*Alamat Korespondensi: Jl. Dr. Setiabudhi No. 229 Bandung Email: syaktiperdana@gmail.com
ANALISIS KONSISTENSI REPRESENTASI DAN KONSISTENSI ILMIAH
MAHASISWA PADA KONSEP GAYA MENGGUNAKAN TES R-FCI
S. P. Sriyansyah1*, A. Suhandi2, D. Saepuzaman2
1Sekolah Pascasarjana, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung, Indonesia
2Program Studi Pendidikan Fisika, FPMIPA, Universitas Pendidikan Indonesia, Bandung, Indonesia
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah mahasiswa serta sekaligus mengungkap kesulitan konseptual yang dialami mahasiswa pada konsep gaya. Konsistensi representasi merujuk pada kemampuan mahasiswa menjawab soal isomorfik dengan representasi berbeda secara konsisten tanpa melihat benar atau salah secara ilmiah, sedangkan konsistensi ilmiah merujuk pada kemampuan menjawab yang konsisten dan benar secara fisika maupun representasi. Konsistensi dalam penelitian ini dikategorikan menjadi tiga level, yaitu konsisten, cukup konsisten dan tidak konsisten. Masing-masing ditentukan berdasarkan perolehan hasil tes Representational Variant of Force Concept Inventory (R-FCI). Tes R-FCI berupa tes isomorfik berbentuk pilihan ganda dengan tiga representasi berbeda. Metode penelitian yang digunakan adalah metode deskriptif analisis yang didasarkan pada tafsiran persentase hasil tes R-FCI. Subjek penelitian sebanyak 31 mahasiswa pendidikan Fisika yang mengambil mata kuliah Fisika Dasar I di salah satu LPTK Bandung. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase mahasiswa pada tiap level konsistensi representasi berturut-turut sebanyak 3% konsisten, 52% cukup konsisten dan 45% tidak konsisten. Sedangkan untuk konsistensi ilmiah, persentase mahasiswa pada tiap level berturut-turut sebanyak 0% konsisten, 3% cukup konsisten dan 97% tidak konsisten. Mahasiswa mengalami kesulitan konseptual pada konsep hukum II Newton dan gravitasi. Oleh karena itu, diperlukan penekanan terhadap pemahaman konsep melalui pemanfaatan multirepresentasi yang mendukung konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah.
Kata kunci: konsistensi representasi, konsistensi ilmiah, konsep gaya, R-FCI ABSTRACT
A study has been conducted to perceive students’ representational and scientific consistency and simultaneously reveal students’ conceptual difficulties on force concept. Representational consistency refers to students’ ability to use different representations consistently (scientifically correctly or incorrectly) between isomorphic (with the context and content as similar as possible) items, while the scientific consistency refers to their ability to answer correctly in term of both physics and representations. Representational and scientific consistency was categorized into three levels: consistent, moderately consistent and inconsistent. Each level was determined based on the acquisition of Representational Variant of Force Concept Inventory (R-FCI) test results. R-FCI form isomorphic multiple choice tests with three different representations. Research method was a descriptive analysis method which is based on the interpretation of the test results. Research subject was 31 students who were attending Introductory Physics I course in Physics Education Departement at LPTK Bandung. The findings showed that the percentage of students at each level of representational consistency respectively 3% consistent, 52% moderately consistent and 45% inconsistent. As for the scientific consistency, respectively 0% consistent, 3% moderately consistent and 97% inconsistent. Students had conceptual difficulties on Newton’s 2nd Law of motion and gravitation. Therefore, it requires emphasis on conceptual understanding through the use of multirepresentations that support the representational and scientific consistency.
PENDAHULUAN
Fokus penelitian pendidikan fisika dewasa ini menitikberatkan pada aspek pemahaman konsep fisika (McDermott, 2001). Pemahaman konsep senantiasa menjadi tujuan utama yang mesti dikuasai dengan baik oleh siswa maupun mahasiswa dalam setiap pembelajaran. Terlebih bagi seorang calon guru fisika, pemahaman konsep merupakan hal yang paling esensial.
Salah satu indikator pemahaman konsep yang baik adalah ditandai dengan kemampuan untuk mengenali dan memanipulasi konsep dalam berbagai representasi yang baik pula (Hestenes, 1997). Mahasiswa yang benar-benar memahami konsep akan mampu menyelesaikan beberapa masalah dengan konsep sama, meski konteks dan representasinya berbeda. Pemahaman konsep akan berkaitan erat dengan konsistensi yang ditunjukkan dalam menyelesaikan masalah.
Savinainen dan Virii (2008) mendefinisikan konsistensi sebagai kemampuan mahasiswa dalam menjawab soal yang berbeda yang melibatkan konsep yang sama. Mahasiswa seringkali menggunakan pemahaman konsep yang benar dalam menjawab soal yang diberikan, tapi tidak menerapkan kembali konsep tersebut ketika konteks soal dirubah. Steinberg dan Sabella (1997) berpendapat bahwa “perbedaan konteks dan sajian dapat menimbulkan perbedaan respon dari mahasiswa, bahkan sekalipun konsep yang mendasarinya identik”. Hal ini jelas menandakan bahwa pemahaman konsep mahasiswa masih belum seluruhnya konsisten.
Ketidakkonsistenan pemahaman konsep mahasiswa dapat disebabkan oleh berbagai faktor, salah satunya pembelajaran. McDrmott (2001) menyebutkan bahwa salah satu permasalahan terkait pembelajaran ialah kurangnya pembelajaran menekankan pada hubungan antara konsep, multirepresentasi, dan konteks dunia nyata. Lasry, Finkelstein, dan Mazur (2009) dan Hake (1998) juga menyebutkan bahwa memang kenyataannya mahasiswa terlalu banyak mendapatkan pelajaran Fisika yang dominan matematis dan terlalu sedikit konsep. Akibatnya, mahasiswa justru lebih cenderung menghafal rumus dan algoritma pemecahan masalah, bukan mencoba membangun pemahaman konseptual yang mendalam (Elby, 1999). Oleh karena itu, wajar apabila mahasiswa tidak konsisten dalam menyelesaikan masalah, karena memang pembelajaran yang mereka terima pun terlalu sedikit konsep dan hanya dominan representasi tertentu saja.
Multirepresentasi dibutuhkan untuk membangun pemahaman konsep dan memecahkan masalah (Hestenes, 1997; Van Heuvelen dan Zou, 2001). Banyak penelitian terdahulu telah menunjukkan peran penting multirepresentasi dalam pembelajaran fisika (lihat di McDermott dan Redish, 1999). Ainsworth (1999) juga menjelaskan bahwa multirepresentasi memiliki tiga fungsi utama dalam pembelajaran, yaitu melengkapi informasi, membatasi interpretasi dan membangun pemahaman konseptual mendalam. Inilah yang menjelaskan mengapa multirepresentasi tidak terlepas dari sebuah proses membangun konsep.
Terkait dengan multirepresentasi, hasil penelitian Meltzer (2005) menunjukkan bahwa format representasi dalam sebuah soal juga mempengaruhi kemampuan mahasiswa dalam menyelesaikan soal tersebut. Mahasiswa kadang mampu menerapkan konsep pada konteks dan representasi tertentu, tapi gagal ketika konteks dan representasi itu dirubah (Savinainen dan Virii, 2004). Hal ini menunjukkan bahwa mahasiswa belum sepenuhnya memahami konsep dengan baik, karena jika mahasiswa benar-benar memahami konsep, maka mereka akan mampu mengenali dan memanipulasi konsep dalam berbagai format representasi (Hestenes, 1997). Selain itu, dapat dikatakan bahwa pemahaman konsep mahasiswa belum konsisten.
Nieminen dkk. (2010) membagi konsistensi yang terkait penggunaan multirepresentasi menjadi dua jenis, yaitu konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah. Konsistensi representasi merujuk pada kemampuan mahasiswa menggunakan representasi berbeda secara konsisten (baik benar maupun salah secara ilmiah) untuk menyelesaikan soal isomorfik dengan konteks dan konten yang sama. Sedangkan konsistensi ilmiah merujuk pada kemampuan mahasiswa menjawab secara konsisten dan benar secara fisika maupun representasi.
Hasil penelitian Nieminen dkk. (2010) terhadap siswa sekolah menengah (N=168) di Finlandia menunjukkan bahwa hanya sedikit siswa yang memiliki konsistensi representasi (42%) dan ilmiah (11%), bahkan setelah pembelajaran. Hal ini menjelaskan bahwa ternyata memang konsistensi
representasi dan ilmiah selama ini belum begitu ditekankan dalam pembelajaran, sehingga ketika diberikan soal menggunakan representasi berbeda tapi dengan konsep sama, siswa kesulitan menjawabnya.
Nieminen dkk. (2012) juga melaporkan bahwa konsistensi representasi berkorelasi kuat dengan peningkatan hasil belajar siswa, contohnya pada pembelajaran konsep gaya. Siswa yang memiliki konsistensi representasi awal yang baik akan menunjukkan peningkatan pemahaman konsep yang baik pula. Hal ini membuat konsistensi representasi siswa menjadi salah satu faktor yang harus diperhitungkan dalam setiap pembelajaran.
Bukan hanya pada siswa, konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa juga penting untuk ditinjau, terlebih lagi mahasiswa calon guru fisika. Apabila konsistensi calon guru tidak konsisten, bagaimana mungkin siswanya nanti akan konsisten.
Berdasarkan alasan tersebut, penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sejauhmana konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa calon guru fisika, serta sekaligus mengungkap kesulitan konseptual yang dihadapi mahasiswa. Adapun konsep yang ditinjau adalah tentang gaya, khususnya hukum Newton tentang gerak.
Artikel ini memaparkan hasil penelitian terkait konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa serta kesulitan konseptual yang dialami mahasiswa pada konsep hukum Newton tentang gerak. Informasi yang disajikan dalam artikel ini diharapkan dapat dijadikan rujukan untuk mengembangkan sebuah pembelajaran konseptual dengan memanfaatkan multirepresentasi yang mendukung konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah.
METODE
Penelitian ini merupakan penelitian deskriptif analitik yang menggambarkan konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa serta mengungkap kesulitan konseptual yang dialami mahasiswa pada konsep gaya. Subjek penelitian sebanyak 31 mahasiswa pendidikan Fisika angkatan 2014/2015 yang mengambil mata kuliah Fisika Dasar I di salah satu LPTK Bandung.
Untuk keperluan pengumpulan data, digunakan instrumen berupa tes standar Representational
Variant of Force Concept Inventory (R-FCI) yang dikembangkan oleh Nieminen dkk. (2010) dari tes
standar Force Concept Inventory (Hestenes dkk., 1992). Tes R-FCI berupa tes isomorfik (konsep dan konteks sama) berbentuk pilihan ganda dengan tiga representasi berbeda (verbal, diagram/grafik, dan vektor/piktorial). R-FCI terdiri dari 27 item soal yang terbagi menjadi sembilan tema dan diturunkan dari empat konsep utama, yaitu Newton I, Newton II, Newton III dan Gravitasi. Tes R-FCI diberikan setelah mahasiswa mempelajari tentang hukum Newton tentang gerak. Tujuannya hanya untuk melihat sejauhmana konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa setelah mengikuti pembelajaran konvensional.
Konsistensi representasi didasarkan pada jawaban mahasiswa yang konsisten ditinjau dari representasi, tidak melihat benar atau salah secara fisika. Sedangkan konsistensi ilmiah didasarkan hanya pada jawaban mahasiswa yang benar dan konsisten ditinjau dari fisika maupun representasi. Aturan penilaian konsistensi mengacu pada aturan yang diberikan Nieminen dkk. (2010).
a) Skor 2, bila memilih tiga pilihan yang berhubungan pada ketiga item soal dalam satu tema. b) Skor 1, bila memilih dua pilihan yang berhubungan pada dua dari tiga item dalam satu tema. c) Skor 0, bila memilih pilihan yang tidak berhubungan pada ketiga item dalam satu tema.
Untuk mengetahui level konsistensi tiap mahasiswa dalam keseluruhan tes, maka dihitung rata-rata dari skor yang diperoleh untuk semua tema. Rata-rata-rata skor akan berada dalam selang 0 sampai 2. Berdasarkan rata-rata skor tersebut, konsistensi mahasiswa dikategorikan menjadi tiga level konsistensi, yaitu konsisten, cukup konsisten dan tidak konsisten. Kategori level konsistensi ditunjukkan pada Tabel 1. Sedangkan untuk melihat gambaran pemahaman konsep masing-masing mahasiswa, item soal tes R-FCI diberi nilai 1 jika dijawab benar dan 0 jika dijawab salah.
Analisis data untuk mengetahui konsistensi representasi dan ilmiah didasarkan pada rata-rata perolehan skor total tes R-FCI dan tafsiran kecenderungan rata-rata persentase masing-masing level
konsistensi. Sedangkan untuk mengetahui kesulitan mahasiswa dilakukan melalui analisis secara desriptif terhadap pola jawaban mahasiswa.
Tabel 1. Kategori level konsistensi
HASIL DAN PEMBAHASAN Konsistensi representasi dan ilmiah secara umum
Rata-rata nilai hasil tes R-FCI yang diperoleh mahasiswa adalah 17 dari 100 dengan standar deviasi sebesar 19. Ini berarti dari 27 item soal yang diberikan, rata-rata mahasiswa hanya mampu menjawab dengan benar sebanyak 5 soal. Hasil ini menunjukkan bahwa pemahaman konsep mahasiswa tentang gaya ternyata masih sangat rendah, bahkan setelah pembelajaran di kelas.
Rendahnya pemahaman konsep mahasiswa menjadi bukti bahwa mahasiswa mengalami kesulitan dalam menyelesaikan tes R-FCI. Kesulitan mahasiswa dapat ditinjau dari sisi konsep dan representasi. Keduanya dapat diketahui dengan melihat konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah yang ditunjukkan mahasiswa. Adapun penjelasan lebih rinci tentang kesulitan mahasiswa akan dijabarkan pada bagian akhir dalam pembahasan ini.
Gambar 1. Diagram batang persentase mahasiswa pada tiap level konsistensi representasi (KR)
Persentase mahasiswa yang berada pada tiap level konsistensi representasi ditunjukkan pada Gambar 1. Tampak bahwa mahasiswa yang konsisten hanya 1 orang mahasiswa. Sementara sisanya 16 mahasiswa cukup konsisten dan 14 mahasiswa tidak konsisten. Angka ini menunjukkan bahwa sebagian besar mahasiswa mengalami kesulitan dengan tiga representasi berbeda yang digunakan untuk menyajikan soal. Besarnya angka mahasiswa yang tidak konsisten juga menandakan bahwa mahasiswa tidak mampu melihat pilihan jawaban yang berhubungan pada ketiga item soal tiap tema, terlepas apakah pilihan itu benar atau salah secara fisika. Hasil ini sejalan dengan hasil Nieminen dkk. (2012) yang melaporkan bahwa konsistensi representasi berkorelasi kuat dengan pemahaman konsep mahasiswa. Kenyataannya dalam penelitian ini, kesulitan representasi yang dialami mahasiswa juga disertai dengan rendahnya pemahaman konsep mahasiswa tersebut.
Selain mengalami kesulitan representasi, hasil konsistensi ilmiah juga semakin menjelaskan bahwa mahasiswa mengalami kesulitan konseptual. Persentase mahasiswa yang berada pada tiap level konsistensi ilmiah ditunjukkan pada Gambar 2.
3 52 45 0 10 20 30 40 50 60 Konsisten Cukup konsisten Tidak konsisten P erse ntase (% ) Level KR; N=31
Level Interval Skor (S) Kategori
I 1,70 ≤ S ≤ 2,00 Konsisten (K)
II 1,20 < S < 1,70 Cukup konsisten (CK)
Gambar 2. Diagram batang persentase mahasiswa pada tiap level konsistensi ilmiah (KI)
Pada Gambar 2 tampak bahwa tidak ada satu pun mahasiswa yang konsisten. Sebagian besar mahasiswa berada pada level tidak konsisten. Hanya 1 mahasiswa yang cukup konsisten, sisanya sebanyak 30 mahasiswa tidak konsisten untuk konsistensi ilmiah. Angka ini menjelaskan bahwa mahasiswa mengalami kesulitan konseptual dalam menjawab soal tes R-FCI tentang konsep gaya. Padahal konsep yang digunakan dalam R-FCI merupakan konsep gaya yang paling dasar. Dugaan ini akan lebih terlihat setelah dilakukan analisis terhadap jawaban mahasiswa.
Bila dikaitkan dengan konsistensi representasi, sekalipun banyak mahasiswa yang cukup konsisten dalam konsistensi representasi, tetapi malah sebagian besar mahasiswa tidak konsisten dalam konsistensi ilmiah. Hasil tersebut juga menunjukkan bahwa kesulitan yang dialami mahasiswa lebih cenderung pada kesulitan konseptual daripada kesulitan representasi.Hal ini berarti konsisten dalam representasi belum tentu menjamin pemahaman konsepnya benar secara ilmiah, sekalipun memang kemampuan multirepresentasi merupakan prasyarat untuk konsistensi ilmiah. Ini sejalan dengan pernyataan Nieminen dkk. (2010).
Konsistensi representasi dan ilmiah tiap konsep
Tes R-FCI terdiri dari sembilan tema yang diturunkan dari empat konsep utama, yaitu Newton I, Newton II, Newton III dan gravitasi. Masing-masing tema terdiri dari tiga soal dengan representasi berbeda, yaitu verbal, diagram/grafik dan vektor/piktorial. Berdasarkan analisis data, perolehan rata-rata skor mahasiswa tiap tema, baik konsistensi representasi maupun ilmiah disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Rata-rata skor mahasiswa untuk KR dan KI tiap tema
Tema Konsep Konteks Rata-rata skor*
KR KI
T1 Gravitasi Bola jatuh 1.19 0.61
T4 Newton III Tumbukan mobil 1.32 0.32
T13 Gravitasi Gerak vertikal 0.68 0.03
T17 Newton I Lift 1.29 0.16
T22 Newton II Pesawat ruang angkasa 1.23 0.32
T24 Newton I Pesawat ruang angkasa 1.10 0.23
T26 Newton II Wanita mendorong kotak 0.81 0.16
T28 Newton III Dua siswa saling dorong 1.61 0.39
T30 Gravitasi Bola tenis dipukul 1.35 0.06
Semua tema 1.18 0.25
Banyak mahasiswa (N) = 31; *Skor maksimum = 2
0 3 97 0 20 40 60 80 100 120 Konsisten Cukup konsisten Tidak konsisten P erse ntase (% ) Level KI; N=31
Pada Tabel 2 tampak bahwa untuk keseluruhan tema, konsistensi representasi dan ilmiah mahasiswa berada pada kategori tidak konsisten. Hal ini berarti bahwa secara umum mahasiswa tidak mampu menemukan pilihan jawaban yang berhubungan pada tiga item dalam satu tema, baik benar atau salah secara ilmiah. Data ini makin memberikan penjelasan bahwa secara umum mahasiswa benar-benar mengalami kesulitan di semua tema, baik kesulitan konsep maupun representasi.
Analisis tiap tema menunjukkan bahwa rata-rata skor konsistensi ilmiah mahasiswa tertinggi hanya 0,61 (T1), sementara skor terendah 0,03 (T13). Keduanya tidak konsisten pada konsep gravitasi. Sedangkan skor terendah untuk konsistensi representasi juga pada konsep gravitasi (T13). Tampak bahwa mahasiswa sangat kesulitan pada konsep gravitasi, baik secara konsep maupun representasi. Selain itu, mahasiswa juga nampak kesulitan pada konsep Newton II (T26). Tinjauan lebih jauh untuk konsistensi representasi dan ilmiah masing-masing konsep berturut-turut disajikan pada Gambar 3 dan Gambar 4.
Gambar 3. Diagram batang persentase mahasiswa pada tiap level konsistensi representasi tiap konsep
Tampak pada Gambar 3, konsep gravitasi dan hukum Newton II menjadi konsep dengan persentase mahasiswa konsisten representasi paling sedikit. Sekitar satu atau dua mahasiswa saja yang konsisten. Sementara konsep lainnya cukup banyak yang konsisten. Sekalipun secara umum pada Gambar 1, untuk semua tema hanya terdapat satu mahasiswa yang konsisten, namun tinjauan pada tiap konsep menunjukkan bahwa letak kesulitan mahasiswa dominan pada dua konsep saja, yaitu hukum Newton II dan Gravitasi. Angka mahasiswa yang paling banyak tidak konsisten representasi terletak pada konsep hukum Newton II. Bila dikaitkan dengan tema, kesulitan representasi konsep hukum Newton II itu berada pada T26 dengan konteks soal “wanita mendorong kotak”. Sedangkan untuk konsep gravitasi, berada pada T13 dengan konteks soal “gerak vertikal”.
Gambar 4. Diagram batang persentase mahasiswa pada tiap level konsistensi ilmiah tiap konsep
19 6 35 3 29 26 32 45 52 68 32 52 0 20 40 60 80
Newton I Newton II Newton III Gravitasi
P
erse
ntase
(%
)
Level 1 K Level 2 CK Level 3 TK
3 0 3 0 10 3 0 0 97 97 87 100 0 20 40 60 80 100 120
Newton I Newton II Newton III Gravitasi
P
erse
ntase
(%
)
Tiap level konsistensi ilmiah pada Gambar 4 semakin memperkuat bukti bahwa selain kesulitan representasi pada konsep gravitasi, mahasiswa juga mengalami kesulitan konseptual. Sekalipun memang secara keseluruhan mahasiswa berada dalam kategori tidak konsisten pada keempat konsep. Hal ini sejalan dengan hasil yang disajikan pada Gambar 2, bahwa memang dalam tinjauan tiap konsep pun sebagian besar mahasiswa tidak konsisten. Selain itu, jika dikaitkan dengan Gambar 3, ternyata pada konsep Newton I dan Newton III sekalipun menunjukkan persentase mahasiswa konsisten representasi berturut-turut 19% dan 35%, namun kenyataannya hanya 3% dan 10% yang konsisten ilmiah. Hal ini berarti bahwa konsisten representasi yang ditunjukkan sebagian mahasiswa adalah konsisten menjawab pilihan yang salah secara ilmiah. Dengan demikian dapat dikatakan bahwa mahasiswa lebih mengalami kesulitan konsep dibanding dengan representasi.
Akan tetapi bila ditinjau tiap tema, kesulitan konsep mahasiswa ternyata terletak pada tema yang sama dengan kesulitan representasi. Hal ini menimbulkan pertanyaan apakah pada konsep tersebut, mahasiswa tidak mampu menjawab akibat tidak mengetahui konsep atau karena sajian representasi. Namun dengan melihat rata-rata skor antara konsistensi representasi dengan konsistensi ilmiah pada kedua tema (T13, T26), skor konsistensi ilmiah lebih rendah daripada konsistensi representasi. Hal ini mengindikasikan kesulitan konsep lebih dirasakan daripada kesulitan representasi, sekalipun memang rata-rata skor keduanya sama-sama rendah. Ditambah lagi, rata-rata skor untuk T4, T17 dan T30 makin memperlihatkan bahwa mahasiswa nampaknya sangat kesulitan pada konsep dibanding representasi. Oleh karena itu, untuk memastikan bahwa memang benar konsep menjadi alasan utama mahasiswa tidak mampu menyelesaikan R-FCI, maka dibutuhkan analisis lebih lanjut.
Tinjauan kesulitan konsep mahasiswa
Pada bagian ini akan dijabarkan kesulitan yang dialami mahasiswa untuk tema T13 dan T26. Analisis didasarkan pada kecenderungan pola jawaban mahasiswa pada masing-masing item soal dalam tema terkait. Teks soal asli pada tema tersebut tidak akan dituliskan dalam artikel ini, demi menjaga kerahasiaan tes FCI.
Konsep yang tertuang dalam T13 adalah konsep gravitasi dengan mengambil konteks gerak bola yang dilempar arah vertikal. Mahasiswa dituntut dapat menjelaskan bahwa hanya gaya gravitasi saja yang bekerja atau tidak ada gaya lempar ke atas oleh tangan yang bekerja setelah bola dilempar (lepas dari tangan). T13 mencakup soal nomor 4(i-iii), 13 dan 22. Berikut disajikan contoh pilihan jawaban soal nomor 4 (i-iii) pada Gambar 5.
Gambar 5. Contoh pilihan jawaban untuk soal nomor 4(i-iii) dengan representasi vektor
Soal nomor 4 terbagi menjadi tiga keadaan gerak bola, yaitu (i) bola telah lepas dari tangan dan masih bergerak naik, (ii) bola di titik tertinggi dan (iii) bola bergerak turun, tapi belum mencapai tanah. Untuk keadaan (i) sebanyak 48% mahasiswa memilih A (Fatas>G), 35% memilih B (Fatas=G), hanya 6% memilih jawaban benar C, dan sisanya memilih E (3%) dan F (6%). Ini berarti sebagian besar mahasiswa berpikir bahwa saat bergerak naik, bola masih mendapat gaya ke atas yang lebih besar daripada gravitasi atau kedua gaya sama besar. Mayoritas jawaban mahasiswa menunjukkan bahwa gaya ke atas tetap ada saat bola bergerak naik.
a) b) c) d) e) f)
G = gaya gravitasi
Fke atas = gaya lempar ke atas F ke atas F ke atas F ke atas F ke atas G G G G
Sementara untuk keadaan (ii), hanya 32% mahasiswa yang menjawab dengan benar pilihan C, sisanya masih berpikir di titik tertinggi gaya ke atas tetap ada, namun besarnya bervariasi. Bahkan 19% mahasiswa menjawab tidak ada gaya sama sekali. Untuk keadaan (iii) saat bola bergerak turun, sekalipun 55% mahasiswa benar dengan menjawab pilihan C, namun terdapat 39% memilih F dan 3% memilih A. Hal ini menunjukkan bahwa sebagian mahasiswa masih berpikir gaya ke atas tetap ada sekalipun gerakannya turun. Kecendrungan konsepsi mahasiswa ini nampak juga pada soal nomor 22 (representasi vektor) dan soal nomor 13 (representasi verbal). Dengan demikian, hal ini perlu diselidiki lebih lanjut, untuk memastikan apakah semua konsepsi mahasiswa tergolong miskonsepsi atau salah konsep. Terlepas dari itu, dapat dikatakan bahwa ternyata mahasiswa memang mengalami kesulitan konseptual yang mendasar.
Konsep yang tertuang dalam T26 adalah konsep hukum Newton II dengan mengambil konteks seseorang mendorong sebuah balok pada lantai mendatar dengan gaya konstan yang menghasilkan kelajuan konstan v0. Mahasiswa diminta menjelaskan kelajuan benda jika gaya konstan tersebut digandakan. Mahasiswa harus memahami konsep tentang sebuah gaya (total) konstan yang dikerjakan pada sebuah benda mengakibatkan percepatan konstan atau sebuah gaya (total) tidak sama dengan nol dikerjakan pada benda mengakibatkan sebuah percepatan. T26 mencakup soal nomor 3, 12 dan 21. Berikut disajikan contoh pilihan jawaban soal nomor 3 pada Gambar 6. Soal nomor 3 dijadikan contoh dengan pertimbangan bahwa representasi grafik akan sangat mudah dimengerti oleh mahasiswa, sehingga gambaran pemahaman konsep mahasiswa akan lebih mudah diidentifikasi.
Gambar 6. Contoh pilihan jawaban untuk soal nomor 3 dengan representasi grafik
Berdasarkan hasil analisis jawaban mahasiswa, diperoleh sebanyak 16% mahasiswa memilih A, 35% memilih B, 19% memilih C, sisanya memilih E dan satu orang tidak memilih. Sebagian besar mahasiswa berpikir bahwa ketika gaya konstan digandakan, kelajuan benda akan naik beberapa saat kemudian menjadi konstan. Pilihan jawaban pada soal nomor 21 (representasi verbal) dan nomor 12 (representasi piktorial) yang berhubungan dengan pilihan B pada nomor 3, berturut-turut dipilih oleh 39% dan 29% mahasiswa. Ini berarti bahwa mahasiswa memang tidak paham konsep, karena pada soal dengan representasi yang sangat dikenali sekalipun, jawaban mahasiswa salah secara ilmiah tapi konsisten secara representasi. Dengan demikian, hasil analisis terhadap jawaban mahasiswa untuk dua contoh soal R-FCI memberi pengertian bahwa mahasiswa ternyata lebih mengalami kesulitan konseptual daripada representasi. Adapun untuk menggali lebih jauh mengenai konsepsi yang ditunjukkan mahasiswa, diperlukan penyelidikan lebih lanjut.
Untuk mengatasi permasalahan terkait dengan konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah mahasiswa, pemahaman konsep dan kemampuan representasi merupakan dua hal yang perlu diperhatikan. Menurut Hestenes (1997) kemampuan mengenali dan memanipulasi konsep dalam berbagai representasi adalah hal yang esensial. Kemampuan tersebut harus dilatihkan dalam setiap pembelajaran. Adapun pembelajaran yang sesuai tentu pembelajaran konseptual dan yang melibatkan
a) b) c)
penggunaan multirepresentasi di dalamnya. Pemanfaatan multirepresentasi berguna dalam melatih mahasiswa untuk membuat, menginterpretasi, dan memanipulasi representasi pada suatu konsep (Van Heuvelen, 1991b; Van Heuvelen dan Zou, 2001). Dengan demikian, pembelajaran semacam itu dapat meningkatkan pemahaman konsep dan konsistensi representasi serta konsistensi ilmiah mahasiswa.
KESIMPULAN
Berdasarkan paparan dalam pembahasan, dapat disimpulkan bahwa secara umum, hasil tes R-FCI menggambarkan pemahaman konsep mahasiswa masih rendah. Sejalan dengan itu, sebagian besar mahasiswa belum konsisten dalam representasi dan hampir seluruh mahasiswa dalam penelitian ini tidak konsisten secara ilmiah. Mahasiswa tidak mampu menjawab dengan benar lebih karena tidak memahami konsep dengan baik daripada akibat representasi berbeda. Hal tersebut mengindikasikan mahasiswa mengalami kesulitan konseptual yang mendasar, terutama pada konsep gravitasi dan hukum Newton II. Oleh karena itu, pembelajaran yang diharapkan mampu mengatasi permasalahan tersebut adalah pembelajaran yang menekankan pada penanaman konsep dan melatih konsistensi representasi maupun ilmiah. Pembelajaran yang demikian tentu harus melibatkan penggunaan berbagai representasi untuk menanamkan pemahaman konsep dan menguatkan konsistensi representasi dan konsistensi ilmiah.
DAFTAR PUSTAKA
Elby, A. (1999). Another reason that physics students learn by rote. Am. J. Phys. 67 (7), pp. S52-S57. Hake, R. R. (1998). Interactive-engagement versus traditional methods: A six-thousand-student
survey of mechanics test data for introductory physics courses. Am. J. Phys. 66 (1): 64-74. Hestenes, D. (1997). Modeling methodology for physics teachers, in the changing role of physics
departments in modern universities: Proceedings of the International Conference on
Undergraduate Physics Education, College Park, 1996, AIP Conference Proceedings No. 399
edited by E. Redish and J. Rigden (AIP, New York, 1997), pp. 935; Diunduh dari http:// modeling.asu.edu./r&e/ModelingMeth-jul98.pdf
Hestenes, D., Wells, M. dan Swackhamer, G. (1992). Force Concept Inventory. Phys. Teach. 30. pp. 141–158.
Lasry, N., Finkelstein, N., Mazur, E. (2009). Are most people too dumb for physics?. Physc. Teach. 47, pp. 418-422.
McDermott. L. C. (2001). Oersted Medal Lecture 2001: “Physics Education Research — The key to student learning”. Am. J. Phys. 69 (11). pp. 1127-1137.
McDermott. L. C., Redish, E. F. (1999). Resource Letter: PER-1: Physics Education Research. Am. J. Phys. 67 (9). pp. 755-767.
Meltzer, D. E. (2005). Relation between students’ problem-solving performance and representational format. Am. J. Phys. 73 (5), pp. 463-478.
Nieminen, P., Savinainen, A., dan Virii, J. (2010). Force Concept Inventory-based multiple-choice test for investigating students’ representational consistency. Phys. Rev. ST. Phys. Educ. Res. 6 (2). 020109 (12).
Nieminen, P., Savinainen, A., dan Virii, J. (2012). Relation between representational consistency, conceptual understanding of the force concept, dan scientific reasoning. Phys. Rev. ST. Phys.
Educ. Res. 8 (1). 010123 (10).
Savinainen, A. dan Viiri, J. (2004). A case study evaluating students' representational coherence of Newton's first and second laws. Proceedings of the Physics Education Research Conference, Madison, 2003, AIP Conference Proceedings No. 720, edited by J. Marx, S. Franklin, and K.
Cummings (AIP, New York, 2004), pp. 77; Diunduh dari
Savinainen, A. dan Viiri, J. (2008). The Force Concept Inventory as a measure of students’ conceptual coherence. Int. J. Sci. Math. Educ., 6, pp: 719-740.
Steinberg, R. dan Sabella, M. (1997). Performance on multiple-choice diagnostics and complementary exam problems. Phys, Teach., 35, pp: 150-155.
Van Heuvelen, A. (1991b). Overview, Case Study Physics. Am. J. Phys. 59(10). pp. 898-907. Van Heuvelen, A. dan Zou, X. (2001). Multiple representations of work–energy processes. Am. J.
