PENGEMBANGAN LKPD DENGAN PENDEKATAN STEM
BERBANTUAN VIDEO PADA PEMBELAJARAN BERBASIS
MASALAH UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN
BERPIKIR KRITIS MATERI MOMENTUM DAN IMPULS
Skripsi
disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan
Program Studi Pendidikan Fisika
oleh
Laksita Ayu Wardani 4201415004
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
“Dan sesungguhnya kemenangan akan datang bersama kesabaran dan jalan keluar akan datang bersama ujian dan sesungguhnya dibalik kesukaran ada kemudahan”
(HR. Imam Ahmad)
“Yakinlah ada sesuatu yang menantimu selepas banyaknya kesabaran yang kau jalani yang akan membuatmu terpana hingga lupa betapa pedihnya rasa sakit”
(Ali Bin Abi Thalib)
PERSEMBAHAN
1. Untuk orang tuaku, Bapak Suwaryo (Alm), Bapak Nurudin, dan Ibu Nurhajati yang selalu mendoakan dan menyemangatiku.
2. Untuk adik-adikku tersayang, Dwi Pamungkas, dan Iman Nugraha Nur Saputra terima kasih atas semangat dan dukungannya.
v PRAKATA
Segala puji bagi Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya, dan tak lupa sholawat serta salam senantiasa tercurah kepasa Rasulullah Muhammad SAW, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengembangan LKPD dengan Pendekatan STEM Berbantuan Video pada Pembelajaran Berbasis Masalah untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Materi Momentum dan Impuls”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Negeri Semarang.
Selama penyusunan skripsi ini tentunya tak lepas dari bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Fathur Rokhman, M.Hum., selaku rektor Universitas Negeri Semarang.
2. Dr. Sugianto, M.Si., selaku dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
3. Dr. Suharto Linuwih, M.Si., selaku Ketua Jurusan Fisika.
4. Dr. Sulhadi, M.Si., selaku dosen wali yang telah memberikan bimbingan dan motivasi selama penulis menulis menjalani studi di jurusan Fisika.
5. Dr. Budi Naini Mindyarto, M.App.Sc., selaku dosen pembimbing yang telah memberikan arahan, saran, dan masukan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Fianti, S.Si., M.Sc., Ph.D. Eng. dan Dra. Pratiwi Dwijananti, M.Si., selaku dosen penguji 1 dan dosen penguji 2 yang telah memberikan masukan dan arahan kepada penulis.
7. Bapak/Ibu dosen Jurusan Fisika yang telah memberikan bekal ilmu selama perkuliahan.
8. Drs. Sucipto, M.Pd., selaku Kepala SMA Negeri 1 Sumpiuh yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian.
vi
9. Drs. Heru Siswanto, selaku guru Fisika SMA Negeri 1 Sumpiuh yang telah memberikan kesempatan, arahan, dan dukungan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian.
10. Bapak dan Ibu serta keluarga yang telah memberikan banyak dukungan, doa, dan semangat hingga penelitian ini selesai.
11. Puguh Dwiyanto, S.Kom. yang telah membantu dalam melaksanakan penelitian dan senantiasa memberikan doa serta dukungan kepada penulis hingga penelitian ini selesai.
12. Keluarga Kos Nefriti yang telah banyak membantu dalam memberikan dukungan dan semangat selama penulis melakukan penelitian.
13. Teman-teman Pendidikan Fisika 2015, terimakasih atas kebersamaannya selama ini.
14. Keluarga UKM Remo Universitas Negeri Semarang, terimakasih telah memberikan arti keluarga dan pengalaman yang sangat berkesan selama ini. 15. Peserta didik kelas X MIPA 2 dan X MIPA 1 SMA Negeri 1 Sumpiuh yang
telah membantu kelancaran jalannya penelitian.
16. Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat disebutkan satu-persatu.
Akhirnya, penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari karena keterbatasan pengetahuan dan kemampuan yang dimiliki tentunya skripsi ini jauh dari kata sempurna. Penulis berharap skripsi ini dapat memberikan manfaat untuk perkembangan dunia pendidikan khususnya fisika.
Semarang, 17 September 2019
vii
ABSTRAK
Wardani, Laksita A. 2019. Pengembangan LKPD dengan Pendekatan STEM Berbantuan Video pada Pembelajaran Berbasis Masalah untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Materi Momentum dan Impuls. Skripsi, Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Semarang. Pembimbing Dr. Budi Naini Mindyarto, M.App.Sc.
Kata Kunci: LKPD, STEM, video, PBL, keterampilan berpikir kritis.
Penelitian ini difokuskan pada pengembangan lembar kerja peserta didik (LKPD) dengan pendekatan STEM berbantuan video pada pembelajaran berbasis masalah untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis materi momentum dan impuls. Tujuan penelitian ini adalah mendeskripsikan karakteristik LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video pada pembelajaran berbasis masalah, mengetahui tingkat kelayakan LKPD dengan pendekatan STEM, dan mengetahui peningkatan keterampilan berpikir kritis peserta didik. Metode penelitian yang digunakan yaitu Research and Development (R&D) dengan model pengembangan 4-D (Define, Design, Development, Disseminate). Subjek penelitian ini adalah peserta didik kelas X MIPA 1 di SMA Negeri 1 Sumpiuh. Karakteristik LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video dapat dilihat dari penyajian masalah, pertanyaan dalam kegiatan diskusi dan kegiatan praktikum berupa stimulus permasalahan dalam kehidupan sehari-hari yang diberikan tidak hanya dalam bentuk cetak, namun dalam bentuk video yang diintegrasikan dengan komponen sains, teknologi, teknik, dan matematika. Hasil uji kelayakan dari validator yang ditinjau dari aspek kelayakan isi, penyajian, dan bahasa sebesar 88,17 % dan respon peserta didik sebesar 85,94 % menunjukkan bahwa LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis sangat layak digunakan sebagai bahan ajar dalam pembelajaran fisika. Analisis hasil pretest-posttest menunjukkan bahwa terjadi peningkatan keterampilan berpikir kritis peserta didik dengan meningkatnya hasil uji N-Gain sebesar 0,5 pada kategori peningkatan sedang. Peningkatan terjadi karena penggunaan stimulus permasalahan yang diberikan dalam LKPD khususnya dalam bentuk video pada pembelajaran berbasis masalah dapat membuat peserta didik tertantang untuk memecahkan permasalahan sehingga dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis peserta didik.
viii
ABSTRACT
Wardani, Laksita A. 2019. The Development of Student Worksheet with Video Assisted STEM Approach in Problem Based Learning to Improve Critical Thinking Skills about Impulse and Momentum. Bachelor Thesis, Department of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Science, Semarang State University. The Advisors: Dr. Budi Naini Mindyarto, M.App.Sc.
Keyword: Student worksheet, STEM, video, PBL, critical thinking
This research focus on student worksheet (LKPD) development with video assisted STEM approach in problem based learning to improve critical thinking skills about impulse and momentum. The goals of this research are to describe the characteristics of student worksheet with video-assisted STEM approach in problem based learning, to find out the feasibility of student worksheet with STEM approach, and to find out the improvement of students’ critical thinking skills. The method of this research is Research and Development (R&D) with a 4-D development model (4-Define, 4-Design, 4-Development, and 4-Disseminate). The subjects of this research are students of class X MIPA 1 in SMA Negeri 1 Sumpiuh. The characteristics of student worksheet with video-assisted STEM approach can be seen from the presentation of problems, questions in discussion activities and practicum activities in the form of stimulative problems in daily life not only in print form, but also in video form that are integrated with the components of science, technology, engineering, and mathematics. The result of feasibility test of the validator in terms of the aspects of content, presentation, and language as much of 88,17 % and students’ responses as much of 85,94 % indicates that the student worksheet with video-assisted STEM approach to improve critical thinking is very feasible to be used as teaching materials in learning physics. The analysis of pretest-posttest result shows that there is an increase of students’ critical thinking skills with an increase of N-Gain of 0,5 in the medium level category. The increasement occurred because of the use of stimulative problems on the student worksheet especially in videos on problem based learning can challenge students to solve the problems so that it can improve students' critical thinking skills.
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN SAMPUL ...i
PENYATAAN ...ii
PENGESAHAN ...iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ...iv
PRAKATA ...v
ABSTRAK ...vii
ABSTRACT ...viii
DAFTAR ISI ...ix
DAFTAR TABEL ...xii
DAFTAR GAMBAR ...xiii
DAFTAR LAMPIRAN ...xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ...1 1.1.Latar Belakang ...1 1.2.Rumusan Masalah ...5 1.3.Tujuan Penelitian ...6 1.4.Batasan Masalah...6 1.5.Manfaat Penelitian ...6 1.6.Penegasan Istilah ...7 1.7.Sistematika Skripsi ...8
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA ...10
2.1. Penelitian Terkait ...10
2.2. Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) ...12
2.3. STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) ...17
2.4. Model Pembelajaran Berbasis Masalah ...24
2.5. Keterampilan Berpikir Kritis ...26
2.6. Materi Momentum dan Impuls ...30
2.7. Kerangka Berpikir ...35
x
BAB 3 METODE PENELITIAN...39
3.1. Jenis Penelitian ...39
3.2. Subjek Penelitian ...39
3.2.1. Populasi ...39
3.2.2. Sampel ...39
3.3. Waktu dan Lokasi Penelitian ...40
3.4. Prosedur Penelitian ...40
3.4.1. Tahap Define (Studi Pendahuluan) ...40
3.4.2. Tahap Design (Perancangan) ...41
3.4.3. Tahap Development (Pengembangan) ...41
3.5. Metode Pengumpulan Data ...42
3.5.1. Metode Dokumentasi ...42 3.5.2. Metode Tes ...42 3.5.3. Metode Non-Tes ...43 3.6. Instrumen Penelitian ...43 3.6.1. Instrumen Tes ...43 3.6.2. Instrumen Non-Tes ...43 3.7. Analisis Instrumen ...44
3.7.1. Analisis Validitas Instrumen oleh Ahli ...44
3.7.2. Uji Coba Instrumen ...49
3.8. Analisis Data ...55
3.8.1. Analisis Karakteristik LKPD Berbasis STEM ...55
3.8.2. Analisis Kelayakan LKPD ...55
3.8.3. Analisis Respon Peserta Didik terhadap LKPD ...56
3.8.4. Analisis Peningkatan Keterampilan Berpikir Kritis ...56
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN...60
4.1 Hasil Penelitian ...60
4.1.1. Karakteristik LKPD dengan Pendekatan STEM ...60
4.1.2. Kelayakan LKPD ...69
4.1.3. Respon Peserta Didik terhadap LKPD ...71
xi
4.2. Pembahasan ...77
4.2.1. Karakteristik LKPD dengan Pendekatan STEM ...77
4.2.2. Kelayakan LKPD ...79
4.2.3. Respon Peserta Didik terhadap LKPD ...81
4.2.4. Peningkatan Keterampilan Berpikir Kritis ...82
4.2.5. LKPD dengan Pendekatan STEM Berbantuan Video untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis...84
BAB 5 PENUTUP ...89
5.1. Simpulan ...89
5.2. Saran ...90
xii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1. Definisi Literasi Sains... 19
2.2. Langkah-langkah Model Problem Based Learning ... 26
2.3. Langkah-langkah Proses Berpikir Kritis ... 28
2.4. Adaptasi Indikator Keterampilan Berpikir Kritis ... 29
2.5. Hubungan PBL dengan Keterampilan Berpikir Kritis ... 37
3.1. Rentang Persentase dan Kriteria Kelayakan Instrumen... 45
3.2. Hasil Validasi Isi Butir Soal ... 45
3.3. Kriteria Validitas Butir Soal ... 46
3.4. Uji Validitas Isi Aiken’s ... 46
3.5. Uji Validitas Isi Aiken’s per Butir Soal ... 47
3.6. Saran dan Perbaikan ... 48
3.7. Kriteria Reliabilitas ... 50
3.8. Seleksi Item 15 Butir Soal ... 50
3.9. Saran dan Perbaikan ... 51
3.10. Kriteria Tingkat Kesukaran ... 52
3.11. Uji Tingkat Kesukaran Butir Soal ... 52
3.12. Kriteria Daya Pembeda ... 53
3.13. Uji Daya Pembeda Soal ... 54
3.14. Rangkuman Hasil Analisis Uji Coba Soal ... 54
3.15. Proporsi Soal Pretest-Posttest ... 55
3.16. Kriteria Tingkat Kelayakan LKPD ... 56
3.17. Kriteria Penilaian Respon Peserta Didik ... 56
3.18. Kriteria Besarnya Faktor N-Gain... 59
4.1. Validator Uji Kelayakan LKPD... 69
4.2. Hasil Uji Kelayakan LKPD ... 69
4.3. Hasil Angket Respon Peserta Didik terhadap LKPD ... 72
4.4. Hasil Uji Normalitas ... 73
xiii
4.6. Hasil Uji N-Gain ... 76 4.7. Hasil Analisis Uji N-Gain Aspek Berpikir Kritis ... 76
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Metode Silo pada Pendekatan STEM ... 21
2.2. Metode Tertanam (Embedded) pada Pendekatan STEM... 21
2.3. Metode Terpadu pada Pendekatan STEM ... 22
2.4. Bola saat tongkat pemukul dan bola bertumbukan ... 31
2.5. Grafik F-t menunjukkan impuls yang dialami suatu benda ... 32
2.6. Kekekalan momentum pada tumbukan ... 32
2.7. Tumbukan lenting sempurna ... 33
2.8. Tumbukan lenting sebagian ... 34
2.9. Tumbukan tak lenting sama sekali ... 34
2.10. Skema Kerangka Berpikir... 36
3.1. One Group Pretest-Posttest Design... 39
3.2. Skema Alur Penelitian ... 42
4.1. Cover LKPD ... 61
4.2. Tampilan Ilustrasi Orientasi Masalah pada LKPD ... 63
4.3. Screnshoot Video Pembelajaran pada LKPD ... 64
4.4. Tampilan Kegiatan Diskusi pada LKPD ... 65
4.5. Bagan Pendekatan STEM dalam LKPD ... 66
4.6. Ilustrasi Penyajian Aspek Sains pada LKPD ... 67
4.7. Ilustrasi Penyajian Aspek Teknologi pada LKPD ... 67
4.8. Ilustrasi Penyajian Aspek Teknik pada LKPD ... 68
4.9. Ilustrasi Penyajian Aspek Matematika pada LKPD ... 69
4.10. Grafik Hasil Analisis Kelayakan Isi ... 70
4.11. Grafik Hasil Analisis Kelayakan Penyajian ... 71
4.12. Grafik Hasil Analisis Kelayakan Bahasa ... 71
4.13. Screnshoot Video pada Aspek Menjelaskan Sederhana ... 85
4.14. Tampilan LKPD pada Aspek Memberikan Penjelasan Lanjut ... 86
4.15. Screnshoot Video pada Aspek Memberikan Penjelasan Lanjut ... 87
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Silabus ...102
2. RPP ...105
3. Kisi-kisi Soal Uji Coba Pretest-Posttest ...124
4. Rubrik Penilaian Soal Uji Coba Pretest-Posttest ...126
5. Soal Uji Coba Pretest-Posttest ...137
6. Hasil Uji Coba Soal Pretest-Posttest ...142
7. Analisis Hasil Uji Coba Soal Pretest-Posttest ...143
8. Hasil Analisis Seleksi Item dan Reliabilitas Tes ...144
9. Hasil Analisis Validitas Isi Butir Soal ...145
10. Rekapitulasi Hasil Validitas Isi ...146
11. Kisi-kisi Soal Pretest-Posttest ...150
12. Rubrik Penilaian Soal Pretest-Posttest ...152
13. Soal Pretest ...157
14. Contoh Pengerjaan Soal Pretest ...159
15. Soal Posttest ...160
16. Contoh Pengerjaan Soal Posttest ...162
17. Analisis Uji Normalitas ...163
18. Analisis Paired Samples T Test ...164
19. Hasil Uji Gain Keterampilan Berpikir Kritis ...165
20. Analisis Aspek Keterampilan Berpikir Kritis ...166
21. Lembar Instrumen Kelayakan LKPD ...169
22. Hasil Uji Kelayakan LKPD ...175
23. Rekapitulasi Penilaian Kelayakan LKPD ...181
24. Lembar Angket Respon Peserta Didik terhadap LKPD...183
25. Hasil Respon Peserta Didik terhadap LKPD ...184
26. Sampel Respon Peserta Didik terhadap LKPD ...186
27. Lampiran SK ...187
xvi
29. Lampiran Surat Keterangan Penelitian ...189 30. Dokumentasi ...190
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Abad 21 menawarkan sebuah kehidupan dalam dunia tanpa bingkai dimana arus globalisasi, internasionalisasi, serta perkembangan teknologi, informasi dan komunikasi semakin pesat (Turiman, 2012, h.110). Perkembangan tersebut merupakan dampak dari semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan salah satu aspek yang mempengaruhinya adalah pendidikan. Namun, secara tidak langsung perkembangan yang terjadi pada abad 21 juga mempengaruhi dinamika pendidikan yang ada saat ini.
Abad 21 menuntut peserta didik untuk secara aktif mengembangkan keterampilan yang dimilikinya. Keterampilan abad 21 terdiri dari tiga domain keterampilan yaitu keterampilan inovasi dan belajar (learning and innovation skills), keterampilan karir dan hidup (life and career skills), serta keterampilan media, informasi dan teknologi (media, information and technology skills), dimana setiap domain tersebut terdiri dari beberapa aspek keterampilan (Putri et al., 2017, h.2). Keterampilan abad 21 yang harus dimiliki peserta didik antara lain keterampilan komunikasi, keterampilan berpikir kritis, dan kemampuan pemecahan masalah (Carlgren, 2013, h.64), serta keterampilan berpikir kreatif dan inovatif (Putri et al., 2017, h.2). Keterampilan tersebut penting bagi peserta didik untuk menghubungkan konsep dan materi sehingga mampu memahami dan menyelesaikan permasalahan dalam pembelajaran (Beers, 2011, h. 146).
Berdasarkan hasil survey oleh Organization for Economic CO-operation and Development (OECD) melalui program Trends in Internasional Mathemathics and Science Study (TIMSS) tahun 2015 dalam International Association for Evaluation of Education Achievement (2011, h.241) menunjukkan bahwa rata-rata nilai prestasi sains peserta didik di Indonesia berada di bawah nilai rata-rata internasional. Soal-soal TIMSS dapat digunakan untuk mengukur kemampuan berpikir tingkat tinggi peserta didik sebagaimana kemampuan berpikir kritis, kemampuan berpikir logis, dan keterampilan bernalar. Peserta
2
didik yang tidak dapat menyelesaikan soal-soal TIMSS menunjukkan bahwa peserta didik cenderung memiliki kemampuan berpikir kritis yang rendah (Tajudin & Chinnappan, 2016, h. 200).
Kurikulum yang diterapkan di sekolah-sekolah saat ini adalah Kurikulum 2013 yang dikembangkan oleh pemerintah bertujuan untuk menyiapkan keterampilan peserta didik dalam menghadapi perkembangan abad 21. Kegiatan pembelajaran pada kurikulum 2013 diarahkan untuk memberdayakan semua potensi yang dimiliki peserta didik agar mereka dapat memiliki kompetensi-kompetensi yang diharapkan dapat membuat perubahan negara menjadi lebih baik kedepannya. Pandangan dasar dari kurikulum 2013, yaitu pengetahuan tidak dapat berpindah begitu saja dari guru ke peserta didik. Peserta didik adalah subjek yang memiliki kemampuan untuk secara aktif mencari, mengolah, mengkontruksi, dan menggunakan pengetahuan secara berkesinambungan. Pembelajaran seperti ini lebih dikenal dengan istilah pendekatan Scientific, dimana dalam pendekatan ini, peserta didik dituntut lebih beperan aktif dalam proses pembelajaran dan guru sebagai fasilitator. Menurut Gultom dan Dini (2018, h.1) salah satu karakteristik dari pedekatan saintifik yaitu melibatkan proses-proses kognitif yang potensial dalam merangsang perkembangan intelek, khususnya keterampilan berpikir tingkat tinggi. Selain itu, kurikulum 2013 memuat transformasi pendidikan yang sangat signifikan yaitu adanya penguatan proses pembelajaran yang meliputi : (1) kerangka kompetensi abad 21;(2) proses pembelajaran yang mendukung kreativitas; dan (3) langkah penguatan proses (Uce, 2016, h.224).
Pendekatan yang serupa juga dapat diterapkan untuk mendukung keterampilan berpikir kritis, kreatif, dan berkomunikasi yaitu dengan menerapkan pendekatan Science, Technology, Engineering, and Mathematics (STEM). Penerapan karakteristik STEM pada kurikulum nasional akan lebih maksimal dan dapat memotivasi guru sehingga memberikan dampak yang baik pada kegiatan dan hasil pembelajaran (Murnawianto et al., 2017, h.71). Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Erdogan dan Ciftci (2017, h.1056), pendidikan STEM dapat membantu dalam meningkatkan kemampuan abad 21. Kemampuan abad 21 pada kurikulum STEM yang dikemukakan Beers (2011,
3
h.148) melibatkan 4C, yaitu creativity (kreativitas), critical thinking (berpikir kritis), collaboration (kolaborasi), dan communication (komunikasi).Pembelajaran menggunakan STEM dapat membantu peserta didik memecahkan masalah dan menarik kesimpulan dari pembelajaran sebelumnya dengan mengaplikasikannya melalui sains, teknologi, teknik dan matematika (Lou et al., 2017, h.41). Keadaan tersebut menjadikan peserta didik dapat memperoleh pengetahuan yang lengkap, lebih terampil dalam menangani masalah kehidupan yang nyata dan mengembangkan pemikiran kritis peserta didik.
Penerapan pendekatan STEM menuntut adanya perbedaan dengan pembelajaran konvensional. Menurut Ruiz et al. (2010, h.623), STEM bersifat integratif, sehingga untuk mendukung penerapannya dapat menggunakan berbagai model pembelajaran, salah satunya adalah model Problem Based Learning (PBL) atau pembelajaran berbasis masalah. Permanasari (2016, h.45) mengatakan bahwa pembelajaran berbasis masalah dapat memberikan kesempatan pada peserta didik untuk menerapkan pengetahuan pada permasalahan sebagai bentuk pemecahan masalah. Hal tersebut didukung oleh penelitian yang dilakukan oleh Dischino et al. (2011, h.211) yang menyatakan bahwa pendekatan STEM dengan model PBL dalam pembelajaran dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis, kemampuan memecahkan masalah, kerjasama tim, dan kemampuan untuk menerapkan pengetahuan pada situasi yang baru. Oleh karena itu, pendekatan STEM dengan model PBL dapat membantu peserta didik dalam melatih keterampilan berpikir kritis sehingga dapat menjadi peserta didik yang mampu memberikan solusi yang kreatif dan mampu bersaing dalam dunia kerja nantinya.
Pendekatan STEM sebagai pendekatan terpadu dapat didukung menggunakan media saat kegiatan pembelajaran (Rahmiza et al., 2015, h.241). Penggunaan media pada pembelajaran dapat membantu peserta didik untuk lebih aktif dan mandiri dalam kegiatan pembelajaran, serta memberi kesempatan merekontruksi sendiri pengetahuan yang diperolehnya (Shafa, 2014, h.82). Salah satu media pembelajaran yang dapat digunakan adalah Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD). LKPD perlu dikembangkan, karena berdasarkan hasil penelitian Astuti et al. (2013, h.341) menyebutkan bahwa LKPD hasil pengembangan
4
memberikan alternatif strategi pembelajaran yang inovatif, konstruktif, dan berpusat pada peserta didik dengan memfokuskan pada tercapainya kompetensi yang diharapkan.
Berdasarkan hasil observasi dan wawancara dengan guru fisika di SMA Negeri 1 Sumpiuh, sarana dan prasarana yang dimiliki sekolahan sudah lengkap, terlihat dari ketersediaan LCD, proyektor, dan speaker di setiap kelas yang dapat berfungsi dengan baik. Selain itu, sekolah juga dilengkapi dengan laboratorium baik laboratorium fisika, kimia, biologi, perpustakaan, dan ruang multimedia. Akan tetapi, berdasarkan observasi tersebut muncul permasalahan yaitu keterampilan berpikir kritis peserta didik yang masih rendah. Kurikulum yang diterapkan di sekolah adalah kurikulum 2013, namun penerapannya masih kurang maksimal, karena sebagian guru masih menggunakan metode konvensional (teacher centered), sehingga peserta didik cenderung pasif selama pembelajaran dan belum mendapatkan keterampilan belajar yang baik terutama pembelajaran yang menuntut peserta didik untuk berpikir kritis. Guru fisika di sekolah tersebut juga belum pernah menerapkan penggunaan LKPD dengan pendekatan STEM dalam kegiatan pembelajaran sehingga pembelajarannya belum mengaitkan materi fisika dengan sains, teknologi, teknik, dan matematika dalam kehidupan sehari-hari.
Beberapa penelitian yang terkait dengan penelitian ini yaitu penelitian Irvana et al. (2019, h.88) yang menyebutkan bahwa pengembangan LKDP berbasis STEM dapat meningkatkan kemampuan berpikir kreatif peserta didik pada materi gelombang mekanik kelas XI. Selain itu, menurut hasil penelitian Lestari et al. (2018, h.206), LKPD dengan pendekatan STEM yang diimplementasikan dalam pembelajaran dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis peserta didik pada materi cahaya dan alat optik kelas VIII. Lestari dan Suryono (2018, h.303) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa LKPD berbasis Problem Based Learning yang diterapkan dalam pembelajaran dapat meningkatkan minat belajar dan hasil belajar peserta didik pada materi momentum dan impuls. Penelitian yang dilakukan oleh Serevina et al. (2017, h.442) juga menyebutkan bahwa pengembangan LKPD yang diterapkan pada
5
pembelajaran berbasis masalah dapat meningkatkan pemahaman peserta didik terhadap materi momentum dan impuls, hal tersebut dibuktikan dengan adanya peningkatan pada hasil belajar peserta didik. Dari beberapa penelitian tersebut, belum ada penelitian yang mengembangkan LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video yang diterapkan dalam pembelajaran berbasis masalah pada materi momentum dan impuls kelas X untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis peserta didik, selain itu LKPD yang akan dikembangkan dibuat menarik dan variatif dengan mengintegrasikan aspek sains, teknologi, teknik, dan matematika dalam setiap permasalahan yang diberikan sehingga dapat membantu mengembangkan pemikiran peserta didik dalam memecahkan suatu masalah dan dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis. Berdasarkan permasalahan di atas, dikembangkanlah penelitian dengan judul “Pengembangan LKPD dengan Pendekatan STEM Berbantuan Video pada Pembelajaran Berbasis Masalah untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Materi Momentum dan Impuls”.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, maka rumusan masalah yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini sebagai berikut:
1. Bagaimana karakteristik LKPD yang dikembangkan dengan pendekatan STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah?
2. Bagaimana tingkat kelayakan LKPD yang dikembangkan dengan pendekatan STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah?
3. Bagaimana peningkatan keterampilan berpikir kritis peserta didik setelah menggunakan LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah?
6
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah tersebut maka tujuan penelitian ini adalah: 1. menjelaskan karakteristik LKPD yang dikembangkan dengan pendekatan
STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah,
2. mengetahui tingkat kelayakan LKPD yang dikembangkan dengan pendekatan STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah,
3. mengetahui peningkatan keterampilan berpikir kritis peserta didik setelah menggunakan LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video pada materi momentum dan impuls dalam pembelajaran berbasis masalah.
1.4 Batasan Masalah
Permasalahan yang dikaji akan difokuskan pada:
1. LKPD dengan pendekatan STEM yang dibuat hanya berisi materi tentang momentum dan impuls kelas X semester 2,
2. peningkatan keterampilan berpikir kritis peserta didik setelah menggunakan LKPD dengan pendekatan STEM berbantuan video pada pembelajaran berbasis masalah,
3. video yang digunakan sebagai stimulus permasalahan dalam penelitian ini tidak dibuat sendiri tetapi menggunakan video dari beberapa sumber yang relevan.
1.5 Manfaat Penelitian
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain: 1. Bagi guru, hasil penelitian pengembangan ini dapat menjadi alternatif media
pembelajaran dalam menyampaikan materi fisika.
2. Bagi peserta didik, LKPD dengan pendekatan STEM ini dapat membantu meningkatkan kemampuan berpikir kritis dalam pembelajaran fisika.
7
3. Bagi peneliti lain, hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai wacana baru dalam memperkaya pengetahuan, wawasan, dan pengalaman dalam mengembangkan LKPD fisika berpendekatan STEM.
1.6 Penegasan Istilah
Untuk menghindari interpretasi yang berbeda pada pembaca mengenai judul skripsi, maka beberapa istilah yang terdapat dalam judul tesebut perlu dijelaskan. Penegasan istilah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.6.1 LKPD dengan Pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics)
Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) merupakan bahan ajar cetak berupa lembaran-lembaran kertas berisi materi, ringkasan, dan petunjuk-petunjuk pelaksanaan tugas pembelajaran yang harus dikerjakan oleh peserta didik, yang mengacu pada kompetensi dasar yang harus dicapai (Prastowo, 2014, h.321). LKPD dengan pendekatan STEM dalam penelitian ini memuat konsep fisika sebagai salah satu bagian dari sains yang terintegrasi dengan ilmu technology, engineering, dan mathematics.
1.6.2 Model Pembelajaran Berbasis Masalah (PBL)
Model pembelajaran berbasis masalah (PBL) adalah suatu model pembelajaran yang menggunakan masalah dunia nyata sebagai suatu konteks bagi peserta didik untuk belajar tentang cara berpikir kritis dan keterampilan pemecahan masalah, serta untuk memperoleh pengetahuan konsep yang esensial dari materi pelajaran (Nurhadi, 2004, h.56). Selain itu, menurut Arends (Suprihatiningrum, 2016, h.32) dalam pembelajaran PBL, peserta didik melakukan penyelidikan autentik untuk mencari penyelesaian nyata terhadap masalah nyata. Mereka harus menganalisis dan mendefinisikan masalah, mengembangkan hipotesis, dan membuat ramalan, mengumpulkan dan menganalisis informasi, melakukan eksperimen (jika diperlukan), membuat referensi, dan merumuskan kesimpulan.
8
1.6.3 Keterampilan Berpikir Kritis
Menurut Ennis (2011, h.326), berpikir kritis adalah berpikir yang beralasan dan reflektif yang berfokus dalam pengambilan keputusan yang dapat dipercaya atau dilakukan.
1.6.4 Momentum, Impuls dan Tumbukan
Momentum adalah ukuran kecenderungan benda yang bergerak untuk melanjutkan gerakannya pada kelajuan konstan. Impuls adalah gaya yang diperlukan untuk membuat sebuah benda bergerak dalam interval waktu tertentu (Kamajaya, 2007, h.135). Berdasarkan sifat kelentingan atau elastisitas benda yang bertumbukan, tumbukan dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu :
a. Tumbukan Lenting Sempurna b. Tumbukan Lenting Sebagian
c. Tumbukan Tidak Lenting Sama Sekali 1.7 Sistematika Penulisan Skripsi
Secara garis besar, penulisan skripsi yang dilakukan terdiri dari tiga bagian, yaitu: bagian awal, bagian isi, dan bagian akhir. Masing-masing diuraikan sebagai berikut :
1.7.1 Bagian Awal
Bagian awal terdiri dari halaman judul, pernyataan keaslian tulisan, halaman pengesahan, persembahan, motto, prakata, abstrak, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar, dan daftar lampiran.
1.7.2 Bagian Isi
Bagian isi merupakan bagian laporan penelitian yang terdiri dari 5 bab , antara lain :
BAB I : Pendahuluan berisi latar belakang, rumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, pembatasan masalah, penegasan istilah, dan sistematika penulisan skripsi.
BAB II : Tinjuan pustaka berisi landasan teori, kerangka berpikir, dan hipotesis.
BAB III : Metode penelitian berisi lokasi dan subjek penelitian, desain penelitian, variabel penelitian, prosedur penelitian, jenis, metode,
9
dan instrumen penelitian, analisis uji coba instrumen dan analisis data penelitian.
BAB IV : Hasil dan pembahasan berisi hasil analisis data penelitian tahap awal dan akhir serta pembahasannya dan kendala penelitian.
BAB V : Penutup berisi simpulan hasil penelitian dan saran yang berkaitan dengan hasil penelitian yang diperoleh.
1.7.3 Bagian Akhir
10
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Penelitian Terkait
Beberapa penelitian yang telah dilakukan sebelumnya dapat menjadi pertimbangan pada penelitian ini, antara lain:
Pertama, penelitian yang dilakukan oleh Diyah Ayu Lestari (2018, h.202) mahasiswi FMIPA Universitas Negeri Semarang yang berjudul “ Pengembangan LKS dengan Pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Peserta didik SMP”. Hasil penelitiannya menunjukkan terjadinya peningkatan kemampuan berpikir kritis peserta didik yang ditandai dengan meningkatnya hasil uji n-gain sebesar 0,5 (kategori sedang). Selain itu LKS dengan Pendekatan STEM yang dibuat telah memenuhi standar kelayakan dengan perolehan skor rata-rata sebesar 81,79% dengan kategori layak digunakan. Berdasarkan hasil uji keterbacaan oleh peserta didik diperoleh skor persentase keterbacaan sebesar 86% yang memenuhi kriteria tingkat keterbacaan LKS pada kriteria mudah dipahami.
Kedua, penelitian yang dilakukan oleh Shiva Irfana (2018, h.84) mahasiswi FMIPA Universitas Negeri Semarang yang berjudul “Pengembangan LKPD berbasis STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kreatif”. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa LKPD layak digunakan dengan persentase nilai sebesar 85,21% oleh para ahli dikategorikan sangat layak. Sedangkan untuk uji keterbacaan berada pada kriteria mudah dipahami dengan rata-rata skor keterbacaan sebesar 89,66%. Pengembangan LKPD berbasis STEM ini menunjukkan terjadinya peningkatan kemampuan berpikir kreatif yang ditandai dengan terjadi peningkatan nilai pretest-posttest menggunakan uji n-gain sebesar 0,66 pada kategori sedang.
Ketiga, penelitian yang dilakukan oleh Retno Puji Lestari (2018) mahasiswi FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta yang berjudul “Pengembangan LKPD Berbantuan PhET Simulation Berbasis STEM-PBL untuk Meningkatkan
11
Penguasaan Konsep dan Keterampilan Memecahkan Masalah Peserta Didik SMA”. Hasil penelitiannya menunjukkan LKPD berbantu PhET Simulation berbasis STEM-PBL layak digunakan ditinjau dari penilaian kelayakan oleh validator ahli dan praktisi dengan skor 115,5 (kategori sangat baik). Selain itu, terjadi peningkatan penguasaan konsep dan keterampilan memecahkan masalah peserta didik melalui LKPD berbantuan PhET Simulation berbasis STEM-PBL dengan n-gain sebesar 0,58 dengan kategori sedang.
Keempat, penelitian yang dilakukan oleh Sri Wahyuni (2015, h. 224) tentang “Pengembangan Bahan Ajar IPA untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis Peserta didik SMP”. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa kemampuan berpikir kritis peserta didik meningkat setelah dilakukan pembelajaran menggunakan bahan ajar IPA tersebut.
Kelima, penelitian yang dilakukan oleh Nugraha (2018, h.315) tentang “Peningkatan Kemampuan Berpikir Kritis dan Penguasaan Konsep IPA Peserta didik SD dengan Menggunakan Model Problem Based Learning” menunjukkan bahwa persentase kemampuan berpikir kritis peserta didik sebelum pembelajaran menggunakan model Problem Based Learning adalah kurang dari 55 % yang termasuk dalam kategori kurang. Namun, setelah pembelajaran menggunakan model Problem Based Learning kemampuan berpikir kritis peserta didik mengalami peningkatan yang cukup signifikan yaitu enam peserta didik mendapatkan nilai indeks gain tinggi yaitu lebih dari 0,07, sementara 24 peserta didik lainnya mengalami peningkatan dengan nilai indeks gain berkisar antara 0,30 sampai dengan 0,69 termasuk kategori cukup.
Keenam, penelitian yang dilakukan oleh Zainal Arifin (2017, h.1) tentang “Pengembangan LKS Berbasis Problem Based Leaning pada Bahasan Suhu dan Kalor di SMA NU” menunjukkan bahwa terjadi peningkatan hasil belajar peserta didik setelah menggunakan LKS berbasis PBL pada pokok bahasan suhu dan kalor dengan nilai n-gain sebesar 0,7 dan termasuk peningkatan dengan kategori tinggi.
Ketujuh, penelitian yang dilakukan oleh Oktavia dan Suyono (2018, h.3) tentang “Pengembangan LKPD Berbasis Problem Based Learning pada Materi
12
Impuls dan Momentum” menunjukkan bahwa LKPD yang dikembangkan layak digunakan dengan kategori baik dan reliabel, serta terjadi peningkatan minat belajar peserta didik pada kelas X MIA 1 dan kelas X MIA 2 yang ditandai dengan hasil n-gain sebesar 0,7 dengan kategori tinggi dan 0,58 dengan kategori sedang.
Kedelapan, penelitian yang dilakukan oleh Aldila et al. (2015, h.43) tentang “Pengembangan LKPD Berbasis STEM untuk Menumbuhkan Keterampilan Berpikir Kreatif Peserta Didik” menunjukkan bahwa LKPD dengan pendekatan STEM efektif dalam melatih keterampilan berpikir kreatif peserta didik berdasarkan hasil uji efektivitas dengan perolehan n-gain kelas eksperimen sebesar 0,71 sedangkan kelas kontrol sebesar 0,45.
Kesembilan, penelitian yang dilakukan oleh Sulistiyowati (2018, h.2) mahasiswi Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Lampung yang berjudul “Pengembangan Lembar Kerja Peserta Didik Berbasis Science, Technology, Engineering, and Mathematics untuk Meningkatkan Literasi Sains Peserta Didik SMP”. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa LKPD yang dikembangkan dapat meningkatkan literasi sains peserta didik dengan rata-rata n-gain pada kelas eksperimen lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol (eksperimen= 0,43 dan kontrol= 0,28). Selain itu, LKPD yang dikembangkan praktis digunakan dalam pembelajaran. Hal ini dapat terlihat dari keterlaksanaan LKPD yang berkategori tinggi dan penilaian guru terhadap LKPD berkategori tinggi, serta respon positif dari peserta didik setelah menggunakan LKPD.
2.2 Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD)
Lembar Kerja Peserta Didik (LKPD) atau yang dulu disebut dengan Lembar Kerja Siswa (LKS) merupakan salah satu bahan ajar yang sering digunakan dalam pembelajaran karena LKPD membantu peserta didik untuk menambah informasi tentang konsep yang dipelajari melalui kegiatan belajar secara sistematis. Menurut Prastowo (2014, h.321) LKPD merupakan suatu bahan ajar cetak berupa lembaran-lembaran kertas yang berisi materi, ringkasan, dan
13
petunjuk pelaksanan tugas pembelajaran yang mengacu pada kompetensi dasar yang harus dicapai oleh peserta didik.
Definisi lain menyatakan bahwa LKPD merupakan stimulus atau bimbingan guru dalam pembelajaran yang akan disajikan secara tertulis sehingga dalam penulisannya perlu memperhatikan kriteria media grafis sebagai media visual untuk menarik perhatian peserta didik. Isi pesan LKPD harus memperhatikan unsur-unsur penulisan media grafis, hirarki materi dan pemilihan pertanyaan sebagai stimulus yang efisien dan efektif (Yasir et al., 2013, h.79). Berdasarkan uraian tersebut, dapat disimpulkan bahwa LKPD merupakan salah satu bahan ajar yang membantu peserta didik dalam menambah informasi tentang konsep yang dipelajari yang mengacu pada kompetensi dasar yang harus dicapai. LKPD adalah salah satu panduan peserta didik untuk melakukan kegiatan kerja agar hasil belajar peserta didik meningkat. Kegiatan kerja peserta didik dapat berupa praktikum sederhana, atau pengumpulan data dan menarik kesimpulan sehingga dapat meningkatkan dan mengembangkan kemampuan peserta didik (Rinaldo et al., 2017, h.117). Dalam penggunaanya, LKPD sebagai sumber belajar pendukung dan media dapat dirancang dan dikembangkan sesuai kondisi dan kebutuhan kegiatan pembelajaran. Menurut Lestari et al. (2018, h.203) LKPD dapat dikembangkan oleh guru sebagai fasilitator dalam kegiatan pembelajaran yang dapat membantu kemandirian peserta didik. Selain sebagai fasilitator, salah satu tugas guru adalah menyediakan perangakat pembelajaran (termasuk LKPD) yang sesuai dengan kebutuhan peserta didik. Penggunaan LKPD membantu pembelajaran menjadi lebih menyenangkan dan membantu peserta didik untuk mengkontruksi pengetahuan mereka (Ulas et al., 2011, h.218) sehingga dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah pada peserta didik (Helmi et al., 2017, h.74) dan kemampuan berpikir kritis peserta didik (Rinaldo et al., 2017, h.117) serta hasil belajar (Setyorini & Pratiwi, 2014, h.69).
LKPD sangat efektif bagi pendidik dalam melaksanakan proses pembelajaran. LKPD lebih memperkaya pengalaman belajar peserta didik dengan tugas-tugas dan kegiatan melalui interaksi aktif dengan teman, lingkungan, dan sumber lain. Sesuai dengan pendapat Kaymakci (2012, h.58) yang menyatakan
14
bahwa LKPD merupakan salah satu sumber belajar yang memainkan peran penting dalam memastikan efektivitas kegiatan belajar mengajar di kelas.Selain itu, LKPD membuat pembelajaran yang dilakukan menjadi terstruktur karena penyusunan LKPD disesuaikan dengan kegiatan pembelajaran yang ada.Penggunaan LKPD diharapkan dapat mempermudah guru dalam memfasilitasi peserta didiknya dan dapat meningkatkan aktivitas serta hasil belajar peserta didik. Menurut BSNP (2014) salah satu cara untuk mencapai kompetensi dalam pembelajaran adalah dengan menggunakan LKPD yang telah disesuaikan dengan karakteristik peserta didik dalam mata pelajaran, yakni dengan menerapkan pembelajaran yang meliputi proses-proses eksplorasi, elaborasi, dan konfirmasi.
LKPD yang baik dapat membantu peserta didik dalam memahami materi pada kompetensi yang ada, sehingga dapat mencapai kompetensi yang diharapkan. Menurut Abdurrahman (2015, h.96), struktur LKPD meliputi:
1) judul kegiatan, tema, subtema, kelas, dan semester, 2) tujuan pembelajaran sesuai dengan KD,
3) alat dan bahan, 4) langkah kerja, 5) tabel data,
6) pertanyaan-pertanyaan diskusi
Sementara itu, format isi LKPD yang dikemukakan oleh Shofwatun (2015, h.73) adalah sebagai berikut:
1) judul, 2) tujuan, 3) deskripsi masalah, 4) pertanyan pendukung, 5) hipotesis, 6) rancangan percobaan, 7) prosedur kerja, 8) data percobaan, 9) analisis data,
15
10) kesimpulan, 11) Uji kompetensi
Pengembangan LKPD oleh pendidik harus dilakukan dengan cara yang benar sesuai dengan kebutuhan peserta didik. Langkah-langkah penulisan LKPD menurut Prastowo (2014, h.322) adalah sebagai berikut.
1) Analisis kurikulum
Langkah ini merupakan langkah untuk menentukan materi. Langkah pertama melakukan analisis dengan cara melihat materi pokok, pengalaman belajar, serta materi yang akan diajarkan. Setelah itu mencermati kompetensi yang mesti dimiliki oleh peserta didik.
2) Menyusun peta kebutuhan LKPD
Langkah ini diawali dengan analisis kurikulum dan analisis sumber belajar. Peta kebutuhan LKPD diperlukan untuk mengetahui jumlah LKPD yang harus ditulis dengan melihat sekuensi urutan LKPD.
3) Menentukan judul-judul LKPD
Langkah menentukan judul LKPD berdasarkan pada kompetensi-kompetensi dasar, materi-materi pokok, atau pengalaman belajar yang terdapat dalam kurikulum. Satu judul LKPD maksimal terdiri dari empat materi pokok. Jika dalam kompetensi dasar memiliki lebih dari empat materi pokok maka bisa dijadikan menjadi dua judul LKPD.
4) Penulisan LKPD
Langkah-langkah yang dilakukan dalam menulis LKPD , antara lain : a) merumuskan kompetensi dasar,
b) menentukan alat penilaian, c) menyusun materi,
d) memperhatikan struktur LKPD.
Berdasarkan langkah penyusunan LKPD di atas, diharapkan pendidik dapat mengembangkan LKPD yang menarik dan dapat digunakan secara maksimal serta bermanfaat bagi peserta didik dalam kegiatan pembelajaran. Hal tersebut sesuai dengan tujuan penyusunan LKPD menurut Prastowo (2014, h.321), sebagai berikut.
16
1) Menyajikan bahan ajar yang memudahkan peserta didik untuk berinteraksi dengan materi yang diberikan.
2) Menyajikan tugas-tugas yang dapat meningkatkan penguasaan materi bagi peserta didik.
3) Melatih kemandirian belajar peserta didik.
4) Memudahkan pendidik dalam memberikan tugas kepada peserta didik. Sedangkan fungsi LKPD menurut Prastowo (2014, h.322), sebagai beikut.
1) Sebagai fungsi bahan ajar yang bisa meminimalkan peran peserta didik, namun lebih mengaktifkan peserta didik.
2) Sebagai bahan ajar yang memudahkan peserta didik untuk memahami materi yang diberikan.
3) Sebagai bahan ajar yang ringkas dan kaya tugas untuk berlatih. 4) Memudahkan pelaksanaan pengajaran kepada peserta didik.
Dalam penyusunannya, LKPD harus sesuai dengan langkah-langkah yang benar, agar dapat difungsikan dengan baik. Diniaty & Atun (2015, h.50) menyatakan bahwa terdapat dau bentuk LKPD, yaitu LKPD untuk eksperimen dan LKPD noneksperimen atau sekedar lembar diskusi. LKPD eksperimen berisi lembar kerja petunjuk praktikum. Sistematika LKPD secara umum terdiri dari (1) judul; (2) pengantar;uraian singkat yang mengetengahkan bahan pelajaran (berupa konsep) yang dicakup dalam kegiatan praktek; (3) tujuan, memuat tujuan yang berkaitan dengan permasalahan yang diungkapkan di pengantar; (4) alat dan bahan yang diperlukan; (5) langkah kerja, merupakan instruksi untuk melakukan kegiatan dimana langkah-langkah tersebut disusun secara sistematis agar mempermudah peserta didik dalam melakukan kegiatan praktek; (6) pertanyaan berupa pertanyaan yang jawabannya dapat membantu peserta didik mendapatkan konsep yang dikembangkan atau mendapatkan kesimpulan. Sedangkan LKPD yang bersifat noneksperimen berisi lembar kegiatan yang memuat teks penuntun peserta didik melakukan kegiatan diskusi mengenai materi pembelajaran. Oleh karena itu, LKPD berperan penting dalam pembelajaran, selain dapat meningkatkan keaktifan dan kemandirian, LKPD juga dapat digunakan untuk
17
membantu pendidik atau guru untuk mengarahkan anak didiknya dalam menentukan konsep-konsep melalui aktivitasnya.
2.3 STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics)
Istilah STEM dikenalkan oleh NSF (National Science Foundation) Amerika Serikat pada tahun 1990-an sebagai singkatan untuk Science, Technology, Engineering, and Mathematics. Menurut Aldila et al. (2017, h.86) STEM merupakan pendekatan baru dalam perkembangan dunia pendidikan yang mengintegrasikan lebih dari satu disiplin ilmu. Jadi, STEM tidak hanya bermakna pada penguatan praktis dalam bidang-bidang STEM secara terpisah, melainkan mengembangkan pendekatan pendidikan yang mengintegrasikan science, technology, engineering, and mathematics dalam proses pembelajaran. Seperti yang dikemukakan oleh Lou et al. (2017, h.41) bahwa metode pengajaran dan pembelajaran yang digunakan pada pendidikan STEM mengintegrasikan isi dan keterampilan sains, teknologi, teknik, dan matematika. Akan tetapi dalam penerapannya, STEM tidak selalu mencakup 4 komponen yang telah disebutkan yaitu pengintegrasian antara sains, teknologi, teknik, dan matematika (Stohlman et al., 2012, h.29).
Pembelajaran STEM merupakan suatu pendekatan pembelajaran dan pengajaran antara dua atau lebih dalam komponen STEM atau antara satu komponen STEM dengan disiplin ilmu lain (Becker & Kyungsuk, 2011, h.24). Sementara menurut Bybee (2013, h.372), STEM merupakan istilah yang digunakan untuk merujuk secara kolektif pengajaran dan pendekatan lintas disiplin ilmu, yaitu sains, teknologi, teknik, dan matematika. Hal tersebut juga sesuai dengan pendapat Gonzalez & Kuenzi (2012, h.4) yang menyatakan bahwa STEM mengacu pada pengajaran dan pembelajaran di bidang sains, teknologi, teknik, dan matematika. Wibowo (2018, h.318) menambahkan bahwa keempat komponen dalam STEM saling berkaitan satu sama lain, sains memerlukan matematika sebagai alat dalam mengolah data, sedangkan teknologi dan teknik merupakan aplikasi dari sains. Integrasi komponen-komponen pada STEM yaitu sains, teknologi, teknik, dan matematika memiliki potensi bagi peserta didik untuk mampu menerapkan pengetahuan tersebut dalam kehidupan sehari-hari.
18
Penerapan STEM dalam kegiatan pembelajaran terdiri dari 4C yaitu creativity, critical thinking, collaboration, dan communication, sehingga peserta didik dapat menemukan solusi inovatif pada masalah yang dihadapi secara nyata dan dapat menyampaikannya dengan baik (Beers, 2011, h.224). Menurut Asmuniv (2015, h.53), pendidikan berbasis STEM dapat membentuk sumber daya manusia yang mampu bernalar, berpikir kritis, logis, dan sistematis yang mampu menghadapi perkembangan abad 21. Pembelajaran yang terintegrasi STEM mampu meningkatkan minat, penguasaan sains dan matematika, serta pemahaman sains dan teknologi peserta didik sehingga dapat menambah kemampuan sosial, profesional, dan budaya hidup seseorang (OECD, 2013). Keuntungan pembelajaran STEM yaitu mampu meningkatkan keterampilan bernalar peserta didik (Fitriani et al., 2107, h.47), meningkatkan prestasi peserta didik (Ceylan & Ozdilek, 2015, h.227), meningkatkan motivasi, aktivitas belajar, dan inovasi peserta didik dalam teknologi (Suwarma et al., 2015, h.373; Rahmiza et al., 2015, h.239), kemampuan berpikir kreatif peserta didik (Wahyudi et al., 2018, h.53 ; Pertiwi et al., 2017, h.11), meningkatkan pemahaman konsep dan kemampuan berpikir kritis peserta didik (Pangesti et al., 2017, h.53).
Dalam pembelajaran STEM terdapat beberapa komponen yang saling terintegrasi satu sama lain yaitu sebagai berikut (Firman, 2016).
1) Sains sebagai kajian peristiwa di alam yang menggunakan observasi dan pengukuran untuk menjelaskan objek alam yang berubah-ubah. Ilmu sains terdiri dari fisika, kimia, dan biologi serta ilmu pengetahuan kebumian dan antariksa.
2) Teknologi sebagai inovasi-inovasi manusia dalam menciptakan suatu alat yang temodifikasi dari alam agar dapat memenuhi kebutuhan dan keinginan manusia.
3) Teknik (engineering) sebagai pengetahuan dan keterampilan khusus untuk memperoleh dan mengaplikasikan pengetahuan-pengetahuan seperti halnya pengetahuan ilmiah, ekonomi, sosial, serta praktis untuk mendesain dan merekontruksi mesin, peralatan, sistem, material, dan proses yang bermanfaat.
19
4) Matematika sebagai ilmu tentang pola-pola dan hubungan, serta menyediakan bahasa bagi teknologi, sains, dan teknik.
Selain mengembangkan konten pengetahuan di bidang sains, teknologi, teknik, dan matematika, pendekatan STEM juga berupaya untuk menumbuhkan keterampilan seperti penyelidikan ilmiah dan kemampuan memecahkan masalah. Melatih keterampilan pemecahan masalah yang didukung dengan perilaku ilmiah untuk membangun masyarakat yang sadar pentingnya literasi STEM. Literasi STEM mengacu pada kemampuan individu untuk menerapkan pemahaman tentang bagaimana ketatnya persaingan bekerja di dunia nyata yang membutuhkan empat domain yang saling terkait. Berikut ini literasi STEM menurut masing-masing dari empat bidang studi yang saling terkait (Asmuniv, 2015, h.54) dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Definisi Literasi Sains
Komponen STEM Literasi STEM
Science (Sains)
Kemampuan dalam menggunakan pengetahuan ilmiah dan proses untuk memahami dunia alam serta kemampuan untuk berpartisipasi dalam mengambil keputusan untuk mempengaruhinya.
Technology (Teknologi)
Pengetahuan bagaimana menggunakan teknologi baru, memahami bagaimana teknologi baru dikembangkan, dan memiliki kemampuan untuk menganalisis bagaimana teknologi baru mempengaruhi individu dan masyarakat.
Engineering (Teknik)
Pemahaman tentang bagaimana teknologi dapat dikembangkan melalui proses desain menggunakan tema pembelajaran berbasis proyek dengan cara mengintegrasikan dari beberapa mata pelajaran berbeda (interdisipliner).
Mathematics (Matematika)
Kemampuan dalam menganalisis, alasan, dan mengkomunikasikan ide secara efektif dan cara bersikap, merumuskan, memecahkan, dan menafsirkan solusi untuk masalah matematika dalam penerapannya.
20
Pendekatan STEM sebagai pendekatan yang terintegrasi lebih dari satu disiplin ilmu mensyaratkan beberapa hal dalam pelaksanaannya yaitu, (1) mengintegrasikan pembelajaran yang menantang peserta didik untuk berinovasi dan menciptakan; (2) penggunaan pembelajaran berbasis masalah dan berbasis proyek; (3) pembelajaran disampaikan dengan penerapan dan kolaboratif; (4) pembelajaran berkaitan dengan masalah nyata utuk belajar dan bekerja (Kennedy & Odell, 2014, h.264).
Terdapat tiga metode dalam pendekatan STEM dan masing-masing metode memiliki perbedaan yang terletak pada tingkat konten STEM yang diterapkan.Tiga metode tersebut yaitu terpisah, tertanam, dan terintegrasi oleh Quang et al. (2015, h.121) dijelaskan sebagai berikut.
1) Silo (Terpisah)
Pada metode silo, pendidik melatih subjek STEM secara terpisah.Setiap materi terfokus pada pengetahuan yang diharapkan peserta didik mendapatkan pemahaman yang mendalam terkait materi.Studi terkonsentrasi masing-masing individu memungkinkan peserta didik untuk mendapatkan lebih mendalam pemahaman tentang isi dari masing-masing mata pelajaran.Pendidik memiliki peran penting untuk menanamkan pengetahuan kepada peserta didik.Namun, peserta didik hanya belajar mengetahui tetapi tidak mengalami dan mendapatkan pengetahuan belajar melalui aktivitasnya. Metode ini memiliki beberapa kelemahan, yaitu peserta didik yang pasif dalam pembelajaran akan sulit berkontribusi dan memungkinkan peserta didik salah memahami integrasi antar subjek STEM dalam kehidupan sehari-hari. Gambar 2.1 menggambarkan metode silo pada pendekatan STEM.Setiap lingkaran pada Gambar 2.1 merupakan disiplin STEM (Asmuniv, 2015, h.55).Disiplin diajarkan secara terpisah untuk menjaga domain pengetahuan dalam batas-batas dari masing-masing disiplin.
21
Gambar 2.1 Metode Silo pada Pendekatan STEM (Asmuniv, 2015, h.55) 2) Tertanam (Embedded)
Metode tertanam meliputi penerapan dalam kehidupan sehari-hari dan teknik pemecahan masalah dalam konteks sosial, budaya, dan pengetahuan. Pembelajaran cenderung lebih efektif karena memungkinkan peserta didik untuk memperkuat apa yang dipelajari melalui aktivitas peserta didik. Metode tertanam lebih menekankan untuk mempertahankan integritas materi pelajaran, bukan fokus pada inter disiplin mata pelajaran. Metode tertanam ini memiliki kelemahan terkait penilaian, interaksi yang terjadi antara pendidik dengan peserta didik dapat mengganggu dan membangun pengetahuan secara tertanam, serta peserta didik tidak dapat mengasosiasikan materi pelajaran. Gambar 2.2 menggambarkan metode tertanam pada pendekatan STEM. Menurut Asmuniv (2015, h.55), setiap lingkaran pada Gambar 2.2 merupakan disiplin STEM. Domain pengetahuan setidaknya terdiri dari satu disiplin tertanam dalam konteks yang lain. Komponen yang tertanam biasanya tidak dievaluasi dan dinilai.
Gambar 2.2 Metode Tertanam (Embedded) pada Pendekatan STEM (Asmuniv, 2015, h.56)
22
3) Terpadu (Terintegrasi)
Pada metode terpadu, konten STEM dicampur dan dipelajari sebagai satu subjek, peserta didik diharapkan menggunakan konsep STEM multi disiplin untuk memecahkan masalah. Kurangnya struktur umum pelajaran dapat membatasi pemahaman peserta didik. Dalam hal ini, para pendidik mungkin gagal menciptakan satu tujuan umum meskipun ada penggabungan materi dari masing-masing disiplin. Gambar 2.3 menggambarkan metode terpadu pada pendekatan STEM. Menurut Asmuniv (2015, h.55), berdasarkan metode terpadu pada pendekatan STEM diajarkan seolah-olah terintegrasi dalam satu subjek. Integrasi dapat dilakukan dengan minimal dua disiplin, namun tidak terbatas untuk dua disiplin. Garis lingkaran pada Gambar 2.3 yang saling memotong menunjukkan berbagai pilihan yang terlibat dalam integrasi dapat tercapai.
Gambar 2.3 Metode Terpadu pada Pendekatan STEM (Asmuniv, 2015, h.56) Pendekatan STEM pada penelitian ini mengadaptasi dari pendekatan STEM (Science, Technology, Engineering, and Mathematics) menurut T.D. Richard (2017) yang dapat diringkas sebagai berikut.
a) Science, memungkinkan untuk mengembangkan minat, pemahaman tentang kehidupan di dunia, materi fisika dan mengembangkan keterampilan kolaborasi, penelitian, penyelidikan kritis, dan eksperimen.
b) Technology, mencakup berbagai bidang yang melibatkan aplikasi pengetahuan, keterampilan, dan pemikiran komputasi untuk memperluas kemampuan manusia dan untuk membantu memenuhi kebutuhan serta keinginan manusia beroperasi pada antarmuka sains dan masyarakat.
23
c) Engineering adalah tentang desain dan penciptaan produk dan proses, menggambar pada metode ilmiah untuk memberikan keterampilan dan pengetahuan untuk memecahkan masalah dunia nyata.
d) Mathematics dilengkapi dengan keterampilan yang dibutuhkan untuk menafsirkan dan menganalisis informasi, menyederhanakan dan memecahkan masalah, menilai risiko, membuat keputusan dan memahami dunia sekitar melalui pemodelan baik masalah abstrak maupun konkret.
Pelaksanaan pembelajaran STEM tentunya tidak boleh sembarangan, namun harus mengikuti langkah-langkah pembelajaran STEM yang benar, agar pelaksanaan pembelajaran dapat berjalan dengan baik dan efektif. Berikut ini, langkah-langkah pelaksanaan STEM dalam pembelajaran meurut Syukri et al. (2013, h.107) sebagai berikut.
1) Langkah Pengamatan (Observe)
Pada langkah pengamatan, peserta didik diminta untuk melakukan pengamatan terhadap fenomena dalam lingkungan kehidupan sehari-hari yang berkaitan dengan konsep sains yang sedang diajarkan. Sebagai contoh, misalnya guru ingin mengajarkan topik energi, maka peserta didik mencari informasi mengenai energi. Mulai dari pengertian energi, alat-alat dalam kehidupan sehari-hari yang menghasilkan dan menggunakan sumber energi dan lain sebagainya. 2) Langkah Ide Baru (New Idea)
Langkah ini mengajak peserta didik untuk mulai mengamati dan memperoleh informasi mengenai berbagai fenomena atau produk yang terkait dengan materi yang sedang dibahas. Peserta didik mencari informasi dan produk tentang energi, selanjutnya peserta didik diminta untuk mencari dan memikirkan ide baru yang berbeda dari ide yang sudah ada. Dalam langkah ini, peserta didik memerlukan kemahiran dalam menganalisis dan berpikir kritis.
3) Langkah Inovasi (Innovation)
Pada langkah ini, peserta didik diminta untuk menguraiakan hal-hal yang harus dilakukan agar ide baru yang mereka pikirkan tadi dapat teraplikasikan. 4) Langkah Kreasi (Creation)
24
Pada langkah ini, peserta didik mulai melaksanakan semua saran dan pandangan hasil diskusi mengenai semua produk baru yang diaplikasikan.
2.4 Model Pembelajaran Berbasis Masalah (PBL)
Menurut Rusman (2013, h.229), pembelajaran berbasis masalah atau Problem Based Learning (PBL) merupakan suatu inovasi model pembelajaran karena mampu mengoptimalkan kemampuan berpikir peserta didik melalui kerja kelompok atau tim sehingga peserta didik dapat memberdayakan, mengasah, menguji, dan mengembangkan kemampuan bernalar secara berkesinambungan. Dalam pembelajarannya, model PBL menantang peserta didik agar “belajar dan untuk belajar” bekerja sama dengan kelompok untuk mencari solusi dalam menyelesaikan masalah sehingga dapat meningkatkan kemampuan berpikir peserta didik terhadap materi pembelajaran.
Dalam PBL peserta didik dituntut untuk memecahkan, menganalisis, serta mengevaluasi permasalahan (Qomariyah, 2016, h.132). PBL melibatkan peserta didik secara langsung untuk memecahkan masalah dengan menggunakan kemampuan berpikir, pengalaman dan konsep-konsep yang akan ditemukan pada pemecahan masalah yang disajikan. Menurut Sani (2014, h.139) peran pendidik dalam pembelajaran PBL adalah memberikan berbagai masalah atau memfasilitasi peserta didik untuk mengidentifikasi permasalahan yang diberikan, memfasilitasi penyelidikan, dan mendukung pembelajaran. Model PBL menuntut peserta didik untuk belajar melalui pengalaman langsung berdasarkan masalah yang disajikan.
Dari beberapa pengertian di atas, maka dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran berbasis masalah adalah model pembelajaran yang berpusat pada peserta didik dengan pemberian masalah kehidupan nyata yang menuntut peserta didik untuk berpikir kritis dalam menyelesaikan permasalahan tersebut. Pendidik berperan dalam mengajukan permasalahan nyata, memberikan dorongan, menyediakan bahan ajar, dan fasilitas yang diperlukan peserta didik untuk memecahkan masalah serta memberikan dukungan dalam upaya meningkatkan kemampuan berpikir peserta didik.
Berdasarkan teori yang dikembangkan oleh Barrow, Min Liu dalam Shimin (2014, h.65), karakteristik dari PBL dijelaskan sebagai berikut.
25
1. Learning is student-centered
Proses pembelajaran dalam PBL lebih menitikberatkan peserta didik sebagai pusat pembelajaran. Oleh karena itu, PBL didukung juga oleh teori konstruktivisme dimana peserta didik didorong untuk dapat mengembangkan pengetahuannya sendiri.
2. Authentic problems form the organizing focus for learning
Permasalahan yang disajikan kepada peserta didik adalah masalah yang autentik sehingga peserta didik mampu dengan mudah memahami masalah tersebut serta dapat menerapkannya dalam dunia kerja.
3. New information is acquired through self-directed learning
Dalam proses pemecahan masalah mungkin saja peserta didik belum mengetahui semua pengetahuan prasyaratnya sehingga peserta didik berusaha untuk mencari sendiri melalui sumber yang relevan.
4. Learning occurs in small groups
Agar terjadi interaksi ilmiah dan tukar pemikiran agar dapat membangun pengetahuan secara kolaboratif, model PBL dilaksanakan dalam kelompok kecil dengan pembagian tugas dan penetapan tujuan yang jelas.
5. Teacher act as facilitator
Dalam model PBL, pendidik atau guru berperan sebagai fasilitator namun harus tetap memantau perkembangan aktivitas peserta didiknya dan mendorong mereka agar mencapai target yang akan dicapai.
Kunandar (2011, h.362) menjelaskan tujuan pembelajaran berbasis masalah adalah membantu peserta didik dalam mengembangkan kemampuan berpikir dan pemecahan masalah serta menjadi peserta didik yang mandiri sedangkan guru memberikan informasi sebanyak-banyaknya kepada peserta didik. Menurut Mendikbud (2017), model PBL memiliki langkah-langkah pembelajaran yang disajikan dalam Tabel 2.2 berikut:
26
Tabel 2.2 Langkah-langkah Model Pembelajaran Berbasis Masalah Fase Langkah-langkah PBL Keterangan
1
Mengorientasi peserta didik pada masalah
Memfokuskan peserta didik dalam mengamati masalah yang menjadi objek pembelajaran.
2
Mengorganisasikan kegiatan pembelajaran
Pada tahap ini peserta didik menyampaikan berbagai pertanyaan terhadap masalah yang dikaji.
3
Membimbing
penyelidikan individu atau kelompok
Pada tahap ini peserta didik mengumpulkan informasi/melakukan percobaan untuk memperoleh data dalam rangka menjawab atau menyelesaikan masalah yang dikaji.
4
Membimbing dan menyajikan hasil karya
Peserta didik mengasosiasi data/informasi yang ditemukan kemudian menyajikannya di depan kelas dan berdiskusi dalam kelas.
5
Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah
Setelah peserta didik mendapatkan jawaban terhadap masalah yang ada, selanjutnya dianalisis dan dievaluasi.
2.5 Keterampilan Berpikir Kritis
Berpikir kritis merupakan berpikir yang beralasan dan reflektif yang berfokus dalam pengambilan keputusan yang dapat dipercaya atau dilakukan (Ennis, 2011, 326). Sama halnya dengan Adnyana (2012, h.201) yang berpendapat bahwa berpikir kritis merupakan suatu keterampilan dalam pengambilan suatu keputusan yang dapat dipercaya serta dapat dipertanggungjawabkan. Pendapat lain dikemukakan oleh Chance dalam Fahim & Samaneh (2014, h.141), yang menyebutkan bahwa berpikir kritis merupakan suatu kemampuan untuk menganalisis fakta, menghasilkan dan mengatur gagasan, membela pendapat, membuat perbandingan, menarik kesimpulan, mengevaluasi pendapat dan memecahkan masalah.
27
Menurut Rotherham dan Willingham dalam Asmawati et al. (2018, h.128) kesuksesan seorang peserta didik tergantung pada kecakapan abad ke-21, sehingga peserta didik harus belajar untuk memiliki keterampilan tersebut. Salah satu keterampilan abad ke-21 adalah Laerning and Innovation Skills yang terdiri dari 4 aspek, yaitu critical thinking (berpikir kritis), communication (komunikasi), collaboration (kolaborasi/kerjasama), dan creativity (kreativitas). Berpikir kritis merupakan salah satu kecakapan dari berpikir tingkat tinggi (higher order thinking skills) yang merupakan keterampilan yang harus dimiliki peserta didik dalam menyelesaikan suatu permasalahan. Berpikir kritis menurut Fachrurrazi (2011, h.76) adalah suatu proses yang memungkinkan peserta didik untuk merumuskan masalah dan mengevaluasi masalah secara mandiri. Nasihah et al. (2018, h.178) juga menyebutkan bahwa berpikir kritis merupakan proses yang digunakan dalam kegiatan memecahkan masalah, mengambil keputusan, menganalisis dan melaksanakan penelitian. Menurut Rahmawati et al. (2016, h.1112), peserta didik yang dibekali dengan keterampilan berpikir kritis mampu menganalisis pendapat yang disampaikan oleh temannya dan mampu menilai benar salahnya pendapat tersebut, sehingga pendidikan saat ini diarahkan untuk melatih peserta didik memiliki keterampilan berpikir kritis, agar mampu menghadapi tantangan kehidupan sehari-hari. Oleh karena itu, keterampilan abad 21 yang berupa keterampilan berpikir kritis seharusnya dimiliki oleh setiap peserta didik.
Ciri-ciri orang yang memiliki keterampilan berpikir kritis adalah mampu mengevaluasi dan menyimpulkan suatu permasalahan berdasarkan fakta yang ada (Hassoubah, 2002, h.111). Proses berpikir kritis untuk memecahkan suatu permasalahan itu dapat dilatih, salah satunya menurut Rahayu (2018, h.28) yaitu dengan memberikan permasalahan dengan aktivitas kognitif yang kompleks. Menurut Fisher (2009, h.7), terdapat keterampilan penting dalam pemikiran kritis, diantaranya dapat mengenali masalah, mampu menemukan cara yang dapat digunakan untuk menyelesaikan masalah, mengumpulkan informasi yang diperlukan, menggunakan bahasa yang mudah dipahami dan jelas, mengevaluasi
