ANALISIS MODEL MENTAL MAHASISWA PENDIDIKAN KIMIA
DENGAN KEMAMPUAN AWAL BERBEDA DALAM MEMAHAMI
TOPIK SEL VOLTA
Sunniarti Ariani
1*, Effendy
1, dan Suharti
11Prodi Pendidikan Kimia, Fakultas Pascasarjana Universitas Negeri Malang
Jl. Semarang 5 Malang, Indonesia 65145
1Chemistry Education, Postgraduate State University of Malang
Semarang street number 5 Malang, Indonesia 65145
* Untuk korespondens HP 08175733312 e-mail: [email protected]
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk menggali model mental mahasiswa dalam memahami topik sel Volta berdasarkan perbedaan kemampuan awal. Penelitian ini merupakan penelitian kualitatif deskriptif dengan menggunakan metode penelitian cross-section. Subyek penelitian ini terdiri dari 86 mahasiswa yang berasal dari semester I, III, dan V Program Studi Pendidikan Kimia Universitas Mataram yang dipilih dengan purposive sampling. Pengumpulan data menggunakan metode tes dan non-tes. Tes pilihan ganda beralasan yang berjumlah sembilan butir soal digunakan untuk mengidentifikasi kemampuan awal mahasiswa tentang topik sel Volta dan tes model mental tentang fenomena baterai dari kentang yang terdiri dari tiga butir soal essay untuk mengidentifikasi model mental mahasiswa. Selain itu, wawancara semi terstruktur dilakukan untuk mendapatkan pengetahuan yang mendalam tentang model mental mahasiswa. Hasil penenlitian menunjukkan bahwa mahasiswa memiliki tiga jenis model mental, yaitu model inisial, model sintetik, dan model saintifik. Sebanyak 62.1% mahasiswa masih mengembangkan model mental inisial, 36.8% mengembangkan model mental sintetik, dan 1.1% mengembangkan model mental saintifik. Masih banyak mahasiswa menjelaskan fenomena baterai dari kentang pada level makroskopik dan simbolik dan belum dapat menghubungkan level makroskopik dan simbolik ke level submikroskopik. Selain itu dalam model mental mahasiswa, masih terdapat miskonsepsi atau konsepsi alternatif. Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa semakin tinggi kemampuan awal mahasiswa, maka model mental yang dikembangkannya menuju model saintifik.
Kata kunci: model mental, kemampuan awal, sel Volta, representasi submikroskopik
PENDAHULUAN
Pada dasarnya pembelajaran kimia, sesuai dengan karakteristiknya, harus diupayakan seoptimal mungkin dimulai
dengan mengerjakan masalah yang terkait langsung dengan kehidupan sehari-hari [1]. Penerapan pengetahuan kimia dalam menyelesaikan masalah dalam kehidupan
nyata dapat membantu pebelajar dalam membangun pengertian dan pemahaman kimia lebih bermakna. Penyelesaian masalah maupun pemahaman gejala kimia dalam kehidupan sehari-hari menuntut pebelajar memahami gejala tersebut dalam tiga tingkat representasi. Menurut Johnstone tiga tingkat representasi kimia meliputi, tingkat makroskopik, submikroskopik, dan simbolik. Pebelajar sering mengalami kesuliatn dalam memahami gejala kimia pada tingkat submikroskopik.
Untuk membantu pebelajar dalam memahami gejala kimia pada tingkat submikroskopik perlu digunakan model dan pemodelan. Jika tidak, maka dimungkinkan pebelajar memahami gejala submikroskopik tersebut dengan usaha sendiri dan mengembangkan model lain dalam benaknya. Kesulitan belajar bahkan kerancuan pemahaman muncul ketika ada perbedaan pemahaman pebelajar tersebut dengan yang dipelajarinya di jenjang konsep berikutnya yang lebih kompleks. Jika kerancuan atau kesulitan pemahaman in terus berlanjut, maka cenderung menimbulkan kesalahan konsep (miskonsepsi).
Banyak pebelajar mengembangkan konsepsi-konsepsi yang berbeda dengan pandangan yang diterima secara ilmiah [2]. Konsepsi-konsepsi ini berasal dari pengamatan individu langsung atau tidak langsung dengan fenomena alam sekitar mereka yang mereka alami sehari-hari [3]. Gambaran tentang adanya konsepsi berupa konsep alternatif atau prakonsepsi adalah pencerminan tentang visualisasi dan
pemahaman yang dikonstruki pebelajar untuk mewakili ide-ide atau gagasan dari fenomena. Hal inilah yang disebut sebagai model mental.
Model mental adalah representasi internal dari ide dalam pikiran seseorang yang digunakan untuk mendeskripsikan dan menjelaskan suatu fenomena, seperti pada fenomena paada topik Elektrokimia [2,4,5,6]. Coll dan Treagust lebih lanjut menyatakan bahwa model mental merefleksikan tiga level representasi dalam menggambarkan fenomena kimia. Menurut Veer dan Melguizo [7] model mental dibangun dari persepsi, imajinasi, atau pemahaman wacana. Ketika memelajari ilmu pengetahuan, pembelajar memperoleh pengetahuan yang dalam penyajiannya menggunakan model ilmiah, dan karena itu membentuk model mental ilmiah sebagai hasil dari paparan pengajaran model tersebut [8]. Artinya, pebelajar membuat model mental mereka sendiri ketika damereka belajar dan mencoba untuk memahami pengetahuan ilmiah selama proses pembelajaran [9].
Chiu dan Wu [10], Kurnaz & Eksi [11] dan Lajium [12] menyatakan bahwa model mental pebelajar bisa dikategorikan menjadi tiga jenis, yaitu model mental inisial model mental sintetik, dan model mental saintifik. Model mental inisial adalah persepsi yang tidak sesuai dengan pengetahuan ilmiah. Model mental sintetik adalah persepsi yang sebagian sesuai atau sebagian tidak sesuai dengan pengetahuan ilmiah. Model mental saintifik adalah persepsi yang sesuai dengan pengetahuan ilmiah.
Model mental menarik untuk diteliti karena bersifat unik, yitu model mental setiap individu berbeda-beda. Selain keunikan tersebut, model mental sangat menarik untuk dikaji karena dua alasan yaitu model mental mempengaruhi fungsi kognitif dan mampu memberikan informasi berharga untuk penelitian pendidikan sains mengenai kerangka konsep yang dimiliki peserta didik [1]. Penelitian tentang model mental pebelajar mengenai topik sel Volta penting untuk dilakukan untuk mengevaluasi pemahaman pebelajar tentang topik sel Volta dan kemampuannya dalam menghubungkan fenomena makroskopik ke dalam tingkat submikroskopik dan simbolik. Selain itu, data model mental yang dimiliki pebelajar dapat digunakan oleh para pengembang pendidikan kimia untuk mengembangkan model pembelajaran yang tepat dalam memvisualisasikan level submikroskopik dari fenomena topik sel Volta.
Pengetahuan awal pebelajar sangat mempengaruhi pengembangan model mental pebelajar [13]. Konsep-konsep yang sudah ada dalam pikiran pebelajar merupakan kemampuan awal yang dimilikinya. Kemampuan awal berpengaruh dalam proses pengembangan model mental pebelajar sehingga perlu diperhatikan agar pebelajar mampu mengembangkan model mental ilmiah. Kemampuan awal dalam hal ini adalah konsep-konsep yang telah dipelajari oleh pebelajar dan terkait dengan konsep-konsep yang ada pada topik sel Volta. Oleh karena itu perlu dilakukan identifikasi pengetahuan awal dan bagaimana mahasiswa menggunakan
kemampuan tersebut dalam
mengembangkan model mentalnya untuk menjelaskan suatu fenomena kimia.
Tujuan penelitian ini adalah untuk menggali model mental pebelajar (mahasiswa) dalam memahami topik sel Volta dan melihat hubungan antara model mental yang dikembangkan mahasiswa dengan kemampuan awal yang dimilikinya.
METODE PENELITIAN
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah cross-sectional dengan teknik analisis deskriptif. Subyek penelitian ini terdiri dari 87 mahasiswa yang berasal dari semester I, III, dan V Program Studi Pendidikan Kimia FKIP Universitas Mataram. Pengambilan sampel menggunakan teknik purposive sampling. Pengambilan sampel didasarkan pada mahasiswa yang telah memperoleh mata kuliah kimia dasar dan materi kimia lainnya yang berhubungan dengan topik sel Volta serta yang mengikuti seluruh rangkaian kegiatan dalam penelitian.
Pengumpulan data menggunakan metode tes dan non-tes. Data kemampuan awal dikumpulkan dengan tes pemahaman konsep topik sel Volta. Tes ini dibuat dalam bentuk pilihan ganda dengan alasan terbuka yang berjumlah sembilan butir soal yang telah tervalidasi. Data model mental mahasiswa diidentifikasi dengan tes model mental dan wawancara semistruktur. Tes model mental digunakan untuk menggali model mental mahasiswa yang dianalisis berdasarkan respon deskriptif dan respon visual mahasiswa terhadap fenomena topik sel Volta yaitu fenomena baterai dari
kentang. Tes model mental terdiri dari tiga butir soal essay yang meliputi, pertama mahasiswa diminta menjelaskan tentang apa video yang diberikan; kedua, mahasiswa diminta untuk menjelaskan apa yang terjadi ketika logam tembaga dan logam zink ditancapkan ke dalam kentang kemudian kedua logam tersebut dihubungkan dengan lampu menggunakan kabel; ketiga, mahasiswa diminta untuk menggambar dan mendeskripsikan proses terjadinya arus listrik pada level partikulat. Instrumen tes model mental dikemas dalam aplikasi Adobe Flash Profesional CS6. Tahap terakhir penelitian yaitu wawancara semistruktur pada dua puluh mahasiswa yang bersedia secara sukarela untuk mendapatkan pengetahuan yang mendalam tentang model mental mereka. Wawancara dilakukan dengan generative question mulai dari pertanyaan konsep mendasar sampai pertanyaan-pertanyaan mengenai jawaban mahasiswa dalam soal tes model mental.
Analisis data kemampuan awal dan model mental mahasiswa dilakukan melalui analisis deskriptif. Skor kemampuan awal mahasiswa ditentukan menggunakan rubik yang telah dikembangkan. Kemampuan awal mahasiswa dikatagorikan menjadi tinggi dan rendah. Kategori kamampuan awal tinggi didasarkan pada skor mahasiswa yang nilaianya lebih tinggi dan/atau sama dengan skor rata-rata. Kategori rendah adalah mahasiswa yang memiliki skor lebih rendah dari skor rata-rata [14]. Model mental mahasiswa dianalisis dengan teknik analisis constant comparative yang diterapkan pada jawaban mahasiswa. Analisis constant comparative merupakan suatu proses
menemukan informasi dari kumpulan data dan kemudian dibandingkan berdasarkan kategori-kategori yang muncul pada unit data yang lain [15].
Analisis data Model mental mahasiswa dilakukan dengan menganalisis pola jawaban mahasiswa, dengan melihat kecendrungan respon deskriptif dan visual dari jawaban yang diberikan mahasiswa. Rubrik penilaian respon deskripsi dan respon visual diadospi dari rubrik yang dikembangkan oleh Kurnaz dan Eksi [11]. Berdasarkan penilaian respon deskriptif dan respon visual mahasiswa, maka ditentukan jenis model mental mahasiswa yang muncul. Model mental dikategorikan menjadi tiga yaitu model mental inisial, sintetik, dan saintifik. Penentuan kategori model mental dilakukan sesuai dengan rubrik model mental yang dikembangkan oleh Kurnaz dan Eksi [11]. Analisis yang dilakukan selanjutnya yaitu melihat hubungan antara kemampuan awal dengan model mental mahasiswa.
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Kemampuan Awal Mahasiswa
Berdasarkan kriteria yang telah ditetapkan, kemampuan awal mahasiswa berdasarkan tingkat semesternya diberikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Kategori Kemampuan Awal Mahasiswa Pendidikan Kimia
Kategori Kemam puan Awal Semester I n=3 Semester III n=45 Semester V n=39 f % f % f % Rendah 2,0 66,7 21,0 46,7 17,0 43,6 Tinggi 1,0 33,3 24,0 53,3 22,0 56,4 Keterangan n = jumlah total mahasiswa.
Kemampuan awal mahasiswa cenderung semakin meningkat berdasarkan kenaikan tingkat semester. Hal ini terlihat pada Tabel 1 yang menunjukkan bahwa persentase mahasiswa yang memiliki kemampuan awal rendah semakin menurun seiring meningkatnya tingkat semester dan persentase mahasiswa yang memiliki kemampuan awal tinggi semakin meningkat seiring meningkatnya tingkat semester. Salah satu faktor dominan yang mempengaruhi kemampuan awal individu adalah pengalaman belajarnya. Menurut Kurnaz bahwa tingkat keberhasilan yang lebih tinggi di tingkat kelas tertentu dapat dijelaskan oleh perbedaan lingkungan belajar maupun pengalaman belajar mahasiswa.
Pengalaman belajar menunjukkan kegiatan belajar yang dilakukan oleh pebelajar dalam berinteraksi dengan objek atau mencapai penguasaan kemampuan dan materi pembelajaran. Pengalaman belajar tentang topik elektrokimia salah satunya sel Volta didapatkan mahasiswa pada perkuliahan kimia dasar, kimia analitik, kimia fisik dan kimia anorganik yang diperoleh mahasiswa pada semester I, III, dan V. oleh karena itu semakin tinggi persentase mahasiswa yang memiliki kemampuan awal tinggi seiring meningkatnya semester disebabkan oleh pengalaman belajarnya yang semakin banyak.
2. Model Mental Mahasiswa
Berdasarkan kriteria yang ditetapkan oleh Kurnaz dan Eksi, model mental yang dikembangkan mahasiswa dalam memahami fenomena baterai dari kentang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kategori Model Mental Mahasiswa Tentang Fenomena Baterai Dari Kentang
Model Mental Jumlah
Mahasiswa % Mahasiswa
Inisial 54,0 62,1
Sintetik 32,0 36,8
Saintifik 1,0 1,1
Tabel 2 menunjukkan bahwa sebagian besar mahasiswa mengembangkan model mental inisial dalam menjelaskan fenomena baterai dari kentang. Hanya 1,1% mahasiswa yang mampu mengembangkan model saintifik. Lebih rincinya kategori model mental mahasiswa dalam menjelaskan fenomena topik sel Volta yaitu fenomena baterai dari kentang berdasarkan tingkat semesternya diberikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Grafik model Mental Mahasiswa Fenomena Baterai dari Kentang
Mahasiswa semester I dengan rentang usia 17,5-18,5 tahun yang termasuk dalam usia remaja seharusnya sudah mampu mengembangkan model mental sintetik atau menuju model mental saintifik. Data pada Gambar 2 menunjukkan tidak ada
mahasiswa semester I yang
mengembangkan model sintetik maupun model saintifik mereka hanya mampu mengembangkan model inisial. Mahasiswa
semester III dan V dengan rentang usia 18,8-21,7 dan 19,6-21,9 yang termasuk dalam usia dewasa seharusnya sudah mengembangkan model mental saintifik (ilmiah). Data pada tabel menunjukkan hanya ada 2,5% mahasiswa yang mampu membentuk model mental saintifik.
Pada Gambar 2 juga terlihat bahwa dari semester I sampai semester V terjadi penurunan persentase mahasiswa yang mengembangkan model mental inisial dan terjadi peningkatan persentase mahasiswa yang mengembangkan model sintetik maupun model saintifik. Jadi, semakin tinggi tingkat semester mahasiswa, maka model mental yang dikembangkannya berubah menuju ke arah saintifik. Namun, peningkatan persentase mahasiswa tiap semester yang mengembangkan model mental sintetik maupun saintifik tidak signifikan (peningkatannya rendah). Hal ini menunjukkan terjadinya kemajuan yang lambat dalam pengembangan model mental mahasiswa.
Perkembangan model mental seseorang dipengaruhi oleh bebrapa faktor. Faktor-faktor yang menentukan kemampuan mahasiswa dalam menginterpretasikan representasi eksternal fenomena kimia antara lain yaitu kemampuan penalaran mahasiswa, pemahaman mahasiswa mengenai relevansi konsep dengan fenomena yang dijelaskan, kemampuan mahasiswa untuk melibatkan penalaran dan
pemahaman mahasiswa dalam
menginterpretasikan fenomena kimia [17]. Selain itu, model mental mahasiswa juga dipengaruhi oleh stimulasi intelektual dan
kemampuan mahasiswa dalam
menghubungkan ketiga tingkat representasi, yaitu representasi makroskopik, submikroskopik dan simbolik. Salah satu faktor yang dominan yaitu stimulasi intelektual [1]. Long mengemukakan bahwa tingkat perkembangan intelek tergantung pada kualitas dan frekuensi stimulasi intelektual yang diterima oleh individu dari orang dewasa atau dari lingkungannya [18]. Stimulasi intelektual banyak timbul dari proses pembelajaran di kelas. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa adanya pengaruh proses pembelajaran dapat
mempengaruhi perkembangangan
kemampuan intelek mahasiswa [14,19].
Pembelajaran ilmu kimia pada Jurusan Pendidikan Kimia di FKIP Universitas Mataram untuk semua tingkatan selama ini cenderung menggunakan pembelajaran verifikasi. Menurut Pavelich dan Abraham [16] bahwa pembelajaran verifikasi kurang dapat menimbulkan perkembangan berpikir formal mahasiswa. Jadi, proses pembelajran yang digunakan dalam mengajarkan materi ilmu kimia pada jurusan pendidikan kimia di Universitas Mataram selama ini cenderung kurang efektif untuk mengembangkan model mental mahasiswa. Kurangnya stimulasi intelektual yang diterima mahasiswa selama proses pembelajaran meruapakan salah satu penyebab keterlambatan perkembangan model mental mereka.
3. Ragam Model Mental Mahasiswa
Berdasarkan hasil analisis terhadap penjelasan mahasiswa, diperoleh 7 ragam model mental yang dikembangkan mahasiswa tentang fenomena baterai dari
kentang. Ragam tersebut disajikan pada Tabel 3.
a) R1: Lampu menyala karena adanya pergerakan elektron yang mengalir dari anode (elektrode Zn) menuju katode (elektrode Cu) melalui kabel penghubung, di mana logam Zn melepaskan elektron dan ion H+
menerima elektron.
Mahasiswa yang memiliki ragam model mental ini sudah mampu mengaitkan
representasi makroskopik dan simbolik ke dalam representasi submikrokopik. Ragam ini merupakan model saintifik di mana respon deskriptif maupun respon visual yang dijelaskan mahasiswa pada jawaban mereka sesuai dengan penjelasan ilmiah. Berikut ini contoh pemikiran mahasiswa yang dikategorikan ke dalam model mental R1, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-06).
Tabel 3. Ragam Model Mental Mahasiswa Tentang Fenomena Baterai Dari Kentang
Ragam
Model Mental Model Mental
Kategori Model Mental R1
Lampu menyala karena adanya pergerakan elektron yang mengalir dari anode (elektrode Zn) menuju katode (elektrode Cu) melalui kabel penghubung, di mana logam Zn melepaskan elektron dan ion H+ menerima elektron.
Saintifik
R2
Lampu menyala karena adanya pergerakan elektron yang mengalir dari anode (elektrode Zn) menuju katode (elektrode Cu) melalui kabel penghubung, di mana logam Zn melepaskan elektron dan ion Cu2+ menerima elektron.
Sintetik R3 Lampu menyala karena adanya aliran elektron yang mengalir dari elektrode Cu (elektrode positif) menuju elektrode Zn (elektrode negatif). Inisial R4 Kentang memiliki daya yang menghasilkan arus listrik sehingga dapat menyalakan
lampu. Inisial
R5 Kentang mempunyai zat elektrolit yang dapat menghasilkan dan menghantarkan arus
listrik. Inisial
R6 Lampu dapat menyala karena adanya pergerakan ion-ion yang dihasilkan dari ionisasi
pada kentang. Inisial
R7 Lampu dapat menyala karena logam Cu dan Zn bereaksi dengan senyawa kentang
menghasilkan arus listrik. Inisial
MV-06 : “Lampu menyala karena adanya pergerakan elektron yang mengalir dari (elektrode Zn) menuju katode yang (elektrode Cu) melalui kabel penghubung, di mana logam Zn melepaskan elektron dan ion H+ menerima
elektron”
Gambar 2. Model mental mahasiswa MV-06
b) R2: Lampu menyala karena adanya pergerakan elektron yang mengalir dari anode (elektrode Zn) menuju katode (elektrode Cu) melalui kabel penghubung, di mana logam Zn melepaskan elektron dan ion Cu2+
menerima elektron.
Mahasiswa yang memiliki model mental ini belum mampu menjelaskan mengapa aliran elektron terbentuk. Mereka belum mampu menjelaskan bahwa elektron terbentuk dari reaksi yang terjadi di anoda dan katoda. Model mental ini merupakan jenis model mental sintetik karena sudah mampu menjelaskan konsep sampai ke
tingkat submikroskopik tetapi penjelasannya belum lengkap. Berikut contoh-contoh pemikiran mahasiswa yang dikategorikan ke dalam model mental R2, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-33) dan mahasiswa semester 3 (MIII-15).
MV-33 : “Lampu dapat menyala karena adanya aliran elektron dari zinc menuju logam tembaga dan melewati kabel”.
MIII-15 : “Lampu dapat menyala
disebabkan oleh adanya
pergerakan elektron melalui kabel penghantar”.
Gambar 3. Model mental mahasiswa MV-02
c) R3: Lampu menyala karena adanya aliran elektron yang mengalir dari elektrode Cu (elektrode positif) menuju elektrode Zn (elektrode negatif)
Ragam model mental ini kebalikan dari ragam model mental (R2), yaitu elektron mengalir dari elektroda Cu menuju elektroda Zn. Mahasiswa yang memiliki model mental ini masih belum mampu mengidentifikasi elektroda mana yang menghasilkan elektron dan elektroda mana yang menerima elektron. Mahasiswa ini belum mampu menjelaskan bahwa elektron terbentuk dari reaksi yang terjadi di anoda dan katoda. Model mental ini merupakan jenis model mental inisial karena belum mampu menjelaskan konsep sampai
ke tingkat submikroskopik dan belum memiliki pemahaman konsep yang benar tentang sel Volta. Model mental mahasiswa yang dikategorikan ke dalam model mental R3 hanya dimiliki oleh mahasiswa semester III. Penjelasan mereka diberikan sebagai berikut.
MIII-12 : “Lampu dapat menyala karena perpindahan elektron dari elektroda positif ke elektroda negatif”.
MIII-38 : “Lampu dapat menyala dikarenakan adanya aliran elektron dari logam Cu ke logam Zn”.
Gambar 4. Model mental mahasiswa MIII-38
d) R4: Kentang memiliki daya yang menghasilkan arus listrik sehingga dapat menyalakan lampu
Mahasiswa yang memiliki model mental ini masih belum menjelaskan mengapa kentang memiliki daya. Mahasiswa ini hanya menjelaskan aspek makroskopik melalui pengamatan saja. Belum dijelaskan bahwa daya timbul karena adanya aliran elektron yang dihasilkan dari reaksi redoks yang terjadi pada elektroda Zn dan elektroda Cu. Hal ini terjadi karena pemahaman mahasiswa tentang konsep sel Volta masih rendah. Model mental ini merupakan jenis model mental inisial karena belum mampu menjelaskan konsep sampai ke tingkat submikroskopik dan belum memiliki pemahaman konsep yang benar tentang sel Volta. Berikut contoh-contoh pemikiran
mahasiswa yang dikategorikan ke dalam model mental R4, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-19), mahasiswa semester 3 (MIII-47), dan mahasiswa semester 1 (MI-13).
MV-19 : “Lampu dapat menyala karena adanya aliran arus listrik dari kentang”.
MIII-47 : “Lampu dapat menyala karena kentang menghasilkan arus listrik”.
MI-13 : “Lampu menyala karena kentang bermuatan positif memiliki daya yang dapat menyalakan lampu”. Contoh respon visual mahasiswa yang
memiliki ragam model mental ini yaitu
Gambar 5. Model mental mahasiswa MI-13
e) R5: Kentang mempunyai zat elektrolit
yang dapat menghasilkan dan
menghantarkan arus listrik
Mirip dengan ragam R4, mahasiswa yang memiliki model mental ini juga hanya menjelaskan aspek makroskopik melalui pengamatan saja. Mahasiswa menganggap bahwa arus listrik terjadi karena adanya aliran dipol-dipol dalam zat elektrolit. Mahasiswa ini masih belum menjelaskan mengapa zat elektrolit menghasilkan dan menghantarkan arus listrik. Belum dijelaskan juga bahwa zat elektrolit dapat mengalami reaksi redoks yang dapat menghasilkan
aliran elektron melalui elektroda Zn dan elektroda Cu. Pemahaman mahasiswa tentang sel Volta yang masih rendah menjadi penyebab munculnya model mental ini. Model mental ini juga merupakan jenis model mental inisial karena belum mampu menjelaskan konsep sampai ke tingkat submikroskopik dan belum memiliki pemahaman konsep yang benar tentang sel Volta. Berikut model mental R5, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-48) dan mahasiswa semester 3 (MIII-47).
MV-48 : “Lampu dapat menyala karena
kentang mengandung zat
elektrolit sehingga dipol-dipol akan mengalir melalui lampu LED”.
MIII-06 : “Lampu dapat menyala karena kentang sebagai larutan elektrolit yang ditancapkan logam akan menghantarkan listrik”.
Gambar 6. Model mental mahasiswa MV-48
f) R6: Lampu dapat menyala karena adanya pergerakan ion-ion
Mahasiswa yang memiliki model mental ini menganggap bahwa arus listrik terjadi karena adanya aliran ion-ion dalam kentang. Mahasiswa belum memahami apa yang disebut dengan listrik. Mereka belum menjelaskan mengapa ion-ion dapat menghasilkan listrik. Mereka hanya memahami bahwa dalam kentang terdapat
ion-ion yang dapat menyalakan lampu. Model mental ini terbentuk karena pemahaman mahasiswa masih rendah tentang reaksi redoks yang terjadi pada sel Volta. Model mental ini juga merupakan jenis model mental inisial karena belum mampu menjelaskan konsep sampai ke tingkat submikroskopik dan belum memiliki pemahaman konsep yang benar tentang sel Volta. Berikut contoh model mental R6, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-11) dan mahasiswa semester 3 (MIII-18).
MV-11 : “Lampu dapat menyala karena adanya ion-ion dalam kentang yag dapat menghantarkan listrik”. MIII-18 : “Lampu dapat menyala karena pada kentang terjadi ionisasi sehingga ion-ion dapat bergerak bebas dan menghasilkan arus listrik”.
Gambar 2. Model mental mahasiswa MV-11
g) R7: Lampu dapat menyala karena logam Cu dan Zn bereaksi dengan
senyawa dalam kentang
menghasilkan arus listrik
Mahasiswa yang memiliki model mental ini menganggap bahwa arus listrik terjadi karena elektroda bereaksi dengan senyawa dalam kentang. Pernyataan mahasiswa ini juga masih kurang tepat karena mereka belum menjelaskan dimana
reaksi tersebut terjadi dan apakah reaksi tersebut terjadi secara langsung atau tidak. Model mental ini muncul karena mahasiswa belum memahami reaksi yang terjadi dalam sel Volta. Mereka juga belum menjelaskan mengapa reaksi tersebut dapat menghasilkan listrik. Mereka hanya memahami bahwa reaksi redoks dapat menghasilkan arus listrik. Model mental ini juga merupakan jenis model mental inisial karena belum mampu menjelaskan konsep sampai ke tingkat submikroskopik dan belum memiliki pemahaman konsep yang benar tentang sel Volta. Berikut model mental R7, yaitu model mental dari mahasiswa semster 5 (MV-46), mahasiswa semester 3 (MIII-17), dan mahasiswa semester 1 (MI-21).
MV-46 : “Lampu dapat menyala karena logam Zn dan Cu bereaksi dengan senyawa pada kentang menghasilkan arus listrik”. MIII-17 : “Lampu dapat menyala karena
terjadi reaksi antara logam dan
senyawa pada kentang
menghasilkan arus listrik”. MI-21 : “Lampu menyala karena adanya
logam Cu dan Zn yang
ditancapkan pada kentang”.
Dari ketujuh ragam model mental tersebut, hanya satu yang merupakan model mental saintifik dan hanya satu model mental sintetik, sedangkan ragam yang lain merupakan model mental inisial. Mahasiswa yang mengembangkan model mental inisial memiliki pengetahuan awal yang rendah tentang konsep sel Volta. Mahasiswa yang memiliki pengetahuan awal rendah hanya mampu menjelaskan fenomena baterai kentang pada aspek makroskopik, yaitu hanya sebatas yang mereka amati. Berdasarkan hasil ini dapat diketahui bahwa model mental dipengaruhi oleh pengetahuan awal.
4. Hubungan Model Mental dengan Kemampuan Awal Mahasiswa
Sebaran model mental mahasiswa tentang fenomena baterai dari kentang berdasarkan tingkat kemampuan awal dapat dilihat pada Tabel 4.
Tabel 4. Persentase Kategori Model Mental Mahasiswa Berdasarkan Tingkat Kemampuan Awal
Kategori model mental Kemampuan awal
Rendah Tinggi
Inisial 75,0% 46,8%
Sintetik 25,0% 51,1%
Saintifik 0,0 2,1
Total 100% 100%
Pada tabel tersebut terlihat bahwa mahasiswa yang memiliki kemampuan awal rendah lebih banyak mengembangkan model mental inisial, sedangkan mahasiswa yang memiliki kemampuan awal tinggi lebih banyak yang mengembangkan model mental sintetik dan 2,1% mahasiswa sudah mengembangkan model mental saintifik. Hal ini menunjukkan bahwa semakin tinggi tingkat kemampuan awal, maka model
mental yang dikembangkan semakin menuju saintifik.
Sebaran model mental mahasiswa tentang fenomena baterai dari kentang berdasarkan tingkat Kemampuan awal diberikan pada Tabel 5.
Tabel 5. Persentase Sebaran Model Mental Mahasiswa Berdasarkan Tingkat Kemampuan Awal
Ragam model mental
Pengetahuan awal Total Rendah Tinggi R1 0,0% 1,1% R2 11,5% 27,6% R3 1,1% 2,3% R4 4,6% 4,6% R5 4,6% 4,6% R6 12,6% 3,5% R7 11,5% 10,4% 45,9% 24,1% 100%
Pada Tabel 5 terlihat bahwa mahasiswa yang memiliki kemampuan awal rendah dan tinggi sama-sama memiliki model mental dengan ragam dua (R2), tiga (R3), empat (R4), lima (R5), enam (R6) dan tujuh (R7). Model mental kategori satu (R1) hanya dimiliki oleh mahasiswa dengan pengetahuan awal tinggi dan merupakan model mental saintifik. Hal ini terjadi karena baik mahasiswa yang memiliki kemampuan awal rendah dan tinggi sama-sama belum mempelajari aspek submikroskopik dalam proses pembelajaran. Berdasarkan wawancara dengan beberapa mahasiswa didapatkan bahwa pembelajaran mereka kurang menekankan pada representasi submikroskopik.
KESIMPULAN
Mahasiswa mengembangkan tiga kategori model mental dalam menjelaskan fenomena baterai dari kentang yaitu model
mental inisial, sintetik dan saintifik. Secara umum, model mental mahasiswa mengalami peningkatan berdasarkan kenaikan tingkat semester dan model mental mahasiwa semakin menuju arah model saintifik seiring dengan meningkatnya kemampuan awal mereka.
DAFTAR RUJUKAN
[1] Laliyo, L.A.R., 2011, Model Mental Siswa Dalam Memahami Perubahan Wujud Zat, Jurnal Penelitian dan Pendidikan, 8, 1-12.
[2] Rapp, D.N., 2005, Mental Models: Theoretical Issues for Visualizations In Science Education. In J.K. Gilbert (Ed.), Visualization in Science Education, 43-60. The Netherlands: Springer.
[3] Sternberg, R.J., 2008, Psiklogi kognitif. Edisi keempat. Terj. Tyudi Santoso, S.Fil. Yogyakarta: Pustaka Pelajar. [4] Jansoon, N., Coll, R.K., & Somsook, E,
2009, Understanding Mental Model of Dilution in Thai Students, International Journal of Environtmental & Science Education, 4(2), 147-168.
[5] Kurnaz, M.A. and Emen, A.Y., 2014, Student Mental Models Related ToExpansion and Contraction. Acta Didactica Napocensia, 7(1), 59-67. [6] Wang, C. and Barrow, L.H., 2011,
Characteristic and Level of Sophistication: An Analysis of Chemistry Students’ Ability to Think with Mental Models, Research Science Education, Springer,41, 561-586.
[7] Veer, V.D.C.G. and Melguizo, D. C. P. M., 2003, Mental models. In J. A. Jacko & A. Sears (Eds.), The human-computer interaction handbook: Funda-mentals, evolving technologies, and emerging applications, Lawrence Erlbaum & Associates, Uitgever, p. 52-80.
[8] Harrison, A.G., and Treagust, D.F., 2000, Learning about atoms, molecules,
and chemical bonds: A case study of multiple-model use in grade 11 Chemistry, Science Education, 84(3), 352-381.
[9] Chittleborough, G.D., Treagust, D.F., and Mocerino, M., 2002, Constraints to development of first year university chemistry students’ mental models of chemical phenomena, Teaching and Learning Forum. Focusing on Student. [10] Chiu, M.H & Wu, W.L. 2013. A Novel
Approach for Investigating Students’ Learning Progression for Concept of Phase Transitions, Educación Química, 24(4), 373-380.
[11] Kurnaz, M.A. and Eksi, C., 2015, an Analysis of High School Students’ Mental Models of Solid Friction in Physics, Educational Sciences: Theory & Practice, 15(3), 787-795.
[12] Lajium, D.A.D., 2013, Students’ Mental Models of Chemical Reactions, The university of Waikato, disertasi tidak diterbitkan.
[13] Krause, S., Kelly, J., Corkins J., and Tasooji A., 2009, Using Students' Previous Experience and Prior Knowledge to Facilitate Conceptual Change in an Introductory Materials Course, 39th ASEE/IEEE Frontiers in Education Conference.
[14] Effendy, 1985, Pengaruh Pengajaran Kimia dengan Cara Inkuiri Terbimbing dan Cara Verifikasi terhadap Perkembangan Intelek dan Prestasi Belajar Mahasiswa IKIP Jurusan Pendidikan Kimia Tahun Pertama, Tesis tidak diterbitkan, PPS IKIP Jakarta.
[15] Creswell, J.W., 2012, Educational Research: Planning, Conducting, and Evaluating Quantitative and Qualitative Research Fourth Edition, Pearson Education, Inc., Boston.
[16] Pavelich, M.J., and Abraham, M.R., 1977. Guided Inquiry Laboratories for General Chemistry Students. Journal of College Science Teaching, 7(1), 23-26. [17] Schönborn, K.J., and Anderson, T.R., 2009, a Model of Factors Determaining Students’ Ability to Interpret External
Representation in Biochemistry. International Journal of Science Education. 31(2), 193-232.
[18] Long, H.B., 1980, In Search of a Theory of Adult Cognitive Development. Journal of Research and Development in Education, 3, 1-10.
[19] Adey, P., and Shayer, M., 1990, Accelerating the development of formal thinking in middle and high school students, Journal of Research in Science Teaching, 27(3), 267-285
TANYA JAWAB
PEMAKALAH: Sunniarti Arini
PENANYA: Martina R. S Seto
PERTANYAAN:
1.
Apa Kegunaan/ manfaat model
mental dalam pembelajaran?
2.
