Metode Penelitian Pendidikan STEM

Pendahuluan

Pendidikan berbasis STEM (Science, Technology, Engineering, Mathematics) telah mendapat perhatian besar dalam reformasi pendidikan, baik secara global maupun di Indonesia. Pendekatan ini menawarkan integrasi keempat komponen disiplin ilmu yang memungkinkan siswa mengembangkan keterampilan abad ke-21 seperti berpikir kritis, pemecahan masalah, kreativitas, kolaborasi, dan literasi sains-teknologi. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]

Dengan berkembangnya implementasi STEM di berbagai jenjang pendidikan di Indonesia, penting bagi peneliti pendidikan untuk memilih metode penelitian yang tepat agar dapat mengevaluasi efektivitas, tantangan, dan mekanisme pelaksanaan STEM secara valid dan reliabel. Artikel ini mengkaji berbagai metode penelitian yang digunakan dalam penelitian pendidikan STEM, baik kuantitatif, kualitatif, campuran (mixed methods), maupun metode berbasis literatur, serta kelebihan dan keterbatasannya berdasarkan literatur Indonesia terbaru.

Definisi Metode Penelitian Pendidikan STEM

Definisi secara umum

Metode penelitian pendidikan STEM mengacu pada kerangka dan prosedur sistematis yang dirancang untuk meneliti aspek-aspek pembelajaran, implementasi, dan dampak pendidikan STEM dalam konteks pendidikan. Metode ini dapat berupa eksperimen, quasi-eksperimen, studi deskriptif, tinjauan literatur, atau desain kualitatif, tergantung pada tujuan penelitian (misalnya: mengevaluasi efektivitas, mendeskripsikan implementasi, menggali persepsi guru/siswa, atau menganalisis faktor pendukung dan penghambat).

Definisi dalam KBBI

Dalam KBBI, “metode” dipahami sebagai cara atau prosedur sistematis untuk mencapai tujuan tertentu (pendekatan penelitian di sini berarti cara ilmiah untuk mendapatkan data dan pengetahuan). Sehingga “metode penelitian” berarti prosedur sistematis untuk memperoleh data dan pengetahuan baru melalui penelitian ilmiah. Maka “metode penelitian pendidikan STEM” adalah prosedur sistematis yang dirancang untuk memperoleh pengetahuan tentang pendidikan berbasis STEM.

Definisi menurut para ahli

• Menurut Design-based research (DBR): metode penelitian yang digunakan untuk merancang intervensi (misalnya model pembelajaran), kemudian diterapkan dalam konteks nyata, kemudian diperbaiki dan diuji ulang berkali-kali untuk menghasilkan teori atau kerangka konseptual baru dalam pendidikan. [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]
• Menurut penelitian tinjauan literatur di Indonesia: metode penelitian pendidikan STEM sering berupa tinjauan literatur (scoping review atau systematic literature review), terutama untuk memetakan praktik, tantangan, dan potensi STEM di berbagai jenjang pendidikan. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]
• Menurut penelitian eksperimental / quasi-eksperimental: metode kuantitatif dengan desain kontrol/kontrol semu dan pengukuran pretest-posttest dipakai untuk menilai pengaruh penerapan STEM terhadap hasil belajar, keterampilan berpikir kritis, kreatifitas, dan pemecahan masalah. [Lihat sumber Disini - jurnal.uns.ac.id]
• Menurut pendekatan mixed methods: kombinasi data kuantitatif dan kualitatif memungkinkan analisis yang lebih kaya: tidak hanya melihat peningkatan skor, tapi juga menggali proses, persepsi siswa/guru, dan faktor kontekstual yang mempengaruhi efektivitas. [Lihat sumber Disini - ejournal.uin-suska.ac.id]

Metode Penelitian Umum dalam Pendidikan STEM

Eksperimen dan Quasi-Eksperimen

Salah satu metode yang banyak digunakan adalah eksperimen atau quasi-eksperimen, di mana satu kelompok (eksperimen) menerapkan pembelajaran berbasis STEM, sementara kelompok kontrol tetap menggunakan metode konvensional. Misalnya, pada penelitian di kelas SMP dengan model Engineering Design Process (EDP) berbasis STEM menunjukkan peningkatan signifikan keterampilan berpikir kritis siswa dibandingkan kontrol. [Lihat sumber Disini - jurnal.uns.ac.id]

Desain ini memungkinkan peneliti menilai sejauh mana STEM memberikan perbedaan nyata terhadap hasil belajar atau keterampilan siswa, dengan menggunakan uji statistik (misalnya uji-t) untuk membandingkan kelompok. [Lihat sumber Disini - jurnal.uns.ac.id]

Kelebihan metode ini: mampu menunjukkan hubungan sebab-akibat (kausalitas) secara kuantitatif. Kekurangan: implementasinya memerlukan kontrol kondisi yang ketat, serta terkadang sulit mereplikasi konteks alami di sekolah (faktor lingkungan, guru, fasilitas, motivasi siswa, dsb).

Mixed Methods (Metode Campuran)

Pendekatan mixed methods memadukan data kuantitatif dan kualitatif, misalnya pretest-posttest disertai observasi kelas dan wawancara guru/siswa, untuk mendapatkan gambaran lebih komprehensif tentang penerapan STEM. [Lihat sumber Disini - ejournal.uin-suska.ac.id]

Metode ini cocok ketika peneliti ingin tidak hanya mengetahui “apakah STEM efektif”, tetapi juga “bagaimana” dan “mengapa”, misalnya, aspek afektif, proses interaksi, kolaborasi, serta faktor pendukung/halangan.

Tinjauan Literatur / Review (Scoping Review, Systematic Literature Review)

Banyak penelitian pendidikan STEM di Indonesia menggunakan metode tinjauan literatur, baik scoping review maupun systematic literature review (SLR), untuk memetakan studi-studi tentang implementasi STEM, model pembelajaran, media, dan hasil belajar siswa dari berbagai penelitian terdahulu. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]

Contohnya: penelitian di 19 provinsi di Indonesia menunjukkan bahwa STEM telah dipelajari di berbagai jenjang pendidikan, dengan fokus dominan pada SMA, serta bahwa penelitian tentang STEM sering terintegrasi dengan model pembelajaran lain, media pembelajaran, dan penilaian. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]

Kelebihannya: memungkinkan rekomendasi luas berdasarkan banyak penelitian; identifikasi tren, gap, dan arah riset selanjutnya. Kekurangannya: tidak menghasilkan data primer langsung, dan kualitas sintesis sangat bergantung pada kualitas studi terdahulu.

Desain Kualitatif dan Studi Kasus

Beberapa penelitian menggunakan pendekatan kualitatif, misalnya wawancara, observasi, dokumentasi, untuk mengeksplorasi persepsi guru, kendala implementasi, adaptasi media atau modul berbasis STEM, serta konteks lokal (misalnya infrastruktur, budaya sekolah, kesiapan siswa). [Lihat sumber Disini - semnas.biologi.fmipa.unp.ac.id]

Metode kualitatif ideal untuk memahami dinamika implementasi STEM dalam konteks nyata, termasuk aspek non-kognitif seperti motivasi, sikap, kolaborasi, dan hambatan kontekstual. Namun, hasilnya bersifat deskriptif dan subjektif, sehingga sulit digeneralisasi tanpa triangulasi data.

Desain Berbasis Rekayasa / Intervensi (Design-Based Research, DBR)

Dalam konteks penelitian pendidikan STEM, metode berbasis desain seperti DBR bisa dipakai: peneliti merancang modul, media, atau intervensi pembelajaran STEM, misalnya modul e-learning, e-LKPD, penggunaan teknologi atau media, lalu menerapkannya, observation, evaluasi, dan revisi berkali-kali untuk menghasilkan model pembelajaran yang cocok dengan konteks lokal atau kebutuhan siswa. [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]

Metode ini sangat cocok untuk inovasi pendidikan: memungkinkan adaptasi terhadap lingkungan, iterasi perbaikan, dan penciptaan praktik terbaik dalam implementasi STEM di sekolah. Tapi, metode ini membutuhkan waktu, sumber daya, dan dokumentasi yang teliti.

Kelebihan & Kekurangan pada Konteks Penelitian STEM di Indonesia

Kelebihan

• Pendekatan kuantitatif (eksperimen / quasi-eksperimen) memungkinkan memperoleh data empiris yang dapat diukur, misalnya peningkatan hasil belajar, berpikir kritis, pemecahan masalah. Hal ini memudahkan evaluasi efektivitas intervensi.
• Metode mixed methods dan kualitatif memungkinkan menggali aspek proses, persepsi, kontekstual, penting dalam implementasi STEM yang sangat dipengaruhi oleh konteks sekolah, guru, fasilitas, dan budaya belajar.
• Tinjauan literatur membantu memetakan perkembangan penelitian STEM di Indonesia, mengidentifikasi tren, gap, dan rekomendasi untuk penelitian atau kebijakan selanjutnya.
• Desain berbasis intervensi/rekayasa (DBR) mendukung inovasi kontekstual, relevan dengan kondisi lokal, dan memungkinkan modifikasi berdasarkan hasil implementasi.

Kekurangan / Tantangan

• Banyak penelitian kuantitatif memerlukan fasilitas, waktu, dan kontrol yang ideal, sulit diterapkan di sekolah dengan keterbatasan laboratorium, guru, atau perangkat. [Lihat sumber Disini - ejournal.uin-suska.ac.id]
• Studi literatur sangat bergantung pada kualitas artikel yang tersedia, jika penelitian sebelumnya rendah kualitas, maka sintesis bisa bias atau kurang kuat.
• Metode kualitatif/DBR memerlukan dokumentasi, refleksi, dan iterasi, butuh komitmen besar, dan hasilnya sulit untuk digeneralisasi secara luas.
• Kurangnya pelatihan guru dan dukungan institusi sering menjadi hambatan dalam penelitian implementasi STEM di lapangan. [Lihat sumber Disini - ejournal.uin-suska.ac.id]

Tinjauan Tren Metode Penelitian Pendidikan STEM di Indonesia (2021–2025)

• Menurut tinjauan literatur nasional, penelitian tentang STEM telah dilakukan di banyak provinsi di Indonesia, dengan variasi jenjang pendidikan (SD, SMP, SMA, perguruan tinggi), menunjukkan penyebaran yang luas. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]
• Banyak penelitian baru (2022–2025) menggunakan mixed methods atau quasi-eksperimen untuk mengevaluasi efek STEM terhadap hasil belajar, berpikir kritis, dan pemecahan masalah dalam matematika dan sains. [Lihat sumber Disini - ejournal.uin-suska.ac.id]
• Penelitian kualitatif juga makin banyak, terutama yang mengeksplorasi perspektif guru dan tantangan implementasi, hal ini penting mengingat keberhasilan STEM sangat dipengaruhi konteks sekolah. [Lihat sumber Disini - jiecr.org]
• Tren desain berbasis rekayasa / intervensi juga muncul, misalnya pembuatan modul e-learning STEM, integrasi media, atau modul inklusif yang mempertimbangkan karakteristik lokal. [Lihat sumber Disini - publikasi.unkrit.ac.id]

Rekomendasi Pemilihan Metode untuk Penelitian Pendidikan STEM

Berdasarkan kelebihan dan kekurangan di atas, pemilihan metode dalam penelitian pendidikan STEM sebaiknya mempertimbangkan:

• Tujuan penelitian: Jika ingin mengukur dampak (efektivitas), gunakan eksperimen/quasi-eksperimen atau mixed methods. Jika ingin merancang model pembelajaran atau media baru → gunakan DBR. Jika ingin melihat lintas studi, pola dan gap → gunakan tinjauan literatur.
• Konteks sekolah: Jika fasilitas terbatas, guru belum terbiasa STEM, bisa mulai dengan studi kualitatif atau pilot kecil dengan DBR.
• Sumber daya & waktu: Metode kuantitatif dan mixed methods lebih cepat menghasilkan data numerik; DBR dan kualitatif butuh waktu lebih panjang dan dokumentasi.
• Generalizabilitas vs kedalaman: Kuantitatif untuk generalisasi; kualitatif/DBR untuk kedalaman dan konteks spesifik.

Kesimpulan

Metode penelitian pendidikan STEM sangat bervariasi, mulai dari eksperimen dan quasi-eksperimen, mixed methods, studi deskriptif/kualitatif, hingga tinjauan literatur dan desain berbasis intervensi (DBR). Pemilihan metode harus disesuaikan dengan tujuan penelitian, konteks implementasi, sumber daya, dan aspek yang ingin diteliti (dampak, proses, persepsi, inovasi, dsb).

Di Indonesia periode 2021–2025, terdapat tren peningkatan penggunaan mixed methods dan quasi-eksperimen untuk mengevaluasi efektivitas STEM, serta tumbuhnya studi kualitatif dan DBR untuk memahami tantangan implementasi dan mengembangkan model baru sesuai konteks lokal.

Dengan memahami kekuatan dan keterbatasan masing-masing metode, peneliti dapat merancang penelitian STEM yang valid, relevan, dan kontekstual, sehingga hasilnya tidak hanya memperkaya literatur ilmiah, tapi juga bermanfaat untuk praktik pendidikan nyata di sekolah.