## PENGUATAN PEMAHAMAN DAN PRAKTIK GURU IPA DALAM INTEGRASI LOW-CARBON STEM DALAM PEMBELAJARAN
N.Y Indriyanti * , Budi Utami, Bayu Antrakusuma, I. A Fakhrudin, Annisa Nur Khasanah, Riezky Maya Probosari, Sri Widoretno & Daniswara Prasetya Program Studi Pendidikan IPA, FKIP, Universitas Sebelas Maret, Indonesia
*Email : nurma.indriyanti@staff.uns.ac.id

## Abstrak
Pemahaman Guru IPA dan Praktik Implementasi Pembelajaran IPA berbasis STEM (Science, Technology,  Engineering  and  Mathematics)    guru  masih  kurang.  Tujuan  dari  kegiatan pengabdian  ini  adalah  mendampingi  guru  disekolah  memproduksi  perangkat  pembelajaran berbasis  Low-Carbon  STEM  untuk  meningkatkan  kualitas  pembelajaran  IPA  ramah lingkungan.  Low-Carbon  STEM  adalah  perangkat  pembelajaran  yang  dikemas  berdasarkan sintaks  Engineering  Design  Process  (Define,  Learn,  Plan,  Try,  Test,  and  Decide)  yang menerapkan  konsep  ramah  lingkungan.  Perangkat  pembelajaran  yang  dikembangkan  mitra dirancang  untuk  mendorong  kemampuan  siswa  dalam  memproduksi  sesuatu  yang  baru  yang dapat memberikan dampak positif bagi perkembangan pola pikir anak dalam pengintegrasian bidang  STEM  dan  tentunya  tetap  menjaga  kelestarian  lingkungan.  Hasil  akhir  dari  kegiatan ini diharapkan guru dapat menerapkan Low Carbon STEM pada perangkat pembelajaran IPA di  tingkat  kelas  yang  lain  dan  ditularkan  dalam  ranah  yang  lebih  luas  seperti  MGMP  IPA. Metode  yang  dilaksanakan  dimulai  dengan  kegiatan  analisis  kebutuhan  mitra  sekolah  di Surakarta.  Kegiatan  dilanjutkan  dengan  workshop  materi  Low  Carbon  STEM  kepada  guru sekolah  mitra  yang  dipandu  oleh  ketua  pengabdian.  Kegiatan  dilanjutkan  dengan pendampingan praktik pembuatan perangkat pembelajaran Low Carbon STEM yang dipandu oleh  semua  tim  pengabdi  dan  ditularkan  guru  mitra  ke  MGMP  IPA.  Metode  akhir  yang digunakan  adalah  deskriptif  kualitatif.  Deskriptif  kualitatif  didapatkan  dari  angket  dan wawancara  setelah  pendampingan  penyusunan  perangkat  pembelajaran  Low  Carbon  STEM. Hasil angket dan wawancara disajikan dalam data deskriptif kualitatif.
Kata kunci: Perangkat Pembelajaran IPA, Low-Carbon STEM

## PENDAHULUAN
Perkembangan abad ke-21 dikenal sebagai perkembangan abad pengetahuan, abad ekonomi berbasis pengetahuan,  abad teknologi  informasi,  globalisasi dan revolusi industri 4.0  (Kennedy & Odell, 2014). Revolusi industri 4.0 ditandai dengan perkembangan teknologi yang cepat dan masif yang  dapat  merubah  semua  aspek  kehidupan  manusia,  sehingga  manusia  harus  mempunyai kompetensi  yang  tinggi  untuk  dapat  bertahan.  Perkembangan  abad-21  menimbulkan  persaingan sumber  daya  manusia  yang  tidak  dapat  terlepas  dari  peran  bidang  pendidikan.  Perubahan  dan perkembangan  yang  terjadi  dalam  bidang  pendidikan  membutuhkan  sumber  daya  manusia  yang berkualitas  serta  mampu  berkompetensi  agar  sanggup  menyesuaikan  diri  terhadap  perubahan zaman, sehingga diperlukan sumber daya manusia yang memiliki keterampilan  (Margot & Kettler, 2019).  Unsur  keterampilan  yang  dibutuhkan  antara  lain  kecakapan  hidup  dan  karir;  media  dan informasi;  keterampilan  belajar  kritis  dan  berinovasi;  serta  keterampilan  dalam  teknologi.  Salah satu keterampilan yang berperan penting di abad ke-21 adalah keterampilan dalam teknologi.
Perkembangan teknologi di abad ke-21 yang cepat dan masif perlu diimbangi dengan inovasi pembaharuan teknologi yang baru, kenyataan di lapangan selama ini sebagian besar guru disekolah hanya  mengulang  fakta  dan  konsep  yang  sudah  ada  dan  sangat  jarang  menciptakan  sesuatu teknologi  yang  baru.  Kreativitas  dalam  peningkatan  pembaharuan  teknologi  dan  daya  saing  dapat ditingkatkan  salah  satunya  melalui  pendekatan  pembelajaran  STEM  ( Science,  Technology, Engineering  and  Mathematics (Breiner,  Harkness,  Johnson,  &  Koehler,  2012).  Pembelajaran STEM menuntut peserta didik menjadi inovator, pemecah masalah, penemu, mampu berpikir logis, dan  sadar  teknologi.  STEM  merupakan  suatu  pendekatan  pembelajaran  untuk  mengajarkan Science, Technology, Engineering and Mathematics.
STEM  terdiri  dari  4  aspek; Science (Sains)  merujuk  pada  literasi  sains  yaitu  kemampuan dalam  mengidentifikasi  informasi  ilmiah,  lalu  mengaplikasikannya  dalam  dunia  nyata  yang  juga
berperan  dalam  mencari  solusi. Technology (Teknologi)  merujuk  pada  literasi  teknologi  yaitu keterampilan  dalam  menggunakan  berbagai  teknologi,  belajar  mengembangkan  teknologi, menganalisis teknologi yang dapat mempengaruhi pemikiran siswa dan masyarakat (Kuenzi, 2008). Engineering (Teknik)  merujuk  pada  literasi  desain  yaitu  kemampuan  dalam  mengembangkan teknologi  dengan  desain  yang  lebih  kreatif  dan  inovatif  melalui  penggabungan  berbagai  bidang keilmuan. Mathematics (Matematika)  merujuk  pada  literasi  matematika  yaitu  kemampuan  dalam menganalisis  dan  menyampaikan  gagasan,  rumusan,  menyelesaikan  masalah  secara  matematik dalam pengaplikasiannya (Breiner et al., 2012). STEM merupakan pembelajaran yang mengaitkan dan  mengintegrasikan  keempat  aspek Science,  Technology,  Engineering  dan  Mathematics secara logis,  realistis  dan  komprehensif  (Setiawan  dkk,  2020).  Dari  keempat  komponen  STEM  dapat diaplikasikan  minimal  dua  komponen  yang  dapat  digabungkan  untuk  mencapai  tujuan pembelajaran  yang  diinginkan.  Pembelajaran  STEM  diharapkan  mampu  membangun  konseptual pemahaman  tentang  bagaimana  pembelajaran  STEM  yang  menggabungkan  berbagai  bidang  ilmu bersifat interaktif dan adaptif (Ostler, 2012).
Pada pembelajaran  STEM perlu adanya penekanan  aspek dalam proses pembelajaran yaitu: 1)  mengajukan  pertanyaan  ( science )  atau  mendefinisikan  masalah  ( engineering ),  2) mengembangkan  dan  menggunakan  model,  3)  merencanakan  dan  melakukan  investigasi,  4) menganalisis  dan  menafsirkan  data  ( mathematics ),  5)  menggunakan  matematika,  teknologi informasi,  komputer,  dan  berpikir  komputasi,  6)  membangun  eksplanasi  (science)  dan  merancang solusi (engineering), 7) terlibat dalam argument berdasarkan bukti, 8) memperoleh, mengevaluasi, dan  mengkomunikasikan  informasi  (Afriana  dkk,  2016).  Pendekatan  pembelajaran  STEM merupakan  pendekatan  dalam  pembelajaran  yang  terintegrasi  dengan  berbagai  disiplin  ilmu (Susanti  dkk,  2018),  salah  satu  disiplin  ilmu  adalah  Ilmu  Pengetahuan  Alam  yang  menekankan pada pendidikan ramah lingkungan atau Low Carbon . Low  Carbon atau  yang  dikenal  rendah  karbon  sudah  banyak  dilakukan  oleh  negara-negara maju  yang  bertujuan  untuk  mengurangi  emisi  Gas  Rumah  Kaca  (GRK),  mengeksploitasi  energi rendah  karbon  dan  memastikan  pertumbuhan  ekonomi  berkelanjutan.  Perlu  adanya  kesadaran pembangunan  rendah  karbon  untuk  pembangunan  berkelanjutan  (Permanasari  dkk,  2019). Teknologi  rendah  karbon  adalah  cara  yang  signifikan  untuk  mengurangi  pemanasan  iklim,  krisis energi  dan  pembangunan  berkelanjutan  (Lv  and  Qin,  2016).  Dalam  mengajarkan  konsep  rendah karbon,  perlu  adanya  peran  Pendidikan  yang  harus  diajarkan  sejak  usia  dini.  Pendidikan  rendah karbon telah menjadi perhatian utama dalam beberapa tahun terakhir secara bertahap menjadi fokus bidang Pendidikan (Huda et al , 2019).
Pembelajaran  STEM  yang  terintegrasi  dengan  pembelajaran  proyek  dapat  meningkatkan minat  belajar  siswa,  pembelajaran  menjadi  lebih  berwarna,  membantu  siswa  dalam  memecahkan masalah dalam kehidupan nyata, menunjang karir masa depan (Capraro et al , 2013). Pembelajaran dengan  menggunakan  proyek  dapat  memberikan  tantangan  dan  motivasi  siswa  karena  melatih berpikir kritis, analisis, dan meningkatkan ketrampilan berpikir tingkat tinggi (Capraro et al , 2013). Pembelajaran dengan menggunakan STEM juga mendorong literasi sains siswa dan teknologi yang nampak dari membaca, menulis, mengamati, serta melakukan sains sehingga dapat dijadikan bekal untuk hidup bermasyarakat dan memecahkan permasalahan yang dihadapi dalam kehidupan sehari- hari  yang  terkait  dengan  bidang  ilmu  STEM  (Mayasari  dkk,  2014)  Berdasarkan  paparan  diatas perlu adanya pembahasan lebih lanjut terkait Low Carbon STEM.

## METODE
Metode pelaksanaan pengabdian pendampingan produksi Low Carbon STEM Project dibagi dalam beberapa tahap sebagai berikut:
a. Workshop
Pada  tahap  ini  disampaikan  materi  mengenai  materi Low  Carbon  STEM  Project .  Materi pelatihan yang diberikan yaitu:
 Pengenalan pembelajaran STEM beserta langkah-langkahnya
 Pengenalan konsep Low Carbon STEM
 Penanaman konsep pembelajaran IPA ramah lingkungan
 Cara kerja memproduksi perangkat pembelajaran Low Carbon STEM Project
b. Focus Group Discussion
c. Forum Refleksi Kegiatan
d. Survey dan Wawancara Pra dan Pasca Pendampingan.
Sebelum  dan  Setelah  kegiatan  produksi  dan  pendampingan Low  Carbon  STEM  Project selesai, dilakukan wawancara kepada guru mitra dan pembagian angket untuk mengetahui sejauh mana kegiatan pengabdian ini bermanfaat.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Kegiatan  analisis  kegiatan  antara  tim  P2M  dan  sekolah  mitra  dilaksanakan  secara  daring degan  aplikasi  web  meeting  zoom  untuk  meminimalkan  kontak  di  masa  pandemi  ini.  Dalam koordinasi  sekaligus  dilakukan  analisis  kebutuhan  terkait  konten  materi  yang  sesuai  dengan pembelajaran  IPA  SMP  Daring.  Point  yang  diperoleh  dalam  diskusi  antara  lain  terkait  konten materi proyek, sebagai berikut:

## Tabel 1. Hasil analisis kebutuhan pendampingan
No.  Topik Masukan 1. Pemahaman guru terkait pembelajaran STEM Belum  semua  guru  IPA  paham  tentang  pendekatan STEM  sehingga  perlu  1  workshop  terkait  STEM sebelum masuk ke implementasi proyek 2. Ketersedian  pendukung  berupa alat  dan  bahan  laboratorium IPA di sekolah Di  2  SMP  mitra,  laboratroium  tersedia  dan  memadai. Namun  di  era  pandemi  harus  memakai  proyek  yang  di bisa diproduksi oleh siswa di rumah

## 1. Workshop Analisis Kesulitan Pengembangan Perangkat Pembelajaran
Dalam  workshop  I,  guru  dapat  memahami  bahwa  memberikan  pertanyaan  esensia  dalam memulai pembelajaran STEM adalah dengan 3 hal:
a. dimulai dengan ‘’masalah’’
b. dimulai dari ‘’solusi’’ alternatif
c. dimulai dengan ‘’kebutuhan pengguna produk’’
Berikut  beberapa  topik  yang  dipilih  guru  untuk  memperkuat  pendekatan  STEM  Low-Carbon yang merupakan hasil dari perangkat yang dibuat oleh guru:
a. Menyelidiki air jernih dari tercemar terhadap kondisi (pergerakan ikan) dalam KD 3.8 Menganalisis terjadinya pencemaran lingkungan dan dampaknya bagi ekosistem
b. Permasalahan Pembukaan lahan Sawit untuk menghubungkan dengan konten Fotosintesis sesuai dengan KD 3.5 Menganalisis konsep energi, berbagai sumber energi, dan perubahan bentuk energi dalam kehidupan sehari-hari termasuk fotosintesis.
c. Pemanfaatan energi yang ramah lingkungan sebagai pengganti energi listrik PLN sesuai KD 3.10 Menganalisis proses dan produk teknologi ramah lingkungan.
Table 2. Hasil Diskusi Analisis Kompetensi dasar Aspek Kesulitan Guru Solusi dari forum diskusi Kompetensi Dasar 7 dari 30 guru yang mengikuti workshop masih kesulitan dalam memetakan integrasi tema Low Carbon-STEM dalam kompetensi dasar yang ada di IPA SMP Diskusi  Pemetaan  KD  pada setiap level kelas di SMP Kelas 7: KD 3.5 & 3.8 Kelas 9: KD 3.5 & 3.10
Aktivitas Pembelajaran Guru  masih  berpikir  bahwa  bahwa mengintegrasikan aktivitas dalam pembelajaran dalam kondisi daring Konsep STEM@home dengan permasalahan di rumah dan proyek yang bisa dibuat  siswa  (minimal  ada ide proyek) Ide  merupakan  salah  satu indikator  siswa  mempunyai kreativitas berpikir Desain Pembelajaran 50%  guru  masih  kesulitan  menerapkan langkah-langkah  pembelajaran  yang dapat  mengakomodasi  pembelajaran berbasis STEM Sintaks  dari  Engineering Design Process (EDP) dapat membantu guru memperlancar perumusan langkah pembelajaran Jenis penilaian   Dengan adanya banyak tagihan ke siswa baik dari ide, aktivitas (proses) serta produk membuat guru terlalu terbebani dalam pembelajaran Dalam  satu  KD  guru  bisa fokus pada penilaian kreativitas  tertentu  (tidak harus  semua).  Dengan  ide siswa  merupakan  gambaran siswa  dapat  merancang  hal baru hasil dari permasalahan yang diberikan

## 2. Focus Group Discussion
Dalam forum diskusi ini, dipaparkan contoh Instrumen Penilaian Pembelajaran IPA berbasis STEM  yang  dipaparkan  mengenai  Performance  Assesment  based  Creative  Thinking  Skill.  Guru memberikan feedback dan masukan sesuai dengan praktik implementasi dalam pembelajaran  IPA di  kelas.  Kesulitannya  adalah  karena  pembelajaran  yang  dilaksanakan  masih  secara  daring,  maka penilaian tersebut tidak maksimal dilaksanakan. Foto kegiatan FGD disajikan dalam Gambar 1.
Gambar 1. Situasi FGD Low-Carbon STEM dalam kelompok Guru

## 3. Forum Refleksi
Dari hasil forum refleksi sekaligus evaluasi kegiatan pendampingan, berikut hasil respon guru IPA.
a. Persepsi kemudahan menerapkan pendekatan
Gambar 2. Persepsi Guru (5: sangat mudah, 1: sangat sulit
Hasil tersebut menjadi optimisme khusus dari kegiatan ini, bahwa hampir 60% guru yang mengikuti  pendampingan  dari  awal  sampai  akhir  mempunyai  persepsi  bahwa  pendekatan ini mudah dilaksanakan.
b. Motivasi Guru menerapkan pendekatan pembelajaran
Gambar 3. Motivasi Guru (5: sangat setuju, 1: sangat tidak setuju
Guru  memiliki  pemahaman  yang  baik  dan  sekaligus  ingin  menerapkan  pembelajaran  berbasis pendekatan  STEM  ramah  lingkungan.  Nilai  yang  positif  ini  akan  meningkatkan  kemampuan dan sikap siswa sebagai generasi muda

## KESIMPULAN
Pendampingan  yang  dilaksanakan  dalam  kegiatan  pengabdian  ini  berkontribusi  positif  dalam memberikan  peningkatan  pemahaman  dan  kesadaran  guru.  Pengetahuan  dan  kesadaran  terhadap pentingnya konsep ramah lingkungan menjadi basis pendekatan pembelajaran IPA.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  terutama  ditujukan  kepada  Lembaga  Penelitian  dan  Pengabdian  kepada Masyarakat (LPPM) UNS dengan pendanaan hibah grup riset.

## DAFTAR PUSTAKA
Redhana,  I.W.  2019.  Mengembangkan  Keterampilan  Abad  Ke-21  dalam  Pembelajaran  Kimia.
Jurnal Inovasi Pendidikan Kimia: 13(1), 2239-2253.
Suryanti  dan  Wijayanti,  L.  (2018).  Literasi  Digital:  Kompetensi  mendesak  Pendidik    di  Era Revolusi Industri 4.0. Edustream: Jurnal Pendidikan Dasar: 2(1) ,1-9. Widhy, P. 2013. Integrative Science untuk mewujudkan 21 st Century Skill dalam pembelajaran IPA SMP . Yogyakarta: Seminar Nasional MIPA 2013 UNY.
Ledward, B.C., & Hirata. 2011. An Overview of 21st Century Skills Summary of 21st Century Skills for  Students  and  Teachers  by  Pacific  Policy  Research  Center. Honohulu:  Kamehamela Schools Research and Evaluation.
Winarni, J., Zubaidah, S dan Supriyono. 2016. STEM: Apa, Mengapa dan   Bagaimana. Prosiding Semnas Pendidikan IPA Pascasarjana UM, 976-984.
Susanti,  L.Y.,  Hasanah,  R.,  dan  Khirzin,  M.H.  2018.  Penerapan  Media  Pembelajaran  Kimia Berbasis Science, Technology, Engineering  and Mathematics (STEM)  untuk Meningkatkan Hasil  Belajar  Siswa  SMA/SMK  pada  Materi  Redoks. Jurnal  Pendidikan  Sains  (JPS)  6(2), 32-40.
Khoiriyah, N., Abdurrahman dan Wahyudi, I. 2018. Implementasi Pendekatan Pembelajaran STEM untuk  Meningkatkan  Kemampuan  Berpikir  Kritis  Siswa  SMA  pada  Materi  Gelombang Bunyi. JRKPF UAD 5(2) , 53-62.
Setiawan,  A.M.,  Nugraheni,  D.,  Munzil,  Marsuki,  M.F.,  Husnayaini,  N.,  Hanifiyah  F.,  2020. Pembuatan  Sel  Baterai  Berbasis  Bahan  Alam  Melalui  Pembelajaran  STEM. Inkuiri:  Jurnal Pendidikan IPA 9(1): 1-5.
Ostler,  E.  2012.  21st  Century  STEM  Education:  A  Tactical  Model  for  Long-Range  Succes. International Journal of Applied Science and Technology, 2(1): 28-33.
Afriana,  J.,  Permanasari,  A.,  Fitriani,  A.  2016.  Penerapan  Project  Based  Learning  Terintegrasi STEM  untuk  Meningkatkan  Literasi  Sains  Siswa  ditinjau  dari  Gender .  Jurnal  Inovasi Pendidikan IPA 2(2): 202-212.
Permanasari,  A.,  Hamidah,  I.  Andriany,  V.  2019.  Low  Carbon  Education:  How  Students  from Lower  Level  Education  Pertain  the  Good  Environment  Practices. Advances  in  Sosial Science, Education and Humanities Research 438: 164-166.
Lv, J.F . and Qin, S.S. 2016. On Low-Carbon Technology. Low Carbon Economy 7: 107-115.
Hudha,  M.N.,  Hamidah,  I.,  Permanasari,  A.,  Abdullah,  A.G.,  Rachman,  I.,  Matsumoto,  T.  2020. Low  Carbon  Education:  A  Review  and  Bibliometric  Analysis. European  Journal  of Educational Research 9(1): 319-329.
Capraro,  R.M.,  Capraro,  M.M.,  Morgan,  J.R.,  &  Slough,  S.W.  (2013). STEM  Project  Based Learning:  An  Integrated  Science,  Technology,  Engineering,  and  Mathematics  (STEM) Approach. http://doi.org/10.1007/978-94- 6209-143-6.
Mayasari,T., Kadorahman, A., & Rusdiana, D. 2014. Pengaruh Pembelajaran Terintegrasi Science, Technology,  Engineering,  and  Mathematics  (STEM)  pada  hasil  belajar  peserta  didik:  Studi Meta analisis. Prosiding Semnas Pensa VI Peran Literasi Sains 371-378. McLaren, S.V. 2014. Policy formulation and enactment: Linked up Thinking? In K.  Stables and S.
Keirl  (eds) Environment,  Ethics  and  Cultures:  Design  and Technology  Education’s contribution to sustainable global futures Netherlands:  Sense Publishers.