i
ABSTRAK
MIZANINA ADLINI. Efektivitas Penerapan Buku Ajar Mikrobiologi Industri terhadap Kemampuan Memecahkan Masalah dan Keterampilan Proses Sains Mahasiswa Universitas Negeri Medan. Program Pascasarjana Universitas Negeri Medan. 2016.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah terhadap (1) kemampuan memecahkan masalah; dan (2) keterampilan proses sains mahasiswa. Jenis penelitian ini berupa kuasi eksperimen dengan menggunakan Pretest-Posttest Control Group Design. Populasi penelitian yaitu mahasiswa Program Studi Biologi Unimed semester 6 dengan sampel sebanyak 2 kelas yang diambil secara acak. Kelas eksperimen menggunakan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah dan kelas kontrol menggunakan buku ajar biasa (konvensional). Instrumen tes berupa soal uraian digunakan untuk mengukur kemampuan memecahkan masalah dan soal pilihan berganda untuk mengukur keterampilan proses sains mahasiswa. Data yang diperoleh dianalisis menggunakan Mann-Whitney U-test. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perbandingan nilai dari penggunaan kedua buku tersebut terhadap kemampuan memecahkan masalah (U = 89,5, n1 = 21, n2 = 21, p < 0,05) dan keterampilan proses sains (U = 65, n1 = 21, n2 = 21, p < 0,05) berbeda secara signifikan. Pada kemampuan memecahkan masalah z = -3,296 < -1,96 maka H0 ditolak sehingga terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah terhadap kemampuan memecahkan masalah mahasiswa. Pada keterampilan proses sains z = -3,941 < -1,96 yang berarti bahwa terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah terhadap keterampilan proses sains mahasiswa. Mahasiswa menunjukkan tingkat kemampuan memecahkan masalah dan keterampilan proses sains yang lebih tinggi saat pembelajaran menggunakan buku ajar mikrobiologi industri berbasis masalah. Oleh karenanya, dapat disimpulkan bahwa buku ajar mikrobiologi industri berbasis masalah sebagai buku ajar yang lebih efektif untuk kemampuan memecahkan masalah dan keterampilan proses sains mahasiswa.
ii
ABSTRACT
MIZANINA ADLINI. The Effectivity of Industrial Microbiology Textbook Application on Students Problem Solving Skills and Science Process Skills in State University of Medan. Postgraduate Program State University of Medan. 2016.
The objectives of this study are to find out the effect of industrial microbiology problem based textbook application on (1) students problem solving skills; and (2) students science process skills. A quasi experimental research with pretest-posttest control group design was used in this study. The population of this study was 6th semester students of Biology department and 2 classes chosen as the sample by applying cluster random sampling technique. Experimental class was using industrial microbiology problem based textbook while control class was using conventional textbook. The instrument used to obtain the data of problem solving skills was description test and science process skills was multiple choices. The data were analyzed by using Mann-Whitney U-test. The ranked test scores of the two books were significantly different on problem solving skills (U = 89.5, n1 = 21, n2 = 21, p < 0.05) and science process skills (U = 65, n1 = 21, n2 = 21, p < 0.05). In problem solving skills z = -3.296 < -1.96, means the null hypothesis was rejected, suggesting that there is an effect of industrial microbiology problem based textbook application on students problem solving skills. In science process skills z = -3.941 < -1.96, means that there is an effect of industrial microbiology problem based textbook application on students science process skills. The sum of ranks for industrial microbiology problem based textbook was larger than the sum of ranks for conventional textbook. Therefore, it can be stated that industrial microbiology problem based textbook as a more effective textbook for problem solving skills and science process skills of students.
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, atas segala limpahan rahmat dan hidayah dari Allah SWT
sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Shalawat dan salam
kepada Nabi Muhammad SAW yang telah menuntun manusia hingga tercipta
kemajuan saat ini. Tesis ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan
memperoleh gelar Magister Pendidikan Biologi pada program Pascasarjana
Universitas Negeri Medan.
Dalam menyelesaikan tesis ini, penulis telah menerima banyak bantuan
dari berbagai pihak sehingga penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Dr.
Hasruddin, M.Pd dan Dr. Mahmud, M.Sc sebagai dosen pembimbing I dan II
yang dengan penuh perhatian memberikan arahan, motivasi, dan waktunya kepada
penulis. Apresiasi yang tinggi penulis sampaikan kepada para narasumber: Dr.
Fauziyah Harahap, M.Si, Dr. Mufti Sudibyo, M.Si, dan Dr. Syahmi Edi, M.Si
yang dengan kedalaman ilmunya telah memberi masukan dari berbagai aspek
terhadap tesis ini. Serta penulis ungkapkan terima kasih kepada seluruh dosen
yang telah memberikan ilmunya kepada penulis selama menempuh pendidikan.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ketua Jurusan Biologi
FMIPA UNIMED yang telah memberikan izin penelitian bagi penulis dan
mahasiswa yang menjadi populasi dan sampel dalam penelitian ini. Ucapan terima
kasih dan penghargaan yang tulus kepada kedua orang tua dan suami tercinta yang
selalu mendampingi, memotivasi, dan mendoakan penulis. Terima kasih pula
iv
pihak-pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga Allah memberikan
balasan yang lebih baik atas semua bantuan yang telah diberikan.
Medan, November 2016
Penulis,
Mizanina Adlini
NIM: 8146174029
v
2.2.1 Langkah-Langkah Pemecahan Masalah ………... 12
2.2.2 Kelebihan dan Kelemahan Pembelajaran Berbasis Masalah ………. 13
2.3 Keterampilan Proses Sains ………. 14
2.4 Buku Ajar Mikrobiologi Industri Berbasis Masalah ………. 17
2.5 Hipotesis Penelitian ……… 18
3.4.1 Instrumen Kemampuan Memecahkan Masalah ……… 20
3.4.2 Instrumen Keterampilan Proses Sains ……….. 23
3.5 Prosedur Penelitian ………. 24
3.6 Teknik Analisis Data ……….. 26
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ……… 27
4.1 Hasil Penelitian ……… 27
4.1.1 Kemampuan Memecahkan Masalah ……….. 27
4.1.2 Keterampilan Proses Sains ………. 31
4.2 Pembahasan ………. 36
vi
Terhadap Keterampilan Proses Sains ……… 40
BAB V SIMPULAN DAN SARAN ……… 44
5.1 Simpulan ………. 44
5.2 Saran ………... 44
vii
DAFTAR TABEL
Hal Tabel 2.1 Indikator Keterampilan Proses Sains ……… 16 Tabel 2.2 Pokok Bahasan dan Sub Pokok Bahasan Buku Mikrobiologi
Industri ……….. 17 Tabel 3.1 Desain Penelitian ……….. 20 Tabel 3.2 Kisi-Kisi Tes Kemampuan Memecahkan Masalah …………. 21 Tabel 3.3 Rubrik Penskoran Tes Kemampuan Memecahkan Masalah ... 22 Tabel 3.4 Kisi-Kisi Tes Keterampilan Proses Sains ………. 23 Tabel 3.5 Indikator Keterampilan Proses Sains ……… 24 Tabel 3.6 Strategi Pembelajaran ……… 25 Tabel 4.1 Hasil Postes Kemampuan Memecahkan Masalah pada Kelas
yang Menggunakan Buku Mikrobiologi Industri ……….. 28 Tabel 4.2 Hasil Postes Kemampuan Memecahkan Masalah pada Kelas
yang Menggunakan Buku Konvensional ……….. 29 Tabel 4.3 Perbandingan Analisis Kemampuan Memecahkan Masalah
Antara Kelas Eksperimen dan Kelas Kontrol ……… 30
Tabel 4.4 Hasil Postes Keterampilan Proses Sains pada Kelas yang
Menggunakan Buku Mikrobiologi Industri ………... 32 Tabel 4.5 Hasil Postes Keterampilan Proses Sains pada Kelas yang
Menggunakan Buku Konvensional ……… 33 Tabel 4.6 Perbandingan Analisis Keterampilan Proses Sains Antara
viii
DAFTAR GAMBAR
Hal Gambar 3.1 Bagan alur penelitian ………... 26 Gambar 4.1 Pengaruh penggunaan buku Mikrobiologi Industri
terhadap kemampuan memecahkan masalah mahasiswa ….. 29 Gambar 4.2 Pengaruh penggunaan buku Mikrobiologi Industri
ix
DAFTAR LAMPIRAN
Hal
Lampiran 1. Instrumen Kemampuan Memecahkan Masalah ……….. 48
Lampiran 2. Instrumen Keterampilan Proses Sains ………. 54
Lampiran 3. Data Pretes ………... 62
Lampiran 4. Data Hasil Penelitian ……… 63
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Mikrobiologi Industri merupakan penerapan mikrobiologi yang
memanfaatkan mikroorganisme dalam proses industri untuk menghasilkan produk
yang mempunyai nilai ekonomi tinggi dan bermanfaat. Dalam pembelajarannya,
mahasiswa diharapkan dapat menentukan permasalahan dan mencari solusi
permasalahan dari penerapan prinsip-prinsip mikrobiologi untuk bidang industri,
merancang dan melakukan percobaan, serta mengembangkannya.
Di Indonesia, rendahnya mutu pendidikan menjadi salah satu kendala yang
menghambat tercapainya tujuan pendidikan. Hal ini dapat dilihat dari hasil studi
TIMSS (Trends in International Mathematics and Science Study) tahun 2011 yang
menunjukkan bahwa siswa Indonesia belum menunjukkan prestasi memuaskan.
Dalam bidang sains, Indonesia berada di urutan ke 40 dari 42 negara dengan
pencapaian skor 406, dan masih di bawah skor rata-rata internasional yaitu 500.
(Napitupulu, 2012). Hasil ini konsisten dengan PISA (Programme for
International Student Assessment) tahun 2012 dimana Indonesia berada pada
peringkat 64 dari 65 negara dengan skor 382 (OECD, 2012). Salah satu faktor
penyebab rendahnya prestasi siswa Indonesia dalam PISA yaitu lemahnya
kemampuan pemecahan masalah soal non-routine atau level tinggi. Soal yang
diujikan dalam PISA terdiri atas 6 level (level 1 terendah dan level 6 tertinggi)
2
diambil dari dunia nyata. Sedangkan siswa di Indonesia hanya terbiasa dengan
soal-soal rutin pada level 1 dan level 2 (Kertayasa, 2015).
Melalui pembelajaran secara hapalan, siswa hanya mampu mengingat
definisi dan daftar pada isi materi, tetapi tidak dapat memahami isinya secara
menyeluruh sehingga mereka tidak mampu memecahkan persoalan yang tingkat
tinggi. Dalam pembelajarannya, mahasiswa cenderung menghapal materi
mikrobiologi tanpa memahami dan menganalisisnya lebih mendalam, sehingga
mengalami kesulitan dalam memecahkan dan mencari solusi dari
permasalahan-permasalahan yang ada. Hal ini terbukti dari hasil belajar mahasiswa yang belum
memuaskan. Pada Ashland Community College, 89% dari 147 mahasiswa
summer school mata kuliah mikrobiologi dasar memperoleh nilai C selama
periode 6 tahun. Dengan materi dan format ujian yang sama, pembelajaran
mikrobiologi diberikan pada mahasiswa program keperawatan. Dalam hal ini,
hanya 44% dari 62 mahasiswa yang dapat menyelesaikan mata kuliah dengan baik
(Hoffman, 2001).
Pembelajaran mikrobiologi dapat diperoleh dari berbagai sumber, salah
satunya adalah buku ajar. Buku ajar merupakan salah satu komponen sistem
pembelajaran yang memegang peranan penting dalam membantu mahasiswa
mencapai tujuan pembelajaran (Mudlofir dalam Andriaty, 2014). Buku ajar juga
berperan dalam menentukan keberhasilan kegiatan pembelajaran, seperti yang
dikemukakan oleh Westbury dalam Mohammad dan Kumari (2007), “The
textbook is, in fact, the heart of the school and without the ubiquitous text there
would be no schools, at least as we know them”. Buku ajar merupakan jantung
3
baru dan menarik secara potensial, serta membuka pintu ke dunia pengalaman
yang fantastis (Chambliss dan Calfee dalam Jannah dkk, 2012). Hal ini
menunjukkan peran penting dari buku ajar sebagai sarana utama untuk
menyampaikan pengetahuan. Akses dan ketersediaan buku ajar juga merupakan
faktor yang sangat signifikan dalam memprediksi prestasi akademik (Heyneman
dkk dalam Mohammad dan Kumari, 2007).
Dalam penelitiannya, Permana (2015) mengemukakan bahwa buku ajar
biologi berbasis blended learning mampu meningkatkan kemampuan digital
literacy dan communication mahasiswa. Ditambahkan pula oleh Pratiwi dkk
(2014) bahwa penggunaan buku siswa berbasis SAVI mampu meningkatkan hasil
belajar dan motivasi siswa. Dalam penelitian lainnya, Ginting (2012) menyatakan
bahwa penggunaan bahan ajar dan dipadukan dengan sistem belajar mandiri dapat
meningkatkan hasil belajar Termodinamika Dasar mahasiswa. Penggunaan buku
ajar juga dapat menumbuhkan rasa ingin tahu serta merangsang mahasiswa untuk
mencari inspirasi lebih jauh. Pada perkuliahan Fisika Dasar menggunakan buku
ajar Fisika Dasar berorientasi ilmu hayati dapat meningkatkan penguasaan konsep
mahasiswa calon guru biologi dengan rata-rata peningkatan penguasaan konsep
mahasiswa sebesar 49% (kategori sedang) (Toto dan Agus, 2009).
Pembelajaran sains (Biologi) sebaiknya dilaksanakan dengan pembelajaran
berbasis masalah (Problem Based Learning) karena dapat menumbuhkan
kemampuan berpikir, bekerja, dan bersikap ilmiah serta mengomunikasikannya
sebagai aspek kecakapan hidup (BSNP dalam Hasruddin dkk, 2014). Belum
adanya buku ajar Mikrobiologi Terapan berbasis masalah, khususnya di Unimed,
4
Mahasiswa dihadapkan pada masalah dunia nyata dengan belajar tentang cara
berpikir kritis, keterampilan pemecahan masalah, dan untuk memperoleh konsep
yang esensial dari materi perkuliahan, serta membantu mahasiswa
mengembangkan keterampilan dalam memecahkan masalah. (Hasruddin dan
Harahap, 2013). Selain itu, keterampilan proses juga dibutuhkan untuk mengasah
keterampilan ilmiah mahasiswa yang dapat digunakan untuk menemukan suatu
konsep, prinsip, atau teori untuk mengembangkan konsep yang telah ada
sebelumnya, ataupun untuk melakukan penyangkalan terhadap suatu penemuan.
Keterampilan proses sains dapat dilatih melalui penerapan Problem Based
Learning (Moffit dalam Siregar, 2014).
Untuk memenuhi kebutuhan pembelajaran Mikrobiologi Terapan
khususnya pada Mikrobiologi Industri, Hasruddin dkk (2014) telah
mengembangkan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah. Buku ajar ini
diharapkan dapat meningkatkan kemampuan mahasiswa dalam berpikir kritis dan
keterampilan memecahkan masalah. Dalam penggunaannya, buku ajar tersebut
juga dapat menarik minat dan memotivasi mahasiswa serta memberikan pengaruh
positif dalam menumbuhkembangkan keterampilan ataupun sikap ilmiah
mahasiswa dalam meningkatkan hasil belajar agar menjadi lebih baik.
Namun, pengujian keefektifan buku ajar tersebut belum pernah dilakukan.
Seiring berjalannya waktu, referensi yang menjadi acuan dalam pembelajaran
mikrobiologi industri juga terus berkembang. Penelitian pada umumnya
cenderung mengukur keefektifan suatu buku ajar melalui hasil belajar mahasiswa
saja. Padahal aspek-aspek lain seperti kemampuan memecahkan masalah dan
5
dipandang perlu untuk melakukan pengujian efektivitas buku ajar tersebut
terhadap kemampuan memecahkan masalah dan keterampilan proses sains
mahasiswa.
1.2 Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka masalah-masalah yang dapat
diidentifikasi sebagai berikut.
1. Lemahnya kemampuan pemecahan masalah soal non-routine atau level tinggi.
2. Mahasiswa cenderung menghapal materi mikrobiologi tanpa memahami dan
menganalisisnya lebih mendalam sehingga mengalami kesulitan dalam
memecahkan dan mencari solusi dari permasalahan-permasalahan yang ada.
3. Belum adanya buku ajar Mikrobiologi Terapan berbasis masalah dapat
menghambat proses pembelajaran mahasiswa.
4. Referensi dalam pembelajaran mikrobiologi terus berkembang, namun
pengujian keefektifan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah, yang
dikembangkan oleh Hasruddin dkk, terhadap kemampuan memecahkan
masalah dan keterampilan proses sains belum pernah dilakukan.
1.3 Batasan Masalah
Penelitian ini berfokus pada efektivitas penerapan buku ajar Mikrobiologi
Industri berbasis masalah yang meliputi topik fermentasi tempe, kombucha,
fermentasi susu, fermentasi asam asetat dan laktat, dan fermentasi alkohol.
Aspek-aspek yang diukur yaitu kemampuan memecahkan masalah dan keterampilan
6
menafsirkan (interpretasi), meramalkan (prediksi), merencanakan
percobaan/eksperimen, dan menerapkan konsep. Penelitian ini akan dilakukan
pada mahasiswa program sarjana Biologi semester enam Universitas Negeri
Medan tahun ajaran 2015/2016.
1.4 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini, yaitu:
1. Apakah terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri
berbasis masalah terhadap kemampuan memecahkan masalah mahasiswa
Universitas Negeri Medan?
2. Apakah terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri
berbasis masalah terhadap keterampilan proses sains mahasiswa Universitas
Negeri Medan?
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri
berbasis masalah terhadap kemampuan memecahkan masalah mahasiswa
Universitas Negeri Medan.
2. Untuk mengetahui pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri
berbasis masalah terhadap keterampilan proses sains mahasiswa Universitas
7
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat teoritis dari penelitian ini adalah untuk memperluas referensi ilmu
pengetahuan dalam meningkatkan kualitas pembelajaran, khususnya pada materi
Mikrobiologi Industri. Hasil penelitian ini juga dapat menjadi referensi bagi
peneliti selanjutnya yang ingin mengkaji lebih dalam ataupun mengembangkan
buku ajar mikrobiologi.
Manfaat praktis dari penelitian ini yaitu memberikan solusi alternatif bagi
dosen dalam memilih buku ajar yang dapat meningkatkan kualitas pembelajaran
mikrobiologi. Selain itu, mahasiswa terlatih untuk memecahkan masalah-masalah
berkaitan dengan mikrobiologi, serta meningkatkan keterampilan proses sains
44 BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
5.1 Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis
masalah dalam meningkatkan kemampuan memecahkan masalah mahasiswa
Universitas Negeri Medan. Mahasiswa yang menggunakan buku ajar
Mikrobiologi Industri berbasis masalah memiliki tingkat kemampuan
memecahkan masalah yang lebih baik daripada mahasiswa yang
menggunakan buku ajar biasa (konvensional).
2. Terdapat pengaruh penerapan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis
masalah dalam meningkatkan keterampilan proses sains mahasiswa
Universitas Negeri Medan. Keterampilan proses sains mahasiswa yang
menggunakan buku ajar Mikrobiologi Industri berbasis masalah lebih tinggi
daripada mahasiswa yang menggunakan buku ajar biasa (konvensional).
5.2 Saran
Berdasarkan penelitian ini, dosen dapat menggunakan buku Mikrobiologi
Industri berbasis masalah sebagai salah satu buku acuan yang efektif dalam proses
pembelajaran dan mengembangkan permasalahan-permasalahan yang terdapat di
dalamnya untuk merangsang kemampuan mahasiswa, serta memberikan soal-soal
yang lebih kritis untuk mengasah kemampuan dalam memecahkan masalah dan
keterampilan proses sains. Untuk peneliti lanjutan, hasil penelitian ini dapat
