36 My Science Notebook Alice Kaling, Tan Cho Chiew, Nadia Richard dan Lay Ah Nam Pengenalan Apabila anda dengar mengenai “science notebook”, apakah yang terlintas dalam fikiran anda? Sebelum anda baca dengan lebih lanjut, sediakan pensel dan kertas. Kemudian, luangkan sedikit masa untuk melakar atau melukis “science notebook” atau apa-apa sahaja yang ada dalam fikiran anda mengenai rupa bentuk “science notebook”. Buat masa ini, bagaimanakah penggunaan “science notebook” di dalam kelas anda? Para saintis membuat catatan dalam buku nota. Proses ini merupakan salah satu elemen penting dalam kerja saintifik: “The scientist’s notebook is a detailed record of his or her engagement with scientific phenomena. It is a personal representation of experiences, observations, and thinking — an integral part of the process of doing scientific work.” (FOSS, 2020) Buku nota Alexander Graham Bell Sumber: www.loc.gov/resource/magbell.25300201
37 Seperti para saintis, setiap murid sains perlu mempunyai buku nota. Buku nota sains adalah agak tidak formal. Buku nota boleh disediakan dalam pelbagai bentuk dan mengandungi pelbagai jenis aksara dan tulisan. Murid bebas untuk menulis, melukis idea dan pemikiran mereka tanpa sebarang format yang ditetapkan. Dalam apa jua bentuk atau struktur pun, buku nota tersebut mengandungi keseluruhan cerita atau pengalaman inkuiri murid dalam satu unit, beberapa unit atau selama beberapa tahun. Buku nota tersebut mungkin mengandungi lukisan, carta alir dan juga catatan dalam bentuk teks. Ia juga mengandungi soalan atau tujuan penyiasatan, ramalan, idea dan rancangan penyiasatan. Ia ialah tempat untuk merekod data yang dikumpul, hasil analisis data, idea yang baru muncul dan refleksi serta kesimpulan awal dan akhir. Sepanjang sesi PdP, murid digalakkan untuk melihat kembali idea mereka untuk tujuan pentaksiran kendiri terhadap perkembangan konseptual, dan mencatatkan idea atau pemikiran yang baharu. Penulisan buku nota membantu murid menjelaskan dan menstruktur pemikiran mereka, mengingat kembali kerja dan idea yang terdahulu, membuat refleksi tentang apa yang telah dilakukan, serta dalam sesetengah kes, perubahan konseptual berlaku dan akhirnya meningkatkan pemahaman. Buku nota sains juga membantu murid menyusun hasil pemerhatian dan merekod data, serta memproses dan menyimpan data untuk tujuan rujukan masa depan. Dengan ini, penyediaan buku nota membolehkan murid membangunkan kemahiran penyusunan dan penyimpanan rekod secara beransur-ansur. Buku nota sains turut memberikan ruang peribadi kepada murid di mana murid boleh meneroka sendiri pemahaman konsep sains dengan mencatatkan idea sendiri dan "bermain-main" (mesh around) dengan idea atau pemikiran. Selain itu, proses penulisan tentang pengalaman, dan berkomunikasikan tentang idea sendiri memberikan peluang kepada murid untuk membangunkan kemahiran bahasa. Contoh buku nota sains murid Buku nota sains bukanlah setakat laporan makmal secara formal, tetapi ia merupakan rekod menyeluruh tentang perkembangan dan pemahaman konsep sains. Apabila membaca buku nota sains murid, guru dapat mengenal pasti miskonsepsi murid dan mentaksir perkembangan dan pemahaman murid. Ini membolehkan guru mengambil tindakan susulan dengan segera. Murid sekolah rendah memerlukan bimbingan dan panduan untuk membantu mereka menstruktur dan menyusun penulisan, manakala murid peringkat menengah rendah pula perlu
38 digalakkan untuk membangunkan kemahiran menyusun dan merekod pembelajaran sains sendiri secara terperinci dengan bimbingan guru. Berdasarkan penerangan di atas, anda perlu meneliti semula: Apakah isi kandungan yang perlu ada dalam sesebuah buku nota sains? Bagaimanakah format buku nota sains? Amalan sains Berkomunikasi tentang maklumat: Sains tidak akan berkembang sekiranya saintis tidak dapat berkomunikasi tentang dapatan kajian mereka secara jelas dan menyakinkan atau tidak dapat mempelajari dapatan kajian orang lain. Salah satu amalan sains adalah berkomunikasi tentang idea dan dapatan inkuiri. Berkomunikasi tentang maklumat komunikasi, bukti dan idea boleh dilakukan melalui pelbagai cara: menggunakan jadual, rajah, graf, model, paparan secara interaktif, persamaan serta secara lisan, penulisan dan diskusi (NGSS Lead States, 2013). Ringkasan aktiviti Peserta membincangkan manfaat buku nota sains terhadap murid dan guru. Maklumat dan idea kumpulan dicatatkan dalam bentuk yang pelbagai (seperti secara lisan, grafik, teks dan matematik). Selain itu, peserta dikehendaki mencadangkan format buku nota sains (organisasi dan komponen) yang sesuai untuk sekolah rendah (Tahap 1 & 2) dan sekolah menengah di Malaysia. Peserta akan membentangkan format yang dicadangkan dengan justifikasi. Seluruh kelas terlibat dalam penghujahan untuk menambah baik format tersebut. Selepas aktiviti, fasilitator membentangkan cadangan komponen buku nota sains menggunakan satu contoh aktiviti penyiasatan. Peserta turut diperkenalkan penilaian buku nota sains menggunakan Alat untuk Meningkatkan Inkuiri dalam Pendidikan Sains. Objektif Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Memahami kepentingan buku nota sains. 2. Menjelaskan manfaat buku nota sains kepada murid dan guru. 3. Menjana idea tentang format buku nota sains bagi murid Tahap 1, Tahap 2 dan sekolah menengah. 4. Menyampaikan maklumat atau idea dalam pelbagai format (seperti secara lisan, grafik, teks, matematik). Alat dan bahan: Bahan sebaran untuk setiap peserta (Lampiran S3-1 hingga S3-3), slaid PowerPoint Masa: 2 jam
39 Prosedur Fasa Aktiviti Catatan Penerokaan (Explore) 1. Apakah manfaat buku nota sains (My Science Notebook) kepada murid dan guru? • Setiap ahli kumpulan membaca bahan sebaran (Lampiran S3-1 hingga S3-3) yang berbeza dan mengenal pasti atau merumuskan serta mencatatkan idea utama dalam teks yang dibaca. Lampiran S3-1: Science Notebooks in Middle School (m/s 1-4) Lampiran S3-2: Science Notebooks in Grade K-2 (m/s 1-6) Lampiran S3-3: Science Notebooks in Grade 3-6 (m/s 1-6) • Dalam kumpulan, bincangkan manfaat buku nota sains terhadap murid dan guru. Maklumat dan idea boleh disampaikan dalam bentuk yang pelbagai (seperti secara lisan, grafik, teks dan matematik) Berkomunikasi tentang maklumat, bukti dan idea boleh dibuat dalam pelbagai cara: menggunakan jadual, rajah, graf, model, paparan secara interaktif dan persamaan serta secara lisan, dalam bentuk penulisan dan melalui diskusi. Penerangan (Explain) 1. Setiap kumpulan membentangkan hasil perbincangan. 2. Fasilitator dan peserta membincangkan hasil kumpulan. Pengembangan (Elaborate) 1. Fasilitator mencadangkan penyusunan/organisasi buku nota sains untuk sekolah menengah (rujuk Slaid Powerpoint). Soalan perbincangan: Adakah cadangan organisasi ini sesuai untuk murid sekolah rendah (Tahap 1 dan Tahap 2)? Dalam kumpulan, peserta diminta untuk membincangkan format buku nota sains (organisasi dan komponen) untuk sekolah rendah (Tahap 1 & 2) dan sekolah menengah di Malaysia. Berikan justifikasi terhadap format yang dicadangkan. Peserta membentangkan format yang dicadangkan dengan justifikasi. Seluruh kelas terlibat dalam penghujahan untuk menambah baik format buku nota sains untuk murid Tahap 1, Tahap 2 dan sekolah menengah. Slaid PowerPoint (Slaid 10) Penghujahan merupakan satu proses untuk mencapai persetujuan mengenai penjelasan dan penyelesaian.
40 2. Fasilitator membentangkan komponen buku nota sains menggunakan satu contoh aktiviti penyiasatan. Soalan: Adakah matahari memanaskan air masin dan air tawar pada kadar yang sama? Ramalan: Murid diminta membuat ramalan/hipotesis dan menjelaskan ramalan/hipotesis Rancangan & prosedur: Bahan dan radas, gambar rajah susunan radas dan bahan, prosedur (dalam pelbagai format) Penjadualan data: Mentafsir data: Kesimpulan/penerangan: Sertakan bukti untuk menyokong penerangan atau kesimpulan yang dibuat. Refleksi: Persoalan baharu: Murid diminta mengemukakan soalan baharu. 3. Fasilitator membentangkan cadangan penilaian buku nota sains menggunakan Alat untuk Meningkatkan Inkuiri dalam Pendidikan Sains. (Item 2g, 6 dan 7). Aktiviti tambahan: Peserta membuat penilaian buku nota sains sedia ada dengan berpandukan alat tersebut. Slaid PowerPoint (Slaid 12-20) Strategi P-E-O-E (Predict, Explain Observe, Explain) Rujuk Tools for Enhancing Inquiry in Science Education (rujuk Slot 13) Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Apabila anda dengar mengenai “Science Notebook”, apakah yang terlintas dalam fikiran anda? 2. Buat masa ini, bagaimanakah penggunaan “Science Notebook” di dalam kelas anda? 3. Apakah isi kandungan yang perlu ada dalam sesebuah buku nota sains? Bagaimanakah format buku nota sains? Pasca aktiviti 1. Apakah pandangan anda mengenai penggunaan buku nota sains selepas aktiviti ini? 2. Apakah cabaran/ kekangan yang akan anda hadapi dalam penggunaan buku nota sains? Lampiran Lampiran S3-1: Science Notebooks in Middle School (m/s 1-4) Lampiran S3-2: Science Notebooks in Grade K-2 (m/s 1-6) Lampiran S3-3: Science Notebooks in Grade 3-6 (m/s 1-6) Panduan untuk fasilitator
41 Contoh manfaat kepada murid: 1. Dokumentasi: Rekod yang teratur Sains memberikan pengalaman autentik kepada murid untuk membangunkan kemahiran dokumentasi. Murid digalakkan menyimpan buku nota sains secara teratur dan belajar untuk berkomunikasi tentang idea atau pemikiran mereka. Murid mendokumentasikan pengalaman, data, dan idea atau pemikiran mereka sepanjang penyiasatan. Murid membina jadual, graf, carta, lakaran, dan ilustrasi berlabel untuk mewakili dan memaparkan data. Apabila murid menjadi lebih cekap dalam menyediakan buku nota, dokumentasi atau rekod mereka akan menjadi lebih teratur. 2. Dokumen rujukan Apabila data dipaparkan dengan cara yang sesuai, murid dapat mentaksirkannya dengan lebih berkesan. Buku nota yang disimpan dengan baik adalah dokumen rujukan yang berguna. Apabila murid lupa akan sesuatu maklumat yang telah dipelajari, mereka dapat mencari maklumat tersebut dalam buku nota. Perbincangan mengenai sains dalam kalangan murid, atau antara murid dan guru akan lebih bermakna apabila disokong oleh rekod autentik dalam buku nota. Soalan dan idea yang dijana dalam eksperimen atau perbincangan dapat dicatat untuk penyiasatan masa depan. 3. Berkomunikasi tentang maklumat dan idea Penyediaan buku nota sains memberi peluang kepada murid berkomunikasi tentang data, maklumat, idea atau pemikiran mereka menggunakan pelbagai cara seperti jadual, diagram, graf, model, dan persamaan serta dalam teks. Saintis dan jurutera mesti dapat berkomunikasi tentang idea, penemuan, penyelesaian dan lain-lain dengan jelas dan meyakinkan. 4. Minds-on: Penglibatan kognitif Setelah data direkodkan dan disusun dengan cekap dalam buku nota sains, murid dapat mentaksir data (seperti mengenal pasti ciri dan pola signifikan dalam data, mengenal pasti hubungan linear dan tak linear) dan membuat kesimpulan. Contoh manfaat kepada guru: 1. Pentaksiran Kandungan dalam buku nota sains dihasilkan oleh murid. Ia memberikan maklumat tentang pembelajaran seseorang murid tersebut. Guru boleh mentaksir kemahiran (seperti kemahiran menggunakan lakaran/carta/jadual/graf untuk merekod data), pemahaman atau miskonsepsi murid dan sebagainya. Pada masa-masa tertentu, guru boleh mengumpulkan buku nota dan menyemaknya dengan lebih terperinci. Paparan data dan hasil analisis data memberikan maklumat tentang kualiti pembelajaran seseorang murid. Buku nota tidak harus diberi gred. Walau bagaimanapun, buku nota boleh dianggap sebagai salah satu komponen yang menunjukkan prestasi keseluruhan murid dalam sains. 2. Sebagai medium untuk memberi maklum balas Buku nota sains merupakan satu medium yang sangat baik untuk memberikan maklum balas kepada murid tentang hasil kerja dan pencapaian mereka. Murid dapat membaca komen atau maklum balas guru yang ditulis pada nota pelekat bagi menambah baik pencapaian atau hasil kerja mereka. Sesetengah murid mungkin memerlukan maklum balas lisan secara individu atau dalam kumpulan kecil. Maklum balas yang diberi oleh
42 guru mungkin merangkumi pemodelan untuk membantu murid menghasilkan lakaran yang tepat, menjelaskan idea dengan lebih baik dan sebagainya. 3. Sebagai titik fokus untuk perbincangan profesional Buku nota sains berfungsi sebagai titik fokus perbincangan mengenai pembelajaran murid. Ia dapat digunakan semasa perbincangan bersama ibu bapa. Buku nota sains juga boleh dikongsi dalam kalangan guru atau komuniti pembelajaran profesional (PLC) sebagai alat reflektif yang memberitahu guru tentang pembelajaran dan tahap kebolehan murid, kecenderungan individu dan sebagainya. 4. Penambahbaikan amalan Guru sentiasa menambah baik amalan instruksi bagi meningkatkan pemahaman murid. Berdasarkan maklumat atau bukti yang diperoleh dari buku nota sains murid, guru boleh mempertimbangkan amaun perancahan (scaffolding) yang diberi kepada seseorang murid, melaksanakan pengajaran keterbezaan (differentiated instruction) serta mengubah suai amalan bagi meningkatkan pemahaman murid. Rujukan Full Option Science System (FOSS) (2020). Science Notebooks in Grades K-2. Retrieved from https://www.fossweb.com/science-notebooks Full Option Science System (FOSS) (2020). Science Notebooks in Grades 3-6. Retrieved from https://www.fossweb.com/science-notebooks Full Option Science System (FOSS) (2020). Science Notebooks in Middle School. Retrieved from https://www.fossweb.com/science-notebooks NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press. Pollen (2009). Designing and Implementing Inquiry-Based Science Units for Primary Education. Montrouge: La main à la pâte. Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Pn. Alice Kaling: SK Koporingan Tuaran 2. En. Tan Cho Chiew: IPG Kampus Kent, Tuaran 3. Pn. Nadia Richard: SMK Bandaraya Kota Kinabalu 4. Dr. Lay Ah Nam: IPGK Pendidikan Teknik
43 Bertanya Soalan Seperti Saintis Koay Suan See, Ng Mei Eng, Juriah Abu Bakar dan Cindy Wong Chyee Chen Pengenalan Semua inkuiri bermula dengan soalan. Terdapat banyak kemahiran inkuiri sains yang penting seperti mengemukakan soalan, membuat ramalan, merancang penyiasatan, menganalisis data dan menyokong pernyataan dengan bukti. Salah satu kemahiran asas adalah ‘mengemukakan soalan’. Sains bermula dengan soalan tentang sesuatu fenomena dan diikuti dengan usaha untuk membina penjelasan mengapa fenomena itu berlaku. Salah satu amalan sains ialah keupayaan untuk menjana soalan yang dapat dijawab secara empirikal berdasarkan apa yang telah diketahui serta menentukan soalan yang masih tidak dijawab dengan memuaskan (Bybee, 2011). Soalan yang dimaksudkan adalah soalan saintifik dan ia boleh timbul melalui pelbagai cara. Antaranya, didorong oleh rasa ingin tahu terhadap alam, diinspirasikan oleh ramalan tentang model, teori atau dapatan penyiasatan lepas ataupun dirangsang oleh keinginan untuk menyelesaikan masalah. Soalan saintifik adalah berbeza dengan soalan lain kerana jawapannya adalah berdasarkan penjelasan yang disokong oleh bukti empirikal, termasuk bukti yang dikumpulkan oleh orang lain atau melalui penyiasatan (NGSS Lead States, 2013). Sains merupakan suatu cara untuk mengetahui (way of knowing) yang boleh diamalkan oleh orang ramai dan tidak terhad kepada ahli sains. Sebagaimana yang kita sedia maklum, kanak-kanak secara semulajadi memiliki sifat ingin tahu tentang apa yang mereka perhatikan dalam alam ini. Meskipun sebelum memasuki sekolah rendah, kanak-kanak bertanya soalan sesama rakan dan kepada orang dewasa tentang perkara di sekeliling mereka. Kanak-kanak ini seumpama saintis, menerokai penjelasan terhadap soalan mereka. Mereka ingin tahu bagaimana burung terbang, mengapa pokok tumbuh tinggi, sebab munculnya pelangi, dan mengapa ada bola yang tenggelam dan ada pula bola yang terapung, serta lain-lain lagi. Keupayaan mengemukakan soalan adalah satu kemahiran yang boleh dipelajari. Kemahiran ini penting untuk membangunkan tabiat minda saintifik. Walaupun seseorang itu bukan saintis mahupun jurutera, keupayaan untuk mengemukakan soalan yang jelas merupakan satu komponen penting dalam literasi sains, dan ini akan menjadikan mereka pengguna pengetahuan sains yang kritis. Murid yang berada di mana-mana tahap persekolahan sepatutnya mampu mengemukakan soalan tentang teks yang dibaca, ciri-ciri bagi fenomena yang diperhatikan dan kesimpulan yang dibuat
44 daripada model dan penyiasatan saintifik mereka (National Research Council, 2012). Sekiranya murid membangunkan amalan mengemukakan soalan, mereka boleh bertanya soalan dengan lebih baik. Oleh itu, pengalaman mempelajari sains (dan kejuruteraan) sepatutnya membangunkan kemahiran mengemukakan soalan dalam kalangan murid dan menggalakkan mereka menjana soalan yang boleh disiasat secara empirikal. Murid-murid juga perlu mengenali perbezaan antara soalan yang tidak boleh disiasat (non-investigable question) dan soalan yang boleh disiasat (investigable question). Jawapan bagi soalan yang tidak boleh disiasat boleh ditemui dalam sumber seperti kamus atau melalui pencarian laman web. Manakala soalan yang boleh disiasat adalah soalan yang boleh diuji untuk menentukan jawapannya. Mengemukakan soalan turut meliputi mengemukakan soalan mengenai data dan dakwaan (claim) yang dibuat. Perlu disedari bahawa mengemukakan soalan juga akan membawa kepada penglibatan amalan sains yang lain. Sebagai contoh, mengemukakan soalan mengenai data akan membawa kepada amalan menganalisis dan menginterpretasi data dengan lebih lanjut. Contoh lain, seseorang murid mungkin mengemukakan soalan dan seterusnya membawa kepada amalan merancang dan menjalankan penyiasatan atau penambahbaikan suatu reka bentuk. Murid harus mempunyai rasa pemilikan (ownership) dan memahami soalan atau masalah yang sedang dikaji. Untuk melibatkan murid secara bermakna dalam suatu penyiasatan sains, mereka perlu memahami sepenuhnya soalan ataupun masalah yang sedang dikaji. Salah satu cara adalah menyediakan peluang kepada murid untuk mengambil bahagian semasa menentukan soalan atau masalah. Mereka perlu diberi masa untuk memahami isi pelajaran; membincangkan soalan dan masalah yang mungkin, memikirkan apa yang bakal disiasat dan cara pelaksanaannya (Pollen, 2009). Bagaimanakah anda membantu murid mengemukakan soalan dalam kelas anda sekarang? Peristiwa bercanggah (discrepent events) dan IBSE Suchman (1966), seorang peneraju awal dalam pembangunan strategi inkuiri dan program berasaskan inkuiri, menyarankan agar strategi inkuiri merangkumi peristiwa bercanggah yang mana hasilnya adalah di luar jangkaan atau diragui. Murid memerhatikan peristiwa bercanggah, mengemukakan soalan, menguji pelbagai hipotesis dan bersoal-jawab melalui sesi debriefing. Salah satu cara efektif untuk menggunakan peristiwa bercanggah adalah dengan bertanya kepada murid apakah yang akan berlaku sebelum melakukan demonstrasi dan meminta murid menyatakan idea jawapan yang munasabah tanpa memikirkan betul atau salah jawapannya. Setelah demonstrasi perisitwa bercanggah itu, biarkan murid berinteraksi dengan bahan-bahan untuk menyiasat sebarang pemboleh ubah. Mereka diminta mencatat sebarang soalan yang timbul dan pemboleh ubah yang boleh disiasat. Sekiranya tujuan anda adalah ingin membangunkan kemahiran inkuiri murid (seperti mengemukakan soalan yang boleh disiasat),
45 tujuan itu perlu anda nyatakan secara eksplisit dan fokuskan maklum balas anda pada kemahiran yang dihasratkan. Amalan sains yang diberi fokus Mengemukakan soalan: Salah satu amalan sains ialah mengemukakan soalan dan memurnikan soalan yang membawa kepada penghuraian dan penjelasan tentang kejadian sesuatu fenomena semulajadi dan yang boleh diuji secara empirikal. Soalan kejuruteraan pula memperjelaskan masalah bagi menentukan kriteria bagi penyelesaian yang berjaya dan mengenal pasti kekangan yang dihadapi. Kedua-dua saintis dan jurutera turut mengemukakan soalan untuk memperjelaskan idea. Saintis bertanya • Apakah yang wujud dan apakah yang berlaku? • Mengapakah ia berlaku? • Bagaimanakah seseorang itu mengetahui? Jurutera bertanya • Apakah yang boleh dilakukan untuk menangani sesuatu keperluan atau kehendak manusia? • Bagaimanakah keperluan ini boleh dijadikan lebih spesifik? • Apakah peralatan dan teknologi yang sedia ada, atau boleh dibangunkan untuk menangani keperluan ini? Kedua-dua saintis dan jurutera bertanya • Bagaimanakah berkomunikasi tentang fenemona, bukti, penjelasan, dan penyelesaian reka bentuk? Ringkasan aktiviti Tujuan aktiviti Belon Ais dan Cartesian Diver adalah untuk melibatkan peserta dalam amalan mengemukakan soalan. Penekanan itu BUKAN pada aktiviti tesebut, tetapi kepada perubahan konseptual dan kefahaman tentang amalan sains tersebut. Peserta diberi peluang untuk mengemukakan soalan dengan memerhati dan mengalami fenomena tersebut. Mereka mengemukakan soalan dan menulis soalan tersebut dalam buku nota sendiri. Mereka turut diminta untuk membezakan soalan yang boleh disiasat dengan soalan yang tidak boleh disiasat, serta mengubah soalan yang tidak boleh disiasat menjadi soalan yang boleh disiasat jika perlu. Aktiviti-aktiviti ini merupakan contoh peristiwa bercanggah. Sesuatu peristiwa bercanggah sering melibatkan satu fenomena yang berlawanan dengan intuitif (counter-intuitive) dan menjana percanggahan kognitif (cognitive dissonance). Terdapat pelbagai cara untuk membantu peserta mengemukakan soalan sendiri berdasarkan fenomena yang diperhatikan. Peranan seseorang fasilitator adalah menyediakan peluang kepada peserta untuk mengemukakan soalan.
46 Sekiranya peserta menggunakan buku nota sains, jurnal sains, atau peralatan catatan peribadi yang lain, soalan yang dijanakan oleh peserta seharusnya dicatatkan ke dalamnya. Bukan sahaja mengemukakan soalan, malah peserta patut digalakkan untuk menerokai jawapan terhadap soalan mereka sendiri. Objektif Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Mengemukakan soalan dengan memerhati dan mengalami fenomena tersebut. 2. Membentuk dan memurnikan soalan yang boleh dijawab secara emprikal dalam kelas sains. 3. Membandingkan dan membezakan soalan yang boleh disiasat dengan soalan yang tidak boleh disiasat. 4. Mengubah soalan yang tidak boleh disiasat kepada soalan yang boleh disiasat. Alat dan bahan (untuk setiap kumpulan) Aktiviti 1: Belon Ais 1. 1 belon ais 2. 1 dulang cetek 3. 1 besen yang dalam 4. 1 kanta tangan 5. 1 termometer 6. 2 paku 7. Pewarna makanan (dua warna yang berbeza) 8. 1 sudu besar gula 9. 1 sudu besar garam 10. Bekalan air Aktiviti 2: Cartesian Diver 1. Satu Cartesian Diver 2. Satu botol yang mengandungi air (90% penuh) Masa: 4 jam Prosedur Aktiviti 1 : Belon Ais Penerokaan (Explore) a. Perhatikan, manipulasikan ais itu dan catatkan soalan anda • Manipulasikan ais yang diletakkan di dalam dulang dengan menggunakan radas yang disediakan.
47 • Memerhati dengan teliti, dan jana/ kemukakan soalan secara individu dahulu sebelum berbincang dalam kumpulan. Anda perlu menghasilkan seberapa banyak soalan yang anda mampu tentang apa yang anda perhatikan dan fikirkan. • Tuliskan semua soalan anda dengan menggunakan pen maker. Tuliskan satu soalan di atas sekeping kertas A4. • Catatkan soalan anda di dalam buku nota sains anda juga. Penerangan (Explain) b. Kongsikan soalan anda • Setiap kumpulan mengkongsikan satu “soalan yang boleh disiasat (I)” dan satu “soalan yang tidak boleh disiasat (NI)”. • Adakah anda setuju dengan pengagihan itu? Mari berbincang. Pengembangan (Elaborate) c. Pembangunan kriteria • Apakah yang menyebabkan anda beranggapan bahawa soalan itu boleh disiasat? • Apakah ayat untuk soalan yang tidak boleh disiasat? • Apakah ayat untuk soalan yang boleh disiasat? d. Mengubah soalan (Turning question) • Mari kita menjalankan satu “imbasan pemboleh ubah” terhadap soalan yang tidak boleh disiasat. • Berdasarkan pembolehubah-pembolehubah, janakan soalan yang boleh disiasat. Aktiviti 2: Cartesian Diver Penerokaan (Explore) a. Ramalkan dan manipulasikan susunan radas, perhatikan dan catatkan soalan anda. • Berdasarkan susunan radas, ramalkan apakah yang akan berlaku. (i) apabila botol itu diperah; (ii) apabila perahan itu dilepaskan. • Manipulasikan susunan radas tersebut. • Memerhati dengan teliti, dan jana / kemukakan soalan secara individu dahulu sebelum berbincang dalam kumpulan. Anda perlu menghasilkan seberapa banyak soalan yang anda mampu tentang apa yang anda perhatikan dan fikirkan. • Tuliskan semua soalan anda dengan menggunakan pen maker. Tuliskan satu soalan di atas sekeping kertas A4. • Catatkan soalan anda di dalam buku nota sains anda.
48 b. Meneliti soalan • Ketepikan bahan-bahan itu. • Di dalam kumpulan anda, telitikan kesemua soalan yang anda kemukakan. • Setuju dengan SATU soalan dan kongsikan kepada rakan lain. c. Mengelaskan soalan • Adakah itu soalan yang boleh disiasat? o Telitikan semua soalan anda. o Tentukan soalan yang anda rasa “boleh disiasat (I)” dan soalan yang “tidak boleh disiasat (NI)”. Penerangan (Explain) d. Kongsikan soalan anda • Setiap kumpulan berkongsi satu “soalan yang boleh disiasat (I)” dan satu “soalan yang tidak boleh disiasat (NI)”. • Adakah anda setuju dengan agihan tersebut? Mari kita berbincang. Pengembangan (Elaborate) e. Pembangunan kriteria • Apakah yang menyebabkan anda beranggapan bahawa soalan itu boleh disiasat? • Apakah ayat untuk soalan yang tidak boleh disiasat? • Apakah ayat untuk soalan yang boleh disiasat? f. Mengubah soalan (Turning question) • Mari kita jalankan satu “imbasan pemboleh ubah” terhadap soalan yang tidak boleh disiasat. • Berdasarkan pembolehubah-pembolehubah, janakan soalan yang boleh disiasat. Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Bagaimanakah anda membantu murid mengemukakan soalan dalam kelas anda? Pasca aktiviti 1. Apakah kepercayaan anda tentang mengemukakan soalan dalam sains? 2. Bagaimanakah peristiwa bercanggah boleh digunakan untuk membantu murid mengemukakan soalan dalam sains? 3. Apakah peristiwa bercanggah yang anda gunakan sekarang dan BAGAIMANAKAH anda menggunakan? 4. Apakah strategi lain yang boleh digunakan untuk membantu murid mengemukakan soalan? 5. Melalui penggunaan buku nota sains dan murid mencatatkan soalan mereka di dalamnya, amalan mengemukakan soalan dapat dipupuk. Apakah pandangan anda terhadap strategi ini?
49 6. Apakah pendapat anda tentang strategi ini dalam mempromosi pembelajaran sains dalam kalangan murid? “Using students’ questions and facilitating their search for explanations initiate students into the processes of inquiry (Johnston, 1996).” (Cadangan rujukan: Lampiran S4-1) Lampiran Lampiran S4-1: Enjoyment and satisfaction in finding out for themselves something that they want to know Panduan untuk fasilatator Cadangan rujukan tambahan untuk fasilitator: 1. https://www.michiganseagrant.org/lessons/teacher-tools/guide-to-writing-an-inquiry-basedquestion/ 2. https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/03057260701828101 Aktiviti 1: Belon Ais Cara Penyediaan Belon Ais 1. Isikan 1/3 belon itu dengan air. 2. Bekukan belon itu di dalam peti beku lebih kurang 24 jam (terpulang kepada saiz belon ais anda). 3. Tanggalkan belon dan letakkan ais itu ke dalam dulang sebelum serahkannya kepada peserta. Nota untuk Fasa Penglibatan, Aktiviti (a) Untuk permulaan 10 minit, peserta akan dibekalkan dengan kanta tangan, paku dan termometer. Cahaya lampu akan ditutup. Mereka boleh menggunakan lampu suluh daripada telefon bimbit mereka. Dalam 10 minit seterusnya, lampu akan dinyalakan. Peserta akan dibekalkan dengan pewarna makanan, gula, garam dan besen. Mereka boleh mengisi besen itu dengan sedikit air. Cadangan rujukan untuk fasilatator berkenaan aktiviti belon ais. 1. https://www.scholastic.com/teachers/blog-posts/alycia-zimmerman/asking-questionsscientist-ice-balloon-exploration/ 2. https://www.exploratorium.edu/sites/default/files/pdfs/ifi/Raising_Questions.pdf
50 (a) (b) (c) Aktiviti 2: Cartesian Diver Cara Penyediaan Cartesian Diver 1. Rujuk gambarajah di sebelah kanan untuk menyediakan Cartesian Diver. i. Dapatkan sebatang penyedut minuman seperti (a). Potongkan anggaran 3 cm daripada hujung yang bengkok. ii. Masukkan sebuah klip kertas segitiga untuk kekalkan bersama kedua-dua hujung yang terbuka, seperti dalam (b). iii. Kepilkan satu lagi klip kertas segitiga kepada klip tadi, seperti dalam (c). 2. Isikan air ke dalam sebuah botol air kosong sehingga 90% penuh. Masukkan Cartesian Diver itu ke dalam air dan tutup botol itu dengan ketat. 3. Untuk sesuatu pengalaman yang lebih mencabar, satu lagi Cartesian Diver yang lain boleh disediakan dengan membuat satu lubang kecil pada penyedut minuman itu. Masukkan Cartesian Diver ini ke dalam botol yang sama dengan Cartesian Diver sebelum ini. Cadangan rujukan untuk fasilitator berkenaan aktiviti Cartesian Diver. 1. https://www.bemidjistate.edu/academics/departments/science/k12-science-units/cartesisandiver.pdf 2. https://educ.queensu.ca/sites/webpublish.queensu.ca.educwww/files/files/Community/COC/ Widgets/Grade%208%20Cartesian%20Diver%20Teacher%20Handout.pdf Rujukan Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K-12 classrooms: Understanding “A Framework for K-12 Science Education.” Science Teacher, 78(9), 34–40. Harlen, W. (2012). Inquiry in science education. Dimuat turun dari https://www.fondationlamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/action_internationale/inquiry_in_scienc e_education.pdf Johnston, J. (1996). Early explorations in science. Philadelphia: Open University Press. National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. NGSS Lead States (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press. Pollen (2009). Designing and implementing inquiry-based science units for primary education. Montrouge: La main à la pâte.
51 Suchman, R. J. (1966). Developing inquiry: Inquiry development program. Chicago: Science Research Associates.
52 Lampiran S4-1 Enjoyment and satisfaction in finding out for themselves something that they want to know. Keseronokan merupakan satu motivasi yang kuat untuk melakukan apa-apa sahaja termasuk mempelajari sains. Untuk memberikan pengalaman autentik kepada murid, murid perlu mendefinisi soalan atau masalah secara sendiri, yang mana mereka tidak mengetahui jawapannya dan ingin mencari jawapannya. Kerja amali di makmal sekolah atau bilik darjah sering menitikberatkan soalan yang dikemukakan oleh guru dan tidak menarik minat murid. Ini disebabkan jawapan bagi soalan itu agak ketara (sebagai contoh, murid mungkin telah mengetahui bahawa kereta yang bergerak dari kecerunan yang lebih tinggi akan bergerak lebih jauh berbanding dengan kereta yang bermula dari kecerunan yang lebih rendah), atau jawapan yang dikehendaki di luar konteks murid dan tidak dapat merangsang murid mengemukakan soalan mereka sendiri (mengapakah murid perlu mengambil tahu faktor yang mempengaruhi ayunan bandul?). Kotak 2 menggambarkan bagaimana pendekatan yang berlainan boleh mempengaruhi sejauh mana murid mengambil pemilikan (ownership) terhadap soalan. Kotak 2 Bayangkan seorang guru sedang memperkenalkan unit tentang pengukuran masa. Salah satu radas pengukuran masa yang sedang disiasat oleh murid ialah jam pasir. Murid-murid dicabar untuk berfikir tentang bagaimana jam pasir dibina dan apakah faktor (pemboleh ubah) yang penting dalam mengawal masa yang diambil oleh pasir melalui liang kecil. Hasil pembelajaran kedua adalah murid menyedari bahawa mereka hanya boleh memperoleh keputusan yang sahih sekiranya mereka memanipulasikan satu faktor (pemboleh ubah) dalam satu masa (dan memalarkan pemboleh ubah yang lain). Cara guru menyediakan proses penyiasatan itu boleh mempengaruhi rasa pemilikan (sense of ownership) dan kefahaman murid. a) Seseorang guru mungkin menunjukkan sebuah jam pasir kepada murid dan menyatakan faktor yang mempengaruhi masa yang diambil oleh pasir untuk melalui liang kecil. Kemudian guru turut memberitahu murid tentang langkah-langkah untuk menjalankan eksperimen dan murid sendiri perlu melihat keputusannya. Cara ini adalah sama seperti pengajaran jenis kuliah traditional, di mana guru memberi keputusan. Ini adalah sangat berbeza dengan pengajaran berasaskan inkuiri. b) Seorang guru yang lain mungkin mengarahkan murid untuk memerhati, melukis dan menerangkan sebuah jam pasir yang terletak di atas meja, bertanya kepada mereka apakah faktor yang mempengaruhi masa yang diambil oleh pasir untuk melalui liang kecil, dan diikuti dengan perbincangan tentang penyiasatan yang akan dijalankan oleh mereka. Soalan ini mungkin membawa makna kepada sebahagian murid, tetapi mungkin tidak kepada mereka yang kurang berpengalaman dengan jam pasir.
53 c) Manakala seorang guru lain menyediakan tiga buah jam pasir, salah satu jam pasir mengambil masa yang lebih lama berbanding dengan yang lain untuk melalui liang kecil. Murid-murid dibahagikan kepada kumpulan kecil untuk memerhati, melukis dan menerangkan ketiga-tiga jam pasir yang terletak di hadapan mereka. Murid dikehendaki membuat pemerhatian terhadap setiap jam pasir, Murid akan mendapati bahawa pasir tidak habis melalui liang kecil pada masa yang serentak. Ramai yang akan berasa hairan dan tertanya-tanya kenapa ini berlaku. Ini merupakan satu contoh setting (atau rangsangan) untuk sesuatu penyiasatan di mana murid akan lebih mengambil pemilikan terhadap masalah itu. Sumber: Harlen, W. (2012). Inquiry in science education. Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Dr.Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin 2. Pn. Ng Mei Eng: SMK La Salle 3. Pn. Juriah Abu Bakar: Mantan Pensyarah IPGK Pulau Pinang 4. Dr. Cindy Wong Chyee Chen: IPGK Rajang
54 Model dan Pemodelan Ahmad Rushidi Ramli, Chin Chee Keong, Nor Hailmi Abdul Mutalib, Pajuzi Awang dan Nor Azlina Ghazali Pengenalan Anda mungkin biasa mendengar perkataan ‘model’ digunakan dalam pelbagai keadaan kehidupan seharian. Sebagai contoh, perkataan model diguna bagi menggambarkan keadaan tertentu atau keluaran tertentu sesuatu barangan seperti ‘model’ telefon bimbit dan ‘model’ kereta terkini. Ada kalanya, istilah ini digunakan untuk barang yang mempunyai bentuk dan rupa yang sama seperti yang asal tetapi pada skala lebih kecil seperti ‘model’ kapal terbang dan ‘model’ rumah contoh. Ada kalanya perkataan ‘model’ ini digunakan pada peragawan atau peragawati yang cantik menyusuri pentas bagi memperagakan fesyen terkini. Tak kurang juga perkataan ‘model’ ini digunakan pada sesuatu atau seseorang yang dapat dijadikan sebagai contoh untuk ditiru dan diteladani sifat-sifatnya. Bagaimana pula perkataan ‘model’ ini digunakan dalam dunia sains? Saintis dan jurutera membangunan dan menggunakan model. Penggunaan model adalah sangat penting bagi proses kefahaman dan berkomunikasi dalam bidang Sains dan juga Kejuruteraan. Istilah model biasanya merangkumi rajah, replika fizikal bahan, analogi, perwakilan matematik dan juga simulasi komputer. Saintis mengunakan model untuk membuat ramalan dan membina penjelasan tentang kenapa dan bagaimana sesuatu fenomena semulajadi berlaku. Contohnya saintis menggunakan model kajicuaca bagi meramal corak cuaca sesuatu tempat. Melalui model, para saintis dapat menjelaskan perkara-perkara yang terlalu kecil atau terlalu besar untuk diperhatikan; perkara yang terlalu pantas atau lambat untuk dilihat; perkara yang mungkin sudah tiada lagi kewujudannya; perkara yang belum pernah dicipta; dan perkara-perkara yang melibatkan idea-idea yang sukar difahami (Huncosky, 2013). Model turut digunakan untuk mewakili sistem (atau bahagian tertentu dalam sistem) yang sedang dikaji, untuk membantu pembangunan soalan dan penjelasan, untuk menjana data yang dapat digunakan untuk membuat ramalan, dan untuk mengkomunikasikan idea kepada orang lain. Dalam sains, saintis menilai dan memperhalusi model melalui kitaran berlelaran (iterative cycle) secara membandingkan ramalan mereka dengan dunia sebenar dan kemudian membuat penambahbaikan bagi sesuatu model yang dihasilkan. Dengan itu, sesuatu model dijana berdasarkan bukti dan sekiranya bukti-bukti baharu yang diperoleh tidak dapat menjelaskan model, maka model tersebut akan diubah suai (NGSS Lead States, 2013). Para jurutera juga banyak bergantung kepada penggunaan model. Mereka menggunakan model bagi menggambar secara visual dan memperhalusi reka bentuk model serta berkongsi sifat-sifat sesuatu reka bentuk dengan jurutera yang lain. Model dapat membantu jurutera menilai sesuatu sistem yang sedia ada sekiranya terdapat sebarang kecacatan serta menguji kemungkinan
55 penyelesaian-penyelesaian yang wujud bagi sesuatu masalah. Model (sebagai prototaip) boleh juga digunakan untuk menguji dan membuat analisis prototaip-prototaip dalam sesuatu sistem tentang kekuatan dan batasan sesuatu reka bentuk. Sebagai contoh, model boneka (dummies) digunakan oleh jurutera kereta untuk menilai ciri-ciri keselamatan dalam reka bentuk sebuah kereta (NGSS Lead States, 2013). Batasan sesuatu model Model-model dibangunkan sebaik mungkin agar sepadan dengan fenomena yang cuba dijelaskan. Namun, perlu diingat bahawa semua model hanyalah merupakan anggaran perkiraan dan andaian yang dibatasi oleh julat kesahan dan keupayaan ramalan. Maka bagi setiap model yang dibangunkan, amat penting bagi kita menyedari bahawa terdapat batasan di segi keupayaan sesuatu model itu (NGSS Lead States, 2013). Pemodelan sebagai proses utama dalam pembelajaran sains Apakah tujuan utama penggunaan model di bilik darjah anda? A. menunjukkan sesuatu fenomena fizikal kepada murid B. membantu murid mengingat atau mengukuhkan idea yang dikemukakan di dalam kelas C. mentaksir idea murid D. mengembangkan idea dan membuat menaakul Model saintifik digunakan secara rutin dalam sains bukan hanya sebagai perwakilan konsep abstrak dan sebagai model penjelasan saintifik atau teori, tetapi juga sebagai alat pembelajaran. Bagi sesuatu fenomena, murid-murid akan membina sesuatu model mental bagi menjelaskan fenomena tersebut. Coll, France dan Taylor (2005) mengutarakan model mental sebagai usaha untuk memahami dunia sekeliling dan usaha mencari jalan untuk menzahirkan kefahaman mereka kepada orang lain. Namun, model mental ini bersifat dalaman, peribadi, dan tidak dapat diakses oleh orang lain seperti rakan sebaya dan guru. Maka murid digalakkan untuk menzahirkan model mental mereka supaya dapat dilihat oleh orang lain dengan cara menzahirkannya dengan menghasilkan suatu model. Model yang dihasilkan ini boleh digunakan untuk perkongsian idea serta dan membuat murid peka tentang sebarang miskonsepsi sekiranya ada. Pengalaman ini membantu mereka membina dan menyemak semula model mental mereka tentang sesuatu fenomena. Model mental yang lebih baik akan membawa kepada pemahaman konsep saintifik yang lebih mendalam. Di samping itu, penglibatan diri dalam proses pemodelan dapat membantu murid memahami bagaimana pengetahuan saintifik berkembang. Ini akan dapat meminimumkan kecenderungan untuk melihat bahawa amalan saintifik hanyalah merupakan satu set prosedur ringkas, seperti mengenal pasti dan mengawal pemboleh ubah, mengklasifikasikan entiti, dan mengenal pasti sumber kesalahan (Gilbert, 2005). Di dalam kelas sains, model boleh dijadikan sebagai suatu alat yang sangat berkesan bagi menerangkan konsep sains yang abstrak supaya mudah difahami oleh murid. Sesuatu model boleh dijadikan sebagai pendua, replika atau sebagai representasi objek sebenar yang ingin disampaikan. Model-model boleh bersifat tiga dimensi, realis dan konkrit, dua dimensi dan bergambar, dan juga
56 dalam bentuk digital. Ciri-ciri penampilan model pula bergantung kepada tujuan model itu dibuat. Contohnya, jika tujuannya untuk memaparkan rupa dan bentuk sesuatu objek maka model akan bersifat visual. Jika tujuan model adalah untuk menunjukkan bagaimana sesuatu objek berfungsi maka, model akan bersifat dinamik dan interaktif. Dalam penggunaan model, terdapat kecenderungan yang terlalu menekankan penerokaan melalui eksperimen tetapi mengabaikan kepentingan amalan utama lain seperti mengemukakan soalan, membangunkan dan mengguna model, membangunkan penjelasan (constructing explanation), Penghujahan (argumentation) serta melibatkan diri dalam memberi kritikan dan penilaian hujahan. Dengan ini, pemodelan dapat membantu pelajar mengutarakan kepentingan-kepentingan itu di samping mengembangkan kemahiran abad ke-21 seperti pemikiran sistem (systems thinking), perkongsian dan menilai idea, mengutamakan evidens serta mengukuhkan amalan sains dan kejuruteraan lain. Di peringkat Tahap 1 sekolah rendah, pemodelan dapat diperkenalkan dengan menggunakan gambar, gambar rajah, lakaran dan model fizikal seperti kapal terbang atau kereta. Di peringkat sekolah menengah pula, simulasi dan model konseptual, matematik dan komputasional yang lebih canggih dapat digunakan untuk menjalankan penyiasatan, meneroka perubahan dalam komponen sistem, serta menghasilkan data yang dapat digunakan dalam membangunkan penjelasan saintifik atau dalam mencadangkan penyelesaian teknologi bagi sesuatu permasalahan. Amalan sains Membangunkan dan mengguna model: Dalam konteks amalan sains dan juga kejuteraan, salah satu amalan yang perlu diberi keutamaan adalah membangunkan dan menggunakan model. Tetapi apakah yang dimaksudkan dengan model saintifik? Gilbert (2004) mendefinisikan model saintifik sebagai gambaran ringkas suatu realiti yang dihasilkan dari pemerhatian yang mendalam, dibina untuk tujuan tertentu di mana fenomena abstrak divisualkan, samada sesuatu itu terlalu kecil atau terlalu besar, sesuatu perkara kompleks yang cuba dipermudahkan. Ia mesti mempunyai keduadua sifat sebagai penerangan secara saintifik dan juga membuat ramalan tentang sesuatu fenomena. Model-model digunakan untuk menjelaskan banyak fenomena termasuk perihal objek-objek, perkara-perkara abstrak, sistem atau sebahagian dari sistem, sesuatu entiti atau hubungan antara entiti, sesuatu peristiwa dan juga sesuatu proses yang berlaku. Sainstis dan jurutera menggunakan dan membangunkan pelbagai model sebagai alat bantu untuk mewakili idea dan penjelasan mengenai fenomena alam semulajadi. Alat-alat ini merangkumi gambar rajah, lakaran, replika fizikal, perwakilan matematik, analogi, dan simulasi komputer. Model yang dibina mestilah berdasarkan bukti, dan adalah sesuatu yang lumrah dalam sains, apabila bukti baharu ditemui dan model sedia ada tidak dapat menjelaskannya, maka model yang sedia ada akan diubah suai. Dalam bidang kejuruteraan, contoh penggunaan adalah sepertisimulasi untuk menganalisis sistem sedia ada supaya dapat megenalpasti kelemahan yang ada dalam sistem atau untuk menguji kemungkinan penyelesaian terhadap masalah baharu. Jurutera-jurutera turut mencipta model-model untuk menguji sistem yang dicadangkan dan mengenal pasti kekuatan dan kelemahan serta batasan-batasan reka bentuk mereka (National Research Council, 2012).
57 Membina penjelasan: Matlamat sains adalah untuk membina penjelasan tentang sebab penyebab sesuatu fenomena yang berlaku. Schwartz dan Lederman (2008) menjelaskan bahawa para saintis yang berpengalaman berpendapat, model-model dapat (1) menerang sesuatu pemerhatian dan berupaya membuat ramalan melalui pemerhatian lanjutan; (2) merungkai dan memudahkan visualisasi konsep-konsep abstrak; dan (3) menyediakan kerangka untuk penyiasatan lanjutan. Adalah diharapkan, murid dapat pengalaman bermanfaat dari aktiviti pemodelan dan dapat membina penjelasan sesuatu fenomena berdasarkan bukti-bukti yang diperoleh. Ringkasan aktiviti Dalam aktiviti ini, peserta akan membina model dan menggunakannya bagi menjelaskan dan memahami fenomena semulajadi. Peserta akan melaksanakan dua aktiviti pemodelan iaitu kitaran air dan saiz relatif antara planet-planet dalam sistem solar. Dalam aktiviti pertama, peserta akan membina model untuk menggambarkan Kitaran Air. Tujuan aktiviti ini adalah supaya peserta melibatkan diri dalam pembinaan model kitaran air dan menggunakannya sebagai bukti bagi menerangkan proses yang berlaku semasa kitaran air. Dalam aktiviti lanjutan pula, model yang dibina diharap dapat memberi kesedaran tentang nilai menghargai dan pemuliharaan air yang diguna setiap hari. Air yang digunakan setiap hari sebenarnya merupakan peratusan yang sangat kecil dari keseluruhan air yang terdapat di mukabumi ini. Dalam aktiviti kedua pula, peserta akan membina model bagi planet-planet di sistem suria. Pada kebiasaannya, replika model sistem suria yang digunakan sebagai alat-bantu mengajar di kelas adalah tidak mengikut saiz relatif. Jadi, model planet-planet ini akan membantu kefahaman tentang saiz relatif sebenar antara planet-planet. Peserta kemudiannya menambah baik model dengan melaksanakan aktiviti melibatkan jarak relatif kedudukan planet-planet dari matahari. Maka, dari kedua-dua aktiviti ini, kefahaman tentang saiz dan kedudukan planet-planet akan diterapkan. Dengan demikian, aktiviti ini dapat memberi kesedaran kepada peserta bahawa model sistem suria adalah usaha saintis untuk menggambarkan bahawa sistem suria adalah sangat besar dari segi skalanya. Objektif Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Membina model dan menjelaskan konsep serta kegunaan model. 2. Melakar gambar rajah (model) mewakili proses kitaran air dan menggunakan model yang telah dibina bagi menjelaskan proses kitaran air. 3. Memahami proses kitaran air dan perbezaan saiz relatif antara planet-planet. 4. Menyedari kepentingan dan pemuliharaan air.
58 Aktiviti 1a: Kitar Air (Masa: 1 jam 30 minit) Alat dan bahan Tanah atas (topsoil), bikar 1000 ml (atau balang kaca), 2 piring petri (atau bekas plastik kecil), gelang getah, pembungkus plastik lutsinar (plastic wrapper), gunting, kertas mahjung, pen marker, beberapa ketulan ais, rumput hidup (optional). Nota: Air panas perlu disediakan sekiranya matahari tidak terik. Prosedur 1. Bincang dengan ahli kumpulan anda perihal kitaran air dan lakarkan model kitaran air pada kertas mahjung. 2. Bina satu model Kitar Air menggunakan sumber yang diberikan. i. Isikan bikar 1000 ml (atau balang kaca) dengan tanah (lebih kurang 1/10 daripada isi padu bikar). ii. Tanam tanaman kecil (rumput) di dalam bikar. iii. Letakkan piring petri kecil (atau bekas plastik kecil) di atas tanah dan isikan dengan air secukupnya untuk mengisi piring petri. iv. Letakkan pembungkus plastik pada keseluruhan mulut bikar dan ketatkan dengan gelang getah. v. Letakkan bikar di tempat yang panas dibawah sinaran matahari. vi. Sekiranya cuaca tidak mengizinkan atau matahari tidak terik dan aktiviti terpaksa dilakukan di dalam kelas, maka isikan piring petri kecil dengan air panas. Tutup semula mulut bikar dengan pembungkus plastik. 3. Perhatikan apa yang berlaku dan catat pemerhatian anda. 4. Penyiasatan lanjut: Letakkan ketulan ais dalam piring petri dan letakkan di atas permukaan pembungkus plastik. 5. Perhatikan permukaan bawah pembungkus plastik dan catat pemerhatian anda. 6. Bincangkan dapatan aktiviti anda. Aktiviti 1b: Kesedaran kepentingan pemuliharaan air (Masa: 30 minit) Alat dan bahan Bikar 1000 ml, bikar 100 ml, silinder penyukat 10 ml, tabung didih, 5 tabung uji, picagari, label pelekat (sticker label). Prosedur 1. Label bikar 1000 ml #1 "Lautan" dan isikan air sebanyak 1000 ml. 2. Label pula seperti bahan-bahan seterusnya seperti berikut: i. Bikar100 ml #2 "glasier & liputan ais (ice-cap)", ii. Tabung didih #3 "air bawah tanah", iii. Tabung uji #4 "tasik air tawar", iv. Tabung uji #5 "laut pedalaman (inland sea)", v. Tabung uji #6 "kelembapan tanah", vi. Tabung uji #7 "atmosfera", vii. Tabung uji #8 "sungai".
59 NOTA: Pada ketika ini maklumkan kepada peserta bahawa jumlah keseluruhan air di bumi telah dikurangkan kepada 1000 ml seperti tercatat pada bikar #1 “Lautan”. 3. Masukkan jumlah air DARI bikar #1 KEPADA radas seterusnya seperti berikut: i. Bikar100 ml #2 "glasier & liputan ais (ice-cap)" : 21.4 ml ii. Tabung didih #3 "air bawah tanah" : 6.1 ml iii. Tabung uji #4 "tasik air tawar" : 0.09 ml (2 titis) iv. Tabung uji #5 "laut pedalaman (inland seas)" : 0.08 ml (2 titis) v. Tabung uji #6 "kelembapan tanah" : 0.05 ml (1 titis) vi. Tabung uji #7 "atmosfera" : 0.01 ml (0.2 titis) vii. Tabung uji #8 "sungai" : 0.001 ml (0.1 titis) 4. Bincangkan perihal aktiviti ini. Panduan untuk fasilitator Fasa Model Instruksi 5E Soalan-soalan Engage (Penglibatan): Aktiviti 1a 1. Pengenalan: Apakah itu model saintifik? 2. Pamerkan slaid gambar berkaitan proses perubahan jirim (penyejatan, kondensasi, kerpasan) 3. Pamerkan slaid pada peserta set gambargambar lokasi air yang berlainan • Nyatakan contoh-contoh pengunaan perkataan model dalam kehidupan harian? • Berikan contoh model digunakan dalam kelas. • Terangkan kefahaman anda bagi proses yang terlibat dalam gambar? • Apakah inferens yang bole dibuat dari gambar-gambar? (Jaw: Proses Kitaran Air) Explore (Penerokaan) 1. Peserta diberi kertas mahjong dan diminta berbincang dan melakar proses kitaran air. 2. Peserta diberi bahan-bahan dan diminta untuk melaksanakan aktiviti mengikut prosedur yang diberikan. • Apakah yang berlaku dalam proses kitaran air? • Kenapa proses tersebut disebut sebagai “kitaran”? Explain (Penerangan) 1. Wakil kumpulan diminta untuk menjelaskan proses Kitaran Air. 2. Pamerkan slaid Kitaran air dan meminta peserta membandingkan jawapan mereka yang dilakar di kertas mahjong. Mereka boleh memperbaiki dan memperbetulkan kesilapan dalam lakaran kumpulan masing-masing. • Jelaskan proses kitaran air. • Apakah yang berlaku apabila ketulan ais diletakkan di atas plastik pembungkus dan kenapa? • Jika haba naik ke atas, kenapa suhu adalah semakin sejuk apabila semakin tinggi?
60 • Apakah bukti yang menunjukkan proses-proses yang berlaku? Elaborate (Pengembangan): Aktiviti 1b 1. Peserta diminta menjalankan Aktiviti 1b dengan menurut prosedur yang disediakan. • Dari manakah punca air yang kita peroleh yang digunakan setiap hari? • Apakah tujuan kita melaksanakan aktiviti ini? • Apakah kesedaran yang kita dapati dari aktiviti yang telah dibuat? Evaluation (Penilaian) 1. Soalan-soalan formatif diajukan kepada peserta sepanjang fasa-fasa berjalan. 2. Peserta membuat refleksi terhadap aktiviti yang dijalankan. Nota: Fasa Penilaian ini tidak semestinya berlaku pada akhir pengajaran sahaja seperti yang diutarakan oleh Orgill dan Thomas (2007). • Apakah kepentingan memelihara sumber air? • Apakah nilai yang kita dapati dlam menjalankan aktiviti ini? • Bagaimana penggunaan model dapat membantu kefahaman aktiviti pada kali ini? Rujukan tambahan: http://www.mtscienceducation.org/toolkit-home/scientific-engineeringpractices/developing-and-using-models/activity-2-create-your-own-water-cycle/ Aktiviti 2: Sistem Suria (Masa: 1 jam) Alat dan bahan 3 bar plastisin, pembaris plastik (panjang 30 cm), kepingan kertas kadboard (untuk melabel), pen marker. Prosedur 1. Gunakan kesemua plastisin yang diberikan dan geleskan supaya menjadi seberapa simetri yang boleh kepada satu bar plastisin yang panjang. 2. Gunakan pembaris untuk tandakan plastisin kepada 10 bahagian. 3. Potong plastisin menjadi 10 kepingan yang sama besar dengan pembaris plastik. 4. Musytari (Jupiter), planet terbesar dalam sistem suria, mengambil tujuh kepingan itu, (70% jisim planet, tidak termasuk matahari). 5. Zuhal (Saturn), planet terbesar kedua, akan mengambil dua baki yang tersisa, (20% daripada jisim planet.)
61 6. Cebisan terakhir (10%) adalah untuk baki enam planet yang tinggal. • Geles cebisan terakhir plastisin, bahagikan dan potong kepada 10 bahagian. • Empat bahagian untuk membentuk Uranus • Lima bahagian untuk membentuk Neptune • Tinggal satu cebisan: cebisan ini adalah untuk baki empat planet berbatu. - potong cebisan ini kepada 10 bahagian. - Lima bahagian untuk membentuk Bumi. - Empat bahagian untuk membentuk Zuhrah (Venus) - Bahagian kecil terakhir: Bahagikan bahagian ini kepada tiga bahagian: Marikh (Mars): mendapat 2 bahagian (kerana Marikh adalah lebih besar dari Utarid). Utarid (Mercury): mendapat bahagian terakhir. 7. Sekarang anda boleh melabelkan planet-planet anda. 8. Bincangkan perihal aktiviti ini. 9. Dengan menggunakan model-model planet yang telah dibuat, aktiviti diteruskan dengan melaksanakan aktiviti jarak relatif antara matahari dan planet-planet. Klik pada pautan berikut : https://www.exploratorium.edu/ronh/solar_system/ 10. Peserta boleh bergerak membawa model planet masing-masing ke jarak yang ditentukan oleh model dalam pautan yang diberikan. 11. Bincangkan perihal aktiviti lanjutan ini. Panduan untuk fasilitator Fasa Model Instruksi 5E Soalan-soalan Engage (Penglibatan) 1. Fasilitator menunjukkan gambar sistem suria yang terdapat di dalam buku teks atau bahan relia model sistem suria yang mungkin terdapat di makmal sains kepada peserta. • Sekiranya bumi sebesar seperti yang dipapar dalam gambar, betulkah secara relatifnya saiz planet Musytari? • Adakah saiz planet yang digambarkan merupakan saiz relatif sebenar antara planet? Explore (Penerokaan) 1. Peserta diberi bahan-bahan dan diminta untuk melaksanakan aktiviti membina planet-planet mengikut saiz relatif mengikut prosedur yang diberikan. 2. Peserta boleh melaksanakan aktiviti dengan mengikut prosedur secara sendiri atau boleh juga dibantu fasilitator yang akan mengikut ‘flow” yang terdapat dalam slaid. Ramalkan: • Sekiranya matahari bersaiz satu bola keranjang, apakah saiz bumi? • Sekiranya musytari bersaiz satu epal, apakah saiz bumi?
62 Explain (Penerangan) 1. Peserta mempamerkan model dan menjelaskan model sistem suria yang telah dibina menggunakan saiz relatif 2. Fasilitator menimbulkan persoalan: Adakah baiknya jika kita juga mengetahui jarak relatif kedudukan planet-planet dari matahari. • Apakah yang dapat dikatakan tentang model yang telah dibina? • Perihalkan maklumat tambahan planetplanet yang anda peroleh dari internet. Elaborate (Pengembangan) 1. Penerangan tentang Astronomical Unit (AU) seperti dalam slaid. 2. Fasilitator mempamerkan kedudukan planet-planet berdasarkan jarak AU. 3. Peserta menggunakan model planet-planet yang telah dihasilkan dan membuat simulasi kedudukan relatif jarak antara planet-planet. 4. Peserta meneroka capaian (link) internet untuk membantu melakukan aktiviti model yang mengambil kira saiz dan jarak relatif antara planet-planet di sistem suria. 5. Klik pautan di slaid: https://www.exploratorium.edu/ronh/solar _system/ • Sekiranya matahari bersaiz bola keranjang, berapa jauhkah kedudukan bumi dari matahari? Jawapan ini boleh diperolehi dari pautan berikut: https://www.exploratorium.edu/ronh/solar _system/ Evaluation (Penilaian) 1. Soalan-soalan formatif diajukan kepada peserta sepanjang fasa-fasa berjalan. 2. Peserta membuat refleksi terhadap aktiviti yang dijalankan. Nota: Fasa Penilaian ini tidak semestinya berlaku pada akhir pengajaran sahaja seperti yang diutarakan oleh Orgill dan Thomas (2007) • Bagaimana penggunaan model ini dapat membantu kefahaman anda tentang saiz relatif planet? • Bagaimana penggunaan model ini dapat membantu kefahaman anda tentang jarak relatif planet?
63 Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Apakah pandangan awal anda tentang perkataan “model”? 2. Bagaimanakah cara yang biasa penggunaan sesuatu model di dalam kelas sains? Pasca aktiviti 3. Apakah pandangan anda tentang pembinaan dan penggunaan model di dalam kelas sains? 4. Bagaimana persepsi tentang penggunaan model berubah setelah menjalankan aktiviti slot ini? 5. Apakah cabaran yang anda rasa wujud dalam melaksanakan penggunaan model ini? 6. Apakah pandangan anda tentang petikan berikut? Kesimpulan Dalam proses inkuiri saintifik, saintis membangun serta mengguna model dalam penyiasatan mereka. Oleh yang demikian, sekiranya kita mahu murid belajar sains sepertimana saintis bekerja, murid mestilah mengetahui apakah itu suatu model saintifik, bagaimana ia dibangunkan dan digunakan oleh para saintis (Gilbert, 2004). Jadi, ini bermakna di dalam sesuatu pembelajaran sains, murid-murid seharusnya diberi peluang untuk membiasakan diri dengan penggunaan model untuk kefahaman mereka dalam suatu konsep sains. Schwartz dan Lederman (2008) pula menambah bahawa sesuatu model itu tidak semestinya bermakna menghasilkan suatu replika yang tepat sepertimana sesuatu fenomena atau proses asli, tetapi ia mestilah bersasar iaitu sebagai perwakilan dan penerangan berfokus kepada ciri-ciri utama struktur dan juga fungsi sasaran itu tadi. Ciri-ciri ini mestilah mempunyai unsur-unsur penerangan, meramal, menggambarkan, memudahkan, serta memaparkan hubungan konsep yang ingin diketengahkan. Di dalam kelas sains, guru-guru sangatlah digalakkan melibatkan murid mengguna model bagi menjelaskan konsep sains. Model-model mestilah antara lain mempunyai ciri-ciri menjelas atau/dan meramal sesuatu sistem/fenomena seperti yang diutarakan oleh Gilbert (2004). Sebaiknya pula, model ini dibangunkan oleh murid-murid sendiri kerana ini bertepatan dengan proses inkuiri yang ingin diterapkan dalam pengajaran dan pembelajaran sains terkini. Quote 1: Scientific models AREN’T ART projects! • Art projects are great, but they serve a different purpose • Constructing conceptual/physical models for the sake of constructing a model (e.g., jello models of the cell) or to reinforce ideas doesn’t allow students to advance their ideas and consider how the model works with respect to evidence and theory. (Schwarz & Passmore, 2012)
64 Lampiran Slaid PowerPoint Aktiviti 1a dan 1b: Model Kitar Air Slaid PowerPoint Aktiviti 2: Model Sistem Suria Mengikut Saiz Relatif Planet Lampiran S5-1: Rujukan Tambahan - Developing and Using Models to Make Sense of Science Lampiran S5-2: Rujukan Tambahan - Models and Modeling: An Introduction Rujukan Bybee, RW, Powell, JC & Trowbridge, LW (2008). Teaching Secondary School Science: Strategies for developing Scientific Literacy. 9th Edition, Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River. Coll, R. K., France, B., & Taylor, I. (2005). The role of models/analogies in science education: implications from research, International Journal of Science Education, 27(2), 183-198. Gilbert, J. K. (2004). Models and modeling: Routes to more authentic science education. International Journal of Science and Mathematics Education, 2, 115-130. Gilbert, J. K. (2005). Introduction. In J. K. Gilbert (Ed.), Visualization in science education (pp. 1–6). Dordrecht: Springer Netherlands. Huncosky, K. (2013). Developing and using models to make sense in science. Retrieved from https://s3.amazonaws.com/ecommerceprod.mheducation.com/unitas/school/explore/sites/inspire-science/developing-usingmodels-sense-of-science-white-paper.pdf. National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press. Orgill, M. K. & Thomad, M. (2007). Analogies and the 5E Model. Science Teacher, 74(1), 40- 45. Schwartz, R. & Lederman, N. (2008). What scientists say: scientists’ views of nature of science and relation to science context. International Journal of Science Education, 30(6), 727-771. Schwarz, C. & Passmore, C. (2012). Preparing for NGSS: Developing and using models. Retrieved from https://learningcenter.nsta.org/products/symposia_seminars/NGSS/files/PreparingforNGSS-- Developing and UsingModels_9-25-2012.pdf Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. En. Ahmad Rushidi Ramli: Mantan Pensyarah IPGK Tuanku Bainun 2. Dr. Chin Chee Keong: IPGK Tuanku Bainun 3. En. Nor Hailmi Abdul Mutalib: SMK Jerlun 4. Dr. Pajuzi Awang: Timbalan Pengarah, IPGK Sultan Mizan 5. Pn. Nor Azlina Ghazali: SK Seliau
65 Menjalankan Eksperimen Normadiah Bokoh, Koay Suan See, Suziyana Hassim dan Suhanna Zainuddin Pengenalan Para saintis dan jurutera menyiasat dan membuat pemerhatian terhadap alam demi dua tujuan: (1) untuk menghuraikan alam secara sistematik dan (2) untuk membangun dan menguji teori dan penjelasan tentang bagaimana alam berfungsi (National Research Council, 2012). Bagi tujuan yang pertama, pemerhatian dan penghuraian yang teliti sering membawa kepada pengenalpastian ciri-ciri yang perlu dijelaskan atau soalan yang perlu diterokai. Tujuan yang kedua pula memerlukan penyiasatan untuk menguji model penjelasan tentang alam berserta ramalannya, dan juga sama ada inferens yang dicadangkan oleh model itu disokong oleh data. Perancangan penyiasatan sedemikian memerlukan kemahiran untuk merancang inkuiri eksperimen atau inkuiri pemerhatian yang sesuai untuk menjawab soalan yang dikemukakan atau menguji hipotesis yang telah dibina. Proses ini bermula dengan mengenal pasti pemboleh ubah yang berkaitan dan membuat keputusan bagaimana pemboleh ubah dapat diperhatikan, diukur, ataupun dikawalkan. Jika inkuiri pemerhatian, pengenalpastian apa yang perlu diperhatikan, kaedah pemerhatian dan bagaimana data dikumpul perlu dijalankan (Pollen, 2009). Eksperimen adalah teras penyiasatan di bilik darjah sains dan sesuai digunakan dalam mana-mana aras inkuiri. Eksperimen merupakan salah satu protokol yang penting dalam pembelajaran sains secara inkuiri. Aktiviti menjalankan eksperimen dapat digunapakai dalam keempat-empat aras inkuiri mengikut tahap penguasaan kemahiran saintifik murid. Penglibatan dalam menjalankan eksperimen membantu membangunkan pemikiran saintifik murid. Murid berpeluang untuk berfikir dan memahami fenomena yang berlaku di sekeliling mereka dan bukannya sekadar menghafal fakta mengenainya. Eksperimen juga memberi peluang kepada murid untuk menemui idea dan pengetahuan baharu secara sendiri. Menurut Bruner (1997), jika pelajar menemui pengetahuan dan hubungan antara pengetahuan-pengetahuan itu secara sendiri, maka mereka akan memperoleh pemahaman yang lebih mendalam. Nurshamshida, Nabilah dan Nurlatifah (2013) menyatakan bahawa guru cenderung menggunakan kaedah/protokol eksperimen bagi mendorong minat murid untuk belajar sains. Ini adalah kerana semasa menjalankan eksperimen, murid sering mendapat peluang untuk memanipulasi objek, menguji hipotesis, dan bekerjasama untuk menyelesaikan sesuatu masalah atau membuktikan sesuatu fenomena yang menarik. Apakah yang anda faham tentang tentang menjalankan eksperimen? Berapa kerap murid-murid diberi peluang untuk menjalankan eksperimen di dalam kelas? Semasa menjalankan eksperimen, bagaimanakah anda membimbing murid secara eksplisit untuk merancang dan menjalankan eksperimen?
66 Amalan sains Merancang dan menjalankan penyiasatan. Sama ada menjalankan kajian sains atau kejuruteraan, adalah penting bagi murid menyatakan tujuan penyiasatan, meramalkan hasil dan merancang tindakan atau langkah-langkah yang dapat memperoleh bukti yang kukuh untuk menyokong kesimpulan yang bakal dibuat. Murid perlu merancang penyiasatan yang dapat menjana data sebagai bukti untuk menyokong dakwaan (claim) yang dibuat oleh mereka mengenai sesuatu fenomena. Semasa menjalankan eksperimen, murid diharapkan dapat mengenal pasti pemboleh ubah yang bergerak balas, pemboleh ubah yang dimanipulasikan, dan pemboleh ubah yang dimalarkan. Menganalisis dan menginterpretasi data. Penyiasatan saintifik menghasilkan data yang perlu dianalisis supaya membawa maksud. Memandangkan pola data bukannya selalu jelas, saintis menggunakan pelbagai alat/kaedah seperti penjadualan, interpretasi grafik, visualisasi, dan analisis statistik untuk mengenal pasti ciri-ciri penting dan pola dalam data. Membina penjelasan. Matlamat sains adalah untuk membina penjelasan bagi penyebab suatu fenomena. Murid dijangka dapat menggunakan bukti untuk membina penjelasan. Ringkasan aktiviti Dalam aktiviti ini, peserta akan melibatkan diri dalam penyiasatan menggunakan protokol/kaedah ekperimen. Peserta akan menyatakan masalah, membina hipotesis, mengenal pasti pemboleh ubah, merangka langkah-langkah eksperimen, mengumpul data, menginterpretasi dan mengkomunikasikan data serta membuat kesimpulan. Objektif aktiviti Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Mengalami proses menjalankan eksperimen. 2. Menyedari dalam sesuatu bilik darjah inkuiri, kumpulan murid yang berbeza boleh menjalankan eksperimen untuk menjawab soalan yang berbeza bagi satu tajuk yang sama. Senarai alat dan bahan Aktiviti 1 • Tali – berbagai jenis dan berbagai ketebalan • Bandul / pemberat • Plastisin • Pembaris meter • Protraktor Aktiviti 2 • Sudu plastik • Plastisin • Kayu aiskrim • Lidi sate • Pita salofan
67 • Kepingan aluminium • Getah • Pita ukur Masa: 4 jam Prosedur Aktiviti 1: Mengukur masa Penerokaan (Explore) • Mari kita jalankan eksperimen menggunakan bandul. • Apakah faktor yang mempengaruhi tempoh ayunan bandul? • Cuba bina soalan-soalan yang bermula dengan “Saya ingin tahu....” (I wonder..) yang berkait dengan aktiviti kita. Penerangan (Explain) • Berdasarkan satu soalan “Saya ingin tahu....”, rancang dan jalankan satu eksperimen untuk menjawab soalan tersebut. • Perancangan harus termasuk, tetapi tidak terhad kepada perkara-perkara berikut: i. Pernyataan masalah ii. Hipotesis iii. Pemboleh ubah dimanipulasi, pemboleh ubah bergerak balas, pemboleh ubah dimalarkan iv. Prosedur v. Persembahan data • Jalankan eksperimen seperti yang dirancang dan bentangkan kesimpulan anda. Sertakan bukti untuk menyokong penerangan atau kesimpulan yang dibuat. • Sediakan laporan anda dalam bentuk Microsoft Word. Sebarang lukisan boleh dibuat pada kertas mahjong. Pengembangan (Elaborate) • Bincangkan strategi atau bahan bantu mengajar yang boleh anda gunakan untuk membimbing murid secara eksplisit untuk merancang dan menjalankan penyiasatan/eksperimen. • Fasilitator dan peserta membincangkan: i. Kerangka inkuiri sains oleh La Main à la pâte (Lampiran S6-1) ii. Strategi P-E-O-E (Predict, Explain, Observe, Explain) iii. Contoh bahan bantu mengajar: A framework for carrying out a science investigation (Lampiran S6-2)
68 Aktiviti 2: Lastik Penerokaan (Explore) • Mari kita jalankan eksperimen menggunakan lastik. • Apakah faktor yang mempengaruhi jarak lontaran satu objek dengan menggunakan lastik? • Cuba bina soalan-soalan yang bermula dengan “Saya ingin tahu....” (I wonder..) yang berkait dengan aktiviti kita. Penerangan (Explain) • Berdasarkan satu soalan “Saya ingin tahu....”, rancang dan jalankan satu eksperimen untuk menjawab soalan tersebut. • Perancangan harus termasuk, tetapi tidak terhad kepada perkara-perkara berikut: i. Pernyataan masalah ii. Hipotesis iii. Pemboleh ubah dimanipulasi, pemboleh ubah bergerak balas, pemboleh ubah dimalarkan iv. Prosedur v. Persembahan data • Jalankan eksperimen seperti yang dirancang dan bentangkan kesimpulan anda. Sertakan bukti untuk menyokong penerangan atau kesimpulan yang dibuat. • Sediakan laporan anda dalam bentuk Microsoft Word. Sebarang lukisan boleh dibuat pada kertas mahjong. Pengembangan (Elaborate) • Bincangkan strategi atau bahan bantu mengajar yang boleh anda gunakan untuk membimbing murid secara eksplisit untuk merancang dan menjalankan penyiasatan/eksperimen. • Fasilitator dan peserta membincangkan: i. Kerangka inkuiri sains oleh La Main à la pâte (Lampiran S6-1) ii. Strategi P-E-O-E (Predict, Explain, Observe, Explain) iii. Contoh bahan bantu mengajar: A framework for carrying out a science investigation (Lampiran S6-2) Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Apakah yang anda faham tentang menjalankan eksperimen? 2. Berapa kerap murid-murid diberi peluang untuk menjalankan eksperimen di dalam kelas? 3. Semasa menjalankan eksperimen, bagaimanakah anda membimbing murid secara eksplisit untuk merancang dan menjalankan eksperimen? Pasca aktiviti 1. Bagaimanakah data yang dikumpul boleh dijadikan lebih bermakna? Cadangan jawapan: Once collected, data must be presented in a form that can reveal any patterns and relationships and that allows results to be communicated to others. (NRC, 2012, p.61-62)
69 2. Bagaimanakah data boleh dijadikan bukti untuk menyokong kesimpulan yang dibuat? Cadangan jawapan: Raw data as such have little meaning. Data must be organized and interpreted through tabulating, graphing, or statistical analysis. Such analysis can bring out the meaning of data—and their relevance—so that they may be used as evidence. Data are not evidence until used in the process of supporting a claim. 3. Apakah pendapat anda mengenai penggunakan ‘fair tests’ dalam menjalankan eksperimen? 4. Apakah pendapat anda tentang amalan-amalan sains selain eksperimen yang sering diabaikan seperti yang dihuraikan dalam petikan di bawah: The idea of science as a set of practices has emerged from the work of historians, philosophers, psychologists, and sociologists over the past 60 years. This work illuminates how science is actually done, both in the short term (e.g., studies of activity in a particular laboratory or program) and historically (studies of laboratory notebooks, published texts, eyewitness accounts). Seeing science as a set of practices shows that theory development, reasoning, and testing are components of a larger ensemble of activities that includes networks of participants and institutions, specialized ways of talking and writing, the development of models to represent systems or phenomena, the making of predictive inferences, construction of appropriate instrumentation, and testing of hypotheses by experiment or observation. Our view is that this perspective is an improvement over previous approaches in several ways. First, it minimizes the tendency to reduce scientific practice to a single set of procedures, such as identifying and controlling variables, classifying entities, and identifying sources of error. This tendency overemphasizes experimental investigation at the expense of other practices, such as modeling, critique, and communication. In addition, when such procedures are taught in isolation from science content, they become the aims of instruction in and of themselves rather than a means of developing a deeper understanding of the concepts and purposes of science. (NRC, 2012, p.43) Lampiran Lampiran S6-1: Kerangka inkuiri sains oleh La Main à la pâte Lampiran S6-2: Contoh bahan bantu mengajar: A framework for carrying out a science investigation Panduan untuk fasilitator Aktiviti 1 Cadangan pemboleh ubah yang boleh dimanipulasikan 1. Jisim bandul 2. Panjang tali 3. Ketebalan tali 4. Jenis talil 5. Sudut ayunan 6. Kekuatan daya yang dikenakan
70 7. Saiz bandul 8. Bentuk bandul Aktiviti 2 Cadangan pemboleh ubah yang boleh dimanipulasikan 1. Sudut objek dilancar 2. Panjang lengan lastik 3. Saiz objek 4. Jisim objek 5. Saiz tapak lastik 6. Kelajuan angin 7. Arah angin 8. Kecerunan permukaan di mana tapak lastik berada Rujukan Bruner, J. (1997). Celebrating Divergence: Piaget and Vygotsky. Human Development, 40(2), 63-73. National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. Nurshamshida Md. Shamsudin, Nabilah Abdullah, & Nurlatifah, Yaamat. (2013). Strategies of teaching science using an inquiry based science education (IBSE) by novice chemistry teachers. Procedia - Social and Behavioral Sciences, 90, 583-592. Pollen (2009). Designing and implementing inquiry-based science units for primary education. Montrouge: La main à la pâte.
71 Lampiran S6-1 Fahamkan Kerangka Inkuiri Sains di bawah dan bincang mengenainya. Sumber: Pollen (2009). Designing and implementing inquiry-based science units for primary education. Montrouge: La main à la pâte. Cooporate Discuss Record Share Reflect Debate
72 Lampiran S6-2 Contoh bahan bantu mengajar: A framework for carrying out a science investigation
73 Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Pn. Normadiah Bokoh: IPGK Tawau 2. Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin 3. Pn. Suziyana Hassim: SMK King Edward VII 4. Pn. Suhanna Zainuddin: SMK Ghafar Baba
74 Document-Based Research: What’s that fish? Normee Abdul Rahman, Koay Suan See, Noorseiah Mohamad, Siti Rohayu Abdul Karim dan Zikri Awang Pengenalan Seseorang saintis (dan jurutera) mesti berkebolehan mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat. Seseorang saintis perlu berkebolehan mentafsir maksud ayat saintifik seperti kertas-kertas pembentangan, internet, simposium atau syarahan untuk menilai kesahan saintifik suatu maklumat yang diperoleh dan menggabungkan maklumat tersebut kepada penjelasan yang diusulkan. Seperti para saintis, jurutera mesti berkebolehan mentafsir maksud teks yang dihasilkan oleh rakan-rakan sekerja, menilai maklumat tersebut dan menggunakannya sebaik mungkin (Bybee, 2011; NGSS Lead States, 2013). Tambahan lagi, mereka juga mesti berkebolehan untuk berkomunikasi tentang idea dan dapatan mereka (contoh, keputusan aktiviti inkuiri, bukti, reka bentuk penyelesaian dan sebagainya) dengan jelas dan menyakinkan – secara lisan; dalam bentuk tulisan/teks; penggunaan jadual, diagram, lukisan, model, graf dan persamaan; dan melibatkan diri dalam perbincangan bersama rakan. Kemahiran ini sepatutnya diajar lebih awal kepada murid. Terutamanya, murid perlu memahami bagaimana menghasilkan lukisan dan menggunakan ciri-ciri teks ekspositori (bold, color, labels, captions, heading, diagrams, charts, tables, etc.) untuk berkomunikasi tentang pemikiran mereka melalui perkataan/teks bertulis dan ilustrasi. Tambahan, sebagai pengguna sains dan produk kejuruteraan yang kritis, murid (termasuk saintis dan jurutera) perlu berkemampuan untuk membaca laporan sains di akhbar atau di internet, serta dapat mengenal pasti perkara yang menonjol (salient science), kelemahan dalam metodologi yang digunakan (jika ada) serta kemungkinan bias dalam penghujahan, penjelasan dan bukti yang digunakan. Berdasarkan maklumat di atas, apakah kesedaran baharu anda tentang amalan mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat? Jadi, murid perlu diberi peluang untuk mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat, bukti dan idea dengan pelbagai cara (menggunakan jadual, graf, model, persembahan interaktif dan persamaan, serta secara lisan, dalam bentuk tulisan/teks dan melalui perbincangan. Berdasarkan maklumat tersebut, mereka membina penjelasan dan mereka bentuk penyelesaian. Seterusnya mampu melibatkan diri dalam penghujahan berdasarkan bukti serta berupaya mengkritik dan berkomunikasi tentang sesuatu idea secara individu dan secara kumpulan. Adalah dicadangkan amalan ini diintegrasikan dalam aktiviti/modul IBSE sedia ada.
75 Amalan sains Mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat: Membaca, membuat tafsiran dan menghasilkan teks merupakan amalan asas dalam sains, dan ia menggunakan sekurang-kurangnya separuh daripada waktu bekerja para jurutera dan saintis (Tenopir & King, 2004). Komunikasi dalam bentuk penulisan atau lisan merupakan amalan asas yang lain bagi sains dan kejuruteraan (National Research Council, 2012). Membina penjelasan: Matlamat sains adalah untuk membina penjelasan bagi penyebab suatu fenomena. Murid diharapkan dapat menggunakan bukti (evidence) 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. Murid diharapkan dapat (i) berhujah tentang penjelasan yang dibina, dan (ii) mendengar, membanding, menilai idea pesaing dan seterusnya menambah baik penjelasan. Ringkasan aktiviti Pendekatan inkuiri yang dilaksanakan oleh para murid boleh jadi merangkumi beberapa kaedah termasuk eksperimen secara langsung, penghasilan objek atau model, penggunaan instrumen untuk pemerhatian dan perekodan, kajian berasaskan dokumen, serta penghasilan pembentangan dengan pelbagai jenis media (Pollen, 2009). Dalam aktiviti ini, peserta akan melibatkan diri dalam protokol/kaedah (i) pemerhatian (termasuk memerhati imej dalam dokumen), serta document-based research (dengan membaca dokumen dalam talian dan hardcopy atau menemu bual pakar (jika sesuai)). Peserta akan membuat pemerhatian untuk mengenal pasti ciri-ciri haiwan, membanding dan membeza ciri-ciri tersebut dan mencadangkan sistem/kaedah untuk membuat pengelasan. Aktiviti ini turut memfokuskan beberapa amalan sains seperti mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat; membina penjelasan; dan melibatkan diri dalam penghujahan berdasarkan bukti. Objektif Di akhir slot ini, peserta dapat: 1. Memahami amalan mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat. 2. Menyedari bahawa inkuiri boleh berlaku melalui pembacaan bahan edaran atau dokumen dalam talian atau temu bual pihak yang berkelayakan (kajian berasaskan dokumen). Alat dan bahan: Bahan bercetak (Lampiran S7-1 dan S7-2), kertas A4, kertas sebak, pen marker Masa: 180 minit
76 Prosedur Penglibatan (Engage) (20 minit) 1. Setiap peserta menjawab soalan yang dikemukakan secara individu. Soalan i. Apakah maksud Biodiversiti ? ii. Bagaimanakah pengelasan dibuat terhadap organisma yang wujud di dunia ini? iii. Mengapakah pengelasan perlu dilakukan ? 2. Selepas 5 minit, setiap ahli membincangkan jawapan/idea dengan rakan dalam kumpulan. 3. Setiap kumpulan berkongsi jawapan dengan kumpulan yang lain. Penerokaan (Explore) (40 minit) 1. Peserta menjalankan aktiviti pengelasan benda hidup dengan menggunakan bahan edaran yang dibekalkan (Lampiran S7-1). a. Peserta (secara individu) membuat pemerhatian terhadap ciri-ciri benda hidup dalam Lampiran S7-1a dan 1b. Peserta boleh mendapatkan maklumat (melalui pembacaan bahan edaran (Lampiran S7- 1b) atau buku/ dokumen atas talian yang boleh dipercayai atau temu ramah pihak yang berkelayakan (jika sesuai)), menilai maklumat yang diperoleh dan menggabungkan maklumat dari buku atau media yang bersesuaian. Fasilitator dan peserta membincangkan amalan sains: Mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat. b. Selepas 15 minit, peserta menyemak dan berbincang bersama ahli kumpulan. c. Peserta (secara individu) membina sistem pengelasan yang sesuai untuk mengelaskan benda hidup tersebut. Catat dalam buku nota. d. Selepas 10 minit, peserta berbincang bersama ahli kumpulan untuk menghasilkan satu sistem pengelasan. Penerangan (Explain) (30 minit) 1. Setiap kumpulan berkongsi sistem pengelasan yang dibina dengan kumpulan lain dengan memberi hujah atau justifikasi. 2. Fasilitator dan peserta membanding beza sistem pengelasan yang dibentangkan. (Amalan sains: Membina penjelasan dan mereka bentuk penyelesaian) 3. Peserta berbincang dengan ahli kumpulan tentang contoh Kekunci Dikotomi berdasarkan edaran (Lampiran S7-2) yang dibekalkan. 4. Fasilitator berbincang dengan peserta tentang Kekunci Dikotomi.
77 Pengembangan (Elaborate) (75 minit) 1. Setiap kumpulan berbincang untuk menghasilkan Kekunci Dikotomi untuk mengenal pasti spesies sturgeon berdasarkan bahan edaran (Lampiran S7-2) yang dibekalkan. Tugasan: Anda adalah sekumpulan ahli sains perikanan. Kumpulan anda dikehendaki membina satu Kekunci Dikotomi yang dapat membantu pengkaji lain mengenal pasti spesies sturgeon. Catatan: Sturgeon merupakan ikan primitif dan fosil ditemui berusia 144-65 juta tahun dahulu. Pengkaji yang menjumpai fosil sturgeon akan menggunakan kekunci yang anda bina untuk mengenal pasti spesies sturgeon yang dijumpai. 2. Setiap kumpulan memaparkan hasil tugasan menggunakan kertas sebak untuk dibentangkan kepada kelas. 3. Setiap kumpulan diminta memaparkan hasil tugasan pada dinding dan semua peserta diminta memberi komen. (Amalan Sains: amalan sains: Mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat; Membina penjelasan; Melibatkan diri dalam penghujahan berdasarkan eviden) Penilaian dan refleksi Pra aktiviti 1. Berdasarkan maklumat di bahagian Pengenalan, apakah kesedaran baharu anda tentang amalan mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi tentang maklumat? Pasca aktiviti (15 minit) 1. Peserta memberi refleksi tentang aktiviti ini serta kepentingan “Document-based Research” dalam IBSE. 2. Peserta dalam kumpulan berbincang: Mengapakah seorang saintis perlu mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi dengan maklumat dengan berkesan? 3. Bagaimanakah anda meningkatkan pemahaman amalan mendapatkan dan menilai maklumat, serta berkomunikasi dengan maklumat dalam kalangan murid anda? 4. Apakah pendapat anda tentang petikan di bawah? • “..learning how to produce scientific texts is as essential to developing an understanding of science as learning how to draw is to appreciating the skill of the visual artist.” (NRC, 2012, p. 75) • “Any education in science and engineering needs to develop students’ ability to read and produce domain-specific text. As such, every science or engineering lesson is in part a language lesson, particularly reading and producing the genres of texts that are intrinsic to science and engineering.” (NRC, 2012, p. 76)
78 Lampiran Lampiran S7-1: Classifying Living Things Lampiran S7-2: Classification: Dichotomous Keys Rujukan Bahagian Pembangunan Kurikulum. (2016). Panduan pelaksanaan sains, teknologi, kejuruteraan dan matematik (STEM) dalam pengajaran dan pembelajaran. Putrajaya: Kementerian Pendidikan Malaysia. Bybee, R. W. (2011). Scientific and engineering practices in K-12 classrooms: Understanding “A Framework for K-12 Science Education.” Science Teacher, 78(9), 34–40. National Research Council. (2012). A framework for K-12 science education: Practices, crosscutting concepts, and core ideas. Washington, DC: The National Academies Press. NGSS Lead States. (2013). Next Generation Science Standards: For States, By States. Washington, DC: The National Academies Press. Pollen (2009). Designing and Implementing Inquiry-Based Science Units for Primary Education. Montrouge: La main à la pâte. Tenopir, C., & King, D. W. (2004). Communication patterns of engineers. Hoboken, NJ: IEEE Press & Wiley-Interscience. Pengenalan dan Penghargaan kepada Penulis: 1. Pn. Normee Abdul Rahman: Mantan Pensyarah IPGK Sultan Abdul Halim 2. Dr. Koay Suan See: Kolej Tingkatan Enam Haji Zainul Abidin 3. Pn. Noorseiah Mohamad: SMK Megat Dewa 4. Pn. Siti Rohayu Abdul Karim: Mantan Pensyarah Kolej Sultan Abdul Hamid 5. Dr. Zikri Awang: IPGK Kota Bharu
79 Lampiran S7-1 Document-based Research Classifying Living Things 1a. 1b.
80 1c.
81 Lampiran S7-2 Classification Dichotomous Keys A dichotomous key is a means of discovering the name of an unknown organism based on its morphology. It presents the user with a set of paired characteristics that are opposite each other. The user must choose the characteristic that best fits the unknown organism and follow the directions for the proper characteristic until a name is the last choice; thereby, this “key” unlocks the name of an unknown. There are keys for all varieties of organisms. Keys can be built for nonliving items as well. Below is a list of five writing utensils. Construct a key for these items: Pen, crayon, pencil, magic marker, colored pencil Example: One way to do it…… 1a. utensil is made of wax ………………………………………………………...crayon 1b. not as above …………………………………………………………………...go to 2a 2a. utensil uses lead …………………………………………………..…………...go to 3a 2b. not as above …………………………………………………………………...go to 4a 3a. utensil has gray lead ………………………..…………………………………pencil 3b. utensil has colored lead ……………………..…………………………...........colored pencil 4a. utensil has a fine tip and uses ink …………………………………………….pen 4b. utensil has a broad tip and uses ink …………………………………..............magic marker Now that you have the idea of building a dichotomous key, let’s build one for sturgeon. Here’s a picture of a typical sturgeon and some of its morphological characteristics. Pectoral fin
82 Below are seven different species that all belong to the order Acipenseriformes. They all have similar characteristics but belong in different species. Create a dichotomous key for these fish. Use adjectives to describe the morphological differences between each species. You can build this dichotomous key using no more than 7 sets of statements but if you need more, that will do as well. Your finished key should be typed and handed in at the end of next class. Atlantic Sturgeon http://pond.dnr.cornell.edu/nyfish/Acipenseridae/atlantic sturgeon.jpg Lake Sturgeon http://pond.dnr.cornell.edu/nyfish/Acipenseridae/lake_sturgeon.jpg
83 Shortnose Sturgeon http://pond.dnr.cornell.edu/nyfish/Acipenseridae/shortnose_sturgeon.jpg Shovelnose http://www.landbigfish.com/images/fish/ShovelnoseSturgeon.jpg American Paddlefish http://animaldiversity.ummz.umich.edu/site/resources/Grzimek_fish/Acipenseriformes/Polyodo n_spathula.jpg/badge.jpg
84 Chinese Paddlefish http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ee/Psephurus_gladius.png Beluga Sturgeon http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e7/Beluga_sturgeon.png
85 Model Matematik dalam Sains Salbiah Mohamad Hasim, Maisarah Abdul Manas dan Muhammad Fazdhly Abdul Muttalib Pengenalan Apabila anda mendengar mengenai pemodelan matematik, apakah yang terlintas dalam fikiran anda? Sarah bekerja di sebuah makmal ujian antibiotik baharu. Beliau perlu menghasilkan 10 juta bakteria dalam eksperimennya. Jika beliau bermula dengan 10,000 bakteria dan menghasilkannya dalam sebuah piring petri selama 24 jam, adakah beliau boleh mendapat bilangan bakteria yang diingini? Sarah boleh mengambil sampel dan menghitung bilangan bakteria di bawah mikroskop, namun pilihan yang ada pada Sarah untuk menghitung dengan cepat bilangan bakteria yang dapat dihasilkan adalah dengan menggunakan model matematik, atau perwakilan matematik, bagi pembiakan bakteria. Cara ini akan menjimatkan masa Sarah supaya beliau dapat menghasilkan antibiotik baharu secepat mungkin. Proses membangunkan model matematik dikenali sebagai pemodelan matematik. Pemodelan matematik ialah proses menggunakan matematik untuk mewakili situasi dunia sebenar dan memerihalkan fenomena semula jadi secara kuantitatif, membuat ramalan atau memberikan gambaran terhadap fenomena dunia sebenar. Terdapat pelbagai sebab mengapakah model matematik adalah berguna, terutama sekali apabila model itu mewakili teras matematik bagi suatu situasi tanpa maklumat luar. Misalannya, persamaan a = b + 6 telah mengabaikan semua perkataan yang tidak diperlukan dalam pernyataan asal iaitu “Fazdhly adalah 6 tahun lebih tua daripada Salbiah”. Model matematik digunakan dalam sains dan kejuruteraan. Model matematik boleh digunakan untuk mewakili situasi sebenar dan membuat ramalan akan kesudahannya. Matematik membolehkan perwakilan berangka bagi pemboleh ubah, perwakilan simbolik bagi hubungan antara entiti fizikal, dan ramalan kesudahan. Matematik menyediakan model yang berguna untuk memerihalkan dan meramalkan pelbagai fenomena seperti struktur atom, daya graviti dan mekanik kuantum. Saintis dan jurutera membangun dan menggunakan pelbagai model. Model-model ini termasuklah gambar rajah, replika fizikal, perwakilan matematik, analogi dan simulasi komputer. Saintis menggunakan pelbagai model untuk mewakili fahaman semasa mereka tentang suatu sistem (atau sebahagian daripada sistem) yang sedang dikaji, untuk membantu dalam pembangunan persoalan dan penjelasan, dan untuk menyampaikan idea kepada pihak lain (NGSS Lead States, 2013). Model matematik merupakan sebilangan daripada model yang telah digunakan. Satu contoh model matematik yang sering ditemukan oleh para murid sewaktu