Bagian otak yang secara tradisional tidak dikaitkan dengan ilmu pengetahuan menjadi aktif ketika orang dihadapkan dengan pemecahan soal fisika, sebuah penelitian baru menunjukkan.
Para peneliti, yang dipimpin oleh Eric Brewe, Ph.D., seorang profesor di Drexel University College of Arts and Sciences, mengatakan ini menunjukkan bahwa aktivitas otak dapat dimodifikasi oleh berbagai bentuk instruksi.
Dengan menggunakan fMRI (pencitraan resonansi magnetik fungsional) sebagai alat untuk mengukur aliran darah di otak, para peneliti melakukan pencarian untuk memetakan area mana yang menjadi aktif ketika menyelesaikan tugas penalaran fisika, baik sebelum mengikuti mata pelajaran sesuai konsep maupun setelahnya.
“Proses neurobiologis yang mendukung pembelajaran adalah kompleks dan tidak selalu terhubung secara langsung dengan apa yang kita pikir jika itu berarti untuk belajar,” kata Brewe dari temuan, yang diterbitkan di Frontiers di ICT.
Lebih dari 50 siswa sukarelawan mengambil bagian dalam studi ini di mana mereka diajarkan mata pelajaran fisika yang menggunakan “Modeling Instruction,” gaya pengajaran yang mendorong siswa untuk menjadi peserta yang turut aktif dalam proses pembelajaran mereka.
Sebelum mereka berpartisipasi di kelas, para siswa menjawab pertanyaan dari versi singkat Inventarisasi Konsep Kekuatan saat menjalani fMRI. Inventarisasi Konsep Kekuatan adalah tes yang menilai pengetahuan tentang konsep-konsep fisika yang umumnya diajarkan di kelas fisika awal di perguruan tinggi.
Setelah para siswa sukarelawan menyelesaikan mata pelajaran fisika mereka, mereka kembali mengambil Inventarisasi Konsep Kekuatan, sekali lagi dipantau oleh fMRI.
Dalam pemindaian pra-instruksi, bagian otak yang berhubungan dengan perhatian, memori kerja dan pemecahan masalah — korteks prefrontal lateral dan korteks parietal, kadang-kadang disebut “jaringan eksekutif pusat” otak – menunjukkan aktivitas.
“Salah satu kunci yang tampaknya adalah area otak, korteks prefrontal dorsal lateral, yang menghasilkan simulasi mental,” kata Brewe. “Ini menunjukkan bahwa kegiatan belajar fisika adalah proses imajinatif, yang tidak biasanya sebagaimana orang memikirkannya.”
Setelah subjek menyelesaikan kelas mereka, perbandingan scan sebelum dan sesudah belajar menunjukkan peningkatan aktivitas di kutub frontal, yang diharapkan karena mereka telah dikaitkan dengan pembelajaran. Tetapi ada area lain yang juga menjadi aktif: korteks cingulate posterior, yang terkait dengan memori episodik dan gagasan referensi diri.
Salah satu tujuan dari penelitian ini adalah untuk lebih mengeksplorasi bagaimana bentuk pengajaran yang digunakan, Modeling Instruction, mendorong siswa untuk menggunakan model mental mereka sendiri untuk memahami konsep-konsep baru.
“Gagasan model mental adalah sesuatu yang oleh orang-orang yang melakukan penelitian pada belajar sering dibicarakan, tetapi tidak memiliki bukti apa yang terjadi di dalam otak selain dari apa yang orang katakan atau lakukan,” kata Brewe. “Kami sebenarnya mencari bukti dari dalam otak.”
Dengan demikian, Brewe dan rekan-rekan peneliti berpikir bahwa penelitian mereka memberikan pandangan yang baik pada apa yang mungkin menjadi ciri khas ketika “model mental” ini memiliki peran.
Tapi kenapa fisika? Apa yang menjadikan subjek ini ideal untuk mempelajari pemodelan mental di otak?
Brewe mengatakan bahwa ada beberapa penelitian di jaringan otak yang terkait dengan belajar matematika dan membaca. Tetapi pemodelan mental terutama cocok untuk fisika, yang belum mendapatkan banyak perhatian.
“Fisika adalah area yang sangat baik untuk memahami pembelajaran karena dua alasan,” kata Brewe. “Pertama, ini berhubungan dengan hal-hal yang orang-orang memiliki pengalaman secara langsung, membuat pembelajaran kelas formal dan pemahaman informal keduanya relevan dan kadang-kadang selaras — dan terkadang kontras.”
“Kedua, fisika didasarkan pada hukum, jadi ada kemutlakan yang mengatur cara tubuh bekerja,” Brewe selesai.
Lebih jauh, Brewe bersemangat dengan apa yang studinya terbuka dalam usahanya untuk meningkatkan pembelajaran fisika di Amerika Serikat dan di luarnya.
“Saya ingin menindaklanjuti pertanyaan tentang simulasi mental dalam fisika, untuk melihat di mana hal itu muncul pada berbagai tingkat pembelajaran fisika dan dengan populasi yang berbeda,” katanya. “Tapi seluruh penelitian ini membuka banyak bidang penyelidikan baru dan saya sangat bersemangat tentang bagaimana hal itu akan terjadi.”
