Kloning, aplikasi dari teknologi DNA Rekombinan

Memasuki abad ke-20, ditemukan penemuan-penemuan baru tentang biologi molekular. Pada awal abad ini pula, diketahui bahwa setiap makhluk hidup menggunakan DNA dan RNA untuk menyimpan dan metransfer informasi genetiknya, bahwa setiap makhluk hidup menggunakan kode genetik yang sama untuk membuat proteinnya. Pada saat itu pula, para ilmuwan-ilmuwan di bidang teknologi ini, berpikir mengenai bisa tidaknya materi gen ini dimanipulasi sedemikian rupa sehingga bisa didapatkan DNA dan RNA yang sifat genetiknya sesuai dengan yang kita inginkan. Kemudian munculah pertanyaan-pertanyaan seperti :

* Bisakah kita mentransfer suatu gen dari satu makhluk hidup ke dalam makhluk hidup lainnya dan gen tersebut bisa hidup di dalam tubuh makhluk tersebut?
* Apa kita bisa menggabungkan dua gen menjadi satu?
* Bisakah kita mengidentifikasi seseorang berdasarkan keunikan DNAnya?
* Bisakan perubahan DNA memberitahukan kita fakta-fakta tentang evolusi?
* Bisakah kita mempelajari DNA dan melihat DNA mana yang nantinya akan bermutasi menjadi penyakit?
* Bisakah kita mengidentifikasi mikroba berdasarkan genetikanya?
* Bisakah kita merekap ulang suatu DNA dari organisme dan mengaturnya sedemikian rupa sehingga organisme tersebut dapat berguna bagi manusia?

Jawaban dari semua pertanyaan diatas adalah Bisa. Namun, sebelum pertanyaan-pertanyaan ini dijawab, cara untuk memanipulasi DNA harus ditemukan. Sebenarnya, hal ini bukan merupakan tantangan yang sulit, karena pada dasarnya, DNA itu sendiri selalu dimanipulasi oleh alam. DNA tersebut di-copy, dipotong, kemudian ditanamkan lagi berulang-ulang dalam suatu sel hidup. Nature agents (zat alam yang berperan) dalam proses ini tidak lain adalah enzim.

Teknologi DNA Rekombinan atau sering disebut juga rekayasa genetika adalah suatu ilmu yang mempelajari mengenai pembentukan kombinasi materi genetik yang baru dengan cara penyisipan molekul DNA ke dalam suatu vektor sehingga memungkinkannya untuk terintegrasi dan mengalami perbanyakan dalam suatu sel organisme lain yang berperan sebagai sel inang. Manfaat rekayasa genetika ini adalah mengisolasi dan mempelajari masing-masing gen tentang fungsi dan mekanisme kontrolnya. Selain itu, rekayasa genetika juga memungkinkan diperolehnya suatu produk dengan sifat tertentu dalam waktu lebih cepat dan jumlah lebih besar daripada produksi secara konvensional.

Ada beberapa bagian terpenting yang selalu digunakan dalam rekayasa genetika.Yang pertama adalah enzim seluler dan yang kedua adalah vektor. Hal tersebut akan dibahas sebagai berikut:

1. Cellular Enzymes / Enzim seluler

Enzim yang dipakai oleh orang-orang bioteknologi dalam memanipulasi DNA diantaranya adalah enzim Endonuklease, yaitu enzim yang mengenali batas-batas sekuen nukleotida spesifik dan berfungsi dalam proses restriction atau pemotongan bahan-bahan genetik. Penggunaan enzim ini yang paling umum antara lain pada sekuen palindromik. Enzim ini dibentuk dari bakteri yang dibuat sedemikian rupa sehingga dapat menahan penyusupan DNA, seperti genom bacteriophage.

Ada juga DNA polimerisasi, yaitu enzim yang biasa dipakai untuk meng-copy DNA. Enzim ini mengsintesis DNA dari sel induknya dan membentuk DNA yang sama persis ke sel induk barunya. Enzim ini juga bisa didapatkan dari berbagai jenis organisme, yang tidak mengherankan, karena semua organisme pasti harus meng-copy DNA mereka.

Selain DNA polimerisasi, ada juga enzim RNA polimerisasi yang berfungsi untuk ’membaca’ sekuen DNA dan mengsintesis molekul RNA komplementer. Seperti halnya DNA polimerisasi, RNA polimerisasi juga banyak ditemukan di banyak organisme karena semua organisme harus ’merekam’ gen mereka

Selanjutnya yang akan dibahas adalah enzim DNA ligase. Enzim DNA ligase merupakan suatu enzim yang berfungsi untuk menyambungkan suatu bahan genetik dengan bahan genetik yang lain. Contohnya saja, enzim DNA ligase ini dapat bergabung dengan DNA (atau RNA) dan membentuk ikatan phosphodiester baru antara DNA (atau RNA) yang satu dengan lainnya.

Kemudian, ada pula enzim reverse transcriptases yang berfungsi membentuk blue-print dari molekul RNA membentuk cDNA (DNA komplementer). Enzim ini dibuat dari virus RNA yang mengubah genom RNA mereka menjadi DNA ketika mereka menginfeksi inangnya. Enzim ini biasa dipakai ketika bertemu dengan gen eukariotik yang biasanya terpisah-pisah menjadi potongan kecil dan dipisahkan oleh introns dalam kromosom.

2. Natural Vectors / Vektor natural

Sebagai salah satu cara untuk memanipulasi DNA di luar sel, para ilmuwan dalam bioteknologi harus bisa membuat suatu tempat yang keadaannya stabil dan cocok dengan tempat DNA yang dimanipulasi. Sekali lagi, alam telah memberikan solusi dari masalah ini. Vektor disini bisa diartikan sebagai alat yang membawa DNA ke dalam sel induk barunya.

Agar suatu metode dalam rekayasa genetika dianggap berhasil, di dalam vektor, DNA hasil rekombinan seharusnya benar-benar hanya dibawa setelah sebelumnya DNA rekombinan digabungkan dengan DNA vektor melalui enzim ligase. Namun di dalam vektor, DNA rekombinan tidak termutasi lagi membentuk DNA dengan sifat baru. Contoh dari vektor natural dari alam adalah plasmid dan virus atau bacteriophage.

Kloning

Kloning berasal dari kata ‘klon’ dari bahasa Yunani yang berarti tunas muda. Pada dasarnya kloning adalah teknik penggandaan gen yang menghasilkan turunan yang sama sifat baik dari segi hereditasnya maupun penampakannya. Dari referensi lainnya, dikatakan kloning adalah penggunaan sel somatik makhluk hidup multiseluler untuk membuat satu atau lebih individu dengan materi genetik yang sama atau identik. Sumber lainnya lagi mengatakan bahwa kloning adalah teknik perbanyakan sel, jaringan atau organisme secara aseksual, bias melibatkan dua induk atau satu induk. Sehingga dapat disimpulkan,, bahwa kloning adalah suatu cara atau teknik yang menggunakan sel somatik makhluk hidup untuk membentuk turunan baru baik dari satu induk maupun dua induk yang turunannya memiliki materi genetik yang sama sifat baik dari segi hereditas maupun penampakannya yang prosesnya merupakan suatu bentuk reproduksi aseksual.

Tahapan-tahapan dalam mengkloning suatu gen adalah sebagai berikut :

Suatu fragmen DNA yang mengandung gen yang akan dikloning pertama-tama diinsersikan dulu pada molekul DNA sirkular yang disebut sector untuk menghasilkan molekul DNA rekombinan atau chimoera.

Vektor kemudian bertindak sebagai pembawa DNA rekombinan tersebut untuk masuk ke dalam tuan rumah biasanya berupa bakteri, maupun sel-sel jenis lainnya yang bisa digunakan. Kemudian vector mengadakan replikasi dalam sel tuan rumah yang menghasilkan banyak turunan-turunan identik, baik vektornya sendiri, maupun gen yang dia bawa.

Ketika sel tuan rumah membelah, kopi molekul DNA rekombinan diwariskan pada progeny dan terjadi replikasi vektro selanjutnya. Setelah terjadi sejumlah besar pembelahan sel, maka dihasilkan koloni atau sel kloningan yang identik. Tiap-tiap sel dalam klon mengandung satu atau lebih kopian molekul DNA rekombinasi. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa, gen yang dibawa oleh molekul rekombinasi telah diklon.

Kloning merupakan salah satu bentuk penemuan dari para ilmuwan untuk dalam rangka perolehan keturunan yang sampai sekarang, detik ini juga, terus menerus mendapat pro dan kontra dari masyarakat. Diawali dari lahirnya dolly sebagai hewan hasil kloningan pertama, sampai munculnya isu-isu tentang bayi perempuan bernama Eve yang dikatakan merupakan manusia kloningan pertama yang pernah dibuat oleh manusia.

6.2. KLONING PADA TUMBUHAN

Sampai hari ini, diketahui sudah cukup banyak DNA hewan dan tumbuhan yang sudah dikloning. Secara singkat kloning pada sel tumbuhan (baik dari akar, batang, dan daun) bisa dilakukan dengan cara memotong organ tumbuhan yang di-inginkan. Lalu kita mencari eksplan, mengambil selnya dan memindahkan ke media berisi nutrisi agar cepat tumbuh. Eksplan ini akan menggumpal menjadi gumpalan yang bernama kalus. Kalus adalah cikal bakal akar, batang, dan daun. Kalus kemudian ditanam di media tanah dan akan menjadi sebuah tanaman baru.

Nama lain dari kloning pada tumbuhan adalah kultur jaringan, yaitu suatu teknik untuk mengisolasi, sel, protoplasma, jaringan, dan organ dan menumbuhkan bagian tersebut pada nutrisi yang mengandung zat pengatur tumbuh tanaman pada kondisi aseptik,sehingga bagian-bagian tersebut dapat memperbanyak diri dan beregenerasi menjadi tanaman sempurna kembali.

Ada dua teori dasar yang berpengaruh dalam kultur jaringan. Yang pertama adalah teori bahwa sel dari suatu organisme multiseluler di mana pun letaknya, sebenarnya sama dengan sel zigot karena berasal dari satu sel tersebut. Yang kedua adalah teori totipotensi sel atau Total Genetic Potential. Artinya, setiap sel yang memiliki potensi genetik mampu memperbanyak diri dan berdiferensiasi menjadi suatu tanaman lengkap.

Dalam kultur jaringan ada beberapa factor yang mempengaruhi regenerasi tumbuhannya, yaitu :

1. Bentuk regenerasi dalam kultur in vitro, seperti pucuk adventif atau embrio somatiknya
2. Eksplan, yaitu bagian tanaman yang digunakan sebagai bahan awal untuk perbanyakan tanaman. Yang penting dalam eksplan ini adalah factor varietas, umur, dan jenis kelaminnya. Bagian yang sering menjadi ekspan adalah pucuk muda, kotiledon, embrio, dan sebagainya.
3. Media tumbuh, karena di dalam media tumbuh terkandung komposisi garam anorganik, zat pengatur tumbuh, dan bentuk fisik media.
4. Zat pengatur tumbuh tanaman. Faktor yang perlu diperhatikan dalam penggunaan zat ini adalah konsentrasi, urutan penggunaan dan periode masa induksi dalam kultur tertentu.
5. Lingkungan Tumbuh yang dapat mempengruhi regenerasi tanaman meliputi temperatur, panjang penyinaran, intensitas penyinaran, kualitas sinar, dan ukuran wadah kultur.

Skema proses Kultur Jaringan secara singkat

6.3. KLONING PADA HEWAN
Domba Dolly : Mamalia yang pertama kali dikloning melalui sel induk dewasanya

Kloning hewan adalah suatu proses dimana keseluruhan organisme hewan dibentuk dari satu sel yang diambil dari organisme induknya dan secara genetika membentuk individu baru yang identik sama. Artinya, hewan kloning ini adalah duplikat yang persis sama baik dari segi sifat dan penampilannya seperti induknya, dikarenakan adanya kesamaan DNA.

Di alam, sebenernya kloning bisa saja terjadi. Reproduksi aseksual pada beberapa jenis organisme dan penemuan mengenai munculnya sel kembar dalam satu telur juga merupakan apa yang disebut dengan kloning. Dengan kemajuan bioteknologi sekarang ini, bukan mustahil untuk menciptakan lebih lanjut mengenai kloning pada hewan.

Pertama kali para ilmuwan berusaha membentuk sel kloning pada hewan tidak berhasil selama bertahun-tahun lamanya. Kesuksesan pertama yang diraih oleh ilmuwan pada saat mereka berhasil mengkloning seekor kecebong dari sel embrio di tubuh katak dewasa. Namun demikian, kecebong tersebut tidak pernah berhasil tumbuh menjadi katak dewasa. Kemudian, dengan menggunakan nuclear trasnfer di sel embrio, para ilmuwan mulai melakukan penelitian terhadap kloning hewan mamalia. Tapi sekali lagi, hewan-hewan tersebut tidak pernah mencapai hidup yang panjang.

Skema kloning pada Hewan

Kloning pertama yang berhasil diujicobakan dan bisa bereproduksi adalah seekor domba yang dinamakan Dolly. Dolly ditemukan oleh Ian Wilmut dan kawan-kawanya di Skotlandia pada tahun 1997. Tapi tidak sama dengan uji coba kloning sebelumnya yang menggunakan sel embrio, kloning dolly menggunakan sel dari domba dewasa. Karena sel domba dewasa ini dianggap sudah tua, maka, dolly pun jadi berumur pendek, walau tidak sependek hewan lain hasil kloningan dengan menggunakan sel embrio.

Sekarang ini, para ilmuwan sudah sukses mengkloning banyak hewan seperti tikus, kucing, kuda, babi, anjing, rusa, dan sebagainya dari sel embrio maupun sel non-embrio, tergantung dari tujuan pengkloningan tersebut. Jika, diharapkan hewan hasil kloning yang bisa bereproduksi, maka digunakanlah sel non-embrio, sedangkan jika diharapkan hewan kloning yang tidak harus bisa bereproduksi, maka digunakan sel embrio.

Proses kloning hewan melalui tahap berikut, yaitu mengekstrak nukleus DNA dari suatu sel embrio kemudian ditanamkan dalam sel telur yang sebelumnya intinya sudah dihilangkan. Kadang-kadang proses ini distimulasi oleh manusia menggunakan alat dan bahan-bahan kimia. Sel telur yang sudah dibuahi ini kemudian dimasukkan kembali ke dalam tubuh sel hewan inangnya dan membentuk sifat yang identik.

Beberapa ilmuwan menjadikan hewan hasil kloningan yang tidak bisa bereproduksi sebagai bahan pangan. Namun baru-baru ini, diberitakan bahwa hewan hasil kloning, tidak layak untuk dikonsumsi sebagai makanan manusia walau belum ada bukti pasti mengenai hal tersebut. Penelitian lebih lanjut mengenai hal ini masih terus dilakukan.

6.4. KLONING PADA MANUSIA

Setelah sukses dengan teknologi kloning hewan menyusui, sekarang hanya tinggal menunggu waktu, timbulnya kabar yang melaporkan lahirnya manusia hasil kloning. Contohnya saja pada ”Eve”, yang dikabarkan adalah bayi perempuan pertama hasil kloning, namun kebenaran beritanya masih belum bisa dipastikan. Ada lagi berita mengenai hasil kloning permintaan dari pasangan homoseksual dari Belanda. Namun, bukti-bukti konkrit mengenai manusia hasil kloningannya sama sekali tidak ada.

Beberapa sumber menyebutkan, para peneliti tersebut beralasan bahwa hal ini menyangkut pribadi sekaligus melanggar privasi dari pendonor gen jika diberitakan secara luas. Mungkin saja, penyembunyian berita-berita seperti ini dilakukan, karena masih banyaknya kontroversi serta pro dan kontra yang terjadi di masyarakat mengenai pengkloningan manusia yang dianggap melanggar kodrat alam dan tidak sesuai dengan etika yang dianut dari agama.

Proses kloning pada manusia, sebenarnya tidak memiliki banyak perbedaan dengan bayi tabung atau in vitro fertilization. Dalam proses ini, sperma sang suami dicampur ke dalam telur sang istri dengan proses in vitro di dalam tabung kaca.

Gambaran kasar kloning manusia

Setelah sperma tumbuh menjadi embrio, embrio tersebut ditanamkan kembali ke dalam tubuh si ibu, atau perempuan lain yang menjadi ’ibu tumpang’. Bayi yang lahir secara biologis merupakan anak suami-istri tadi, walaupun dilahirkan dari rahim perempuan lain.

Proses kloning manusia dapat dijelaskan secara sederhana sebagai berikut :

* Mempersiapkan sel stem : suatu sel awal yang akan tumbuh menjadi berbagai sel tubuh. Sel ini diambil dari manusia yang hendak dikloning.
* Sel stem diambil inti sel yang mengandung informasi genetic kemudian dipisahkan dari sel.
* Mempersiapkan sel telur : suatu sel yang diambil dari sukarelawan perempuan kemudian intinya dipisahkan.
* Inti sel dari sel stem diimplantasikan ke sel telur
* Sel telur dipicu supaya terjadi pembelahan dan pertumbuhan. Setelah membelah (hari kedua) menjadi sel embrio.
* Sel embrio yang terus membelah (disebut blastosis) mulai memisahkan diri (hari ke lima) dan siap diimplantasikan ke dalam rahim.
* Embrio tumbuh dalam rahim menjadi bayi dengan kode genetik persis sama dengan sel stem donor

Laboratorium DNA

Laboratorium DNA

Setiap orang memiliki DNA yang berbeda satu dengan lainnya. Keunggulan ini menjadikan setiap orang dapat terdeteksi kode genetikanya bila dianalisis di laboratorium DNA.

Sering terperangah saat menyaksikan aksi Crime Scene Investigation (CSI) di layar kaca? Serial televisi AS itu memang menceritakan lika-liku kehidupan tim forensik kepolisian dalam mengungkap modus maupun motif kejahatan.

Dalam tiap episodenya, mereka selalu menggunakan teknologi canggih dan ilmu pengetahuan molekuler untuk melacak petunjuk dari tempat kejadian perkara (TKP) guna memecahkan kasus.

Salah satu metode pelacakan yang digunakan adalah mengidentifikasi asam deoksiribonukleat atau lebih dikenal dengan DNA (deoxyribose nucleic acid). DNA adalah sejenis asam nukleat yang digolongkan biomolekul utama penyusun berat kering suatu organisme.

Di Indonesia, Polri telah memiliki secara penuh laboratorium forensik DNA (lab DNA) canggih yang baru saja dihibahkan oleh Australian Federal Police (AFP). Laboratorium DNA itu senilai dua juta dollar Australia.

Dengan proyek yang telah dibangun sejak 5 Oktober 2006 tersebut, pengungkapan kejahatan yang menyangkut dengan bukti genetika menjadi lebih mungkin untuk dipecahkan. Seberapa besar peran lab DNA untuk membantu kerja Polri di bidang forensik?

Secara garis besar, tiap organisme pasti memiliki DNA yang umumnya terletak di inti sel. Peran DNA itu adalah sebagai sebuah materi genetik, tempat menyimpan cetak biru dari segala aktivitas sel. Sebab, segala gerak-gerik sel terekam lewat DNA. Maka asam itu mengandung informasi vital bagi organisme.

Bila struktur DNA berubah sedikit saja, maka memberikan konsekuensi besar pada keberlangsungan hidup organisme. Dan jika DNA kemudian hancur saat dalam perbaikan strukturnya, maka dipastikan sel organisme turut mati.

Manusia terdiri terdiri dari 23 sel pasang kromosom. Satu pasang kromosom berasal dari ibu, dan lainnya didapatkan dari ayah. Dengan kata lain, kombinasi keduanya menimbulkan keunikan pada individu tersebut, kecuali pada kasus kembar identik. Sangat mustahil mendapatkan satu individu memiliki DNA yang sama dengan individu lainnya.

Ini menjadikan teknologi pelacakan DNA menjadi komponen utama untuk penemuan bukti di TKP.

Beberapa tahun terakhir, bukti DNA telah menjadi suatu yang sahih dalam sistem hukum kriminal di dunia. Ilmuwan forensik dapat menggunakan DNA yang berada di darah, semen, kulit, liur, atau rambut yang tercecer di TKP untuk mengidentifikasi tersangka. Proses tersebut dinamakan fingerprinting genetika atau pemprofilan DNA (DNA profiling).

Dalam pemprofilan DNA panjang relatif dari bagian DNA yang berulang seperti short tandem repeats (STR) dan minisatelit dibandingkan. Banyak institusi hukum membutuhkan bank data DNA terdakwa dari kejahatan tertentu untuk menyediakan sebuah contoh untuk dimasukkan ke dalam database komputer. Oleh karena itu, kini tiap lembaga penegakan hukum sebenarnya telah diwajibkan memiliki laboratorium DNA yang kompeten untuk pelacakan.



Langkah Eksaminasi

Ada 94 item dalam lab DNA. Namun tiga item yang paling utama dalam pelaksanaan identifikasi, yakni 3130 dan 3130 XL, real time dan polymerase chain reaction (PCR). 3130 XL memiliki fungsi untuk mendeteksi DNA seseorang sedangkan real time digunakan untuk menimbang DNA hingga satu per satu miliar gram.

Sedangkan eksaminasi DNA terdiri dari empat langkah. Pertama, proses ekstraksi atau perpindahan DNA dari sampel biologisnya. Misalnya, penemuan barang bukti berupa helai rambut. Di laboratorium, mitokondrial DNA yang tertanam dalam rambut dipisahkan. Kemudian, DNA yang terpisah ini harus diamplifikasi melalui proses polymerase chain reaction (PCR). PCR merupakan teknik yang berguna untuk membuat salinan DNA.

PCR memungkinkan sejumlah kecil urutan DNA tertentu disalin jutaan kali untuk diperbanyak sehingga mudah dianalisis.

PCR memanfaatkan enzim DNA polimerase yang secara alami berperan dalam perbanyakan DNA pada proses replikasi (penggandaan). Namun, tidak seperti pada organisme hidup, proses PCR hanya dapat menyalin fragmen DNA yang pendek, biasanya hanya sampai dengan 10 kilo base pairs (pasang basa).

Proses perbanyakan DNA oleh PCR membutuhkan serangkaian siklus temperatur yang berulang. Karena itu, DNA harus melewati tiga tahapan. Pertama, denaturasi cetakan DNA pada temperatur 94 sampai 96 derajat celsius. Di sini, utas ganda DNA dipisahkan menjadi dua utas tunggal.

Setelah terpisah, dilakukan penurunan temperatur sampai 45 hingga 60 derajat celcius. Proses itu memungkinkan terjadi penempelan primer dengan utas tunggal DNA yang tercetak. Primer merupakan hasil penempelan utas tunggal yang rangkaiannya menentukan daerah yang hendak disalin.

Tahap PCR yang terakhir adalah tahap ekstensi atau pemanjangan primer menjadi suatu utas DNA baru oleh enzim DNA polymerase. Temperatur pada tahap ini bergantung pada jenis DNA polimerase yang digunakan. Akhirnya, satu siklus PCR akan menggandakan jumlah molekul yang dicetak dari DNA atau DNA target. Itulah sebabnya setiap utas baru yang telah tersintesis akan berperan sebagai cetakan pada siklus selanjutnya.

Langkah ketiga dalam proses eksaminasi, para ahli forensik menentukan rangkaian DNA dari sampel tersebut. Terakhir, hasil temuan yang didapat dari ketiga proses tersebut dibandingkan dengan urutan database yang dimiliki oleh bank data dalam institusi hukum itu. Ini bisa dikatakan sebagai rangkaian analisis short tandem repeat (STR).

Analisis STR menguji seberapa sering pasang basa mengulang pada lokasi spesifik di helai DNA. Pengulangan itu bisa saja terjadi di dinucleotide, trinucleotide, tetranucleotide, atau pentanucleotide. Investigator biasanya melihat pada pengulangan di tetranucleotide atau pentanucleotide karena memiliki akurasi yang lebih menonjol.

Langkah-langkah itu memang membutuhkan tenaga kerja yang lumayan ahli dan banyak. Untuk mengaktifkan lab DNA itu, Polri didukung 15 tenaga ahli dengan 257 staf. Seluruhnya merupakan putra bangsa, namun untuk pelatihan dibantu pihak Australia. Berbeda dengan di beberapa negara lain yang telah memiliki kecanggihan di atas rata-rata, langkah identifikasi DNA dapat dilakukan oleh robot atau mesin.
hag/L-4

DNA fingerprint

Di Indonesia, DNA fingerprint mencuat namanya sebagai cara identifikasi kejahatan dan korban yang telah hancur setelah terjadi peristiwa peledakan bom di tanah air seperti kasus bom Bali, bom Marriot, peledakan bom di depan Kedubes Australia dan lain-lain. Pengunaan informasi DNA fingerprint di Indonesia boleh dibilang masih sangat baru sedangkan di negara-negara maju, hal ini telah biasa dilakukan.

DNA fingerprint
Asam deoksiribonukleat (DNA) adalah salah satu jenis asam nukleat. Asam nukleat merupakan senyawa-senyawa polimer yang menyimpan semua informasi tentang genetika. Penemuan tehnik Polymerase Chain Reaction (PCR) menyebabkan perubahan yang cukup revolusioner di berbagai bidang. Hasil aplikasi dari tehnik PCR ini disebut dengan DNA fingerprint yang merupakan gambaran pola potongan DNA dari setiap individu. Karena setiap individu mempunyai DNA fingerprint yang berbeda maka dalam kasus forensik, informasi ini bisa digunakan sebagai bukti kuat kejahatan di pengadilan.

DNA yang biasa digunakan dalam tes adalah DNA mitokondria dan DNA inti sel. DNA yang paling akurat untuk tes adalah DNA inti sel karena inti sel tidak bisa berubah sedangkan DNA dalam mitokondria dapat berubah karena berasal dari garis keturunan ibu, yang dapat berubah seiring dengan perkawinan keturunannya. Dalam kasus-kasus kriminal, penggunaan kedua tes DNA diatas, bergantung pada barang bukti apa yang ditemukan di Tempat Kejadian Perkara (TKP). Seperti jika ditemukan puntung rokok, maka yang diperiksa adalah DNA inti sel yang terdapat dalam epitel bibir karena ketika rokok dihisap dalam mulut, epitel dalam bibir ada yang tertinggal di puntung rokok. Epitel ini masih menggandung unsur DNA yang dapat dilacak.

Untuk kasus pemerkosaan diperiksa spermanya tetapi yang lebih utama adalah kepala spermatozoanya yang terdapat DNA inti sel didalamnya. Sedangkan jika di TKP ditemukan satu helai rambut maka sampel ini dapat diperiksa asal ada akarnya. Namun untuk DNA mitokondria tidak harus ada akar, cukup potongan rambut karena diketahui bahwa pada ujung rambut terdapat DNA mitokondria sedangkan akar rambut terdapat DNA inti sel. Bagian-bagian tubuh lainnya yang dapat diperiksa selain epitel bibir, sperma dan rambut adalah darah, daging, tulang dan kuku.

Metode analisis DNA fingerprint
Sistematika analisis DNA fingerprint sama dengan metode analisis ilmiah yang biasa dilakukan di laboratorium kimia. Sistematika ini dimulai dari proses pengambilan sampel sampai ke analisis dengan PCR. Pada pengambilan sampel dibutuhkan kehati-hatian dan kesterilan peralatan yang digunakan. Setelah didapat sampel dari bagian tubuh tertentu, maka dilakukan isolasi untuk mendapatkan sampel DNA. Bahan kimia yang digunakan untuk isolasi adalah Phenolchloroform dan Chilex. Phenolchloroform biasa digunakan untuk isolasi darah yang berbentuk cairan sedangkan Chilex digunakan untuk mengisolasi barang bukti berupa rambut. Lama waktu proses tergantung dari kemudahan suatu sampel di isolasi, bisa saja hanya beberapa hari atau bahkan bisa berbulan-bulan.

Tahapan selanjutnya adalah sampel DNA dimasukkan kedalam mesin PCR. Langkah dasar penyusunan DNA fingerprint dengan PCR yaitu dengan amplifikasi (pembesaran) sebuah set potongan DNA yang urutannya belum diketahui. Prosedur ini dimulai dengan mencampur sebuah primer amplifikasi dengan sampel genomik DNA. Satu nanogram DNA sudah cukup untuk membuat plate reaksi. Jumlah sebesar itu dapat diperoleh dari isolasi satu tetes darah kering, dari sel-sel yang melekat pada pangkal rambut atau dari sampel jaringan apa saja yang ditemukan di TKP. Kemudian primer amplifikasi tersebut digunakan untuk penjiplakan pada sampel DNA yang mempunyai urutan basa yang cocok. Hasil akhirnya berupa kopi urutan DNA lengkap hasil amplifikasi dari DNA Sampel.

Selanjutnya kopi urutan DNA akan dikarakterisasi dengan elektroforesis untuk melihat pola pitanya. Karena urutan DNA setiap orang berbeda maka jumlah dan lokasi pita DNA (pola elektroforesis) setiap individu juga berbeda. Pola pita inilah yang dimaksud DNA fingerprint. Adanya kesalahan bahwa kemiripan pola pita bisa terjadi secara random (kebetulan) sangat kecil kemungkinannya, mungkin satu diantara satu juta. Finishing dari metode ini adalah mencocokkan tipe-tipe DNA fingerprint dengan pemilik sampel jaringan (tersangka pelaku kejahatan)

Faktor Penentu Keberhasilan Analisa DNA sequencing

Sequencing DiagramAnalisa DNA sequencing merupakan salah satu tools yang sangat penting dalam mengungkap rahasia genetik di balik kehidupan. Banyak sekali penelitian life science yang melibatkan analisa ini. Pencapaian terbesar teknologi DNA sequencing saat ini adalah terungkapnya urutan basa nukleotida yang menyusun genom manusia. Para peneliti yang menggunakan tools ini seringkali menghadapi masalah dalam melakukan analisa, output yang dihasilkan seringkali tidak memuaskan. DNA sequencing menggunakan elektrophoresis kapiler merupakan teknologi kunci pada laboratorium-laboratorium life science. Berikut ini adalah beberapa hal yang penting untuk diketahui yang menjadi faktor penentu keberhasilan analisa DNA Sequencing.

Ekstraksi DNA untuk DNA sequencing

Ekstraksi DNA adalah langkah pertama yang sangat penting dalam langkah-langkah kerja analisis DNA sequencing. Kualitas secara keseluruhan, akurasi dan panjang pembacaan urutan basa DNA dapat dipengaruhi secara signifikan oleh karakter sample itu sendiri, dan metode yang dipakai untuk ekstraksi DNA. Mengisolasi DNA dengan kualitas tinggi dari berbagai jenis sample memiliki tantangan tersendiri, dan metode yang ideal akan beragam bergantung pada jenis jaringan/tissue (termasuk darah), bagaimana ia diperoleh dari sumbernya, dan bagaimana sample ditangani atau disimpan sebelum diekstrak. Metode untuk isolasi asam nukleat sering dikerjakan menggunakan penghancuran mekanik atau metode kimiawi, yang kadang-kadang juga terotomatisasi. Baik metode ekstraksi manual maupun otomatis yang digunakan, kita harus berhati-hati untuk meminimalisir degradasi DNA, dengan menghindari ekspos terhadap panas, cahaya, freeze-thaw yang berulang-ulang dan vortex. Selanjutnya, laboratorium harus diatur sedemikian rupa untuk meminimalisir kemungkinan kontaminasi silang diantara sample.
Desain Primer dan Amplifikasi

Urutan kerja DNA sequencing secara umum mengharuskan kita mengamplifikasi hasil ekstraksi DNA sample sebelum disekuen. Untuk mengamplifikasi DNA sample, kita membutuhkan DNA polymerase, nukleotida (dNTP), buffer reaksi, primer dan sebuah thermal cycler.
Sequencing Chemistries

Cycle sequencing merupakan metode sederhana yang mana terdiri atas proses denaturasi, annealing dan ekstensi yang berulang-ulang dalam sebuah mesin thermal cycler, menghasilkan amplifikasi linear produk-produk ekstensi. Produk ini kemudian diinjeksikan ke dalam sebuah kapiler. Untuk Applied Biosystems, ada 2 kategori pendekatan sequencing chemistry: Dye Primer Chemistry dan Dye Terminator chemistry.






Gambar 1: Cycle Sequencing

Sequencing menggunakan Dye Primers

Ketika menggunakan sequencing chemistry berbasis dye primer, dilakukan empat reaksi terpisah. Setiap reaksi dilabel pada ujung 5′-nya dengan menggunakan dye fluorescent yang berbeda. Masing-masing keempat reaksi ini akan mengandung apakah primer yang dilabel warna biru, hijau, kuning atau merah. Warna setiap reaksi berkorespondensi dengan A, C, G atau T. Dideoksiribonukleotida (ddNTP) terdapat dalam setiap campuran reaksi, dan menterminasi sintesis DNA secara acak, menghasilkan fragmen-fragmen DNA dengan panjang yang bervariasi. Karena digunakan primer yang dilabel fluorescent untuk ekstensi, seluruh fragmen yang diterminasi terlabel fluorescent. Setelah beberapa siklus yang cukup untuk terbentuknya produk ekstensi yang optimal, keempat reaksi tersebut digabungkan dan dielektroforesis menggunakan satu kapiler pada mesin Genetic Analyzer (gambar 2).











Gambar 2: Satu siklus dye primer cycle sequencing

Sequencing menggunakan Dye Terminators

DNA sequencing fluorescent dapat juga dilakukan menggunakan suatu bahan kimia dimana pewarna (dye) terikat pada ddNTP, sehingga membutuhkan hanya satu tabung reaksi per sample, bukan empat. Karena hanya membutuhkan satu tabung reaksi untuk reaksi dye terminator, bahan kimia ini lebih simple untuk digunakan dibanding dye primer chemistry. Template DNA, primer tak dilabel, buffer, empat jenis dNTP, empat jenis ddNTP yang terlabel fluorescent, dan DNA polymerase ditambahkan ke dalam tabung reaksi. Fragmen-fragmen yang berfluorescent terbentuk karena inkorporasi ddNTP yang terlabel pewarna. Masing-masing ddNTP yang berbeda (ddATP, ddCTP, ddGTP, atau ddTTP) akan membawa sebuah warna dye yang berbeda. Dengan demikian semua fragmen yang diterminasi (yang berujung sebuah ddNTP), mengandung sebuah dye pada ujung 3′-nya (gambar 3).

Gambar 3: Satu Siklus Dye Terminator Cycle Sequencing


BigDye® Cycle Sequencing Chemistries

BigDye® primers dan terminators mengutilisasi molekul-molekul transfer energi tunggal, yang mencakup sebuah pewarna (dye) donor dan akseptor energi yang terhubung oleh sebuah penghubung (linker) transfer energi yang sangat efisien. Dalam struktur molekul BigDye®, akseptornya adalah sebuah dye dichlororhodamine. Dye dichlororhodamine (dRhodamine) merupakan suatu penyempurnaan atas dye rhodamine konvensional. dRhodamine terpisah lebih baik secara spektral — terdapat overlap spektral yang jauh lebih sedikit pada panjang gelombang eksitasi maksimumnya, dan produk sequencing yang dihasilkan memperlihatkan background noise yang jauh berkurang. Sehingga menghasilkan signal yang lebih bersih dan akurasi base calling yang lebih besar pada pembacaan yang lebih panjang. Suatu linker transfer energi meng-couple fluorescein donor dan dye dRhodamine akseptor untuk transfer energi yang efisien dalam satu molekul tunggal. Dye yang lebih terang dan bersih ini menghasilkan sebuah sequencing chemistry yang sesuai untuk kebanyakan aplikasi.

Pemurnian sample

Setelah reaksi sequencing, sangat penting untuk membuang dye terminators yang tidak menempel dan garam-garam yang dapat berkompetisi saat injeksi elektrophoresis kapiler. Terminator yang tidak menempel dapat turut bermigrasi bersama template sequencing, mengakibatkan basecalling errors dan kelebihan garam mengakibatkan rasio signal-to-noise menjadi buruk.

Elektroforesis

Pada proses elektroforesis kapiler, produk-produk reaksi cycle sequencing diinjeksikan secara elektrokinetik ke dalam kapiler yang diisi dengan polimer. Dengan diberikannya tegangan listrik tinggi maka fragmen DNA yang bermuatan negatif akan bergerak melalui polimer di dalam kapiler menuju elektroda positif. Dengan diberikannya tegangan listrik tinggi maka fragmen DNA yang bermuatan negatif akan bergerak melalui polimer di dalam kapiler menuju elektroda positif (gambar 4). Elektroforesis kapiler dapat memisahkan molekul DNA yang memiliki perbedaan bobot molekul hanya satu nukleotida.


Gambar 4: Fragmen DNA yang dilabel fluorescent bergerak melalui sebuah kapiler

















Gambar 5: Fragmen DNA melewati sebuah sinar laser dan detektor optis.

Beberapa saat sebelum mencapai elektroda positif, fragmen DNA terlabel fluorescent yang terpisah berdasarkan ukuran, bergerak melalui lintasan sinar laser. Sinar laser menyebabkan dye pada fragmen berpendar. Sebuah alat pendeteksi optis pada mesin DNA analyzer mendeteksi fluorescent (gambar 5). Software Data Collection mengkonversi signal fluorescent menjadi data digital, kemudian merekam datanya dalam sebuah file *.ab1. Karena masing-masing dye mengemisikan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda ketika tereksitasi oleh laser, sehingga keempat warna yang mewakili keempat basa dapat dideteksi dan dibedakan dalam satu injeksi kapiler.

Analisa Data

Setelah elektroforesis, software Data Collection membuat sebuah file sample dari data mentah. Dengan menggunakan aplikasi software, analisa data selanjutnya diperlukan untuk menterjemahkan image data warna yang diperoleh menjadi basa-basa nukleotida yang berhubungan.

Analisa Primer

Tool-tool ini mengkonversi gambar yang diperoleh selama Data Collection menjadi empat warna, yang merepresentasikan keempat basa nukleotida yang berhubungan (gambar 1). Sebagai contoh, Software Sequence Analysis adalah perangkat analisa primer yang harus digunakan setelah pengumpulan data selesai. Aplikasi software Sequence Analysis memungkinkan pengguna untuk melakukan basecall dan basecall ulang, memotong ujung data, menampilkan, menyunting dan mencetak file-file sample. Software analisa primer memproses data mentah pada file *.ab1 menggunakan algoritma dan menerapkan pengaturan analisa berikut kepada hasil:

Basecalling

Basecaller yang dipilih memproses signal-signal fluorescent, kemudian menetapkan suatu basa kepada setiap peak (A, C, G, T, atau N). Jika digunakan KB™ basecaller, software ini juga menyediakan prediksi nilai kualitas per basa, basecalling campuran tambahan dan identifikasi otomatis sample-sample yang gagal.







Gambar 5: Fragmen DNA melewati sebuah sinar laser dan detektor optis.

Koreksi Pergeseran Mobility

File Mobility mengkompensasi perubahan dalam mobilitas fragmen DNA yang disebabkan oleh molekul dye yang terikat pada fragmen DNA dan mengubah penetapan warna basa-basa bergantung pada jenis chemistry yang digunakan untuk melabel DNA.

Quality Value (QV)

Jika menggunakan KB basecaller untuk analisa, software memberikan suatu QV untuk setiap basa. QV memprediksi probabilitas suatu galat basecall. Contohnya, suatu QV 20 memprediksi tingkat galat 1%. Algoritma pemrediksi kualitas dikalibrasi untuk memperoleh QV yang memenuhi hubungan standar-industri yang ditetapkan oleh software Phred. Jika alur kerja kita mencakup analisa menggunakan software Phred untuk memberikan QV setelah data di-basecall, kita dapat menyederhanakan workflow dan menggunakan KB Basecaller saja. KB Basecaller dapat melakukan basecalling dan memberikan QV. Kemudian, kita dapat membuat file *.phd.1 atau *.scf menggunakan KB Basecaller untuk diintegrasikan dengan workflow kita.

Analisa Sekunder

Tool-tool ini memungkinkan kita untuk lebih menyempurnakan hasil. Algoritma dalam produk-produk software analisa sekunder melakukan sejumlah aplikasi pendukung fungsi-fungsi seperti deteksi mutasi dan genotyping, dan menghasilkan output-output grafis.

Diterjemahkan dengan modifikasi dari situs www.appliedbiosystems.com

Mengenal Teknik DNA Sequencing

Informasi genetik pada suatu makhluk hidup tersimpan pada DNA-nya. Nah, untuk mengetahui informasi genetik tersebut digunakan teknik DNA Sequencing, yaitu metode yang digunakan untuk menentukan urutan basa nukleotida (adenine, guanine, cytosine dan thymine) pada molekul DNA. Saat ini teknik DNA Sequencing sudah memasuki tahap baru yang mengarah pada large scale atau high-throughput sequencing, jutaan bahkan miliaran basa nukleotida DNA dapat ditentukan urutannya dalam sekali run saja.

Meskipun begitu, teknik lama berbasis chain-termination masih umum digunakan, bahkan sangat efisien untuk menentukan sekuen DNA fragmen pendek (masih dalam hitungan kilobasa). Jadi ditemukannya teknik DNA Sequencing yang lebih canggih tidak serta merta bakal menggusur mesin-mesin capillary sequencing yang sudah “merajalela” di berbagai laboratorium biologi molekuler di seluruh dunia.

Prinsip dasar dan protokol DNA sequencing berbasis metode chain-termination menggunakan mesin automated capillary sequencer.

Prinsip Dasar DNA Sequencing

DNA sequencing menggunakan metode PCR (Polymerase Chain Reaction) sebagai pijakannya. DNA yang akan ditentukan urutan basa ACGT-nya dijadikan sebagai cetakan (template) untuk kemudian diamplifikasi menggunakan enzim dan bahan-bahan yang mirip dengan reaksi PCR, namun ada penambahan beberapa pereaksi tertentu. Proses ini dinamakan cycle sequencing.
cycle-sequencing

Proses Cycle Sequencing (Image from appliedbiosystems.com)

Jadi yang membedakan cycle sequencing dengan PCR biasa adalah:

* Primer yang digunakan hanya satu untuk satu arah pembacaan, tidak dua (sepasang) seperti PCR
* ddNTPs (dideoxy-Nucleotide Triphosphate) adalah modifikasi dari dNTPs dengan menghilangkan gugus 3′-OH pada ribosa.

Struktur molekul dNTP dan ddNTP, perhatikan bedanya (Image from csa.fi.it)

Saat proses ekstensi, enzim polimerase akan membuat rantai baru DNA salinan dari template dengan menambahkan dNTP-dNTP sesuai dengan urutan pada DNA cetakannya. Nah, jika yang menempel adalah ddNTP, maka otomatis proses polimerisasi akan terhenti karena ddNTP tidak memiliki gugus 3′-OH yang seharusnya bereaksi dengan gugus 5′-Posfat dNTP berikutnya membentuk ikatan posfodiester.

Pada akhir cycle sequencing, yang dihasilkan adalah fragmen-fragmen DNA dengan panjang bervariasi. Jika fragmen-fragmen tersebut dipisahkan dengan elektroforesis, maka akan terpisah-pisah dengan jarak antar fragmennya satu basa-satu basa. Lalu bagaimana caranya menentukan urutan basa DNA dari produk cycle sequencing ini?

Cara Klasik

Metode yang pertama kali dikembangkan oleh Frederick Sanger pada tahun 1975, yaitu dengan melakukan reaksi cycle sequencing pada empat tabung terpisah yang masing-masing berisi semua pereaksi yang dibutuhkan. Khusus untuk ddNTP, yang ditambahkan hanya 1 jenis untuk setiap tabung. Setiap tabung diberi tanda, A jika yang ditambahkan adalah ddATP, G jika ddGTP, C jika ddCTP dan T jika ddTTP.

Setelah reaksi cycle sequencing selesai, keempat hasil reaksi tersebut dilarikan pada gel electrophoresis sehingga fragmen-fragmen yang dihasilkan dapat terpisah. Urutan basa DNA dapat ditentukan dengan mengurutkan fragmen yang muncul dimulai dari yang paling bawah (paling pendek). Fragmen DNA dapat divisualisasi karena primer yang digunakan dilabel dengan radioaktif atau fluorescent. Pada teknik lain, bukan primer yang dilabel melainkan dNTP.
sanger-sequencing-method

Prinsip Sanger Method dengan primer labelling (Image from noaa.gov)

Dye Primers dengan Label Berbeda

Agar proses pemisahan fragmen pada gel electrophoresis bisa digabung dalam 1 lajur saja, digunakanlah pelabel fluorescent dengan 4 warna berbeda untuk setiap reaksi cycle sequencing.
dye-primer-sequencing

Prinsip Sanger Method dengan primer fluorescent labelling yang berbeda-beda (Image from appliedbiosystems.com)

Dengan teknik ini visualisasi dan penentuan urutan basa dapat dilakukan dengan lebih mudah karena keempat reaksi dipisahkan dalam satu lajur electrophoresis dengan 4 warna berbeda. Coba bandingkan cara ini dengan cara sebelumnya, lebih mudah mana membacanya?
Radioactive Fluorescent Seq

Pembacaan sekuen DNA, lebih mudah mana? (Image from wikipedia.org)

Dye-Terminators Sequencing

Cara yang lebih simple akhirnya ditemukan juga. Para ilmuwan cerdas menemukan cara untuk melabel ddNTP dengan 4 label fluorescent yang berbeda-beda untuk ddATP, ddCTP, ddGTP dan ddTTP. Dengan demikian, reaksi cycle sequencing dapat dilakukan dalam 1 tabung reaksi dan dirun pada satu lajur gel electrophoresis saja. Sangat simple dan cepat.
dye-terminator-sequencing

Prinsip Sanger Method dengan dye dideoxy terminator (Image from appliedbiosystems.com)

Dengan ditemukannya mesin Automated Capillary Sequencer, proses pemisahan fragmen dan pembacaan urutan basa DNA dapat dilakukan dengan lebih simple, cepat dan terotomatisasi. Jumlah kapiler pada mesin ini bervariasi, mulai dari 1, 4, 16, 48 hingga 96 kapiler dalam satu mesin, semakin banyak jumlah kapiler, semakin banyak pula jumlah sampel DNA yang bisa ditentukan urutan basanya.

Hasil pembacaan mesin sequencer disebut electropherogram, yaitu peak-peak berwarna yang menunjukkan urutan basa DNA-nya.
electropherogram

Contoh Electropherogram (image from ggpht.com)

Teknik DNA Sequencing yang berbasis fragment analysis saat ini tidak hanya digunakan untuk menentukan urutan basa-basa DNA semata, tapi bisa dikembangkan untuk berbagai aplikasi, seperti penentuan SNP (Single Nucleotide Polymorphism), analisa keragaman genetik seperti DNA Microsatellite dan AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism), community analysis seperti tRFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) dan segudang aplikasi lainnya. Banyaknya aplikasi DNA Sequencing kapiler ini menunjukkan bahwa metode ini –meskipun kini tergolong “lambat” setelah ditemukannya high-throughput sequencing– akan tetap jadi primadona dan andalan para life-scientist di seluruh dunia. Dan tak heran pula jika Frederick Sanger menerima hadiah Nobel bidang kimia untuk kedua kalinya di tahun 1980 atas penemuannya ini.

Sumber:

* Wikipedia
* Applied Biosystems
* Sumber-sumber lainnya

STRATEGI BELAJAR MENGAJAR

Manajemen Kelas
Prinsip Agar Manajemen Kelas Berhasil
1. Bekerja dengan tingkah laku yang membuat kelas lebih efektif.
2. Belajar mengajar siswa tetapi juga manajemen tingkah lakunya sendiri.
3. Siswa itu mempelajari untuk ditugasi.
Teknik Mengontrol Kelas Lebih Baik
1. Fokus pada seisi kelas.
2. Tidak terlalu banyak bicara.
3. Lebih pada situasi yang tenang.
4. Gunakan suara yang lembut agar siswa mendengarkan apa yang disampaikan.
5. Berikan instruksi langsung kepada siswa.
6. Mengontrol siswa pada saat membentuk grup.
7. Berputar dalam kelas.
8. Berikan pengutan non verbal pada siswa.
9. Menjadi guru yang low profile intervension agar siswa tidak merasa terhakimi.
10. Kepentingan siswa dan guru yaitu kelas aman dan nyaman.
Teknik Persiapan Materi Guru
1. Menyusun RPP.
2. Siap dengan materi pada saat di kelas.
3. Percaya diri.
4. Pelajari nama siswa secepat mungkin.
Classroom Management
1. Pembentukan proses disiplin yang efektif.
2. Kelas telah dipersiapkan.
3. Memotivasi siswa.
4. Menyediakan lingkungan pembelajaran yang aman dan nyaman.
5. Membangun sikap siswa.
6. Membuat pelajaran menjadi imajinatif dan kreatif.
Keterampilan Dasar Mengajar
Menurut Hasil Penelitian ( Turney, 1973), Terdapat 8 Ketrampilan:
1. Keterampilan Bertanya
1. Keterampilan bertanya dasar.
2. Ketrerampilan bertanya lanjut.
Yang perlu dihindari:
1) Mengulang pertanyaan sendiri atau mengulangi jawaban siswa.
2) Menjawab pertanyaan sendiri.
3) Menunjuk dulu sebelum bertanya.
4) Mengajukan pertanyaan yang mengundang jawaban serentak.
5) Mengajukan pertanyaan ganda.
2. Memberi Penguatan
1. Bentuk verbal.
2. Bentuk non verbal.

Yang perlu diperhatikan
1) Harus diberikan dengan hangat.
2) Harus bermakna.
3) Hindarkan respon negative.
4) Siswa yang diberi penguatan harus jelas.
5) Penguatan pada kelompok.
3. Mengadakan Variasi
1. Variasi dalam gaya mengajar.
2. Variasi dalam penggunaan media dan bahan pelajaran.
3. Variasi dalam pola interaksi dan kegiatan.
4. Keterampilan Menjelaskan
Komponennya: merencanakan penjelasan dan menyajikan penjelasan.
5. Ketrampilan Membuka dan Menutup Pelajaran
1. Membuka pelajaran: menarik perhatian, memberi acuan, dan membuat kaitan.
2. Menutup pelajaran: meninjau kembali dan evaluasi.
6. Ketrampilan Membimbng Diskusi Kelompok Kecil
1. Memusatkan perhatian.
2. Memperjelas masalah atau urunan pendapat.
3. Menganalisis pandangan siswa.
4. Meningkatkan urunan pendapat.
5. Menyebarkan kesempatan berpartisipasi.
6. Menutup diskusi.
7. Ketrampilan Pengelolaan Kelas
8. Ketrampilan Mengajar Kelompok Kecil dan Individu
Program Remedial
Program remedial meliputi:
1. Pemberian tugas.
2. Pembelajaran ulang.
3. Belajar mandiri.
4. Belajar kelompok dengan bimbingan alumni atau tutor sebaya.
5. Dan lain-lain yang semuanya diakhiri dengan ujian.

Bagaimana Menjadi Guru ?

Untuk menjadi seorang guru yang baik dan professional harus dapat mengatur dan memanajemen kelas yang sedang diajar agar tujuan dari proses pembelajaran dapat tercapai dengan efektif dan efisien.
Prinsip dalam memenejemen kelas :
• Bekerja dengan tingkah laku yang membuat kelas lebih efektif
• Belajar mengajar siswadengan memenejemen tingkah lakunya sendiri.
• Siswa itu mempelajari agar ditugasi.
Teknik mengontrol kelas kelas :
• Fokus pd seisi kelas.
• Jangan terlalu banyak bicara.
• Menggunakan suara yang lembut.
• Memberikan instruksi langsung.
• Melakukan control pd saat pembentukan group.
• Mengelilingi kelas.
• Menjadi guru yang low profile.
Teknik Persiapan Materi ( guru ) :
• Menyusun RPP
• Menguasai materi dalam kelas
• Percaya diri
• Mempelajari nama siswa secepat mungkin
Menejemen Kelas :
• Pembentukan proses disiplin yang efektif
• Kelas telah dipersiapkan
• Memotivasi siswa
• Menyediakan lingkungan pembelajaran yang aman dan nyaman
• Membangaun sikap siswa
• Membuat pelajaran menjadi imajinatif
Mengajar adalah perbuatan yang kompleks yang merupakan pengintegrasian secara utuh berbagai komponen.

Ketrampilan Dasar Mengajar ( Turney, 1973 ) :
• Bertanya
1. Ketrapilan bertanya dasar ; pertanyaan singkat, jelas dan masih diberi acuan
2. Ketrampilan bertanya lanjut ; pertanyaan mengandung interpretasi. Missal menganalisa, mensintesis
C1 : hafalan; C2 : pemahaman; C3 : aplikasi; C4 : analisis; C5 : sintesis; C6 : evaluasi
• Member penguatan
1. Bentuk verbal : dengan kata-kata pujian
2. Non-verbal : dengan reward, senyuman
• Mengadakan variasi
1. Variasi dalam gaya mengajar ( bahasa, posisi, wajah )
2. Variasi dalam penggunaan media dan bahan pelajaran
3. Variasi dalam pola interaksi dan kegiatan
• Menjelaskan
1. 2 komponen ( menyajikan penjelasan & menyajikan penjelasan )
2. Prinsip penggunaan ( waktu, relevan dengan tujuan,, bermakna, sesuai kemampuan dan latar belakang siswa )
• Membuka dan menutup pelajaran
1. Membuka pelajaran ( menarik perhatian, memberikan acuan, membuat kaitan )
2. Menutup pelajaran ( meninjau kembali & evaluasi )
• Membimbing diskusi dan kelompok kecil
1. Memusatkan perhatian
2. Memperjelas masalah atau pendapat
3. Menganalisis pandangan siswa
4. Meningkatkan usulan pendapat
5. Menyebarkan kesempatan berpartisipasi
6. Meenutup diskusi
• Mengelola kelas
• Mengajar keelompok kecil dan individu

MACAM-MACAM PENDEKATAN PEMBELAJARAN

1.Pendekatan Kontekstual (Contextual Teaching and Learning)

Contextual Teaching and Learning atau sering disingkat dengan CTL adalah pendekatan pembelajaran yang membantu guru mengaitkan materi yang dibelajarkan dengan situasi dunia nyata dan mendorong siswa mengkontruksi pengetahuannya sendiri kemudian menghubungkannya dengan kehidupan keseharian mereka. Proses pembelajarannya berlangsung alamiah dlm bentuk kegiatan siswa bekerja dan mengalami. Komponen utama pembelajaran Contekxtual Teaching and Learning adalah:

1.Konstruktivisme.
2.Bertanya.
3.Menemukan atau inquiry.
4.Masyarakat belajar.
5.Permodelan.
6.Penilaian authentic.

Ciri-ciri kelas yang menggunakan pendekatan CTL, salah satunya adalah adanya pemajangan hasil kinerja siswa yang terpampang di dinding kelas. Kunci dan strategi membelajarkan CTL adalah:

1.Relating, yaitu belajar dikaitkan dengan konteks kehidupan nyata.
2.Experiencing, belajar ditekankan kepada penggalian, penemuan, dan penciptaan.
3.Applying, belajar bilamana dipresentasikan di dalam konteks pemanfaatannya.
4.Cooperating, belajar melalui komunikasi inter atau antar personal.
5.Transfering, belajar melalui pemanfaatan pengetahuan di dalam situasi konteks baru.

1.Pendekatan Konstruktivisme

Sebagai salah satu falsafah pembelajaran, konstruktivisme ini boleh dikesan balik sekurang-kurangnya kepada abad ke-18 dengan hasil kerja oleh seorang ahli falsafah Neopolitan yang bernama Giambattista Vico yang menyatakan bahwa manusia hanya akan memahami dengan jelas apa yang mereka pelajari atau alami sekiranya mereka membina sendiri makna bagi kegiatan yang mereka lakukan. Banyak lagi ahli-ahli falsafah, terutamanya ahli psikologi yang menerokai falsafah beliau, tetapi orang pertama yang bertanggungjawab memberi nyawa kepada fahaman ini adalah Jean Piaget dan John Dewey. Fahaman ini telah dibaham oleh fahaman yang berteraskan kepada tingkah laku buat sekian lama kerana dunia pada itu, malah hingga ke hari untuk disetengah negeri lebih memihak kepada fahaman ahli psikologi tingkah laku karena hasil kajian mereka ini bersifat zahir dan boleh dibuktikan berbanding hasil yang dibawa ke hadapan oleh ahli psikologi perkembangan yang banyak menggunakan unsur-unsur abstrak dan logis sahaja. Namun kini, dunia sudah mula menerima ideologi berteraskan perkembangan sebagai satu ideologi bagi menampung kegagalan ideologi berteraskan tingkah laku.

Konstruktivisme ini merupakan proses pembelajaran yang menerangkan bagaimana pengetahuan dibina dalam manusia. Mengikut fahaman konstruktivime, ilmu pemgetahuan tidak boleh dipindahkan atau diturunkan daripada seorang guru kepada seorang pelajar. Penurunan ilmu ini malah bukanlah bersifat genetik dimana anak seorang guru tidak semestinya mempunyai pengetahuan ibunya. Ahli psikologi konstruktivisme percaya bahwa pembelajaran adalah hasil daripada usaha pelajar itu sendiri. Guru tidak boleh belajar untuk belajar. Pelajar hanya akan mengalami pembelajaran apabila mereka membina pemahaman sendiri. Maka pembelajaran adalah satu proses pembinaan makna oleh individu.

Di dalam melaksanakan pengajaran menggunakan pendekatan konstruktivisme ini, aktifitas pembelajaran yang dialami oleh pelajar hendaklah satu aktifitas pembelajaran yang menggalakkan pelajar mencari makna kepada apa yang mereka pelajari. Untuk mencari makna tersebut, pelajar perlu memahami sesuatu konsep secara keseluruhan maupun secara bagian-bagian kecil. Ini adalah kerana otak kita berfikir secara serentak, yaitu secara keseluruhan dan secara bagian kecil. Sesuai dengan keinginan kita untuk melihat pelajar kita menggunakan fikiran mereka untuk menjelaskan suatu makna, maka wajarlah bagi seorang guru untuk memberi tumpuan kepada proses pemahaman yang dialami oleh pelajar. Guru perlu mengetahui bagaimana pelajar mereka berfikir. Guru perlu ambil tahu mengapa pelajar mereka membuat suatu anggapan. Guru perlu menyelami segala apa yang berlaku di dalam diri pelajar untuk mengetahui sejauh mana pelajar itu mengalami pembelajaran. Ini akan menjadikan pengajaran guru tersebut menjadi satu pengajaran yang berpandukan maklum balas yang diperoleh daripada pelajarnya.

Di dalam usaha untuk menggalakkan pelajar menggunakan pemikiran asas tinggi, pelajar perlu dilibatkan dengan aktifitas-aktifitas yang mendorong mereka untuk membuat analisa, menginterpretasi, dan membuat ramalan. Usaha ini sudah diperkenalkan kepada guru-guru sains yang baru meninggalkan perguruan masing-masing, di mana telah dibedakan kepada konstruktivisme lima fase. Selain dari itu juga, guru perlu menggunakan soal-soal untuk pencapaian (open-ended) di mana suatu persoalan akan membawa kepada persoalan yang lain. Soal ini akan membangkitkan proses belajar berfikir mencari makna suatu ungkapan. Untuk itu, seharusnya pelajar digalakkan untuk belajar melalui perbincangan kumpulan karena dengan latar balakang pelajar yang berlainan dan kecenderungan pelajar yang berbeda, sudah tentu hanya akan memberi lebih perencah kepada seseorang individu.

Implikasi pendekatan konstruktivisme ini terhadap karir keguruan boleh dilihat dengan jelas melalui peranan baru yang bakal disandang oleh guru matematik dalam mengharungi arus peredaran zaman. Oleh karena unsur yang paling penting dalam pendekatan ini adalah pelajar diberi peluang untuk membina makna dengan sendiri, maka peranan guru adalah untuk mencapai perkara tersebut sebagai akhir pengajaran mereka terhadap suatu topik. Di antara peranan guru tersebut adalah menyediakan situasi yang menggalakkan aktifitas matematik. Situasi di sini termasuk dengan penggunaan bahan-bahan pengajaran konkrit dan juga setara konkrit. Tidak dinafikan bahan-bahan abstrak juga akan digunakan apabila pelajar sudah mempunyai tanggapan mental yang kukuh berkenaan dengan konsep. Untuk melakukan ini, guru hendaklah menggunakan pengetahuan sedia ada pelajar sebagai salah satu langkah awal untuk menyediakan mental pelajar bahwa apa yang mereka pelajari adalah berguna dan saling terkait di antara satu sama lain. Di samping itu juga, guru perlu menyediakan berbagai wacana untuk mewakili suatu konsep.

Di samping itu, guru perlu melihat perilaku pelajar sebagai satu hasil pemikiran. Walaupun pelajar telah membina satu konsep yang goyah, namun hanya menunjukkan hasil pemikiran mereka. Hanya merupakan pemahaman pelajar pada masa tersebut. Justru itu, guru perlulah memberi peluang kepada pelajar untuk memperbaiki makna yang telah mereka capai dengan soal-soal yang mencapai, atau dengan menyediakan bahan-bahan konkrit yang lebih berguna dan bermakna dalam menyampaikan suatu konsep. Guru perlu memberi peluang sepenuhnya untuk belajar ini berbincang. Guru perlu sadar bahwa pembelajaran yang berkesan berlaku semasa berlakunya konflik, kekeliruan, kekaguman, dan semasa interaksi. Pengajaran yang mengambil masa yang panjang juga akan memberi peluang kepada pelajar untuk menghasilkan suatu pembelajaran yang berguna dan berkesan. Strategi-strategi ini menjurus kepada pengajaran untuk kefahaman. Maksud pengajaran untuk kefahaman adalah seperti yang tertera di bawah ini:

1.Pengetahuan dibina oleh pelajar sendiri. Hanya tidak boleh dipindahkan dari seorang guru kepada seorang pelajar ibarat menuang pengetahuan ke dalam tin kosong yang terdapat di kepala pelajar.
2.Pengetahuan adalah berangkai-rangkai dan dibina daripada ide yang mantap. Ide mantap yang terdahulu sama ada yang diperoleh di luar atau di dalam kelas akan menjadi pengetahuan sedia ada yang perlu guru terapkan di dalam aktifitas seterusnya agar pelajar boleh membuat hubungan kaitan pengetahuan sedia ada mereka untuk mencapai suatu hubungan kaitan yang baru ataupaun suatu hubungan kaitan yang lebih mantap.
3.Pengetahuan sedia ada pelajar adalah sangat berguna. Hanya sangat mempengaruhi bagaimana pelajar mengintegrasikan pengetahuan baru mereka.
4.Penstrukturan semula pengetahuan dan pengubahan kesesuaian konsep adalah penting.
5.Pembelajaran dibina melalui interaksi sosial.
6.Pembelajaran dibina melalui penglibatan dalam tugas-tugas.
7.Pengurusan pembelajaran menjadi tanggung jawab pelajar.

1.Pendekatan Deduktif dan Induktif

1.Pendekatan deduktif

Ditraktifkan sebagai suatu pendekatan mengajar yang bermula daripada suatu atau beberapa rumus, prinsip, hukum, teorema, atau peraturan diikuti dengan aplikasinya ke atas contoh-contoh yang dikhususkan. Pendekatan ini juga digunakan untuk mendapatkan kesimpulan atau generalisasi yang baru daripada rumus, prinsip, hukum, atau teorema yang diketahui.

Kaidah deduktif berlandaskan pendekatannya merupakan kaidah mengajar yang kompleks karena ia memerlukan murid-murid memperolehi kefahaman yang komprehensif dan pengatahuan yang lengkap serta berupaya memilih rumus, prinsip, hukum, teorema, atau peraturan yang telah dipelajari dengan tepat untuk diaplikasikannya dalam contoh-contoh yang khusus.

Jenis-jenis pendekatan deduktif , yaitu:

1.Untuk penyelesaian masalah

Pendekatan deduktif banyak digunakan untuk menyelesaikan masalah. Contohnya, setelah murid mempelajari imbuhan ber- mereka disuruh membuat beberapa kalimat dengan menggunakan imbuhan ber-.

1.Untuk membuat generalisasi

Boleh digunakan untuk membuat generalisasi baru. Contohnya, setelah murid mempelajari rumus luas segiempat tepat, mereka dibimbing menggunakan rumus itu untuk mendapat rumus luas segitiga bersudut tegak.

1.Untuk membukti hipotesis

Boleh digunakan untuk membuat hipotesis melalui prinsip atau hukum yang telah dipelajari. Contohnya, setelah murid mempelajari teorema sudut-sudut bersebelahan atas garis lurus mereka dibimbing menggunakan teorema ini untuk membuktikan hasil tambah sudut dalam sebuah segitiga.

Prinsip-prinsip penggunaan strategi pengajaran secara deduktif :

1.Pada peringkat permulaan, masalah, atau hipotesis harus dibedakan terlebih dahulu.
2.Murid-murid harus dibimbing mengingat kembali rumus, generalisasi, prinsip, teorema, atau teori agar membolehkan mereka menyelesaikan masalah atau hipotesis yang telah dibedakan.
3.Generalisasi, prinsip, atau teori yang digunakan untuk menyelesaikan masalah atau membuktikan hipotesis haruslah diketahui serta telah difahamkan secara mendalam.
4.Penggunaan pendekatan deduktif haruslah dilaksanakan mengikuti prosedur dengan tepat.
5.Proses menyelesaikan masalah atau untuk membuktikan hipotesis tidak terhadap kepada menggunakan satu generalisasi, prinsip, rumus, hukum, atau teori yang telah dipelajari.
6.Guru sendiri tidak perlu menunjukkan cara menyelesaikan masalah atau menguraikan cara membuktikan hipotesis, tetapi membimbing murid aktifitas tanya jawab sehingga mereka menjalankan aktifitas penyelesaian masalah sendiri.

1.Pendekatan induktif

Pendekatan induktif melibatkan aktifitas mengumpulkan dan menafsirkan maklumat-maklumat, kemudian membuat generalisasi atau kesimpulannya. Pada permulaan pengajaran, guru akan memberikan beberapa contoh yang khusus tetapi mengandungi suatu prinsip yang sama. Berdasarkan pada contoh-contoh yang diberikan, murid dibimbing memikir, mengkaji, mengenal pasti, dan menafsir maklumat yang terkandung dalam contoh-contoh khusus itu, kemudian membuat generalisasi atau kesimpulan yang berkenaan.

Kaidah induktif yang berlandaskan pendekatannya, merupakan salah satu kaidah mengajar yang sesuai digunakan dalam pengajaran berbagai-bagai mata pelajaran, khususnya matematik, sains, dan bahasa.

Jenis pendekatan induktif, yaitu:

1.Membentuk satu generalisasi daripada contoh-contoh tertentu. Misalnya, mencari sisi segitiga yang sama dari berbagai segitiga.
2.Membentuk satu prinsip daripada uji kaji tertentu. Misalnya, mendapat prinsip gravitasi daripada uji kaji benda-benda dijatuhkan dari atas ke bawah.
3.Membentuk satu hukum daripada pernyataan-pernyataan tertentu. Misalnya, mendapat hukum tata bahasa daripada membuat analisa terhadap struktur bahasa.
4.Mendapat satu teori daripada satu urutan pemikiran. Misalnya, memperhatikan tingkah laku manusia untuk mendapatkan satu teori pembelajaran.

Prinsip-prinsip penggunaan strategi pengajaran secara induktif:

1.Sebelum melakukan aktifitas pengajaran dan pembelajaran secara induktif, guru harus menyediakan contoh-contoh yang sesuai, yaitu yang boleh digunakan oleh murid membuat generalisasi. Di samping itu, soal-soal haruslah disediakan untuk membimbing murid mendapat kesimpulan yang berkenaan.
2.Guru tidak harus memberi keterangan atau menguraikan isi pelajaran yang berkaitan dengan kesimpulan. Murid-murid harus dibimbing melalui aktifitas soal jawab untuk mendapat kesimpulan diri sendiri.
3.Jenis contoh khusus yang diberikan haruslah diperbagaikan, tetapi mengandung ciri yang sama serta mudah untuk membolehkan murid mengenal pasti.
4.Contoh-contoh khusus yang dipilih haruslah sesuai dan mencukupi.
5.Setelah contoh-contoh khusus yang dikemukan oleh guru, murid-murid juga digalakkan memberi contoh-contoh yang serupa.
6.Alat bantu mengajar harus disedikan untuk membantu murid mendapatkan kesimpulan yang berkenaan.
7.Kaidah ini haruslah mengikut urutan yang tepat, yaitu daripada contoh-contoh spesifik kepada umum.

1.Pendekatan Konsep dan Proses

1.Pendekatan konsep

Terlebih dahulu harus kita ingat bahwa istilah concept (konsep) mempunyai beberapa arti. Namun dalam hal ini kita khususkan pada pembahasan yang berkaitan dengan kegiatan belajar-mengajar. Suatu saat seseorang dapat belajar mengenal kesimpulan benda-benda dengan jalan membedakannya satu sama lain. Jalan lain yang dapat ditempuh adalah memasukkan suatu benda ke dalam suatu kelompok tertentu dan mengemukakan beberapa contoh dan kelompok itu yang dinyatakan sebagai jenis kelompok tersebut. Jalan yang kedua inilah yang memungkinkan seseorang mengenal suatu benda atau peristiwa sebagai suatu anggota kelompok tertentu, akibat dan suatu hasil belajar yana dinamakan konsep.

Kita harus memperhatikan pengertian yang paling mendasar dari istilah konsep, yang ditunjukkan melalui tingkah laku individu dalam mengemukakan sifat-sifat suatu obyek seperti: bundar, merah, halus, rangkap, atau obyek-obyek yang kita kenal seperti rambut, kucing, pohon dan rumah. Semuanya itu menunjukkan pada suatu konsep yang nyata (concrete concept). Gagne mengatakan bahwa selain konsep konkret yang bisa kita pelajari melalui pengamatan, mungkin juga ditunjukkan melalui definisi atau batasan, karena merupakan sesuatu yang abstrak. Misalnya: iklim, massa, bahasa atau konsep matematis. Bila seseorang telah mengenal suatu konsep, maka konsep yang telah diperoleh tersebut dapat digunakan untuk mengorganisasikan gejala-gejala yang ada di dalam kehidupan. Proses menghubung-hubungkan dan mengorganisasikan konsep yang satu dengan yang lain dilakukan melalui kemampuan kognitif.

1.Pendekatan proses

Pada pendekatan proses, tujuan utama pembelajaran adalah mengembangkan kemampuan siswa dalam keterampilan proses seperti mengamati, berhipotesa, merencanakan, menafsirkan, dan mengkomunikasikan. Pendekatan keterampilan proses digunakan dan dikembangkan sejak kurikulum 1984. Penggunaan pendekatan proses menuntut keterlibatan langsung siswa dalam kegiatan belajar.

1.Pendekatan Sains, Teknologi, dan Masyarakat (STM)

Hasil penelitian dari National Science Teacher Assocation (NSTA) (Poedjiadi (2000) dalam (http://smacepiring.wordpress.com/2008/02/19/pendekatan-dan-metode-pembelajaran/)) menunjukkan bahwa pembelajaran sains dengan menggunakan pendekatan STM mempunyai beberapa perbedaan jika dibandingkan dengan cara biasa. Perbedaan tersebut ada pada aspek: kaitan dan aplikasi bahan pelajaran, kreativitas, sikap, proses, dan konsep pengetahuan. Melalui pendekatan STM ini guru dianggap sebagai fasilitator dan informasi yang diterima siswa akan lebih lama diingat. Sebenarnya dalam pembelajaran dengan menggunakan pendekatan STM ini tercakup juga adanya pemecahan masalah, tetapai masalah itu lebih ditekankan pada masalah yang ditemukan sehari-hari, yang dalam pemecahannya menggunakan langkah-langkah ilmiah.

Pengertian Pendekatan, Strategi, Metode, Teknik, Taktik, dan Model Pembelajaran

Pengertian Pendekatan, Strategi, Metode, Teknik, Taktik, dan Model Pembelajaran

Dalam proses pembelajaran dikenal beberapa istilah yang memiliki kemiripan makna, sehingga seringkali orang merasa bingung untuk membedakannya. Istilah-istilah tersebut adalah: (1) pendekatan pembelajaran, (2) strategi pembelajaran, (3) metode pembelajaran; (4) teknik pembelajaran; (5) taktik pembelajaran; dan (6) model pembelajaran. Berikut ini akan dipaparkan istilah-istilah tersebut, dengan harapan dapat memberikan kejelasaan tentang penggunaan istilah tersebut.

Pendekatan pembelajaran dapat diartikan sebagai titik tolak atau sudut pandang kita terhadap proses pembelajaran, yang merujuk pada pandangan tentang terjadinya suatu proses yang sifatnya masih sangat umum, di dalamnya mewadahi, menginsiprasi, menguatkan, dan melatari metode pembelajaran dengan cakupan teoretis tertentu. Dilihat dari pendekatannya, pembelajaran terdapat dua jenis pendekatan, yaitu: (1) pendekatan pembelajaran yang berorientasi atau berpusat pada siswa (student centered approach) dan (2) pendekatan pembelajaran yang berorientasi atau berpusat pada guru (teacher centered approach).

Dari pendekatan pembelajaran yang telah ditetapkan selanjutnya diturunkan ke dalam strategi pembelajaran. Newman dan Logan (Abin Syamsuddin Makmun, 2003) mengemukakan empat unsur strategi dari setiap usaha, yaitu :

1. Mengidentifikasi dan menetapkan spesifikasi dan kualifikasi hasil (out put) dan sasaran (target) yang harus dicapai, dengan mempertimbangkan aspirasi dan selera masyarakat yang memerlukannya.
2. Mempertimbangkan dan memilih jalan pendekatan utama (basic way) yang paling efektif untuk mencapai sasaran.
3. Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah (steps) yang akan dtempuh sejak titik awal sampai dengan sasaran.
4. Mempertimbangkan dan menetapkan tolok ukur (criteria) dan patokan ukuran (standard) untuk mengukur dan menilai taraf keberhasilan (achievement) usaha.

Jika kita terapkan dalam konteks pembelajaran, keempat unsur tersebut adalah:

1. Menetapkan spesifikasi dan kualifikasi tujuan pembelajaran yakni perubahan profil perilaku dan pribadi peserta didik.
2. Mempertimbangkan dan memilih sistem pendekatan pembelajaran yang dipandang paling efektif.
3. Mempertimbangkan dan menetapkan langkah-langkah atau prosedur, metode dan teknik pembelajaran.
4. Menetapkan norma-norma dan batas minimum ukuran keberhasilan atau kriteria dan ukuran baku keberhasilan.

Sementara itu, Kemp (Wina Senjaya, 2008) mengemukakan bahwa strategi pembelajaran adalah suatu kegiatan pembelajaran yang harus dikerjakan guru dan siswa agar tujuan pembelajaran dapat dicapai secara efektif dan efisien. Selanjutnya, dengan mengutip pemikiran J. R David, Wina Senjaya (2008) menyebutkan bahwa dalam strategi pembelajaran terkandung makna perencanaan. Artinya, bahwa strategi pada dasarnya masih bersifat konseptual tentang keputusan-keputusan yang akan diambil dalam suatu pelaksanaan pembelajaran. Dilihat dari strateginya, pembelajaran dapat dikelompokkan ke dalam dua bagian pula, yaitu: (1) exposition-discovery learning dan (2) group-individual learning (Rowntree dalam Wina Senjaya, 2008). Ditinjau dari cara penyajian dan cara pengolahannya, strategi pembelajaran dapat dibedakan antara strategi pembelajaran induktif dan strategi pembelajaran deduktif.

Strategi pembelajaran sifatnya masih konseptual dan untuk mengimplementasikannya digunakan berbagai metode pembelajaran tertentu. Dengan kata lain, strategi merupakan “a plan of operation achieving something” sedangkan metode adalah “a way in achieving something” (Wina Senjaya (2008). Jadi, metode pembelajaran dapat diartikan sebagai cara yang digunakan untuk mengimplementasikan rencana yang sudah disusun dalam bentuk kegiatan nyata dan praktis untuk mencapai tujuan pembelajaran. Terdapat beberapa metode pembelajaran yang dapat digunakan untuk mengimplementasikan strategi pembelajaran, diantaranya: (1) ceramah; (2) demonstrasi; (3) diskusi; (4) simulasi; (5) laboratorium; (6) pengalaman lapangan; (7) brainstorming; (8) debat, (9) simposium, dan sebagainya.

Selanjutnya metode pembelajaran dijabarkan ke dalam teknik dan gaya pembelajaran. Dengan demikian, teknik pembelajaran dapat diatikan sebagai cara yang dilakukan seseorang dalam mengimplementasikan suatu metode secara spesifik. Misalkan, penggunaan metode ceramah pada kelas dengan jumlah siswa yang relatif banyak membutuhkan teknik tersendiri, yang tentunya secara teknis akan berbeda dengan penggunaan metode ceramah pada kelas yang jumlah siswanya terbatas. Demikian pula, dengan penggunaan metode diskusi, perlu digunakan teknik yang berbeda pada kelas yang siswanya tergolong aktif dengan kelas yang siswanya tergolong pasif. Dalam hal ini, guru pun dapat berganti-ganti teknik meskipun dalam koridor metode yang sama.

Sementara taktik pembelajaran merupakan gaya seseorang dalam melaksanakan metode atau teknik pembelajaran tertentu yang sifatnya individual. Misalkan, terdapat dua orang sama-sama menggunakan metode ceramah, tetapi mungkin akan sangat berbeda dalam taktik yang digunakannya. Dalam penyajiannya, yang satu cenderung banyak diselingi dengan humor karena memang dia memiliki sense of humor yang tinggi, sementara yang satunya lagi kurang memiliki sense of humor, tetapi lebih banyak menggunakan alat bantu elektronik karena dia memang sangat menguasai bidang itu. Dalam gaya pembelajaran akan tampak keunikan atau kekhasan dari masing-masing guru, sesuai dengan kemampuan, pengalaman dan tipe kepribadian dari guru yang bersangkutan. Dalam taktik ini, pembelajaran akan menjadi sebuah ilmu sekalkigus juga seni (kiat)

Apabila antara pendekatan, strategi, metode, teknik dan bahkan taktik pembelajaran sudah terangkai menjadi satu kesatuan yang utuh maka terbentuklah apa yang disebut dengan model pembelajaran. Jadi, model pembelajaran pada dasarnya merupakan bentuk pembelajaran yang tergambar dari awal sampai akhir yang disajikan secara khas oleh guru. Dengan kata lain, model pembelajaran merupakan bungkus atau bingkai dari penerapan suatu pendekatan, metode, dan teknik pembelajaran.

Berkenaan dengan model pembelajaran, Bruce Joyce dan Marsha Weil (Dedi Supriawan dan A. Benyamin Surasega, 1990) mengetengahkan 4 (empat) kelompok model pembelajaran, yaitu: (1) model interaksi sosial; (2) model pengolahan informasi; (3) model personal-humanistik; dan (4) model modifikasi tingkah laku. Kendati demikian, seringkali penggunaan istilah model pembelajaran tersebut diidentikkan dengan strategi pembelajaran.

Untuk lebih jelasnya, posisi hierarkis dari masing-masing istilah tersebut, kiranya dapat divisualisasikan sebagai berikut:


Di luar istilah-istilah tersebut, dalam proses pembelajaran dikenal juga istilah desain pembelajaran. Jika strategi pembelajaran lebih berkenaan dengan pola umum dan prosedur umum aktivitas pembelajaran, sedangkan desain pembelajaran lebih menunjuk kepada cara-cara merencanakan suatu sistem lingkungan belajar tertentu setelah ditetapkan strategi pembelajaran tertentu. Jika dianalogikan dengan pembuatan rumah, strategi membicarakan tentang berbagai kemungkinan tipe atau jenis rumah yang hendak dibangun (rumah joglo, rumah gadang, rumah modern, dan sebagainya), masing-masing akan menampilkan kesan dan pesan yang berbeda dan unik. Sedangkan desain adalah menetapkan cetak biru (blue print) rumah yang akan dibangun beserta bahan-bahan yang diperlukan dan urutan-urutan langkah konstruksinya, maupun kriteria penyelesaiannya, mulai dari tahap awal sampai dengan tahap akhir, setelah ditetapkan tipe rumah yang akan dibangun.

Berdasarkan uraian di atas, bahwa untuk dapat melaksanakan tugasnya secara profesional, seorang guru dituntut dapat memahami dan memliki keterampilan yang memadai dalam mengembangkan berbagai model pembelajaran yang efektif, kreatif dan menyenangkan, sebagaimana diisyaratkan dalam Kurikulum Tingkat Satuan Pendidikan.

Mencermati upaya reformasi pembelajaran yang sedang dikembangkan di Indonesia, para guru atau calon guru saat ini banyak ditawari dengan aneka pilihan model pembelajaran, yang kadang-kadang untuk kepentingan penelitian (penelitian akademik maupun penelitian tindakan) sangat sulit menermukan sumber-sumber literarturnya. Namun, jika para guru (calon guru) telah dapat memahami konsep atau teori dasar pembelajaran yang merujuk pada proses (beserta konsep dan teori) pembelajaran sebagaimana dikemukakan di atas, maka pada dasarnya guru pun dapat secara kreatif mencobakan dan mengembangkan model pembelajaran tersendiri yang khas, sesuai dengan kondisi nyata di tempat kerja masing-masing, sehingga pada gilirannya akan muncul model-model pembelajaran versi guru yang bersangkutan, yang tentunya semakin memperkaya khazanah model pembelajaran yang telah ada.

Sumber:


Abin Syamsuddin Makmun. 2003. Psikologi Pendidikan. Bandung: Rosda Karya Remaja.
Dedi Supriawan dan A. Benyamin Surasega, 1990. Strategi Belajar Mengajar (Diktat Kuliah). Bandung: FPTK-IKIP Bandung.
Udin S. Winataputra. 2003. Strategi Belajar Mengajar. Jakarta: Pusat Penerbitan Universitas Terbuka.
Wina Senjaya. 2008. Strategi Pembelajaran; Berorientasi Standar Proses Pendidikan. Jakarta: Kencana Prenada Media Group.
Beda Strategi, Model, Pendekatan, Metode, dan Teknik Pembelajaran (http://smacepiring.wordpress.com/)

Model Pembelajaran Kooperatif

Model pembelajaran kooperatif ditandai dengan adanya struktur tugas, struktur tujuan, dan struktur penghargaan (Arends, 1997: 110-111).
a. Struktur tugas mengacu pada cara pengaturan pembelajaran dan jenis kegiatan siswa dalam kelas

b. Struktur tujuan, yaitu sejumlah kebutuhan yang ingin dicapai oleh siswa dan guru pada akhir pembelajaran atau saat siswa menyelesaikan pekerjaannya. Ada tiga macam struktur tujuan, yaitu:
1) struktur tujuan individualistik, yaitu tujuan yang dicapai oleh seorang siswa secara individual tidak memiliki konsekuensi terhadap pencapaian tujuan siswa lainnya,
2) struktur tujuan kompetitif, yaitu seorang siswa dapat mencapai tujuan sedangkan siswa lain tidak mencapai tujuan tersebut, dan
3) struktur tujuan kooperatif, yaitu siswa secara bersama-sama mencapai tujuan, setiap individu mempunyai andil dalam pencapaian tujuan.

c. Struktur penghargaan kooperatif, yaitu penghargaan yang diberikan pada kelompok jika keberhasilan kelompok sebagai akibat keberhasilan bersama anggota kelompok.


1. Pengertian Pembelajaran Kooperatif
Eggen dan Kauchak (1993: 319) mendefinisikan pembelajaran kooperatif sebagai sekumpulan strategi mengajar yang digunakan guru agar siswa saling -membantu dalam mempelajari sesuatu. Oleh karena itu belajar kooperatif ini juga dinamakan “belajar teman sebaya.”

Menurut Slavin (1997), pembelajaran kooperatif, merupakan metode pembelajaran dengan siswa bekerja dalam kelompok yang memiliki kemampuan heterogen.

Pembelajaran kooperatif atau cooperative learning mengacu pada metode pengajaran, siswa bekerja bersama dalam kelompok kecil saling membantu dalam belajar (Nur dan Wikandari, 2000:25).

Model pembelajaran kooperatif dikembangkan untuk mencapai setidak­tidaknya tiga tujuan penting pembelajaran, yaitu hasil belajar akademik, penerimaan terhadap keragaman, dan pengembangan keterampilan sosial (Ibrahim, dkk, 2000:7).

Pendapat setara menyebutkan bahwa pembelajaran kooperatif dapat digunakan untuk mengajarkan materi yang agak kompleks, membantu mencapai tujuan pembelajaran yang berdimensi sosial, dan hubungan antara manusia. Belajar secara kooperatif dikembangkan berdasarkan teori belajar

kognitif konstruktivis dan teori belajar sosial (Kardi dan Nur, 2000:15).

2. Ciri-ciri Pembelajaran kooperatif
Menurut Arends (1997: 111), pembelajaran yang menggunakan model kooperatif memiliki ciri-ciri sebagai berikut:
1) siswa bekerja dalam kelompok secara kooperatif untuk menyelesaikan materi belajar,
2) kelompok dibentuk dari siswa yang memiliki kemampuan tinggi, sedang dan rendah,
3) jika mungkin, anggota kelompok berasal dari ras, budaya, suku, jenis kelamin yang berbeda-beda,
4) penghargaan lebih berorientasi pada kelompok dari pada individu.

3. Langkah-langkah Pembelajaran kooperatif
Pembelajaran kooperatif dilaksanakan mengikuti tahapan-tahapan sebagai berikut (Ibrahim, M., dkk., 2000: 10)
a. Menyampaikan tujuan pembelajaran dan perlengkapan pembelajaran.
b. Menyampaikan informasi.
c. Mengorganisasikan siswa ke dalam kelompok-kelompok belajar.
d. Membantu siswa belajar dan bekerja dalam kelompok.
e. Evaluasi atau memberikan umpan balik.
f. Memberikan penghargaan.

4. Tujuan Pembelajaran Kooperatif
Model pembelajaran kooperatif dikembangkan untuk mencapai setidak­tidaknya tiga tujuan pembelajaran yang disarikan dalam Ibrahim, dkk (2000:7 8) sebagai berikut:

a. Meskipun pembelajaran kooperatif meliputi berbagai macam tujuan sosial, tetapi juga bertujuan untuk meningkatkan kinerja siswa dalam tugas tugas akademik. Beberapa ahli berpendapat bahwa model ini unggul dalam membantu siswa memahami konsep konsep yang sulit. Model struktur penghargaan kooperatif juga telah dapat meningkatkan penilaian siswa pada belajar akademik dan perubahan norma yang berhubungan dengan hasil belajar.

b. Penerimaan yang luas terhadap orang yang berbeda menurut ras, budaya, kelas sosial, kemampuan, maupun ketidakmampuan. Pembelajaran kooperatif memberikan peluang kepada siswa yang berbeda latarbelakang dan kondisi untuk bekerja saling bergantung satu sama lain atas tugas­-tugas bersama, dan melalui penggunaan struktur penghargaan kooperatif, belajar untuk menghargai satu sama lain.

c. Tujuan penting ketiga dari pembelajaran kooperatif adalah mengajarkan kepada siswa keterampilan kerjasama dan kolaborasi. Keterampilan ini penting karena banyak anak muda dan orang dewasa masih kurang dalam keterampilan sosial.

5. Keterampilan Kooperatif
Pembelajaran kooperatif bukan hanya mempelajari materi saja, tetapi siswa atau peserta didik juga harus mempelajari keterampilan keterampilan khusus yang disebut keterampilan kooperatif. Fungsi keterampilan kooperatif adalah untuk melancarkan hubungan kerja dan tugas. Untuk membuat keterampilan kooperatif dapat bekerja, guru harus mengajarkan keterampilan-­keterampilan kelompok dan sosial yang dibutuhkan. Keterampilan keterampilan itu menurut Ibrahim, dkk. (2000:47 55), antara lain:

a. Keterampilan keterampilan Sosial
Keterampilan sosial melibatkan perilaku yang menjadikan hubungan sosial berhasil dan memungkinkan seseorang bekerja secara efektif dengan orang lain.
b. Keterampilan Berbagi
Banyak siswa mengalami kesulitan berbagi waktu dan bahan. Komplikasi ini dapat mendatangkan masalah pengelolaan yang serius selama pelajaran pembelajaran kooperatif. Siswa siswa yang mendominasi sering dilakukan secara sadar dan tidak memahami akibat perilaku mereka terhadap siswa lain atau terhadap kelompok mereka.

c. Keterampilan Berperan Serta
Sementara ada sejumlah siswa mendominasi kegiatan kelompok, siswa lain tidak mau atau tidak dapat berperan serta. Terkadang siswa yang menghindari kerja kelompok karena malu. Siswa yang tersisih adalah jenis lain siswa yang mengalami kesulitan berperan serta dalam kegiatan kelompok.

d. Keterampilan keterampilan Komunikasi
Kelompok pembelajaran kooperatif tidak dapat berfungsi secara efektif apabila kerja kelompok itu ditandai dengan miskomunikasi. Empat keterampilan komunikasi, mengulang dengan kalimat sendiri, memberikan perilaku, memberikan perasaan, dan mengecek kesan adalah penting dan seharusnya diajarkan kepada siswa untuk memudahkan komunikasi di dalam seting kelompok.

e. Keterampilan keterampilan Kelompok
Kebanyakan orang telah mengalami bekerja dalam kelompok di mana anggota anggota secara individu merupakan orang yang baik dan memiliki keterampilan sosial. Sebelum siswa dapat belajar secara efektif di dalam kelompok pembelajaran kooperatif, mereka harus belajar tentang memahami satu sama lain dan satu sama lain menghormati perbedaan mereka.

6. Pembangunan Tim
Membantu membangun identitas tim dan kesetiakawanan anggota merupakan tugas penting bagi guru yang menggunakan kelompok­-kelompok pembelajaran kooperatif. Tugas tugas sederhana meliputi memastikan setiap orang saling mengetahui nama teman di dalam kelompoknya dan meminta para anggota menentukan nama tim.

Sumber :

http://anwarholil.blogspot.com/2007/09/pendidikan-inovatif.html

Berbagai ketrampilan mengajar

1. Ketrampilan Menjelaskan
Dalam kegiatan belajar-mengajar, menjelaskan merupakan tindakan yang banyak dilakukan, terutama oleh guru. Apabila seorang guru menjelaskan, artinya guru tersebut memberikan informasi sedemikian rupa sehingga siswa benar-benarmengerti dan memahami apa yang diinformasikan oleh guru.
a. Tujuan menjelaskan: (1) membantu siswa untuk memahami rumus, dalil, dan prinsip, (2) melibatkan siswa untuk berfikir, (3) mendapatkan balikan mengenai pemahaman siswa, (4) membimbing siswa dalam proses belajar untuk memecahkan masalah.
b. Beberapa prinsip yang perlu diperhatikan: (1) Penjelasan harus relevan denngan tujuan kegiatan belajar-mengajar, (2) penjelasanharus sesuai dengan tingkat kemampuan dan latar belakang siswa, (3) penjelasan harus sesuai dengan usia siswa, (4)penjelasan harus bermakna bagi siswa.
c. Langkah-langkah menjelasakn: (10 merencanakan penjelasan, dan (2) menyajikan penjelasan.
2. Ketrampilan Bertanya Dasar
Umumnya orang bertanya jika ia ingin mengetahui apa yang belum diketahuinya. Didalam kelas, guru bertanya kepada swiswa untuk berbagai tujuan.
a. Tujuan penggunaan keterampilan bertanya (1) menarik siswa dalam pokok pembicaraan (2) menumbuhkan rasa ingin tahu sisw, (3)mengembangkan cara belajar siswa akatif, (4)mengetahui kesulitan belajar siswa (5) memotifasi siswa mwgeluarkan pendapat, (6) mengukur hasil belajar siswa.
b. Yang perlu diperhatikan dalam mengajukan pertanyaan: (1) Kehangatan dan keantusiasan, (2) kebiasaan-kebiasaan yang kurang baik diantaranya: (a) mengulangi pertanyaanya sendiri (b) mengulangi jawaban siswa (c) menjawab pernyataan sendiri (d) memancing jawaban serentak, (e) mengajukan pertanyaan ganda, (f) menentukan siswa sebelum pertanyaan ditemukan.

Ketrampilan Menjelaskan dan Bertanya

1. Ketrampilan Menjelaskan
Dalam kegiatan belajar-mengajar, menjelaskan merupakan tindakan yang banyak dilakukan, terutama oleh guru. Apabila seorang guru menjelaskan, artinya guru tersebut memberikan informasi sedemikian rupa sehingga siswa benar-benarmengerti dan memahami apa yang diinformasikan oleh guru.
a. Tujuan menjelaskan: (1) membantu siswa untuk memahami rumus, dalil, dan prinsip, (2) melibatkan siswa untuk berfikir, (3) mendapatkan balikan mengenai pemahaman siswa, (4) membimbing siswa dalam proses belajar untuk memecahkan masalah.
b. Beberapa prinsip yang perlu diperhatikan: (1) Penjelasan harus relevan denngan tujuan kegiatan belajar-mengajar, (2) penjelasanharus sesuai dengan tingkat kemampuan dan latar belakang siswa, (3) penjelasan harus sesuai dengan usia siswa, (4)penjelasan harus bermakna bagi siswa.
c. Langkah-langkah menjelasakn: (10 merencanakan penjelasan, dan (2) menyajikan penjelasan.
2. Ketrampilan Bertanya Dasar
Umumnya orang bertanya jika ia ingin mengetahui apa yang belum diketahuinya. Didalam kelas, guru bertanya kepada swiswa untuk berbagai tujuan.
a. Tujuan penggunaan keterampilan bertanya (1) menarik siswa dalam pokok pembicaraan (2) menumbuhkan rasa ingin tahu sisw, (3)mengembangkan cara belajar siswa akatif, (4)mengetahui kesulitan belajar siswa (5) memotifasi siswa mwgeluarkan pendapat, (6) mengukur hasil belajar siswa.
b. Yang perlu diperhatikan dalam mengajukan pertanyaan: (1) Kehangatan dan keantusiasan, (2) kebiasaan-kebiasaan yang kurang baik diantaranya: (a) mengulangi pertanyaanya sendiri (b) mengulangi jawaban siswa (c) menjawab pernyataan sendiri (d) memancing jawaban serentak, (e) mengajukan pertanyaan ganda, (f) menentukan siswa sebelum pertanyaan ditemukan.