MODEL PEMBELAJARAN

1. MODEL PEMBELAJARAN BERBASIS STEM
A. Pengantar
Pengalaman belajar sains dan teknologi rekayasa dengan pendekatan STEM mengembangkan
pemahaman peserta didik terhadap konten sains dan teknologi rekayasa, kemampuan inovasi
dan pemecahan masalah, soft skills (antara lain komunikasi, kerjasama, kepemimpinan).
Pembelajaran sains dengan pendekatan STEM melatih peserta didik dalam berpikir kritis,
kreatif, kolaboratif dan komunikatif. Terdapat beberapa model pembelajaran yang dapat
digunakan untuk pendekatan STEM diantaranya PBL, PJBL, STEM PJBL dan 5E. Contoh
model pembelajaran dapat dipelajari pada Unit pembelajaran dengan pendekatan STEM yang
merupakan naskah pedoman bagi guru dalam mempersiapkan pembelajaran dengan
pendekatan STEM mulai dari identifikasi topik pembelajaran melalui analisis STEM pada
kurikulum, identifikasi karakteristik pembelajaran STEM yang disajikan dalam desain
pembelajaran, konsep prasyarat, skenario pembelajaran sesuai model yang dipilih, contoh
penilaian dan lembar kerja siswa yang dapat diadopsi untuk pembuatan RPP.
Pada materi ini Anda dapat mempelajari model-model pembelajaran menggunakan pendekatan
STEM melalui kegiatan kajian unit pembelajaran, melakukan uji coba model pembelajaran yang
ada pada unit, terutama lembar kerja. Setelah itu Anda akan memberikan masukan terhadap
unit untuk penyempurnaan agar dapat diimplementasikan sesuai dengan kondisi sekolah dan
menyusun unit pembelajaran dengan topik lain sesuai dengan mata pelajaran yang Anda ampu.
Kompetensi :
 Memahami penerapan model-model pembelajaran STEM
Indikator
1. Mengidentifikasi sintak model pembelajaran PBL, PjBL, PjBL STEM, dan 5E pada mata
pelajaran yang diampu dengan pendekatan STEM.
2. Mendeskripsikan penerapan Model PBL, PjBL, PjBL STEM, dan 5E dalam pembelajaran
mata pelajaran yang diampu.
3. Mengidentifikasi penerapan model EDP dengan model model pembelajaran
HO 3-MP STEM

2. Model-model pembelajaran dengan pendekatan STEM diantaranya adalah model PBL IDEAL,
PjBL, STEM PjBL, dan 5E. Berikut ini uraian tentang model PBL, PjBL, STEM PjBL, dan 5E.
B. ModelProblem BasedLearning(PBL),
Pembelajaran berbasis masalah pertama kali berkembangkan dilingkungan pendidikan
medis/kedokteran untuk menjawab kebutuhan adanya kurikulum yang tidak terlalu kompetitif
dan dapat mendorong siswa agar lebih terlibat dalam pembelajaran, sehingga tidak terlalu
memberi tekanan/stres sebagaimana yang terjadi dalam kurikulum tradisional. Walaupun
mungkin munculnya pendekatan pembelajaran berbasis masalah lebih dipicu oleh kebutuhan
praktis, namun kajian yang kemudian berkembang telah menemukan bahwa pembelajaran
berbasis masalah memuat banyak prinsip dalam teori kognitif sekarang ini. Lebih dari itu kini
telah berkembang berbagai upaya untuk menerapkan prinsip-prinsip pembelajaran berbasis
masalah ke pembelajaran bidang studi di luar kedokteran.
Fokus dalam pembelajaran berbasis masalah adalah pebelajar sebagai konstruktor dari
pengetahuannya sendiri dalam konteks yang mirip dengan situasi dimana ia akan menerapkan
pengetahuan kelak. Oleh karenanya permasalahan yang ditentukan atau diidentifikasi adalah
masalah dalam kehidupan sehari-hari.
Sebagai sebuah model maka ada banyak strategi untuk mengimplementasikan
pembelajaran berbasis masalah. Terdapat beberapa strategi pembelajaran berbasis
penyelesaian masalah yang telah dikenal selama ini. Salah satunya adalah penyelesaian
masalah secara sederhana dari Gick (1986) yang terdiri dari 3 tahap yaitu mengkonstruksi
masalah, mencari penyelesaian dan menggunakan/ mengimplementasikan penyelesaian.
Strategi penyelesaian masalah yang lain adalah IDEAL problem solving. Strategi ini dikenalkan
oleh Bransford dan Stein (1993) sebagai model penyelesaian masalah yang mampu
meningkatkan kemampuan berpikir dan meningkatkan ketrampilan dalam proses penyelesaian
masalah. Ahli-ahli dalam penyelesaian masalah seperti Max Wertheimer, George Polya, Alan
Newell dan Herbert Simon memberi kontribusi dalam penciptaan model ini. IDEAL adalah
singkatan dari I-Identify problem, D-Define goal, E-Explore possible strategies, A-anticipate
outcomes and act, L-look back dan learn. Dalam IDEAL problem solving langkah kedua adalah
penetapan tujuan dimana dalam penyelesaian masalah dari Polya langkah ini tidak ada, ini
yang membuat berbeda antara IDEAL dan penyelesaian masalah menurut Polya.
IDEAL problem solving didesain untuk membantu mengidentifikasi dan memahami bagian-
bagian yang berbeda dari penyelesaian masalah, masing-masing huruf melambangkan
komponen penting dalam proses penyelesaian masalah. IDEAL adalah singkatan dari I-Identify
problem, D-Define goal, E-Explore possible strategies, A-anticipate outcomes and act, L-look

3. back dan learn. Penjelasan terhadap 5 tahap dalam IDEAL sebagai berikut di bawah ini
(Bransford & Stein 1993:20-38).
1. Mengidentifikasikan (identify) masalah
Langkah pertama dari IDEAL adalah secara sengaja (Intentionally) (Bransford 1984:2)
berusaha untuk mengidentifikasi (Identify) masalah dan menjadikannya sebagai
kesempatan (opportunities) untuk melakukan sesuatu yang kreatif. Salah satu alasan
kesengajaan mencari masalah dan menjadikannya sebagai sebuah kesempatan adalah
bahwa orang-orang sering tidak menyadari bahwa beragam kejadian bukanlah ”kenyataan
yang ada dari kehidupan”. Ketika orang-orang dengan sengaja mencari masalah dan
melihatnya sebagai kesempatan untuk berubah, maka hal tersebut akan memberi mereka
kesempatan untuk mengubah hidup mereka. Contoh nyata adalah tahun 1800-an lalu lintas
yang semrawut dianggap sebagai ”kenyataan yang ada dalam kehidupan”, tetapi tidak
demikian halnya dengan William Enno. Dia menyadari hal tersebut sebagai masalah dan
berpotensi untuk diselesaikan, dan dia menemukan tanda-tanda jalan seperti berhenti, jalur
searah, dan bahkan lampu lalu lintas. Kemampuan untuk mengidentifikasi keberadaan
masalah adalah satu karateristik penting untuk menunjang keberhasilan penyelesaian
masalah. Jika masalah tidak diidentifikasi maka strategi yang mungkin digunakan tidak akan
dapat ditemukan.
2. Menentukan (define) tujuan
Langkah kedua dari IDEAL adalah mengembangkan (Develop) (Bransford 1984:3)
pemahaman dari masalah yang telah diidentifikasi dan berusaha menentukan (Define)
tujuan. Menentukan tujuan berbeda dengan mengidentifikasi masalah. Sebagai contoh
sekelompok orang dapat mengidentifikasi masalah dan setuju bahwa masalah tersebut
dapat menjadi suatu kesempatan tapi mereka terkadang tidak setuju dengan tujuan yang
diinginkan. Sebuah masalah yang ada tergantung pada bagaimana mereka menentukan
tujuan, dan hal ini mempunyai efek yang penting terhadap tipe jawaban yang akan dicoba.
Perbedaan dalam penentuan tujuan dapat menjadi penyebab yang sangat kuat terhadap
kemampuan seseorang memahami masalah, berpikir dan menyelesaikan masalah. Tujuan
yang berbeda membuat orang mengeksporasi strategi yang berbeda untuk menyelesaikan
masalah.
3. Mengeksplorasi (explore) strategi yang mungkin
Langkah ketiga dari IDEAL adalah mengeksplorasi (Explore) strategi yang mungkin dan
mengevaluasi (Evaluate) (Bransford 1984:5) kemungkinan strategi tersebut sesuai dengan

4. tujuan yang telah ditetapkan. Beberapa strategi dalam penyelesaian masalah sangatlah
umum dan dapat digunakan pada hampir semua masalah yang ada. Tapi beberapa strategi
sangatlah khusus dan hanya digunakan pada kasus-kasus tertentu.
4. Mengantisipasi (anticipate) hasil dan bertindak (act)
Langkah keempat dari IDEAL adalah mengantisipasi (Anticipate) hasil dan bertindak (Act).
Ketika sebuah strategi dipilih, maka mengantisipasi kemungkinan hasil dan kemudian
bertindak pada strategi yang dipilih. Mengantisipasi hasil akan berguna terkait hal-hal yang
mungkin akan disesali di kemudian hari.
5. Melihat (look) dan belajar (learn)
Langkah terakhir dari IDEAL adalah melihat (Look) akibat yang nyata dari strategi yang
digunakan dan belajar (Learn) dari pengalaman yang didapat. Melihat dan belajar perlu
dilakukan karena setelah mendapatkan hasil, banyak yang lupa untuk melihat kembali dan
belajar dari penyelesaian masalah yang telah dilakukan. Tidak semua permasalahan dapat
diselesaikan dalam satu kali langkah pengerjaan. Adakalanya jawaban yang didapat tidak
sesuai dengan tujuan yang ditetapkan. Dalam IDEAL problem solving jika dari langkah
kelima yaitu melihat kembali (look back) jawaban yang ada ternyata tidak sesuai dengan
tujuan diinginkan belum tercapai maka tahap dalam penyelesaian masalah dapat kembali
ke tahap yang diperkirakan terjadi kesalahan. Tahap ini merupakan refleksi dan penentuan
langkah tindak lanjut menuju keberhasilan.
Berikut ini disajikan gambar sintak PBL IDEAL.
Gambar 1. Sintak PBL IDEAL
Identify
Problem
Define Goal
Explore
possible stratgy
Anticipate &
Act
Look back &
Learn

6. C. Pengertian PjBL (Project Based Learning)
Project Based Learning (PjBL) atau Pembelajaran Berbasis Proyek (PBP) merupakan
tugas-tugas komplek, yang didasarkan pada pertanyaan-pertanyaan yang menantang atau
permasalahan, yang melibatkan para siswa di dalam desain, pemecahan masalah,
pengambilan keputusan, atau aktivitas investigasi; memberi peluang para siswa untuk
bekerja secara otonomi dengan periode waktu yang lama; dan akhirnya
menghasilkan produk-produk yang nyata atau presentasi-presentasi (Thomas, 2000).
Pendapat serupa juga dinyatakan oleh Santyasa (2006), yang menyatakan bahwa PjBL
adalah suatu pembelajaran yang berfokus pada konsep dan memfasilitasi siswa untuk
berinvestigasi dan menentukan suatu pemecahan masalah yang dihadapi. PjBL dirancang
untuk digunakan pada permasalahan komplek yang diperlukan siswa dalam melakukan
insvestigasi dan memahaminya. PjBL adalah pembelajaran dengan menggunakan proyek
sebagai metode pembelajaran. Para siswa bekerja secara nyata, seolah-olah ada di dunia
nyata yang dapat menghasilkan produk secara realistis (Mahanal, 2009).
Pembelajaran berbasis proyek membutuhkan suatu pendekatan pengajaran yang
komperehensif di mana lingkungan belajar siswa perlu didesain agar siswa dapat
melakukan penyelidikan terhadap masalah-masalah autentik, termasuk pendalaman materi
pada suatu topik mata pelajaran, dan melaksanakan tugas bermakna lainnya. Biasanya
pembelajaran berbasis proyek memerlukan beberapa tahapan dan beberapa durasi, tidak
sekedar merupakan rangkaian pertemuan kelas, serta belajar kelompok kolaboratif. Proyek
memfokuskan pada pengembangan produk atau unjuk kerja (performance), secara umum
siswa melakukan kegiatan: mengorganisasi kegiatan belajar kelompok mereka, melakukan
pengkajian atau penelitian, memecahkan masalah, dan mensintesis informasi
D. Langkah-langkah Model Pembelajaran PjBL (Lucas)
Model pembelajaran Project Based Learning awalnya dikembangkan oleh The George
Lucas Education Foundation dan Dopplet, dengan langkah-langkah pembelajaran
berdasarkan beberapa fase sebagai berikut (Kemdikbud, 2014:34):

7. Langkah-langkah Model Pembelajaran PjBL
1. Penentuan pertanyaan mendasar (start with essential question)
Pembelajaran dimulai dengan pertanyaan esensial, yaitu pertanyaan yang dapat memberi
penugasan siswa dalam melakukan suatu aktivitas. Pertanyaan disusun dengan
mengambil topik yang sesuai dengan realitas dunia nyata dan dimulai dengan sebuah
investigasi mendalam. Pertanyaan yang disusun hendaknya tidak mudah untuk dijawab
dan dapat mengarahkan siswa untuk membuat proyek. Pertanyaan seperti itu pada
umumnya bersifat terbuka (divergen), provokatif, menantang, membutuhkan keterampilan
berpikir tingkat tinggi (high order thinking), dan terkait dengan kehidupan siswa. Guru
berusaha agar topik yang diangkat relevan untuk para siswa.
2. Menyusun perencanaan proyek (design project)
Perencanaan dilakukan secara kolaboratif antara guru dan siswa. Dengan demikian siswa
diharapkan akan merasa memiliki atas proyek tersebut. Perencanaan berisi tentang aturan
main, pemilihan kegiatan yang dapat mendukung dalam menjawab pertanyaan penting,
dengan cara mengintegrasikan berbagai materi yang mungkin, serta mengetahui alat dan
bahan yang dapat diakses untuk membantu penyelesaian proyek.
3. Menyusun jadwal (create schedule)
Guru dan siswa secara kolaboratif menyusun jadwal kegiatan dalam menyelesaikan
proyek. Aktivitas pada tahap ini antara lain: membuat jadwal untuk menyelesaikan proyek,
(2) menentukan waktu akhir penyelesaian proyek, (3) membawa siswa agar merencanakan
cara yang baru, (4) membimbing siswa ketika mereka membuat cara yang tidak
berhubungan dengan proyek, dan (5) meminta siswa untuk membuat penjelasan (alasan)
tentang cara pemilihan waktu. Jadwal yang telah disepakati harus disetujui bersama agar
guru dapat melakukan monitoring kemajuan belajar dan pengerjaan proyek di luar kelas.

8. 4. Memantau siswa dan kemajuan proyek (monitoring the students and progress
of project)
Guru bertanggung jawab untuk memantau kegiatan siswa selama menyelesaikan proyek.
Pemantauan dilakukan dengan cara memfasilitasi siswa pada setiap proses. Dengan kata
lain guru berperan menjadi mentor bagi aktivitas siswa. Agar mempermudah proses
pemantauan, dibuat sebuah rubrik yang dapat merekam keseluruhan kegiatan yang
penting.
5. Penilaian hasil (assess the outcome)
Penilaian dilakukan untuk membantu guru dalam mengukur ketercapaian standar
kompetensi, berperan dalam mengevaluasi kemajuan masing-masing siswa, memberi
umpan balik tentang tingkat pemahaman yang sudah dicapai siswa, membantu guru dalam
menyusun strategi pembelajaran berikutnya.
6. Evaluasi Pengalaman (evaluation the experience)
Pada akhir proses pembelajaran, guru dan siswa melakukan refleksi terhadap kegiatan dan
hasil proyek yang sudah dijalankan. Proses refleksi dilakukan baik secara individu maupun
kelompok. Pada tahap ini siswa diminta untuk mengungkapkan perasaan dan
pengalamannya selama menyelesaikan proyek. Guru dan siswa mengembangkan diskusi
dalam rangka memperbaiki kinerja selama proses pembelajaran, sehingga pada akhirnya
ditemukan suatu temuan baru (new inquiry) untuk menjawab permasalahan yang diajukan
pada tahap pertama pembelajaran.
Model Project Based Learning (PjBL) merupakan model yang disarankan dalam
implementasi Kurikulum 2013, sedangkan STEM merupakan sebuah strategi
pembelajaran. Karakteristik dari STEM yaitu menekankan pada proses mendesain,
enjiniring atau merekayasa. Menurut (Capraro, et al, 2013) Design process adalah
pendekatan sistematis dalam mengembangkan solusi dari masalah dengan well define
outcome, yaitu menentukan solusi/proses terbaik dari ide-ide yang muncul.
Berikut ini adalah proses pembelajaran berbasis proyek yang disusun dari berbagai
program STEM berbasis proyek yang dievaluasi dan terbukti menjadi program pendidikan
STEM yang efektif. (Laboy-Rush, 2010)

9. Langkah Project Based Learning (PjBL) STEM menurut Laboy-Rush, 2010
Tahap 1. Reflection
Tujuan dari tahap pertama untuk membawa siswa ke dalam konteks masalah dan
memberikan inspirasi kepada siswa agar dapat segera mulai menyelidiki/investigasi
(Fortus, Krajcikb, Dershimerb, Marx, & Mamlok-Naamand, 2005). Fase ini juga
dimaksudkan untuk menghubungkan apa yang diketahui dan apa yang perlu dipelajari
(Diaz & King, 2007).
Tahap 2. Research
Tahap kedua adalah bentuk penelitian siswa. Guru memberikan pembelajaran sains,
memilih bacaan, atau metode lain untuk mengumpulkan sumber informasi yang relevan
(Fortus, Krajcikb, Dershimerb, Marx, & Mamlok-Naamand, 2005). Proses belajar lebih
banyak terjadi selama tahap ini, kemajuan belajar siswa mengkonkritkan pemahaman
abstrak dari masalah (Diaz & King, 2007). Selama fase research, guru lebih sering
membimbing diskusi untuk menentukan apakah siswa telah mengembangkan pemahaman
konseptual dan relevan berdasarkan proyek (Satchwell & Loepp, 2002).
Tahap 3. Discovery
Tahap penemuan umumnya melibatkan proses menjembatani research dan informasi yang
diketahui dalam penyusunan proyek. Ketika siswa mulai belajar mandiri dan menentukan
apa yang masih belum diketahui (Satchwell & Loepp, 2002). Beberapa model dari STEM
PjBL membagi siswa menjadi kelompok kecil untuk menyajikan solusi yang mungkin untuk
masalah, berkolaborasi, dan membangun kerjasama antar teman dalam kelompok (Fortus,
Krajcikb, Dershimerb, Marx, & Mamlok-Naamand, 2005). Model lainnya menggunakan
langkah ini dalam mengembangkan kemampuan siswa dalam membangun habit of mind
dari proses merancang untuk mendesain (Diaz & King, 2007).
Tahap 4. Application
Pada tahap aplikasi tujuannya untuk menguji produk/solusi dalam memecahkan masalah.
Dalam beberapa kasus, siswa menguji produk yang dibuat dari ketentuan yang ditetapkan

10. sebelumnya, hasil yang diperoleh digunakan untuk memperbaiki langkah sebelumnya (Diaz
& King, 2007). Di model lain, pada tahapan ini siswa belajar konteks yang lebih luas di luar
STEM atau menghubungkan antara disiplin bidang STEM (Satchwell & Loepp, 2002).
Tahap 5. Communication
Tahap akhir dalam setiap proyek dalam membuat produk/solusi dengan
mengkomunikasikan antar teman maupun lingkup kelas. Presentasi merupakan langkah
penting dalam proses pembelajaran untuk mengembangkan keterampilan komunikasi dan
kolaborasi maupun kemampuan untuk menerima dan menerapkan umpan balik yang
konstruktif (Diaz & King, 2007). Seringkali penilaian dilakukan berdasarkan penyelesaian
langkah akhir dari fase ini (Satchwell & Loepp, 2002).
E. Pembelajaran Berbasis proyek memiliki karakteristik sebagai berikut:
Model pembelajaran Project Based Learnin dikembangkan berdasarkan tingkat
perkembangan berfikir siswa dengan berpusat pada aktivitas belajar siswa sehingga
memungkinkan mereka untuk beraktivitas sesuai dengan keterampilan, kenyamanan, dan
minat belajarnya. Model ini memberikan kesempatan pada siswa untuk menentukan sendiri
proyek yang akan dikerjakannya baik dalam hal merumuskan pertanyaan yang akan
dijawab, memilih topik yang akan diteliti, maupun menentukan kegiatan penelitian yang
akan dilakukan. Peran guru dalam pembelajaran adalah sebagai fasilitator, menyediakan
bahan dan pengalaman bekerja, mendorong siswa berdiskusi dan memecahkan masalah,
dan memastikan siswa tetap bersemangat selama mereka melaksanakan proyek.
Model pembelajaran Project Based Learning mempunyai beberapa karakteristik, yaitu
sebagai berikut (Winastaman Gora dan Sunarto, 2010:119):
1. Mengembangkan pertanyaan atau masalah, yang berarti pembelajaran harus
mengembangkan pengetahuan yang dimiliki oleh siswa.
2. Memiliki hubungan dengan dunia nyata, berarti bahwa pembelajaran yang outentik dan
siswa dihadapkan dengan masalah yang ada pada dunia nyata.
3. Menekankan pada tanggung jawab siswa, merupakan proses siswa untuk mengakses
informasi untuk menemukan solusi yang sedang dihadapi.
4. Penilaian, penilaian dilakukan selama proses pembelajaran berlangsung dan hasil
proyek yang dikerjakan siswa.

11. Sedangkan menurut Stripling, model Project Based Learning memiliki tujuh karakteristik
sebagai berikut (Sani, 2014:173-174):
1. Mengarahkan siswa untuk menginvestifigasi ide dan pertanyaan penting.
2. Merupakan proses inkuiri.
3. Terkait dengan kebutuhan dan minat siswa.
4. Berpusat pada siswa dengan membuat produk dan melakukan presentasi secara mandiri.
5. Menggunakan ketrampilan berpikir kreatif, kritis, dan mencari informasi untuk
melakukan investigasi, menarik kesimpulan, dan menghasilkan produk.
6. Terkait dengan permasalahan dan isu dunia nyata yang autentik.
Adapun beberapa kelebihan model pembelajaran PJBL adalah
 Meningkatkan motivasi belajar peserta didik untuk belajar.
 Meningkatkan kemampuan pemecahan masalah.
 Membuat peserta didik menjadi lebih .
 Meningkatkan kolaborasi.
 Mendorong peserta didik untuk mengembangkan dan mempraktikkan keterampilan
komunikasi.
 Meningkatkan keterampilan peserta didikdalam mengelola sumber.
 Memberikan pengalaman kepada peserta didik pembelajaran dan praktik dalam
mengorganisasi proyek, dan membuat alokasi waktu dan sumber-sumber lain seperti
perlengkapan untuk menyelesaikan tugas.
 Memiliki pengalaman belajar dengan melibatkan peserta didik secara kompleks.
 Melibatkan peserta didik untuk mengumpulkan dan mengolah informasi untuk
diimplementasikan pada dunia nyata.
 Membuat suasana belajar menjadi menyenangkan.
F. Learning Cycle (5E)
Model Pembelajaran model Learning cycle -5E merupakan salah satu model pembelajaran
yang terdiri dari fase fase atau tahap tahap kegiatan yang diorganisasi sedemikian
sehingga peserta didik dapat menguasai kompetensi yang akan dicapai dalam
pembelajaran. Model pembelajaran learning cycle-5E merupakan salah satu model
pembelajaran yang sesuai dengan paradigma konstruktivisme. Pendekatan teori
konstruktivistik pada dasarnya menekankan pentingnya siswa membangun sendiri
pengetahuan mereka lewat keterlibatan proses belajar mengajar. Proses belajar mengajar
lebih berpusat pada siswa (student centered).

12. Pada awalnya model ini terdiri atas tiga tahap, yaitu: eksplorasi (exploration), menjelaskan
(explanation), dan memperluas (elaboration/extention), yang dikenal dengan learning cycle
3E.Pada proses selanjutnya, tiga tahap siklus tersebut mengalami perkembangan menjadi
lima tahap, yaitu: pembangkitan minat/mengajak (engagement), eksplorasi/menyelidiki
(exploration), menjelaskan (explanation), memperluas (elaboration/extention), dan evaluasi
(evaluation).
Model pembelajaran learning cycle-5E memiliki tujuan yang memberikan kesempatan
kepada peserta didik untuk mengkontruksi pengetahuan dan pengalaman mereka sendiri
dengan terlibat secara aktif mempelajari materi secara bermakna dengan bekerja dan
berpikir baik secara individu maupun kelompok, sehingga siswa dapat menguasai
kompetensi-kompetensi yang harus dicapai dalam pembelajaran.
G. Adapun langkah-langkah model pembelajaran learning cycle-5E, sebagai
berikut:
1. Engegament (fase pendahuluan)
Pada tahap ini, guru berusaha membangkitkan dan mengembangkan minat dengan
keingintahuan (curiocity) siswa tentang topik yang akan diajarkan. Hal ini dilakukan dengan
cara mengajukan pertanyaan tentang proses faktual dalam kehidupan sehari-hari. Dengan
demikian, siswa akan memberikan respons/jawaban, kemudian jawaban siswa tersebut
dijadikan patokan oleh guru untuk mengetahui pengetahuan awal siswa tentang pokok
bahasan yang akan dibahas.
2. Exploration (fase eksplorasi)
Pada fase ini, siswa diberi kegiatan yang akan melibatkan keaktifan siswa untuk menguji
prediksi dan hipotesis melalui alternatif yang diambil, mencatat hasil pengamatan dan
mendiskusikan dengan siswa yang lain. Sehingga siswa memiliki kesempatan untuk bekerja
sama dalam kelompok-kelompok kecil tanpa pengajaran langsung dari guru.
3. Explanation (fase penjelasan)
Kegiatan pada fase ini bertujuan untuk melengkapi, menyempurnakan, dan mengembangkan
konsep yang diperoleh siswa. Siswa dituntut untuk menjelaskan konsep yang sedang
dipelajari dalam kalimat mereka sendiri. Pada fase ini siswa menemukan istilah-istilah dari
konsep yang dipelajari.

13. 4. Elaboration (fase elaborasi)
Kegiatan belajar ini mengarahkan siswa menerapkan konsep-konsep yang telah dipelajari,
membuat hubungan antar konsep dan menerapkannya pada situasi yang baru melalui
kegiatan-kegiatan praktikum lanjutan yang dapat memperkuat dan memperluas konsep yang
telah dipelajari.
5. Evaluation (fase evaluasi)
Siswa diberi pernyataan untuk mendiagnosa pelaksanaan kegiatan belajar dan mengetahui
pemahaman siswa mengenai konsep yang diperoleh.
Kelima tahap tersebut dapat digunakan dalam bentuk siklus berikut:
Siklus pembelajaran learning cycle-5E (Wena, 2011, hlm. 176)
H. Engineering DesignProcess (EDP)
Pada pembelajaran berbasis STEM, salah satu karakteristik yang harus terlihat dalam proses
pembelajaran adalah proses desain rekayasa atau Engineering Design Process (EDP). Proses ini
melatihkan kemampuan peserta didik dalam memecahkan suatu permasalahan (problem
solving) dalam konteks dunia nyata (real world).
Terdapat beberapa model yang dapat digunakan sebagai EDP, salah satunya adalah yang dapat
dilihat pada gambar dibawah menurut Jamie Back 2017, namun secara umum EDP memiliki
langkah-langkah sebagai berikut:

14. 1. Identify dan Define Problem
Pada tahap ini peserta didik dalam kelompok mengidentifikasi dan menetapkan
permasalahan atau tantangan yang diberikan. Peserta didik juga diharapkan dapat
mengidentifikasi constraint atau batasan dan kriteria dari solusi yang dipersyaratkan oleh
permasalahan atau tantangan yang diberikan tersebut sebagai contoh alat dan bahan
tersedia, biaya yang boleh dikeluarkan, dan berbagai kriteria yang dibutuhkan.
2. Gather Information
Mengumpulkan berbagai sumber informasi yang relevan untuk mendapatkan jawaban dari
masalah yang sudah ditentukan
3. Identify posible Solution
Mengidentifikasi potensial solusi dan merencanakan untuk memecahkan masalah
4. Create Prototype
Membuat produk atau model berdasarkan solusi potensial yang sudah ditetapkan sebagai
bentuk realisasi
5. Evaluate and test
Pada tahap ini peserta didik akan melaksanakan uji produk/model yang telah dihasilkan
untuk mengetahui apakah ada masalah baru yang potensial untuk dilakukan redesain
6. Refine

15. Jika solusi yang dikembangkan belum berhasil menjawab permasalahan maka peserta
didik dikelompoknya mengidentifikasi dan menganalisa penyebab dari adanya kegagalan
tersebut dan menentukan perbaikan yang harus dilakukan pada solusi awal.
7. Communicate
Pada akhirnya masing-masing kelompok akan mengkomunikasikan berbagai pengalaman
mereka dalam menjawab permasalahan atau tantangan baik dalam bentuk presentasi
maupun laporan.
Tabel 2. Penerapan EDP dengan model PBL IDEAL, STEM PJBL, PJBL dan 5E
No EDP
PBL IDEAL PjBL STEM
(Laboy-Rush)
PjBL
( Lucas )
5E
1
Define
problem
Identify
Problem (1) Reflection (1)
Start with
essensial
question (1)
Engage (1)
2
Background
research
Define Goal (2)
Research (2)
Design
project (2,3)
Explore (2)
3 Plan solution
Explore
possible
strategy (3,4)
Discovery (3)
Create
schedule(3)
Explain (3)
4 Make model
Anticipate &
Act (5)
Application
(4,5,6)
Monitoring
the
students and
progress
of project (
2,3,4,5)
Elaborate
(4,5,6)
5 Test model
Look back &
Learn (6,7)
Communication
(6,7)
Assess the
outcome (
5)
Evaluate
(6,7)
6
Reflect &
redesign
Evaluation the
experience ( 6,7)
7 Communicate

16. Referensi:
AbdulahSani,Ridwan.2014. PembelajaranSaintifikuntukImplementasi Kurikulum2013. Jakarta: Bumi
Aksara
Bransford , J., et al. (1984). Teaching Thinking and Problem Solving. Nashville: Vanderbilt
University.
Bransford , J., and B.S. Stein. (1993). The IDEAL Problem Solver: A Guide for Improving Thinking,
Learning, and Creativity (2nd ed). New York: W.H. Freeman.
https://safnowandi.wordpress.com/2012/11/03/project-based-learning-pbl-dan-aplikasinya-
dalam-pembelajaran-biologi/
Jamie Back , 2017. https://www.gettingsmart.com/2017/10/integrating-edp-and-cbl-in-stem/
Laboy-Rush,2010 Integrated STEM Education through Project-Based Learning
Winastwan,Goradan Sunarto.2010. PakematikStrategy PembelajaranInovatifBerbasisTIK. Jakarta:
Flex MediaKomputindo
Wena, M. (2011). Strategi Pembelajaran Inovatif Kontemporer. Jakarta: Bumi Aksara.