Pendidikan STEM sebagai Fondasi untuk Inovasi Industri yang Berkelanjutan

Pendidikan STEM sebagai Fondasi untuk Inovasi Industri yang Berkelanjutan 

Di era globalisasi ini, industrialisasi sudah meninggalkan cara yang konvensional dan mulai beralih pada penggunaan teknologi. Di tengah persaingan yang ketat, dimana negara-negara berlomba untuk selalu berinovasi dalam menciptakan teknologi yang canggih, agar bisa memudahkan kehidupan umat manusia. Apa yang bisa kita lakukan untuk mempertahankan daya saing dan keberlanjutan di era revolusi industri 4.0?. Tentu jawabannya bukan hanya tentang mesin-mesin canggih dan algoritma yang rumit. Tetapi kita juga harus fokus pada fondasi pendidikan yang ditanamkan sejak dini. Fondasi pendidikan yang kuat dapat dibentuk salah satunya dengan menanamkan pendidikan dalam bidang sains, teknologi, teknik, Dan matematika, atau yang akrab dikenal STEM. Tujuan utama dari pendidikan STEM adalah untuk membantu siswa dalam mengembangkan keterampilan pemecahan masalah,berpikir kritis, dan inovasi melalui pengajaran interdisipliner.

Seorang anak yang hidup di lingkungan keluarga yang miskin, sangatlah susah untuk mendobrak garis kemiskinan, jika ia terus berada di pola pikir keluarga atau masyarakat sekitar yang miskin. Mengapa itu terjadi? bayangkan jika anak tersebut mempunyai mimpi-mimpi besar, orang disekitarnya justru menganggap remeh hal itu dan malah menyuruh anak tersebut untuk mengikuti jalur karir yang keluarga atau masyarakat sekitar lakukan, seperti bertani atau mengikuti jejak orang tuanya di ladang. Tidak ada yang salah dengan bertani atau mengolah kebun keluarga. Tetapi jika diiringi dengan pengetahuan, dia bukan hanya menjadi petani tradisional. Kegiatan bertani tersebut dapat dibantu menggunakan teknologi sehingga lebih efisien, hasil panen yang banyak dengan waktu yang lebih singkat. Tidak hanya itu dia juga bisa membuka lapangan pekerjaan baru untuk orang lain. Inilah diperlukannya implementasi pendidikan STEM di Indonesia. Ia bukan hanya belajar menghitung luas lahan, tetapi memikirkan bagaimana teknologi bisa membantu meningkatkan hasil panen. Ia tidak hanya tau cara menggunakan mesin traktor, tetapi juga bisa membuat alat baru yang lebih canggih dan efisien. Pendidikan STEM membantu si anak dapat mewujudkan mimpi-mimpi besarnya.

Pendidikan STEM sudah terbukti menjadi katalisator untuk pembaharuan yang mendorong industrialisasi yang berkelanjutan. Sebagai contoh negara-negara maju seperti Amerika, Inggris, Australia, China, dan Korea Selatan,  menerapkan pendidikan STEM dalam kurikulum sekolah dasar dan menengah, yang jelas terbukti dan terlihat pada perkembangan teknologi mereka yang pesat.  Pertanyaannya mengapa Indonesia terbilang jauh dalam implementasi  pendidikan STEM ini?. Menurut survei Program for International Student Assessment (PISA) 2018, Indonesia berada di peringkat bawah dalam penerapan pendidikan STEM ini. Disinilah pentingnya investasi pada pendidikan STEM yang merata. 

Tadi kita sudah membahas pentingnya pendidikan STEM untuk keberlanjutan industrialisasi Indonesia. Sekarang kita akan membahas lebih lanjut mengenai pendidikan STEM dan pengaruh masing-masing bidang pada penerapan di dunia nyata. Pendidikan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) adalah pendekatan yang dirancang untuk mempersiapkan siswa dengan keterampilan yang diperlukan didunia profesional yang sangat kompleks dan arus cepat dalam inovasi teknologi. Selanjutnya, kita akan melihat bagaimana ilmu dalam pendidikan STEM diterapkan secara nyata.

1. Sains

Sains memiliki beberapa disiplin ilmu yang saling berhubungan dan memiliki dampak nyata di kehidupan sehari-hari maupun untuk kemajuan industrialisasi. Fisika misalnya, memberikan pengetahuan dasar alam seperti gaya gravitasi, elektromagnetisme, dan energi. Ilmu ini akan berguna dalam pengembangan teknologi seperti pembangkit listrik, hingga inovasi alat transportasi. Seperti sekarang, dunia otomotif beralih dari penggunaan bahan bakar minyak beralih pada desain kendaraan listrik, sebagai upaya dalam mengurangi emisi karbon. Bidang Kimia sering kali menjadi pondasi dalam berbagai industri, dari farmasi hingga manufaktur. Di dunia kesehatan, kimia memungkinkan penciptaan obat-obat baru yang lebih mujarab. Adanya vaksin covid 19, merupakan hasil produk dari penelitian yang terus berkembang.

       2. Teknologi

Teknologi berguna untuk manusia dalam menemukan solusi praktis yang mendukung produktivitas dan kenyamanan kehidupan sehari-hari. Pendidikan di bidang teknologi memungkinkan siswa memahami bagaimana program komputer dirancang,mulai dari analisis data hingga otomasi proses bisnis. Teknologi juga membantu mewujudkan teknologi ramah lingkungan melalui pengembangan energi terbarukan dan sistem manajemen limbah yang mumpuni.

       3. Teknik

Teknik mencakup banyak disiplin ilmu seperti teknik sipil, teknik mesin, teknik elektro, teknik kimia. Teknik sipil merancang dan membangun infrastruktur penting seperti jembatan dan gedung-gedung tinggi, sementara teknik mesin bertanggung jawab atas desain dan pembuatan mesin yang digunakan dalam berbagai proses industri. Teknik elektro, di sisi lain, berfokus pada pengembangan dan pengelolaan sistem kelistrikan serta perangkat elektronik yang menjadi dasar bagi berbagai inovasi teknologi digital saat ini. Teknik juga melibatkan disiplin teknik kimia, yang memproses bahan mentah menjadi produk dengan nilai tambah yang lebih tinggi, serta teknik lingkungan, yang mengembangkan solusi untuk mengurangi dampak negatif dari aktivitas manusia terhadap ekosistem.

      4. Matematika

Matematika dalam pendidikan STEM berfungsi sebagai fondasi yang memungkinkan siswa untuk memahami, menganalisis, dan memecahkan berbagai masalah kompleks di dunia nyata. Melalui pembelajaran yang mencakup aljabar, kalkulus, geometri, statistik, dan probabilitas, siswa dibekali dengan alat analisis yang esensial untuk berkarir di bidang sains, teknologi, dan teknik. Matematika digunakan untuk merancang sistem, menganalisis data, dan mengembangkan teknologi baru yang berdampak luas, baik dalam kehidupan sehari-hari maupun dunia profesional. Dalam konteks ini, penguasaan matematika menjadi kunci untuk menghadapi tantangan global dan berkontribusi pada inovasi serta pembangunan berkelanjutan, menjadikannya tak tergantikan dalam kemajuan teknologi dan ekonomi.

Kita sudah melihat fungsi nyata yang dapat kita gunakan, baik didunia profesional maupun sehari-hari dalam rangka penerapan pendidikan STEM. Sebagai penutup, perlu ditegaskan bahwa pendidikan STEM yang berkualitas sangat penting dalam mempersiapkan individu menghadapi dunia kerja yang semakin canggih dan berbasis teknologi. Pendidikan STEM tidak hanya menghasilkan profesional yang siap dan terampil, tetapi juga mendorong inovasi yang diperlukan untuk industrialisasi yang lebih maju. Dengan menerapkan prinsip Pendidikan untuk Pekerjaan Layak (SDG 8), Kualitas Pendidikan (SDG 4), dan Inovasi dan Infrastruktur (SDG 9), pendidikan STEM memastikan bahwa individu tidak hanya menguasai keterampilan teknis, tetapi juga mampu menciptakan solusi inovatif yang mendukung pertumbuhan ekonomi dan kemajuan teknologi. Oleh karena itu, investasi dalam pendidikan STEM menjadi kunci untuk menciptakan peluang kerja baru, memajukan sektor industri, dan memajukan Indonesia menuju masa depan yang lebih berkelanjutan dan kompetitif secara global. Setiap bidang dari STEM memiliki peran yang penting dalam kemajuan industrialisasi Indonesia. Sains yang memberikan pemahaman tentang prinsip-prinsip dasar alam yang menjadi acuan untuk pengembangan teknologi yang baru. Teknologi membekali akan pengetahuan solusi praktis yang dapat memudahkan kehidupan manusia, seperti perangkat digital dan sistem otomasi. Teknik yang memanfaatkan dua aspek sebelumnya untuk merancang dan membangun infrastruktur yang kuat dan efisien, dan pastinya mendukung pembangunan berkelanjutan di berbagai sektor. Dan matematika, yang memberikan alat analisis yang esensial dalam memecahkan masalah yang kompleks serta membantu dalam pengambilan keputusan berbasis data. Dengan terintegrasinya pendidikan STEM secara baik dan pastinya implementasi yang disiplin, pendidikan STEM tidak hanya mengajarkan keterampilan teknis, tetapi membentuk pemikiran yang kreatif, kritis, dan inovatif. Pada akhirnya, itu semua akan berguna agar mampu bersaing di pasar global.

Daftar Pustaka

Abdurrahman, A., Nurulsari, N., Maulina, H., & Ariyani, F. (2019). Design and validation of inquiry-based STEM learning strategy as a powerful alternative solution to facilitate gifted students facing 21st-century challenges. Journal for the Education of Gifted Young Scientists, 7(1), 33-56. https://doi.org/10.17478/jegys.513308

Adams, A. E., Miller, B. G., Saul, M., & Pegg, J. (2019). Supporting elementary pre-service teachers to teach STEM through place-based teaching and learning experiences. Electronic Journal of Science Education, 18(5), 1-22.

Bancong, H., & Song, J. (2018). Do physics textbooks present the ideas of thought experiments? A case in Indonesia. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 7(1), 25-33.

Barcelona, K. (2014). 21st-century curriculum change initiative: A focus on STEM education as an integrated approach to teaching and learning. American Journal of Educational Research, 2(10), 862-875.

Becker, K. H., & Park, K. (2011). Effects of integrative approaches among science, technology, engineering, and mathematics (STEM) subjects on students’ learning: A preliminary meta-analysis. Journal of STEM Education, 12(5-6), 23-37.

Bybee, R. W. (2010). Advancing STEM education: A 2020 vision. Technology and Engineering Teacher, 70(1), 30-35.

Ejiwale, J. A. (2012). Facilitating teaching and learning across STEM fields. Journal of STEM Education, 13(3), 87-94.

Harris, J., & Felix, A. (2010). A project-based, STEM-integrated team challenge for elementary and middle school teachers in alternative energy. Journal of STEM Education, 11(3), 64-72.

Kelana, J. B., Wardani, D. S., Firdaus, A. R., Altaftazani, D. H., & Rahayu, G. D. S. (2020). The effect of STEM approach on the mathematics literacy ability of elementary school teacher education students. Journal of Physics: Conference Series, 1657, 012006.

Kennedy, T. J., & Odell, M. R. L. (2014). Engaging students in STEM education. Science Education International, 25(3), 246-258.

Laboy-Rush, D. (2010). Integrated STEM education through project-based learning. Learning.com.

Lestari, D. A. B., Astuti, B., & Darsono, T. (2018). Implementasi LKS dengan pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa. Jurnal Pendidikan Fisika dan Teknologi, 4(2), 203-207.

Mahmudi, I., Susantini, E., & Yakub, P. (2020). The development of student worksheet integrated by STEM approach in plant growth and development material to train bio-entrepreneurship skills. Bioedu: Berkala Ilmiah Pendidikan Biologi, 10(1), 150-157.

Maltese, A. V., & Tai, R. H. (2011). Pipeline persistence: Examining the association of educational experiences with earned degrees in STEM among U.S. students. Science Education, 95(5), 877–907. https://doi.org/10.1002/sce.20441

Miller, L., Chang, C.-I., & Hoyt, D. (2010). CSI web adventures: A forensics virtual apprenticeship for teaching science and inspiring STEM careers. Science Scope, 33(5), 42-44.

 Morrison, J. (2006). Attributes of STEM education: The student, the school, the classroom [Monograph]. Teaching Institute for Excellence in STEM. http://www.tiesteach.org/

Mutakinati, L., Anwari, I., & Yoshisuke, K. (2018). Analysis of students’ critical thinking skill of middle school through STEM education project-based learning. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 7(1), 54-65.

Nadelson, L. S., & Callahan, J. (2011). A comparison of two engineering outreach programs for adolescents. Journal of STEM Education, 12(1-2), 42-54.

National Research Council. (2010). Preparing teachers: Building evidence for sound policy. The National Academies Press.

Nugent, G., Kunz, G., Rilett, L., & Jones, E. (2010). Extending engineering education to K-12. The Technology Teacher, 69(7), 14-19.

Nugroho, O. F., Permanasari, A., & Firman, A. (2019). The movement of STEM education in Indonesia: Science teachers’ perspectives. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 8(3), 417-425.

Paramita, A. S., Dasna, I. W., & Yahmin. (2019). Kajian pustaka: Integrasi STEM untuk keterampilan argumentasi dalam pembelajaran sains. Jurnal Pembelajaran Kimia, 4(2), 92-99.

Sanders, M. (2009). STEM, STEM education, STEMmania. Virginia Tech Digital Library and Archives. http://hdl.handle.net/10919/51616

Siew, N. M., Amir, N., & Chong, C. L. (2015). The perceptions of pre-service and in-service teachers regarding a project-based STEM approach to teaching science. SpringerPlus, 4(8), 8.

Stohlmann, M., Moore, T. J., & Roehrig, G. H. (2012). Considerations for teaching integrated STEM education. Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER), 2(1), Article 4.

Supranto, N. (2016). Students’ attitudes towards STEM education: Voices from Indonesian junior high schools. Journal of Turkish Science Education, 13(Special Issue), 75-87.

Susanti, D., Prasetyo, Z. K., & Retnawati, H. (2020). Analysis of elementary school teachers’ perspectives on STEM implementation. Jurnal Prima Edukasia, 8(1), 40-50.

Tanujaya, B. (2016). Development of an instrument to measure higher-order thinking skills in senior high school mathematics. Instructional Journal of Education and Practice, 7, 144-148.

Tsupros, N., Kohler, R., & Hallinen, J. (2009). STEM education: A project to identify the missing components. Intermediate Unit.

Widarti, H. R., Rokhim, D. A., & Syafruddin, A. B. (2020). The development of electrolysis cell teaching material based on STEM-PJBL approach assisted by learning video: A need analysis. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 9(3), 309-318.

Williams, J. (2011). STEM education: Proceed with caution. Design and Technology Education: An International Journal, 16(1), 40-50.

Yusuf, I., & Widyaningsih, S. W. (2019). HOTS profile of physics education students in STEM-based classes using PhET media. International Conference on Mathematics and Science Education (ICMScE 2018), IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conference Series, 1157, 032021.

Zeidler, D. L. (2016). STEM education: A deficit framework for the twenty-first century? A sociocultural socioscientific response. Cultural Studies of Science Education, 11(1), 11-26. https://doi.org/10.1007/s11422-014-9578-z