STEM (variannya: STEAM atau STEARM) yang merupakan singkatan dari Science, Technology, Engineering and Mathematics menjadi metode pembelajaran yang terus meningkat popularitasnya di Indonesia. Metode ini digunakan untuk memberi relevansi lebih besar pada mata pelajaran di kelas karena STEM langsung membahas dunia dan masalah nyata siswa dan masyarakat. Bagaimana sebaiknya sekolah mempersiapkan implementasi STEM?

Hal sangat penting, sekolah perlu memahami sungguh-sungguh hal-hal pokok terkait pembelajaran STEM, yakni: Pertama, STEM harus berfokus pada isu atau masalah nyata. Setiap pelajaran harus kontekstual. Kedua, STEM merupakan kegiatan bersifat inkuiri, hands-on, dan open-ended. Kurtilas menyatakan bahwa pelajaran itu harus saintifik. Ketiga, STEM  dikembangkan melalui proses perancangan rekayasa (engineering design processes). Siswa senantiasa didorong untuk berkreasi, melakukan inovasi dan terobosan. Keempat, STEM menerapkan sains dan matematika secara kreatif, efektif, dan kontekstual. Kelima, STEM memungkinkan jawaban jamak dari siswa dan memperbaiki kegagalan sebagai bagian penting dari pembelajaran. Keenam, STEM membangun kemampuan bekerjasama (Jolly, 2014) (Triyanta, 2018).

Bagaimana standard sekolah dalam menerapkan STEM? The National Academic Press (2011) dan Hanover Research (2012: 24) menyebutkan beberapa standard berikut agar sekolah bisa menjalankan metode STEM, yakni: (1) Kepala sekolah dan timnya harus menjadi penggerak perubahan. Kepala Sekolah dan tim harus bertindak strategis, berfokus pada pembelajaran, serta terbuka pada masukan dan ide orang lain dalam kepemimpinannya. (2) Guru dan karyawan profesional, yang memiliki kepercayaan dan nilai perubahan, kualitas pengembangan profesional yang berkelanjutan, dan kemampuan untuk bekerja bersama. (3) Sekolah itu mampu merangkul peran serta orangtua yang mendukung program pengembangan sekolah. (4) Iklim belajar sekolah harus berpusat pada siswa. (5) Penuntun pembelajaran yang mengatur pengorganisasian kurikulum yang mengakomodasi perubahan dan perkembangan yang terjadi.

Standard yang disebutkan di atas, perlu didukung dengan kegiatan luar kelas yang menarik, termasuk program khusus saat liburan (TK sudah melakukannya pada akhir tahun ajaran lalu), pengayaan sesudah jam pelajaran (semua unit sudah melakukan), science fair, lomba olimpiade, dan kompetisi lainnya. Hanover Research sangat mendorong sekolah mengikuti kompetisi Matematika (perlu diadakandan diikuti), atau Robotik, atau Olimpiade sains (hal ini sedang diupayakan oleh unit SMA). Kegiatan sesudah pelajaran yang dianjurkan, termasuk pemberian PR STEM yang terkait dengan kegiatan harian, merakit robot menggunakan lego, membuat cerita dengan animasi teknologi, dan studi lapangan lainnya.

Pengembangan guru tidak cukup hanya berharap dari bekal ilmu yang mereka terima dari universitas. Para guru ini perlu dibekali dengan ketrampilan khusus terkait STEM. Guru-guru perlu dilengkapi dengan metode pembelajaran terbaru, termasuk project-based learning (pada raker tahun lalu sudah ditegaskan), penggunaan laboratorium, dan penggunaan teknologi untuk mengaktifkan pembelajaran. Mereka juga didorong untuk menjalankan pembelajaran yang berpusat pada siswa (aktive learning dan project), serta pembelajaran kolaboratif (sangat efektif dalam diskusi kelompok dan project).

Tantangan bagi guru adalah bagaimana menyatukan keempat bidang ini (STEM) dalam pengembangan proyek yang menarik bagi siswa. Kekuatan nyata dalam pengajaran STEM adalah koneksi antar bidang yang saling mendukung dan memperkuat satu sama lain. Ini adalah proses kreatif bagi para guru untuk merancang proyek-proyek yang benar-benar transdisipliner. Idealnya, proyek didasarkan pada masalah otentik untuk siswa di sekolah (Research, 2014), (Estapa & Tank, 2017).

Bagaimana caranya guru merancang royek STEM? Rupanya tidak selalu ada panduan yang jelas untuk membantu guru dalam mengimplementasikan program STEM. Dalam abad ini, ada banyak masalah terkait dengan lingkungan (sekolah sudah punya rencana untuk penghijauan, pengelolaan sampah, dan keindahan), populasi, rekayasa, juga terkait dengan kehidupan yang lebih baik. Bagaimana STEM bisa ambil bagian untuk mengatasi masalah ini (Thibaut et al., 2018).

Teknologi berkembang lebih cepat daripada yang bisa diantisipasi manusia (sekolah sudah membuat sejumlah seminar). Sekolah perlu menyiapkan siswa dan orang muda yang bisa menghadapi tantangan jaman. Pendidikan STEM terkait dengan pemecahana masalah, berpikir kritis, kegigihan, dan kolaborasi untuk menghadapi tantangan abad ke-21 (Hanover Research, 2015), (Estapa & Tank, 2017).

Dengan sejumlah tuntutan pengetahuan dan cara-cara khusus, guru sendiri perlu memperoleh peningkatan profesionalisme. Bila ini merupakan program nasional, maka harus ada gerakan peningkatan profesionalisme guru sampai tingkat kabupaten, tingkat sekolah, dan bahkan tingkat pribadi guru sendiri. Para guru perlu berinisiatif mengembangkan diri mereka sendiri (Michael Timms, Kathryn Moyle, 2018).

Tentu saja, konten bisa menjadi masalah besar. Banyak guru yang tidak nyaman mengajar sains dan Matematika yang dianggap lebih rumit dan sulit. Mereka merasa tidak cukup tahu kontennya. Banyak juga guru yang merasa tidak nyaman dengan teknologi. Selain itu, lebih banyak guru lagi yang mereka tidak dipersiapkan, tidak dibantu untuk memahami dan tidak didukung untuk melakukan integrasi.  Integrasi ilmu masih dirasa asing bagi mereka. Juga, mereka sulit melihat bagaimana mengembangkan proses pembelajaran. Usaha itu dianggap sangat rumit untuk dilaksanakan (Michael Timms, Kathryn Moyle, 2018), (Torlakson, 2014).

Selain inisiatif guru, inisiatif kepemimpinan juga sangat penting. Dibutuhkan pemimpin yang mau berinisiatif melakukan hal yang lebih besar, pun ketika yayasan, atau pihak tertentu tidak mendukung mereka. Sangat penting bahwa pemimpin itu memiliki visi. Bila pemimpin tidak memiliki visi maka mereka hanya menjalankan kegiatan pembelajaran secara biasa-biasa. Guru perlu memahami visi mengajar dan visi sekolah mereka. Guru juga perlu tahu profil siswa bila telah lulus. Mereka perlu tahu kompetensi apa yang perlu dimiliki siswa ketika selesai. Dengan visi, pemimpin itu memiliki motivasi untuk berubah dan mengubah (Torlakson, 2014), (Michael Timms, Kathryn Moyle, 2018).

Di tingkat siswa, pembelajaran itu harus benar-benar menantang. Mereka perlu diajak untuk berpikir, benar-benar ditantang dan mereka mendapatkan dukungan dari para guru mereka. Siswa perlu didorong untuk terlibat dalam proyek, kegiatan memecahkan masalah dan kegiatan berpikir kritis. Guru yang menjalankan pendidikan STEM perlu berpikir mengenai fleksibilitas dalam pembelajaran (Torlakson, 2014).