Perkembangan ilmu pengetahuan khususnya ilmu pengetahuan alam (IPA) telah mengubah sejarah kehidupan manusia. Perkembangan itu semakin pesat setelah diketemukannya komputer yang dapat membantu manusia dalam merancang dan menganalisis hasil-hasil penelitian. Di dunia kedokteran telah ditemukan berbagai teknik bedah, transplantasi organ, terapi genetik, bayi tabung, serta obat-obatan penyembuh berbagai penyakit. Itu semua berkat perkembangan IPA. Ilmu pengetahuan alam adalah ilmu yang mempelajari gejala-gejala alam dan ingin memahami alam apa adanya.
1. Karkteristik Biologi sebagai ilmu (Sains)
Ilmu pengetahuan berkembang karena hakikat manusia yang serba ingin tahu. Mengembangkan ilmu pengetahuan tidak harus berawal dari nol, melainkan bisa dari hasil penelitian orang lain asal sesuai dengan karakteristik sains itu sendiri. Biologi bagian dari sains yang memiliki karakteristik yang sama dengan ilmu sains lainnya. Adapun karakteristik ilmu pengetahuan alam termasuk biologi (SAINS/IPA) yaitu:
Obyek kajian berupa benda konkret dan dapat ditangkap indera
Dikembangkan berdasarkan pengalaman empiris (pengalaman nyata)
Memiliki langkah-langkah sistematis yang bersifat baku
Menggunakan cara berfikir logis, yang bersifat deduktif artinya berfikir dengan menarik kesimpulan dari hal-hal yang khusus menjadi ketentuan yang berlaku umum. Bersifat deduktif artinya berfikir dengan menarik kesimpulan dari hal-hal yang umum menjadi ketentuan khusus.
Hasilnya bersifat obyektif atau apa adanya, terhindar dari kepentingan pelaku (subyektif)
Hasil berupa hukum-hukum yang berlaku umum, dimanapun diberlakukan
2. Ruang lingkup biologi
Berdasarkan struktur keilmuan menurut BSCS (Biological Science Curricullum Study, Mayer 1980) bahwa ruang lingkup biologi meliputi obyek biologi berupa kingdom (plantae, animalia, protista, fungi, archebacteria, eubacteria). Ditinjau dari tingkat molekul (virus) - sel (protozoa, bakteri dan tumbuhan unisel) - jaringan (porifera & coelenterata) - organ (hati, ginjal, dll) - sistem organ (sistem sirkulasi, sistem transportasi, dll) - individu (manusia) – populasi (kumpulan individu yang sama di daerah yang sama) – komunitas (kumpulan beberapa populasi) – ekosistem (kumpulan beberapa komunitas) – biosfer (kumpulan bebrapa ekosistem). Adapun persoalan yang dikaji meliputi 9 tema dasar yaitu :
1. Biologi (sains) sebagai proses inkuiri
2. Sejarah konsep biologi
3. Evolusi
4. Keanekaragaman dan keseragaman
5. Genetika dan kelangsungan hidup
6. Organisme dan lingkungan
7. Perilaku
8. Struktur dan fungsi
9. Regulasi
Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan, obyek biologi juga terus berkembang.
3. Dampak mempelajari biologi
Peran biologi dalam kehidupan memberikan dampak negatif dan dampak positif. Dampak positif atau manfaatnya yaitu (1) Manusia sadar terhadap hidup dan kehidupan dalam lingkungan, (2) Diciptakan bibit unggul yang ramah lingkungan, (3) pemanfaatan mikroorganisme dalam segala bidang. Sedangkan dampak negatif yang ditimbulkan yaitu (1) Mengeksploitasi SDA dengan sembarangan, (2) Penggunaan bibit unggul dan pestisida berlebihan yang akan berdampak pada biodeversitas, (3) Penggunaan senjata biologi yang mematikan, yang akan merusak lingkungan biotik maupun abiotik. Oleh karena itu kemajuan biologi yang demikian pesatnya harus diimbangi dengan iman dan takwa, sehingga pemanfaatan lebih optimal dan meminimalkan dampak negatif yang ada.
4. Metode ilmiah
Biologi merupakan cabang sains yang mempelajari berbagai permasalahan makhluk hidup, dan untuk mempelajari melalui proses dan sikap ilmiah ini sebagai konsekuensi biologi. Dengan menggunakan proses dan sikap ilmiah akan memperoleh produk ilmiah. Dalam mempelajari sains terdiri dari 3 komponen yaitu :
Sikap ilmiah
Merupakan sikap yang harus dimiliki untuk berlaku obbyektif dan jujur saat mengumpulkan dan menganalisa data.
Proses ilmiah
Merupakan perangkat ketrampilan kompleks yang digunakan dalam melakukan kerja ilmiah. Proses ilmiah dapat dilakukan dengan pendekatan ketrampilan proses dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu:
1) Ketrampilan proses sains dasar, meliputi:
a. Mengobservasi
Mencari gambaran atau informasi tentang objek penelitian melalui indera. Dalam biologi hasil observasi seringkali dibuat dalam bentuk gambar (misal gambar dunia dll), bagan (missal bagan siklus hidup kupu-kupu), tabel (misal tabel pertumbuhan penduduk suatu wilayah), grafik (misal grafik hubungan antara tabel pertumbuhan kecambah), dan tulisan.
b. Menggolongkan
Untuk mempermudah dalam mengidentifikasi suatu permasalahan.
c. Menafsirkan
Memberikan arti sesuatu fenomena/kejadian berdasarkan atas kejadian lainnya.
d. Mempraktikkan/meramalkan
Memperkirakan kejadian berdasarkan kejadian sebelumnya serta hukum-hukum yang berlaku. Prakiraan dibedakan menjadi dua macam yaitu prakiraan intrapolasi yaitu prakiraan berdasarkan pada data yang telah terjadi; kedua prakiraan ekstrapolasi yaitu prakiraan berdasarkan logika di luar data yang terjadi.
e. Mengajukan pertanyaan
Berupa pertanyaan bagaimana, karena pertanyaan ini menuntut jawaban yang diperoleh dengan proses.
2) Ketrampilan proses sains terpadu, yang terdiri dari:
a. Mengidentifikasi variabel
b. Menyusun tabel data
c. Menyusun grafik
d. Mendeskripsikan hubungan antar variabel
e. Perolehan data dan pemrosesan data
f. Menganalisia penyelidikan
g. Merumuskan hipotesis
h. Mendefinisikan variabel secara operasional
i. Melakukan eksperimen
j. Inferens
3) Langkah sistematis dalam proses ilmiah/metode ilmiah meliputi:
Merumuskan masalah
Ada tiga cara dalam merumuskan permasalahan yaitu:
a. Apakah variabel bebas berpengaruh terhadap variabel terikat objek eksperimen?
b. Bagaimana pengeruh variabel bebas terhadap variabel terikat objek eksperimen?
c. Apakah ada hubungan antara variabel bebas dengan variabel terikat objek eksperimen?
Menyusun kerangka berfikir
Kerangka berfikir dicari melalui kepustakaan atau fakta empiris.
Merumuskan hipotesis
Hipotesis merupakan suatu dugaan yang merupakan jawaban sementara terhadap masalah sebelum dibuktikan. Ada 2 macam hipotesis dalam eksperimen yaitu:
a. Hipotesis nol (H0) : tidak ada pengnaruh dari variabel bebas terhadap variabel terikat
b. Hipotesis alternatif (H1) : ada pengaruh dari variabel bebas terhadap variabel terikat
Melakukan eksperimen
Untuk mendukung atau menyangkal hipotesa itu perlu dibuktikan melalui eksperimen. Dalam melakukan eksperimen melalui tahapan-tahapan sebagai berikut:
a. Taraf perlakuan
b. Pengendalian faktor lain
c. Ulangan
d. Pengukuran
Analisis data
Analisa data dapat menggunakan statistik atau secara deskriptif.
Menarik kesimpulan
Ada dua kemungkinan dalam kesimpulan yaitu hipotesis diterima (dugaan sementara sesuai dengan eksperimen) atau ditolak (dugaan sementara tidak sesuai dengan eksperimen).
Publikasi
Hasil penelitian di publikasikan ke kalayak melalui jurnal penelitian, seminar atau lewat internet.
4) Sistematika laporan penelitian
BAB I. PENDAHULUAN
A. Latar belakang masalah
B. Rumusan masalah
C. Tujuan penelitian
D. Manfaat penelitian
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Kajian teori
B. Kajian dan hasil-hasil penelitian
C. Rumusan hipotesis
BAB III. METODE PENELITIAN
A. Variabel dan definisi operasional variabel
B. Rancangan penelitian
C. Sasaran penelitian (populasi dan sampel)
D. Instrumen, alat dan bahan
E. Prosedur pelaksanaan penelitian
F. Rencana analisis data
G. Jadwal penelitian
BAB IV. DATA DAN PEMBAHASAN
A. Deskripsi data
B. Interpretasi data
C. Uji hipotesis
D. Pembahasan
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
Produk ilmiah
Dengan menggunakan sikap dan proses ilmiah, para ahli memperoleh penemuan-penemuan yang dapat berupa fakta atau teori. Produk ilmiah sangat berpengaruh pada perkembangan ilmu dan teknologi. Produk ilmiah ditujukan untuk kesejahteraan manusia dengan menciptakan sesuatu yang baru dan berdaya guna bagi pemenuhan kebutuhan hidup manusia
