Belajar Sains di Alam: Apa yang Sebenarnya Terjadi pada Proses Belajar di Otak?
Tulisan dari Yogi Valfa tidak mewakili pandangan dari redaksi kumparan
PerbesarBelajar di luar kelas sering terasa lebih hidup. Namun, apakah pengalaman di alam benar-benar membantu perhatian, memori, dan pemahaman—atau justru membuat otak bekerja terlalu keras?
•••
Bayangkan dua situasi.
Di satu kelas, siswa belajar ekosistem melalui buku, gambar, dan penjelasan guru. Mereka membaca tentang tumbuhan, serangga, air, tanah, dan hubungan antarkomponen ekosistem.
Di tempat lain, siswa berdiri di tepi kolam. Mereka mengamati tumbuhan air, mencatat serangga yang muncul, membandingkan area teduh dan terbuka, lalu mencoba menjelaskan mengapa organisme tertentu lebih banyak ditemukan di satu lokasi.
Materinya Sama, Pengalaman Belajarnya Berbeda
Pertanyaannya bukan sekadar mana yang lebih menyenangkan. Pertanyaan yang lebih menarik adalah: apa yang mungkin berubah dalam proses belajar ketika siswa berhadapan langsung dengan fenomena yang sedang mereka pelajari?
Untuk menjawab pertanyaan itu, sebuah systematic review menelaah 1.056 artikel ilmiah yang terbit pada 2015–2026. Setelah penyaringan, 38 studi empiris masuk ke sintesis akhir karena membahas pembelajaran IPA dan Biologi di luar ruang serta aspek yang berkaitan dengan perhatian, memori, rasa ingin tahu, motivasi, keterlibatan, beban kognitif, dan pemahaman konsep.
Hasilnya memberi gambaran yang menarik, tetapi juga mengingatkan kita untuk berhati-hati. Belajar di alam tidak otomatis lebih baik. Manfaatnya sangat bergantung pada bagaimana pengalaman tersebut dirancang.
Otak Harus Lebih Dulu Memilih Apa yang Penting
Belajar dimulai dari perhatian. Setiap saat, otak menerima jauh lebih banyak informasi daripada yang dapat diproses secara mendalam. Karena itu, perhatian bekerja seperti pintu masuk: sebagian informasi dipilih, sebagian lain diabaikan.
Lingkungan alam dapat membantu karena fenomena yang dipelajari hadir secara nyata. Serangga yang tiba-tiba hinggap di bunga, perbedaan bentuk daun, perubahan warna air, atau suara burung dapat membuat konsep yang sebelumnya abstrak menjadi lebih konkret dan relevan.
Dalam tinjauan tersebut, delapan studi membahas perhatian secara eksplisit. Sejumlah studi lain juga melaporkan peningkatan minat, motivasi, rasa ingin tahu, dan keterlibatan. Ini menunjukkan bahwa lingkungan luar ruang berpotensi memberi rangsangan yang kuat untuk memulai proses belajar.
Namun, kekayaan rangsangan itu juga dapat menjadi masalah. Suara kendaraan, cuaca, teman, gerakan hewan, ponsel, atau terlalu banyak objek yang harus diamati dapat bersaing memperebutkan perhatian. Alam dapat membantu siswa fokus, tetapi pada saat yang sama juga dapat mengalihkan fokus.
Di sinilah desain pembelajaran menjadi penting. Pertanyaan sederhana seperti “Apa yang harus kalian perhatikan?”, “Apa yang berbeda di dua lokasi ini?”, atau “Bukti apa yang kalian temukan?” membantu siswa menyaring informasi yang relevan dari lingkungan yang sangat kaya.
Rasa ingin tahu dapat menjadi pintu menuju pembelajaran yang lebih dalam
Salah satu pola yang cukup sering muncul dalam studi outdoor adalah meningkatnya rasa ingin tahu. Ketika siswa berhadapan dengan objek nyata, pertanyaan muncul lebih alami: mengapa tumbuhan ini hanya tumbuh di tempat lembap? Mengapa serangganya lebih banyak di sini? Mengapa warna air di dua tempat berbeda?
Rasa ingin tahu penting karena siswa tidak lagi sekadar menerima informasi. Mereka memiliki alasan untuk mencari jawaban. Dalam ilmu kognitif dan neurosains, curiosity berkaitan dengan sistem motivasi dan proses pembentukan memori. Hippocampus, misalnya, merupakan salah satu struktur yang berperan penting dalam pembentukan memori baru.
Tetapi batas klaimnya harus jelas. Studi outdoor yang masuk dalam review tidak mengukur aktivitas hippocampus, sistem dopamin, atau aktivitas neural secara langsung. Jadi, kita tidak dapat mengatakan bahwa belajar di alam “terbukti mengaktifkan hippocampus”. Pernyataan yang lebih tepat adalah: pengalaman belajar di alam dapat memunculkan rasa ingin tahu dan keterlibatan, sementara penelitian neurosains menunjukkan bahwa rasa ingin tahu dapat mendukung proses belajar dan pembentukan memori.
Mengapa Pengalaman Nyata Bisa Lebih Mudah Diingat?
Informasi yang baru dipelajari tidak langsung menjadi memori jangka panjang. Ia perlu melalui encoding—proses ketika pengalaman baru diolah sehingga dapat disimpan dan kemudian dipanggil kembali.
Belajar langsung di lingkungan nyata dapat memberi lebih banyak konteks untuk proses tersebut. Siswa tidak hanya menerima kata dan gambar. Mereka mengalami tempat, bentuk, warna, gerakan, suhu, aktivitas, serta percakapan yang terjadi selama pengamatan.
Misalnya, siswa yang belajar adaptasi tumbuhan mungkin tidak hanya mengingat definisi. Ia juga mengingat bentuk daun, kondisi tanah, lokasi tumbuhan itu tumbuh, dan diskusi dengan kelompoknya. Beragam unsur pengalaman tersebut dapat menjadi retrieval cues, yaitu petunjuk yang membantu informasi dipanggil kembali ketika dibutuhkan.
Dalam review, lima studi membahas memori atau retensi. Beberapa menunjukkan bahwa pengetahuan masih bertahan setelah kegiatan selesai. Namun, jumlah studi retensi masih terbatas. Karena itu, belum tepat menyimpulkan bahwa belajar di alam selalu membuat ingatan bertahan lebih lama. Yang dapat dikatakan adalah bahwa konteks nyata berpotensi menyediakan lebih banyak kaitan untuk proses encoding dan retrieval.
Ketika Alam Membuat Otak Terlalu Sibuk
Bagian ini sering luput ketika outdoor learning dibicarakan secara terlalu romantis. Belajar di alam memang dapat membuat konsep lebih nyata, tetapi lingkungan yang kaya juga dapat membuat tugas belajar menjadi lebih rumit.
Bayangkan siswa harus membaca instruksi, menggunakan alat, mencari organisme, menentukan lokasi, mencatat data, berdiskusi, memakai aplikasi, dan sekaligus memahami konsep. Semua proses itu menggunakan working memory atau memori kerja.
Memori kerja dapat dibayangkan sebagai ruang kerja sementara untuk menahan dan mengolah informasi. Kapasitasnya terbatas. Ketika terlalu banyak hal harus diproses sekaligus, beban kognitif meningkat dan siswa dapat kehilangan fokus pada tujuan belajar.
Menariknya, dari 38 studi yang dianalisis, hanya satu yang secara eksplisit membahas beban kognitif dan memori kerja. Studi tersebut menunjukkan bahwa inkuiri luar ruang yang kompleks dapat menuntut banyak sumber daya kognitif, terutama bagi siswa yang masih pemula.
Di sinilah muncul paradoksnya: alam dapat membuat konsep lebih nyata, tetapi kekayaan informasi yang sama dapat membuat otak bekerja terlalu keras. Karena itu, aktivitas luar ruang tetap membutuhkan struktur. Tugas perlu dibagi ke dalam tahap yang jelas, alat sebaiknya dikenalkan sebelumnya, fokus pengamatan dibatasi, dan pertanyaan panduan disiapkan.
Apakah Outdoor Lebih Baik daripada Indoor?
Jawaban paling jujur adalah: kadang iya, kadang tidak.
Beberapa studi menunjukkan hasil yang lebih baik pada pembelajaran luar ruang, terutama pada pengetahuan, motivasi, keterlibatan, dan dalam beberapa kasus retensi. Namun, studi lain menemukan hasil yang relatif sama antara pembelajaran di dalam dan di luar kelas.
Artinya, lokasi bukan satu-satunya penentu. Memindahkan ceramah dari ruang kelas ke bawah pohon tidak otomatis mengubah kualitas pembelajaran. Kekuatan outdoor learning muncul ketika lingkungan dipakai sebagai bagian dari proses berpikir ilmiah: siswa mengamati, membandingkan, mengukur, mengumpulkan bukti, menguji dugaan, dan menjelaskan temuan.
Dengan kata lain, yang penting bukan hanya di mana siswa belajar, tetapi apa yang mereka lakukan dengan lingkungan tersebut.
Apa Arti Temuan Ini bagi Guru IPA dan Biologi?
Temuan review ini memberi pesan yang cukup praktis. Outdoor learning tidak perlu selalu berupa kegiatan besar, perjalanan jauh, atau proyek yang rumit. Lingkungan sekolah, taman, halaman, selokan, kolam, kebun, atau perubahan kondisi mikro di sekitar siswa dapat menjadi sumber belajar apabila digunakan dengan tujuan yang jelas.
Guru dapat memulai dari empat pertanyaan sederhana: apa fenomena yang perlu diperhatikan siswa, bukti apa yang harus mereka kumpulkan, konsep apa yang digunakan untuk menjelaskan temuan, dan bagaimana siswa akan menyampaikan kesimpulannya.
Struktur seperti ini membantu menjaga dua hal sekaligus. Lingkungan tetap memberi pengalaman autentik, sementara tuntutan kognitif tidak dibiarkan menjadi terlalu berat. Siswa diberi ruang untuk penasaran dan menemukan, tetapi tetap memiliki arah.
Alam bukan “Booster Otak”
Ada satu batas penting yang perlu dijaga. Dari 38 studi yang dianalisis, tidak ada yang menggunakan EEG, fMRI, atau metode neuroimaging untuk mengukur aktivitas otak secara langsung.
Karena itu, kita belum dapat mengatakan bahwa “belajar di alam terbukti membuat otak bekerja lebih baik”. Hasil yang tersedia adalah hasil pendidikan—misalnya perhatian, keterlibatan, pemahaman, motivasi, dan retensi—yang dapat dibaca melalui lensa proses yang dikenal dalam ilmu kognitif dan neurosains, seperti perhatian, rasa ingin tahu, encoding, retrieval, memori kerja, dan kontrol kognitif.
Perbedaan ini penting. Neurosains di sini berfungsi sebagai lensa penjelas, bukan sebagai bukti bahwa perubahan neural tertentu telah terjadi. Menjaga batas tersebut justru membuat pembahasan lebih ilmiah, bukan kurang menarik.
Masih Ada Pertanyaan yang Belum Terjawab
Review ini juga menunjukkan bahwa beberapa aspek yang sering dibicarakan dalam neurosains justru masih jarang diuji dalam penelitian outdoor IPA dan Biologi. Beban kognitif dan memori kerja, misalnya, hampir tidak diteliti secara langsung. Retensi jangka panjang juga masih memiliki bukti yang terbatas.
Artinya, masih terbuka ruang penelitian untuk menjawab pertanyaan yang lebih spesifik: pengalaman outdoor seperti apa yang paling membantu perhatian? Kapan lingkungan yang kaya justru menambah beban kognitif? Apakah manfaat retensi bertahan setelah beberapa minggu atau bulan? Dan bagaimana hasilnya berbeda antara siswa pemula dan siswa yang sudah memiliki pengetahuan awal kuat?
Pertanyaan-pertanyaan ini penting agar pembelajaran luar ruang tidak hanya dipromosikan karena terasa menarik, tetapi dirancang berdasarkan bukti.
Pada Akhirnya, Tempat Bukanlah Inti Utamanya
Alam sebaiknya tidak dianggap sebagai “vitamin otak” yang otomatis membuat siswa lebih pintar. Ia adalah lingkungan belajar yang kaya secara kognitif. Alam dapat menarik perhatian, membangkitkan rasa ingin tahu, memberi konteks kuat bagi memori, dan membuat konsep menjadi lebih nyata. Tetapi lingkungan yang sama juga dapat menjadi terlalu kompleks dan menambah beban kognitif.
Karena itu, pertanyaan terbaik bagi guru IPA dan Biologi bukan lagi, “Apakah saya harus membawa siswa keluar kelas?” Melainkan, “Bagaimana pengalaman di luar kelas dirancang agar siswa tahu apa yang perlu diperhatikan, bukti apa yang perlu dikumpulkan, dan konsep apa yang perlu digunakan untuk menjelaskan pengalaman tersebut?”
Pada akhirnya, kekuatan belajar di alam bukan hanya soal tempat. Kekuatannya terletak pada bagaimana pengalaman nyata diubah menjadi pengalaman belajar yang terarah, bermakna, dan dapat dipahami oleh siswa.
Catatan sumber:
Artikel populer ini dikembangkan dari hasil kajian systematic literature review (SLR) berjudul “Pembelajaran IPA dan Biologi di Alam melalui Lensa Neurosains: Tinjauan Sistematis tentang Atensi, Memori, Beban Kognitif, Keterlibatan, dan Pemahaman Konseptual” oleh Yogi Valfa, S.Pd., M.Pd., dan Ika Dewi Sumiati, S.Pd., M.Pd. Artikel ini disusun untuk memenuhi tugas akhir mata kuliah Neurosains pada Program Pendidikan Doktoral Pendidikan Biologi, Universitas Negeri Malang dengan Dosen Pengampu Hendra Susanto, S.Pd, M.Kes. Ph.D; Fauzi Akhbar Anugrah, S.Si., M.Si, Ph.D; dan Bagus Priambodo, S.Si., M.Si., M.Sc., Ph.D.