Fisika Sebagai Katalisator Perkembangan Teknologi Dan Industri, Serta Upaya Agar Fisika Dipahami Secara Mendalam Oleh Siswa

Fisika adalah ilmu alam yang paling mendasar dan melibatkan hukum universal serta studi tentang perilaku dan hubungan di antara berbagai fenomena fisika  (Cutnell & Johnson, 2007). Fisika  mencakup studi tentang alam semesta dari galaksi terbesar hingga partikel subatom terkecil, seperti elektron, up quark dan down quark. Selain itu, fisika adalah dasar dari banyak ilmu lain, misalnya kimia, oseanografi, seismologi, dan astronomi.

Fisika merupakan ilmu pengetahuan alam yang paling banyak kontribusinya bagi lahirnya berbagai teknologi yang membuat hidup manusia menjadi lebih mudah. Salah satu contoh ialah, ilmu fisika tentang struktur zat padat, sifat kelistrikan material dan rekayasa peningkatan konduktivitas suatu zat padat telah melahirkan material semikonduktor tipe P dan tipe N . Teknologi semikonduktor telah mendorong perkembangan teknologi piranti elektronik seperti dioda, transistor, operasional amplifier, Integrated circuit, mikroprosesor dan lainnya. Piranti semikonduktor tersebut telah melahirkan produk  teknologi seperti radio, televisi, komputer, hingga smartphone yang sekarang hampir semua orang memilikinya.

Revolusi yang terjadi di dunia industri juga dipicu karena ada penemuan penemuan baru dalam ilmu fisika. Revolusi industri pertama dikatalisasi oleh Newton ketika ia merumuskan hukum geraknya. Karena sejak saat itu gerak lebih dipahami dan dikuantifikasi, sehingga dimungkinkan  untuk merancang mesin seperti mesin uap dan lainnya  yang memekanisasi banyak pekerjaan yang secara tradisional dilakukan oleh manusia. Revolusi industri kedua dikatalisasi oleh Faraday dan Maxwell yang menyatukan gaya magnetik dan listrik dan ini menyebabkan lahirnya pembangkit listrik dan motor listrik yang berperan dalam jalur perakitan yang telah mendominasi banyak industri. Revolusi industri ketiga dikatalisasi oleh penemuan transistor yang mengantarkan pada era elektronik dan telah melahirkan komputer dan internet. Revolusi industri keempat digerakkan oleh kecerdasan buatan (AI) dan system physik-cyber (CPS) (Marwala, 2007).

Bangsa yang maju dan mampu bertahan dimasa depan ialah bangsa yang sumber daya manusianya menguasai ilmu pengetahuan dan teknologi. Perkembangan teknologi saat ini sebagian besar karena keberhasilan mengaplikasikan ilmu dasar, utamanya fisika, kedalam berbagai teknologi. Menyadari betapa pentingnya ilmu fisika sebagai katalisator perkembangan teknologi, ilmu fisika diajarkan dari mulai level sekolah dasar hingga perguruan tinggi. Sebagian besar fenomena fisika adalah abstrak dan sangat kompleks, oleh karena itu untuk mengajarkannya pada siswa perlu upaya yang luar biasa. Pada umumnya siswa, baik di Indonesia maupun di negara negara lainnya, menganggap fisika sebagai subjek yang abstrak dan sulit. Nilai siswa pada mata pelajaran fisika biasanya paling jelek dibandingkan dengan mata pelajaran lainnya. Sementara dunia berkembang pesat sebagai akibat dari penerapan sains dan teknologi, pada sisi lain terdapat masalah serius yaitu semakin berkurangnya minat siswa terhadap fisika, di semua jenjang pendidikan (Fischer & Horstendahl, 1997).

Salah satu faktor penyebab rendahnya minat siswa dalam mempelajari fisika ialah sumber belajar atau bahan ajar yang digunakan. Buku teks fisika atau ilmu pengetahuan alam lainnya, pada saat ini, jauh dari membantu, sering sebenarnya menghambat kemajuan literasi sains. Mereka lebih menekankan pada pembelajaran menjawab pertanyaan dari pada mengeksplorasi pertanyaan, lebih menekankan mengingat dengan mengorbankan pemikiran kritis,  lebih berupa potongan informasi bukannya pemahaman dalam konteks, serta membaca sebagai pengganti melakukan. Buku teks fisika yang ada saat ini baru difokuskan pada keterampilan kognitif tingkat rendah, seperti akusisi fakta dan pengetahuan, dengan mengesampingkan mengembangkan keterampilan berpikir tingkat tinggi seperti analisis, sintesis dan evaluasi.

Jenis  buku teks fisika yang seharusnya digunakan adalah buku yang mewakili pengetahuan ilmiah dengan mengikuti struktur pelajaran ilmu pengetahuan yang khas, yaitu, memotivasi, menyajikan masalah, melakukan percobaan, menafsirkan eksperimen, menyatakan akibatnya, menerapkan dan mempraktekkan konsep baru (Merzyn 1987). Siswa akan mampu menerapkan dan mempraktekan konsep fisika pada situasi baru apabila mereka paham secara mendalam. Berdasarkan teori dan fakta empiris, fisika akan dipahami secara mendalam oleh siswa apabila bahan ajar dan proses pembelajarannya menggunakan multi representasi. Istilah  multi representasi  mengacu pada keadaan di mana berbagai representasi digunakan untuk mempelajari suatu konsep atau menyelesaikan masalah.

Modus Representasi Grafik, rumus/persamaan  dapat digunakan untuk menunjukkan informasi kuantitatif. Grafik, khususnya, adalah alat penting yang memungkinkan peserta didik untuk memprediksi hubungan antar variabel dan untuk menunjukkan sifat hubungannya (McKenzie & Padilla, 1984). Menurut Cox dan Brna (1995) efek representasi grafik terhadap kognitif adalah pengurangan kerja memori pencarian dan pemuatan dengan mengatur informasi berdasarkan lokasi Modus representasi teks dan gambar, adalah representasi yang baik untuk menyajikan konteks masalah. Representasi diagram cocok untuk menyajikan  informasi kualitatif. Menurut Ainsworth (2006) multi representasi mendukung konstruksi pengetahuan yang lebih dalam ketika peserta didik mengintegrasikan informasi dari beberapa representasi untuk mencapai wawasan, yang akan menjadi sulit dicapai bila hanya dengan satu representasi. Mengutip Bransford dan Schwartz (1999), dia menulis bahwa wawasan yang diperoleh dengan cara ini akan meningkatkan kemungkinan transfer suatu pengetahuan ke situasi baru (Prof Dr. Parlindungan Sinaga, M.Si yang merupakan Guru Besar Bidang Ilmu Pendidikan Fisika pada Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FPMIPA)  Universitas Pendidikan Indonesia)