Metode Ilmiah dalam Biologi

Perkembangan biologi didasari oleh rasa ingin tahu. Ternyata sifat ingin tahu tidak hanya dimiliki oleh manusia, tetapi juga oleh makhluk hidup yang lain. Tumbuhan menunjukkan gejala tumbuh dan berkembang dengan gerakan yang terbatas, misalnya akar bergerak (tumbuh) ke tempat yang mengandung banyak air dan mineral. Batang tumbuh ke atas yang memungkinkan daun memperoleh sinar matahari sebanyak-banyaknya. Hewan yang mempunyai kemampuan bergerak yang lebih leluasa, keingintahuannya bersifat insting yang bertujuan untuk mempertahankan kelestarian hidupnya. Dengan insting itu hewan merasa perlu mencari makan, melindungi diri, dan berkembang biak. Misalnya ikan bergerak karena ingin tahu apakah di daerah lain terdapat cukup makanan, cukup aman dari ancaman predator, sehingga cukup layak untuk berkembang biak.

Manusia selain mempunyai instingjuga dikaruniai kemampuan berpikir yang terus berkembang sepanjang zaman.

Kemampuan berpikir itu mendorong manusia selalu ingin tahu segala sesuatu, apa dan bagaimana. Hal ini menyebabkan manusia dapat menggunakan pengetahuan yang dahulu dan mengkombinasikan dengan pengetahuan sekarang sehingga menghasilkan pengetahuan yang baru. Contohnya manusia purba memenuhi kebutuhan hidupnya dengan berburu dan meramu. Karena kemampuan berpikir dan keinginannya untuk hidup lebih enak dan semua kebutuhannya terpenuhi, manusia modern melakukan budidaya tanaman, memelihara ternak, bahkan mendirikan industri-industri. Bandingkan dengan harimau dan buaya, dari zaman dahulu hingga sekarang selalu berburu untuk memenuhi kebutuhan makanan. Demikianlah rasa ingin tahu manusia berkembang terus menerus yang menimbulkan perbendaharaan pengetahuan.

Sebelum ditemukan metode ilmiah, pengetahuan diperoleh dengan berbagai cara yaitu prasangka, intuisi, dan coba-coba (trial and error). Prasangka merupakan pengetahuan yang didasarkan pada anggapan-anggapan yang diyakini kebenarannya namun belum tentu anggapan itu benar. Intuisi merupakan pengetahuan yang didasarkan pada pendapat seseorang yang didasarkan pada pengetahuannya yang terdahulu melalui proses yang tidak disadari, muncul begitu saja sehingga kebenarannya sukar dibuktikan meskipun kadang-kadang masuk akal dan sesuai dengan kenyataan.

Sedangkan trial and error merupakan pengetahuan yang diperoleh setelah melakukan coba-coba atau untung-untungan.

Pengetahuan yang diperoleh dengan cara-cara tersebut tidak relevan lagi dengan keadaan dan kebutuhan sekarang karena kebenarannya tidak dapat dibuktikan secara ilmiah. Lalu, bagaimanakah pengetahuan yang ilmiah itu?

Pengetahuan dapat dikatakan ilmiah jika memenuhi empat syarat yaitu objektif, metodik, sistematik, dan berlaku umum.

1. Objektif, yaitu sesuai dengan objeknya yang dapat dibuktikan dengan pengamatan, tidak didasarkan atas persepsi peneliti/orang lain.

2. Metodik, yaitu pengetahuan itu didapatkan dengan melakukan cara-cara tertentu yang teratur dan terkontrol.

3. Sistematik, yaitu tersusun dalam sistem (tidak berdiri sendiri) yang saling berkaitan dengan pengetahuan lain sehingga dapat menjelaskan sesuatu secara menyeluruh.

4. Berlaku umum, yaitu pengetahuan itu berlaku untuk semua orang dan dapat dibuktikan oleh siapa pun dengan langkah-langkah yang sama.

Biologi dikembangkan dengan metode ilmiah, karenanya kesimpulan yang ditarik harus sah, benar, dapat dibuktikan, tidak berdasar pada persepsi peneliti tetapi dari data-data dan fakta. Kita telah tahu bahwa biologi telah berkembang pesat, namun seperti ilmu-ilmu yang lain perkembangannya tidak akan pernah berhenti. Lalu siapakah yang akan melanjutkan mengembangkan biologi ? 

Tentu saja  generasi muda sangat berperan dalam mengembangkan kemajuan biologi.

Untuk itu generasi muda/pelajar dan mahasiswa  harus mengembangkan sifat ingin tahunya  dan kritis, karena setiap diperoleh suatu kesimpulan (yang bersifat sementara) selalu menimbulkan pertanyaan dan masalah baru yang perlu diteliti. 

Bagaimana melakukan penelitian, apakah penelitian harus dilakukan dengan alat-alat yang canggih dan biaya mahal? Tentu saja tidak,kita dapat belajar melakukan penelitian dari hal-hal yang kecil. Yang penting penelitian dilakukan dengan mengikuti kaidah langkah-langkah ilmiah. 

Metode ilmiah merupakan proses berpikir secara deduktif dan induktif. Berpikir deduktif berarti berpikir dari hal yang bersifat umum ke hal-hal yang bersifat khusus. Dalam metode ilmiah tercermin dengan munculnya hipotesis yang dibuat berdasarkan teori yang mendasari. Sedangkan berpikir induktif adalah berpikir dari hal yang bersifat khusus ke hal yang bersifat umum.

Hal ini tercermin dengan langkah penarikan kesimpulan berdasarkan data dan analisis yang tepat.

Urutan Metode ilmiah dijelaskan sebagai berikut :

1. Merumuskan Masalah

Masalah merupakan pertanyaan apa, mengapa, atau bagaimana (ABDIKASIM: apa, bagaimana, di mana, kapan, siapa, mengapa) tentang objek yang akan diteliti. Masalah yang akan kamu teliti harus jelas batasannya. Sebaiknya masalah juga harus spesifik agar mempermudah dalam pelaksanaan penelitian dan melakukan kontrol.

2. Mengajukan Hipotesis

Hipotesis menunjukkan kemungkinan-kemungkinan jawaban dari masalah yang sedang diteliti. Jadi hipotesis merupakan dugaan sementara yang didukung oleh pengetahuan dan teori relevan yang telah dimiliki. Hipotesis inilah yang harus kamu uji kebenarannya melalui observasi atau eksperimen. Ada dua jenis hipotesis dalam penelitian yaitu hipotesis kerja dan hipotesis nol. Hipotesis kerja atau hipotesis alternatif berisi dugaan yang menyatakan bahwa perlakuan yang anda berikan dalam penelitian berpengaruh terhadap variabel yang kamu amati.

Contoh: ada pengaruh pemberian pupuk N terhadap peningkatan kadar protein biji kacang hijau. Sedangkan hipotesis nol merupakan kebalikan dari hipotesis kerja yaitu dugaan yang menyatakan tidak ada pengaruh. Contoh: tidak ada pengaruh pemberian pupuk N terhadap peningkatan kadar protein biji kacang hijau.

3. Menguji Hipotesis

Hipotesis harus diuji dengan mengumpulkan berbagai fakta-fakta dan data yang relevan untuk mengetahui apakah fakta-fakta dan data itu mendukung hipotesis yang di ajukan atau tidak. Fakta dapat berupa observasi atau pengamatan, misalnya pengamatan secara langsung atau dengan mikroskop. Data dapat di peroleh melalui percobaan/eksperimen baik di lapangan maupun di laboratorium. Sebelum melaksanakan penelitian  harus memahami pedoman keselamatan kerja di laboratorium dan mengerti tahapan-tahapan yang akan dilaksanakan, termasuk variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol, serta parameter-parameter yang akan diamati.

Variabel adalah faktor-faktor yang berpengaruh dalam percobaan dan memiliki nilai yang dapat berubah atau diubah.

Variabel yang muncul dalam penelitian adalah variabel bebas, variabel terikat, variabel kontrol, dan variabel pengganggu (galat atau kesalahan).

Variabel bebas atau variabel percobaan merupakan variabel yang sengaja dibuat tidak sama untuk menunjukkan pengaruhnya terhadap variabel terikat.

Variabel terikat adalah variabel yang mengalami perubahan karena perlakuan variabel bebas. 

Variabel kontrol merupakan variabel yang dibuat sama dalam suatu penelitian, biasanya faktor lain di luar perlakuan yang dikenakan pada objek penelitian.

Sedangkan variabel pengganggu adalah variabel yang tidak diharapkan tetapi dapat mempengaruhi hasil percobaan.

Contohnya dalam penelitian pengaruh pemberian pupuk N terhadap peningkatan kadar protein biji kacang hijau variabel bebasnya adalah kadar pupuk N yang berbeda-beda, variabel terikat adalah kadar protein pada biji kacang hijau yang disebabkan pemberian pupuk N, variabel kontrol berupa jenis kacang hijau, komposisi tanah, volume dan frekuensi penyiraman, dan lingkungan percobaan yang dibuat sama pada semua unit percobaan. Variabel pengganggu yang dapat muncul misalnya serangan hama, keadaan cuaca yang diluar perkiraan, dan sebagainya.

Perlu diingat bahwa memberi perlakuan terhadap satu individu atau satu kelompok saja untuk diamati pengaruhnya akibat suatu perlakuan, tidak disarankan karena data yang diambil harus mewakili seluruh populasi objek. Untuk itu dalam penelitian eksperimen perlu dilakukan pengulangan yaitu perlakuan yang sama diulang pada individu atau kelompok lain yang disebut sampel. Contohnya dalam penelitian diatas, bila setiap kadar pupuk N diberikan pada 10 tanaman berarti pemberian satu kadar pupuk diulang 10 kali.

Kita juga harus mempersiapkan bahan-bahan beserta peralatannya termasuk cara penggunaan alat dan bagaimana menangani bahan terutama bahan yang mudah rusak dan bahan kimia berbahaya. Data yang diambil harus relevan dengan permasalahan yang dihadapi. Dalam pengumpulan data ini  harus menjunjung tinggi kejujuran dan objektivitas agar hasil penelitian sesuai dengan kenyataan yang ada.

4. Mengolah dan Menganalisis Data

Data yang di peroleh dapat berupa data kuantitatif (berupa angka-angka, misalnya tinggi, berat, panjang, luas, kandungan zat, dan sebagainya) maupun data kualitatif (misalnya warna, tekstur, bentuk, dan sebagainya). Peniliti harus menggunakan alat ukur yang tepat dan standar sehingga diperoleh data kuantitatif yang akurat. Data yang telah diperoleh kemudian dianalisis, ditafsirkan, dan jika perlu diuji secara statistik sebagai dasar untuk menolak atau menerima hipotesis yang telah diajukan.

Terdapat berbagai uji statistik yang berguna sebagai alat bantu dalam menganalisis data kuantitatif, misalnya analisis regresi, analisis varian, analisis kovarian, analisis jalur, dan sebagainya.

Uji statistik tidak mutlak diperlukan karena sifatnya hanya sebagai alat bantu. Tetapi berdasarkan pengalaman para peneliti, uji statistik membantu menganalisis data secara objektif dengan derajat keabsahan/kepercayaan tertentu sehingga kebanyakan penelitian menggunakan uji statistik dalam analisis data.

5. Penarikan Kesimpulan

Kesimpulan diambil berdasarkan data-data yang telah dianalisis dan diuji untuk menerima atau menolak hipotesis yang diajukan. Hipotesis diterima bila data-data yang dikumpulkan sesuai /mendukung pernyataan dalam hipotesis. Sebaliknya bila data-data tidak sesuai maka hipotesis harus ditolak.

Hipotesis yang diterima menjadi pengetahuan yang diperoleh secara ilmiah dan menjadi bagian dari ilmu pengetahuan.Sedangkan hipotesis yang ditolak bukan berarti penelitian itu gagal. Mungkin ada beberapa hal yang perlu dibenahi misalnya parameter yang diamati tidak tepat, pengaturan variabel kurang sesuai, atau memang kenyataan bahwa hipotesis yang diajukan harus ditolak. Jadi segala sesuatu perlu dikaji ulang atau bahkan dilaksanakan penelitian ulang. 

Langkah-langkah dalam metode ilmiah harus ditempuh secara bertahap dan berurutan karena langkah yang satu merupakan landasan untuk mengerjakan langkah berikutnya.

Dalam praktiknya, sebelum melakukan penelitian seseorang harus merancang segala sesuatu yang berkaitan dengan penelitianmu dalam sebuah rencana atau proposal penelitian.

Proposal inilah yang kemudian diajukan kepada pembimbing atau penyandang dana (sponsor) untuk dikaji lebih lanjut dari berbagai sudut pandang, misalnya relevansi permasalahan, kesesuaian metode, ketepatan penentuan variabel dan cara pengambilan data, dan lain-lain. Bagi peneliti, proposal merupakan panduan bagaimana penelitian itu harus dilakukan.

Bagi pihak lain, proposal menginformasikan perlunya penelitian dilakukan dan bagaimana penelitian itu dilaksanakan.

Setelah proposal disetujui, barulah penelitian di lakukan. Ada suatu  keharusan selalu berkonsultasi dengan pembimbing dalam setiap tahap penelitian. Pembimbing terdiri dari orang-orang yang memahami bidang yang di teliti dan berpengalaman dalam melakukan penelitian sehingga dapat membantu memecahkan masalah yang mungkin di temui selama penelitian. Hasil penelitian kemudian disusun menjadi laporan penelitian untuk dikomunikasikan dengan orang lain atau berbagai pihak yang berkompeten. Laporan penelitian inilah yang akan dikaji atau dinilai untuk kemudian dimanfaatkan dan ditindaklanjuti karena memuat pengetahuan ilmiah. Pada prinsipnya laporan penelitian disusun seperti proposal penelitian yang dilengkapi dengan data-data yang diperoleh dan analisanya beserta pembahasan yang mengkaitkan antara hipotesis dan fakta-fakta sehingga diperoleh suatu kesimpulan.

Laporan penelitian harus ditulis dengan baik dan sejelas mungkin agar orang yang membaca dapat dengan mudah memahami isinya. Ingatlah bahwa jika  telah melakukan langkah-langkah ilmiah dalam menjawab suatu permasalahan sehingga pengetahuan yang diperoleh adalah pengetahuan yang ilmiah.