Integrasi Teknologi dan Kejuruteraan dalam Pembelajaran Matematik

Pendidikan sains, matematik, kejuruteraan dan teknologi (STEM) meliputi empat bidang utama yang diintegrasi dan tidak diasingkan. Keempat-empat bidang ini digabung jalin dalam menghasilkan modal insan yang dapat menyumbang kepada kemajuan ekonomi negara.

Konsep integrasi ini diamalkan bukan sahaja dari peringkat sekolah yang dapat dilihat dari segi reka bentuk sukatan pelajarannya, malah digunakan pada reka bentuk sukatan pelajaran pada peringkat yang lebih tinggi seperti di institut pengajian tinggi. Kursus diploma dan ijazah yang ditawarkan dalam bidang STEM perlu merangkumi semua bidang STEM itu sendiri dengan tujuan pelajar dapat mengimbangi pengetahuan STEM dan bukan hanya tertumpu pada satu bidang sahaja.

Sebagai contohnya, Kolej Pengajian Pengkomputeran, Informatik dan Matematik (KPPIM) di Universiti Teknologi MARA (UiTM) menawarkan kursus Ijazah Kepujian Sains Matematik yang bukan sahaja tertumpu pada bidang matematik. Pelajar yang mengikuti kursus tersebut perlu menguasai subjek teknologi dan kejuruteraan bagi meningkatkan kemahiran pengaturcaraan, reka bentuk dan pembangunan aplikasi.

Mata pelajaran sains seperti Fizik juga dititip masuk ke dalam sukatan pelajaran bagi menguatkan asas STEM mereka. Dengan itu, pelajar yang dihasilkan daripada kursus ini bukan sahaja berpengetahuan dalam bidang matematik, malah mampu menyumbang idea dalam bidang STEM yang lain secara kolektif.

Di institusi pengajian tinggi, pelajar didedahkan dengan kemahiran berfikir secara kritis dan tidak tertumpu pada teori semata-mata. Kemahiran berfikir secara kritis ini bukan sahaja penting untuk bidang STEM secara berasingan, malah membantu pelajar mengaplikasikan teori yang dipelajari dalam bidang matematik ke dalam bidang sains dengan membangunkan teknologi baharu berdasarkan teori bidang kejuruteraan.

Kemahiran ini bersesuaian dengan kehendak pasaran kerana pelajar mempunyai pengalaman asas untuk menyelesaikan masalah melalui teori matematik. Bidang utama tersebut juga boleh dihubungkan dengan teori teknologi, kejuruteraan dan sains yang secara keseluruhannya merangkumi kesemua bidang utama STEM.

Umum memahami bahawa belajar dan bekerja merupakan dua persekitaran yang berbeza. Ijazah yang diperoleh di pusat pengajian berdasarkan kursus yang diikuti belum tentu menjanjikan pelajar bakal bekerja dalam bidang yang serupa.

Dalam hal ini, kepentingan integrasi bidang STEM dapat dilihat, ditambah pula dengan kematangan individu untuk mengamalkan ilmu yang diperoleh dengan bidang pekerjaan. Pendedahan kepada semua bidang STEM secara khusus dan asas akan membantu individu untuk memahami masalah dan situasi pekerjaan dengan lebih mudah.

Institusi pengajian sebolehnya memberi ruang dan peluang kepada pelajar untuk menggunakan ilmu yang diperoleh daripada kursus yang diikuti dan diadaptasikan pada bidang STEM yang berbeza. Antara contoh yang dapat dilihat dalam hal ini menggabungjalinkan bidang STEM yang dipelajari dalam projek akhir tahun pelajar.

Projek akhir tahun merupakan mata pelajaran wajib yang perlu diambil oleh pelajar agar pelajar dapat menyelesaikan masalah semasa berdasarkan ilmu yang diperoleh sepanjang tempoh pengajian. Satu daripada projek yang dihasilkan oleh pelajar tahun akhir dalam pengkhususan matematik ialah pembangunan pemainan komputer berjenis naratif yang menumpukan kepada teori matematik, iaitu pembezaan dan pengamiran. Teori matematik ini secara tradisional diajarkan di dalam kelas dengan memberikan penekanan kepada penggunaan formula untuk menyelesaikan masalah matematik.

Berdasarkan pembelajaran dalam kelas, pelajar mungkin mengetahui penggunaan formula yang terdapat dalam teori ini, namun kurang memahami kaedah teori ini diadaptasi dalam menyelesaikan masalah dunia sebenar. Oleh sebab itu, permainan komputer jenis naratif ini dibangunkan dengan mengaplikasikan teori pembezaan dan pengamiran ke dalam masalah yang dihadapi dalam dunia realiti.

Permainan komputer yang dibangunkan dengan menggunakan aplikasi Scratch memerlukan pelajar memahami algoritma bidang teknologi. Permainan komputer yang dinamakan CalcQuest Adventure yang dibangunkan oleh pelajar tahun akhir Ijazah Kepujian Sains Matematik membuktikan bahawa pelajar pengkhususan matematik mampu menghasilkan permainan komputer berdasarkan ilmu teknologi dan kejuruteraan.

Dalam permainan CalcQuest Adventure, karakter utama yang diberikan nama Jordyn perlu melalui semua tahap permainan. Hal ini penting agar pemain mendapat markah tertinggi dan seterusnya melengkapkan permainan.

Dalam permainan ini juga, pemain dapat melihat penggunaan teori pembezaan matematik dimanfaatkan dalam menyelesaikan masalah dunia sebenar. Jordyn perlu menyelesaikan permasalahan mengira kelajuan tangga yang jatuh untuk menyelamatkan kucing yang tersangkut di atas pokok.

Pemain perlu menggunakan formula pembezaan untuk menjawab soalan. Secara tidak langsung, pemain dapat mengetahui bahawa teori pembezaan dalam matematik boleh digunakan untuk mengira kelajuan sesuatu objek.

Selain itu, teori pembezan juga boleh digunakan untuk mengira kadar ais mencair. Reka bentuk permainan komputer jenis naratif ini membantu pemain untuk memahami kandungan permainan dengan gaya penceritaan seperti pengembaraan Jordyn.

Adaptasi teori matematik pengamiran pada dunia sebenar juga digunakan untuk mengira masa yang diambil bagi gula mencair dan berubah bentuk daripada pepejal kepada cecair berbentuk karamel. Permainan komputer ini pula sesuai dimain oleh pelajar sekolah menengah yang mengambil subjek matematik tambahan dan pelajar institut pengajian tinggi.

Pelajar yang terlibat dengan projek akhir tahun perlu membentangkan hasil projek dalam bentuk pameran. Mereka juga perlu mempunyai kemahiran berinteraksi bagi memudahkan penyampaian, terutamanya untuk menerangkan projek yang telah dijalankan.

Secara keseluruhannya, melalui projek akhir tahun, kemampuan pelajar untuk menggabungkan pelbagai bidang STEM dalam satu reka bentuk dan pembangunan dapat dilihat dengan lebih nyata. Hal ini juga membuktikan bahawa pelajar tidak hanya menumpukan kepada satu bidang STEM sahaja pada satu-satu masa sepanjang tempoh pengajian mereka. Kelebihan ini juga memberikan nilai tambah kepada kebolehpasaran pelajar dalam bidang pekerjaan dan secara tidak langsung, membantu negara kekal berdaya saing dan dinamik pada peringkat global.

Ts. Dr. Ratna Zuarni Ramli,
Pensyarah Kanan,
Pengajian Sains Pengkomputeran dan Matematik,
UiTM Cawangan Negeri Sembilan,
Kampus Seremban.