## PROBLEM SOLVING: INTRODUCTION OF SCIENCE LEARNING IN ELEMENTARY SCHOOL

## Fatchul Fauzi
Universitas Negeri Yogyakarta fatchulfauzi_23.2017@student.uny.ac.id
Article History Abstract accepted 30/09/2018 approved12/10/2018 published 30/10/2018 As a high-level thinking ability, problem solving is developed at the  level  of  primary  school  education,  especially  in  the  high grande.  Problem  solving  is  the  concept  of  thinking  ability  by understanding  the  problems  presented  and  using  the  right solutions  with  various  kinds  of  strategy  development.  The purpose  of  this  study  is  to  analyze  the  problem  solving  of students  through  the  results  of  student  worksheets  on  green plant material. The results show that students' problem solving language is simply with a problem solving indicator framework, including:  building  knowledge  related  to  issues  /  problems, determining  keywords,  determining  solution  strategies,  and determining conclusions. Keywords
Problem Solving, Science Learning, Elementary School
Social, Humanities, and Education Studies (SHEs): Conference Series https://jurnal.uns.ac.id/shes p-ISSN 2620-9284 e-ISSN 2620-9292

## PENDAHULUAN
Kemampuan  pemecahan  masalah  merupakan  salah  satu  kemampuan  penting yang harus dimiliki siswa. Pemecahan masalah merupakan kemampuan tingkat tinggi yang  digunakan  siswa  untuk  memecahakan  masalah  yang  dihadapi  dengan  memilih cara  yang  tepat  untuk  mencapai  tujuan  yang  diinginkan  (Brookhart,  2010). Kemampuan  pemecahan  masalah  perlu  diasah  dan  dikembangkan.  Dalam  hal  ini, siswa  diharapkan  mampu  memperhatikan,  menelaah  dan  berpikir  tentang  suatu masalah  untuk  selanjutnya  menganalisis  masalah  tersebut  sebagai  upaya  untuk memecahkan masalah.
Kemampuan  pemecahan  masalah  banyak  dikembangkan  dalam  pembelajaran matematika  (Hohn  and  Frey,  2002;  Fletcher,  2014;  Palmér  &  Karlsson,  2017;  Yavuz, Deringöl,  &  Arslan,  2017).  Namun  tidak  hanya  pada  matematika  saja  pemecahan masalah  dapat  dikembangkan  pada  pembelajaran  lain  seperti  ilmu  alam,  ilmu  sosial, kewarganegaraan,  dan  lainnya.  Pada  pembelajaran  IPA,  kemampuan  pemecahan masalah  menjadi  tujuan  mendasar  dari  pengajaran  sains  di  semua  tingkatan  kelas, karena  didefinisikan  sebagai  pengembangan  kemampuan  yang  dibutuhkan  untuk menyelesaiakan  suatu  masalah  melalui  prosedur  langkah  demi  langkah  sehingga mencapai suatu simpullan (Harty, Klosterman, & Matkin, 1991).
Pada  setiap  jenjang  perembangan  individu  memiliki  kemampuan  pemecahan masalah yang berbeda. Hal tersebut disesuaikan dengan perkembangan kognitif pada setiap  jenjang  perkembangan.  Kelas  tinggi  pada  sekolah  dasar,  dengan  rentang  usia 10-12 tahun, memiliki perembangan kognitif yang cukup signifikan. Pada usia ini, anak mampu mengembangkan strategi pemecahan masalah (Feldman, 2016: 253)
Berdasarkan  uraian  di  atas,  perlunya  kerangka  dasar  dari  bentuk  pengukuran pemecahan masalah dalam pembelajaran ipa di sekolah dasar khususnya kelas tinggi sebagai  kajian  menentukan  standar  pencapaian  pemecahan  masalah  pada pembelajaran tersebut.

## METODE
Penelitian  merupakan  penelitian  deskriptif  dengan  menelaah  jurnal  terkait pemecahan masalah dan hasil pekerjaan siswa. Hasil dari berbagai telaah literatur ini akan digunakan untuk mengidentifikasi indikator dalam pemecahan masalah IPA pada siswa sekolah dasar kelas tinggi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Pemecahan Masalah
Kemampuan berpikir tingkat tinggi dipandang sebagai kompetensi penting dalam pendidikan saat ini. Di antara kemampuan tersebut, kemampuan pemecahan masalah telah  menjadi  salah  satu  kemampuan  yang  diterapkan  pada  tujuan  pendidikan. Pemecahan  masalah  merupakan  sebuah  proses  yang  didefinisikan  sebagai  proses yang membutuhkan keterlibatan berbagai kemampuan berpikir. Beragam definisi atau konsepsi pemecahan masalah dikemukakan oleh beberapa ahli. Pemecahan masalah didefinisikan sebagai proses menyelesaikan masalah dengan memahami, merencanakan,  membuat  solusi,  dan  mengevaluasi  untuk  menyelesaikan  suatu  hal (Kuo  &  Hwang,  2014).  Pemecahan  masalah  dikatakan  sebagai  suatu  jalan  kreatif
(Weisberg, 2006: 120) untuk memecahakan masalah melalui pemikiran baru yang unik (Yavuz, Deringöl, & Arslan, 2017).
Pemecahan masalah memiliki karakteristik aktivitas berupa memahami masalah dengan melihat karakteristik masalah, kemudian menganalisis penyebab, mengidentifikasi alternatif, menilai alternatif, memilih satu, melaksanakan solusi pilihan, dan mengevaluasi masalah terselesaikan atau tidak (Yavuz, Deringöl, & Arslan, 2017). Siswa diberi tantangan untuk mampu menyelesaikan masalah dengan strategi, metode atau  model  yang  baru.  Dengan  pemecahan  masalah  yang  ditemukan,  hendaknya menjadi  pemberi  solusi  yang  terbaik  sehingga  tidak  muncul  masalah  lagi  (Palmér  & Karlsson, 2017).
Pólya  (dalam  Fletcher,  2014)  mengemukakan  empat  tingkatan  dalam pemecahan  masalah  yaitu:  memahami  masalah,  merancang  rencana,  melaksanakan rencana  penyelesaian,  dan      menelaah kembali. Pola  tersebut  dikembangkan melalui strategi  dengan  berbagai  pertanyaan  sehingga  pemecaahan  masalah  dapat  tepat sasaran.
Pandangan  lain  dalam  menyelesaikan  masalah  dilakukan  dengan  salah  stu rubrik  yang  dikenal  dengan  IDEAL.  IDEAL  adalah  strategi  yang  digunakan  untuk meningkatkan  kemampuan  berpikir  dan  menyelesaikan  suatu  masalah  yang diperkenalkan  oleh  Bransford  dan  Stein  (1993).  IDEAL  mengandung  makna I-Identify problem, D-Define goal, E-Explore possible strategies, A-Anticipate outcomes and act, dan  L-Look  back  and  learn .  Strategi  IDEAL  yaitu:  (1)  mengidentifikasi  masalah,  (2) mendefinisikan  tujuan,  (3)  menggali  solusi,  (4)  melaksanakan  strategi,  (5)  mengkaji kembali dan mengevaluasi dampak dari pengaruh.
Langkah penyelesaian masalah yang lain adalah dengan SOLVED , akronim dari State the problem, Options to use, Links to the past, Visual aid, Execute your answer, Do  check  back (Hohn  and  Frey,  2002).  Langkah  pemecahan  masalah  ini  mengajak siswaa  untuk  aktif  memecahkan  masalah  dengan  berkelompok  maaupun  individu. Dalam  konsep  tersebut  penekanan  pada  Do  check  back  menjadi  utama  sebagai melihat kembali strategi yang telah diambil.
Pengembangan  pemecahan  masalah  melalui  langkah:  1)  mengidentifikasi  kata kunci atau informasi yang signifikan, 2) menghubungkan informasi yang sesuai dengan masalah  atau  memunculkan  pertanyaan,  3)  memeriksa  penyebab  masalah,  4) mengembangkan solusi, 5) menganalisis kelemahan dan kelebihan alternatif jawaban, 6) memilih satu atau beberapa alternatif yang paling efektif, 7) melaksanakan alternatif paling  efektif  dalam  pemecahan  masalah  (Widiasih,  dkk.  2018).  Langkah  tersebut disajikan sebagai langkah dalam  mengajarkan sains.  Konsep sains berbedaa dengan matematika yang lebih mengutamakan perhitungan.

## Pembelajaran IPA SD Kelas Tinggi
Perkembangan  siswa  sekolah  dasar  kelas  tinggi  (kelas  4,  5,  dan  6)  merupakan perkembangan  dengan  kemampuan  kognitif  yang  cukup  baik  untuk  menunjang berbagai  informasi  dan  pengetahuan  terkait  dunia  di  sekitarnya.  Perkembangan otaknya  cukup  baik  untuk  mengaitkan  berbagai  hal  terutama  terkait  sains,  karena perkembangan  kecerdasan  dan  keingintahuan  mereka  sangat  mengagumkan (Santrock, 2011: 315).
Pembelajaran  IPA  atau  sains,  memiliki  karakteristik  pembelajaran  yang  unik dengan memfasilitasi berbgai keterampilan. Keterampilan proses sains menurut Bundu (2006:  23)dibagi  menjadi  dua  kelompok  yaitu  (1)  keterampilan  dasar  yang  meliputi observasi, klasifikasi, komunikasi, pengukuran, prediksi, dan penarikan kesimpulan; (2) keterampilan  terintegrasi  meliputi  mengidentifikasi  variabel,  menyusun  tabel  data, menyusun  grafik,  menggambarkan  hubungan  antar  variabel,  memperoleh  dan memproses data, menganalisis investigasi, menyusun hipotesis, merumuskan variabel secara operasional, merancang investigasi, dan melakukan eksperimen.

## 3rd National Seminar on Educational Innovation (SNIP 2018)
Dari  berbagai  keterampilan  diatas  sangatlah  maksimal  ketika  pembelajaran dibawa  kepada  arah  yang  memberikan  siswa  berbagai  pengalaman  belajar.  Siswa memiliki  rasa  keingintahuan  yang  tinggi,  mengidamkan  sesosok  ilmuwan  dan  selalu ingin tahu bagaimana suatu benda bekerja dan fenomena yang terjadi dilingkungannya (Abruscato  &  DeRosa,  2010:  5).  Pembelajaran  dengan  menyajikan  fenomena  yang mampu  meningkatkan  pemecahan  masalah  sangat  direkomendasikan  pada pembelajarn  IPA.  Guru  tidak  mendominasi  pembelajaran,  namun  semua  diberikan siswa untuk berpikir dalam menyelesaikan permasalahan.
Sesuai pada tingkatan perkembangan menurut Piaget, siswa kelas tinggi berada pada operasional-formal, mereka berkembang dari pemikiran konkret menuju abstrak. Siswa akan mampu berpikir hipotetis, lebih-lebih mereka dapat diajak berpikir layaknya ilmuwan  (Shaffer,  &  Kipp,  2010:  223-224).  Sedianya  dengan  pembelajaran  IPA  yang memiliki  karakteristik  pembelajaran  dengan  proses  yang  kompleks,  sangat memfasilitasi siswa untuk berkembang dan berpikir lebih nyata.
Strategi  siswa  dalam  memecahkan  masalah  sangat  berkembang  dan  memiliki strategi  untuk  mencoba  dan  terus  mencoba.  Kemampuan  dalam  menggunakan berbagai strategi sangat beragam, dan berbagai variabel-variabel dalam menggunakan strategi  tersebut  pun  sangat  banyak.  Siswa  mampu  menggunakan  prinsip  ilmiah, berkomunikasi, dan melakukan berbagai macam tugas dalam beberapa waktu (Shaffer & Kipp, 2010: 258).
Masalah  yang  disajikan  dalam  pembelajaran  IPA  sekolah  dasar  kelas  tinggi adalah  terkait  masalah  aplikatif  masalah  IPA  yang  ada  di  lingkungannya.  Ruang lingkup  bahan  kajian  IPA  untuk  SD  kelas  tinggi  meliputi  aspek-aspek-aspek  Makhluk hidup  dan  proses  kehidupan,  Benda/materi,  sifat-sifat  dan  kegunaannya,  Energi  dan perubahannya, Bumi dan alam semesta meliputi: tanah, bumi, tata surya, dan benda- benda langit lainnya.

## Indikator Pemecahan Masalah
Pengukuran  pemechan  masalah  dalam  pembelajaran  dikategorikan  dalam bentuk penilaian kognitif dalam bentuk tingkatan perkembangan Piaget maupun afektif daalam  tahapan  sosio-konstruktivisme  Vygotsky  (Kuo  &  Hwang,  2014;  Yavuz, Deringöl,  &  Arslan,  2017).  Kerangka  indikator  dalam  pemecahaan  masalah  pada pembelajaran  IPA  meliputi  langkah  pemecahan  masalah  dengan  pencapaian  kognitif siswa,  yaitu:  1)  membangun  pengetahuan  terkait  isu/masalah,  2)    menentukan  kata kunci, 3) menentukan strategi solusi, 4) menentukan simpulan.
Penjelasan kerangka pemecahan masalah adalah sebagai berikut:
1.  Membangun pengetahuan terkait isu/masalah Masalah yang disajikan hendaknya yang benar-benar relevan dengan materi yang hendak dicapai siswa. Siswa mampu memahami konsep yang disajikan oleh masalah.
2.  Menentukan kata kunci Siswa mampu menentukan kata kunci utama dalam masalah yang disajikan. Kata kunci berupa frasa yang terkait dengan materi yang dikuasai siswa.
3.  Menentukan strategi solusi
Siswa  mampu menentukan  solusi  dari  masalah  yang  disajikan.  Solusi  yang diambil memiliki strategi penyelesaian dengan minimal dua alternatif.
4.  Menentukan simpulan
Siswa menentukan simpulan dengan memilih solusi terbaik dari strategi yang telah ditentukan.
Dari  hasil  pekerjaan  siswa,  pada  mata  pelajaran  tumbuhan  hijau  memperoleh analisis bahwa, dengan penyajiann pertanyaan.

## 3rd National Seminar on Educational Innovation (SNIP 2018)
Dewi  senang  menanam  bunga  di  pot.  Dia  rajin  menyirami  dan  memberi  pupuk. Dewi  sangat  sayang  pada  tanaman-tanaman  tersebut.  Suatu  malam,  Dewi  hendak menaruh tanaman dikaamarnya. Akan tetapi ayah Dewi melarangnya. Mengapa ayah melarang Dewi menempatkan tanaman di dalam kamar?

## Jawaban beberapa siswa:
A  :  Karena  tanaman  itu  jika  diletakan  di  dalam  kamar  akan  mudah  layu  karena suhu udara di dalam kamar berbeda dengan suhu udara di luar.
B  :  Karena  tumbuhan  tidak  bias  bernafas  dan  kalau  pagi  tumbuhan  tidak memasak  dengan  cahaya  matahari.  Tumbuhan  bisa  memasak  dengan lampu  tapi  kalau  masak  dengan  cahaya  matahari  akan  lebih  cepat masaknya.
C : Karena jika Dewi menaruhnya di dalam kamar maka tanaman tersebut tidak dapat  menghirup  oksigen  dan  di  kamar  akan  ada  terlalu  banyak karbondioksida.
D  :  Karena  nanti  tanaman  Dewi  tidak  dapat  berfotosintesis  jika  di  malam  hari tanaman tidak menghirup karbondioksida melainkan menghirup oksigen dan mengeluarkan karbondioksida.
Dari penjelasan pengantar kerangka indikator pemecahan masalah pembelajaran IPA sekolah dasar kelas tinggi diatas, dapat dijadikan sebagai analisis jawaban siswa. Dalam  menjawab  suatu  soal  pemecahan  masalah  diawali  dengan  membangun pengetahuan terkait isu/masalah, hal ini dibuktikan dengan adanya siswa mengaitkan dengan  konteks  permasalahan  yaitu  tanaman.  Indikator  yang  kedua  yaitu  munculnya kata  kunci  yang  dijadikan  patokan  dalam  menjawab  masalah  pada  jawaban  A  dan  C memunculkan kata kunci berupa “meletakan di dalam kamar”. Selanjutnya siswaa akan menetukan  solusi  terkait  permasalahan  yang  terjadi.  Solusi  yang  diberikan  A menunjukkan  hal  yang  logis,  namun  solusi  yang  di  berikan  pada  B  menunjukkan  hal yang tidak sesuai dengan permintaan jawaban. Pada jawaban C dan D menunjukkan solusi  yang  hampir  sesuai  dengan  harapa,  yakni  terkait  karbondioksida  yang dihasilkan,  namun  masih  kurang  tepat.  Tahap  terakhir  dari  siswaa  adalah  memberi solusi dengan ciri khas adaalah menyertakan kata “sehingga” atau “jadi” namun pada jawaban  siswa  A,  B,  C,  dan  D  tidaak  memunculkan  simpulan  akhir  daari  pemecahan masalah yang diberikan.
Pola  jawaban  yang  diberikan  siswa  adalah  pola  ang  sering  muncul  pada  siswa usia  sekolah  dasa,  khususnya  kelas  tinggi.  Pola  jawaban  tersebut  merupakan  pola dalam kerangka pemecahan masalah.

## SIMPULAN
Kemampuan berpikir tingkat tinggi pemecahan masalah telah menjadi salah satu kemampuan  yang  diterapkan  pada  tujuan  pendidikan.  Pemecahan  masalah  sebagai proses  menyelesaikan  masalah  dengan  memahami,  merencanakan,  membuat  solusi, dan  mengevaluasi  dari  solusi  yang  telaah  dipilih.  Kerangka  indikator  dalam pemecahaan  masalah  pada  pembelajaran  IPA  meliputi  langkah  pemecahan  masalah dengan  pencapaian  kognitif  siswa,  yaitu:  1)  membangun  pengetahuan  terkait isu/masalah, 2)  menentukan kata kunci, 3) menentukan strategi solusi, 4) menentukan simpulan.  Meskipun  siswa  sekolah  dasar  memiliki  cara  pemecahan  masalah  yang sederhana,  namun  kemamuan  tersebut  harus  selalu  diasah,  khususnya  dalam  setiap pembelajaran di kelas.

## DAFTAR PUSTAKA
Abruscato,  J.,  &  DeRosa,  D.  A.  (2010). Teaching  Children  Science:  A  Discovery Approach, Seventh Edition. USA: Pearson.

## 3rd National Seminar on Educational Innovation (SNIP 2018)
Brookhart,  S.M.  (2010). Howto  assess  higher-order  thinking  skills  in  your  classroom . USA: ASCD. Bransford  ,  J.,  dan  Stein,  B.S.  (1993).  The IDEAL  Problem  Solver:  A  Guide  for Improving Thinking, Learning, and Creativity (2nd ed) . New York: W.H. Freeman. Bundu.  P.  (2006). Penilaian  Keterampilan  Proses  dan  Sikap  Ilmiah .  Jakarta: Depdiknas.
Harty, H., Klosterman, P., & Matkin, J. (1991). Science Problem Solving Approaches in Elementary School Classrooms. School Science and Mathematics . 91 (1). 10-14. Hohn,  R.  L.,  and  Frey,  B.  (2002).  Heuristic  training  and  performance  in  elementary mathematical problem solving. The Journal of Educational Research , 95(6), 374 – 80.
Feldman,  Robert  S.  (2016). Discovering  the  life  span .  Fourth  Edition.  New  York: Pearson
Kuo,  F.-R.,  &  Hwang,  G.-J.  (2014).  A  Five-Phase  Learning  Cycle  Approach  to Improving the Web-based Problem-Solving Performance of Students. Educational Technology & Society , 17 (1), 169 –184. Weisberg,  R.  W.  (2006). Creativity  :  understanding  innovation  in  problem  solving, science, invention, and the arts . USA: John Wiley & Sons, Inc. Yavuz,  G.,  Deringöl,  Y.,  Arslan,  Ç.  (2017).  Elementary  School  Students  Perception Levels of Problem Solving Skills. Universal Journal of Educational Research .5(11): 1896-1901, DOI: 10.13189/ujer.2017.051106
Palmér,  H.,  &  Karlsson,  L.  (2017).  Primary  School  Students’  Images  of  Problem Solving in Mathematics. Teaching and Learning in Maths Classrooms , Research in Mathematics Education Springer International Publishing, DOI 10.1007/978-3-
319-49232-2_4
Santrock,  J.  W.,  (2011). Perkembangan  Masa  Hidup .  Edisi  Ketigabelas.  Jakarta: Penerbit Erlangga.
Shaffer,  D.  R.,  &  Kipp,  K.  (2010). Developmental  Psychology:  Childhood  and Adolescence 9th Edition . Canada: Wadsworth Cengage Learning. Sigelman, C. K., & Rider, E. A. (2015). Life-Span Human Development, Ninth Edition . Canada: Cengage Learning.
Widiasih,  Permanasari,  A.,  Riandi,  &  Damayanti,  T.  (2018)  The  profile  of  problem- solving  ability  of  students  of  distance  education  in  science  learning. Journal  of Physics: Conference Series. 1013 012081. doi :10.1088/1742-
6596/1013/1/012081. Fletcher,  N.  (2014). Journal  Of  Mathematics  Education  At  Teachers  College:  A Century of Leadership in Mathematics and Its Teaching Mathematic Pre-K through 8 . Columbia University