Penerapan Laboratorium Maya pada Pembelajaran Konseptual Interaktif Fisika untuk Meningkatkan Pemahaman Konsep dan Mengembangkan Scientific Skill
P. Sinaga
Jurusan Pendidikan Fisika FPMIPA UPI Jl. Dr. Setiabudi No. 229 Bandung e-mail: parlinsinagabdg@yahoo.com Abstrak
Telah dilakukan penelitian untuk mengkaji efektivitas penggunaan laboratorium maya pada pembelajaran konseptual interaktif fisika terhadap pemahaman konsep dan pengembangan scientific skill siswa. Metode penelitiannya adalah quasi eksperimen dengan desain randomized control group pretest-postest . Populasi dan sampel penelitian ialah salah satu SMA di Kabupaten Bandung dimana kelas eksperimen dan kelas kontrol dipilih secara acak dari kelas XI. Instrumen yang digunakan ialah : set soal pemahaman konsep ,dan ALPS (active learning problem sheet) kit.Hasil analisis data dapat disimpulkan sebagai berikut: Penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep fluida statis dan dalam meminimalkan miskonsepsi siswa dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual. Penggunaan laboratorium maya pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif mengembangkan pemahaman konsep utamanya pada kemampuan Tranlasi ,Interpretasi ,dan Ekstrapolasi, serta dapat mengembangkan scientific skill siswa utamanya comunication skill dan ICT skill,
Kata kunci : scientific skill, pembelajaran konseptual interaktif , laboratorium maya
A. PENDAHULUAN
Penguasaan ilmu pengetahuan khususnya fisika dan rekayasa teknologi sangat penting agar tidak tergantung pada produk teknologi negara lain .Namun fakta menunjukan bahwa mata pelajaran fisika di sekolah oleh sebagian besar siswa dianggap mata pelajaran yang paling sulit dan membosankan. Pada pihak lain ilmu fisika adalah ilmu dasar yang mendorong lahirnya penemuan teknologi teknologi baru. Perlu adanya upaya upaya untuk mempromosikan fisika kepada generasi muda agar mereka tertarik berkarier dalam bidang fisika dan aplikasinya serta upaya untuk menghilangkan anggapan pada diri siswa bahwa mata pelajaran fisika itu sulit dan membosankan. Fisika adalah ilmu yang mempelajari fenomena fenomena alam yang sering dijumpai dalam kehidupan sehari hari, sehingga seharusnya menyenangkan bagi siswa yang mempelajarinya.
Pada tingkat SMA/MA, Fisika dipandang penting untuk diajarkan sebagai mata pelajaran tersendiri dengan beberapa pertimbangan. Salah satu alasannya adalah untuk membekali peserta didik dengan pengetahuan, pemahaman, dan sejumlah kemampuan yang dipersyaratkan untuk memasuki jenjang pendidikan yang lebih tinggi serta untuk
mengembangkan ilmu dan teknologi (Depdiknas, 2006: 443). Tujuan diajarkannya fisika disekolah menengah sebagaimana dituliskan diatas merupakan tujuan multidimensional, untuk mencapai tujuan tersebut maka pada proses belajar mengajarnya perlu digunakan multiple method. Proses belajar mengajar disekolah saat ini lebih dikonsentrasikan pada pemberian informasi sebanyak banyaknya pada siswa yang dilakukan dengan cara drill. Pemberian informasi hanya salah satu tujuan ,tujuan lainnya ialah : pengembangan pemahaman dan aplikasi konsep , pengembangan reasoning dan thinking power, pengembangan judgement dan decision making ability serta mengembangkan proper study habit (D.N.sansanwal, 2007). Skill yang diperlukan untuk mempelajari fisika dapat dikategorikan sebagai berikut : thinking skill, science process skill, ICT skill, communication skill, dan interpersonal skill (V.M.Talisayon, 2008). Sistim evaluasi hasil belajar dan sistim seleksi masuk ke jenjang pendidikan yang lebih tinggi yang digunakan saat ini menyebabkan sebagian besar guru menggunakan metode pembelajaran yang tidak memiliki potensi untuk mencapai sebagian besar dari tujuan tersebut.
Salah satu pendekatan pembelajaran yang didesain dengan fokus pada penanaman konsep yang baik dikalangan siswa adalah pendekatan pembelajaran konseptual interaktif (Interactive Conceptual Instruction, ICI). Pendekatan konseptual interaktif ini memiliki 4 ciri utama, yaitu berfokus pada konseptual, mengutamakan interaksi kelas, menggunakan bahan ajar berbasis penelitian, dan menggunakan teks (Savinainen dan Scott, 2001: 53).
Dalam sesi penggalian konsep pada pendekatan ini biasa menggunakan alat peraga (demonstrasi), tetapi alat-alat peraga yang biasa digunakan memiliki keterbatasan yaitu hanya bisa menunjukkan gejala fisisnya saja sedangkan penggambaran hubungan antara besaran-besaran Fisikanya tidak bisa diperlihatkan. Adanya keterbatasan dari alat peraga yang digunakan akan menghambat dalam proses penanaman konsep yang optimal.
Untuk mengatasi keterbatasan tersebut, saat ini telah banyak dikembangkan media peraga berbasis simulasi komputer yaitu salah satunya adalah media simulasi virtual. Media simulasi virtual dikembangkan sedemikian rupa sehingga dapat memberikan banyak kebebasan pada siswa, mereka dapat memanipulasi variabel variabel yang berkaitan dengan eksperimen yang sedang dilakukan dan sekaligus dapat melihat bagaimana pengaruh perubahan suatu variabel terhadap variabel lainnya. Tujuan lainnya dari laboratorium maya ialah untuk memberikan hand on laboratorium activity atau pengembangan skill. Hasil studi di East carolina University(Yang B.1999) menemukan bahwa virtual lab.membantu mahasiswa memahami konsep dan teori teori .
Lab virtual potensial untuk memberikan peningkatan secara signifikan dan pengalaman belajar yang lebih efektif. Lab virtual dapat memfasilitasi terjadinya belajar yang lebih mendalam didalam model-based knowledge domain( contoh fisika). Lab virtual adalah simulasi model matematik yang diimplementasikan pada komputer.(Reilly.2008).
Sehingga berdasarkan permasalahan yang telah dipaparkan, maka dilakukan penelitian untuk menggali informasi tentang Efektivitas Penggunaan Media Simulasi Virtual Dalam Pembelajaran Konseptual Interaktif Dalam Meningkatkan Pemahaman Konsep Fisika dan pengembangan scientific skill Siswa. Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka permasalahan penelitian dapat dijabarkan menjadi pertanyaan-pertanyaan penelitian sebagai berikut: (1).Apakah penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep dibandingkan dengan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual?, (2). Scientific skill kategori manakah yang dapat dikembangkan pada pembelajaran konseptual interaktif dengan menggunakan laboratorium maya ?
B. METODOLOGI
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode penelitian eksperimen semu (quasi experimental), sedangkan desain penelitian yang digunakan adalah
Randomized Control Group Pretest-Posttest Design. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas XI salah satu SMA di Kabupaten Bandung Barat tahun ajaran
2008/2009 sebanyak sembilan kelas. Sedangkan yang menjadi sampel dalam penelitian ini adalah dua kelas dari keseluruhan populasi yang dipilih secara cluster random sampling.
Instrumen dalam penelitian ini berupa: satu set tes konseptual pokok bahasan fluida statis untuk mengevaluasi konsepsi siswa pada saat sebelum dan sesudah pembelajaran, satu set ALPS(Active Learning Problem Sheet) Kit untuk memantau pemahaman konsep pada saat proses pembelajaran berlangsung, dan media simulasi virtual. Simulasi fisika interaktif yang digunakan ialah :Archimedes , Boat float version 2, Boat float version 3, Floating in fluid, Floating in water, Fluida Pascal, Fluida statik, Hidrolik, Hydraulic 2D, dan Pascal principle. Instrumen untuk tes pemahaman konsep mencakup ranah kognitif pada aspek pemahaman yang terdiri atas tiga kemampuan, yaitu kemampuan pemahaman menerjemahkan (translastion), kemampuan pemahaman menafsirkan (interpretation), dan kemampuan pemahaman mengekstrapolasi
(extrapolation). Instrumen lainnya ialah lembar observasi untuk melihat perkembangan scientific skill.
Peningkatan pemahaman konsep siswa diperoleh dengan menghitung nilai rata-rata gain yang dinormalisasi dan dinterpretasikan sesuai dengan kriteria Hake (Hake, 1998: 65). Setelah nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kedua kelompok diperoleh, maka selanjutnya dibandingkan untuk melihat efektivitas penggunaan media simulasi virtual dalam pembelajaran konseptual interaktif. Jika nilai rata-rata gain yang dinormalisasi dari suatu pembelajaran lebih tinggi dari nilai rata-rata gain yang dinormalisasi dari pembelajaran lainnya, maka dikatakan bahwa pembelajaran tersebut lebih efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep dibandingkan pembelajaran lain (Ogilvie, 2000).
Untuk mengetahui perubahan konsepsi siswa dilakukan analisis data CRI yang dikembangkan oleh Saleem Hasan. Dalam penelitian ini digunakan skala enam (0-5) (Hasan, 1999: 294). Nilai jawaban yang benar dan nilai CRI dimasukkan dalam matriks kriteria CRI
C. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Efektivitas Penggunaan Media Simulasi Virtual dalam Meningkatkan Pemahaman Konsep
Perbandingan nilai rata-rata gain yang dinormalisasi antara kelompok eksperimen dan kontrol ditunjukkan oleh Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Batang Perbandingan Nilai Rata-Rata Gain yang Dinormalisasi 0,36
Berdasarkan Gambar 1, diperoleh bahwa nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas eksperimen ialah 0,36 dengan kategori sedang dan nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas kontrol ialah 0,28 dengan kategori rendah. Perbandingan nilai ini secara langsung menunjukkan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep fluida statis dibandingkan dengan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
Pemahaman konsep
Kemampuan pemahaman untuk kelompok eksperimen dan kontrol diperlihatkan oleh Gambar 2.
Gambar 2. Diagram Batang Perbandingan Nilai Rata-Rata Gain yang Dinormalisasi Per Tipe Kemampuan Pemahaman
1. Kemampuan Translasi
Berdasarkan Gambar 2, diperoleh nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas eksperimen ialah 0,27 (kategori rendah) dan nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas kontrol ialah 0,22 (kategori rendah). Terlihat bahwa kemampuan translasi ini mengalami peningkatan paling rendah. Secara umum, jika melihat nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kedua kelas dapat dikatakan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif meningkatkan kemampuan translasi siswa pada konsep fluida statis dibandingkan dengan pembelajaran konseptual tanpa menggunakan media simulasi virtual.
0,27 0,22 0,38 0,29 0,42 0,30
2. Kemampuan Interpretasi
Berdasarkan Gambar 2 diperoleh nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas eksperimen ialah 0,38 (kategori sedang) dan nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas kontrol ialah 0,29 (kategori rendah) sehingga dapat disimpulkan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif meningkatkan kemampuan interpretasi siswa pada konsep fluida statis dibandingkan dengan pembelajaran konseptual tanpa menggunakan media simulasi virtual.
3. Kemampuan Ekstrapolasi
Berdasarkan Gambar 2 diperoleh nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas eksperimen ialah 0,42 (kategori sedang) dan nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas kontrol ialah 0,30 (kategori sedang) . Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif meningkatkan kemampuan ekstrapolasi siswa pada konsep fluida statis dibandingkan dengan pembelajaran konseptual tanpa menggunakan media simulasi virtual.
B. Uji Hipotesis
Uji normalitas nilai rata-rata gain yang dinormalisasi terhadap kelas eksperimen dan kelas kontrol menggunakan chi square untuk derajat kebebasan 3, jumlah sampel 30 dan taraf kepercayaan 0,95 terhadap kelas eksperimen, diperoleh (6,59) <
(7,81). Maka, data pada kelas eksperimen berdistribusi normal. Dan uji normalitas terhadap kelas kontrol dengan derajat kebebasan 3, jumlah sampel 30 dan taraf kepercayaan 0,95 diperoleh (7,25) < (7,81). Sehingga, data pada kelas kontrol pun berdistribusi normal
Berdasarkan uji homogenitas dengan menggunakan distribusi-F diperoleh Fhitung < Ftabel sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai rata-rata gain yang dinormalisasi untuk kelas eksperimen maupun kelas kontrol memiliki variansi yang homogen.
Karena kedua data yang diperoleh berdistribusi normal, maka dilaksanakan pengujian hipotesis menggunakan statistik parametrik yaitu uji-t satu pihak. Berdasarkan pengolahan data, ternyata diperoleh nilai thitung sebesar 2,62 dan ttabel sebesar 2,00 untuk derajat kebebasan 58 dan taraf kepercayaan 0,95. Terlihat bahwa thitung > ttabel . Kesimpulan yang dapat diperoleh dari hasil uji-t ini adalah bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam
meningkatkan pemahaman konsep fluida statis dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
C. Efektivitas Penggunaan Media Simulasi Virtual dalam Meninimalkan Miskonsepsi Siswa
Secara umum, rekapitulasi perbandingan persentase siswa yang mengalami miskonsepsi antara kelas eksperimen dan kelas kontrol pada pokok bahasan fluida statis diperlihatkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Diagram Batang Perbandingan Persentase Siswa yang Mengalami Miskonsepsi
Berdasarkan Gambar 3, persentase siswa yang mengalami miskonsepsi pada topik fluida statis untuk kelas eksperimen lebih kecil dibandingkan kelas kontrol. Persentase siswa yang mengalami miskonsepsi pada kelompok eksperimen adalah 21,8% sedangkan pada kelompok kontrol adalah 29,5%.
Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif lebih efektif dalam meminimalkan miskonsepsi siswa dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
Untuk setiap label konsep dalam topik fluida statis, rekapitulasi persentase jumlah siswa yang mengalami miskonsepsi diperlihatkan pada Gambar .4.
Gambar 4. Diagram Batang Perbandingan Persentase Siswa yang Mengalami Miskonsepsi Pada Tiap Label Konsep
Pada Gambar 4 menggambarkan persentase siswa yang mengalami miskonsepsi pada tiap label konsep yang mencakup topik fluida statis. Pada kelas eksperimen, persentase miskonsepsi paling besar terdapat pada sub topik Hukum Pascal mencapai 27,8%, hal ini disebabkan media simulasi virtual yang ditampilkan dalam menjelaskan sub topik ini dirasakan kurang dari segi kuantitas maupun kualitas. Namun pada sub topik Hukum Archimedes, media simulasi virtual yang digunakan sangat baik dan membantu meminimalkan miskonsepsi pada siswa yang dibuktikan dengan persentase miskonsepsi yaitu 17,3%. Namun, kuantitas miskonsepsi yang terjadi pada siswa baik pada kelas eksperimen dan kelas kontrol masih tergolong cukup tinggi sehingga perlu dikembangkan kembali media-media simulasi virtual ini baik dalam segi kualitas maupun kuantitas.
Walaupun begitu, Secara umum terlihat bahwa siswa pada kelas eksperimen yang mengalami miskonsepsi tiap label konsep fluida statis rata-rata lebih kecil dibandingkan dengan kelas kontrol. Kecenderungan-kecenderungan persentase ini menunjukkan bahwa penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meminimalkan miskonsepsi siswa dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
24,2 26,3 27,8 38,9 17,3 23,3 18,3 36,7
D. Pengembangan Scientific Skill
Hasil observasi terhadap tiap siswa pada kelas eksperimen baik pada saat proses belajar mengajar berlangsung maupun dari jawaban tugas tugas siswa yang diberikan guru diidentifikasi perkembangan scientific skill yang muncul sebagai berikut
Tabel 1. Perkembangan scientific skill
Scientific skill Jumlah siswa prosentase Critical thinking skill 5 16,7 % Science process skill 13 42,9 %
ICT skill 21 69,3 %
Communication skill 23 75,9 % Interpersonal skill 16 52,8 %
Kesimpulan
Berdasarkan data hasil penelitian, pengolahan data, hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat disimpulkan:
1. Penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep fluida statis dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
2. Penggunaan media simulasi virtual pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif dalam meminimalkan miskonsepi siswa pada topik fluida statis dibandingkan pembelajaran konseptual interaktif tanpa menggunakan media simulasi virtual.
3. Penggunaan laboratorium maya pada pembelajaran konseptual interaktif dapat lebih efektif mengembangkan pemahaman konsep utamanya pada kemampuan Tranlasi ,Interpretasi ,dan Ekstrapolasi.
4. Penggunaan laboratorium maya pada pembelajaran konseptual interaktif dapat mengembangkan scientific skill siswa utamanya comunication skill dan ICT skill.
DAFTAR PUSTAKA
Bloom, B.S. (1978). Taxonomy Of Educational Objectives, The Classification Of Educational Goals. Handbook I: Cognitive Domain. New York: David McKay Company, Inc.
Departemen Pendidikan Nasional. (2003). Kurikulum 2004 Standar Kompetensi Mata Pelajaran Fisika Sekolah Menengah Atas Dan Madrasah Aliyah. Jakarta.
Hake, R. R. (1998). Interactive-Engagement Versus Traditional Methods: A Six-Thousand-Student Survey of Mechanics Tes Data For Introductory Physics Course, Am. J. Phys. 66 (1) 64-74.
Hasan, S., Bagayoko, D., Kelley, E. L. (1999). Misconseptions and the Certainty of Response Index (CRI). Phys. Educ. 34(5), pp. 294 - 299.
Ogilvie, C. (2000). Effectiveness of Different Course Components in Driving Gains in Conceptual Understanding. http://torrseal.mit.edu/effedtech/pdf/ogilvie.pdf [24 Juni 2009].
Savinainen, A., and Scott, P., (2001), Using The Force Concept Inventory To Monitor Student Learning and To Plan Teaching, Phys. Educ. 53-58.
Sansanwal,D.N (2006).Use of ICT in Teaching-learning and evaluation
Talisayon S.V(2006).Development of scientific skills and values in physics education
Weiler, Bill. (1998). Children Misconception About Science. [Online]. Tersedia: http://www.amasci.com/miscon/opphys.html [10 Januari 2009].
