Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) adalah salah satu dari 12 fakultas dan sekolah yang bertempat di Institut Teknologi Bandung. FMIPA ITB didirikan pada tanggal 6 Oktober 1947 dan merupakan fakultas tertua dalam bidang MIPA di Indonesia. Per tahun 2019, FMIPA ITB terdiri atas 5 program studi sarjana:
Astronomi
Kimia
Fisika
Matematika
Aktuaria
Empat di antara kelima program studi di atas sudah terakreditasi secara internasional. Astronomi, Fisika, dan Matematika mendapat akreditasi dari badan akreditasi Jerman, ASIIN (Accreditation Agency for Degree Programs in Engineering, Informatics/Computer Science, the Natural Sciences and Mathematics), sementara Kimia terakreditasi oleh Royal Society of Chemistry dari UK.
Kegiatan akademik FMIPA ITB didukung oleh tenaga pengajar sebanyak 210 dosen tetap dengan sedikitnya 86% bergelar doktor yang diperoleh dari berbagai universitas dari mancanegara. Selain itu, masing-masing prodi FMIPA terbagi atas kelompok-kelompok keilmuan (15 secara keseluruhan) yang bertujuan untuk melaksanakan penelitian di berbagai bidang. Kegiatan akademik FMIPA juga didukung oleh fasilitas-fasilitas seperti laboratorium (untuk kimia, fisika, dan komputasi), observatorium (untuk astronomi), dan perpustakaan terpadu.
FMIPA ITB memiliki visi untuk menjadi fakultas terkemuka, pelopor pengembangan matematika dan sains serta memberikan kontribusi bagi kesejahteraan bangsa. Misi FMIPA ITB antara lain:
Menyelenggarakan pendidikan terbaik dalam matematika dan sains untuk menghasilkan lulusan berkarakter dan berdaya saing global.
Melaksanakan penelitian berkualitas dan terdepan dalam matematika dan sains.
Melaksanakan pelayanan publik dan dan pemberdayaan masyarakat melalui pemanfaatan kepakaran fakultas bagi kesejahteraan masyarakat.
Masih banyak yang dapat diketahui tentang FMIPA ITB; blog ini hanya sekadar pengantar menuju dunia MIPA.
KU-1160 Pengantar Keilmuan MIPA (atau PKMIPA) adalah sebuah mata kuliah umum yang bertujuan memperkenalkan pembelajaran serta prospek kerja dari setiap program studi (prodi) di dalam Fakultas MIPA ITB.
Kenapa harus ada PKMIPA? Sesuai dengan tujuan PKMIPA di atas, mata kuliah ini dibuat agar mahasiswa-mahasiswa FMIPA mengenal setiap prodi yang ada dalam fakultas dengan baik. Dari sini, diharapkan setiap mahasiswa dapat membuat pilihan jurusan yang benar-benar sesuai dengan minat dan tujuan karier mereka.
Seperti apa sih pelaksanaan mata kuliahnya?
Kuliah PKMIPA dilaksanakan di kelas (seperti pada umumnya) dan diajar oleh satu tim yang berisi dosen-dosen prominen dari setiap prodi. Tiap pertemuan diajar oleh dosen dari prodi yang berbeda-beda, lho. Jadi, kamu selalu akan mendapat sesuatu yang baru tiap pertemuan.
Selain itu, ada juga kuliah tamu (visiting lecture) untuk PKMIPA. Di sini, semua kelas digabung dan ITB mengundang seorang alumni FMIPA sebagai pembicara untuk memaparkan perkembangan dan aplikasi MIPA baik di dunia riset maupun kerja. Tiap pertemuan dilayani oleh pembicara dari prodi yang berbeda-beda juga.
Apa saja yang dibahas dalam mata kuliah ini?
Sekilas tentang setiap prodi (sejarah singkat, kelompok keilmuan, fasilitas, program-program akademik, dsb.)
Sekilas tentang perkembangan MIPA (ilmuwan-ilmuwan penting beserta penemuannya, aspek-aspek menarik dari setiap mata pelajaran)
Struktur perkuliahan dan cakupan materi yang diajarkan dalam setiap prodi
Aplikasi dari pembelajaran setiap prodi di dunia nyata (prospek kerja, penelitian terkait)
Kimia adalah salah satu dari kelima program studi sarjana di FMIPA ITB. Diresmikan pada tahun 1947, Kimia ITB bertujuan untuk memberi pengetahuan dan keterampilan dalam ilmu kimia secara komprehensif sebagai bekal untuk menyelesaikan masalah dalam masyarakat. Prodi Kimia ITB terakreditasi baik secara nasional (oleh BAN-PT) maupun internasional (oleh Royal Society of Chemistry).
Kimia ITB terbagi atas 4 kelompok keilmuan untuk melaksanakan penelitian, antara lain:
Kimia Analitik
Kimia Fisik dan Anorganik
Kimia Organik
Biokimia
Fasilitas pendukung prodi Kimia meliputi gedung Basic Science Center A (pusat prodi Kimia dan Fisika ITB) dan B (Lab Kimia Dasar), Gedung Kimia Utara/Baru yang dilengkapi dengan laboratorium khusus dan ruang kelas (gambar diatas), dan Gedung Pusat Antar Universitas (sekarang Gedung Riset dan Inovasi). Kegiatan akademik didukung oleh 50 dosen lulusan berbagai perguruan tinggi di dunia (Indonesia, USA, Eropa, Jepang, dsb.). Adapun kegiatan pembelajaran Kimia ITB terdiri:
Kuliah & kuliah lapangan
Praktikum & asistensi praktikum
Kunjungan & magang di industri
Proyek penelitian tugas akhir
Lulusan Kimia ITB diharapkan, antara lain:
Mampu berpikir rasional dan kritis dalam problem solving
Mampu menelusuri, menginterpretasi, dan mengevaluasi informasi kimia dari berbagai sumber.
Memiliki kesadaran dan pengetahuan tentang keselamatan kerja
Mampu mengomunikasikan gagasan dan informasi ilmiah secara lisan dan tulisan
Mampu bekerja dalam kelompok dengan mengedepankan karakter terbuka dan aktif.
Dasar Pembelajaran
Kimia adalah ilmu yang mempelajari komposisi, struktur, sifat-sifat dan perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan tersebut.
Mula-mula, kimia dikenal sebagai alchemy. Namun alchemy tidak memiliki basis/dasar metode ilmiah, hanya sekedar bermain campur-aduk. Kimia Pra-Sains (sebelum metode ilmiah) diawali dengan munculnya Teori Atom Demokritos yang didasarkan pada logic & reason. Pelopor Kimia Modern antara lain:
Lavoisier: Hukum Kekekalan Massa, berdasarkan eksperimen.
Proust: Hukum Perbandingan Ganda
Dalton: Landasan teori (Teori Atom, Hukum Perbandingan Berganda, Hukum Tekanan Parsial).
dan berbagai ilmuwan lainnya yang meletakkan hukum-hukum dasar kimia.
Tema-tema besar Kimia terdiri atas:
Peran Partikel Mikro: Sifat makroskopik materi ditentukan oleh sifat partikel-partikel kecil penyusunnya.
Elektron Penentu Sifat Materi: Sifat dan perilaku partikel kecil beserta interaksinya ditentukan terutama oleh susunan elektron di permukaannya -> Contoh: Cara unsur berikatan
Keberulangan Sifat: Sifat-sifat partikel di alam dapat dikategorikan karena terdapat keteraturan -> Tabel Periodik
Prinsip Kekekalan: Alam selalu berubah. Walaupun demikian, terdapat prinsip-prinsip kekekalan yang terkait dengannya -> Hukum Kekekalan Massa, Hukum Kekekalan Energi
Keadaan Energi Potensial Terendah: Perubahan seringkali menuju keadaan energi potensial/kimia terendah.
Alam Semesta Cenderung Menuju Ketidakteraturan: Semua perubahan di alam menuju ketidakteraturan -> Konsep entropi
Penghambat Perubahan: Ada yang mencegah agar alam ini tidak “ambruk” akibat menuju ketidakteraturan. -> Contoh: Energi Aktivasi.
Kimia di Dunia Sekarang
Kimia terbagi atas berbagai cabang seperti kimia fisik (termokimia, kinetika, elektrokimia, dsb.), kimia organik, kimia anorganik, kimia komputasi, kimia analitik, dan masih banyak lagi. Semua cabang kimia umumnya berhubungan dengan bidang-bidang lain sehingga aplikasinya sangat luas. Masing-masing memiliki keunikan sendiri, tetapi kerja sama interdisipliner dapat memajukan IPTEK. Oleh karena itu, kimia sering disebut sebagai central science. Contoh aplikasi kimia di bidang lain adalah:
Fisika: Nanoteknologi
Biologi: Bioteknologi dan Biokimia
Rekayasa (Teknik): Teknik Kimia, Teknik Material & Metalurgi
Medis: Farmasi
Sains Komputasi: Kimia Komputasional
Sains Kebumian & Antariksa: Geokimia, Astrokimia
Kimia terkenal untuk menyediakan solusi untuk berbagai kebutuhan dunia, seperti sumber energi yang praktis (baterai, sel bahan bakar, dan proses hidrogenasi karbon dioksida) atau kebutuhan material ringan serbaguna (plastik, nilon, dan polimer lainnya) maupun khusus (material nano, sensor dan katalis). Aplikasinya yang luas membuka kesempatan yang besar untuk penyelesaian masalah.
Sampai saat ini masih banyak pertanyaan di dunia yang harus dijawab kimia. Coba pikirkan: apakah kamu memiliki pertanyaan/masalah yang dapat dijawab oleh kimia?
Bagaimana cara menangani pemanasan global?
Bagaimana cara menangani limbah industri?
Apakah fluorida perlu ditambahkan ke sumber air lokal?
Apakah GMO (Genetically Modified Organisms) aman?
Apa yang harus menjadi sumber-sumber energi utama kita di masa depan?
Apakah obat umum efektif?
Apa yang terjadi pada lapisan ozon?
Seputar Fasilitas: Lab Kimia Dasar
Lab Kimia Dasar, yang terletak di Basic Science Center B, merupakan salah satu fasilitas pendukung pembelajaran kimia di ITB. Lab Kimia Dasar merupakan pusat praktikum mata kuliah Kimia Dasar IA, IIA, IB, dan IIB untuk mahasiswa tingkat pertama.Lab Kimia Dasar dilengkapi dengan peralatan dari pipet, gelas ukur dan tabung reaksi sampai oven, hotplate, dan ruang asam.
Praktikum dilaksanakan dengan bantuan asisten praktikum yang umumnya merupakan mahasiswa tingkat atas (‘kakak tingkat’ bagi mahasiswa tingkat pertama). Lab Kimia Dasar menjadi tempat bukan hanya untuk mendapat kemampuan riset, tetapi juga membangun relasi dan membagikan pengetahuan melalui asistensi.
Astronomi merupakan salah satu dari kelima program studi sarjana di FMIPA ITB. Astronomi ITB berdiri pada tahun 1951, ditandai dengan dikukuhkannya G.B. van Albada sebagai Guru Besar Astronomi. Fasilitas utamanya, Observatorium Bosscha, didirikan pada tahun 1923. Disamping Observatorium Bosscha, kegiatan akademik Astronomi ITB juga dilaksanakan di Gedung Center for Advanced Studies (seperti Matematika ITB) lantai 6. Astronomi ITB terbagi atas 3 kelompok keilmuan yaitu:
Tata Surya
Fisika Bintang
Galaksi & Kosmologi
Lulusan Astronomi ITB diharapkan, antara lain:
Memahami pengetahuan dasar tentang ilmu alam dalam hal hukum dasar dan logika hubungan matematika.
Mengidentifikasi dan memecahkan masalah ilmiah dengan menggunakan metode ilmiah dalam etika profesional.
Menjelajahi subyek interdisipliner dan teknologi di bidang yang berhubungan dengan astronomi.
Mengkomunikasikan pengetahuan dan keterampilan ilmiah mereka dalam presentasi lisan dan laporan tertulis.
Bekerja secara etis sebagai individu maupun sebagai tim dan mengembangkan sikap yang baik terhadap kerja sama.
Mengenali posisi dan peran astronomi dalam peradaban manusia dan mempertahankan antusiasme yang kuat dalam ilmu.
Dasar Pembelajaran
Astronomi adalah cabang ilmu alam dasar yang mempelajari fenomena fisis yang melibatkan entitas terkecil dalam alam semesta (partikel paling fundamental yang mungkin hanya ada di alam semesta dini) hingga terbesar (alam semesta itu sendiri).
Secara garis besar, Astronomi memakai ilmu matematika dan fisika agar segala peristiwa yang terjadi di ruang angkasa tidak hanya dapat diamati tapi juga dapat dimengerti dan dimodelkan. Selain matematika dan fisika, pengembangan perangkat lunak, pemrograman, analisis model, dan statistika juga digunakan dan dilakukan di sini.
Bumi merupakan lingkungan yang sangat mikro dalam alam semesta, sehingga terasa penting mempelajari Astronomi untuk memperluas cakrawala manusia tentang kenyataan alam semesta dan melihat bumi dan kehidupan kita dalam perspektif yang menyeluruh.
Alam semesta adalah penyedia data utama. Peristiwa-peristiwa luar angkasa umunya ekstrim dan sulit disimulasikan di laboratorium bumi. Peristiwa-peristiwa seperti supernova dan lubang hitam sudah ada; Kita tinggal mengembangkan teknik untuk mencari dan menelitinya.
Ilustrasi Lubang Hitam
Representasi Tata Surya
Astronomis bekerja dengan data dari alam semesta, analisis statistik, dan pengetahuan fisika yang berlaku di bumi dan sekitarnyauntuk membangun deskripsi tentang alam semesta dan isinya yang sangat beragam dan menakjubkan.
Contoh penemuan Astronomi yang membawa dampak besar: Penemuan ekspansi alam semesta. Alam semesta bergerak meluas dan menjauh, bahkan semakin lama semakin dipercepat.
Astronomi di Dunia Sekarang
Dulu, Astronomi dianggap sebagai salah satu ilmu yang wajib dikuasai. Kemajuan suatu bangsa tergantung akan itu. Contoh:
Petani sering menaruh patokan untuk kapan menabur akan munculnya suatu bintang tertentu.
Mesir bisa memprediksi kapan sungai Nil banjir dengan munculnya bintang Sirius, salah satu bintang paling terang.
Budaya Maya dan Inka.
Bagaimana di zaman sekarang? Sekarang kita bisa menentukan waktu dengan jam, tidak perlu dengan melihat bintang. Namun mengapa masih ada negara-negara yang berinvestasi di penelitian Astronomi? (Contoh: AS sudah menghabiskan $5 miliar untuk riset, pembuatan, dan pemeliharaan Hubble Space Telescope)
Hal itu dikarenakan ilmu Astronomi mendorong kemajuan ilmu lain:
Teknologi: Deteksi gelombang elektromagnetik, CCD Camera, komputasi, dan berbagai kemajuan lainnya
Geodesi: Sistem penentuan posisi global dengan teknik interferometri (VLBI)
Sains Kebumian: Cuaca antariksa dan iklim.
Sains Luar Angkasa: Penerbangan dan satelit.
Matematika: Geometri, Aljabar, dan Statistika.
Seputar Fasilitas: Observatorium Bosscha
Observatorium pada dasarnya adalah laboratorium untuk astronomis. Perbedaannya dari lab yang umum (seperti lab fisika dan kimia) adalah pengamat tidak bisa berinteraksi dengan objek yang diamati. Sebagaimana yang sudah disebutkan sebelumnya, Observatorium Bosscha dibangun jauh sebelum Astronomi ITB diresmikan, yaitu pada tahun 1923. Namanya diambil dari pembangunnya, Karel A. F. Bosscha.
Karel Albert Rudolf Bosscha (klik gambar untuk info lebih lanjut)
Bosscha awalnya sering berganti-ganti profesi, bahkan membeli tambang emas di Kalimantan, namun dia akhirnya kembali ke Sukabumi dan memilih mengelola kebun teh Malabar, Pangalengan.
Datanglah astronom Joan Voûteke Batavia untuk membantu penentuan batas tanah dengan Malaysia. Bosscha yang sudah kaya dan tertarik dengan astronomi mengajak Voûte membangun observatorium, bahkan menawarkan untuk membayarkan biaya pembangunan.
Voûte memilih Lembang menjadi tempat observatorium dan menjadi direktur observatorium sampai kemerdekaan RI, saat Soekarno mengadakan nasionalisasi aset Belanda. Adanya jurusan Astronomi pada saat itu bertujuan untuk mengelola Observatorium Bosscha karena Soekarno sendiri pada saat itu tidak mengerti Observatorium Bosscha untuk apa.
Observatorium Bosscha bukan sekedar 1 ruangan teropong besar, tetapi satu kompleks dengan berbagai perannya masing-masing. Fasilitas yang terdapat di Observatorium Bosscha antara lain:
Mikrodensitometer, Astrophotometer Eichner, dan peralatan lainnya.
Fasilitas pelengkap: perpustakaan yang cukup lengkap dan up-to-date, sebuah bengkel, fasilitas jaringan komputer dan internet, ruang kuliah dan ruang baca
Matematika adalah salah satu dari kelima program studi sarjana di FMIPA ITB. Didirikan pada tahun 1948, prodi Matematika terakreditasi baik secara nasional (oleh BAN-PT) maupun secara internasional (oleh ASIIN). Awalnya, jurusan Matematika hanya bertujuan untuk mendidik kandidat guru matematika. Namun seiring berjalannya waktu, prodi Matematika berkembang untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Program magister diadakan pada tahun 1979, dilanjutkan dengan program doktor pada tahun 1997.
Prodi Matematika terbagi atas 5 kelompok keilmuan untuk melaksanakan penelitian:
Aljabar
Analisis & Geometri
Matematika Kombinatorik
Matematika Industrial & Keuangan
Statistika
Pusat prodi Matematika berada di gedung Center for Advanced Studies (CAS) di sisi utara kampus ITB lantai 4 dan 5. CAS dilengkapi dengan laboratorium komputer, perpustakaan terpadu, ruang rapat dan diskusi, serta lounge fakultas untuk mahasiswa.
Matematika ITB berjuang untuk membangun pendidikan yang berkualitas tidak hanya melalui kelas, tetapi juga melalui interaksi antar penduduk fakultas dan didukung oleh fasilitas. Lulusan Matematika ITB diharapkan memiliki kemampuan:
Analisis
Real Problem Solving
Berpikir Kritis
Komunikasi Multidisipliner
Dasar Pembelajaran dan Contoh Materi yang Diajarkan
Matematika adalah sains abstrak tentang kuantitas, ruang, dan bilangan. Matematika dapat dipelajari sendiri (matematika murni) atau digunakan dalam bidang lain seperti teknik, komputasi, dan ekonomi (matematika teraplikasi).
Pembelajaran Matematika didasarkan pada problem-solving (pemecahan masalah) dengan Matematika sebagai salah satu perangkatnya. Matematika bisa bertahan sampai sekarang karena matematika memberi kesempatan yang luas untuk menyelesaikan masalah melalui pengembangan rumus dan aplikasi. Sebagai contoh, komputer zaman sekarang dapat diprogram untuk menyelesaikan perhitungan dan membuat gambar/model.
Kekuatan ilmu matematika terletak pada abstraksi, yaitu pendekatan masalah melalui berbagai konsep dan gagasan. Secara garis besar, Matematika ITB mengajarkan cara mendekati suatu masalah dengan membuat model matematika (Matematika Permodelan), lalu mengomunikasikan model tersebut beserta solusi masalahnya secara teliti dan tepat (Bukti Matematika).
Matematika Permodelan adalah penggunaan matematika untuk:
Mendeskripsikan dan menjelaskan fenomena nyata;
Menginvestigasikan permasalahan atau pertanyaan penting tentang dunia yang kita lihat;
Menguji ide; dan
Membuat prediksi akan dunia nyata.
Salah satu bentuk aplikasi matematika permodelan di zaman sekarang adalah Marquadt Beauty Analysis dimana matematika digunakan untuk mengkuantifikasi sesuatu yang subjektif seperti kecantikan.
Contoh Matematika Permodelan
Visualisasi semua tripel Pythagoras yang mungkin (klik gambar untuk melihat video)Spiral kumpulan titik (p, p) untuk p bilangan prima dalam koordinat polar (klik gambar untuk melihat video)
Contoh Pembuktian Matematika
Cuplikan pembuktian teorema Pythagoras oleh salah seorang mahasiswa FMIPA ITB menggunakan persamaan diferensial.
Bukti intuitif dari Identitas Euler (klik gambar untuk melihat video)
Suatu model matematika (atau secara umum, pernyataan matematika apapun) harus dapat dibuktikan kebenarannya. Untuk membuktikan suatu pernyataan matematika, dibutuhkan suatu sistem yang rigorous (teliti & tepat), dimana semua variabel dan langkah kerja yang diambil sesuai dengan prinsip-prinsip matematika.
Suatu bukti dalam matematika bisa bersifat intuitif (dari visualisasi atau logika) maupun formal (dengan prinsip matematika yang terstruktur). Namun secara umum, formulasi suatu pembuktian terdiri atas:
Membuat anggapan dasar (permisalan atau asumsi)
Menentukan kesimpulan yang ingin dicapai
Mengambil langkah intermediet, yaitu penjelasan secara rigorous dan sistematis dari anggapan dasar sampai kesimpulan. Langkah intermediet ini bisa berupa aljabar sederhana maupun analisis kompleks dan prinsip-prinsip lain dalam matematika.
Matematika di Dunia Sekarang
Salah satu aplikasi matematika terbesar di dunia sekarang adalah dalam bidang perbankan dan stabilitas sistem keuangan. Sistem keuangan penting untuk keamanan proses ekonomi (menghindari krisis dan inflasi). Dalam bidang ini, model matematika digunakan untuk memprediksi berbagai kemungkinan gangguan terhadap sistem keuangan. Matematika di sini merupakan bagian dari financial engineering bersama dengan statistika dan ilmu ekonomi.
Salah satu bentuk financial engineering, yaitu persamaan penentu kemungkinan bank mengalami kebangkrutan. Cuplikan dari sebuah makalah (klik gambar untuk membaca).
Komite Stabilitas Sistem Keuangan Indonesia yang terdiri atas (urut dari kiri ke kanan): 1. Ketua Dewan Komisioner Otoritas Jasa Keuangan, Wimboh Santoso 2. Menteri Keuangan Indonesia, Sri Mulyani 3. Gubernur Bank Indonesia, Perry Warjiyo 4. Ketua Dewan Komisioner Lembaga Penjamin Simpanan, Halim Alamsyah
An Introduction to Math & Natural Sciences 