Dasar dan Proses Pembelajaran Fisika: Metode Ilmiah

Metode ilmiah

Disusun

Oleh

Wirandica Wirananda

Definisi Metode Ilmiah

Metode ilmiah atau proses ilmiah (bahasa Inggris: scientific method) merupakan proses keilmuan untuk memperoleh pengetahuan secara sistematis berdasarkan bukti fisis. Ilmuwan melakukan pengamatan serta membentuk hipotesis dalam usahanya untuk menjelaskan fenomena alam. Prediksi yang dibuat berdasarkan hipotesis tersebut diuji dengan melakukan eksperimen. Jika suatu hipotesis lolos uji berkali-kali, hipotesis tersebut dapat menjadi suatu teori ilmiah. Metode ilmiah adalah cara menerapkan prinsip-prinsip logis terhadap penemuan, pengesahan dan penjelasan tentang suatu kebenaran.

Unsur metode ilmiah

Metode berasal dari Bahasa Yunani, yaitu “Methodos” yang artinya cara atau jalan yang ditempuh. Sedangkan ilmiah mempunyai arti sesuatu yang berhubungan dengan ilmu. Jadi, metode ilmiah adalah suatu cara untuk mencari ilmu pengetahuan yang dimulai dari penentuan masalah, pengumpulan data yang relevan, analisis data dan interpretasi temuan, diakhiri dengan penarikan kesimpulan.

Menurut Almadk (1939), metode ilmiah adalah cara menerapkan prinsip-prinsip logis terhadap penemuan, pengesahan dan penjelasan kebenaran. Sedangkan Ostle (1975) berpendapat bahwa metode ilmiah adalah pengejaran terhadap sesuatu untuk memperoleh sesuatu iterelasi.

Para ilmuwan dan filsuf memberikan pula berbagai perumusan mengenai pengertian metode ilmiah. George Kneller menegaskan bahwa metode ilmiah merupakan struktur rasional dari penyelidikan ilmiah yang disitu pangkal-pangkal duga disusun dan diuji. Harold Titus menyatakan pula bahwa metode ilmiah merupakan proses atau langkah untuk memperoleh pengetahuan.

Unsur utama metode ilmiah adalah pengulangan lima langkah berikut:

Karakterisasi (pengamatan dan pengukuran)
Hipotesis (penjelasan teoretis yang merupakan dugaan atas hasil pengamatan dan pengukuran)
Prediksi (deduksi logis dari hipotesis)
Eksperimen (pengujian atas semua hal di atas)
Evaluasi dan Pengulangan

Karakterisasi

Metode ilmiah bergantung pada karakterisasi yang cermat atas subjek investigasi. Dalam proses karakterisasi, ilmuwan mengidentifikasi sifat-sifat utama yang relevan yang dimiliki oleh subjek yang diteliti. Selain itu, proses ini juga dapat melibatkan proses penentuan (definisi) dan pengamatan; pengamatan yang dimaksud seringkali memerlukan pengukuran dan/atau perhitungan yang cermat.

Proses pengukuran dapat dilakukan dalam suatu tempat yang terkontrol, seperti laboratorium. Proses pengukuran sering memerlukan peralatan ilmiah khusus seperti termometer, spektroskop, atau voltmeter, dan kemajuan suatu bidang ilmu biasanya berkaitan erat dengan penemuan peralatan semacam itu. Hasil pengukuran secara ilmiah biasanya ditabulasikan dalam tabel, digambarkan dalam bentuk grafik, atau dipetakan, dan diproses dengan perhitungan statistika seperti korelasi dan regresi.

Prediksi dari hipotesis

Hipotesis yang berguna akan memungkinkan prediksi berdasarkan deduksi. Prediksi tersebut mungkin meramalkan hasil suatu eksperimen dalam laboratorium atau pengamatan suatu fenomena di alam. Prediksi tersebut dapat pula bersifat statistik dan hanya berupa probabilitas. Hasil yang diramalkan oleh prediksi tersebut haruslah belum diketahui kebenarannya

Jika hasil yang diramalkan sudah diketahui, hal itu disebut konsekuensi dan seharusnya sudah diperhitungkan saat membuat hipotesis. Jika prediksi tersebut tidak dapat diamati, hipotesis yang mendasari prediksi tersebut belumlah berguna bagi metode bersangkutan dan harus menunggu metode yang mungkin akan datang. Sebagai contoh, teknologi atau teori baru boleh jadi memungkinkan eksperimen untuk dapat dilakukan.

Eksperimen

Setelah prediksi dibuat, hasilnya dapat diuji dengan eksperimen. Jika hasil eksperimen bertentangan dengan prediksi, maka hipotesis yang sedak diuji tidaklah benar atau tidak lengkap dan membutuhkan perbaikan atau bahkan perlu ditinggalkan. Jika hasil eksperimen sesuai dengan prediksi, maka hipotesis tersebut boleh jadi benar namun masih mungkin salah dan perlu diuji lebih lanjut.

Eksperimen tersebut dapat berupa eksperimen klasik di dalam laboratorium atau ekskavasi arkeologis.Pencatatan juga akan membantu dalam reproduksi eksperimen.

Evaluasi dan pengulangan

Proses ilmiah merupakan suatu proses yang iteratif, yaitu berulang. Pada langkah yang manapun, seorang ilmuwan mungkin saja mengulangi langkah yang lebih awal karena pertimbangan tertentu. Ketidakberhasilan untuk membentuk hipotesis yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang subjek yang sedang dipelajari. Ketidakberhasilan suatu hipotesis dalam menghasilkan prediksi yang menarik dan teruji dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan kembali hipotesis tersebut atau definisi subjek penelitian. Ketidakberhasilan eksperimen dalam menghasilkan sesuatu yang menarik dapat membuat ilmuwan mempertimbangkan ulang metode eksperimen tersebut, hipotesis yang mendasarinya, atau bahkan definisi subjek penelitian itu. Dapat pula ilmuwan lain memulai penelitian mereka sendiri dan memasuki proses tersebut pada tahap yang manapun. Mereka dapat mengadopsi karakterisasi yang telah dilakukan dan membentuk hipotesis mereka sendiri, atau mengadopsi hipotesis yang telah dibuat dan mendeduksikan prediksi mereka sendiri. Sering kali eksperimen dalam proses ilmiah tidak dilakukan oleh orang yang membuat prediksi, dan karakterisasi didasarkan pada eksperimen yang dilakukan oleh orang lain.

Kriteria Metode Ilmiah

1. Berdasarkan fakta

Keterangan yang ingin diperoleh dalam penelitian yang akan dianalisa harus berdasarkan fakta-fakta yang nyata, tidak berdasarkan daya khayal, legenda, atau sejenisnya.

2. Bebas dari prasangka

Harus mempunyai sifat bebas prasangka, bersih dan jauh dari pertimbangan subjektif.

3. Menggunakan prinsip-prinsip analisis

Semua masalah harus dicari sebab-musabab serta pemecahannya dengan menggunakan analisa yang logis. Semua kejadian harus dicari sebab-akibat dengan menggunakan analisa yang tajam.

4. Perumusan masalah, antara lain dengan menyusun hipotesis

Hipotesa digunakan untuk memandu jalan pikiran kea rah tujuan yang ingin dicapai sehingga hasil yang ingin diperoleh akan mengenai sasaran yang tepat.

5. Menggunakan ukuran objektif

Ukuran yang digunakan tidak boleh dengan mengandalkan perasaan atau menurut hati nurani. Pertimbangan-pertimbangan harus dibuat secara objektif dengan pikiran yang waras.

6. Menggunakan teknik kuantitatif dan atau kualitatif

Data yang didapat menggunakan data ukuran kuantitatif, contoh ton, mm, ohm, kilogram, dan sebagainya. Tidak menggunakan ukuran seperti sejauh mata memandang, sehitam aspal, dan sebagainya.

Karakteristik metode ilmiah

Bersifat kritis, analistis, artinya metode menunjukkan adanya proses yang tepat untuk mengidentifikasi masalah danmenentukan metode untuk pemecahan masalah.
Bersifat logis, artinya dapat memberikan argumentasi ilmiah. Kesimpulan yang dibuat secara rasional berdasarkan bukti-bukti yang tersedia
Bersifat obyektif, artinya dapat dicontoh oleh ilmuwan lain dalam studi yang sama dengan kondisi yang sama pula. Bersifat konseptual, artinya proses penelitian dijalankan dengan pengembangan konsep dan teori agar hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.
Bersifat empiris, artinya metode yang dipakai didasarkan pada fakta di lapangan
Bersifat konseptual, artinya proses penelitian dijalankan dengan pengembangan konsep dan teori agar hasilnya dapat dipertanggungjawabkan.

Ciri-ciri penelitian ilmiah adalah:

1. Purposiveness, fokus tujuan yang jelas

2. Rigor, teliti, memiliki dasar teori dan disain metodologi yang baik

3. Testibility, prosedur pengujian hipotesis jelas

4. Replicability, Pengujian dapat diulang untuk kasus yang sama atau yang sejenis;

5. Objectivity, Berdasarkan fakta dari data aktual : tidak subjektif dan emosional;

6. Generalizability, Semakin luas ruang lingkup penggunaan hasilnya semakin berguna;

7. Precision, Mendekati realitas dan confidence peluang kejadian dari estimasi dapat dilihat;

8. Parsimony, Kesederhanaan dalam pemaparan masalah dan metode penelitiannya.

Langkah – Langkah Metode Ilmiah

Metode ilmiah merupakan suatu prosedur (urutan langkah) yang harus dilakukan untuk melakukan suatu proyek ilmiah (science project). Secara umum metode ilmiah meliputi langkah-langkah berikut:

Observasi Awal
Mengidentifikasi Masalah
Merumuskan atau Menyatakan Hipotesis
Melakukan Eksperimen
Menyimpulkan Hasil Eksperimen

1. Observasi awal:

Setelah topik yang akan diteliti dalam proyek ilmiah ditentukan, langkah pertama untuk melakukan proyek ilmiah adalah melakukan observasi awal untuk mengumpulkan informasi segala sesuatu yang berhubungan dengan topik tersebut melalui pengalaman, berbagai sumber ilmu pengetahuan, berkonsultasi dengan ahli yang sesuai.

Gunakan semua referensi: buku, jurnal, majalah, koran, internet, interview, dll
Kumpulkan informasi dari ahli: instruktur, peneliti, insinyur, dll
Lakukan eksplorasi lain yang berhubungan dengan topik.

2. Mengidentifikasi masalah:

Permasalahan merupakan pertanyaan ilmiah yang harus diselesaikan. Permasalahan dinyatakan dalam pertanyaan terbuka yaitu pertanyaan dengan jawaban berupa suatu pernyataan, bukan jawaban ya atau tidak. Sebagai contoh: Bagaimana cara menyimpan energi surya di rumah?

Batasi permasalahan seperlunya agar tidak terlalu luas.
Pilih permasalahan yang penting dan menarik untuk diteliti.
Pilih permasalahan yang dapat diselesaikan secara eksperimen.

3. Merumuskan atau menyatakan hipotesis:

Hipotesis merupakan suatu ide atau dugaan sementara tentang penyelesaian masalah yang diajukan dalam proyek ilmiah. Hipotesis dirumuskan atau dinyatakan sebelum penelitian yang seksama atas topik proyek ilmiah dilakukan, karenanya kebenaran hipotesis ini perlu diuji lebih lanjut melalui penelitian yang seksama. Yang perlu diingat, jika menurut hasil pengujian ternyata hipotesis tidak benar bukan berarti penelitian yang dilakukan salah.

Gunakan pengalaman atau pengamatan lalu sebagai dasar hipotesis
Rumuskan hipotesis sebelum memulai proyek eksperimen

4. Melakukan Eksperimen:

Eksperimen dirancang dan dilakukan untuk menguji hipotesis yang diajukan. Perhitungkan semua variabel, yaitu semua yang berpengaruh pada eksperimen. Ada tiga jenis variabel yang perlu diperhatikan pada eksperimen: variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol.

Varibel bebas merupakan variabel yang dapat diubah secara bebas. Variabel terikat adalah variabel yang diteliti, yang perubahannya bergantung pada variabel bebas. Variabel kontrol adalah variabel yang selama eksperimen dipertahankan tetap.

Usahakan hanya satu variabel bebas selama eksperimen
Pertahankan kondisi yang tetap pada variabel-variabel yang diasumsikan konstan
Lakukan eksperimen berulang kali untuk memvariasi hasil.
Catat hasil eksperimen secara lengkap dan seksama.

5. Menyimpulkan hasil eksperimen:

Kesimpulan proyek merupakan ringkasan hasil proyek eksperimen dan pernyataan bagaimana hubungan antara hasil eksperimen dengan hipotesis. Alasan-alasan untuk hasil eksperimen yang bertentangan dengan hipotesis termasuk di dalamnya. Jika dapat dilakukan, kesimpulan dapat diakhiri dengan memberikan pemikiran untuk penelitian lebih lanjut.

Jika hasil eksperimen tidak sesuai dengan hipotesis:

Jangan ubah hipotesis
Jangan abaikan hasil eksperimen
Berikan alasan yang masuk akal mengapa tidak sesuai
Berikan cara-cara yang mungkin dilakukan selanjutnya untuk menemukan penyebab ketidaksesuaian
Bila cukup waktu lakukan eksperimen sekali lagi atau susun ulang eksperimen.

Tujuan Metode Ilmiah

Tujuan metode ilmiah adalah untuk mendapatkan pengetahuan ilmiah (yang rasional dan teruji) sehingga merupakan pengetahuan yang dapat diandalkan. Selain itu metode ilmiah bertujuan untuk :

Mengorganisasikan suatu fakta
Dapat mengaitkan fakta-fakta yang menjadi kajian
Merupakan suatu pengejaran terhadap kebenaran yang diatur oleh pertimbangan-pertimbangan logis.

Manfaat Menulis Ilmiah

Melatih berpikir tertib dan teratur karena menulis ilmiah harus mengikuti tata cara penulisan yang sudah ditentukan prosedur tertentu, metode dan teknik, aturan / kaidah standar, disajikan teratur, runtun dan tertib.
Menulis ilmiah memerlukan literatur, buku-buku ilmiah, kamus, ensiklopedia yang disusun tertib.
Oleh sebab pada hakikatnya sebuah karangan ilmiah ialah laporan tentang kebenaran yang diperoleh dari hasil penelitian di lapangan.
Karena dalam karya ilmiah ada organ yang disebut bab pembahasan yang berfungsi menganalisis, memecahkan dan menjawab setiap permasalahan sampai tuntas hingga ditemukannya jawaban berupa karya ilmiah.
Karena dalam karya ilmiah ada orang yang disebut bab landasan teori atau kerangka teoritis yang berfungsi memaparkan teori-teori para ahli seta mengomentari atau mengkritiknya untuk mendukung dan memperkuat argumen penulis.
Bahasa komunikatif ilmiah memiliki syarat :