Keterampilan Generik Sains Siswa (KGS)

Keterampilan  generik sains adalah  keterampilan yang dapat digunakan untuk mempelajari berbagai konsep dan menyelesaikan berbagai masalah sains. Dalam satu kegiatan ilmiah, misalnya kegiatan memahami konsep, terdiri dari beberapa kompetensi generik. Kegiatan-kegiatan ilmiah yang berbeda dapat mengendung kompetensi-kompetensi generik yang sama.  Ciri dari pembelajaran sains melalui keterampilan generik sains adalah membekalkan keterampilan generik sains kepada siswa sebagai pengembangan keterampilan berpikir tingkat tinggi (Brotosiswoyo dalam Sunyono 2009 : 8). Menurut Liliasari dkk (2007) Keterampilan generik kimia adalah kemampuan berpikir dan bertindak berdasarkan pengetahuan kimia yang dimilikinya.

Menurut Brotosiswoyo (dalam Sunyono : 2009) kemampuan generik sains dalam pembelajaran IPA dapat dikategorikan menjadi 9 indikator yaitu: (1) pengamatan langsung (direct observation); (2) pengamatan tak langsung (indirect observation) (3) kesadaran tentang skala besaran (sense of scale); (4) bahasa simbolik (symbolic languange); (5) kerangka logika taat-asas (logical self-consistency) dari hukum alam; (6) inferensi logika; (7) hukum sebab akibat (causality); (8) pemodelan matematika (mathematical modeling); (9) membangun konsep (concept formation).

Berikut ini penjelasan dari setiap keterampilan generik sains tiap indikator:

1.        Pengamatan tak langsung

Pengamatan tak langsung adalah mengamati suatu objek dengan menggunakan alat bantu berupa media-media yang mendukung. Menurut Taufiq

(2009:25) Pengamatan tak langsung adalah pengamatan yang menggunakan alat bantu karena keterbatasan alat indera kita Dalam melakukan pengamatan langsung, alat indera yang digunakan manusia memiliki keterbatasan. Oleh karena itu, untuk mengatasi keterbatasan tersebut manusia melengkapi diri dengan berbagai peralatan. Beberapa gejala alam lain juga terlalu berbahaya jika kontak langsung dengan tubuh manusia, seperti arus listrik, zat-zat kimia beracun,untuk mengenalnya diperlukan alat bantu seperti amperemeter, indikator dan lain-lain. Cara ini dikenal sebagai pengamatan tak langsung (Ikhsanudin, 2007:18)

2.        Pengamatan langsung

Pengamatan langsung adalah mengamati objek secara langsung dengan menggunakan alat indera. Alat indera tersebut berupa indera penglihatan, pendengaran, peraba, pengecap dan penciuman. Sebagai contoh, indera penglihatan ketika kita menimbang gula pasir pada timbangan. Pada indera peraba, saat kita mencelupkan tangan ke dalam air yang dingin kemudian masukkan kembali tangan dalam air lain yang lebih hangat, maka terasa perbedaan antara keduanya. Contoh indera pendengaran, misalnya ketika mendengar sirine mobil yang mendekat terdengar suara sirine akan semakin kuat. Contoh indera pengecap, saat kita membedakan rasa gula yang manis dan rasa garam yang asin. Contoh indera penciuman, misalnya saat kita naik gunung berapi yang masih aktif, di dekat kawahnya akan tercium bau belerang yang sangat kuat. Aspek pendidikan yang dapat muncul dari pengamatan adalah kesadaran akan batas-batas ketelitian yangdapat diwujudkan dan sikap jujur terhadap hasil pengamatan. Baik indera kita maupun alat bantu yang kita gunakan dalam pengamatan mengandung keterbatasan, dan itulah sebabnya kita mengenal teori ketidakpastian dalam pengukuran (Taufiq, 2009 : 25).

3.      Kesadaran tentang skala besaran

Kesadaran tentang skala besaran adalah suatu bentuk sikap dan pemikiran untuk mempelajari ukuran yang tak sesuai dengan ukuran benda yang ditemukan dalam kehidupan sehari-hari seperti ukuran molekul protein, elektron dan waktu paruh (Liliasari, 2007).

4.      Bahasa simbolik

Bahasa simbolik adalah bahasa yang digunakan untuk mengungkapkan perilaku alam yang tidak bisa dijelaskan oleh bahasa sehari-hari (Kaniawati, 2009:5-6). Dalam kimia misalnya termodinamika yang hanya bisa dijelaskan dengan persamaan dalam mengungkapkan kebenaran suatu fenomena.

5.      Kerangka logika taat azas

Kerangka logika taat azas adalah suatu pemikiran yang muncul karena adanya keganjilan tentang beberapa hukum yang menjelaskan suatu gejala alam yang sama (Liliasari, 2007). Contoh kerangka logika taat azas adalah ditemukannya teori relativitas Einsten yang menghubungkan keganjilan hukum mekanika Newton dengan  hukum elektrodinamika Maxwell.

6.      Inferensi logika

Inferensi logika adalah suatu penarikan kesimpulan logika berdasarkan apa yang telah didapat dari informasi yang mereka peroleh (Wikipedia, 2012).

7.      Hukum sebab akibat

Hukum sebab-akibat adalah suatu aturan yang muncul karena adanya suatu perilaku atau tindakan yang telah dilakukan. Contoh hukum sebab akibat dalam kimia misalnya apabila konsentrasi pereaksi diperbesar, maka reaksi berlangsung lebih cepat (Liliasari, 2007). Pada suatu kesetimbangan kimia akan terjadi pergeseran kesetimbangan apabila diberikan reaksi terhadap kesetimbangan tersebut. Misalnya kesetimbangan akan bergeser ke arah yang berlawanan dengan arah penambahan zat, suatu reaksi eksoterm akan berlangsung baik apabila suhu sistem diturunkan. Penjelasan dari gejala ini dapat dijawab berdasarkan hukum sebab-akibat.

8.      Pemodelan matematik

Pemodelan matematik adalah suatu rumus yang melukiskan hukum-hukum tentang gejala alam baik itu kuantitatif maupun kualitatif yang ungkapannya menggunakan bahasa matematik (Kaniawati, 2009:6).

9.      Membangun konsep

Membangun konsep adalah mengembangkan lebih lanjut ide dari suatu objek atau proses untuk memahami suatu gejala alam yang tidak bisa dipahami dengan bahasa sehari-hari. (Liliasari, 2007).

Paradigma sebenarnya tentang sebuah Pendidikan

       "Tujuan pendidikan nasional adalah untuk mencerdaskan kehidupan bangsa". Demi mencapai tujuan tersebut pasti tidaklah mudah untuk merealisasikannya. dibutuhkan semua aspek didalamnya, seperti Sumber daya manusia, fasilitas dan pengorganisasian yang matang. Kita bersyukur saat ini masyarakat sudah mulai sadar akan arti pendidikan, dengan demikian mencerdaskan kehidupan bangsa seperti tujuan pendidikan nasional akan lebih mudah (lebih tepatnya untung).
terlepas dari hal tersebut Anonim (2012) mengemukakan kendala-kendala dalam pendidikan sebagai berikut:

1. Rendahnya Kualitas Sarana Fisik
        Untuk sarana fisik misalnya, banyak sekali sekolah dan perguruan tinggi kita yang gedungnya rusak, kepemilikan dan penggunaan media belajar rendah, buku perpustakaan tidak lengkap. Sementara laboratorium tidak standar, pemakaian teknologi informasi tidak memadai dan sebagainya. Bahkan masih banyak sekolah yang tidak memiliki gedung sendiri, tidak memiliki perpustakaan, tidak memiliki laboratorium dan sebagainya.

      Data Balitbang Depdiknas (2003) menyebutkan untuk satuan SD terdapat 146.052 lembaga yang menampung 25.918.898 siswa serta memiliki 865.258 ruang kelas. Dari seluruh ruang kelas tersebut sebanyak 364.440 atau 42,12% berkondisi baik, 299.581 atau 34,62% mengalami kerusakan ringan dan sebanyak 201.237 atau 23,26% mengalami kerusakan berat. Kalau kondisi MI diperhitungkan angka kerusakannya lebih tinggi karena kondisi MI lebih buruk daripada SD pada umumnya. Keadaan ini juga terjadi di SMP, MTs, SMA, MA, dan SMK meskipun dengan persentase yang tidak sama.

2. Rendahnya Kualitas Guru

       Keadaan guru di Indonesia juga amat memprihatinkan. Kebanyakan guru belum memiliki profesionalisme yang memadai untuk menjalankan tugasnya sebagaimana disebut dalam pasal 39 UU No 20/2003 yaitu merencanakan pembelajaran, melaksanakan pembelajaran, menilai hasil pembelajaran, melakukan pembimbingan, melakukan pelatihan, melakukan penelitian dan melakukan pengabdian masyarakat.

Bukan itu saja, sebagian guru di Indonesia bahkan dinyatakan tidak layak mengajar. Persentase guru menurut kelayakan mengajar dalam tahun 2002-2003 di berbagai satuan pendidikan sbb: untuk SD yang layak mengajar hanya 21,07% (negeri) dan 28,94% (swasta), untuk SMP 54,12% (negeri) dan 60,99% (swasta), untuk SMA 65,29% (negeri) dan 64,73% (swasta), serta untuk SMK yang layak mengajar 55,49% (negeri) dan 58,26% (swasta).

        Kelayakan mengajar itu jelas berhubungan dengan tingkat pendidikan guru itu sendiri. Data Balitbang Depdiknas (1998) menunjukkan dari sekitar 1,2 juta guru SD/MI hanya 13,8% yang berpendidikan diploma D2-Kependidikan ke atas. Selain itu, dari sekitar 680.000 guru SLTP/MTs baru 38,8% yang berpendidikan diploma D3-Kependidikan ke atas. Di tingkat sekolah menengah, dari 337.503 guru, baru 57,8% yang memiliki pendidikan S1 ke atas. Di tingkat pendidikan tinggi, dari 181.544 dosen, baru 18,86% yang berpendidikan S2 ke atas (3,48% berpendidikan S3).

        Walaupun guru dan pengajar bukan satu-satunya faktor penentu keberhasilan pendidikan tetapi, pengajaran merupakan titik sentral pendidikan dan kualifikasi, sebagai cermin kualitas, tenaga pengajar memberikan andil sangat besar pada kualitas pendidikan yang menjadi tanggung jawabnya. Kualitas guru dan pengajar yang rendah juga dipengaruhi oleh masih rendahnya tingkat kesejahteraan guru.

3. Rendahnya Kesejahteraan Guru
       Rendahnya kesejahteraan guru mempunyai peran dalam membuat rendahnya kualitas pendidikan Indonesia. Berdasarkan survei FGII (Federasi Guru Independen Indonesia) pada pertengahan tahun 2005, idealnya seorang guru menerima gaji bulanan serbesar Rp 3 juta rupiah. Sekarang, pendapatan rata-rata guru PNS per bulan sebesar Rp 1,5 juta. guru bantu Rp, 460 ribu, dan guru honorer di sekolah swasta rata-rata Rp 10 ribu per jam. Dengan pendapatan seperti itu, terang saja, banyak guru terpaksa melakukan pekerjaan sampingan. Ada yang mengajar lagi di sekolah lain, memberi les pada sore hari, menjadi tukang ojek, pedagang mie rebus, pedagang buku/LKS, pedagang pulsa ponsel, dan sebagainya (Republika, 13 Juli, 2005).

       Adanya UU Guru dan Dosen, barangkali kesejahteraan guru dan dosen (PNS) agak lumayan. Pasal 10 UU itu sudah memberikan jaminan kelayakan hidup. Di dalam pasal itu disebutkan guru dan dosen akan mendapat penghasilan yang pantas dan memadai, antara lain meliputi gaji pokok, tunjangan yang melekat pada gaji, tunjangan profesi, dan/atau tunjangan khusus serta penghasilan lain yang berkaitan dengan tugasnya. Mereka yang diangkat pemkot/pemkab bagi daerah khusus juga berhak atas rumah dinas.

      Kesenjangan kesejahteraan guru swasta dan negeri menjadi masalah lain yang muncul. Di lingkungan pendidikan swasta, masalah kesejahteraan masih sulit mencapai taraf ideal. Diberitakan Pikiran Rakyat 9 Januari 2006, sebanyak 70 persen dari 403 PTS di Jawa Barat dan Banten tidak sanggup untuk menyesuaikan kesejahteraan dosen sesuai dengan amanat UU Guru dan Dosen (Pikiran Rakyat 9 Januari 2006).

4. Rendahnya Prestasi Siswa

        Dengan keadaan yang demikian itu (rendahnya sarana fisik, kualitas guru, dan kesejahteraan guru), pencapaian prestasi siswa pun menjadi tidak memuaskan. Sebagai misal pencapaian prestasi fisika dan matematika siswa Indonesia di dunia internasional sangat rendah. Menurut Trends in Mathematic and Science Study (TIMSS) 2003 (2004), siswa Indonesia hanya berada di ranking ke-35 dari 44 negara dalam hal prestasi matematika dan di ranking ke-37 dari 44 negara dalam hal prestasi sains. Dalam hal ini prestasi siswa kita jauh di bawah siswa Malaysia dan Singapura sebagai negara tetangga yang terdekat. Dalam hal prestasi, 15 September 2004 lalu United Nations for Development Programme (UNDP) juga telah mengumumkan hasil studi tentang kualitas manusia secara serentak di seluruh dunia melalui laporannya yang berjudul Human Development Report 2004. Di dalam laporan tahunan ini Indonesia hanya menduduki posisi ke-111 dari 177 negara. Apabila dibanding dengan negara-negara tetangga saja, posisi Indonesia berada jauh di bawahnya.

       Dalam skala internasional, menurut Laporan Bank Dunia (Greaney,1992), studi IEA (Internasional Association for the Evaluation of Educational Achievement) di Asia Timur menunjukan bahwa keterampilan membaca siswa kelas IV SD berada pada peringkat terendah. Rata-rata skor tes membaca untuk siswa SD: 75,5 (Hongkong), 74,0 (Singapura), 65,1 (Thailand), 52,6 (Filipina), dan 51,7 (Indonesia). Anak-anak Indonesia ternyata hanya mampu menguasai 30% dari materi bacaan dan ternyata mereka sulit sekali menjawab soal-soal berbentuk uraian yang memerlukan penalaran. Hal ini mungkin karena mereka sangat terbiasa menghafal dan mengerjakan soal pilihan ganda.

      Selain itu, hasil studi The Third International Mathematic and Science Study-Repeat-TIMSS-R, 1999 (IEA, 1999) memperlihatkan bahwa, diantara 38 negara peserta, prestasi siswa SLTP kelas 2 Indonesia berada pada urutan ke-32 untuk IPA, ke-34 untuk Matematika. Dalam dunia pendidikan tinggi menurut majalah Asia Week dari 77 universitas yang disurvai di asia pasifik ternyata 4 universitas terbaik di Indonesia hanya mampu menempati peringkat ke-61, ke-68, ke-73 dan ke-75.

5. Kurangnya Pemerataan Kesempatan Pendidikan.

       Kesempatan memperoleh pendidikan masih terbatas pada tingkat Sekolah Dasar. Data Balitbang Departemen Pendidikan Nasional dan Direktorat Jenderal Binbaga Departemen Agama tahun 2000 menunjukan Angka Partisipasi Murni (APM) untuk anak usia SD pada tahun 1999 mencapai 94,4% (28,3 juta siswa). Pencapaian APM ini termasuk kategori tinggi. Angka Partisipasi Murni Pendidikan di SLTP masih rendah yaitu 54, 8% (9,4 juta siswa). Sementara itu layanan pendidikan usia dini masih sangat terbatas. Kegagalan pembinaan dalam usia dini nantinya tentu akan menghambat pengembangan sumber daya manusia secara keseluruhan. Oleh karena itu diperlukan kebijakan dan strategi pemerataan pendidikan yang tepat untuk mengatasi masalah ketidakmerataan tersebut

6. Rendahnya Relevansi Pendidikan Dengan Kebutuhan

       Hal tersebut dapat dilihat dari banyaknya lulusan yang menganggur. Data BAPPENAS (1996) yang dikumpulkan sejak tahun 1990 menunjukan angka pengangguran terbuka yang dihadapi oleh lulusan SMU sebesar 25,47%, Diploma/S0 sebesar 27,5% dan PT sebesar 36,6%, sedangkan pada periode yang sama pertumbuhan kesempatan kerja cukup tinggi untuk masing-masing tingkat pendidikan yaitu 13,4%, 14,21%, dan 15,07%. Menurut data Balitbang Depdiknas 1999, setiap tahunnya sekitar 3 juta anak putus sekolah dan tidak memiliki keterampilan hidup sehingga menimbulkan masalah ketenagakerjaan tersendiri. Adanya ketidakserasian antara hasil pendidikan dan kebutuhan dunia kerja ini disebabkan kurikulum yang materinya kurang funsional terhadap keterampilan yang dibutuhkan ketika peserta didik memasuki dunia kerja.

7. Mahalnya Biaya Pendidikan

       Pendidikan bermutu itu mahal. Kalimat ini sering muncul untuk menjustifikasi mahalnya biaya yang harus dikeluarkan masyarakat untuk mengenyam bangku pendidikan. Mahalnya biaya pendidikan dari Taman Kanak-Kanak (TK) hingga Perguruan Tinggi (PT) membuat masyarakat miskin tidak memiliki pilihan lain kecuali tidak bersekolah. Orang miskin tidak boleh sekolah. Untuk masuk TK dan SDN saja saat ini dibutuhkan biaya Rp 500.000, — sampai Rp 1.000.000. Bahkan ada yang memungut di atas Rp 1 juta. Masuk SLTP/SLTA bisa mencapai Rp 1 juta sampai Rp 5 juta. Makin mahalnya biaya pendidikan sekarang ini tidak lepas dari kebijakan pemerintah yang menerapkan MBS (Manajemen Berbasis Sekolah). MBS di Indonesia pada realitanya lebih dimaknai sebagai upaya untuk melakukan mobilisasi dana. Karena itu, Komite Sekolah/Dewan Pendidikan yang merupakan organ MBS selalu disyaratkan adanya unsur pengusaha.

       Asumsinya, pengusaha memiliki akses atas modal yang lebih luas. Hasilnya, setelah Komite Sekolah terbentuk, segala pungutan uang selalu berkedok, “sesuai keputusan Komite Sekolah”. Namun, pada tingkat implementasinya, ia tidak transparan, karena yang dipilih menjadi pengurus dan anggota Komite Sekolah adalah orang-orang dekat dengan Kepala Sekolah. Akibatnya, Komite Sekolah hanya menjadi legitimator kebijakan Kepala Sekolah, dan MBS pun hanya menjadi legitimasi dari pelepasan tanggung jawab negara terhadap permasalahan pendidikan rakyatnya.

       Kondisi ini akan lebih buruk dengan adanya RUU tentang Badan Hukum Pendidikan (RUU BHP). Berubahnya status pendidikan dari milik publik ke bentuk Badan Hukum jelas memiliki konsekuensi ekonomis dan politis amat besar. Dengan perubahan status itu Pemerintah secara mudah dapat melemparkan tanggung jawabnya atas pendidikan warganya kepada pemilik badan hukum yang sosoknya tidak jelas. Perguruan Tinggi Negeri pun berubah menjadi Badan Hukum Milik Negara (BHMN). Munculnya BHMN dan MBS adalah beberapa contoh kebijakan pendidikan yang kontroversial. BHMN sendiri berdampak pada melambungnya biaya pendidikan di beberapa Perguruan Tinggi favorit.

        Privatisasi atau semakin melemahnya peran negara dalam sektor pelayanan publik tak lepas dari tekanan utang dan kebijakan untuk memastikan pembayaran utang. Utang luar negeri Indonesia sebesar 35-40 persen dari APBN setiap tahunnya merupakan faktor pendorong privatisasi pendidikan. Akibatnya, sektor yang menyerap pendanaan besar seperti pendidikan menjadi korban. Dana pendidikan terpotong hingga tinggal 8 persen (Kompas, 10/5/2005).

        Dari APBN 2005 hanya 5,82% yang dialokasikan untuk pendidikan. Bandingkan dengan dana untuk membayar hutang yang menguras 25% belanja dalam APBN (www.kau.or.id). Rencana Pemerintah memprivatisasi pendidikan dilegitimasi melalui sejumlah peraturan, seperti Undang-Undang Sistem Pendidikan Nasional, RUU Badan Hukum Pendidikan, Rancangan Peraturan Pemerintah (RPP) tentang Pendidikan Dasar dan Menengah, dan RPP tentang Wajib Belajar. Penguatan pada privatisasi pendidikan itu, misalnya, terlihat dalam Pasal 53 (1) UU No 20/2003 tentang Sistem Pendidikan Nasional (Sisdiknas). Dalam pasal itu disebutkan, penyelenggara dan/atau satuan pendidikan formal yang didirikan oleh Pemerintah atau masyarakat berbentuk badan hukum pendidikan.

          Seperti halnya perusahaan, sekolah dibebaskan mencari modal untuk diinvestasikan dalam operasional pendidikan. Koordinator LSM Education Network for Justice (ENJ), Yanti Mukhtar (Republika, 10/5/2005) menilai bahwa dengan privatisasi pendidikan berarti Pemerintah telah melegitimasi komersialisasi pendidikan dengan menyerahkan tanggung jawab penyelenggaraan pendidikan ke pasar. Dengan begitu, nantinya sekolah memiliki otonomi untuk menentukan sendiri biaya penyelenggaraan pendidikan. Sekolah tentu saja akan mematok biaya setinggi-tingginya untuk meningkatkan dan mempertahankan mutu. Akibatnya, akses rakyat yang kurang mampu untuk menikmati pendidikan berkualitas akan terbatasi dan masyarakat semakin terkotak-kotak berdasarkan status sosial, antara yang kaya dan miskin.

       Hal senada dituturkan pengamat ekonomi Revrisond Bawsir. Menurut dia, privatisasi pendidikan merupakan agenda Kapitalisme global yang telah dirancang sejak lama oleh negara-negara donor lewat Bank Dunia. Melalui Rancangan Undang-Undang Badan Hukum Pendidikan (RUU BHP), Pemerintah berencana memprivatisasi pendidikan. Semua satuan pendidikan kelak akan menjadi badan hukum pendidikan (BHP) yang wajib mencari sumber dananya sendiri. Hal ini berlaku untuk seluruh sekolah negeri, dari SD hingga perguruan tinggi.

         Bagi masyarakat tertentu, beberapa PTN yang sekarang berubah status menjadi Badan Hukum Milik Negara (BHMN) itu menjadi momok. Jika alasannya bahwa pendidikan bermutu itu harus mahal, maka argumen ini hanya berlaku di Indonesia. Di Jerman, Prancis, Belanda, dan di beberapa negara berkembang lainnya, banyak perguruan tinggi yang bermutu namun biaya pendidikannya rendah. Bahkan beberapa negara ada yang menggratiskan biaya pendidikan.

       Pendidikan berkualitas memang tidak mungkin murah, atau tepatnya, tidak harus murah atau gratis. Tetapi persoalannya siapa yang seharusnya membayarnya? Pemerintahlah sebenarnya yang berkewajiban untuk menjamin setiap warganya memperoleh pendidikan dan menjamin akses masyarakat bawah untuk mendapatkan pendidikan bermutu. Akan tetapi, kenyataannya Pemerintah justru ingin berkilah dari tanggung jawab. Padahal keterbatasan dana tidak dapat dijadikan alasan bagi Pemerintah untuk ‘cuci tangan’.

      Berdasarkan kendala-kendala tersebut, tentunya memberikan efek yang tidak main-main bagi paradigma masyarakat maupun individu yang terlibat langsung maupun yang tidak langsung. karena dengan demikian, esensi awal dari pendidikan yang aplikasinya adalah belajar mengajar tidak akan di dapat. karena baik Pengajar maupun Pelajar ujung-ujungnya adalah demi Uang. Mengapa demikian? Coba kalian tanyakan ke masyarakat umum, kebanyakan mereka pasti mengarahkan anaknya untuk sekolah di Sekolah kejuruan. hal tersebut semata-mata adalah agar dia cepat mendapatkan kerja, lalu menghasilkan uang. Tidak menekankan anaknya untuk belajar dengan sungguh-sungguh, yang akhirnya kontrol dari orang tuapun tidak ada. ingat, keluarga adalah benteng pertama bagaimana anak tersebut nantinya menjadi seperti apa.

      Tidak sampai disana saja, bahkan guru pun tidak sedikit yang mengabaikan hal paling esensi tersebut. Bukan rahasia publik lagi bagaimana pekerjaan guru banyak yang melirik, bahkan yang bukan spesifikasinya ikut-ikutan dan berjuang menjadi PNS yang hingga saat ini masih amat sarat dengan unsur X. 

       Jadi marilah kita bentuk kembali paradigma sesungguhnya tentang sebuah pendidikan. karena pendidikan merupakan hal yang luhur. Bahkan suatu kewajiban agar kita mampu menjalankan fungsi dan peran kita sebagai manusia. 

sejarah penemuan spektrum oleh James Chadwick

A.    BIOGRAFI James Chadwick (1891-1974)

James Chadwick lahir di Cheshire, Inggris, pada 20 Oktober 1891, putra dari John Joseph Chadwick dan Anne Mary Knowles. Ia belajar di Manchester High School sebelum masuk Universitas Manchester pada tahun 1908, ia lulus dari Sekolah Honours Fisika pada 1911 dan menghabiskan dua tahun di bawah Profesor Rutherford di Laboratorium Fisika di Manchester, di mana dia bekerja pada berbagai masalah radioaktivitas , memperoleh gelar M.Sc.-nya pada tahun 1913.      Tahun yang sama ia dianugerahi Beasiswa 1851 Pameran dan terus ke Berlin untuk bekerja di Technische Physikalisch Charlottenburg Reichsanstalt di bawah Profesor H. Geiger.        Selama Perang Dunia I, ia ditahan di Zivilgefangenenlager, Ruhleben. Setelah perang, pada 1919, ia kembali ke Inggris untuk menerima beasiswa di Gonville Wollaston dan Caius College, Cambridge, dan untuk melanjutkan bekerja di bawah Rutherford, yang sementara itu telah pindah ke Laboratorium Cavendish, Cambridge. Rutherford telah berhasil tahun itu di disintegrasi atom oleh membombardir nitrogen dengan partikel alpha, dengan emisi proton. Ini adalah buatan pertama transformasi nuklir. Di Cambridge, Chadwick bergabung dengan Rutherford dalam menyelesaikan transmutasi elemen cahaya lain oleh penembakan dengan partikel alpha, dan dalam membuat studi tentang sifat dan struktur inti atom. Ia terpilih Fellow Gonville dan Caius College (1921-1935) dan menjadi Asisten Direktur Riset di Laboratorium Cavendish (1923). In 1927 he was elected a Fellow of the Royal Society. Pada tahun 1927 ia terpilih sebagai Fellow dari Royal Society. Chadwick membuat penemuan fundamental dalam bidang ilmu pengetahuan nuklir, zaman ini-membuat penemuan ia dianugerahi Hughes Medal dari Royal Society pada tahun 1932, dan kemudian Hadiah Nobel untuk Fisika pada tahun 1935. Dia tetap di Cambridge hingga tahun 1935 ketika ia terpilih sebagai Ketua Jones Lyon Fisika di Universitas Liverpool. Dari tahun 1943 sampai 1946 ia bekerja di Amerika Serikat sebagai Kepala Misi Inggris melekat pada Proyek Manhattan untuk pengembangan bom atom. Ia kembali ke Inggris dan, pada 1948, pensiun dari fisika aktif dan posisinya di Liverpool pada pemilihannya sebagai Master of Gonville dan Caius College, Cambridge. Dia pensiun dari penguasaan ini pada tahun 1959. Dari tahun 1957 sampai 1962 ia adalah anggota parttime Inggris Atomic Energy Authority. Chadwick telah memiliki banyak makalah yang diterbitkan pada topik dan terhubung radioaktivitas masalah dan, dengan Lord Rutherford dan CD Ellis, ia adalah rekan penulis buku radiasi dari zat radioaktif (1930). Sir James dianugerahi gelar kebangsawanan pada 1945. Terlepas dari Hughes Medal (Royal Society) yang disebutkan di atas, ia menerima Medali Copley (1950) dan Franklin Medal dari Franklin Institute, Philadelphia (1951). Ia adalah seorang Kehormatan Fellow di Institut Fisika dan, selain menerima gelar doktor kehormatan dari Universitas Reading, Dublin, Leeds, Oxford, Birmingham, Montreal (McGill), Liverpool, dan Edinburgh, ia adalah anggota dari beberapa akademi asing, Associé Académie Royale de Belgique; Luar Anggota Kongelige Danske Videnskabernes Selskab dan Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen;  Anggota Akademie der Sächsische Wissenschaften, Leipzig; Anggota Pontificia Academia Scientiarum dan Franklin Institute; Kehormatan Anggota American Philosophical Society dan American Physical Society. Pada tahun 1925, ia menikah Aileen Stewart-Brown dari Liverpool. Mereka memiliki putri kembar, dan tinggal di Denbigh, North Wales. Sir James Chadwick meninggal pada 24 Juli 1974. B. SEJARAH PENEMUAN Pada tahun 1914 James Chadwick merupakan orang pertama yang memperoleh spektrum. Energi partikel beta dari bahan radioaktif. Hal ini ikut menyebabkan Wolfgang Pauli memastikan adanya netrino. Pada tahun 1920 Chadwick merupakan orang pertama yang mengukur hamburan partikel alfa dan menemukan muatan listrik pada inti Sejak tahun 1919 ia bekerja sama dengan Rutherford. Mereka berdua membuat transmutasi buatan dengan jalan menembakkan partikel alfa pada unsur-unsur. Mereka berdua giat sekali mempelajari atom. Pada tahun 1897 Thomson menemukan elektron. Pada tahun 1911 Rutherford menemukan proton. Kita sudah tahu bahwa atom terdiri dari elektron dan inti. Inti terdiri dari proton dan netron. Tapi waktu itu netron belum ditemukan orang. Pada tahun 1930 Walther Bothe dan H. Becker yang sedang mengadakan riset di Jerman mengebom (menembak, menumbuk) berilium dengan partikel alfa. Akibatnya timbullah sinar yang sangat kuat daya tembusnya. Ia mengira sinar itu gamma yang bertenaga tinggi. Pada bulan Januari 1932 Irene dan Frederic Joliot-Curie di Perancis mengulang eksperimen tersebut. Mereka menemukan bahwa sinar itu melemparkan proton dari bahan-bahan yang mengandung bahan hidrogen. Tapi mereka tidak memberi tafsiran apap-apa mengenai sinar tersebut. Pada saat ini di Inggris Chadwick juga sedang mengadakan eksperimen yang sama. Pada akhir bulan Februari tahun itu juga (1932) Chadwick berhasil menafsirkan dengan betul sinar itu. Sinar itu tidak bersifat gelombang elektromagnetik, daya tembusnya sangat kuat, tidak terpengaruh oleh medan listrik, dengan mudah menyepak proton keluar. Akhirnya Chadwick menyebut partikel itu netron, sesuai dengan saran Rutherford. Pada tahun 1932, Chadwick membuat penemuan fundamental dalam bidang ilmu pengetahuan nuklir: ia membuktikan keberadaan neutron - partikel dasar tidak memiliki muatan listrik apapun. Berbeda dengan inti atom helium (alfa sinar) yang dibebankan, dan karena itu ditolak oleh kekuatan listrik yang cukup besar ada di dalam inti atom berat, alat baru ini atom disintegrasi tidak perlu mengatasi hambatan listrik dan mampu menembus dan membelah inti bahkan unsur-unsur terberat. Chadwick dengan cara ini menyiapkan jalan menuju fisi uranium 235 dan menuju penciptaan bom atom. C. PENEMUAN-PENEMUAN JAMES CHADWICK 1.      Radioaktivitas Radioaktifitas adalah suatu gejala yang menunjukan adanya aktivitas inti atom yang berlangsung secara spontan, yang disebabkan karena inti atom tak stabil, tidak terkontrol dan menghasilkan radiasi. Unsur yang memancarkan radiasi seperti ini dinamakan zat radioaktif.  Gejala yang dapat diamati ini dinamakan:sinar radio aktif. Pada tahun 1896 seorang fisikawan Perancis Henry Becquerel(1852-1908) untuk pertama kalinya menemukan radiasi dari senyawa-senyawa uranium.Radiasi ini tak tampak oleh mata,radiasi ini dikenal karena sifatnya yaitu: a.Menghitamkan film b.Dapat mengadakan ionisasi c.Dapat memendarkan bahan-bahan tertentu d.Merusak jaringan tubuh e.Daya tembusnya besar Radiasi ini tidak dapat dipengaruhi oleh perubahan keadaan lingkungan seperti:suhu,tekanan suatu reaksi kimia. contoh:uranium disebut bahan radio aktif,dan radiasi yang dipancarkan disebut sinar radio aktif. Gejala ini diperoleh Becquerel ketika mengadakan penelitian terhadap sifat-sifat Fluoresensi yakni perpendaran suatu bahan selagi disinari cahaya. Fosforecensi yaitu  berpendarnya suatu bahan setelah disinari cahaya, jadi berpendar setelah  tak disinari cahaya. Fluorecensi dan Fosforecensi tidak bertentangan dengan hukum kekelan energi,bahan-bahan berpendar selagi menerima energi atau setelah menerima energi Persenyawaan uranium tidak demikian halnya,radiasi persenyawaan uranium tanpa didahului oleh penyerapan energi,suatu hal yang sangat bertentangan dengan hukum kekelan energi Namun setelah teori relativitas Einstein lahir,gejala itu bukan sesuatu yang mustahil,sebab energi dapat terjadi dari perubahan massa. Penyelidikan terhadap bahan radioakivitas dilanjutkan oleh suami istri Pierre Curie(1859-1906),dan Marrie Currie(1867-1934),yang menemukan bahan baru. Bila berkas sinar radioaktif dilewatkan melalui medan listrik dan medan magnet,ternyata hanya 3 jenis sinar pancaran yang lazim disebut sinar a,sinar b dan sinar g             Gambar: a.Sinar a adalah berkas yang menyimpang ke keping negatif.Dari arah simpangannya,jelas bahwa sinar a adalah partikel yang bermuatan positif. Ternyata sinar a adalah ion He martabat (valensi)dua.  2a4 = 2He4 Daya ionisasi sinar a sangat besar sedangkan daya tembusnya sangat kecil. b.Sinar b adalah berkas yang menyimpang kearah keping positif,sinar b adalah partikel yang bermuatan negatif.Ternyata massa dan muatan sinar sama dengan massa dan muatan elektron. -1b 0  =  -1 e0 Daya ionisasinya agak kecil sedangkan daya tembusnya agak besar. c.Sinar g adalah berkas yang tidak mengalami simpangan di dalam medan listrik maupun medan magnet.Ternyata sinar g adalah gelombang elektromagnetik seperti sinar X.Daya ionisasi sinar g paling kecil dan daya tembusnya paling besar. 2. Interaaksi Sinar Radioaktif dengan Materi SINAR a (ALFA) *sinar tidak lain adalah inti atom helium (2He4), bermuatan 2 e dan bermassa 4 sma *sinar a dapat menghitamkam film. Jejak partikel dalam bahan radioaktif berupa sinar lurus. *radiasi sinar a mempunyai daya tembus terlemah dibandingkan dengan sinar b dan sinar g *radiasi sinar ini mempunyai jangkauan beberapa cm di udara dan di sekitar   10-2mm dan logam tipis. *radiasi sinar ini mempunyai daya ionisasi paling kuat *sinar a dibelokkan oleh medan magnetik *berdasarkan percobaan dalam medan magnet dan medan lintrik dapat ditentukan kecepatan dan muatan sinara, yakni kecepatannya berharga antara 0,054 c dengan c = kecepatan cahaya dalam vakum. SINAR b (BETA) *sinar b tidak lain ialah partikel elektron. *radiasi sinarb mempunyai daya tembus lebih besar dari pada a tetapi lebih kecil dari pada g *sinar. b dibelokkan oleh medan listrik dan medan magnet. *kecepatan partikel b berharga antara 0,32 c dan 0,7 c. *jejak partikel b dalam bahan berbelok-belok. *jejak yang berbelok-belok disebabkan hamburan yang dialami oleh elektron didalam atom.  SINAR g(GAMMA) *mempunyai daya tembus paling besar. *tidak dibelokkan didalam medan magnetik *sinar g memerlukan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang lebih pendek *foton g tidak banyak berinteraksi dengan atom suatu bahan dalam interaksinya dengan bahan mengalami peristiwa fotolistrik dan produksi pasangan Dalam interaksi dengan bahan,seluruh energi foton diserap dalam bahan. Energi yang diserap oleh atom ini dibawa oleh sebuah elektron,untuk membentuk pasangan elektron.Peristiwa ini yang disebut sebagai produksi pasangan.Foton sinar g juga dapat berinteraksi dengan elektron orbital melalui hamburan compton. Urutan daya tembus dari yang lemah ke kuat adalah:sinar a, sinar b, sinar g. Sinar a dapat dihentikan oleh selembar kertas,sinar b dapat dihentikan oleh papan kayu setebal 2,5 cm,dan sinarg dapat dihentikan oleh beton.Sinar g merupakan sinar yang sangat ampuh,dan dapat digunakan untuk membunuh kuman,dan bakteri untuk sterilisasi alat kedokteran. Karena sinar ini sangat kuat dan dapat menembus kertas,dan plastik, sterilisasi dapat dilakukan setelah alat kedokteran itu dibungkus. Intensitas sinar-sinar setelah menembus suatu bahan akan berkurang. Pelemahan intensitas itu dinyatakan dengan rumus: I=I0e-mx keterangan: -I = Intensitas (J/s m2) Io = Intensitas mula-mula (j/sm2) e  = bilangan natural =2,71828 m = Koefisien pelemahan bahan keping (m-1) x = tebal keping (m) Apabila intensitas sinar setelah melewati bahan =1/2 dari intensitas selum melewati bahan (I = 1/2 I0) 1/2 I0       = I0e-mx I              = I0e-mx 1/2         = e-mx ln1/2      = -mx ln1 - ln2 = -mx 0-ln2      = -mx x =       ln2 m x = 0,693 m x disebut HALF VALUE LAYER (HVL) atau lapisan harga paruh, yaitu: lapisan atau tebal bahan yang membuat intensitas menjadi separuh dari intensitas semula. 2.      Model Atom James Chadwick Pada tahun 1932, model atom Rutherford dimodifikasi sedikit oleh adanya penemuan neutron oleh James Chadwick. Chadwick menemukan bahwa penembakan partikel-α terhadap berilium dapat menghasilkan neutron, partikel tak bermuatan, namun dengan massa sedikit lebih besar dibandingkan massa proton. Sehingga, model atom kontemporer adalah model dengan inti atom besar yang mengandung proton dan neutron dikelilingi oleh awan tipis elektron. Adanya neutron juga menjelaskan mengapa massa atom lebih berat dari massa total proton dan elektronnya. Dengan pengertian dasar tentang bagian fundamental atom seperti elektron, proton, dan neutron, maka dapat dimungkinkan adanya model yang lebih rumit dan lengkap lagi dari atom yang cukup dapat menjelaskan sifat dan karakteristik atom dan senyawa atom. Massa neutron = 1 sma (satuan massa atom) =  gram Neutron Struktur quark dari sebuah neutron Neutron atau netron adalah partikel subatomik yang tidak bermuatan (netral) dan memiliki massa 940 MeV/c² (1.6749 × 10-27 kg, sedikit lebih berat dari proton. Putarannya adalah ½. Inti atom dari kebanyakan atom (semua kecuali isotop Hidrogen yang paling umum, yang terdiri dari sebuah proton) terdiri dari proton dan neutron. Di luar inti atom, neutron tidak stabil dan memiliki half-life sekitar 10 menit, meluluh dengan memancarkan elektron dan antineutrino untuk menjadi proton. Metode peluruhan yang sama (peluruhan beta) terjadi di beberapa inti atom. Partikel-partikel dalam inti atom biasanya adalah neutron dan proton, yang berubah menjadi satu dan lainnya dengan pemancaran dan penyerapan pion. Sebuah neutron diklasifikasikan sebagai baryon dan terdiri dari dua quark bawah dan satu quark atas. Persamaan Neutron antibendanya adalah antineutron. Perbedaan utama dari neutron dengan partikel subatomik lainnya adalah mereka tidak bermuatan. Sifat netron ini membuat penemuannya lebih terbelakang, dan sangat menembus, membuatnya sulit diamati secara langsung dan membuatnya sangat pentin sebagai agen dalam perubahan nuklir.