Usaha Pensyarah Fizik ini Menarik Pelajar Menghayati Keindahan Sains Melalui Fizik dan Matematik

Dr. Mohamad Nazri Abdul Halif merupakan pensyarah fizik lulusan Doktor Falsafah (PhD) dari Universiti Nottingham, United Kingdom yang kini berkhidmat di Institut Matematik Kejuruteraan (IMK), di UNIMAP, Perlis. Penyelidikan beliau tertumpu kepada subjek fizik teori yang memfokuskan kajian tentang atom dan permukaan bahan melalui Kesan Refleksi Kuantum Kondensasi Bose-Einstein (BEC) dari permukaan bahan.

Di kalangan pelajar sekolah-sekolah di sebahagian besar semenanjung Malaysia, mereka mengenali Dr. Nazri Halif sebagai ikon. Beliau tidak betah hanya duduk di bilik pensyarah universiti berhawa dingin, bermain-main dengan angka dan persamaan selain menjalankan tugas-tugas hakiki sebagai pensyarah.

Hasil usaha sendiri, beliau menubuhkan facebook page’ The Beauty of Physics and Maths‘. Melaluinya beliau bergerak secara persendirian menjalankan siri jelajah berceramah tentang keindahan sains melalui kacamata fizik dan matematik di sekolah-sekolah seluruh Malaysia.

Ikut temubual editor MajalahSains.Com bersama Dr. Mohammad Nazri Abdul Halif.
**********************************************************************

Bagaimana timbulnya idea untuk menggerakkan The Beauty of Physics and Maths? Dan bila sebenarnya bermula?

Idea ini asalnya sudah lama saya fikirkan, sewaktu saya di Pusat Pengajian Kejuruteraan (PPK) Mikroelektronik (UNIMAP). Saya lihat pelajar kejuruteraan agak lemah dalam Fizik dan Matematik yang merupakan asas utama program pengajian ini (terutamanya kursus-kursus Tahun 1 pengajian). Saya bangunkan satu kursus baharu iaitu ‘Fizik untuk Elektronik’ sebagai kursus semester 1, tahun 1 pengajian di PPK Mikroelektronik (hasil dari perubahan struktur kurikulum pengajian untuk audit Engineering Accreditation Council (EAC)). Daripada pengajaran dan pembelajaran (PdP) kuliah dan penilaian kursus ini, saya dapati pelajar tiada asas yang baik dalam Fizik. Jadi, dari situ saya mula berfikir di manakah silapnya – masalah ketidakupayaan pelajar menguasai asas-asas Fizik.

Sekitar 10 tahun berada di PPK Mikroelektronik (2004 – 2014), saya ambil keputusan untuk berpindah ke Institut Matematik Kejuruteraan (IMK) UniMAP. Setelah setahun saya berpindah ke IMK, sekitar akhir 2015 (selesai 2 semester mengajar kursus-kursus Matematik kepada pelajar-pelajar program Kejuruteraan), saya dapat lihat dengan lebih jelas kelemahan pelajar dalam Matematik (sama seperti kes di Pusat Pengajian Kejuruteraan), terutamanya asas-asas Matematik dari peringkat sekolah menengah seperti vektor, pembezaan dan kamiran.

Maka, dari dua pengalaman mengajar ini, saya dapat simpulkan masalah pelajar yang agak serius dalam dua kursus utama iaitu Fizik dan Matematik. Mereka mempelajari kedua-dua subjek ini dari peringkat sekolah dan matrikulasi, tetapi tiada kesinambungan ilmu apabila menyambung pengajian di peringkat Ijazah Pertama. Subjek Fizik dan Matematik hanya sekadar ‘subjek syarat’ untuk memilih bidang Kejuruteraan dan Teknologi, keputusan peperiksaan mereka seolah-olah tidak banyak membantu kefahaman mereka untuk asas-asas utama dalam Fizik dan Matematik.

Sekitar tahun 2014 & 2015, saya telah dilantik oleh pihak MOSTI dan Agensi Nuklear Malaysia sebagai Ikon Saintis (Zon Utara) dalam Siri Jelajah Ikon Saintis – menyampaikan ceramah motivasi berkenaan dengan Sains & Matematik di beberapa buah sekolah menengah yang terpilih di Zon Utara Malaysia. Saya memfokuskan ceramah saya kepada subjek Fizik dengan tajuk “Atom & Gravity: the Beauty of Physics & Mathematics”. Perkataan ‘Beauty’ (Keindahan) ini saya ambil dari bacaan saya dalam laporan UNESCO: Education Sector, bertajuk “Current Challenges in Basic Science Education” sekitar tahun 2012 (sewaktu baru pulang dari pengajian PhD di UK). Dalam laporan ini ada dinyatakan berkenaan ‘keperluan PdP memperlihatkan ‘KEINDAHAN’ Sains kepada pelajar agar ianya dapat membangunkan kreativiti dan imaginasi pelajar dalam bidang Sains’. Kegagalan memperlihatkan KEINDAHAN Sains kepada pelajar akan menyebabkan subjek Sains ini menjadi tidak menarik dan membosankan. Pelajar akan menjauhkan diri dari Sains dan membenci bidang ini.

Sewaktu sesi ceramah Siri Jelajah Ikon Saintis ini, saya merasakan ianya perlu dikembangkan lagi, ertinya, saya perlu laksanakan inisiatif sendiri untuk memperluaskan lagi perkongsian ilmu Fizik dan Matematik ini dalam konteks memperlihatkan KEINDAHANnya di peringkat sekolah. Pada pandangan saya, perlu ada keperluan untuk pensyarah universiti turun ke sekolah dalam membantu meningkatkan minat pelajar terhadap Sains dan Matematik (dengan ilmu PhD yang ada pada setiap pensyarah). Masalah pelajar di universiti dalam Sains & Matematik (iaitu asas-asas subjek ini) mesti ada hubungkait dengan PdP sewaktu di peringkat persekolahan. Kesilapan di peringkat sekolah akan memberi kesan kepada pengajian pelajar di universiti.

Jadi, sewaktu memandu pulang dari Kampus UniMAP Pauh Putra ke rumah saya di Jitra, sekitar Disember 2015, saya merangka program ini dalam minda saya. Secara kebetulan, ada beberapa rakan jiran taman perumahan saya yang terdiri dari guru-guru sekolah, ada dari sekolah sains (SBP) dan MRSM.

Dalam merealisasikan hal ini, saya berhubung terus dengan dua orang rakan dalam taman perumahan saya, guru di SM Sains Kepala Batas, SM Pokok Sena dan SMKA Kedah. Untuk permulaan, saya utuskan surat permohonan kepada pihak sekolah untuk melaksanakan ceramah ‘The Beauty of Physics & Mathematics’.

Sekolah pertama yang saya laksanakan, Siri-1, adalah SMKA Kedah di Alor Star. Diadakan pada 24 Januari 2016.

Difahamkan setakat hari ini, Dr telah menjelajah hampir 60 buah sekolah-sekolah di beberapa bahagian di semenanjung Malaysia dengan aktiviti ceramah tentang fizik dan matematik kepada pelajar-pelajar sekolah secara ‘percuma’. Dari mana datangnya kekuatan ini dan bergerak pula secara solo?

Untuk rekod, siri ceramah The Beauty of Physics & Mathematics tahun 2016, saya telah berjaya laksanakan sebanyak 28 siri (dari Januari sehingga Oktober 2016), dan sebanyak 53 buah sekolah menengah terlibat (terdapat beberapa siri ceramah yang melibatkan beberapa buah sekolah dikumpulkan dalam satu program). Dari siri-28 ini, saya sambung bilangannya untuk siri ceramah tahun 2017. Siri-29 (iaitu siri pertama tahun 2017) diadakan di SBP Integrasi Gopeng, Perak. Sehingga siri-45 (dalam bulan April 2017), sebanyak 80 buah sekolah telah terlibat.

Untuk tahun 2017 ini, saya buka ceramah kepada Sekolah Kebangsaan (untuk murid Tahun 5 & 6). Saya kaitkan silibus Sains sekolah rendah yang berkaitan dengan Fizik dan saya namakan ceramah ini sebagai ‘Keindahan Sains melalui Fizik dan Matematik’. Sekolah Kebangsaan pertama yang saya laksanakan ceramah ini adalah SK Seri Gelugor, Kerteh, Terangganu pada 23 Januari 2017.

Saya laksanakan siri ceramah ini secara percuma. Saya tidak mengenakan sebarang bayaran untuk ceramah saya. Saya gazetkan kawasan Zon Utara, dari Ipoh ke Padang Besar, segala kos adalah percuma. Saya hanya perlukan kos pengangkutan dan penginapan untuk ceramah di luar Zon Utara ini seperti di KL, Selatan dan Pantai Timur. Ceramah saya tetap percuma, tiada sebarang bayaran honorarium dikenakan.

Bergerak secara solo, ya, saya lakukan semuanya seorang diri, dari merangka slaid presentasi, konsep, poster, jadual dan berhubung dengan pihak sekolah. Semuanya saya lakukan berseorangan. Mungkin perkataan yang lebih sesuai adalah ‘one-man army’. Perkataan ini diberikan oleh seorang senior saya, pensyarah di USM, apabila beliau memberikan komen dalam poster khas yang saya buat akhir tahun 2016 (sebagai satu bentuk promosi, di mana saya memuat naik poster ini dalam Facebook).

Saya iklan/promosikan program ceramah saya ini melalui Facebook dan Telegram “Guru Fizik Malaysia”, juga melalui bantuan promosi dalam  kumpulan WhatsApp rakan-rakan saya. Untuk tahun 2017, promosi melalui cara ini sangat berkesan berbanding pada awal siri ceramah ini dilaksanakan pada 2016.

Secara itlaknya, saya suka bekerja secara sendiri. Itu cara saya. Bukan saya tak suka dalam kumpulan, tapi untuk program ini saya suka secara sendiri. Lebih fleksibel, lebih mudah dan tidak terkongkong dengan hal-hal lain (jika secara kumpulan). Seorang diri lebih mudah bergerak, lebih cepat dan lebih banyak kebebasan. Saya akan laksanakan mengikut apa yang saya suka dan apa yang saya mahukan. Kepuasan dalam melaksanakannya secara solo.

Ada guru dan rakan yang bertanya kepada saya, ‘tak penat ke buat secara solo’? Kadangkala saya hanya senyum sahaja sebagai jawapan kepada soalan ini. Pada saya kekuatan dalam sesuatu hal ini akan wujud jika ianya dilaksanakan bukan kerana ‘Sasaran Kerja Tahunan (SKT)’ atau sebagai ‘KPI’. Ianya dilaksanakan kerana minat dan kerana kita suka laksanakannya. Keghairahan mengatasi penat lelah. Dalam hidup kita akan ada hal yang kita minat. Sudah pasti akan wujud kekuatan untuk melaksanakannya.

Boleh ceritakan sedikit latarbelakang pengajian Dr ?

Latarbelakang bidang akademik saya adalah Fizik. Ketiga-tiga ijazah akademik saya dalam bidang Fizik. Ijazah pertama saya dalam Fizik Gunaan (major) dan Matematik (minor), Ijazah Sarjana saya dalam bidang Fizik Teori (Theoretical Physics), kedua-duanya dari Universiti Sains Malaysia (USM). Saya menyambung pengajian PhD saya dalam bidang Fizik Teori di School of Physics & Astronomy, University of Nottingham UK. PhD saya secara amnya dalam bidang Fizik Atom iaitu kajian Kondensasi Bose-Einstein (BEC). Kondensasi Bose-Einstein adalah satu fasa jirim pada keadaan suhu menghampiri suhu sifar mutlak (~ 0 Kelvin atau ~ – 273.15°C).

Fokus penyelidikan yang dijalankan sekarang?

Fokus penyelidikan saya adalah dalam permodelan Fizik dan Matematik. Kajian berkenaan atom dan permukaan bahan serta melihat kesan Refleksi Kuantum Kondensasi Bose-Einstein (BEC) dari permukaan bahan (permukaan planar dan melengkung). Kajian atom dan permukaan bahan ini adalah sebahagian dari kajian dalam bidang Kuantum Optik mengikut Teori Casimir-Polder. Fokus kajian saya adalah untuk melihat kesan geometri permukaan bahan terhadap atom dan juga BEC (mengkaji kebarangkalian pantulan atom-atom dan juga dinamika fluktuasi kuantum sewaktu proses pelanggaran antara BEC dan permukaan bahan). Perilaku kebarangkali pantulan BEC (atom tak linear) pada kelajuan rendah (syarat utama Kuantum Refleksi) adalah tidak menepati perilaku satu atom (linear).

Kajian awal berkenaan hal ini secara eksperimen telah dilakukan oleh kumpulan penyelidik BEC di Massachusset Institute of Technology (MIT) yang diketuai oleh Pemenang Hadiah Nobel Fizik 2001, Wolfgang Ketterle sekitar tahun 2006. Sewaktu hasilan eksperimen ini diterbitkan dalam Physical Review Letters, 97, 093201 (2006), hal ketidaktepatan kebarangkalian pantulan pada kelajuan rendah ini telah mendapat bantuan dari simulasi permodelan Fizik kumpulan penyelidik yang diketuai oleh penyelia PhD saya di University of Nottingham UK. Itulah salah satu sebab kajian Refleksi Kuantum BEC ini dilanjutkan dalam kajian PhD saya, memfokuskan atom Rubidium (⁸⁷Rb) BEC, berlainan dengan kajian MIT iaitu atom Sodium (²³Na) BEC.

 Mengapa fizik teori menjadi pilihan?

Saya tiada bakat dalam hal eksperimen. Dari zaman sekolah, saya kurang minat terhadap set eksperimen. Saya lebih sukakan persamaan Matematik dan menyelesaikan sesuatu masalah dalam Matematik itu lebih memberikan saya kepuasan berbanding hal eksperimen.

Bagaimana Dr melihat perkembangan bidang sains teras (sains fundamental) di Malaysia pada hari ini?

Kurang baik! Kurang dipedulikan!

Saya boleh katakan bahawa bidang sains fundamental kita adalah baik sekitar tahun 80an, tetapi semakin kurang keterlihatan sewaktu tahun 90 an dan seterusnya. Jika dalam bidang fizik teori, tidak ramai bilangan penyelidik yang mempunyai PhD. Boleh dikatakan ‘hampir pupus ’. Sains teras ini bukanlah secara teori matematik semata-mata, ianya juga melibatkan bidang eksperimen yang memfokuskan kepada kajian teras seperti perilaku bahan, iaitu segala kajian eksperimen sebelum sesuatu itu boleh dijadikan sebagai produk yang boleh digunakan.

Kadangkala masyarakat hanya berpandangan, sains teras itu jika ianya berkait dengan persamaan matematik sahaja. Itu tak benar! Sains fundamental juga melibatkan kajian eksperimen seperti kajian perilaku elektron, ciri-ciri elektrikal dan elektronik bahan, struktur bahan elektronik, menghasilkan tiub nano karbon, grafin, dua-dimensi elektron gas (2DEG), dan yang semisal dengannya. Sains teras/asas itu dimotivasikan dari keinginan ingin tahu manusia (curiosity) manakala aplikasi sains (kejuruteraan dan teknologi) itu adalah satu rekaan atau ciptaan untuk menjawab sesuatu persoalan yang spesifik.

Bidang kajian fundamental ini semakin dipinggirkan di Malaysia. Hampir kesemuanya memfokuskan kepada kajian produk dan berasaskan teknologi. Ada yang berpandangan kajian fundamental tidak perlu kerana yang lebih utama adalah produk (hasil) yang mampu dipasarkan. Tapi, apakah kajian produk dan keberhasilan produk itu benar-benar mampu dipasarkan? Saya bukan anti kepada kajian produk atau kajian teknologi. Tetapi untuk kita benar-benar ada sesuatu produk yang baik, ianya perlu kepada kekuatan dalam bidang fundamental. Keperluan untuk adanya sinergi antara sains fundamental, kejuruteraan dan teknologi. Bukan atas ukuran bilangan pingat pertandingan produk yang dimenangi. Itu bukan bersifat realiti, itu lebih kepada nilai pertandingan sahaja.

Fundamental itu seharusnya diberikan ruang yang lebih agar akan terhasil produk dan inovasi yang ‘benar-benar’bersifat produk dan inovasi. Inovasi perlu kepada kekuatan dalam fundamental untuk kita ‘ubah’ kebolehan sesuatu produk. Sentuhan inovasi bukan hanya pada bidang kejuruteraan semata-mata. Ianya perlu kepada kekuatan dalam bidang fundamental seperti Fizik, Matematik, Kimia dan Biologi.

Malaysia masih belum terlambat untuk mengangkat kembali nilai dan taraf bidang fundamental, walaupun kita sudah agak lama meletakkan nilai sains fundamental itu terlalu rendah. Kadangkala hanya setaraf subjek sekolah menengah atas sahaja.  Untuk kita punyai nilai ilmu Sains dan Teknologi yang dimiliki sepenuhnya oleh Malaysia, kita perlu mengangkat kembali taraf sains fundamental ke tahap yang betul agar ianya mampu menguatkan asas-asas teknologi ciptaan kita. Keperluan untuk mewujudkan semangat ‘Nasionalisme dalam Sains dan Teknologi’. Ini yang perlu kita ada.

Terdapat KEINDAHAN dalam kajian sains fundamental dan tidak kesemua yang dikaji akan menghasilkan aplikasi yang pantas. Kekuatan terhadap bidang sains fundamental tidak akan merugikan negara, walaupun tiada aplikasi (produk) segera. Berkemungkinan ianya mengambil masa yang lama, atau, ianya mungkin akan menghasilkan sesuatu untuk bidang yang lain. Ambil contoh internet, jika tidak kerana kajian fundamental Fizik Zarah di CERN, tidak akan terhasil ‘world wide web (www)’. Begitu juga seperti cadangan dari ahli Fizik tersohor, Richard Feynman (Pemenang Hadiah Nobel Fizik 1965) melalui syarahan beliau yang sangat popular iaitu “There’s a plenty of room at the bottom” yang disampaikan pada 29 Disember 1959 di Caltech. Dari syarahan ini terhasilah bidang Nanoteknologi. Begitu jugalah dengan kajian matematik berkenaan ‘group theory’ yang diambil manfaatnya oleh dalam bidang Fizik, Kimia dan Sains Bahan. Kajian fundamental ini adalah satu bentuk ‘pelaburan jangka panjang’ dalam kelestarian ilmu Sains dan Teknologi.

Harapan dan cadangan Dr mengenai masa depan pendidikan STEM di Malaysia?

Kukuhkan dan angkat kembali martabat sains fundamental ke tahap yang sebenarnya. Selagi kita hanya melihat sains fundamental sekadar subjek Sains peringkat sekolah menengah atas, selagi itulah pendidikan STEM kita tidak akan berjaya untuk mencapai sasaran yang dikehendaki. Iaitu sasaran yang sama taraf dengan negara-negara maju di barat. Jika kita lihat dari perkataan STEM, huruf S itu adalah ‘Science’, dan ianya adalah sains fundamental iaitu Fizik, Kimia dan Biologi. Huruf T dan E adalah ‘Technology’ dan ‘Engineering’ iaitu hasil dan keupayaan menghasilkan produk, dan huruf terakhir ‘M’ adalah ‘Mathematics’. Maka, pada padangan saya, untuk kita berjaya dalam ‘T & E’, kita haruslah mempunyai kekuatan dalam ‘S’ dan ‘M’ –  kerana ‘Science dan Mathematics’ mengapit ‘Technology dan Engineering’.

Untuk STEM itu berjaya, huruf S,T,E, dan M itu memberikan sebutan ‘STEM’, maknanya, secara analogi, kesemua huruf-huruf itu mestilah mempunyai tahap yang sama-rata. Kita tidak boleh menyebut STEM dengan meninggalkan sebutan ‘S’ dan ‘M’. Selagi kita tidak menyamatarafkan semua huruf-huruf ini, seperti kita lebihkan ‘T dan E’, maka selama itulah pendidikan STEM akan gagal. Kita mungkin boleh ada bermacam program dan aktiviti berkaitan STEM, tetapi ianya mestilah adil kepada semua bidang, iaitu fundamental dan aplikasi. Jika kita hanya lebihkan ‘Teknologi dan Kejuruteraan’, maka STEM akan gagal dan pendidikan sains di peringkat sekolah akan pincang. Kekuatan pada sains fundamental kita pinggirkan. Kesemua harus sama-taraf.

Untuk pendidikan STEM ini berjaya, ianya memerlukan masa yang panjang. Kesemua pihak harus bersama membantu menjayakannya. Bukan hanya pendidik di sekolah, pendidik di universiti juga perlu memainkan peranan utama. Silap di sekolah akan memberi kesan yang besar di peringkat pengajian universiti.

Pelajar di Malaysia relatifnya ramai dan besar jumlahnya. Sesuatu dasar pendidikan itu berkait dengan bilangan pelajarnya. Pemantauan agak sukar jika jumlah yang besar. Kedua-dua pihak (guru dan pensyarah) perlu bekerjasama dalam memastikan pendidikan STEM ini berjaya. Pensyarah perlu membantu guru di sekolah dalam hal ehwal pendidikan seperti konsep dalam sains yang mempunyai kesukaran dalam kefahaman pelajar, pensyarah di universiti boleh membantu dengan ilmu PhD yang dimilikinya. Paling kurang pun dengan membantu meningkatkan minat dan keghairahan pelajar dalam bidang Sains dan Teknologi.  Kehadiran pensyarah berstatus PhD di sekolah sudah mampu untuk merubah minat pelajar, kerana pelajar dapat melihat dan mendengar penjelasan dari pakar ilmu Sains dan Teknologi secara ‘live’!.

Kepada pensyarah universiti, sumbanglah ilmu anda, sekadar yang anda mampu. Keberadaan anda di sekolah sebenarnya telah berjaya merubah persepsi pelajar terhadap Sains dan Teknologi, jikapun sedikit kesannya, ianya adalah jauh lebih baik daripada langsung tiada kesan. Dengan lebih ramai pensyarah menyampaikan ceramah di sekolah, saya pasti satu gelombang baru akan terhasil, dan semoga ianya dapat menyemarakkan lagi rasa suka, minat dan cinta pelajar terhadap Sains dan Teknologi.

Gambar-gambar kenangan