current understanding of natural systems and the processes used to refine, elaborate, revise, and extend this knowledge. 2. Science is about finding the cause or causes of phenomena in the natural world • The goal of science is to construct explanations for the causes of phenomena. • Scientific knowledge assumes an order and consistency in natural systems o Science assumes that objects and events in natural systems occur in consistent patterns that are understandable through measurement and observation.

34 • Scientific investigations use a variety of methods o There is no single scientific method and no fixed set of steps that scientists always follow, no one path that leads them unerringly to scientific knowledge. • Science cannot provide the answers to all questions. o Science findings are limited to what can be answered with empirical evidence. 3. Scientific explanations, theories and models are those that best fit the evidence available at a particular time • Science models, laws, mechanisms, and theories explain natural phenomena. • Scientific knowledge is based on empirical evidence. • Scientific knowledge is durable, but it does not represent absolute truth. • Scientific knowledge is tentative (or open to revision in light of new evidence). 4. Science is a human endeavor • Scientific knowledge is a result of human endeavor, imagination, and creativity. o Science is a blend of logic and imagination. Scientific explanations do not emerge automatically from data but are invented in a process that often involves imagination and logical reasoning. o Scientists rely on human qualities such as persistence, precision, reasoning, logic, imagination and creativity. o Scientists are guided by habits of mind such as intellectual honesty, tolerance of ambiguity, skepticism and openness to new ideas. 5. The knowledge produced by science is used in engineering and technologies to create products • Technologies are developed using engineering, which involves defining problems and using ideas of science and other ideas to design and develop the best possible solution. • Science, engineering and technology are closely inter-connected. o Advances in science offer new capabilities, new materials, or new understanding of processes that can be applied through engineering to produce advances in technology. o Advances in technology, in turn, provide scientists with new capabilities to probe the natural world at larger or smaller scales; to record, manage, and analyze data; and to model ever more complex systems with greater precision. o In addition, engineers’ efforts to develop or improve technologies often raise new questions for scientists’ investigations. 6. Applications of science often have ethical, social, economic and political implications. • Together, advances in science, engineering, and technology can have—and indeed have had—profound effects on human society, in such areas as agriculture, transportation, health care, and communication, and on the natural environment. Each system can change significantly when new technologies are introduced, with both desired effects and unexpected outcomes. • All human activity draws on natural resources and has both short and long-term consequences, positive as well as negative, for the health of people and the natural environment.

35 • Scientific understanding can help to identify implications of certain applications but decisions about whether certain actions should be taken will require ethical and moral judgements which are not provided by knowledge of science. Many decisions are not made using science alone, but have to take account of ethical values, political and economic realities as well as rely on social and cultural contexts to resolve issues. Rujukan Chaiyabang, M. K., & Thathong, K. (2014). Enhancing Thai teacher’s understanding and instruction of the nature of science. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 116, 563– 569. Gilbert, A. V., & Johns, K. E. (2014). How do scientists work? Science and Children, 52(1), 32– 39. Harlen, W. (2010). Principles and big ideas of science education. https://doi.org/978 0 86357 4 313 Harlen, W. (2015). Working with big ideas of science education. Retrieved from http://www.interacademies.org/publications/26703.aspx Holbrook, J., & Rannikmae, M. (2009). The meaning of scientific literacy. International Journal of Environmental & Science Education, 4(3), 275–288. Keeley, P., Eberle, F., & Dorsey, C. (2008). Uncovering Student Ideas in Science: Another 25 Formative Assessment Probes. Arlington, VA: NSTA Press. Lederman, N. G. (2007). Nature of science: Past, present, and future. In S. K. Abell & N. G. Lederman (Eds.), Handbook of Research on Science Education (pp. 831–879). Mahwah, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Inc. Lederman, N. G., Lederman, J. S., & Antink, A. (2013). Nature of science and scientific inquiry as contexts for the learning of science and achievement of scientific literacy. International Journal of Education in Mathematics Science and Technology, 1(3), 138–147. NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press. Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Dr. Lay Ah Nam: Pensyarah IPG Kampus Pendidikan Teknik 2. Dr. Balkisnah Shaharuddin: Mantan pensyarah IPG Kampus Ipoh 3. Pn. Badariah binti Hashim: Mantan pensyarah IPG Kampus Ipoh 4. Pn.Maryam Ahmad Shah: SMK Dato’Usman Awang

Uncovering Student Ideas in Science Physical Science and Nature of Science Assessment Probes 93 12 Doing Science Four students were having a discussion about how scientists do their work. This is what they said: Antoine: “I think scientists just try out different things until something works.” Tamara: “I think there is a definite set of steps all scientists follow called the scientific method.” Marcos: “I think scientists use different methods depending on their question.” Avery: “I think scientists use different methods but they all involve doing experiments.” Which student do you most agree with? _______________________ Explain why you agree with that student and include why you disagree with the other students. _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ Copyright © 2008 NSTA. All rights reserved. For more information, go to www.nsta.org/permissions.

Name_________________________________________________ Date_____________________ Tricky Tracks Recording Sheet Observations Inferences Observations Inferences Did your earlier prediction change? How? Observations Inferences Did your earlier prediction change? How?

Name________________________________________________ Date___________________________ Tricky Tracks Conclusion Taking all the data from your observations, provide an explanation as to what has occurred over time in the tricky track fossil imprints. Make sure your conclusion is logical and completely supported by your data. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________.

Name___________________________________________________ Date_______________________ Tricky Tracks Conclusion Questions Directions: Answer the following questions in complete sentences. Make sure to support your answers with evidence! Taking all the data from your observations, provide an explanation as to what has occurred. _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 1. How is looking at these fossils similar to the kind of work scientists do? 2. Did we all come up with the same inferences and predictions in the end? 3. Is it okay that we did or did not? Why or why not? 4. Did Tricky Tracks involve doing an experiment? 5. Were we doing science?