Sekolah sebagai Living Lab: Mentransformasi Permasalahan Lokal Menjadi Inovasi STEAM Global melalui Ekosistem Sekolah Siap AI

Ringkasan Eksekutif

Didirikan pada tahun 2022, SMA Nasional KPS di Balikpapan, Kalimantan Timur, Indonesia, lahir dengan visi yang kuat: menjadi sekolah unggul, rujukan nasional dalam inovasi pendidikan, serta komunitas pembelajaran yang terhubung secara internasional. Sejak awal berdirinya, sekolah mengadopsi konsep sebagai sekolah berbasis riset sebagai salah satu program unggulan dari 9 program unggulan yang lain yaitu religius nasionalis, kurikulum nasional dan internasional, pengembangan bakat dan minat siswa, pengembangan karakter dan keterampilan hidup, kolaborasi internasional, sertifikasi internasional, dan persiapan masuk ke perguruan tinggi dalam dan luar negeri. Sekolah berbasis riset yang sekarang memakai istilah School as a Living Lab (Sekolah sebagai Laboratorium Hidup), sekolah mentransformasi diri menjadi sebuah ekosistem dinamis tempat siswa, guru, peneliti, mitra industri, dan masyarakat berkolaborasi untuk menyelesaikan berbagai tantangan nyata melalui riset, inovasi, keberlanjutan, dan pemanfaatan Kecerdasan Artifisial (Artificial Intelligence/AI).

Berbeda dengan model pendidikan konvensional yang memisahkan proses belajar dari tantangan kehidupan nyata, SMA Nasional KPS mengintegrasikan pemecahan masalah autentik ke dalam pengalaman belajar sehari-hari. Siswa dan guru meneliti berbagai isu lingkungan, kesehatan, energi, dan sosial kemasyarakatan, kemudian mengubah permasalahan lokal menjadi inovasi STEAM yang relevan secara global dalam kegiatan kokurikuler.

Inisiatif ini didasarkan pada keyakinan bahwa setiap siswa dapat menjadi peneliti, inovator, dan agen perubahan apabila diberikan kesempatan yang autentik, pendampingan yang kuat, serta tantangan yang bermakna. Melalui integrasi Pembelajaran Mendalam (Deep Learning), pendidikan STEAM, literasi AI, pendidikan keberlanjutan, dan pembelajaran berbasis riset, siswa mengembangkan kompetensi yang dibutuhkan untuk berhasil dalam dunia yang semakin kompleks dan didorong oleh perkembangan teknologi.

Salah satu ciri khas utama inisiatif ini adalah Program Karya Tulis Ilmiah Wajib bagi seluruh siswa kelas XI. Setiap siswa diwajibkan melakukan penelitian, menulis karya ilmiah, serta mempresentasikan hasil penelitiannya pada seminar nasional dan internasional yang dihadiri oleh peneliti dan akademisi dari berbagai institusi terkemuka ketika mereka di kelas XII. Institusi yang menghadiri seminar nasional dan atau seminar internasional antara lain:

BRIN (Badan Riset dan Inovasi Nasional)
BRIDA Kalimantan Timur
Institut Teknologi Kalimantan (ITK)
Universitas Mulawarman (UNMUL)
SMK Kebangsaan Malaysia
Academy of National Economy and Public Administration, Rusia
Institute for Humane Education, Amerika Serikat

Sejumlah inovasi yang dikembangkan siswa dan guru telah melampaui tahap prototipe dan menghasilkan dampak nyata bagi masyarakat. Salah satu yang paling menonjol adalah Smart Solar Power System (Smart PLTS) yang dikembangkan oleh siswa. Inovasi ini menarik perhatian PT PLN (Persero) yang secara resmi telah meminta proposal pengadaan sejumlah unit untuk mendukung komunitas nelayan di Balikpapan. Sistem tersebut direncanakan digunakan sebagai sumber penerangan berkelanjutan pada kapal nelayan, menunjukkan bagaimana inovasi siswa dapat berkontribusi secara langsung terhadap pembangunan masyarakat dan peningkatan kesejahteraan berkelanjutan.

Sejak tahun 2022, program sekolah berbasis riset yang sekarang diberi nama sekolah sebagai laboratorium hidup bersifat sebagai kegiatan yang bertumbuh. Pengembangan kegiatan dilakukan terus menerus sejak tahun pertama program ini berjalan dengan kegiatan refleksi tiap tahun. Inisiatif program unggulan ini berkembang menjadi model transformasi sekolah secara menyeluruh yang mengintegrasikan riset, inovasi, keberlanjutan, dan AI ke dalam budaya sekolah, kurikulum, kepemimpinan, serta praktik keterlibatan masyarakat.

Latar Belakang dan Rasional

Sistem pendidikan di seluruh dunia saat ini menghadapi tekanan yang semakin besar untuk mempersiapkan peserta didik menghadapi masa depan yang dibentuk oleh perkembangan kecerdasan artifisial, perubahan iklim, tantangan lingkungan, disrupsi teknologi, dan kebutuhan dunia kerja yang terus berubah.

Pendekatan pendidikan konvensional sering kali masih berfokus pada penguasaan materi dan capaian ujian, sementara kesempatan untuk melakukan penelitian autentik, inovasi, dan pemecahan masalah nyata masih sangat terbatas.

Tantangan tersebut sangat relevan dengan kondisi Kalimantan Timur. Wilayah ini sedang mengalami transformasi besar sebagai daerah penyangga Ibu Kota Nusantara (IKN), sekaligus menghadapi berbagai isu lingkungan seperti pencemaran mikroplastik, banjir perkotaan, konservasi keanekaragaman hayati, transisi energi terbarukan, kualitas udara, dan pembangunan wilayah pesisir yang berkelanjutan.

Ketika SMA Nasional KPS didirikan pada tahun 2022, para pendirinya menyadari perlunya model pendidikan yang berbeda, yaitu model yang mampu menjembatani kesenjangan antara pembelajaran di kelas dengan tantangan dunia nyata. Alih-alih mengadopsi praktik pendidikan konvensional, sekolah ini sejak awal dirancang sebagai sekolah berbasis riset dan sekarang namanya bertransformasi menjadi Living Lab, tempat pembelajaran tumbuh melalui proses investigasi, eksperimen, inovasi, dan kolaborasi. Tempat pembelajaran tumbuh ini persis sebagaimana semua proses yang terjadi dimana ruang ruang dan bagian sekolah bertumbuh termasuk fasilitasnya, jumlah siswa yang bertumbuh dengan diawali hanya dari 40 siswa untuk angkatan pertama dan tahun ini mencapai 124 siswa untuk siswa barunya di angkatan kelima, begitu juga dengan jumlah guru dan tenaga kependidikan, bertumbuh menyesuaikan dengan jumlah siswa.

Inisiatif sebagai Living Lab ini menjawab berbagai kebutuhan pendidikan dan sosial, antara lain:

Menguatkan kompetensi masa depan (future-ready competencies).
Membangun literasi riset dan pola pikir ilmiah.
Mengintegrasikan prinsip keberlanjutan dalam pembelajaran.
Mempersiapkan siswa dan guru menghadapi pemanfaatan AI secara bertanggung jawab.
Menghubungkan pendidikan dengan kebutuhan masyarakat.
Menciptakan jalur autentik antara pembelajaran sekolah dan praktik ilmiah.
Mengembangkan solusi lokal yang memiliki relevansi global.

Oleh karena itu, kerangka sekolah berbasis riset yang bertransformasi istilahnya menjadi School as a Living Lab ditanamkan ke dalam identitas sekolah sejak awal pendiriannya dan menjadi fondasi bagi desain kurikulum, pengembangan profesional guru, pembelajaran siswa, sistem asesmen, serta keterlibatan masyarakat.

Tujuan Program

Inisiatif School as a Living Lab bertujuan untuk mentransformasi sekolah menjadi ekosistem pembelajaran yang menghubungkan proses pendidikan dengan tantangan nyata yang dihadapi masyarakat. Program ini dirancang tidak hanya untuk meningkatkan capaian akademik siswa, tetapi juga untuk membangun kapasitas mereka sebagai peneliti, inovator, pemecah masalah, dan warga dunia yang bertanggung jawab.

Secara khusus, program ini bertujuan untuk:

Mengembangkan sekolah sebagai Living Lab yang menghubungkan pembelajaran dengan permasalahan autentik di masyarakat.
Membangun ekosistem sekolah yang siap menghadapi era Artificial Intelligence (AI-Ready School Ecosystem) melalui pemanfaatan AI yang etis, bertanggung jawab, dan produktif.
Memperkuat pendidikan STEAM melalui pendekatan lintas disiplin, berbasis proyek, dan berbasis penelitian.
Mengembangkan keterampilan berpikir kritis, kreativitas, kolaborasi, komunikasi, dan pemecahan masalah.
Mengintegrasikan Education for Sustainable Development (ESD) dan Global Citizenship Education (GCED) ke dalam budaya sekolah.
Menumbuhkan budaya riset, inovasi, dan pembelajaran sepanjang hayat.
Memberikan pengalaman penelitian autentik kepada seluruh peserta didik.
Meningkatkan partisipasi siswa dalam forum akademik nasional dan internasional.
Menghasilkan solusi inovatif yang berkontribusi terhadap keberlanjutan lingkungan, kesehatan masyarakat, energi terbarukan, dan kesejahteraan komunitas.
Menjadikan sekolah sebagai pusat inovasi yang berkontribusi terhadap pembangunan daerah dan masyarakat.

Proses Implementasi

Membangun Ekosistem Sekolah Siap AI

Transformasi pendidikan di SMA Nasional KPS dimulai dari guru.

Sekolah meyakini bahwa inovasi yang berkelanjutan hanya dapat terwujud apabila guru menjadi agen perubahan yang mampu beradaptasi dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Guru-guru secara bertahap dan sistematis dibekali dengan kompetensi:

Project-Based Learning
Pembimbingan penelitian siswa
Pendidikan STEAM
Asesmen autentik
Literasi Artificial
Intelligence
Prompt Engineering
Pemanfaatan Generative AI dalam pembelajaran
Deep Learning
Inovasi digital

Melalui pendekatan ini, guru tidak lagi berperan sebagai sumber informasi utama, tetapi berkembang menjadi fasilitator, mentor, desainer pembelajaran, dan pelatih inovasi yang mendampingi siswa dalam menyelesaikan tantangan nyata.

Sekolah sebagai Living Lab

Dalam model ini, pembelajaran selalu dimulai dari pertanyaan nyata yang berasal dari lingkungan sekitar siswa.

Berbagai pertanyaan menjadi titik awal proses pembelajaran, seperti:

Bagaimana mengurangi pencemaran mikroplastik?
Bagaimana keanekaragaman hayati lokal dapat dimanfaatkan untuk inovasi kesehatan?
Bagaimana sekolah dapat berkontribusi terhadap transisi energi terbarukan?
Bagaimana teknologi dapat membantu pemantauan lingkungan?
Bagaimana masyarakat pesisir dapat memperkuat mata pencaharian secara berkelanjutan?

Pertanyaan-pertanyaan tersebut kemudian mendorong proses investigasi, eksperimen, kolaborasi, dan inovasi yang dilakukan secara berkelanjutan.

Program Karya Tulis Ilmiah Wajib

Salah satu praktik unggulan sekolah adalah kewajiban bagi seluruh siswa kelas XI untuk melaksanakan penelitian ilmiah.

Setiap siswa harus:

Menyusun proposal penelitian
Melaksanakan penelitian
Mengumpulkan dan menganalisis data
Menulis karya ilmiah
Mempertahankan hasil penelitian dalam seminar akademik

Pendekatan ini memastikan bahwa penelitian bukan hanya aktivitas bagi kelompok siswa tertentu, melainkan menjadi pengalaman belajar yang autentik bagi seluruh peserta didik.

Seminar Nasional dan Internasional

Hasil penelitian siswa dipresentasikan dalam seminar nasional dan internasional yang menghadirkan peneliti, akademisi, praktisi, dan pakar dari berbagai institusi.

Melalui sesi presentasi dan tanya jawab, siswa memperoleh pengalaman langsung berinteraksi dengan para ahli dari:

BRIN
BRIDA Kalimantan Timur
Institut Teknologi Kalimantan
Universitas Mulawarman
SMK Kebangsaan Jalan Mengkibol, Johor, Malaysia
Academy of National Economy and Public Administration, Rusia
Institute for Humane Education, Amerika Serikat

Pengalaman ini tidak hanya meningkatkan kemampuan komunikasi ilmiah siswa, tetapi juga memperkuat kepercayaan diri, kemampuan berpikir kritis, dan wawasan global mereka.

Inovasi-Inovasi Utama yang Dihasilkan

Melalui pendekatan Living Lab, berbagai inovasi lahir dari kebutuhan nyata masyarakat.

Beberapa inovasi utama meliputi:

FiberGuard E-Static

Inovasi penyaring mikroplastik berbasis sabut kelapa teraktivasi dengan mekanisme adsorpsi elektrostatik.

Produk ini dikembangkan sebagai solusi terhadap pencemaran mikroplastik yang berasal dari serat pakaian sintetis saat proses pencucian.

Prestasi:
Juara I Lomba Kreativitas dan Inovasi (KRENOVA) Kota Balikpapan 2026.

Myrtara

Shampo herbal anti-alopesia berbasis biosurfaktan alami dan ekstrak karamunting, rosemary, serta temulawak.

Produk ini menunjukkan bagaimana kekayaan biodiversitas lokal dapat ditransformasikan menjadi solusi kesehatan yang berkelanjutan.

Prestasi:
Juara III KRENOVA Kota Balikpapan 2026.

Hybrid Retention

Sistem bioretensi hybrid berbasis biopori, sumur resapan, dan sensor IoT untuk mengurangi risiko banjir perkotaan.

Prestasi

Semi finalis KRENOVA Kota Balikpapan 2026

EcoGreen Energy School dan Smart PLTS

Sebagai bagian dari program EcoGreen Energy School, siswa mengembangkan Smart Solar Power System (Smart PLTS) yang menggabungkan teknologi panel surya dengan sistem pemantauan pintar.

Inovasi ini menarik perhatian PT PLN (Persero), yang telah meminta proposal pengadaan perangkat untuk digunakan pada kapal nelayan di Balikpapan sebagai solusi penerangan berkelanjutan.

Prestasi

Finalis KRENOVA Kota Balikpapan 2026

Biodiesel B100 dari Minyak Jelantah

Guru kimia ersama siswa berhasil mengembangkan Biodiesel B100 dari minyak jelantah sebagai alternatif energi terbarukan sekaligus solusi pengurangan limbah.

Program ini kemudian menjadi sumber pembelajaran bagi sekolah lain, termasuk SMKN 5 Balikpapan, dan SMP Syaichona Cholil Balikpapan.

Prestasi
Juara 3 KRENOVA Kota Balikpapan 2025

NataCure-BC

Inovasi wound dressing berbasis selulosa bakteri nata de coco yang diperkaya ekstrak daun sirih sebagai bahan antibakteri alami.

Inovasi ini mengintegrasikan bioteknologi, ilmu material, dan pengetahuan lokal untuk mendukung layanan kesehatan berkelanjutan.

Prestasi

Juara 3 Kategori Guru KRENOVA Kota Balikpapan 2026

Inovasi Budidaya Rumput Laut Berkelanjutan

Siswa mengembangkan teknologi untuk membantu petani rumput laut tetap produktif meskipun berada pada wilayah pesisir dengan gelombang tinggi.

Alat Ukur Kualitas Udara Berbiaya Rendah

Perangkat pemantauan kualitas udara yang terjangkau dan mudah digunakan masyarakat sebagai sarana edukasi lingkungan dan pengambilan keputusan berbasis data.

Prestasi

Finalis Nasional Lomba Ki Hajar

Hasil dan Dampak

Sejak diimplementasikan pada tahun 2022, inisiatif sekolah berbasis riset sebagai salah satu program unggulan sekolah yang kemudian namanya sekarang bertransformasi menjadi School as a Living Lab telah menghasilkan dampak yang signifikan pada tingkat siswa, guru, institusi, dan masyarakat. Transformasi yang dilakukan tidak hanya mengubah cara belajar dan mengajar, tetapi juga memperluas peran sekolah sebagai pusat inovasi dan penggerak pembangunan berkelanjutan.

Dampak terhadap Siswa

Program ini berhasil menciptakan budaya belajar yang berorientasi pada penelitian, inovasi, dan pemecahan masalah.

Beberapa hasil yang dicapai antara lain:

Melalui Program Karya Tulis Ilmiah Wajib, seluruh siswa kelas XI diwajibkan melaksanakan penelitian ilmiah, menulis karya tulis ilmiah, serta mempresentasikan hasil penelitiannya dalam forum akademik. Pendekatan ini memastikan bahwa pengalaman penelitian tidak hanya dinikmati oleh sebagian siswa, melainkan menjadi hak belajar seluruh peserta didik untuk mengembangkan literasi ilmiah, berpikir kritis, keterampilan komunikasi, dan kompetensi inovasi yang dibutuhkan pada abad ke-21.
20 siswa dalam 10 tim lolos OPSI (Olimpiade Penelitian Siswa Indonesia) 2025 di kota Balikpapan dan akhirnya mewakili Provinsi Kalimantan Timur dan meraih Medali Perak di Tingkat Nasional. Tahun 2026 ini akan mewakili Indonesia dalam lomba penelitian internasional di Malaysia.
24 siswa dalam 12 tim lolos OPSI (Olimpiade Penelitian Siswa Indonesia) 2026 di Kota Balikpapan yang berarti ada peningkatan dari tahun lalu
Meningkatnya kemampuan berpikir kritis, pemecahan masalah, kreativitas, komunikasi, dan kolaborasi.
Meningkatnya kepercayaan diri siswa dalam berdiskusi dan mempertahankan gagasan di hadapan peneliti dan akademisi.
Meningkatnya literasi ilmiah, literasi digital, dan literasi Artificial Intelligence.
Tumbuhnya kepedulian terhadap isu keberlanjutan lingkungan dan pembangunan masyarakat.

Melalui pengalaman tersebut, siswa tidak lagi hanya menjadi penerima pengetahuan, tetapi berkembang menjadi peneliti muda, inovator, dan agen perubahan yang mampu menghasilkan solusi bagi lingkungannya.

Dampak terhadap Guru

Transformasi sekolah juga mendorong peningkatan kapasitas profesional guru.

Guru berkembang dari peran tradisional sebagai penyampai materi menjadi:

Fasilitator pembelajaran.
Mentor penelitian.
Pelatih inovasi.
Pengembang pembelajaran berbasis proyek.
Pengguna AI secara produktif dan bertanggung jawab.

Hasilnya antara lain:

Meningkatnya kompetensi guru dalam pemanfaatan AI untuk pembelajaran.
Meningkatnya kemampuan membimbing penelitian siswa.
Terciptanya budaya kolaborasi profesional yang kuat.
Bertambahnya inovasi pembelajaran dan penelitian yang dilakukan guru.

Guru tidak hanya mengajar tentang inovasi, tetapi juga menjadi inovator yang menghasilkan solusi nyata bagi masyarakat.

Dampak terhadap Institusi Sekolah

Program ini telah mengubah SMA Nasional KPS menjadi ekosistem pembelajaran yang berorientasi pada riset dan inovasi.

Dampak institusional yang paling menonjol meliputi:

Terbangunnya budaya sekolah berbasis penelitian.
Integrasi pendidikan keberlanjutan dalam kurikulum dan kegiatan sekolah.
Integrasi Artificial Intelligence dalam pembelajaran dan manajemen sekolah.
Meningkatnya kemitraan dengan perguruan tinggi, lembaga penelitian, dunia usaha, dan organisasi internasional.
Meningkatnya reputasi sekolah sebagai pusat inovasi pendidikan.

Puncak pengakuan tersebut ditandai dengan penetapan SMA Nasional KPS sebagai satu-satunya sekolah di Kalimantan yang terpilih sebagai Sekolah Unggul Garuda Transformasi Tahun 2026 oleh Kementerian Pendidikan Tinggi, Sains, dan Teknologi Republik Indonesia. Ciri Sekolah Unggul Garuda Transformasi adalah sekolah sebagai pusat keunggulan dan pengembangan riset dengan pembelajaran STEAM dan akan memiliki akses Beasiswa Garuda dan jalur masuk ke 100 Universitas TOP Dunia yang bekerja sama dengan Pemerintah Republik Indonesia.

Pengakuan ini menjadi validasi atas komitmen sekolah dalam mengembangkan pembelajaran transformatif, inovatif, dan berorientasi masa depan.

Dampak terhadap Masyarakat

Salah satu kekuatan utama program ini adalah kemampuannya menghasilkan dampak nyata di luar lingkungan sekolah.

Beberapa contoh kontribusi kepada masyarakat antara lain:

Solusi Energi Terbarukan

Pengembangan Smart Solar Power System (Smart PLTS) yang dirancang untuk mendukung kebutuhan penerangan kapal nelayan.

PT PLN (Persero) telah menyampaikan minat dan meminta proposal pengadaan perangkat tersebut untuk digunakan oleh komunitas nelayan di Balikpapan.

Pengurangan Pencemaran Lingkungan

FiberGuard E-Static menawarkan solusi sederhana namun efektif untuk mengurangi pencemaran mikroplastik sejak dari sumbernya.

Inovasi Kesehatan Berbasis Biodiversitas Lokal

Myrtara dan NataCure-BC menunjukkan bagaimana kekayaan hayati lokal dapat diolah menjadi produk kesehatan yang berkelanjutan.

Energi Sirkular dan Pengelolaan Limbah

Produksi Biodiesel B100 dari minyak jelantah membantu mengurangi limbah sekaligus memperkenalkan energi alternatif yang lebih ramah lingkungan.

Penguatan Ekonomi Pesisir

Inovasi budidaya rumput laut berkelanjutan membantu petani rumput laut dalam mengembangkan produksi mereka dan berpotensi meningkatkan produktivitas dan ketahanan ekonomi masyarakat pesisir.

Pemantauan Lingkungan Berbasis Teknologi

Perangkat pemantauan kualitas udara berbiaya rendah memperluas akses masyarakat terhadap data lingkungan yang penting bagi kesehatan dan pengambilan keputusan.

Berbagai inovasi tersebut menunjukkan bahwa sekolah dapat menjadi pusat solusi lokal yang berkontribusi pada pencapaian Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (Sustainable Development Goals/SDGs).

Transfer Pengetahuan dan Replikasi

Keberhasilan program ini menarik perhatian berbagai institusi pendidikan yang ingin mempelajari praktik baik yang dikembangkan oleh SMA Nasional KPS.

Sekolah secara aktif berbagi pengalaman, sumber belajar, dan praktik implementasi kepada sekolah lain.

Beberapa contoh kegiatan transfer pengetahuan meliputi:

SMKN 5 Balikpapan

Guru dan siswa dari SMKN 5 Balikpapan mempelajari praktik pengembangan Biodiesel B100 dan energi terbarukan yang dikembangkan di SMA Nasional KPS untuk mendukung komunitas nelayan dan petani rumput laut di daerah sekolah SMKN 5 Balikpapan.

SMP Syaichona Cholil

Sekolah ini mempelajari berbagai program keberlanjutan yang dijalankan SMA Nasional KPS sebagai referensi pengembangan program Green Generation.

Kegiatan tersebut menunjukkan bahwa model School as a Living Lab memiliki potensi tinggi untuk direplikasi dalam berbagai konteks pendidikan.

Faktor Pendukung Keberhasilan

Keberhasilan inisiatif ini tidak terjadi secara kebetulan, melainkan didukung oleh sejumlah faktor kunci.

Kepemimpinan Visioner dan Transformatif

Faktor terpenting adalah kepemimpinan sekolah yang secara konsisten mengawal transformasi sejak sekolah berdiri pada tahun 2022.

Pimpinan sekolah tidak hanya merancang program, tetapi terlibat langsung dalam implementasi, penguatan kapasitas guru, pengembangan budaya riset, integrasi AI, dan pembangunan kemitraan strategis.

Kepemimpinan tersebut berorientasi pada visi yayasan:

Unggul, Rujukan, dan Internasional

yang dijalankan melalui prinsip manajemen:

QIS (Quality, Image, Sustainability).

Guru Muda yang Adaptif

Meskipun sebagian besar guru masih berada pada tahap awal karier profesional mereka, mereka menunjukkan semangat belajar yang tinggi dan keterbukaan terhadap inovasi.

Dengan dukungan pelatihan dan pendampingan yang berkelanjutan, guru berkembang menjadi agen perubahan yang aktif.

Kemitraan Strategis

Kolaborasi dengan perguruan tinggi, lembaga penelitian, pemerintah, industri, dan organisasi internasional memberikan akses terhadap keahlian, sumber daya, dan peluang pembelajaran autentik.

Budaya Kolaboratif

Sekolah berhasil membangun budaya kolaborasi yang melibatkan guru, siswa, orang tua, alumni, mitra eksternal, dan masyarakat dalam mencapai tujuan bersama.

Tantangan dan Pelajaran yang Dipetik

Sebagai sekolah yang baru berdiri pada tahun 2022, SMA Nasional KPS menghadapi berbagai tantangan.

Tantangan tersebut meliputi:

Membangun budaya sekolah dari nol.
Mengembangkan reputasi institusi baru.
Menguatkan kapasitas guru muda.
Mengintegrasikan AI dalam pembelajaran secara bertanggung jawab.
Menyatukan seluruh pemangku kepentingan dalam visi bersama.

Untuk mengatasi tantangan tersebut, sekolah menerapkan pendekatan yang menekankan pengembangan profesional berkelanjutan, komunitas belajar, kolaborasi, dan kepemimpinan yang mendampingi proses perubahan.

Beberapa pelajaran penting yang diperoleh antara lain:

Transformasi pendidikan membutuhkan kepemimpinan yang hadir dalam implementasi, bukan hanya perencanaan.
Guru muda dapat menjadi agen perubahan yang luar biasa apabila diberikan kepercayaan dan dukungan.
Penelitian harus menjadi pengalaman belajar bagi seluruh siswa, bukan hanya kelompok tertentu.
Permasalahan lokal dapat menghasilkan inovasi yang relevan secara global.
Artificial Intelligence dapat memperkuat pembelajaran apabila digunakan secara etis dan bermakna.
Sekolah dapat menjadi katalisator pembangunan berkelanjutan ketika terhubung dengan kebutuhan masyarakat.

Keberlanjutan dan Potensi Replikasi

Inisiatif sekolah berbasis riset yang bertransformasi menjadi School as a Living Lab bukanlah program jangka pendek, melainkan model transformasi yang telah terintegrasi ke dalam visi, kurikulum, sistem asesmen, pengembangan profesional guru, dan budaya sekolah sejak tahun 2022.

Hal ini memastikan keberlanjutan program melampaui pergantian kepemimpinan maupun siklus pendanaan.

Pada fase kedua pengembangan (2026–2030), sekolah akan memfokuskan diri pada:

Penguatan integrasi AI di seluruh bidang pembelajaran.
Pengembangan Eco Green Energy School.
Pengembangan Eco Digital School.
Perluasan kemitraan internasional.
Peningkatan partisipasi dalam forum riset global.
Pengembangan model replikasi bagi sekolah lain.
Penguatan peran sekolah sebagai pusat inovasi daerah.

Apa yang dimulai sebagai sebuah sekolah baru pada tahun 2022 kini telah berkembang menjadi ekosistem inovasi yang hidup, tempat siswa, guru, peneliti, mitra industri, dan masyarakat bersama-sama mengubah tantangan lokal menjadi solusi berkelanjutan.

Melalui pendekatan ini, SMA Nasional KPS menunjukkan bahwa sekolah tidak hanya berfungsi sebagai tempat belajar, tetapi juga dapat menjadi pusat inovasi, keberlanjutan, dan transformasi sosial yang mempersiapkan generasi muda untuk berhasil di era Artificial Intelligence sekaligus berkontribusi pada pencapaian Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDG 4: Quality Education).

School as a Living Lab: Transforming Local Challenges into Global STEAM Innovations through an AI-Ready School Ecosystem

Executive Summary

Established in 2022, SMA Nasional KPS in Balikpapan, East Kalimantan, Indonesia, was founded with a clear vision: to become a leading school, a national reference for educational innovation, and an internationally connected learning community. Since its inception, the school has adopted a research-based education approach as one of its flagship programmes, alongside nine other key programmes, including religious and national character development, national and international curricula, talent and interest development, character and life skills education, international collaboration, international certification, and preparation for admission to universities in Indonesia and abroad.

Initially known as a research-based school, the initiative has evolved into what is now called School as a Living Lab, transforming the school into a dynamic ecosystem where students, teachers, researchers, industry partners, and local communities collaborate to address real-world challenges through research, innovation, sustainability, and the responsible use of Artificial Intelligence (AI).

Unlike conventional educational models that separate learning from real-life challenges, SMA Nasional KPS integrates authentic problem-solving into everyday learning experiences. Through co-curricular activities, students and teachers investigate environmental, health, energy, and social issues, transforming local challenges into globally relevant STEAM innovations.

The initiative is grounded in the belief that every student can become a researcher, innovator, and change-maker when provided with authentic opportunities, strong mentorship, and meaningful challenges. By integrating Deep Learning, STEAM education, AI literacy, sustainability education, and research-based learning, students develop the competencies required to thrive in an increasingly complex and technology-driven world.

One of the programme’s distinguishing features is the Mandatory Scientific Research Programme for all Grade 11 students. Each student is required to conduct research, write a scientific paper, and present their findings at national and international seminars during Grade 12. These events are attended by researchers and academics from leading institutions, including:

National Research and Innovation Agency (BRIN)
East Kalimantan Regional Research and Innovation Agency (BRIDA)
Kalimantan Institute of Technology (ITK)
Mulawarman University, Indonesia
SMK Kebangsaan Jalan Mengkibol, Johor, Malaysia
Academy of National Economy and Public Administration, Russia
Institute for Humane Education, USA

Several innovations developed by students and teachers have progressed beyond the prototype stage and generated tangible benefits for local communities. One of the most notable examples is the Smart Solar Power System (Smart PLTS) developed by students. This innovation attracted the attention of PT PLN (Persero), which formally requested a procurement proposal for several units to support fishing communities in Balikpapan. The system is intended to provide sustainable lighting for fishing boats, demonstrating how student innovation can directly contribute to community development and sustainable livelihoods.

Since 2022, the research-based school programme—now known as School as a Living Lab—has continuously evolved through annual reflection and improvement cycles. What began as a flagship programme has grown into a comprehensive school transformation model that integrates research, innovation, sustainability, and AI into the school culture, curriculum, leadership practices, and community engagement activities.

Background and Rationale

Education systems worldwide are facing increasing pressure to prepare learners for a future shaped by artificial intelligence, climate change, environmental challenges, technological disruption, and rapidly evolving workforce demands.

Conventional educational approaches often continue to emphasize content mastery and examination performance, while opportunities for authentic research, innovation, and real-world problem-solving remain limited.

These challenges are particularly relevant in East Kalimantan, Indonesia. The region is undergoing significant transformation as a strategic support area for Indonesia’s new capital city, Nusantara (IKN), while simultaneously facing environmental issues such as microplastic pollution, urban flooding, biodiversity conservation, renewable energy transition, air quality concerns, and the sustainable development of coastal areas.

When SMA Nasional KPS was established in 2022, its founders recognized the need for a different educational model—one capable of bridging the gap between classroom learning and real-world challenges. Rather than adopting conventional educational practices, the school was designed from the outset as a research-based institution, which has since evolved into a School as a Living Lab, where learning grows through investigation, experimentation, innovation, and collaboration.

This concept of growth is reflected not only in the learning process but also in the school’s development as an institution. The school began with only 40 students in its first cohort and has grown steadily, welcoming 124 new students in its fifth intake. Similarly, the number of teachers, staff members, facilities, and learning resources has expanded in line with the school’s growth and evolving educational needs.

The School as a Living Lab initiative addresses several educational and societal needs by:

Strengthening future-ready competencies.
Building research literacy and scientific thinking.
Integrating sustainability principles into learning.
Preparing students and teachers for the responsible use of Artificial Intelligence (AI).
Connecting education with community needs.
Creating authentic pathways between school learning and scientific practice.
Developing local solutions with global relevance.

For these reasons, the research-based school framework—now transformed into the School as a Living Lab model—has been embedded into the school’s identity since its establishment. It serves as the foundation for curriculum design, teacher professional development, student learning experiences, assessment systems, and community engagement practices.

Objectives of the Initiative

The School as a Living Lab initiative aims to transform the school into a learning ecosystem that connects education with real-world challenges faced by communities. The programme is designed not only to improve students’ academic achievement but also to develop their capacity as researchers, innovators, problem-solvers, and responsible global citizens.

Specifically, the initiative seeks to:

Develop the school as a Living Lab that connects learning with authentic community challenges.
Build an AI-Ready School Ecosystem through the ethical, responsible, and productive use of Artificial Intelligence.
Strengthen STEAM education through interdisciplinary, project-based, and research-based approaches.
Develop critical thinking, creativity, collaboration, communication, and problem-solving skills.
Integrate Education for Sustainable Development (ESD) and Global Citizenship Education (GCED) into school culture.
Foster a culture of research, innovation, and lifelong learning.
Provide authentic research experiences for all students.
Increase student participation in national and international academic forums.
Generate innovative solutions that contribute to environmental sustainability, public health, renewable energy, and community well-being.
Position the school as a center of innovation that contributes to regional and community development.

Implementation Process

Building an AI-Ready School Ecosystem

Educational transformation at SMA Nasional KPS begins with teachers.

The school believes that sustainable innovation can only be achieved when teachers become change agents capable of adapting to advances in science and technology. Teachers are systematically equipped with competencies in:

Project-Based Learning
Student research supervision
STEAM education
Authentic assessment
Artificial Intelligence literacy
Prompt Engineering
Generative AI integration in learning
Deep Learning approaches
Digital innovation

Through this approach, teachers no longer serve merely as providers of information but evolve into facilitators, mentors, learning designers, and innovation coaches who guide students in addressing real-world challenges.

School as a Living Lab

In this model, learning always begins with authentic questions emerging from students’ surrounding environment.

Examples include:

How can microplastic pollution be reduced?
How can local biodiversity be utilized for health innovations?
How can schools contribute to the renewable energy transition?
How can technology support environmental monitoring?
How can coastal communities strengthen sustainable livelihoods?

These questions become the starting point for continuous investigation, experimentation, collaboration, and innovation.

Mandatory Scientific Research Programme

One of the school’s flagship practices is the requirement that all Grade 11 students conduct scientific research.

Each student is required to:

Develop a research proposal
Conduct research
Collect and analyze data
Write a scientific paper
Defend their findings in an academic seminar

This approach ensures that research is not limited to a select group of students but becomes an authentic learning experience for all learners.

National and International Seminars

Students present their research findings at national and international seminars attended by researchers, academics, practitioners, and experts from various institutions.

Through presentations and question-and-answer sessions, students gain direct experience interacting with experts from:

BRIN (National Research and Innovation Agency)
East Kalimantan Regional Research and Innovation Agency (BRIDA)
Kalimantan Institute of Technology (ITK)
Mulawarman University
SMK Kebangsaan Jalan Mengkibol, Johor, Malaysia
Academy of National Economy and Public Administration, Russia
Institute for Humane Education, United States

These experiences enhance students’ scientific communication skills while strengthening their confidence, critical thinking, and global perspectives.

Key Innovations Developed Through the Living Lab Approach

Through the Living Lab model, numerous innovations have emerged in response to real community needs.

FiberGuard E-Static

A microplastic filtration system made from activated coconut coir utilizing an electrostatic adsorption mechanism.

The innovation was developed to address microplastic pollution generated by synthetic textile fibers released during washing processes.

Achievement:
First Prize, Balikpapan Creativity and Innovation Competition (KRENOVA) 2026.

Myrtara

An anti-alopecia herbal shampoo formulated from natural biosurfactants and extracts of karamunting, rosemary, and turmeric.

The product demonstrates how local biodiversity can be transformed into sustainable health solutions.

Achievement:
Third Prize, KRENOVA Balikpapan 2026.

Hybrid Retention

A hybrid bioretention system integrating biopores, infiltration wells, and IoT sensors to reduce urban flood risks.

Achievement:
Semi-finalist, KRENOVA Balikpapan 2026.

EcoGreen Energy School and Smart Solar Power System (Smart PLTS)

As part of the EcoGreen Energy School programme, students developed a Smart Solar Power System that combines solar energy technology with intelligent monitoring systems.

The innovation attracted the attention of PT PLN (Persero), which formally requested a procurement proposal for deployment on fishing boats in Balikpapan as a sustainable lighting solution.

Achievement:
Finalist, KRENOVA Balikpapan 2026.

Biodiesel B100 from Used Cooking Oil

A chemistry teacher and students successfully developed Biodiesel B100 from used cooking oil as a renewable energy alternative while reducing waste.

The programme has since served as a learning resource for other schools, including SMKN 5 Balikpapan and SMP Syaichona Cholil Balikpapan.

Achievement:
Third Prize, KRENOVA Balikpapan 2025.

NataCure-BC

A sustainable wound-dressing innovation made from nata de coco bacterial cellulose enriched with betel leaf extract as a natural antibacterial agent.

The innovation integrates biotechnology, materials science, and local knowledge to support sustainable healthcare solutions.

Achievement:
Third Prize, Teacher Innovation Category, KRENOVA Balikpapan 2026.

Sustainable Seaweed Cultivation Innovation

Students developed technologies to help seaweed farmers maintain productivity in coastal areas exposed to strong waves and challenging environmental conditions.

Low-Cost Air Quality Monitoring Device

An affordable and user-friendly air quality monitoring device designed to support environmental education and data-driven decision-making within communities.

Achievement:
National Finalist, Ki Hajar Competition.

Results and Impact

Since its implementation in 2022, the research-based school initiative—now transformed into School as a Living Lab—has generated significant impacts on students, teachers, the institution, and the wider community. The transformation has not only changed the way teaching and learning take place but has also expanded the role of the school as a center of innovation and sustainable development.

Impact on Students

The programme has successfully fostered a culture of research, innovation, and problem-solving.

Key achievements include:

Through the Mandatory Scientific Research Programme, 100% of Grade 11 students conduct scientific research, write scientific papers, and present their findings in academic forums. This approach democratizes access to research experiences, ensuring that every student develops scientific literacy, critical thinking, communication skills, and innovation competencies.
In 2025, 20 students organized into 10 teams qualified for the Indonesian Student Research Olympiad (OPSI), represented East Kalimantan Province at the national level, and won a Silver Medal. In 2026, they are scheduled to represent Indonesia at an international research competition in Malaysia.
In 2026, 24 students in 12 teams qualified for OPSI, reflecting continued growth in student participation.
Improved critical thinking, problem-solving, creativity, communication, and collaboration skills.
Increased confidence in presenting and defending ideas before researchers and academics.
Enhanced scientific literacy, digital literacy, and Artificial Intelligence literacy.
Greater awareness of environmental sustainability and community development issues.

Through these experiences, students are no longer merely recipients of knowledge; they develop into young researchers, innovators, and change-makers capable of generating solutions for real-world challenges.

Impact on Teachers

The initiative has significantly strengthened teachers’ professional capacity.

Teachers have evolved from traditional content deliverers into:

Learning facilitators
Research mentors
Innovation coaches
Project-based learning designers
Productive and responsible users of Artificial Intelligence

As a result:

Teachers have improved their competencies in AI integration for learning.
Their capacity to supervise student research has increased substantially.
A strong culture of professional collaboration has emerged.
More teacher-led innovations and research projects have been developed.

Teachers are no longer only teaching innovation—they are becoming innovators themselves, creating practical solutions that benefit communities.

Impact on the School Institution

The programme has transformed SMA Nasional KPS into a research- and innovation-oriented learning ecosystem.

Key institutional impacts include:

Establishment of a research-driven school culture.
Integration of sustainability education into the curriculum and school activities.
Integration of Artificial Intelligence into teaching, learning, and school management.
Expanded partnerships with universities, research institutions, industries, government agencies, and international organizations.
Enhanced reputation as a center for educational innovation.

A major milestone was achieved in 2026 when SMA Nasional KPS became the only school in Kalimantan selected as a Garuda Transformation Excellence School by the Ministry of Higher Education, Science, and Technology of the Republic of Indonesia.

This designation recognizes schools that serve as centers of excellence in research and STEAM education while providing students with access to the Garuda Scholarship Programme and pathways to leading universities worldwide through partnerships supported by the Government of Indonesia.

This recognition validates the school’s commitment to transformative, innovative, and future-oriented education.

Impact on Communities

One of the initiative’s greatest strengths is its ability to generate tangible benefits beyond the school environment.

Renewable Energy Solutions

Students developed the Smart Solar Power System (Smart PLTS) to support lighting needs for fishing boats.

PT PLN (Persero), Indonesia’s national electricity company, has formally expressed interest and requested a procurement proposal for potential deployment within fishing communities in Balikpapan.

Reducing Environmental Pollution

FiberGuard E-Static provides a practical and affordable solution for reducing microplastic pollution at its source by filtering synthetic textile fibers during washing.

Biodiversity-Based Health Innovations

Myrtara and NataCure-BC demonstrate how local biodiversity can be transformed into sustainable healthcare products through scientific research and innovation.

Circular Energy and Waste Management

The production of Biodiesel B100 from used cooking oil contributes to waste reduction while promoting renewable energy alternatives.

Strengthening Coastal Livelihoods

Students developed innovations to support seaweed farmers in maintaining productivity under challenging coastal conditions, with the potential to strengthen economic resilience in coastal communities.

Technology-Based Environmental Monitoring

The development of a low-cost air quality monitoring device expands community access to environmental data that supports public health awareness and evidence-based decision-making.

These innovations demonstrate how schools can become local solution hubs that contribute directly to the achievement of the Sustainable Development Goals (SDGs).

Knowledge Transfer and Replication

The success of the programme has attracted interest from other educational institutions seeking to learn from the practices developed at SMA Nasional KPS.

The school actively shares experiences, learning resources, and implementation strategies with other schools.

Examples include:

SMKN 5 Balikpapan

Teachers and students from SMKN 5 Balikpapan studied the Biodiesel B100 and renewable energy programme developed at SMA Nasional KPS to support fishing and seaweed-farming communities in their region.

SMP Syaichona Cholil Balikpapan

The school explored sustainability programmes implemented at SMA Nasional KPS as references for developing its own Green Generation initiative.

These activities demonstrate the strong potential of the School as a Living Lab model for replication across diverse educational contexts.

Enabling Factors for Success

The success of this initiative has been driven by several key factors.

Visionary and Transformational Leadership

The most important enabling factor has been the school leadership’s consistent commitment to transformation since the school’s establishment in 2022.

School leaders have been directly involved in programme implementation, teacher capacity building, research culture development, AI integration, and strategic partnership development.

This leadership is guided by the foundation’s vision:

“Excellence, Reference, and Internationalization”

and implemented through the management principles of:

QIS (Quality, Image, Sustainability).

Adaptive and Growth-Oriented Teachers

Although many teachers are still in the early stages of their professional careers, they have demonstrated a strong willingness to learn and embrace innovation.

Through continuous training and mentoring, teachers have developed into active change agents capable of leading educational transformation.

Strategic Partnerships

Collaboration with universities, research institutions, government agencies, industries, and international organizations has provided access to expertise, resources, mentoring, and authentic learning opportunities.

Collaborative School Culture

The school has successfully cultivated a collaborative culture that engages teachers, students, parents, alumni, external partners, and community members in achieving shared goals and advancing educational innovation.

Challenges and Lessons Learned

As a newly established school founded in 2022, SMA Nasional KPS has faced various challenges throughout its transformation journey.

These challenges included:

Building a school culture from the ground up.
Establishing the reputation of a new educational institution.
Strengthening the capacity of early-career teachers.
Integrating Artificial Intelligence into teaching and learning in a responsible manner.
Aligning all stakeholders around a shared vision for school transformation.

To address these challenges, the school adopted an approach centered on continuous professional development, professional learning communities, collaboration, and leadership that actively supports and guides the change process.

Several important lessons have emerged from the implementation of the initiative:

Educational transformation requires leadership that is actively engaged in implementation, not merely planning.
Early-career teachers can become powerful change agents when provided with trust, support, and opportunities for growth.
Research should be an authentic learning experience for all students, not only for selected groups.
Local challenges can inspire innovations with global relevance.
Artificial Intelligence can enhance learning when used ethically, responsibly, and purposefully.
Schools can serve as catalysts for sustainable development when they are closely connected to community needs.

Sustainability and Replication Potential

The research-based school initiative, which has evolved into School as a Living Lab, is not a short-term project but a long-term transformation model that has been embedded in the school’s vision, curriculum, assessment system, teacher professional development, and institutional culture since 2022.

This integration ensures the sustainability of the initiative beyond leadership transitions and funding cycles.

During the second phase of development (2026–2030), the school will focus on:

Strengthening AI integration across all areas of learning.
Expanding the Eco Green Energy School programme.
Developing an Eco Digital School model.
Broadening international partnerships.
Increasing participation in global research and innovation forums.
Developing replication models for other schools.
Strengthening the school’s role as a regional innovation hub.

What began as a newly established school in 2022 has evolved into a vibrant innovation ecosystem where students, teachers, researchers, industry partners, and community members work together to transform local challenges into sustainable solutions.

Through this approach, SMA Nasional KPS demonstrates that schools can be more than places of learning. They can become centers of innovation, sustainability, and social transformation that prepare young people to thrive in the era of Artificial Intelligence while contributing to the achievement of Sustainable Development Goal 4 (Quality Education).