Matematika Fisika perlu tidak ya ?

https://serambimata.com/ 

Di setiap awal tahun pelajaran baru saya selalu memulai pelajaran dengan pembahasan materi yang saya namakan dengan pembahasan Pra Fisika. Pada materi Pra Fisika saya khususkan untuk mengetahui seberapa dalam pengetahuan matematika siswa baru sebagai bekal untuk mempelajari fisika pada jenjang sekolah menengah atas. Materi Pra Fisika terdiri atas pengetahuan matematika yang sering digunakan untuk menyelesaikan soal-soal fisika. Dari hasil evaluasi materi Pra Fisika bisa diperoleh gambaran kemampuan matematika siswa sehingga saya bisa memetakan siswa-siswa dengan kemampuan matematika lemah, sedang dan kuat.

Sungguh diluar dugaan saya ternyata kemampuan matematika siswa sangat memprihatinkan. Lebih dari separuh dari siswa masih sangat kedodoran menyelesaikan permasalahan aljabar sederhana seperti pindah ruas penjumlahan dan pindah ruas perkalian. Kenyataan ini tentu secara refleks menyulut pertanyaan dalam benakku bagaimana bisa siswa dengan kemampuan matematika sangat rendah seperti itu bisa lulus ujian SMP dengan nilai matematika yang bagus? Entahlah, yang sekarang ada dihadapanku adalah sekelompok siswa yang harus belajar fisika dengan bekal pengetahuan matematika yang kelewat minim.

Pengetahuan aljabar dasar tentu saja menjadi suatu keniscayaan untuk mempelajari ilmu fisika. Bagaimana bisa belajar fisika dengan baik jika modal wajib yang mereka punyai tidak memenuhi syarat. Sehingga mau tidak mau saya harus berprofesi ganda, yang kadang harus berperan layaknya guru matematika dan menerangkan ulang konsep matematika yang sebetulnya telah mereka pelajari semasa jenjang sekolah menengah pertama bahkan jenjang sekolah dasar.

Dari sudut muatan kurikulum  sendiripun terjadi banyak ketidak selarasan antara pengetahuan matematika siswa dengan muatan kurikulum fisika . Tentu saja ini menjadi tugas ekstra bagi para guru fisika untuk mengajar modal matematikanya dulu sebelum mengajarkan konsep fisikanya. Kita bisa mengambil contoh pada materi persamaan gerak pada bidang datar. Materi ini mutlak memerlukan pengetahuan matematika tentang diferensial dan integral, sedangkan materi diferensial dan integral sama sekali belum pernah  terjamah di pelajaran matematika. Pada pelajaran matematika materi tersebut berada pada kelas yang berbeda, sehingga mustahil bagi guru fisika untuk “menitipkan” materi terkait kepada yang lebih berhak mengajar yaitu guru matematika.

Ilmu tentang trigonometri yang membahas sinus, cosinus, dan tangen pun dapat dikatakan terlambat di ajarkan oleh guru matematika. Materi tersebut sudah merupakan prasyarat wajib pada materi fisika jauh sebelum materi tersebut diajarkan pada mata pelajaran matematika. Pengetahuan matematika tentang trigonometri harus sudah dikuasai ketika materi fisika tentang besaran vektor dibahas.

Ketidak sinkronan antara kurikulum matematika dan fisika di negeri ini merupakan catatan khusus yang harus disikapi dengan bijak oleh para pelaku kebijakan ditingkat bawah, yang tentu saja berimplikasi kepada kurang maksimalnya pembelajaran fisika karena terkuranginya waktu  untuk membahas materi pelajaran matematika. Oleh sebab itu perlu kiranya seorang guru fisika untuk selalu berimprovisasi dalam kegiatan pembelajaran sambil menunggu revisi kebijakan terkait.

Terinspirasi oleh pengalaman saat masih kuliah dulu, waktu itu ada mata kuliah Fismat (Fisika Matematika), yaitu mata kuliah yang secara  khusus membahas matematika yang digunakan untuk keperluan ilmu fisika, maka ditingkat sekolah menengah atas kiranya “tak berdosa” jika ada mata pelajaran sisipan Matematika Fisika. Mata pelajaran ini diharapkan bisa  menjembatani muatan kurikulum matematika dan muatan kurikulum fisika yang terkadang “tak akur”. Dari sudut lain tanpa mengurangi rasa hormat saya kepada rekan-rekan  saya guru matematika, mungkin dengan adanya mata pelajaran Fisika Matematika akan semakin memperjelas “hubungan mesra” antara mata pelajaran fisika dan mata pelajaran matematika.

Di restui atau tidak oleh pemerintah, memang dirasa sangat perlu keberadaan  mata pelajaran Matematika Fisika ini. Realisasinya sangat bergantung kepada guru fisika dan kepala sekolah sebagai penentu kebijakan sekolah. Menurut hemat saya ini merupakan salah satu alternatif untuk mengatasi ketidaksinkronan antara muatan kurikulum matematika dan muatan kurikulum fisika pada jenjang sekolah menengah atas. Ketika hidup adalah sebuah pilihan, maka saat itu juga kita harus memilih dengan segala resiko yang harus kita tanggung

Soal Fisika itu Mudah, kecuali yang Sulit

Mengapa sebagian besar menganggap soal fisika itu sulit? Mengapa sudah hapal rumus tetap tidak bisa mengerjakan soal fisika? Terus bagaimana cara belajar fisika yang betul? Pertanyaan-pertanyaan klasik seperti itu masih saja muncul diseputar siswa sekolah menengah di Indonesia atau mungkin di dunia. Perlu pengkajian secara mendalam untuk menyikapi pertanyaan-pertanyaan tersebut yang bertalian dengan kompetensi guru fisika, metode pembelajaran fisika, kemampuan matematika siswa, cara belajar fisika sampai pada modal yang dipunyai siswa untuk belajar fisika.

Ilmu Fisika yang merupakan anak cabang dari ilmu sains memiliki hakikat yang sama dengan dua anak cabang lain biologi dan kimia. Namun dalam perjalanannya, pengalaman di lapangan menunjukkan bahwa fisika memiliki tingkat kesulitan lebih tinggi dibanding dengan biologi dan kimia.. Sains berasal dari  bahasa Latin yaitu Scientia yang berarti “saya tahu”. Dalam bahasa Inggris, kata sains berasal dari kata Science yang berarti “pengetahuan”. Science kemudian berkembang menjadi sosial science yang dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan ilmu pengetahuan sosial (IPS) dan natural science yang dalam Bahasa Indonesia dikenal dengan ilmu pengetahuan alam (IPA). Dalam kamus Fowler (1951), natural science didefinisikan sebagai : systematic and formulated knowledge dealing with material phenomena and based mainly on observation and induction (yang diartikan bahwa IPA didefinisikan sebagai: pengetahuan yang sistematis dan disusun dengan menghubungkan gejala-gejala alam yang bersifat kebendaan dab didasarkan pada hasil pengamatan dan induksi)

Sains merupakan sekumpulan pengetahuan tentang objek dan fenomena alam yang diperoleh dari hasil pemikiran dan penyelidikan ilmuwan yang dilakukan dengan keterampilan bereksperimen dengan menggunakan metode ilmiah. Definisi ini memberi pengertian bahwa sains merupakan cabang pengetahuan yang dibangun berdasarkan pengamatan dan klasifikasi data, dan biasanya disusun dan diverifikasi dalam hukum-hukum yang bersifat kuantitatif, yang melibatkan aplikasi penalaran aplikasi penalaran matematis dan analisis data terhadap gejala-gejala alam. Pengertian sains menurut Trowbridge and Bybee (1990) sains merupakan representasi dari hubungan dinamis yang mencangkup tiga faktor utama yaitu : The extant body of sicientific knowledge, the values of science and the methods and processes of science, yang artinya sains merupakan produk, dan proses serta mengandung nilai-nilai. Oleh karena itu sain juga harus di pandang sebagai cara berfikir untuk memahami alam, sebagai cara untuk melakukan penyelidikan dan sebagai kumpulan pengetahuan.

Hal yang salah kaprah dan sudah kadung membudaya tentang cara belajar fisika adalah dengan menghafal rumus-rumus fisika. Sebagian besar siswa selalu beranggapan dengan hafal semua rumus, semua soal fisika akan dapat di selesaikan dengan mudah. Dan nyatanya anggapan tersebut tidak seluruhnya benar. Ada sebagian kecil soal-soal fisika yang dapat dikerjakan dengan mudah jika rumus dalam genggaman. Namun ternyata jauh lebih banyak soal-soal fisika yang bermuatan HOTS (High Order Thinking Skill) yang tidak bisa dikerjakan hanya mengandalkan hafalan rumus saja. Soal-soal berbasis HOTS merupakan soal kompleks yang membutuhkan pemahaman konsep yang matang.

Yang perlu diperhatikan dalam hal ini adalah dengan membuang jauh anggapan bahwa fisika itu sama  seperti matematika, fakta , gejala, konsep, prinsip, teori  ataupun hukum fisika harus dipahami sebagai suatu pengetahuan yang bernalar yang bisa diurai secara logis dan ilmiah. Fisika tidak sekedar rumus, rumus atau formula matematis yang ada di dalam fisika hanyalah alat bantu untuk mempermudah dan mempersingkat pemahaman. Rumus seperti bentuk ringkasan dari sebuah konsep, yang tetap menuntut siswa untuk mengetahui arti dari masing masing lambang yang berkaitan.

Sebagai contoh mungkin semua siswa hafal rumus untuk menghitung Gaya Archimedes, bahwa  F_A = Vrg ,namun hanya segelintir siswa yang faham apa yang ada di balik rumus yang di maksud. Kadang untuk menyebutkan bahwa F_A itu gaya, V itu volume, r massa jenis, dan g adalah percepatan gravitasi saja siswa sudah kerepotan, apalagi sampai pada pengertian bahwa sebenarnya V yang dimaksud adalah volume benda yang tercelup, kemudian r adalah massa jenis zat cair. Belum lagi siswa harus faham satuan dari masing-masing besaran tersebut.

Celoteh siswa sehabis ulangan harian fisika yang biasa saya dengar selalu saja mengusik keprihatinanku. “Waduh pak ulangan susah-susah rumusnya lupa semua”, pernyataan itu memberi kesan bahwa yang diperhatikan siswa ketika belajar hanya rumus saja, bukan konsep, dan kondisi semacam ini seolah menjadi sebuah “kesalahan” berjamaah yang terjadi di negeri ini.

Cara belajar fisika siswa pada saat ini dapat diandaikan seperti orang menebak teka-teki, kalau orang tersebut pernah mengerti jawaban dari sebuah teka-teki, maka jika pada suatu kesempatan orang itu ditanya teka-teki itu tentu dia bisa menjawab. Begitu juga cara belajar fisika yang terjadi pada sebagian besar siswa, kalau dia pernah mengerjakan soal yang sejenis, tentu dia bisa mengerjakan soal yang dimaksud. Yang diandalkan adalah ingatannya, tentu saja dia akan merasa kesulitan jika soal tersebut dimodifikasi sedikit saja. Kelemahan semacam ini dimanfaatkan dengan baik oleh bimbingan belajar di luar sekolah dengan sistem drill soal dengan cara yang mereka namakan smart solution, cara singkat yang semakin membodohi siswa.

Kondisi semacam ini diperparah oleh bentuk-bentuk soal evaluasi yang disodorkan ke siswa. Sebagian besar guru fisika jarang memberikan soal yang menguji pemahaman membumi tentang materi fisika yang diajarkan. Diakui atau tidak guru lebih sering memberikan soal-soal yang hanya bersifat hafalan rumus, ketimbang soal-soal yang menggali pemahaman konsep fisika.

Tentu bukan perkara mudah untuk mengubah mindset siswa tentang bagaimana cara belajar fisika yang benar, yang sama sulitnya mengubah mindset guru fisika tentanag bagaimana cara pembelajaran fisika. Dibutuhkan tahapan-tahapan matang yang melibatkan tidak hanya siswa itu sendiri, melainkan peran guru, kepala sekolah sampai penentu kebijakan di tingkat pusatpun harus ikut bahu-membahu mengobati “penyakit kronis ” yang sudah menahun ini.

Bapak dan Ibu Ilmu Pengetahuan adalah Bahasa dan Matematika

         

Bahasa merupakan alat komunikasi yang berisi sistem lambang bunyi yang dihasilkan oleh alat ucap manusia. Bahasa terdiri atas kumpulan kata-kata , yang masing-masing mempunyai makna yaitu hubungan abstrak antara kata sebagai lambang dengan objek atau konsep yang diwakili oleh kumpulan kata atau kosa kata. Pada waktu kita berbicara atau menulis, kata-kata yang kita ucapkan atau kita tulis tidak tersusun begitu saja, melainkan mengikuti aturan yang ada. Untuk mengungkapkan gagasan, pikiran atau perasaan, kita harus memilih kata-kata yang tepat dan menyusun kata-kata itu sesuai dengan aturan bahasa. Seperangkataturan yang mendasari pemakaian bahasa, atau yang kita gunakan sebagai pedoman berbahasa inilah yangdisebut tata bahasa.

Fungsi utama bahasa, adalah sebagai alat komunikasi, atau sarana untuk menyampaikan informasi (fungsi informatif). Tetapi, bahasa pada dasarnya lebih dari sekadar alat untuk menyampaikan informasi, atau mengutarakan pikiran, perasaan, atau gagasan, karena bahasa juga berfungsi: untuk tujuan praktis: mengadakan hubungan dalam pergaulan sehari-hari, untuk tujuan artistik: manusia mengolah dan menggunakan bahasa dengan seindah-indahnya guna pemuasan rasa estetis manusia., sebagai kunci mempelajari pengetahuan-pengetahuan lain, di luar pengetahuan kebahasaan dan untuk mempelajari naskah-naskah tua guna menyelidiki latar belakang sejarah manusia, selama kebudayaan dan adat-istiadat, serta perkembangan bahasa itu sendiri (tujuan filologis).

Bahasa adalah pengetahuan dasar yang merupakan syarat wajib bagi seseorang untuk dapat berinteraksi dengan orang lain. Dengan bahasa pula kita bisa mempelajari cabang ilmu pengetahuan yang lain. Seorang dengan kemampuan berbahasa yang baik akan dengan mudah menyampaikan pesan ke orang lain ataupun menyerap pesan yang diterimanya.

Perkembangan teknologi dan dunia global pada saat ini membawa paradigm baru bahwa kita tidak hanya cukup cakap menguasai bahasa nasional saja, melainkan kita harus menguasai bahasa asing minimal bahasa Inggris. Dengan dikuasainya bahas internasional maka akan terbuka tabir penghalang yang selama ini mengungkung kita pada area terbatas nasional. Penguasaaan  bahasa internasional yang baik akan membawa dampak positif , utamanya pada pengembangan kiprah kita di dunia internasional lintas bangsa. Tidak bisa dipungkiri semua sendi kehidupan di dunia ini sangat bergantung pada bahasa sebagai alat perantara pesan.

Matematika adalah segala sesuatu yang berhubungan dengan angka dan bilangan. Namun tidak hanya sekedar itu , untuk mendeskripsikan definisi kata matematika para matematikawan belum pernah mencapai satu titik “puncak” kesepakatan yang “sempurna”. Banyaknya definisi dan beragamnya deskripsi yang berbeda dikemukakan oleh para ahli, -mungkin- disebabkan oleh ilmu matematika itu sendiri, di mana matematika termasuk salah satu disiplin ilmu yang memiliki kajian sangat luas sehingga masing-masing ahli bebas mengemukakan pendapatnya tentang matematika berdasarkan sudut pandang, kemampuan, pemahaman, dan pengalamannya masing-masing. Matematika adalah studi besaran, struktur, ruang, dan perubahan. Matematika adalah ilmu tentang berfikir dan bernalar tentang bagaimana cara memperoleh kesimpulan-kesimpulan yang tepat dari berbagai keadaan.

Umumnya matematika disikapi dengan kurang bersahabat oleh sebagian besar orang yang alergi kepadanya. Berhubungan dengan matematika, bagi mereka merupakan hal yang “menakutkan” karena harus berkutat dengan angka-angka pelik yang menguras energi otak mereka. Padahal dalam kehidupan sehari-hari semua hal selalu berhubungan dengan matematika. Oleh sebab itu sekolah di manapun diseluruh dunia mesti mencantumkan matematika sebagai salah satu mata pelajaran dalam muatan kurikulumnya.

Itulah bahasa dan matematika ibaratnya kalau bahasa adalah ibu dari ilmu pengetahuan maka matematika adalah bapak ilmu pengetahuan. Kedua cabang ilmu ini harus berjalan bersinergi membentuk kesatuan pemahaman padu. Dengan dikuasainya kedua cabang ilmu pengetahuan ini, maka sudah barang tentu kita tidak akan merasa kesulitan untuk mempelajari cabang ilmu manapun.

Dalam suatu kesempatan saya pernah berseloroh kepada murid-murid yang saya ajar, “ Coba beri  satu contoh mata pelajaran saja yang kalian pelajari yang tidak menggunakan bahasa dan matematika !” Sejenak anak-anak diam , mereka sibuk mencari jawaban. Ada yang memandang langit-langit kelas seolah disana tertayang jawaban. Ada pula yang sibuk mengernyitkan dahi agar menimbulkan kesan sedang berpikir keras.

Sejenak setelah itu  beberapa murid berlomba diri menjawab pertanyaanku.        “ PKn pak…, sejarah pak…, olah raga pak…! demikian diantaranya sahutan beberapa muridku sambil mengharap persetujuanku. “Bapak tidak akan menjawab pertanyaanmu secara gamblang, tapi dari jawaban bapak coba kamu simpulkan sendiri. Yang pertama, pada pelajaran PKn kalian mengenal Pancasila , coba tolong Niken sebutkan Pancasila !” Lalu dengan sigap Niken menyebutkan dengan jelas Pancasila satu seterusnya sampai ke lima. Sebagian siswa sudah paham maksud dari bapak gurunya, bahwa urutan pancasila itu menggunakan lambang angka kepunyaan matematika. Demikian juga untuk pelajaran sejarah saya tanyakan kapan perang Diponegoro berlangsung? Untuk pelajaran olah raga saya tanyakan berapa ukuran lapangan bola voly?

“Jadi kuasai dulu bahasa dan matematika , niscaya semua ilmu pengetahuan dapat kamu kuasai dengan baik”, begitu kata-kata akhirku untuk menutup pelajaran saat itu.

Begitu Terjaga, Kau Lihat Fisika

Mengapa tak kunjung paham? Bukankan disaat terjaga disekelilingmu adalah fisika? Coba sebutkan satu contoh sendi kehidupan yang tidak bertalian dengan fisika ! Lalu salah seorang muridku bertanya seolah tak sepaham , “ Pak, apakah biduan yang lagi nyanyi di panggung ada hubungannya dengan fisika? Saya rasa nggak ada hubungannya sama sekali !”  Sejenak batinku bersorak,  tergambar deretan fakta tak terbantahkan yang berjejal antri di ujung lidahku untuk mematahkan anggapan muridku itu.

“Begini ya nak….” ujarku yang saya buat sebijak mungkin mengawali jawaban atas pertanyaan muridku. “Ketika seorang penyanyi (saya tidak menyebut biduan) melantunkan lagunya apa yang kalian dengar?” Serentak murid-murid lain di kelas berebut menjawab “Suara pak… “, sebagian yang lain menjawab “ Bunyi pak…. “, salah satu satu muridku yang bengal tapi kreatif nyeletuk “ Jaran Goyang pak (Jaran Goyang adalah judul salah satu lagu yang sedang ngetren).  

“ Bagus…. apapun yang keluar dari mulut penyanyi tentu kita sepakat dengan kata bunyi untuk mengistilahkannya, jika kita membicarakan tentang bunyi, di alam pikiranmu mesti terpampang istilah lain seperti, gelombang bunyi, frekuensi bunyi, intensitas bunyi, taraf intensitas bunyi sampai efek Doppler. Pernahkah kalian membandingkan suara yang dihasilkan penyanyi yang satu dengan yang lain, penyanyi dengan power suara yang  kecil akan memiliki taraf intensitas yang kecil sebaliknya penyanyi yang power suaranya keras akan memiliki taraf intensitas besar. Nah… sekarang kalian tahu bahwa seorang penyanyi yang sedang bernyanyipun ternyata erat sekali hubungannya dengan fisika.”

Seolah kurang puas salah satu muridku yang lain berargumen ,“ Waktu saya berolah raga futsal, saya enggak perlu tahu fisika untuk bisa bermain bagus pak”, begitu ujarnya. Saya tersenyum, mengangguk dan setuju dengan argumennya “ Betul sekali pendapat Rizqy tadi, tidak diperlukan nilai fisika bagus untuk bisa menjadi pemain futsal yang bagus. Tapi perlu kalian ketahui atlet futsal atau sepak bola sekalipun dengan bakat dan latihan yang teratur mereka secara alamiah sudah mengamalkan ilmu fisika , bagaimana dia harus mengumpan bola pada temannya yang berjarak tertentu sehingga bola tepat sampai pada yang di tuju adalah bentuk pengamalan ilmu fisika cabang gerak parabola.” Di sudut kelas saya lirik Rizqy si jago futsal di kelas ini tampak puas dengan jawaban saya. Ada persaan damai menyelusuri labirin kalbuku ketika siswa dapat terpahamkan dengan penjelasanku.

Tentu masih seabreg sendi kehidupan yang dapat dijelaskan secara gamblang dengan ilmu fisika. Di kesempatan lain pertanyaan datang dari putri terkecilku yang kala itu masih duduk di bangku SD kelas IV. Saat itu hujan turun lebat, tapi sinar matahari tetap besinar, si kecil terobsesi dengan fenomena pelangi. “Pa…, lihatlah di langit ada warna-warna yang bagus sekali, pelangi ya pa…”, begitu celetuknya polos penuh kekaguman. “Indah sekali pa… kok bisa ya pa…, mengapa warnanya kayak kue lapis, mengapa bentuknya setengah lingkaran pa…”, rentetan pertanyaan itu begitu derasnya serasa tak sabar menunggu jawaban dari papanya.

“Begini ya dik… “, beruntung papamu guru fisika sehingga papa akan menerangkan dengan bahasa yang setingkat dengan pemahamannya, begitu fikirku. “ Betul itu namanya pelangi, terjadi karena peristiwa pemantulan, pembiasan dan peruraian sinar matahari yang datang mengenai bulir-bulir air hujan. Sedangkan bentuknya setengah lingkaran itu mengikuti bentuk matahari, paham ya dik.?”, jawabku sembari menyeka percikan air hujan yang meleleh di sudut bibir mungilnya.

Yah, begitulah jadi semua sendi kehidupan terpampang jelas, fisika , fisika dan fisika. Dari gerak melingkar mana kala terlihat putaran semua roda, mestinya angan kita akan terbawa kepada apa yang dikenal dengan frekuensi, kecepatan sudut , kecepatan linier ataupun gaya sentripetal. Bahkan seorang penaik kendaraan dalam atraksi tong setanpun telah mengamalkan ilmu fisika secara professional. Dia bisa menggeber pada kecepatan tertentu motornya agar dapat merayap pada lingkar dalam dinding silinder.

Bahkan mungkin tak pernah terbayangkan oleh orang awam bagaimana pesawat itu bisa terbang ke atas dengan penerapan perbedaan tekanan di atas dan di bawah sayap pesawat, sebagai akibat perbedaan kecepatan aliran udara di atas dan di bawah sayap yang dirancang untuk keperluan itu. Kebanyakan orang awam menganggap naiknya pesawat terbang ke atas karena mesin yang ada dalam pesawat itu.

Lalu pernahkah anda bayangkan jasa gelombang elektromagnetik yang memungkinkan kita bisa melihat danmengetahui  kejadian di seantero dunia dalam hitungan detik. Hampir semua informasi tersaji dengan secepat kilat karena di temukannya gelombang elektromagnetik. Kemajuan teknologi yang luar biasa tidak dapat dipungkiri semua bersumber dari ilmu fisika.

Maka, mengapa kita tak kunjung paham, bukankan saat kau terjaga disekelilingmu adalah fisika?