Download - Visualisasi Dalam p & p Sains
VISUALISASI DALAM P&P SAINS
Latarbelakang
Sejak akhir-akhir ini fokus Malaysia dalam aspek pembangunan negara menuju sebuah
negeri maju dan mencapai wawasan 2020 telah melihat pembangunan modal insan
sebagai suatu keutamaan. Dalam segala aspek pembangunan, penekanan terhadap perkara
ini sering menjadi isu utama yang perlu diberikan perhatian oleh semua pihak. Cita-cita
untuk menjadikan Malaysia sebagai sebuah negara maju boleh dicapai jika rakyatnya
mempunyai kecekapan teknikal, giat berusaha, berdedikasi, berdaya kreatif,
mementingkan kualiti dan dapat menyesuaikan diri kepada perubahan sains dan teknologi
secara global. Hal ini amat bergantung pada kualiti dan juga kuantiti pendidikan sains
yang dilaksanakan kepada kalangan murid-murid dari peringkat rendah hinggalah
keperingkat pengajian tinggi. Pendidikan sains seperti Fizik perlu menitikberatkan aspek
pengetahuan konsep fizik, kemahiran proses sains, bersikap saintifik dan menekankan
kemahiran penaakulan aras tinggi. Perubahan paradigma perlu dilakukan oleh semua
pihak bagi memastikan pelajar mempunyai pengetahuan tinggi dalam sains dan
teknologi.
Perubahan dan kemajuan teknologi yang berlaku dewasa ini menyebabkan negara
memerlukan lebih ramai tenaga manusia yang berpengetahuan, berkemahiran tinggi,
dinamik dan mempunyai nilai-nilai murni. Pada abad akan datang, permintaan terhadap
sumber tenaga manusia bukan sahaja dari segi kuantiti tetapi lebih menekankan kualiti.
Usaha untuk melahirkan sumber tenaga manusia yang berkualiti tidak harus dipandang
remeh. Pelbagai usaha telah dilakukan dalam mengkaji semula sistem pendidikan negara
ini supaya selari dengan perubahan dan kemajuan teknologi. Menurut Tamby Subahan
Mohd Merah (1999), walaupun banyak perubahan yang telah dilakukan dalam sistem
1
pendidikan negara, tetapi masalah kelemahan pelajar dalam mata pelajaran sains
terutamanya Fizik masih tidak dapat diatasi sepenuhnya
Sains ialah suatu ilmu pengetahuan yang teratur mengenai fenomena alam,
interaksinya dengan persekitaran termasuk manusia serta proses untuk mengenal,
mengkaji dan memahaminya (Khalijah Mohd Salleh, 1992). Proses tersebut berdasarkan
kepada prinsip keobjektifan iaitu natijah yang diperolehi adalah melalui kaedah yang
teratur. Dalam kurikulum sains pula, kemahiran yang diperlukan adalah kemahiran
memilih, mengumpul, mencerap, mentafsir dan menilai data di mana data akan ditafsir
dan diproses menjadi maklumat. Data tidak semestinya wujud dalam bentuk maklumat
berangka. Ianya boleh diperolehi dalam pelbagai bentuk seperti verbal dan video. Data
dan proses pengumpulan data yang diperolehi masing-masing akan membawa pelajar ke
arah pencapaian hasil pembelajaran yang hendak dicapai.
Maka, untuk menarik minat pelajar dalam mempelajari mata pelajaran sains
terutama Fizik, proses pengajaran dan pembelajarannya mestilah sesuatu yang menarik,
menyeronokkan dan dapat memberikan kesan yang positif. Salah satu kaedah untuk
mengajar konsep sains dengan baik adalah menggunakan teknologi maklumat seperti
komputer. Selain komputer boleh digunakan sebagai peralatan pemprosesan perkataan
dan persembahan serta sebagai saluran untuk mengoptimumkan hasil pembelajaran, ianya
amat berkeupayaan sebagai alatan bantuan penting untuk mencerap, mengukur, merakam,
memproses data-data sesuatu eksperimen (fenomena) Fizik samada di dalam atau di luar
kelas.
Secara umumnya, kebanyakan pensyarah atau guru Fizik merungut apabila
pelajar-pelajar gagal untuk menerangkan beberapa konsep asas fizik atau sains yang perlu
ada sebelum bermulanya sesuatu topik atau aktiviti tertentu. Selalunya pengetahuan sedia
ada pelajar yang ditunjukkan terhadap sesuatu konsep asas itu kurang meyakinkan,
bercelaru malah kadangkala bertentangan dengan sesuatu konsep sains. Mengikut
pandangan konstruktivisme, pelajar tidak dianggap sebagai ‘tong kosong’ yang bersedia
untuk dicurahkan dan menerima ilmu yang ingin disampaikan oleh guru-guru. Sebaliknya
2
pelajar terlibat secara aktif membina pengetahuan baru dalam minda mereka sendiri
melalui interaksi antara pengetahuan sedia ada pada mereka dengan pengalaman baru
yang didedahkan kepada mereka secara langsung atau tidak langsung.
Pengetahuan sedia ada yang diterima oleh pelajar-pelajar adalah melalui proses
interaksi dengan fenomena yang berlaku dalam persekitaran kehidupan mereka semenjak
dilahirkan serta proses sosialisasi bersama masyarakat disekeliling mereka. Ianya
mempunyai pengaruh yang amat besar terhadap proses pengajaran dan pembelajaran
sesaorang pelajar. Kedapatan pengetahuan sedia ada yang terpahat di dalam minda
pelajar bertentangan dengan konsep saintifik yang termaktub dan dipersetujui oleh ahli-
ahli sains. Senario dan masalah ini dikenali sebagai miskonsepsi atau kerangka alternatif.
Miskonsepsi yang wujud ini akan menyukarkan proses P&P sains keperingkat seterusnya
kerana seringkali pelajar beranggapan bahawa sesuatu miskonsepsi yang telah bertapak
kukuh dalam minda sejak dari zaman kanak-kanak lagi adalah benar dan sukar dikikis.
Bermula dari permasalahan inilah, peranan sesaorang guru atau pendidik sains itu
amat diperlukan untuk memperbetulkan kembali miskonsepsi-miskonsepsi yang wujud
melalui rekabentuk kurikulum yang sedemikian rupa agar P&P memberi fokus kepada
pembangunan konsepsi sains yang sebenar. Apa yang diharapkan adalah pelajar-pelajar
yang sememangnya memahami sesuatu konsep sains sebenar yang bebas dari sebarang
miskonsepsi dan tidak hanya sekadar menghafal dan mengingat serta meluahkannya
semasa peperiksaan.
Ilmu Fizik bertujuan untuk memberi penerangan tentang perlakuan-perlakuan isi
alam semesta ini dari yang bersaiz amat kecil seperti kuark sehinggalah kepada objek
berskala besar seperti galaksi. Fenomena-fenomena alam yang berlaku dipersekitaran
manusia dapat diperjelaskan secara sistematik dan telah menarik minat ahli-ahli Fizik
untuk membuat kajian lanjut yang seterusnya menghasilkan fakta-fakta, konsep, hukum,
prinsip dan teori-teori tertentu yang diterima umum. Aplikasi dari ilmu-ilmu Fizik yang
diperolehi tersebut memang terbukti memberi manafaat kepada manusia sejagat.
3
Walau bagaimanapun, kebanyakan fenomena-fenomena yang wujud
dipersekitaran kita adalah bersifat terlalu kompleks dan abstrak serta menyukarkan ahli-
ahli fizik untuk mengkaji, memahami dan menyampaikannya kepada orang lain secara
terus. Permasalahan ini mendorong saintis-saintis fizik menggemukakan gagasan idea
untuk mengkaji fenomena-fenomena tersebut dalam bentuk yang kurang kompleks serta
persekitaran yang terkawal yang dikenali sebagai ujikaji atau eksperimen samada
dilakukan di dalam atau di luar makmal.
Peranan saintis (pendidik) fizik adalah membina ‘jambatan’ yang
menghubungkan dunia sebenar dengan teori saintifik iaitu fenomena-fenomena
persekitaran akan dipermudahkan untuk difahami bermula dengan kemahiran memerhati
iaitu visualisasi apa yang berlaku pada aras mikro. Salah satu faktor yang kurang
dititikberatkan dalam P&P Fizik adalah kemahiran menjelaskan sesuatu fenomena itu
secara visualisasi. Sehubungan dengan itu, kemahiran dan kemampuan visualisasi
pelajar-pelajar amat perlu dipertingkatkan kerana ianya penting untuk menguasai sesuatu
konsep sains Fizik itu secara lebih mendalam.
Perwakilan Visual
Perwakilan visual ditakrifkan oleh McKendree, Kecil, Stenning sebagai "suatu struktur
yang mewakili sesuatu yang lain: perkataan untuk sesuatu objek, ayat untuk penerangan
sesuatu situasi/keadaan, gambarrajah untuk susunan sesuatu benda/sistem, gambar untuk
sesuatu adegan". Bahan-bahan alat bantu mengajar seperti komponen-komponen sesuatu
video, animasi, grafik, teks, dan audio boleh dianggap sebagai suatu perwakilan.
4
Visual dalam Pembelajaran
Menciri dan menyusun secara bersistem sesuatu perwakilan ‘visual’ adalah sesuatu yang
amat mencabar kerana kepelbagaian maklumat dan pengertian atau makna khusus yang
mungkin dari visual tersebut kerana ianya bergantung kepada domain dan konteks
dimana visual itu berada. Istilah ‘visual’ kerap dirujuk kepada perkara-perkara yang
terlibat berkaitan perwakilan luaran fizikal boleh nampak seperti gambar-gambar, model-
model 3-D, video, lakaran-lakaran mudah untuk menunjukan sesuatu yang abstrak malah
lukisan-lukisan yang mewakili sesuatu pergerakan turut dikategorikan sebagai bahan-
bahan visual.
Visual dirujuk kepada perwakilan luaran yang maujud yang boleh dilihat
manakala visualisasi pula adalah perwakilan imej-imej dalam minda sesaorang. Teori dua
pengkodan Paivo (Clark & Paivio, 1991) mencadangkan terdapatnya dua sub-sistem
minda kognitif. Pertama mengkhusus untuk mewakil dan memproses bahan-bahan visual
dan kedua untuk mewakil dan memproses bahan-bahan verbal atau linguistik. Jika kedua-
duanya kerap dan saling dihubungkaitkan melalui aktiviti-aktiviti rangsangan visual dan
verbal, minda akan dapat memproses dan akan menyimpan dalam jangkamasa yang lama
dalam minda.
Visualisasi
Visualisasi bermaksud keupayaan membayangkan atau menggambarkan di dalam minda.
Ia juga dikatakan sebagai proses membina imej-imej di dalam minda untuk perkara-
perkara yang tidak boleh diperhatikan atau wujud. Tufte (2001) mendefinasikan
visualisasi sebagai kesungguhan untuk memperihalkan maklumat-maklumat yang dapat
diperolehi dari rangsangan-rangsangan visual seperti objek, gambar, carta, video, jadual,
graf dan seumpamanya secara terperinci, sistematik, berfokus dan jelas. Reisberg (1997)
pula mengutarakan visualisasi dalam konteks yang lebih luas iaitu kebolehan membina
dan mengulang imej sesuatu rangsangan visual atau fenomena di dalam minda walaupun
tanpa kehadirannya secara fizikal. Proses visualisasi ini akan membawa kepada
5
pembinaan pengetahuan yang menghubungkaitkan rangsangan visual yang dilihat dan
dicerap secara aktif dan seterusnya membentuk satu set idea untuk memahami
perwakilan-perwakilan imej yang telah dicerap.
Demonstrasi dan pengalaman melakukan eksperimen samada di dalam atau di
luar kelas telah diperakui oleh ahli-ahli fizik adalah penting untuk meningkatkan dan
mengukuhkan kefahaman konsep-konsep fizik. Visualisasi fenomena-fenomena fizik
melalui kaedah-kaedah seperti demonstrasi, simulasi, model, graf masa-nyata dan video
adalah pendekatan-pendekatan penting untuk mempelajari Fizik. Teknik-teknik ini boleh
menyumbang kepada pemahaman pelajar tentang konsep fizik dengan membayangkan
imej berkenaan dalam fikiran masing-masing tentang sesuatu konsep yang dipelajari.
Demonstrasi dan kerja-kerja mengeksperimen tidak hanya membolehkan para
pelajar untuk melihat secara langsung bagaimana sesuatu fenomena berlaku, tetapi juga
merangsang mental mereka supaya berfikir, mengolah dan menghubungkait terhadap
perwakilan visual yang telah mereka lihat. Bahan instruksional yang dirancang dengan
baik dan mengikut format yang betul akan menjadikan pendekatan visualisasi lebih
berkesan daripada pendekatan memberi penerangan sesuatu fenomena secara verbal.
Aktiviti menjalankan eksperimen menyediakan pelajar dengan pengalaman
penting tentang ciri-ciri sebenar alam sekeliling yang sebenarnya tetapi tidak dalam
bentuk yang ideal (persekitaran adalah terkawal). Mereka turut diberi peluang dan
kesempatan untuk mengembangkan kemahiran mereka dalam penyelidikan saintifik dan
kemahiran inkuiri. Pembelajaran melakukan eksperimen yang memanfaatkan teknik
"hands-on" telah dianggap sebagai salah satu kaedah yang paling berkesan untuk belajar
tentang ilmu pengetahuan dan mengembangkan kemampuan berfikir tahap yang lebih
tinggi yang amat diperlukan untuk "melakukan sains".
Kajian telah menunjukkan bahawa pelajar yang didedahkan dalam program
seperti ini biasanya memiliki sikap yang lebih baik terhadap pembelajaran ilmu sains,
mereka mempunyai tahap intelektual lebih tinggi seperti berkemahiran berfikir kritis dan
6
analitis, berkebolehan tinggi dalam penyelesaian masalah, kreatif, mempunyai kemahiran
proses sains yang baik, serta, lebih memahami konsep-konsep sains bila dibandingkan
dengan pelajar yang tidak menggunakan "hands-on".
Visualisasi memberi faedah yang khusus kepada pendidikan sains. Ia memberi
ruang kepada pelajar mempelajari dan menyelidik sains melalui imej-imej berbanding
melalui notasi-notasi algebra yang selalunya kabur bagi sesetengah pelajar. Mereka boleh
mencari dan menguji teori-teori tentang alam ini dengan melihat corak imej-imej visual
berkaitan sesuatu fenomena.
Visualisasi Saintifik
Matlamat utama dalam pembelajaran fizik ialah penguasaan terhadap konsep-konsep
fizik seperti dinamik, kinematik, keelektrikan, keradioaktifan dan sebagainya disamping
penerapan kemahiran-kemahiran saintifik dan proses sains. Oleh kerana ianya melibatkan
penyiasatan terhadap fenomena-fenomena kompleks, abstrak dan sukar dikaji secara
langsung, pelajar-pelajar sering melabelkan fizik sebagai subjek yang susah dan sukar
dikuasai. Disini pentingnya peranan visualisasi yang boleh membuatkan murid-murid
menghubungkaitkan model-model visual dengan konsep fizik yang dipelajari dalam
minda mereka.
Peranan model-model dalam pendidikan sains adalah luas, penting dan sukar
dinafikan. Model mental adalah perwakilan visual khusus samada dalam mental
sesaorang individu atau kumpulan. Pelajar-pelajar fizik mempunyai perwakilan visual
khusus tentang daya, medan magnet serta medan elektrik. Apabila untuk memberitahu
sesuatu konsep itu kepada masyarakat dan berhubung dengan mereka menggunakan
model tertentu, ianya dipanggil ekpressed model. Jika sesuatu model itu telah diterima
oleh sesuatu komuniti lain yang mengkaji bidang yang sama seperti dalam komuniti P&P
fizik, ianya dikenali sebagai consensus mode/scientific model seperti model atom
Rutherford. Jika sesuatu model itu kekal digunakan dari awal ianya dibina dan telah
7
menjadi asas dalam memperjelaskan sesuatu fenomena sehingga kini, model ini
diklasifikasikan sebagai historical model.
Kesemua model yang dinyatakan di atas terhasil dari penggunaan satu atau lebih
dari lima jenis perwakilan
i. konkrit (bahan) iaitu perwakilan berbentuk tiga-dimensi yang diperbuat
dari bahan yang kukuh seperti model bebola-dan-rod plastik untuk
kekisi ion.
ii. Verbal iaitu mengandungi penjelasan entiti model dan hubungkaitnya
dengan perwakilan-perwakilan dalam sesuatu model seperti ciri-ciri
sebenar untuk bebola dan rod dalam perwakilan model bebola-dan-rod.
iii. Simbolik yang menggunakan simbol-simbol dan formula, persamaan
kimia dan matematik seperti hukum gas unggul dan hukum Newton.
iv. Bahasa tuboh yang menggunakan pergerakan keselurohan atau
sebahagian tuboh badan seperti pergerakan murid-murid dalam arah
yang berlawanan untuk menunjukkan pergerakan ion-ion dalam
elektrolit.
v. Visual yang menggunakan graf, gambarajah, video dan animasi.
Gambarajah tiga-dimensi dalam teks dan paparan 3-D layar komputer
termasuk dalam kategori ini.
Visualisasi saintifik memberikan data-data saintifik berwarna-warni dalam dua
atau tiga dimensi dalam ruang yang mempaparkan atau mendedahkan corak-corak imej
yang signifikan. Visualisasi turut merupakan satu bentuk pemerhatian yang menjadi asas
kepada kemahiran saintifik inkuiri. Selain dari berkeupayaan menggandakan imej yang
dilihat, visualisasi boleh memperlihatkan kuantiti bukan visual kepada kuantiti visual
seperti perubahan suhu sesuatu objek menjadi perubahan kekuatan warna objek pada
visual yang dilihat. Kebolehan mentransformasikan ini menjadikan kaedah visualisasi
adalah sangat berguna dan menjadi tunggak utama dalam kemahiran proses sains iaitu
memerhati. Kebolehan meruang (spatial ability) adalah kebolehan mengimaginasi objek
8
yang berubah atau berputar dalam ruang menggunakan minda dalam bentuk dua atau tiga
dimensi.
Semasa P&P di dalam kelas, pelajar-pelajar sewajarnya didedahkan sebanyak
mungkin dengan alatan bantu belajar berbentuk rangsangan visual seperti rajah-rajah,
gambar-gambar foto, video dan seumpamanya dengan tujuan memberi ruang dan
rangsangan kepada mereka untuk memerhati dan mencerap fenomena-fenomena
berkaitan sesuatu konsep fizik atau sains dan seterusnya membentuk imej-imej di minda
masing-masing.
Berfikir dengan menghubungkait imej-imej berkaitan di dalam minda memainkan
peranan penting untuk memupok kreativiti saintifik disamping kemahiran untuk
berkomunikasi iaitu memperjelaskannya semula kepada orang lain. Pemikiran secara
visual-ruang adalah bermula melalui penggunaan mata untuk mengenalpasti serta
mencerap sesuatu objek atau fenomena termasuk diri sendiri, membentuk imej-imej
dalam minda dan seterusnya mengubah dan mengekalkan imej-imej ke dalam ‘mata-
minda’ walaupun tanpa kehadiran rangsangan visual tersebut. Sesuatu imej ruang di
dalam minda membolehkan pengekalan hubungan dengan satu set idea di dalam ingatan
otak manusia. Visual dan pengimejan dalam minda adalah proses kognitif asas yang
menggunakan laluan khusus dalam otak dan berhubungkait dengan ingatan dan
pengalaman lampau.
Pemikiran visual-ruang berkembang semenjak dari lahir bersama dengan
kemahiran berbahasa serta kebolehan-kebolehan istimewa tertentu melalui interaksi
kemahiran-kemahiran warisan dengan pengalaman-pengalaman yang didedahkan kepada
sesaorang itu. Kreativiti sains sesaorang itu boleh dianggap sebagai gabungan rapat tiga
format minda iaitu imej-imej, metafora dan penyatuan idea-idea (tema). Kombinasi imej-
imej, analogi-analogi serta tema-tema sains akan membentuk satu imej utama yang
dipanggil visualisasi.
9
Kesimpulannya visualisasi merupakan proses kognitif yang melibatkan beberapa
kemahiran khusus seperti memerhati, mencerap dan menganalisis rangsangan-rangsangan
visual menggunakan pancaindera serta membayangkan dan menggambarkannya semula
proses yang berlaku di dalam minda serta memahaminya.
Penggunaan Teknologi dalam Pembelajaran Fizik
Penggunaan peralatan elektronik seperti komputer dalam inkuiri saintifik dan
pembelajaran sains boleh menjadi alat yang berkesan dalam proses mengaktifkan sesuatu
P & P suatu kelas fizik. Sesuatu pembelajaran inkuiri saintifik yang efektif memberi
ruang kepada pelajar untuk mudah dan kerap menggunakan pelbagai peralatan
termasuklah komputer, aplikasi-aplikasinya (gajet), dan lain-lain bahan sokongan untuk
melakukan eksperimen serta penyiasatan saintifik di dalam kelas dan makmal.
Penggunaan komputer telah menjadi satu perkara biasa dalam pembelajaran fizik
baik di sekolah-sekolah mahu pun di universiti. Dalam konteks pembelajaran di makmal,
komputer amatlah efektif dalam menganalisis data-data eksperimen disamping
berkeupayaan mengumpul data-data dari peralatan-peralatan pengukuran (cth: voltmeter,
ammeter, termometer dll.) melalui litar antara muka bersama sensor khusus untuk
parameter fizik yang di ukur. Kefahaman dan pengukuhan konsep-konsep fizik boleh
berlaku sebagaimana pendekatan pengukuhan yang lain seperti latih tubi dan latihan
tutorial. Komputer juga turut berperanan untuk mendapatkan data-data dalam
persekitaran merbahaya seperti pengukuran bilangan sinaran dari sumber radioaktif di
mana pelajar dapat dilindungi dari terdedah kepada bahaya jangka pendek dan panjang
sinaran-sinaran tersebut.
Kemahiran dalam bidang perisian komputer dapat membantu membina simulasi-
simulasi penggunaan peralatan yang mahal seperti dalam eksperimen Titisan minyak
Milikan dan laser. Simulasi perlakuan elektron, proton, nukleus atau visualisasi fenomena
fizik dalam skala kecil dapat dilakukan dengan penggunaan komputer turut
memperkukuhkan kefahaman konsep-konsep fizik dalam tajuk-tajuk berkaitan.
10
Komputer yang digunakan sebaik mungkin didalam kepelbagaian teknik
visualisasi (cth: simulasi, model-model, graf masa sebenar dan video) semasa
pembelajaran di makmal dapat menyediakan peluang untuk memperkukuhkan konsep
fizik yang dipelajari disamping membina kemahiran manipulatif dan penyiasatan saintifik
pelajar-pelajar. Penggunaan mikrokomputer yang boleh mengumpul data analog sesuatu
sistem fizikal, menukarkannya ke dalam bentuk digital dan seterusnya mempaparkan data
tersebut dalam bentuk graf masa sebenar telah menjadikan teknologi ini amat bermanfaat
kepada tenaga-tenaga pengajar. Program yang berfungsi sebegini dikenali sebagai MBL.
Thornton & Sokoloff (1990) mendapati pelajar-pelajar yang mengunakan graf
masa sebenar bersama MBL telah meningkat dalam aspek kemahiran melukis graf
kinematik dan kefahaman tentang gerakan sesuatu objek berbanding dengan pelajar-
pelajar yang menggunakan kaedah konvensional (melukis graf setelah selesai mencerap
pergerakan sesuatu objek).
Beichner (1990) telah membuat kajian perbandingan penggunaan MBL dalam
P&P fizik keatas pelajar sekolah tinggi dan kolej tentang kefahaman dalam tajuk
kinematik terhadap pelajar-pelajar yang di ajar secara demonstrasi dan simulasi komputer
imej-imej video dengan pelajar-pelajar yang diajar melalui pendekatan teknik MBL.
Beichner mendapati bahawa pencapaian pelajar-pelajar yang diajar melalui kaedah
demonstrasi dan simulasi komputer imej-imej video adalah tidak sebaik pelajar-pelajar
yang diajar melalui teknik MBL. Beliau turut mencadangkan bahawa kawalan secara
terus oleh pelajar terhadap komputer yang digunakan dan pengalaman menghasilkan graf
memperkukuhkan lagi penggunaan MBL.
Physics Workshop, adalah kursus pengenalan fizik yang berorientasikan aktiviti
dimana ianya tidak melibatkan kuliah formal, merupakan satu contoh terbaik penggunaan
teknologi komputer dalam menghayati pengalaman sebenar iaitu pelajar akan mencerap
sesuatu fenomena, menganalisa data serta mengembangkan kemahiran verbal dan
matematik untuk menjelaskan pemerhatian tersebut. Secara tidak langsung kemahiran-
kemahiran inkuiri pelajar diperkembangkan . (Laws, 1991). Applikasi komputer yang
11
digunakan adalah seperti alatan pengesan (sensor) untuk mengumpul dan mempaparkan
data dan graf secara masa nyata, lembaran sebaran (spreadsheet) untuk manipulasi dan
analisis data serta penyelesai masalah bernombor, program simulasi untuk menjelaskan
fenomena-fenomena yang tidak kondusif untuk dilihat secara terus dan peralatan analisis
video untuk menganalisa pergerakan objek-objek (Laws,1995).
Setelah dianalisa kesan kaedah Physics Workshop terhadap pembelajaran murid
iaitu dengan membandingkan pencapaian pelajar sebelum dan selepas kursus, Laws
mendapati pelajar mengalami peningkatan mendadak dalam penguasaan konsep-konsep
kinematik, dinamik, haba tentu, dan elektrik. Peningkatan pembelajaran pelajar ini adalah
hasil dari aktiviti-aktiviti perbincangan, pemerhatian dan jangkaan diintergrasikan ke
dalam program bengkel ini. Laws juga mendapati aspek sikap pelajar yang lebih positif
dalam menguasai applikasi-applikasi komputer berbanding aspek-aspek lain dalam
Kursus Physics Workshop.
Pernyataan Masalah
Sepanjang perjalanan sejarah kurikulum sains di negara ini, banyak bukti dan kajian
menunjukkan faktor minat dan kecenderungan pelajar untuk mengambil kursus fizik
keperingkat yang lebih tinggi adalah rendah. Kursus fizik dianggap sebagai subjek yang
sukar oleh kebanyakan guru untuk mengajar dan bagi murid pula ianya susah untuk
dipelajari. Fenomena ini bukan sahaja berlaku di Malaysia, malah di Negara-negara maju
seperti di Amerika Syarikat dan Eropah. Guru-guru yang mengajar pada peringkat
menengah selalu merasa ragu-ragu dan terancam apabila mengajar konsep-konsep fizik,
apatah lagi jika guru-guru berkenaan bukan lulusan dalam bidang fizik.
Pada peringkat kolej dan universiti pula, kebanyakan pensyarah lebih memfokus
kepada kaedah pengajaran tradisional (kuliah dan cara memanipulasi formula). Banyak
kajian telah membuktikan pendekatan yang tersebut adalah kurang efektif dan perlu
dilakukan penambahbaikkan. Impaknya yang jelas dari isu tersebut adalah dasar 60:40
12
bagi pelajar sains-sastera pada tahun 2010 di peringkat universiti masih belum tercapai
walaupun selepas lebih empat dekad pelaksanaan pendidikan sains di Negara ini.
Memandangkan bermula di peringkat sekolah, enrolmen pelajar ke aliran sains
berkurangan dan seterusnya mengeluarkan guna tenaga yang kurang dalam bidang sains
dan teknologi., maka akhirnya kita melahirkan sebahagian besar bakal ibu bapa yang
kurang berminat dalam sains. Ini akan menyebabkan kegagalan untuk membudayakan
sains dalam kehidupan seharian di kalangan masyarakat kita. Kegagalan ini akan
mempengaruhi generasi seterusnya untuk meminati bidang sains dan teknologi. Hasrat
untuk mewujudkan masyarakat yang saintifik dan progresif yang mempunyai daya
perubahan tinggi dan memandang ke hadapan, bukan sahaja sebagai pengguna teknologi
tetapi juga sebagai penyumbang kepada tamadun saintifik dan teknologi masa hadapan
mungkin tidak kesampaian.
Senario pembelajaran sains khasnya fizik dewasa ini cenderung mengabaikan
penerapan kemahiran proses sains iaitu hasil pembelajaran utama yang perlu dicapai
dalam P&P sains selain menguasai kandungan ilmu sains itu sendiri. Sistem yang
mengutamakan hasil pencapaian cemerlang dalam peperiksaan mendorong kepada
pendekatan pembelajaran latih tubi untuk mencapai hasrat tersebut mengakibatkan
peranan mengeksperimen semakin dipinggirkan. Dalam kajian yang dilakukan oleh Alyas
2000 medapati bahawa secara purata pelajar aliran sains tulen melakukan kerja amali
hanya selama 25% daripada masa yang diperuntukan. Pelajar yang kerap melakukan
amali boleh mencapai penguasaan proses sains yang lebih tinggi secara signifikan (Alyas
2000, Zainon 2005 dan M.Atan 2008).
Lilia 2002 juga menyatakan bahawa kaedah pembelajaran secara kontekstual
lebih sesuai untuk fizik kerana adanya aktiviti hands-on. Kajian yang dilakukan oleh Idris
(2010) mendapati kurang daripada 25% daripada 62 amali fizik dilakukan oleh pelajar
sendiri. Faktor-faktor seperti peruntukan masa yang diberi untuk P&P tidak mencukupi,
terdapatnya eksperimen-eksperimen yang memerlukan masa yang panjang untuk
dilaksanakan, peralatan makmal tidak mencukupi serta tidak berfungsi dengan baik seta
13
bilangan pelajar yang ramai turut mendorong kepada pengabaian melakukan eksperimen.
Daripada penemuan-penemuan kajian di atas, memperihalkan betapa perlunya
pendekatan baru diketengahkan dalam membantu P&P fizik di sekolah-sekolah, kolej-
kolej dan universiti.
Dalam usaha untuk melahirkan guru-guru Fizik menjadi lebih kreatif, mereka
memerlukan bantuan dalam aspek ini. Selain daripada menghadiri kursus dalam
perkhidmatan, keperluan guru Fizik dalam usaha untuk mempertingkatkan pengajaran
dan pembelajaran Fizik adalah lebih berkaitan dengan aspek infrastruktur. Kajian
mendapati guru Fizik menghadapi masalah kekurangan kemudahan asas seperti radas di
dalam makmal, kurang bahan bacaan yang sesuai, kesuntukan masa membuat persediaan
serta bilangan murid yang ramai.
Dapatan ini disokong oleh kajian keperluan guru Sains sekolah di United
Kingdom (Dillon et al. 2000) di mana kekangan yang dihadapi oleh guru Sains sekolah
untuk mengajar dengan efektif adalah disebabkan oleh kekurangan radas dan ruang untuk
aktiviti amali, serta mendapatkan bantuan orang dewasa semasa menjalankan aktiviti
amali. Seperti yang diutarakan oleh Baird dan Rowsey (1989), sesetengah keperluan guru
tidak dapat diatasi hanya melalui peningkatan program kursus dalam perkhidmatan tetapi
dengan cara mengatasi masalah infrastruktur serta mendapatkan bantuan.
Faktor beban tugas guru-guru sekolah khasnya guru Sains sebagaimana dalam
Laporan awal Jawatankuasa Menangani Beban Tugas Guru telah mendapati guru-guru di
Selangor, Johor, Melaka dan Kuala Lumpur sebagai `guru terbeban' memandangkan
mereka terpaksa mengambil masa 74 jam seminggu untuk menjalankan tugas keguruan
seperti 50.4 jam atau 68 peratus berkaitan kurikulum. Dapatan dari laporan awal itu juga
mendapati masa guru di negara ini kerap dihabiskan untuk menghadiri mesyuarat, kursus-
kursus, aktiviti ko-kurikulum, pengurusan hal ehwal murid serta pengurusan asrama
samada di dalam atau di luar sekolah. Akibat dari kekerapan meninggalkan kelas,
walaupun ada mekanisma ‘guru ganti’ di sekolah, proses P&P turut menerima tempias
khasnya P&P dalam disiplin Sains. Guru terpaksa menyampaikan pengajaran secara
14
tergesa-gesa untuk menamatkan silibus dan meninggalkan aspek pembelajaran Sains
yang menekan proses dan kemahiran Sains dan bukan pengetahuan semata-mata.
Strategi pengajaran dan pembelajaran memainkan peranan yang penting dalam
meningkatkan minat murid terhadap subjek Fizik serta mengukuhkan mutu pendidikan
Sains dan Fizik negara. Subjek Sains yang tidak menarik khususnya Fizik akan
membosankan murid dan seterusnya mempengaruhi pencapaian murid dalam subjek
berkenaan. Pelbagai strategi pengajaran dan pembelajaran perlu digunakan untuk murid
yang mempunyai pelbagai kebolehan dan kecerdasan serta untuk pengajaran konsep yang
berlainan. Pelbagai strategi pengajaran dan pembelajaran juga mengurangkan monotoni
dalam pengajaran dan pembelajaran. Penggunaan teknologi seperti kamera, video
termasuk antara muka berkomputer juga mampu meningkatkan minat dan keberkesanan
pengajaran dan pembelajaran.
Kajian ini bertujuan untuk membangunkan satu sistem pendekatan visualisasi
dalam pengajaran Fizik menggunakan kamera video litar tertutup multi-frames serta
menghasilkan beberapa bahan pengajaran untuk beberapa topik berasaskan sistem
tersebut.
Objektif Kajian
Objektif kajian ini ialah untuk membina satu sistem yang menghasilkan paparan visual
multi-frames sebagai alat bantu mengajar berasaskan kamera litar tertutup. Secara
khususnya objektif kajian ini ialah untuk:
1. Membangunkan sistem kamera multi-frames sebagai alat bantu mengajar.
2. Membangunkan modul berasaskan video multi-frames untuk beberapa sub
topik mata pelajaran fizik pra-universiti dan menengah.
3. Menguji kebolehfungsian sistem dan modul.
15
Kepentingan Kajian
Sistem yang dibangunkan memberi alternatif kepada pensyarah, guru dan instruktor
subjek fizik malah sesiapa yang terlibat dalam P&P sains untuk menggunakannya sebagai
pendekatan baru dalam P&P. Sistem ini boleh diguna sebagai peralatan demonstrasi
untuk bilangan pelajar yang ramai (Just in Time Teaching & Lecture Demonstration).
Sistem membantu dalam proses pelaksanaan eksperimen fizik semasa pengajaran
memandangkan masa yang diperuntukkan untuk sesuatu pengajaran fizik adalah tidak
mencukupi manakala masa yang diperlukan oleh kebanyakan eksperimen pula adalah
panjang. Modul VATA yang dihasilkan dari sistem ini merupakan salah satu pendekatan
yang digunakan dalam mempelbagaikan kaedah pengajaran Fizik di sekolah. Kebanyakan
pengajar tidak dapat menjalankan esperimen dalam topik-topik tertentu seperti Elektronik
atas kekangan kemahiran penggunaan alat dan kemahiran pemasangan litar lantas
mengambil jalan untuk menggunakan simulasi animasi daripada CD-ROM edaran KPM.
Sehubungan dengan itu, diharapkan dengan wujudnya kajian ini dapat
mempertengahkan satu kaedah alternatif kepada simulasi animasi yang ada untuk guru
dalam menunjukkan simulasi sebenar dari rakaman video multi-frames untuk topik-topik
berkenaan agar dapat menarik minat pelajar untuk mendalami ilmu Fizik hingga ke
peringkat yang lebih tinggi. Di samping itu, kemahiran proses sains pelajar seperti
membuat pemerhatian, mengambil bacaan, menganalisis dan membuat rumusan juga
dapat ditingkatkan.
16