METODE ILMIAH
Biologi merupakan salah satu cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari makhluk hidup, yaitu tumbuhan dan hewan termasuk manusia. Biologi disebut juga ilmu hayat. Ilmu adalah pengetahuan yang teratur, dan hayat berarti hidup. Pengetahuan adalah segala sesuatu yang diketahui. Kita dapat mengetahui sesuatu karena kita mempunyai alat indera dan dapat mengindera atau mengamati. Setelah mengamati,kita memperoleh kesan tentang apa yang kita amati. Mengamati sesuatu dengan menggunakan mata, kita akan memperoleh kesan warna, bentuk, ukuran, letak dan jarak sesuatu yang kita amati itu. Jika kita mengamati menggunakan telinga, kita memperolah kesan tentang bunyi, suara dan macam suara. Kita dapat membedakan berbagai bunyi-bunyian. Dengan hidung kita dapat mengenal bau-bauan, dari bau yang sedap, harum,maupun bau yang tidak sedap. Mengenal bau-bauan menguntungkan bagi manusia. Orang dapat menghindari dari berbagai bahaya yang disebabkan oleh gas atau makanan yang busuk atau beracun. Dengan indera pengecap kita dapat mengenal rasa berbagai makanan dan dengan kulit kita dapat meraba dan merasakan kasar halusnya benda, panas dinginnya air atau udara sekitar dan sebagainya. Pendek kata, dengan alat indera kita mengamati, kemudian memperoleh kesan tentang yang kita amati sehingga kita mengetahui berbagai hal. Kita memperoleh pengetahuan! Karena kamu sekalian sekarang belajar biologi, pengetahuan yang akan kamu peroleh adalah pengetahuan tentang makhluk hidup. Tentang apanya?
Banyak hal tentang makhluk hidup yang telah kamu pelajari di SMP . Semuanya merupakan obyek pelajaran biologi. Kamu akan mempelajari berbagai makhluk hidup termasuk dirimu sendiri. Pada semester I SMA ini kamu akan mempelajari bahwa biologi tidak sekedar memperoleh pengetahuan tentang makhluk hidup . Lebih dari itu , kamu akan belajar biologi secara ilmiah , artinya menggunakan metode yang biasa digunakan oleh para ilmuwan.
A . Metode Ilmiah
Tidak ada cara belajar biologi yang lebih baik dari pada melakukan pengamatan dan eksperimen. Di depan sudah kamu ketahui tentang pengamatan atau observasi. Pengamatan adalah kegiatan yang menggunakan alat indera untuk memperoleh kesan. Kesan itu tertinggal dalam angan-angan kita walaupun kita telah berhenti mengamati. Kesan itu, jika berulang-ulang akan terpatri dalam otak kita dan tidak mudah hilang. Kita menjadi ingat akan apa yang kita amati. Mendengar suara seseorang, kita ingat itu suara si dia walaupun tidak lagi melihat orangnya. Misalnya suara penyanyi dalam radio/kaset. Berbagai macam kesan yang kita peroleh dari pengamatan menggunakan berbagai indera ada yang tersimpan dalam otak kita untuk selama-lamanya dan ada yang hilang tak berbekas. Kita dapat lupa, dapat juga ingat akan sesuatu yang pernah kita ketahui. Makin mendalam dan jelas kesan pengamatan, makin lama tersimpan dalam benak kita, dan bahkan mungkin tidak akan terlupakan untuk selama-lamanya.
Kesan-kesan sebagai hasil pengamatan mengendap dalam ingatan kita membentuk pengertian-pengertian. Memang ada pengertian yang diperoleh tanpa melalui pengamatan. Pengertian-pengertian matematika banyak yang diperoleh melalui imajinasi, perhitungan dan pengandaian. Pengertian-pengertian itu dapat dijelaskan dengan kata-kata, rumus, dan gambar. Sebaliknya, banyak pengertian biologi yang tidak mungkin dijelaskan dengan kata-kata atau dilukiskan dengan gambar dan rumus. Dapatkah kamu menjelaskan atau menerangkan bau bunga mawar kepada seseorang dengan kata-kata? Cara yang terbaik tentu saja menyuruh orang itu mencium bunga mawar dan biarkan ia memperoleh kesan tentang harumnya mawar dan membentuk sendiri pengertian itu. Carilah contoh-contoh lain tentang pengertian yang hanya dapat diperoleh melalui pengamatan! Namun demikian, tidaklah berarti bahwa pengertian biologi semuanya hanya dapat diperoleh melalui pengamatan. Banyak juga pengertian biologi yang dapat diperoleh melalui informasi atau penjelasan dari berbagai sumber, misalnya dari teman, bapak dan ibu guru, dari buku, gambar dan lain-lain. Informasi demikian kita sebut informasi tangan kedua yang sifatnya tidak jelas sehingga sukar untuk membentuk pengertian yang tajam dan terpateri dalam ingatan. Sedang informasi yang kita peroleh melalui pengamatan sendiri disebut infomasi tangan pertama, yang sifatnya lebih jelas sehingga mudah untuk membentuk pengertian yang dapat lama tersimpan dalam otak kita. Buku ini berisi informasi-infomasi biologi yang disusun oleh pekerja-pekerja/ahli-ahli biologi yang sudah mempelajari lebih dulu, dan yang melakukan banyak pengamatan, percobaan dan eksperimen. Kesan-kesan, pengalaman, penemuan dan pengertian-pengertiannya tentang biologi disusun dalam laporan atau buku-buku pelajaran. Kita berterima kasih kepada mereka karena kita dapat dengan cepat memperoleh pengertian-pengertian biologi tanpa melakukan pengamatan dan eksperimen. Tetapi kita ingat bahwa informasi dalam buku ini hanyalah perlu kamu jadikan bekal untuk memperoleh pengetahuan biologi yang lebih mendalam dan luas melalui cara yang benar, yaitu memperoleh pengertian bilogi melalui observasi dan eksperimen. Untuk jelasnya, marilah kita ikuti bagaimana seseorang memperoleh pengetahuan biologi dengan cara ilmu pengetahuan alam (IPA).
1. Metode Ilmiah, Metode yang Digunakan Ilmuwan Bekerja
Tidak ada dua orang ilmuwan yang bekerja dengan cara atau metode yang tepat sama. Memang ada persamaan-persamaan dasar yang dimiliki oleh setiap ilmuwan. Pada umumnya mereka bekerja seperti berikut :
a. Ilmuwan Tahu Benar Bagaimana Menyelidik
Menyelidik artinya menjelajah ke dunia yang belum diketahui. Pertama-tama mungkin karena rasa kagum tentang apa yang mereka amati. Memang, IPA diawali dengan pengamatan! Mereka kagum sehingga ingin tahu tentang sesuatu masalah. Tetapi mereka tidak sekedar ingin tahu, lalu berhenti di situ. Mereka bekerja keras untuk memperoleh jawaban tentang masalah yang dihadapi. Mereka menggunakan mata, telinga dan seluruh inderanya dengan hati-hati. Mereka menggunakan otaknya untuk memikirkan secara sungguh-sungguh. Untuk memecahkan satu masalah, mungkin mereka harus melakukan ratusan eksperimen. Mereka mencari informasi dengan membaca karya-karya ilmiah ilmuwan lainnya yang bersangkutan dengan masalah yang akan dipecahkan. Mereka periksa kembali setiap langkah kerja yang sudah dilakukan untuk menghindari kesalahan yang mungkin terjadi. Dengan cara ini, para ilmuwan makin banyak belajar tentang alam seisinya : tumbuhan, hewan, manusia, batuan, tata surya, listrik, mesin, bahkan juga tentang atom dan jasad lembut lainnya. Semuanya inilah yang mengubah bentuk dunia seisinya seperti yang sekarang kita saksikan.
b. Kamu Juga Dapat Jadi Ilmuwan
Kamu dapat belajar menyelidiki alam sekitarmu untuk membuat penemuan. Petunjuk dan informasi dalam buku ini akan menolong kamu dalam cara-cara ilmuwan bekerja. Kamu akan memperoleh pengetahuan tentang bagaimana ilmuwan bekerja memecahkan masalah menggunakan cara ilmiah. Buku ini akan menuntun kamu selangkah demi selangkah bagaimana memecahkan masalah sederhana hingga yang lebih rumit. Praktik sesungguhnya dapat kamu lakukan di luar sekolah. Sebelumnya, pelajarilah isi buku ini!
1. Dimulai dengan pengamatan
Seorang siswa, Andi namanya, setiap pagi berjalan menuju sekolah. Ia melalui ladang tempat pak tani biasa bercocok tanam. Andi senang memperhatikan tanaman yang tumbuh di ladang pak tani. Diamatinya tanaman itu sejak ditanam hingga panen. Pada suatu ketika ia heran dan bertanya-tanya dalam hati, karena dari pengamatannya ia menemukan hal yang luar biasa. Tanaman cabe yang ditanam bersamaan dari perbenihan yang sama, tidak berbunga pada waktu yang sama! Hanya beberapa rumpun yang berbunga lebih dulu. Yang lain, dua minggu kemudian baru berbunga. Ia menemukan masalah. Andi ingin tahu penyebabnya. Ia anggap ini suatu masalah. Ia ingin tahu jawabnya. Ia mencari informasi kepada pak tani yang menanam cabe itu. Dijawab oleh pak tani bahwa hal itu sudah biasa. Andi tidak puas dengan jawaban pak tani tersebut. Andi minta ijin untuk melihat-lihat dan meneliti tanaman lebih dekat. Andi mengamati lebih teliti tanaman dan keadaan sekitarnya. Tiap rumpun yang berbunga dibandingkan dengan tanaman lain yang belum berbunga . Ia melakukan pengamatan lebih teliti dan hati-hati. Ia tidak hanya mengamati tanamannya, tetapi juga memeriksa tanah tempat rumpun itu tumbuh. Ia terperanjat, ia gembira. Ia menemukan suatu perbedaan tanah tempat tumbuh rumpun itu. Andi menemukan dalam pengamatannya itu, rumpun-rumpun cabe yang berbunga lebih dahulu itu ternyata tumbuh pada tanah yang banyak abu bekas pak tani membakar sampah dan rumput-rumput kering yang telah dibabat pak tani. Andi memperoleh jawaban sementara. Menurut dugaannya, abu itulah menyebabkan rumpun-rumpun tertentu berbunga lebih dulu. Dalam bahasa ilmiah Andi membuat hipotesis. Hipotesa Andi tentang masalah ini adalah “ abu menyebabkan tanaman cabe lebih awal berbunga.” Adakah diantara kalian mempunyai hipotesa lain?
Berhari-hari Andi memikirkan masalah ini. Ia tidak yakin benar bahwa abu adalah penyebab tanaman berbunga lebih awal. Apakah tidak ada penyebab lain? Bagaimanakah meyakinkan hal ini, yaitu bahwa benar-benar abu penyebab tanaman cabe berbunga lebih awal daripada tanaman cabe yang tumbuh pada tanah tidak ada abunya? Andi akan menguji jawaban sementaranya atau hipotesanya betul atau salah. Untuk menguji hipotesa ini, Andi melakukan eksperimen. Bagaimana?
2. Bereksperimen untuk menguji hipotesa
Andi menemui gurunya untuk menanyakan bagaimana seharusnya melakukan eksperimen untuk menguji hipotesanya, yaitu abu mempengaruhi cabe sehingga berbunga lebih awal. Informasi yang diperoleh Andi dari gurunya adalah sebagai berikut.
Dalam eksperimen, seorang ilmuwan harus menjaga agar semua keadaan tetap, kecuali satu hal yang hendak diuji. Dalam hal ini adalah abu yang akan diuji apakah betul mempengaruhi tanaman cabe membentuk bunga lebih awal.
Andi menanam dua kelompok bibit cabe; berpuluh-puluh batang tiap kelompoknya, yang keadaannya sama. Umurnya, kesuburannya dan asal bibitnya sama. Semua ini merupakan faktor-faktor yang dapat berbeda, yang mempengaruhi hasil eksperimen. Karena itu dengan hati-hati sekali Andi sebagai pelaku eksperimen menentukan keadaan (faktor-faktor) yang dimiliki bibit ini. Andi tidak boleh mengambil sembarang bibit, sembarang cabe yang berbeda umur dan kesuburannya. Faktor-faktor yang secara sengaja ditentukan oleh pelaku eksperimen ini disebut variabel bebas. Disamping itu, secara sengaja pula Andi mencampur tanah untuk cabe eksperimen ini dengan abu. Faktor abu juga merupakan variabel bebas karena secara sengaja ditentukan oleh Andi sebagai pelaku eksperimen untuk menjawab masalah tentang apakah abu mempengaruhi kecepatan pembentukan bunga pada cabe.
Andi masih menemukan faktor-faktor lain, yang walau tidak ditentukan olehnya, dapat mempengaruhi hasil eksperimennya bila keadaan atau perlakuannya berbeda-beda. Misalnya, cahaya, kesuburan tanah, penyiraman, pemeliharaan dan sebagainya. Faktor-faktor ini oleh Andi dijaga agar mantap sama selama eksperimen berjalan. Faktor-faktor ini disebut variabel kontrol.
Keadaan tanah, cahaya, penyiraman, semuanya sama. Tetapi satu kelompok diberi abu tanahnya dan kelompok yang lain tidak. Kelompok yang tanahnya diberi abu disebut kelompok eksperimen sedang yang tidak diberi abu disebut kelompok pembanding atau kelompok kontrol. Semua tanaman ditanam dalam pot yang sama besarnya, ditempatkan pada tempat yang mendapatkan sinar sama banyaknya dan semua disirami dengan air yang sama pula. Semua tanaman memperoleh perlakuan yang sama, kecuali abu. Apakah yang diharapkan oleh Andi dengan menentukan variabel bebas dan mengontrol variabel yang lain? Yang hendak ditentukan oleh Andi adalah apakah ada hubungan antara pemberian abu (variabel bebas) dengan kecepatan berbunga? Apakah tanaman yang diberi tambahan abu berbunga lebih cepat, lebih lambat, atau tak ada bedanya? Kalau kecepatan berbunga ini benar-benar terikat oleh pemberian abu pada tanaman cabe, maka kecepatan berbunga disebut variabel tak bebas atau terikat. Untuk jelasnya marilah kita ikuti Andi bekerja.
Andi mencatat semua kejadian dan membandingkan kedua kelompok tanaman seperti berikut :
Daftar perbandingan tananam eksperimen dan kontrol
|
Keadaan
|
Tanaman eksperimen
|
Tanaman Kontrol
|
|
Tanah
Cahaya
Air
Tempat
Pemeliharaan
Bibit
Abu
|
Sama
Sama
Sama
Sama
Sama
Sama
Ada
|
Sama
Sama
Sama
Sama
Sama
Sama
Tidak ada
|
Dari tujuh keadaan, enam keadaan sama antara tanaman eksperimen dan tanaman kontrol. Hanya satu keadaan yang berbeda, yaitu pada kelompok tanaman eksperimen tanahnya diberi abu sedang kelompok tanaman kontrol tidak. Adanya abu merupakan hal yang diuji.
3. Mengamati apa yang terjadi dalam eksperimen
Andi memelihara tanaman eksperimen dan tanaman kontrol dengan baik. Setiap hari melakukan pengamatan dengan teliti. Apa yang terjadi ia catat. Catatan tentang pengamatan ini disebut data. Jadi, Andi mengumpulkan data dalam eksperimen ini.
Dalam pengamatannya Andi menemukan bahwa tanaman cabe kelompok eksperimen sudah mulai berbunga sebulan setelah ditanam. Sedang tanaman kontrol belum ada yang mengeluarkan kuncup bunga. Ketika semua tanaman eksperimen sudah berbunga, baru beberapa tanaman kontrol mulai mengeluarkan kuncup. Andi meneruskan pengamatannya. Dalam data yang diperoleh, Andi mendapatkan bahwa bunga-bunga dari tanaman eksperimen banyak yang menjadi buah cabe, sedang dari tanaman kontrol banyak yang gugur. Andi menemukan masalah baru lagi. Dan masalah ini tidak akan ditemukan kalau ia tidak melakukan eksperimen.
4. Jawaban terhadap masalah
Andi telah selesai melakukan eksperimen untuk menguji hipotesanya. Hipotesa itu disusun karena adanya masalah yang ia temukan dan akan dijawab. Masalah itu muncul karena Andi mengamati adanya perbedaan waktu cabe berbunga dalam satu ladang pak tani. Andi berhipotesa bahwa abu menyebabkan tanaman lebih awal berbunga. Berdasarkan data yang diperoleh dalam eksperimen, tanaman yang tanahnya diberi abu, berbunga lebih awal dari pada tanaman yang tidak diberi abu. Apakah artinya ini? Dalam eksperimen ini Andi telah menguji bahwa hipotesanya benar, yaitu abu mempengaruhi tanaman cabe sehingga berbunga lebih awal daripada tanaman cabe yang tanahnya tidak diberi abu. Bahkan Andi juga memperoleh data bahwa bunga dari tanaman yang diberi abu lebih banyak yang menjadi buah daripada yang tidak diberi abu. Andi akan menyusun hipotesa baru. Andi akan mencoba dengan tanaman lain. Apakah abu hanya berpengaruh terhadap cabe atau juga terhadap tanaman lain ? Andi belum yakin benar bahwa hipotesanya itu telah teruji kebenarannya. Ia akan mengulang sekali lagi eksperimennya dengan cara yang sama dan pengamatan yang lebih teliti. Untuk sementara Andi telah memperoleh jawaban dari masalah yang ia temukan : Mengapa tanaman cabe yang ditanam pak tani di kebun yang sama itu tidak berbunga bersama-sama? Jawabannya ialah abu telah mempengaruhi tanaman cabe berbunga lebih awal.
Bagaimana halnya jika terjadi bahwa tanaman eksperimen dan tanaman kontrol tidak menunjukkan perbedaan? Mereka berbunga bersama-sama waktunya? Apakah eksperimennya gagal dan tidak ada artinya? Eksperimennya tentu tetap berguna dan mempunyai arti. Jika demikian keadaannya, jawaban masalah itu menjadi begini : Abu tidak mempengaruhi tanaman berbunga lebih awal. Hipotesa yang baru harus disusun lagi. Mungkin bukan karena abu. Kalian dapat menyusun hipotesa yang lain.
c. Bekerja dengan metode ilmiah
Untuk menemukan jawaban terhadap masalah yang dihadapi, Andi telah menempuh cara-cara tertentu. Andi telah melakukan kegiatan seperti yang dilakukan oleh banyak ilmuwan. Jika mendatang kamu menemukan masalah dan akan memecahkannya, kamu menempuh cara-cara yang ditempuh Andi. Kamu akan melakukan sebagai berikut :
1. Menyatakan atau merumuskan masalah dengan jelas. Andi menyatakan masalahnya begini : “Mengapa tanaman cabe yang sama-sama ditanam itu berbunga tidak bersama-sama ? “
2. Membuat jawaban sementara, dugaan atau menyusun hipotesis. Hipotesis Andi tentang masalah ini berbunyi “Abu mempengaruhi tanaman cabe sehingga berbunga lebih awal daripada yang tidak diberi abu.”
3. Merencanakan, kemudian melaukan eksperimen untuk menguji hipotesis. Andi menentukan variabel bebas, variabel tak bebas dan variabel kontrol. Andi menanam dua kelompok tanaman cabe. Satu kelompok eksperimen dan satu kelompok kontrol. Kedua kelompok keadaannya sama kecuali pemberian abu. Pada kelompok eksperimen diberi abu sedang pada kelompok kontrol tidak .
4. Mengumpulkan data dari eksperimen. Andi melakukan pengamatan secara teliti. Semua gejala (apa yang tampak terjadi) dicatat.
5. Menjawab pertanyaan yang dimasalahkan berdasarkan data yang diperoleh dalam eksperimen dan menjelaskan dalam kerangka teori (bila dapat). Dengan itu juga menolak atau menerima hipotesa yang dirumuskan.
6. Mengulang kembali eksperimen untuk meyakinkan bahwa jawabannya benar. Eksperimen diulang lagi dengan tata cara yang sama. Jika memang jawaban masalah benar (hipotesa dapat diterima) hasil eksperimen akan sama, yaitu tanaman yang diberi abu tanahnya akan berbunga lebih awal.
Jika melakukan kegiatan melalui tata cara seperti yang dilakukan Andi untuk menjawab masalah IPA, kamu telah bekerja menggunakan metode ilmiah. Tidak sulit, hanya memerlukan ketekunan, ketelitian dan tidak putus asa. Seorang ilmuwan kadang harus mengulang beberapa kali bahkan berpuluh kali eksperimen untuk memecahkan masalah yang dihadapi. Mungkin ia harus mengubah hipotesanya, menentukan variabel-variabelnya. Satu masalah terpecahkan, masalah lain muncul dan harus dipecahkan lagi.
Demikian ilmu pengetahuan ini berkembang tiada putus-putusnya dan manusia dapat maju. Kamu sekalian juga dapat menjadi ilmuwan. Metode ilmiah telah mempengaruhi bagaimana para cendikiawan membentuk konsep tentang hidup.
Tugas kelompok.
Dalam sebuah iklan di media masa dikatakan bahwa “ Pembasmi serangga merek X paling ampuh “ . Dengan kelompok yang kamu bentuk dapatkah kamu membuktikan pernyataan iklan diatas. Pergunakan langkah-langkah seperti yang ditempuh Andi diatas.
Jika kelompok kamu tidak tertarik dengan masalah diatas dapat mengangkat masalah lain yang muncul dalam kehidupan sehari-hari.
noet1961 