Langkah-langkah Metode Ilmiah untuk Memecahkan Masalah

Dalam metode ilmiah, para ilmuwan mempunyai tahapan–tahapan tertentu yang disebut metode  ilmiah. Metode ilmiah merupakan suatu cara yang sistematis yang memecahakan masalah. Metode ilmiah digunakan oleh para ahli dalam melakukan penelitian dan bereksperimen untuk menghasilkan penemuan–penemuan baru.  Langkah–langkah dalam metode ilmiah adalah sebagai berikut. 
⦁ Menemukan dan merumuskan masalah. 
⦁ Mengumpulkan informasi (data–data). 
⦁ Menyusun hipotesis atau dugaan sementara. 
⦁ Melakukan percobaan untuk menguji kebenaran hipotesis . 
⦁ Mengolah hasil percobaan (analisis data).
⦁ Membuat kesimpulan. 
⦁ Mengomunikasi hasil penelitian kepada khalayak. 

1. Menemukan dan Merumuskan Masalah 
Langkah awal dalam melakukan penelitian atau eksperimen adalah menemukan masalah. Agar dapat menemukan masalah yang menarik untuk diteliti, seseorang harus peka terhadap kedaan dan kejadian di sekitar. Masalah yang sudah ditemukan dirumuskan dalam bentuk kalimat tanya, ringkas, jelas, dan bermakna. Dalam merumuskan masalah perlu diperhatikan hubungan antara variabel bebas yang dipilih dengan variabel terikatnya. Untuk perumusan masalah, perhatikan beberapa pertanyaan berikut.
⦁ Adakah pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat dari objek penelitian? 
⦁ Bagaimana pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat dari objek penelitian? 
Contoh peumusan masalah. 
⦁ Objek penelitian:  tumbuhan air hydrilla sp. 
⦁ Variabel bebas: suhu 
⦁ Variabel terikat: kecepatan fotosintesis
⦁ Rumusan maalahnya: adakah pengaruh suhu terhadap kecepata fotosintesis tumbuhan air hydrilla sp. ? 

2. Mengumpulkan Informasi (data–data pendukung)
Setelah menemukan masalah, kegiatan selanjutnya adalah mengumpulkan informasi yang berhubungan dengan objek penelitian. Informasi dan data–data pendukung dapat ditemukan melalui studi kepustakaan, observasi (pengamatan langsung) terhadap objek yang akan diteliti, serta mewawancari para ahli.  Studi kepustakaan dapat dilakukan dengan membaca buku referensi, jurnal, laporan hasil penelitian orang lain, majalah ilmiah, koran, dan internet dari pengamatan langsung terhadap objek yang akan diteliti akan diperoleh informasi fakta yang sebenarnya.  Bila informasi dan data–data pendukung sudah dirasakan cukup, selanjutnya dijadikan sebagai landasan teori atau kerangka berpikir. 

3. Menyusun Hipotesis (Dugaan Sementara) 
Hipotesis merupakan jawaban sementara terhadap suatu masalah. Hipotesis disusun berdasarkan landasan teori atau kerangka  berpikir yang sudah disusun. Hipotesis ini akan diuji kebenarannya melalui percobaan atau eksperimen. Hipotesis dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu  hipotesis nol (hipotesis statistik) dan hipotesis kerja (hipotesis alternatif). 
a. Hipotesis nol (H0), adalah dugaan sementara yang menyatakan bahwa tidak ada pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat. 
Contoh : Sebagian orang  percaya bahwa  jika seorang ibu hamil mengonsumsi makanan berwarna kuning (tomat, pepaya, wortel, kunyit) akan melahirkan anak berkulit kuning langsat. Apakah hal tersebut benar ? 
⦁ Perumusan masalah: Adakah pengaruh warna makanan yang dikonsumsi ibu terhadap ekspresi warna (pigmen) kulit bayi yang dilahirkan? 
⦁ Landasan teori: Warna kulit seseorang ditentukan oleh faktor genetika (gen) yang diperoleh dari kedua orang tuanya. Pada umumnya, karakter seseorang dikendalikan sepasang gen, namun ekspresi warna kulit dipengaruhi oleh banyak gen (poligen). Lingkungan juga dapat mempengaruhi eksperi warna kulit seeorang, misalnya paparan cahaya matahari. Cahaya matahari akan meningkatkan presos pigmentasi sehingga warna kulit menjadi lebih gelap. Jadi, berdasarkn teori, ekspresi warna kulit tidak dipengaruhi oleh warna makanan yang dikonsumsi. 
⦁ Rumusan hipotesis nol (Ho):  Tidak ada pengaruh warna makanan terhadap ekspresi warna (pigmen) kulit. 

b. Hipotesis kerja (H1), adalah dugaan sementara yang menyatakan bahwa ada pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat. 
Contoh : sebuah pohon mangga memiliki beberapa cabang. Salah sau cabang meghasilakan buah yang sangat banyak, sedangkan cabang lain hanya menghasilkan sedikit buah. Kulit batang dari cabang yang menghasilakan banyak buah ternyata memiliki luka akibat dipasang tali ayunan anak – anak. 
⦁ Perumusan masalah: apakah melukai kuit cabang tanaman dapat mempengaruhi terbentuknya buah pada tanaman mangga ?
⦁ Landasan teori : tumbuhan membuat makanannya sendiri melalui proses fotosintesis yang terjadi di daun. Zat makanan tersebut digunakan untuk menunjang kehidupan, antara lain tumbuh, berbunga, dan berubah. Zat makanan hasil fotosintesis diedarkan ke seluruh bagian tubuh tanaman melalui pembuluh floem. Bila kulit pohon terluka dan terjadi kerusakan jaringan floem, maka penyaluran zat makanan terhenti sehingga akan terjadi penumpukan zat makanan di atas bagian yang terluka. Penumpukan zat makanan akan memacu pembentukan bunga dan terjadinya buah. 
⦁ Hipotesis kerja (H1)  : melukai kulit batang tanaman dapat mempengaruhi terbentuknya buah pada tanaman mangga. 

4. Melakukan Percobaan (eksperimen) untuk Menguji Kebenaran Hipotesis 
a. Tahap persiapan percobaan 
Percobaan (eksperimen) dilakukan untuk membuktikan kebenaran hipotesis. Sebelum percobaan dilakukan, Anda perlu merancang model percobaan terlebih dahulu.  Hal–hal yang perlu diperhatikan dalam merancang percobaan, antara lain menentukan alat dan bahan, penjabaran variabel, menentukan waktu percobaan, dan uji coba model percobaan. 
1) Menentukan alat dan bahan. Dalam menentukan alat dan bahan, Anda perlu mempertimbangkan biaya dan dimana alat dan bahan dapat diperoleh. Disarankan agar menggunakan alat dan bahan yang mudah diperoleh untuk mengantisipasi jika alat tersebut rusak atau bahan yang digunakan habis. 
2) Menyusun cara kerja. Cara kerja harus disusun dengan jelas dan  terperinci sehingga mudah dimengerti dan dilaksanakan. 
3) Penjabaran variabel. Variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol dikaji untuk ditentukan penjabarannya. Contoh penjabaran variabel pada percobaan “pengaruh penambahan asam cuka terhadap kualitas  selulosa nata de coco”  adalah sebagai berikut. 
⦁ Penjabaran variabel bebas dari “penambahan asam cuka” adalah kadar atau jumlah asam cuka yang ditambahkan, misalnya 5 mL, 10 mL, 15 mL, 20 mL, 25 mL, dan 30 mL. Penentukan kadar sebaiknya dinaikan dengan interval yang tetap. 
⦁ Penjabaran variabel terikat dari “kualitas selulosa” nata de coco misalnya ketebalan, tektur serat, dan rasa. 
⦁ Penjabaran variabel kontrol (perlakukan yang sama), misalnya jumlah kelapa yang digunakan pada setiap perangkat percobaan selalu 1 liter; jumlah gula yang ditambahkan pada masing–masing perlakuan sama; jumlah dan jenis bibit bakteri yang digunakan sama (Acetobacter xylinum); serta diletakan dalam wadah yang sama ukurannya. 
4) Menentukan waktu percobaan. Perlu ditetapkan kapan percobaan akan dimulai, berapa lama pemberian perlakuan, dan kapan percobaan akan selesai. 
5) Uji coba model percobaan. Setelah model percobaan selesai dirancang, selanjutnya diuji coba  terlebih dahulu. Hal ini sangat penting untuk menghindari kegagalan pada percobaan yang sebenarnya. 
b. Tahap perlakuan percobaan 
Dalam percobaan terdapat dua kelompok, yaitu kelompok yang tidak diberikan perlakuan (kelompok kontrol) dan kelompok yang diberi perlakuan (eksperimen). Pada “percobaan penambah asam cuka terhadap kualitas selulosa nata de coco”,  kelompok kontrolnya adalah wadah yang tidak ditambahkan asam cuka (jumlah asam cuka = 0 mL), sedangkan kelompok eksperimennya, yaitu wadah yang ditambah asam cuka masing–masing 5 mL, 10 mL, 15 mL, 20 mL, 25 mL, 30 mL.
Pengamatan dan pencatatan data hasil percobaan diusahakan seteliti mungkin agar diperoleh data kualitatif maupun kuantitatif yang akurat. Alat ukur yang digunakan, misalnya timbangan, penggaris, termometer, pH meter, harus terstandardisasi. Percobaan sebaiknya dilakukan beberapa kali pengulangan untuk mendapatkan data yang sahih (kebenarannya dapat dipercaya). Data hasil percobaan final adalah rata–rata dari hasil pengulangan percobaan. Contonya, jika dalam percobaan digunakan sampel berjumlah 5 individu, maka dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali; sedangkan digunakan sampel berjumlah 10 individu, maka dilakukan pengulangan sebanyak 10 kali. 

5. Mengelola Hasil Percobaan (analisis Data) 
Setelah selesai melakukan percobaan, data yang diperoleh diolah atau dianalisis. Analisis data kuantitatif  memerlukan perhitungan statistik. Mengingat perhitungan statistik agak sulit untuk tingkat  SMA, maka data kuantitatif yang didapat cukup dibuat rata–ratanya, diubah dalam bentuk  presentase, dan dibuat grafik. Pengerjaan dengan menggunakan komputer akan lebih mudah dan hasilnya pun akan lebih rapi. Hasil analisis data kualitatif dan data kuantitatif kemudian digunakan untuk menjawab hipotesis yang pernah  diajukan, dan sebagai dasar untuk menarik kesimpulan.

6. Membuat Kesimpulan 
Kesimpulan merupakan jawaban yang sebenarnya dari hipotesis yang pernah diajukan. Ada dua kemungkinan, yaitu hipotesis ditolak  atau hipotesis diterima. Hipotesis diterima apabila sesuai dengan hasil  percobaan. Namun, bila hipotesis tidak sesuai dengan hasil percobaan, maka hipotesis ditolak.

7. Mengomunikasikan Hasil penelitian Kepada khalayak 
Hasil penelitian ilmiah dapat dikomunikasikan  atau dipublkasikan kepada orang lain dalam bentuk laporan tertulis atau melalui forum diskusi dan seminar. Teknik dan prosedur penulisan laporan penelitian dalam bentuk makalah  mengandung unsur–unsur berkut ini. 
a. Judul, berupa kalimat yang singkat dan padat, tetapi dapat menggambarkan isi makalah. 
b. Asbstrak, berisi uraian singkat makalah melalui dari nama penulis, judul makalah, latar belakang permasalahan, tujuan penelitian, teknik pengambilan data dan pengolahan data, serta hasil penelitian. 
c. Prakata, berisi ungkapan rasa syukur kepada Tuhan yang Maha Esa dan ucapan terima kasih kepada pihak yang telah membantu  penyelesaian penelitian. 
d. Daftar isi, memuat subjudul pada setiap bab dan subbab. 
e. Pendahuluan, berisi latar belakang penulisan, identifikasi masalah, batasan masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, dan kegunaan penelitian. 
f. Kerangka teori dan pengajuan hipotesis, berisi kajian landasan teori dan hipotesis. 
g. Metodologi  penelitian, menguraikan tujuan  penelitian, tempat dan waktu penelitian,  alat, bahan, sampel, dan metode penelitian. 
h. Pembahasan, berisi pengolahan data–data dan hasil penelitian. 
i. Kesimpulan dan saran, berisi kesimpulan dari penelitian dan saran yang berhubungan dengan pemanfaatan hasil penelitian. 
j. Daftar pustaka, memuat sumber–sumber teori yang digunakan, misalnya buku referensi, media cetak, muapun media elektronik. 
k. Lampiran, berisi tabel, foto, data, dan informasi pendukung.  

Download file lengkap materi Bab 1 Ruang Lingkup Biologi, klik DISINI.