BAB 5 PENUTUP
5.2 Saran
Berdasarkan kesimpulan hasil penelitian, beberapa hal yang dapat disarankan adalah:
1. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai efektivitas penggunaan media pembelajaran berbasis STEM dengan topik sistem pendeteksi gas CO2
di SMA.
2. Pengembangan media pembelajaran STEM dalam bentuk inovasi lain perlu dilakukan pada level sekolah menengah maupun perguruan tinggi untuk meningkatkan kegiatan pembelajaran yang bersifat multidisipliner.
79
DAFTAR PUSTAKA
Abderrahim, H., Berrebia, M., Hamou, A., Kherief, H., Zanoun, Y., dan Zenata, K. (2011), “Measure of Carbon Dioxide Using A Gas Sensor of A Semiconductor Type Based on Tin Dioxide (SnO2)”, Journal of Material
Environment and Science, Vol. 2, No. 2, hal. 94-103.
Agung, R., dan Susanto, I. (2012), “Rancang Bangun Prototipe Penghitung Jumlah Orang Dalam Ruangan Terpadu Berbasis Mikrokontroler ATmega328P”, Teknologi Elektro, Vol.11, No.1, hal. 41-49.
Aksela, M. K. (2011), “Engaging Students for Meaningful Chemistry Learning Through Microcomputer-based Laboratory (MBL) Inquiry”, Educació
Química EduQnúmero, Vol. 9, hal. 30-37.
Alam, H., dan Saeed, S. H. (2013), “Modern Applications of Electronic Nose: A Review”, International Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol.3, No.1, hal. 52-63.
Anderson, R. G. W. (2013), “Chemistry Laboratories, and How They Might be Studied”, Studies in History and Philosophy of Science, Vol.44, hal. 669- 675.
Arikunto, S. (2006), Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Rineka Cipta, Jakarta.
Arikunto, S. (2006), Dasar-dasar Evaluasi Pembelajaran. Rineka Cipta, Jakarta. Arkün, S., dan Akkoyunlu, B. (2008), “A Study on The Development Process of
A Multimedia Learning Environment According to The ADDIE Model and Students’ Opinions of The Multimedia Learning Environment”,
Interactive Educational Multimedia, No. 17, hal. 1-19.
Avargil, S., H erscovitzb, O., dan Dori, Y. J. (2013), “Challenges i n T he Transition t o Large-scale Reform in Chemical Education”, Thinking
Skills and Creativity, Vol.10, hal. 189-207.
Bahrudin, I. A., Muhammad, M., Nawawi, M. I. A., Saharudin, I. N., Din, H. M., Ali, M. A., dan Abdullah, M. E. (2011), “Development of Interactive Courseware for Learning Basic Computer System Components”, American
Journal of Economics and Business Administration, Vol. 3, No. 1, hal. 132-138.
Barrett, B.S., Moran, A.L., dan Woods, J.E. (2014), “Meteorology Meets Engineering: An Interdisciplinary Stem Module For Middle and Early Secondary School Students”, International Journal of STEM Education, hal. 1-6.
80
Chappuis, S., dan Chappuis, J. (2007), “The Best Value in Formative Assessment”, Informative Assessment, Vol. 65, No. 4, hal. 14-19.
Chi, H., dan Jain, H. (2011), “Teaching Computing to STEM Students Via Visualization Tools”, Procedia Computer Science, Vol.4, hal. 1937-1943. Coll, N. K., dan Taylor, T. G. N. (2001), “Using Constructivism to Inform
Tertiary Chemistry Pedagogy”, Chemistry Education: Research and Practice in Europe, Vol . 2, No. 3, hal. 215-226.
Danks, S. (2011), “The ADDIE Model: Designing, Evaluating Instructional Coach Effectiveness”, ASQ Primary and Secondary Education Brief, Vol. 4, No. 5, hal. 89-100.
Depdikbud. (2008), Pengembangan Perangkat Penilaian Psikomotor, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta.
Depdikbud. (2013), Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 66
Tahun 2013 tentang Standar Penilaian Pendidikan, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta.
Depdikbud. (2013), Peraturan Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 69
Tahun 2013 tentang Kerangka Dasar dan Struktur Kurikulum Sekolah Menengah Atas/ Madrasah Aliyah, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta.
Figaro Engineering Inc. (2004), CDM4160: Pre-calibrated Module for Carbon
Dioxide, Japan.
Figaro Engineering Inc. (2004), Product and General Information for TGS
Sensors, Japan.
Figaro Engineering Inc. (2004), TGS 4160 for The Detection of Carbon Dioxide, Japan.
Grossmann, K., Weimar, U., dan Barsan, N. (2013), “Semiconducting Metal Oxides Based Gas Sensors”, Semiconductors and Semimetals, Vol. 88, hal. 261-280.
Handelsman, Jo. May, D. E., Beichner, R., Bruns, P., Chang, A., DeHaan, R., Gentile, J., Lauffer, S., Stewart, J., Tilghman, S. M., Wood, W. B. (2010),
“Scientific Teaching”, Science New Series, Vol. 304, No. 5670, hal. 521-522.
Hanover Research. (2011), K-12 STEM Education Overview, District Administration Practice, Washington, DC.
81
Hassan, R., Yusof, N. H., dan Salleh, S. M. (2012), “Easy Electronic Software for Digital Logic Design”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 59, hal. 498-507
Harvey, D. (2000), Modern Analytical Chemistry. The McGraw-Hill Companies, Inc, United States of America.
Hinze, S. R., Rapp, D. N., Williamson, V. M., Shultz, M. J., Deslongchamps, G., Williamson, K. C. (2013), “Beyond ball-and-stick: Students’ Processing of Novel STEM Visualizations”, Learning and Instruction, Vol. 26, hal.12-21.
Hofstein, A., dan Lunetta, V. N. (2003), The Laboratory in Science Education:
Foundations for the Twenty-First Century. Wiley Periodicals, Inc., United States of America.
Holbrook, J. (2005), “Making Chemistry Teaching Relevant”, Chemical
Education International, Vol. 6, No. 1, hal. 1-12.
Inel, D., dan Balim, A. G. (2013), “Concept Cartoons Assisted Problem Based Learning Method in Science and Technology Teaching and Students’ Views”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 93, hal. 376-380. Islam, J. H., Harianto, dan Wibowo, M. C. (2013), “Rancang Bangun Alat
Pendeteksi Gas CO, CO2, dan SO2 Sebagai Informasi Pencemaran Udara”,
Journal of Control and Network Systems, Vol. 2, No. 1, hal. 51-59.
ITEA. (2009), The Overlooked STEM Imperatives: Technology and Engineering
K–12 Education, International Technology Education Association, United States.
Jeenthong, T., Ruenwongsa, P., dan Sriwattanarothai, N. (2014), “Promoting Integrated Science Process Skills Through Betta-live Science Laboratory”,
Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 116, hal. 3292-3296. Johnson, L., Adams Becker, S., Estrada, V., and Martín, S. (2013), Technology
Outlook for STEM+Education 2013-2018: An NMC Horizon Project Sector Analysis. The New Media Consortium, Austin, Texas.
Juan, Llorens, A., dan Molina. (2011), “Problem Based Learning In Introductory Organic Chemistry: A Laboratory Activity Based On The Anti-Sprouting Effect Of Essential Oils”, Australian Journal of Education Chemistry, Vol. 71, No. 2, hal. 6-12.
Kemendikbud. (2013), Kompetensi Dasar Sekolah Menengah Atas/ Madrasah
82
Klopfer, E., Osterwell, S., Groff, J., dan Haas, J. (2009), Using of Technology
Today in the Classroom: The instructional Power of Digital Games ocial Networking Simulations and How Teachers Can Leverage Them,
Massachusetts Institute of Technology.
Lantz, H. B. (2009), Science, Technology, Engineering, Mathematics (STEM)
Education What Form? What Function?, Intermediate Unit 1 and Carnegie Mellon, United States, hal. 1-11.
Leite, L., dan Duorado, L. (2013), “Laboratory Activities, Science Education and Problem-Solving Skills”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 106, hal. 1677-1686.
Liu, X., Cheng, S., Liu, H., Hu, S., Zhang, D., Ning, H. (2012), “A Survey on Gas Sensing Technology”, Sensors, Vol. 12, hal. 9635-9665.
Mattson, B., Anderson, M., dan Mattson, S. (2006), Microscale Gas Chemistry,
4th Edition, Department of Chemistry, Creighton University, Omaha, United States of America.
McWeeny, R. (2009), More Physics: Electric Charges and
Fields-electromagnetism. Universit`a di Pisa, Pisa, Italia.
Nugent, G., Baker, B.S., Grandgenett, N., dan Adamchuk, V.I. (2010), “Impact of Robotics and Geospatial T echnology Interventions on Y outh STEM Learning and Attitudes”, Journal of Research on Technology in Education, Vol.42, No.4, hal. 391-408.
Omosewo, E. O. (2006), “The Laboratory Teaching Method in Science Based Disciplines”, African Journal of Educational Studies, Vol. 4, No. 2, hal. 65-73.
Petrucci, R. H., Harwood, W. S., Herring, F. G., dan Madura, J. D. (2011),
Prinsip-prinsip dan Aplikasi Modern Edisi Kesembilan Jilid 1. Penerbit Erlangga, Jakarta.
Prasetyo, Y. D., Ikhsan, J., dan Sari, L. P. (2014), The Development of
Android-Based Mobile Learning Media As Chemistry Learning for Senior High School on Acid Base, Buffer Solution, and Salt Hydrolysis, Proceeding of International Conference on R esearch, Implementation and Education of Mathematics and Sciences, hal. 113-119.
Putra, R., P. (2013), Rancang Bangun Instalasi Listrik Otomatis Berbasis
Mikrokontroler Arduino. Tugas Akhir Diploma, Jurusan Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Pendidikan Teknologi dan Kejuruan, Universitas Pendidikan Indonesia.
83
Ratnawulan & Rusdiana , (2015). Evaluasi Pembelajaran. Bandung, CV. Pustaka Setia.
Sari, Milya. (2012), “Usaha Mengatasi Problematika Pendidikan Sains di Sekolah dan Perguruan Tinggi”, Jurnal Al-Ta’lim, Vol. 1, No. 1, hal. 74-86.
Saxton, E., B urns, R., Holveck, S., Kelley, S., Prince, D., Rigelman, N., dan Skinner, E. A. (2014), “A C ommon Measurement S ystem For K -12 STEM Education: Adopting An Educational Evaluation Methodology that Elevates Theoretical Foundations and Systems Thinking”, Studies
in Educational Evaluation, Vol. 40, hal. 18-35.
Shamsudin, N. M., Abdullah, N., Yaamat, N. (2013), “Strategies of Teaching Science Using an Inquiry Based Science Education (IBSE) by Novice Chemistry Teachers”, Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 90, hal. 583- 592.
Simakov, V., Voroshilov, A., Grebennikov, A., Kucherenko, N., Yakusheva, O., and Kisin, V. (2009), “Gas Identification by Quantitative Analysis of Conductivity-vs-Concentration Dependence for SnO2 Sensors”, Sensors
and Actuators B Chemical, Vol. 137, hal. 456–461.
Srinatun. (2007), Rancang Bangun Sistem Akuisisi Data Kadar CO2 dan Implementasinya Pada Rumah Kaca Menggunakan Sensor TGS 4160. Skripsi, Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Diponegoro Semarang, Semarang.
Srisawasdi, N. (2012), “Students’ Teacher Perceptions of Computerized Laboratory Practise for Science Teaching: A Comparative Analysis”,
Procedia-Social and Behavioral Sciences, Vol. 46, hal. 4031-4038.
Stetter, J. R., Strathmann, S. dan Penrose, W.R. (2000), “New Sensor Arrays and Sampling System for A Modular Electronic Nose”, Sensor and Actuators
B Chemical, Vol. 75, No. 3, hal.:410-419.
Stradiotto, N. R., Yamanaka, H., dan Maria Valnice B. Zanoni, M. V. B. (2003), “Electrochemical Sensors: A Powerful Tool in Analytical Chemistry”,
Journal of Brazil Chemical Society, Vol. 14, No. 2, hal. 159-173.
Sugriwan, I., Fuadi, A. J., Riadi, S., Rahmadiansyah, dan Tuhuloula, A. (2012),
Pengembangan Sistem Sensor Untuk Mengukur Parameter Gas Pada Produksi Biogas. Prosiding Insinas, Universitas Lambung Mangkurat, Banjarbaru.
Surowski, D. B. (2009), Advanced High-School Mathematics, Shanghai American School, Shanghai, China.
84
Tim Puslitjaknov. (2008), Metode Penelitian Pengembangan, Pusat Penelitian Kebijakan dan Inovasi Pendidikan, Badan Penelitian dan Pengembangan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta.
Tsai, S. (2009), “Courseware Development for Semiconductor Technology and Its Application Into Instruction”, Computers and Education, Vol. 52, hal. 834-847.
Welty, G. (2008), “Strategy and Tactics for Pilot Implementation in the ADDIE Model,” Journal of GXP Compliance, Vol. 12, No. 2, hal. 12-19.
Wetchakun, K., Samerjai, T., Tamaekong, N., Liewhiran, C., Siriwong, C., Kruefu, V., Wisitsoraatb, A., Tuantranont, A., Phanichphant, S. (2011), “Semiconducting M etal O xides A s S ensors f or E nvironmentally Hazardous Gases”, Sensors and Actuators B, Vol. 160, No. 1, hal. 580– 591.
Zakaria, Z., Latip, J., dan Tantayanon, S. (2012), “Organic Chemistry Practices For Undergraduates Using A Small Lab Kit”, Procedia-Social and
85
LAMPIRAN
A. Skema Kerja
A.1 Pembuatan Rangkaian Sistem Deteksi Gas CO2
A.2. Kalibrasi Rangkaian sistem pendeteksi gas CO2
Sensor gas CDM 4160
- Dirangkai dengan mikrokontroler melalui pin nomor 1, 2, dan 5 pada sensor
Rangkaian sensor CDM 4160 + mikrokontroler
- Dihubungkan dengan komputer melalui USB - Dilakukan pemanasan ± 2 jam
- Diklik tombol reset pada CDM 4160 sensor CDM 4160 +
mikrokontroler + komputer
- Diinstal software Arduino
- Diprogram dengan Microsoft Visual Basic 9.0 - Dihubungkan dengan wadah kaca dan pompa
udara melalui selang Rangkaian sistem
pendeteksi gas CO2
Wadah kaca pada rangkaian sistem pendeteksi gas
- Diukur tahanan awal sensor ketika wadah gas CO2 dikosongkan dari wadah kaca
- Disuplai campuran gas CO2/N2 dengan komposisi gas CO2 sebesar 0,1%, 0,2%, 0,3%, dan 0,4%
- Diukur perubahan tahanan keluaran atau ∆EMF yang muncul pada tampilan Arduino - Diulangi prosedur kalibrasi sebanyak 3 kali Kurva kalibrasi
86
A.3. Simulasi eksperimen untuk rangkaian sistem pendeteksi gas CO2
Eksperimen 1: Reaksi pembakaran etanol
Eksperimen 1: Reaksi pembakaran gula 10 mL tetes larutan C2H5OH
- Dimasukan ke dalam air, kemudian dimasukkan ke dalam alkohol - Dibakar
- Dihasilkan gas CO2 yang mengalir ke sensor
- Diamati ∆EMF yang muncul pada display komputer Kurva waktu pengukuran (detik)terhadap
tegangan (volt)
10 mL tetes akuades Dimasukkan ke dalam gelas kimia (rasio volume alkohol dan akuades=1:1) selembar kertas
1 spatula gula
- Dibakar
- Dihasilkan gas CO2 yang mengalir ke sensor
- Diamati ∆EMF yang muncul pada display komputer Kurva waktu pengukuran (detik)terhadap
tegangan (volt)
- Dimasukkan ke dalam tabung reaksi - Ditutup dengan sumbat yang diberi selang
87 A.4. Penyusunan Modul Interaktif STEM
Materi Reaksi Redoks
- Dianalisis indikator dan tujuan pembelajaran sesuai KI dan KD pada kurikulum 2013
- Disusun peta konsep untuk memudahkan penulisan sub materi - Diklasifikasikan sub-sub materi berdasarkan peta konsep Sub-sub Materi Reaksi
Redoks
- Disusun konten bahan ajar untuk tiap sub materi
- Dibuat kegiatan pembelajaran (melibatkan penggunaan sistem pendeteksi gas CO2 yang telah dikembangkan) untuk tiap sub materi.
- Diintegrasikan dengan ilmu fisika, matematika, dan ilmu komputer (teknologi)
- Disusun asesmen berdasarkan konten materi dan kegiatan Modul STEM Interaktif
88
B. Rencana dan Jadwal Kegiatan Penelitian
No. Aktivitas Penelitian Bulan
1 2 3 4 5 6
1. Studi literatur
2. Persiapan peralatan dan bahan penelitian
3. Penyusunan konsep modul STEM
4. Pembuatan dan kalibrasi sistem pendeteksi gas CO2
5. Penyusunan dan validasi modul STEM
6. Uji coba awal pengetahuan siswa
7. Uji coba lapangan skala kecil 8. Analisis data validasi
9. Penyusunan laporan (Thesis)
C. Komponen Penilaian dalam Pembelajaran STEM No Aspek yang
dinilai
Teknik Penilaian Bentuk Instrumen
1 Pengetahuan
(kognitif) Tes tertulis Tes pilihan ganda (alasan observatif untuk jawaban yang dipilih siswa) dan esai
2 Keterampilan
(psikomotor) Tes kinerja Lembar Observasi Kinerja 3 Sikap (afektif) Penilaian sikap dengan
89
D. Hasil Perhitungan Tegangan Sensor pada Konsentrasi Tertentu Gas CO2
Nomor
Percobaan Konsentrasi Gas CO2
(ppm)
Volume gas yang dialirkan ke sensor (mL)
Data mentah
Arduino Tegangan keluaran sensor (Volt) CO2 N2 awal akhir awal akhir Percobaan 1 1000 1 999 95 207 0,4643 1,0117 Percobaan 2 1 999 94 209 0,4594 1,0215 Percobaan 3 1 999 94 215 0,4594 1,0508 Percobaan 1 2000 2 998 94 316 0,4594 1,5445 Percobaan 2 2 998 95 334 0,4643 1,6325 Percobaan 3 2 998 94 338 0,4594 1,6520 Percobaan 1 3000 3 997 93 513 0,4545 2,5073 Percobaan 2 3 997 93 515 0,4545 2,5171 Percobaan 3 3 997 93 535 0,4545 2,6149 Percobaan 1 4000 4 996 93 649 0,4545 3,1720 Percobaan 2 4 996 93 653 0,4545 3,1916 Percobaan 3 4 996 94 668 0,4594 3,2649
Rumus konversi data mentah Arduino menjadi tegangan keluaran sensor:
V = 5
1023×
x
dengan V = tegangan keluaran sensor (volt)
BIODATA PENULIS
Laily Yunita Susanti dilahirkan pada tanggal 9 Juni 1989 di kota Pasuruan, Jawa Timur. Ia merupakan putri pertama dari Taufik Subakdi dan Marijanti. Ia lulus pada tahun 2001 da ri SDN Pekuncen Kota Pasuruan. Setelah lulus sekolah dasar, pendidikan dilanjutkannya di SMPN 2 Pasuruan dan SMAN 1 P asuruan. Selepas SMA, ia diterima sebagai mahasiswi S1 Pendidikan Kimia di Universitas Negeri Malang (UM) melalui jalur PMDK. Pendidikan magister ditempuh pada akhir tahun 2013 di S2 Kimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya dengan program Beasiswa Pascasarjana Dalam Negeri (BPPDN) Dikti.
1
PENDAHULUAN
Pembelajaran kimia merupakan pembelajaran yang melibatkan komunikasi dua arah antara pendidik dan siswa untuk
memahami dan mengaplikasikan konsep-konsep dalam kimia. Pembelajaran kimia merupakan bagian dari sains di mana
PENGEMBANGAN MEDIA PEMBELAJARAN KIMIA BERBASIS
SCIENCE, TECHNOLOGY, ENGINEERING, AND MATHEMATICS
(STEM) DENGAN TOPIK SISTEM PENDETEKSI GAS KARBON
DIOKSIDA
Laily Yunita Susanti1, Fredy Kurniawan1*, dan Surya Rosa Putra1
1Program Studi Pascasarjana Kimia, Fakultas MIPA, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya 60111, Indonesia
* email : fredy@chem.its.ac.id
ABSTRAK
Pembelajaran kimia pada pendidikan formal umumnya belum terintegrasi secara optimal dengan cabang ilmu lain sehingga diperlukan pendekatan terintegrasi yang berbasis laboratorium, yaitu pembelajaran kimia berbasis STEM (science, technology, engineering, and mathematics). Penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan media pembelajaran sistem pendeteksi gas karbon dioksida (CO2) dan modul interaktif STEM. Sistem pendeteksi gas CO2 tersusun dari sensor gas oksida logam semikondutor SnO2, mikrokontroler ATmega 328, dan program Arduino untuk proses akuisisi data. Sistem pendeteksi gas kemudian dikalibrasi dengan menggunakan flowmeter. Kalibrasi menunjukkan bahwa ∆EMF sensor adalah 0,567; 1,149; 2,092; dan 2,753 volt pada konsentrasi gas CO2 sebesar 1000, 2000, 3000, dan 4000 ppm. Modul interaktif STEM terintegrasi dengan fisika, matematika, dan teknologi informasi. Media pembelajaran STEM divalidasi dan diimplementasikan pada pembelajaran kimia SMA/ SMK materi reaksi redoks dengan pengayaan elektrokimia. Hasil penelitian menunjukkan bahwa sistem pendeteksi gas CO2
yang telah divalidasi oleh 3 dosen kimia dan 3 guru kimia SMA/SMK layak untuk digunakan sebagai media pembelajaran kimia terintegrasi berbasis STEM, dengan skor kelayakan sistem pendeteksi gas CO2 sebesar 3,42 dan modul interaktif STEM sebesar 3,33.
Kata kunci : gas karbon dioksida, media pembelajaran kimia, sistem pendeteksi gas, Science Technology Engineering and Mathematics (STEM).
2 pembelajaran berbasis pada masalah sehingga pembelajaran kimia yang ideal merupakan pembelajaran berbasis laboratorium (lab-based learning). Berkaitan dengan aktivitas siswa pada pembelajaran berbasis laboratorium maka diperlukan laboratorium yang berfungsi sebagai tempat untuk memberikan pengalaman belajar dimana siswa berinteraksi dengan bahan dan atau dengan model secara langsung [5].
Proses pembelajaran suatu bidang ilmu, khususnya kimia, akan lebih baik apabila diintegrasikan dengan bidang ilmu lain. Pembelajaran kimia terintegrasi erat kaitannya dengan kurikulum 2013 yang dirancang untuk pengembangan sikap,
pengetahuan, dan keterampilan siswa serta menerapkannya dalam berbagai situasi di sekolah dan
masyarakat. Pembelajaran terintegrasi sangat menguntungkan,
karena siswa dituntut untuk berpikir secara mendalam dan kreatif karena terkait langsung dengan satu bidang ilmu dan bidang ilmu yang lain [2].
Berkaitan dengan pembelajaran kimia terintegrasi, terdapat suatu pendekatan dalam pembelajaran yang dapat mengintegrasikan ilmu kimia dengan ilmu lainnya [7].
Pendekatan dalam pembelajaran yang dapat mengintegrasikan ilmu kimia dengan ilmu lainnya adalah science,
technology, engineering and mathematics (STEM) [6, 7, 3]. STEM
merupakan pendekatan dalam pembelajaran yang terintegrasi dengan berbagai disiplin ilmu. STEM memungkinkan siswa untuk mempelajari konsep akademik secara tepat dengan menerapkan 4 disiplin ilmu (sains, teknologi, keahlian teknik dan matematika). Pembelajaran berbasis STEM terintegrasi dengan teknologi sehingga dalam pembelajaran digunakan alat-alat digital utamanya komputer [6, 1]. Pembelajaran STEM berbasis pada kinerja
(performance-based), berbasis inkuiri, dan berbasis
pada masalah atau problem-based learning. Pembelajaran berbasis STEM juga menuntut siswa untuk menjadi inovator (pembaharu),
3 pemecah masalah, penemu yang percaya diri, sadar teknologi, dan mampu berpikir logis [6, 7].
Penelitian ini
mengembangkan media pembelajaran kimia berupa
rangkaian sistem pendeteksi gas karbondioksida (CO2) hasil modifikasi dari sensor gas figaro CDM 4160 beserta modul interaktif STEM sehingga dapat diterapkan dalam pembelajaran kimia berbasis STEM.
METODE PENELITIAN
2.1. Reagen dan Bahan
Sistem pendeteksi gas CO2
dibuat dari sensor berbasis oksida logam semikonduktor CDM 4160 yang diproduksi oleh Figaro Engineering inc. Mikrokontroler ATmega 328 digunakan sebagai pengolah data analog didapatkan dari toko lokal. Gas CO2 dan gas N2
UHP yang diproduksi oleh PT Samator digunakan dalam proses kalibrasi sistem pendeteksi gas CO2. Selanjutnya, etanol PA dan sukrosa digunakan sebagai simulasi eksperimen dengan menggunakan sistem pendeteksi gas CO2.
2.2. Prosedur Pengembangan Media Sistem pendeteksi gas CO2
difabrikasi sesuai dengan desain yang telah dibuat kemudian dikalibrasi dengan menggunakan flowmeter. Gas CO2 dikombinasikan dengan gas N2 dengan perbandingan tertentu, difungsikan untuk mengeluarkan gas CO2 dengan konsentrasi sebesar 1000, 2000, 3000, dan 4000 ppm. Sejumlah tertentu gas CO2/ N2 dialirkan melalui sensor kemudian dilakukan pengukuran perubahan tegangan listrik untuk masing-masing konsentrasi gas CO2. Berdasarkan data hasil kalibrasi dapat dibuat grafik konsentrasi gas CO2 terhadap ∆EMF (electromotive force) keluaran sensor.
Sistem pendeteksi gas CO2
yang terkalibrasi kemudian diuji coba dengan kegiatan praktikum yang akan diberikan kepada siswa. Percobaan yang disimulasikan pada rangkaian sistem pendeteksi gas CO2
adalah reaksi redoks yang menghasilkan gas CO2, yaitu pembakaran gula dan pembakaran etanol. Selanjutnya, penyusunan
4 modul STEM dilakukan berdasarkan analisis kurikulum sebagai dasar untuk menyusun aktivitas pembelajaran dalam bentuk praktikum, diskusi, dan studi literatur.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Sistem pendeteksi gas karbon dioksida (CO2) dikembangkan dari sensor gas keluaran Figaro Engineering inc., yaitu CDM 4160, yang memiliki limit deteksi 400-4500 ppm. Sistem pendeteksi gas CO2
yang telah dikembangkan kemudian dikalibrasi dengan menggunakan 1000, 2000, 3000, dan 4000 ppm gas CO2. Berdasarkan hasil kalibrasi konsentrasi gas CO2 berbanding lurus dengan tegangan keluaran sensor. Pada saat sistem pendeteksi gas dipaparkan pada gas CO2, gas CO2 yang berlaku sebagai gas pengoksidasi akan diserap pada permukaan kristal SnO2 dan bereaksi dengan ion oksigen teradsorbsi O
-sehingga menyebabkan adanya kekurangan elektron pada permukaan oksida elektron. Kurangnya konsentrasi elektron
pada permukaan kristal SnO2
menyebabkan rapat muatan negatif oksida menurun, sedangkan tegangan keluaran dan nilai tahanan sensor mengalami kenaikan. Hasil kalibrasi sensor gas CO2 digunakan untuk memudahkan konversi nilai tegangan keluaran sensor menjadi konsentrasi gas CO2 dalam satuan ppm.
Berdasarkan hasil penelitian dapat diketahui bahwa hasil validitas sistem pendeteksi gas dan modul interaktif STEM adalah sangat valid dengan skor berturut-turut 3,42 dan 3,33. Oleh karena itu, ditinjau dari keempat komponen penilaian media ajar, media pembelajaran dengan topik sistem pendeteksi gas CO2
layak digunakan sebagai bahan ajar dalam pembelajaran kimia terintegrasi berbasis STEM.
KESIMPULAN
Media pembelajaran berupa sistem pendeteksi gas karbon dioksida (CO2) dan modul interaktif STEM telah dikembangkan sebagai media pembelajaran kimia terintegrasi pada materi Reaksi
5 Redoks untuk Kelas X SMA/SMK semester genap. Media pembelajaran berbasis STEM divalidasi dan diujicobakan pada siswa kelas X Kimia Analisis (KA) di SMKN 5 Surabaya. Hasil validasi ahli menunjukkan bahwa media pembelajaran kimia terintegrasi berbasis STEM memiliki kriteria sangat valid dengan skor 3,42 dan 3,33 (skala 1-4).
UCAPAN TERIMA KASIH
Peneliti mengucapkan terima kasih kepada Laboratorium Kimia Instrumentasi, SMKN 5 Surabaya dan SMAN 16 Surabaya yang telah mewadahi penelitian. Demikian juga DIKTI yang telah memberikan biaya sehingga penelitian ini dapat dilakukan.
DAFTAR RUJUKAN
[1] Chi, H., dan Jain, H. (2011), “Teaching Computing to STEM Students Via Visualization Tools”, Procedia
Computer Science, Vol.4, hal.
1937-1943.
[2] Depdikbud. (2013), Peraturan
Menteri Pendidikan dan Kebudayaan Nomor 69 Tahun 2013 tentang Kerangka Dasar dan Struktur Kurikulum Sekolah Menengah Atas/ Madrasah
Aliyah, Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan, Jakarta.
[3] Hanover Research. (2011),
K-12 STEM Education Overview,
District Administration Practice, Washington, DC.
[4] Hofstein, A., dan Lunetta, V. N. (2003), The Laboratory in
Science Education: Foundations for the
Twenty-First Century. Wiley
Periodicals, Inc., United States of America.
[5] Holbrook, J. (2005), “Making
Chemistry Teaching Relevant”, Chemical
Education International, Vol.
6, No. 1, hal. 1-12.
[6] ITEA. (2009), The Overlooked
STEM Imperatives: Technology and Engineering
6 Technology Education Association, United States.
[7] Lantz, H. B. (2009), Science,
Technology, Engineering, Mathematics (STEM) Education What Form? What
Function?, Intermediate Unit
1 and Carnegie Mellon, United States, hal. 1-11.