Hanter Olong Blog: BAGAIMANA PROSES-PROSES ILMIAH DALAM MEMECAHKAN MASALAH BIOLOGI ?

BAGAIMANA PROSES-PROSES ILMIAH DALAM MEMECAHKAN MASALAH BIOLOGI ?

1. PENDAHULUAN

a. Latar Belakang

Biologi sebagai bagian dari keilmuan IPA memiliki karakteristika masalah dan prinsip - prinsip dasar pemecahannya. Menurut Carin dan Sund (1989:5), IPA ( termasuk pula Biologi) merupakan sekumpulan pengetahuan yang tersusun secara sistematis, menyangkut gejala -gejala alam. Secara utuh, IPA sebagai keilmuan terdiri atas tiga dimensi , meliputi produk, proses dan sikap ilmiah. Produk ilmiah meliputi fakta ilmiah, konsep, prinsip, teori, hokum dan hipotetsis. Proses ilmiah menyangkut kaidah-kaidah atau prosedur ilmiah (metode atau cara kerja ilmiah). Sikap ilmiah harus mendasari kerja ilmiah sehingga akan dihasilkan produk ilmiah yang dapat dipertanggung jawabkan. Pendekatan pemecahan masalah biologi dapat dilakukan dengan observasi eksploratif , critical experiment, atau quasy experiment. Pada bidang biologi tertentu diterapkan pula segi-segi “trial and error”. Pada pendekatan observasi, langkah-langkah atau prosedur ilmiah antara lain :

ü Identifikasi masalah (berdasar kenyataan di lapangan)

ü Merumuskan masalah

ü Merancang pengumpulan data , a.l :

· identifikasi variable (bebas dan tergayut) yang terkait,

· penetapan lokasi dan sampel,

· penetapan parameter dan cara pengukuran,

· organisasai data (tabulasi data)

· menetapkan rancangan pengolahan data

ü Melakukan observasi, mengumpulkan data

ü Mengolah data dan membahas

ü Menyimpulkan

ü Identifikasi masalah baru yang berkembang

ü Merancang kembali pemecahan masalah baru (siklik).

Pendekatan eksperimen berbeda dengan observasi pada umumnya. Pada eksperimen

ada unit kontrol dan unit perlakuan, serta ada rumusan hipotesisnya. Untuk merumuskan

hipotesis, seseorang membutuhkan wawasan teoritik yang memadahi terkait dengan permasalahannya, serta perlu melakukan analisis dan sintesis (bernalar) sebelum merumuskannya. Langkah- langkah ilmiah dalam eksperimen meliputi :

ü Identifikasi masalah

ü Merumuskan masalah

ü Menggali referensi yang relevan dan merumuskan hipotesis

ü Merancang percobaan, a. l. menyangkut identifikasi variable (bebas, tergayut),

menetapkan parameter yang akan diukur, menetapkan bahan penelitian, menetapkan seleksi bahan / objek penelitian, merencana perlakuan atau manipulasi objek, cara pengukuran atau pengumpulan data, cara mengolah data, dan menetapkan cara kontrol variable.

ü Melakukan percobaan (eksperimen)

ü Mengumpulkan dan mengolah data

ü Membahas data

ü Merumuskan kesimpulan

ü Identifikasi masalah baru yang berkembang – kembali merancang pemecahan masalah (siklik)

Pada pendekatan “quasy experiment”, tidak ada / tidak dapat ditetapkan unit kontrol. Misal, bagaimana efek intensitas cahaya terhadap pertumbuhan tanaman ?, apakah laju pernapasan laki-laki berbeda dengan perempuan ?, apakah ada perbedaan efek dari beberapa jenis pupuk daun terhadap pertumbuhan tanaman ?, dst. Permasalahan tersebut memang harus dijawab dengan percobaan, tetapi tidak ada unit yang dapat disebut kontrol terhadap unit percobaan yang lain.

Frank menggambarkan bahwa proses keilmuan bersifat siklik, terdiri atas aktivitas induktif dan deduktif. IPA dikembangkan dari pengungkapan gejala (pengamatan objek) alam dan menghasilkan data-data empiris. Data kemudian diolah dan disintesis sehingga dapat dirumuskan pengertian baru yang “lebih besar / umum” yang disebut produk ilmiah. Produk ilmiah bertatar, mulai dari produk yang paling elementer yaitu fakta ilmiah.

Beberapa fakta ilmiah disintesis lagi untuk merumuskan pengertian yang lebih umum lagi yaitu berupa konsep. Secara umum, aktivitas berfikir (berabstraksi) merumuskan pengertian yang sederhana menjadi pengertian yang lebih umum disebut generalisasi. Generalisasi untuk merumuskan konsep disebut pula konsepualisasi. Bebeerapa konsep dapat digeneralisir untuk membangun teori, ataupun prinsip ilmiah.

Generalisasi lebih lanjut dari prinsipprinsip ilmiah akan dihasilkan suatu hukum ilmiah. Aktifvitas berfikir (berabstraksi) melakukan generalisasi dari data empiric menjadi produk-produk ilmiah inilah yang disebut proses induktif. Sebaliknya, merumuskan prediksi faakta (hipotesis) berpijak dari konsep, prinsip ataui teori ilmiah disebut proses deduktif. Kedua proses berfikir merupakan satu kesatuan yang harus dilakukan bila melakukan proses keilmuan.

b. Tujuan

1. Mahasiswa berlatih melakukan pemecahan masalah biologi melalui prosedur ilmiah

2. Mahasiswa dapat menunjukkan sikap ilmiah dalam melakukan proses-proses ilmiah

3. Mahasiswa dapat beerlatih menemukan fakta dan konsep ilmiah

2. TINJAUN PUSTAKA

Pertumbuhan adalah proses pertambahan volume yang irreversible (tidak dapat kembali) karena adanya pembelahan mitosis atau pembesaran sel, dapat pula disebabkan oleh keduanya. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Sedangkan perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel menjadi struktur dan fungsi tertentu. Perkembangan tidak dapat dinyatakan dengan ukuran, tetapi dapat dinyatakan dengan perubahan bentuk dan tingkat kedewasaan.

Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan diawali dengan perkecambahan biji. Kemudian, kecambah berkembang menjadi tumbuhan kecil sempurna, yang kemudian tumbuh membesar. Setelah mencapai masa tertentu tumbuhan akan berbunga dan menghasilkan biji kembali.

Perkecambahan adalah munculnya plumula (tanaman kecil dari dalam biji). Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dibedakan menjadi 2, yaitu epigeal dan hypogeal. Perkecambahan epigeal adalah apabila terjadi pembentangan ruas batang di bawah daun lembaga atau hipokotil sehingga mengakibatkan daun lembaga dan kotiliden terangkat ke atas tanah, misalnya kacang hijau. Sedangkan perkecambahan hypogeal adalah apabila terjadi pembentangan ruas batang teratas (epikotil) sehingga daun lembaga ikut tertarik ke atas tanah, tetapi kotiledon tetap di dalam tanah, misalnya pada biji kapri.

Pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi oleh beberapa faktor eksternal dan internal, salah satu faktor eksternal adalah cahaya. Tumbuhan memerlukan cahaya. Banyaknya cahaya yang diperlukan tidak selalu sama pada setiap tumbuhan. Umumnya, cahaya menghambat pertumbuhan meninggi karena cahaya dapat menguraikan auksin (suatu hormone pertumbuhan). Pertumbuhan yang cepat di tempat gelap disebut etiolasi.

Cahaya juga merangsang pembungaan tumbuhan tertentu. Ada tumbuhan yang dapat berbunga pada hari pendek (lamanya penyinaran matahari lebih pendek daripada waktu gelapnya). Ada pula tumbuhan yang berbunga pada hari panjang (lamanya penyinaran lebih panjang daripada waktu gelapnya). Hal tersebut berhubungan dengan aktifitas hormon fitokrom dalam tumbuhan. Selain mempengaruhi pembungaan, fitokrom berpengaruh terhadap etiolasi, pemanjangan batang, pelebaran daun, dan perkecambahan.

Fitokrom adalah protein dengan kromatofora yang mirip fikosianin. Fitokrom mempunyai dua macam struktur yang reversible yaitu yang dapat mengabsorpsi cahaya merah (600 nm) disingkat Pr dan yang dapat mengabsorpsi cahaya merah jauh, far red (730 nm) disingkat Pfr.

Reaksi Terang

Tahap pertama dari sistem fotosintesis adalah reaksi terang, yang sangat bergantung kepada ketersediaan sinar matahari. Reaksi terang merupakan penggerak bagi reaksi pengikatan CO2 dari udara. Reaksi ini melibatkan beberapa kompleks protein dari membran tilakoid yang terdiri dari sistem cahaya (fotosistem I dan II), sistem pembawa elektron, dan komplek protein pembentuk ATP (enzim ATP sintase). Reaksi terang mengubah energi cahaya menjadi energi kimia, juga menghasilkan oksigen dan mengubah ADP dan NADP+ menjadi energi pembawa ATP dan NADPH.

Reaksi terang terjadi di tilakoid, yaitu struktur cakram yang terbentuk dari pelipatan membran dalam kloroplas . Membran tilakoid menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi kimia. Jika ada bertumpuk-tumpuk tilakoid, maka disebut grana.

Secara ringkas, reaksi terang pada fotosintesis ini terbagi menjadi dua, yaitu fosforilasi siklik dan fosforilasi nonsiklik. Fosforilasi adalah reaksi penambahan gugus fosfat kepada senyawa organik untuk membentuk senyawa fosfat organik. Pada reaksi terang, karena dibantu oleh cahaya, fosforilasi ini disebut juga fotofosforilasi.

Reaksi Gelap

Reaksi gelap merupakan reaksi lanjutan dari reaksi terang dalam fotosintesis. Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Reaksi gelap terjadi pada bagian kloroplas yang disebut stroma. Bahan reaksi gelap adalah ATP dan NADPH, yang dihasilkan dari reaksi terang, dan CO2, yang berasal dari udara bebas. Dari reaksi gelap ini, dihasilkan glukosa (C6H12O6), yang sangat diperlukan bagi reaksi katabolisme. Reaksi ini ditemukan oleh Melvin Calvin dan Andrew Benson, karena itu reaksi gelap disebut juga reaksi Calvin-Benson.

Salah satu substansi penting dalam proses ini ialah senyawa gula beratom karbon lima yang terfosforilasi yaitu ribulosa fosfat. Jika diberikan gugus fosfat kedua dari ATP maka dihasilkan ribulosa difosfat (RDP). Ribulosa difosfat ini yang nantinya akan mengikat CO2 dalam reaksi gelap. Secara umum, reaksi gelap dapat dibagi menjadi tiga tahapan (fase), yaitu fiksasi, reduksi, dan regenerasi.

3. METODE PRAKTIKUM

a. Waktu dan lokasi : 23-25 agustus 2013, praktikum ini dilakukan di rumah penulis.

b. Objek kajian :

Alternatif persoalan biologi seputar “Perkecambahan biji”.

- Dimanakah letak perbedaan ciri perkecambahan atara biji lamtoro, biji jagung, kacang hijau ?

- Apakakah intensitas cahaya berpengaruh terhadap perkecambahan biji kedelai ?

- Apakah air limbah perkecambahan biji ?

- Apakah struktur kulit biji berpengaruh terhadap perkecambahan biji ?

- Bagaimana respons perkecamabahan serealia terhadap cahaya ?

c. Carakerja :

- Pilihlah satu masalah yang handak dipecaahkan dalam kelompok

- Buat rancangan pemecahan masalahnya (eksperimen atau observasi), a l. :

· identifikasi faktor atau variabel terkait dengan masalah yang saudara pilih

· tetapkan parameter (gejala-gejala yang akan diukur) yang hendak diukur , menyangkut faktor lingkungan, dan faktor RESPONS bijinya.

· Pikirkan representasi objek, homogenitas objek

· Pikirkan langkah-langkah mengontrol variable

· Pikirkan alat dan cara pengukuran respon biji

· Pikirkan organisasi data dan cara pengolahannya

· Melakukan pengamatan / percobaan untuk mengumpulkan data

· Diskusikan / bahas hasil pengamatan / percobaan

· Buatlah kesimpulan dan saran

· Identifikasi masalah baru / perkembangan masalah

· Membuat laporan hasil.

4. HASIL DAN EMBAHASAN

- Hasil

Dari pengamatan di lapangan diperoleh hasil sebagai berikut

perlakuan	Hari ke
perlakuan	1	2	3
Tempat gelap	Belum tumbuh	2 cm	3,5 cm
Tempat terang	Sekitar 0,5 cm	0,9 cm	1,5 cm

- Pembahasan

Dari data table hasil percobaan diatas dapat dilihat bahwa perbedaan pertumbuhan yang begitu besar yaitu dimana pada hari pertama perlakuan di tempat gelap masih belum tumbuh kecambah kacang hijaunya, sedangkanpada perlakuan di tempat tterang kacang hijaunya sudah tumbuh sekita 0,5 cm. pada hari kedua perbedaan begitu signifikan terlihat karna pada hari ini perlakuan di tempat gelap sudah lebih tinggi yaitu sekitar 2 cm sedangkan pada perlakuan di tempat terang hanya sekitar 0,9 cm dan pada hari yang ketiga perlakuan di tempat gelap mencapai kketinggian 3,5 cm sedangkan perlakuan di tempat terang hanya sekitar 1,5 cm. disini dapat kita lihat bagaimana pengaruh intensitas cahaya pada pertumbuhan tumbuhan sangat signifikan. Dimana pertumbuhan tumbuhan pada tempat yang minim cahaya lebih cepat dari pada tempat yang mendapat cahaya penuh.

5. KESIMPULAN DAN SARAN

- Kesimpulan

Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa sinar matahari sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman dimana pada tempat yang kurang cahaya pertumbuhan tanaman begitu cepat sedangkan pada tempat yang mendapat cahaya cukup pertumbuhannya lambat

- Saran

Agar lebih memperhatikan waktu supaya praktikum yang dilakukan lebih maksimal hasilnya.