PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINTIFIK PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS
DAN KOMUNIKASI VERBAL SISWA SMA
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains
Oleh:
Dhimas Nur Setyawan NIM S831408012
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA 2017
ii
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tesis yang berjudul “PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINTIFIK PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS DAN KOMUNIKASI VERBAL SISWA SMA” ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.
Apabila dikemudian hari terdapat plagiat dalam karya ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan perundang-undangan (Permendiknas No. 17 Tahun 2010).
2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain harus seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan FKIP UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan Tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS.
Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.
Surakarta, Februari 2017 Yang membuat pernyataan,
Dhimas Nur Setyawan NIM S831408012
iii
PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINTIFIK PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS
DAN KOMUNIKASI VERBAL SISWA SMA
TESIS
Oleh:
Dhimas Nur Setyawan NIM S831408012
Komisi Pembimbing
Nama Tanda Tangan Tanggal
Pembimbing Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd.
NIP 19510401 197603 2 001 ……… ………… 2017 Kopembimbing Dr. Sarwanto, S.Pd, M.Si.
NIP 19690901 199403 1 002 ……… ………… 2017
Telah dinyatakan memenuhi syarat pada tanggal ……… 2017
Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan
Universitas Sebelas Maret,
Dr. Mohammad Masykuri, M.Si NIP 19681124 199403 1 001
iv
PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINTIFIK PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS
DAN KOMUNIKASI VERBAL SISWA SMA
TESIS
Oleh:
Dhimas Nur Setyawan S831408012
Tim Penguji
Jabatan Nama Tanda tangan Tanggal
Ketua Prof. Dr. Widha Sunarno, M.Pd.
NIP 19520116 198003 1 001 ... ... 2017 Sekretaris Sukarmin, S.Pd., M.Si., Ph.D.
NIP 19670802 200012 1 001 ... ... 2017 Anggota
Penguji
Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd.
NIP 19510401 197603 2 001 ... ... 2017 Dr. Sarwanto, S.Pd., M.Si.
NIP 19690901 199403 1 002 ... ... 2017
Telah dipertahankan di depan penguji Dinyatakan telah memenuhi syarat
pada tanggal ………. 2017
Dekan FKIP UNS,
Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd.
NIP 19610124 198702 1 001
Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains,
Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.
NIP 196811241994031001
v MOTTO
Sesungguhnya sesudah kesulitan pasti ada kemudahan (QS. Al-Insyirah:
5-6)
Ketahuilah bahwa kemenangan itu selalu mengiringi kesabaran, jalan keluar selalu mengiringi cobaan dan kemudahan itu selalu mengiringi kesusahan. (H. R. Tirmidzi)
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tesis ini dipersembahkan kepada:
Bapak Sri Hardono dan Ibu Retno Nursadtiyati yang selalu memberi motivasi, semangat, kasih sayang, dan mengiringi langkahku dengan doa.
Adikku Dhiqi Adhnur Harjuno dan Dhianita Nurena Hasriyani.
Teman-teman pendidikan sains minat fisika angkatan 2014 yang menjadi tempat berbagi inspirasi.
vii
Dhimas Nur Setyawan. 2017. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Saintifik pada Materi Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Komunikasi Verbal Siswa SMA. Tesis. Pembimbing: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd., Kopembimbing: Dr.
Sarwanto, S.Pd, M.Si. Program Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mendeskripsikan karakteristik modul fisika berbasis saintifik pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar; 2) mendeskripsikan kelayakan modul fisika berbasis saintifik pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar; 3) mengetahui efektivitas penggunaan modul fisika berbasis saintifik pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan komunikasi verbal siswa SMA.
Pengembangan modul fisika berbasis saintifik ini merupakan penelitian Research and Development (R&D) menggunakan model Borg and Gall yang dirangkum Tim Puslitjaknov. Materi yang digunakan dalam modul fisika berbasis saintifik adalah dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar yang ditujukan untuk siswa kelas XI IPA. Modul fisika berbasis saintifik dinilai oleh: tiga dosen ahli yang terdiri atas ahli materi, ahli media, dan ahli bahasa; dua praktisi guru fisika SMA; dan dua teman sejawat. Modul fisika berbasis saintifik yang dikembangkan, diuji coba terbatas dan direspon oleh 15 siswa kelas XI IPA SMA Negeri 4 Magelang. Setelah dilakukan revisi, modul fisika berbasis saintifik diuji coba skala besar pada siswa kelas XI IPA SMA Negeri 4 Magelang tahun ajaran 2016/2017. Data yang diperoleh dari penelitian ini dianalisis dengan teknik analisis deskriptif kualitatif, dan analisis deskriptif kuantitatif.
Berdasarkan hasil penelitian dan pengembangan disimpulkan bahwa: 1) modul fisika berbasis saintifik yang dikembangkan menggunakan materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar, menggunakan langkah pembelajaran saintifik, menyajikan paparan masalah, menanya, berhipotesis, mengukur, menganalisis, menyimpulkan, tugas bercerita mencari fenomena sesuai materi, soal latihan, dan soal evaluasi; 2) modul fisika berbasis saintifik yang dikembangkan telah layak digunakan dengan kategori kelayakan sangat baik/sangat layak ditinjau dari kelayakan materi, media, dan bahasa; 3) modul fisika berbasis saintifik pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar efektif dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan komunikasi verbal siswa SMA Negeri 4 Magelang. Peningkatan kemampuan berpikir kritis dengan N-gain score rata-rata 0,50 berkategori sedang pada kelas eksperimen lebih baik dari kelas kontrol sebesar 0,46 berkategori sedang. Kemampuan komunikasi verbal pada kelas eksperimen mengalami peningkatan sebesar 0,37 dengan kategori sedang.
Kata Kunci: modul, saintifik, berpikir kritis, komunikasi verbal, dinamika rotasi, kesetimbangan benda tegar
viii
Dhimas Nur Setyawan. 2017. Development of Scientific Based Physics Module on Rotational Dynamics and Rigid Body Equilibrium to Increase High School Students’ Critical Thinking and Verbal Communication Skill. Thesis.
Consultant: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd., Co-Consultant: Dr. Sarwanto, S.Pd, M.Si. Master of Science Education Department, the Faculty of Education, Sebelas Maret University, Surakarta.
ABSTRACT
This study aims to: 1) describe the characteristics of scientific based physics module on rotational dynamics and rigid body equilibrium; 2) describe the feasibility of scientific based physics module on rotational dynamics and rigid body equilibrium; 3) determine the effectiveness of the use of scientific based physics module on rotational dynamics of rigid body equilibrium to increase high school students’ critical thingking and verbal comunication skill.
The research and development (R & D) of scientific based physics module use models Borg and Gall which are summarized by Tim Puslitjaknov. The material used in scientific based physics module are rotational dynamics and rigid body equilibrium that is intended for students of class XI IPA. scientific based physics module assessed by: three lecturers of experts consisting of subject matter experts, media specialists, and linguists; two practitioners High School physics teacher; and two colleagues. Physics-based scientific modules developed, tested limited and responded to by 15 students of class XI IPA SMAN 4 Magelang.
After revisions, the scientific based physics module tested on a large scale class of XI IPA SMAN 4 Magelang the academic year 2016/2017. Data obtained from this study were analyzed by qualitative and quantitative description technic.
Based on the results of research and development concluded that: 1) scientific based physics module developed using material rotational dynamics and equilibrium rigid body, using scientific learning steps, presents a description of the problem, to question, hypothesize, measure, analyze, deduce, the task of telling search for phenomena suitable material, exercises, and evaluation questions; 2) the developed scientific based physics module is feasible to use with excellent/very feasible category in terms of materials, media, and languages; 3) scientific based physics module on rotational dynamics and rigid body equilibrium effective in increasing SMA Negeri 4 Magelang students’ critical thinking and verbal communication skill. The improved of critical thinking skills with N-gain average score 0.50 at experimental class is better than 0.46 at control class with medium category. Verbal communication skills in the experimental class has increased by 0.37 with medium category.
Keywords: module, scientific, critical thinking, verbal communication, rotational dynamics, equilibrium objects
ix PRAKATA
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik, serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis dengan judul Pengembangan Modul Berbasis Saintifik pada Materi Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Komunikasi Verbal Siswa SMA dengan sebaik-baiknya guna memenuhi sebagian persyaratan untuk memperoleh gelar Magister Pendidikan Program Studi Pendidikan Sains.
Penyusunan Tesis ini tidak lepas dari peran dan bantuan berbagai pihak berupa saran, kritik, bimbingan, motivasi, dan bantuan dalam bentuk lain. Oleh karena itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Prof. Dr. Joko Nurkamto., M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan tesis ini.
2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan petunjuk, arahan, bimbingan, serta dorongan dalam penyelesaian tesis ini.
3. Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd., selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, petunjuk, dan dorongan kepada penulis selama penyusunan tesis ini.
4. Dr. Sarwanto, S.Pd, M.Si., selaku Kopembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan, petunjuk, serta dorongan kepada penulis sehingga tesis ini terselesaikan.
5. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan bekal ilmu kepada penulis selama penulis belajar di Universitas Sebelas Maret.
6. Dr. Mimi Mulyani, M.Hum., selaku Dosen Prodi Magister Pendidikan Bahasa dan Sastra Indonesia Universitas Negeri Semarang serta validator bahasa.
x
7. Bapak-Ibu Guru Fisika SMA Negeri 4 Magelang yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat melakukan penelitian dengan lancar.
8. Siswa kelas XI IPA 1, XI IPA 2, dan XI IPA 3 tahun pelajaran 2016/2017 yang telah membantu dan ikut serta sehingga penelitian ini dapat terlaksana dengan baik.
9. Bapak dan Ibuku yang senantiasa memberikan dukungan baik berupa dukungan moral maupun material dalam menyelesaikan studi di Program Studi Magister Pendidikan Sains .
10. Seluruh keluarga yang memberikan dukungan.
11. Teman-teman seperjuangan di Program Studi Magister Pendidikan Sains yang telah memberikan bantuan dan dukungan.
12. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu baik material maupun spriritual.
Penulis telah menyusun tesis ini dengan sebaik-baiknya, namun penulis menyadari bahwa tesis ini masih terdapat kekurangan. Oleh sebab itu, saran dan kritik yang bersifat membangun penulis harapkan demi perbaikan tesis ini.
Akhirnya dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan semoga tesis ini dapat memberi manfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Surakarta, Februari 2017 Penulis
xi DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ………. i
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS ………...ii
HALAMAN PERSETUJUAN ……….. iii
HALAMAN PENGESAHAN ………...iv
MOTTO ………v
HALAMAN PERSEMBAHAN ………..………..vi
ABSTRAK ………vii
ASTRACT ………viii
PRAKATA………….………..ix
DAFTAR ISI ………..xi
DAFTAR TABEL……….……….xiv
DAFTAR GAMBAR………..xv
DAFTAR LAMPIRAN ………..xvi
BAB I PENDAHULUAN ………. 1
A. Latar Belakang ……….. 1
B. Rumusan Masalah ……….……..5
C. Tujuan Penelitian………..5
D. Spesifikasi Produk ……….6
E. Pentingnya Pengembangan ………....6
F. Asumsi dan Keterbatasan Penelitian ………... 6
G. Definisi Istilah …..……….8
BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA BERPIKIR ………9
A. Kajian Pustaka ………9
1. Tinjauan Tentang Belajar……….9
a. Pengertian Belajar ………9
b. Teori-Teori Belajar ……….9
2. Pembelajaran Fisika ………15
3. Pengembangan Bahan Ajar Berbentuk Modul ………..16
a. Pengertian Bahan Ajar ..………16
xii
b. Modul ………16
1. Pengertian Modul ……….16
2. Karakteristik Modul ……….16
3. Komponen-Komponen Modul ……….18
4. Penyusunan Draft Modul ………19
4. Pendekatan Pembelajaran Saintifik ………20
a. Pengertian Pendekatan Saintifik ……….20
b. Karakteristik Pendekatan Saintifik ………20
c. Langkah-Langkah Pendekatan Saintifik ………..21
d. Pendekatan Saintifik dalam Pembelajaran ………..23
5. Metode Eksperimen ………24
6. Kemampuan Berpikir Kritis……….………. 25
7. Kemampuan Berkomunikasi ………28
a. pengertian komunikasi ………...28
b. Jenis-Jenis Komunikasi ……….30
c. Komunikasi dalam Pembelajaran ………...…34
8. Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar ………….………35
a. Momen Gaya dan Momen Inersia ………35
b. Energi Kinetik Menggelinding ……….38
c. Momentum Sudut dan Kekekalannya……….………...38
d. Syarat Benda dalam Kesetimbangan ……….…39
e. Pusat Berat ……….……40
f. Kopel ……….42
g. Stabilitas Kesetimbangan………42
B. Penelitian yang Relevan ………43
C. Kerangka Berpikir ………45
BAB III METODE PENELITIAN ………48
A. Jenis Penelitian ………48
B. Prosedur Penelitian ………48
1. Tahap Analisis Produk………... 48
2. Tahap Mengembangkan Produk Awal……….. 50
xiii
3. Tahap Validasi Ahli dan Revisi ……….50
4. Tahap Uji Coba Lapangan Skala Kecil dan Revisi ………..52
5. Uji Coba Lapangan Skala Besar ………53
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN………57
A. Hasil Penelitian……….. 57
1. Analisis Produk yang Dikembangkan………57
2. Tahap Pengembangan Produk Awal ………58
3. Validasi Ahli dan Revisi……….…………62
4. Uji Coba Lapangan Skala Kecil dan Revisi ………..69
5. Uji Coba Lapangan Skala Besar ………71
B. Pembahasan ………77
1. Karakteristik Modul Fisika Berbasis Saintifik…...………..…..77
2. Kelayakan Modul Fisika Berbasis Saintifik ………79
3. Efektivitas Penggunaan Modul Berbasis Saintifik……….80
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ……….84
A. Simpulan……….84
B. Implikasi ………85
C. Saran ………..85
DAFTAR PUSTAKA……….87
LAMPIRAN………... 91
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Kegiatan Pembelajaran Pendekatan Saintifik ………23
Tabel 2.2 Jenis-Jenis Komunikasi ……….34
Tabel 2.3 Momen Inersia untuk Berbagai Benda Tegar……….37
Tabel 3.1 Skor Skala Likert ………51
Tabel 3.2 Interpretasi Skor ……….52
Tabel 3.3 Kriteria Skor N-Gain ……….55
Tabel 4.1 Rangkuman Hasil Analisis Produk yang Akan Dikembangkan ………57
Tabel 4.2 SK dan KD Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar ……...59
Tabel 4.3 Saran dan Perbaikan pada Validasi Materi ………63
Tabel 4.4 Hasil Validasi Ahli Materi ……….64
Tabel 4.5 Saran dan Perbaikan pada Validasi Media ………65
Tabel 4.6 Hasil Validasi Ahli Media ………..66
Tabel 4.7 Hasil Validasi Praktisi/Guru ………..68
Tabel 4.8 Hasil Validasi Teman Sejawat ………..68
Tabel 4.9 Rekapitulasi Hasil Validasi Modul ………69
Tabel 4.10 Hasil Analisis Responden Siswa ……….70
Tabel 4.11 Saran dan Revisi pada Uji Skala Kecil ………70
Tabel 4.12 Hasil Analisis Kemampuan Berpikir Kritis ……….73
Tabel 4.13 Saran dan Revisi Uji Skala Besar……….75
Tabel 4.14 Tanggapan Praktisi Hasil Disseminasi ………77
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Fase-Fase Belajar………13
Gambar 2.2 Komponen Pembelajaran Pendekatan Saintifik ………21
Gambar 2.3 Langkah untuk mengembangkan Kemampuan Berpikir kritis siswa.………27
Gambar 2.4 Bagan Proses Komunikasi ………..34
Gambar 2.5 Bagan Proses Komunikasi dengan Media ………..35
Gambar 2.6 Massa m berputar dalam lingkaran berjari-jari r di sekitar titik tetap ……….35
Gambar 2.7 Momentum Sudut sebuah Partikel yang Bergerak dalam Sebuah lingkaran ………..38
Gambar 2.8 Kedua Gaya Sejajar F1 dan F2 Dapat Digantikan Gaya Tunggal ∑F yang Mempunyai Pengaruh yang Sama ………40
Gambar 2.9 Berat Semua Partikel Sebuah Benda Dapat Diganti Oleh Berat Total yang Bekerja pada Pusat Berat………...41
Gambar 2.10 Dua Gaya yang Sama F1 dan F2 Berlawanan Membentuk Kopel ...42
Gambar 3.1 Bagan Pengembangan……….49
Gambar 3.2 Desain Eksperimen Two-Group Pretest-Posttest Design…………...53
Gambar 4.1 Peta Konsep ………59
Gambar 4.2 Revisi Pada Validasi Materi ………...64
Gambar 4.3 Revisi pada Validasi Media ………66
Gambar 4.4 Revisi pada Validasi Bahasa ……….64
Gambar 4.5 Aplikasi pada Kehidupan………68
Gambar 4.6 Revisi Gambar pada Percobaan ……….68
Gambar 4.7 Revisi Petunjuk Pengerjaan Soal Evaluasi ………68
Gambar 4.8 Hasil Analisis Tiap Aspek Komunikasi Verbal Lisan………71
Gambar 4.9 Hasil Tiap Aspek Komunikasi Lisan ……….71
Gambar 4.10 Revisi Petunjuk Eksperimen……….72
Gambar 4.11 Revisi Petunjuk pada Bentuk Bahan Eksperimen ………73
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Kisi-Kisi Angket Kebutuhan Guru ……….92
2. Angket Kebutuhan Guru ………93
3. Hasil Analis Angket Kebutuhan Guru ………95
4. Kisi-Kisi Angket Kebutuhan Siswa ………97
5. Angket Kebutuhan Siswa ………98
6. Hasil Analisis Angket Kebutuhan Siswa ………101
7. Daya Serap Fisika ………103
8. Silabus ………104
9. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) ………..105
10. Hasil Analisis Validasi Materi ………..124
11. Hasil Analisis Validasi Media ………126
12. Hasil Analisis Validasi Bahasa ……….135
13. Hasil Analisis Validasi Guru dan Teman Sejawat ………148
14. Angket Penilaian Produk oleh Siswa ………155
15. Hasil Analisis Penilaian Produk Oleh Siswa ………157
16. Kisi-Kisi Uji Soal Pretest-Posttest…..………..159
17. Soal Uji Coba Pretest-Posttest ……….162
18. Analisis Quest Butir Uji Coba Soal Pretest-Posttest……….166
19. Kisi-Kisi Soal Pretest-Posttest ………..169
20. Soal Pretest-Posttest………..170
21. Hasil Analisis Pretest-Posttest ……….172
22. Contoh Hasil Tes Tertulis Siswa ………174
23. Analisis SPSS ………175
24. Lembar Penilaian Kemampuan Berkomunikasi Verbal ………177
25. Hasil Analisis Kemampuan Komunikasi Verbal ………..180
26. Contoh Pekerjaan Siswa ……….182
27. Daftar Siswa Kelas Eksperimen ………188
28. Daftar Siswa Kelas Kontrol ………..189
29. Angket dan Hasil Penyebaran………..………..…190
xvii
30. Dokumentasi ……….………...193 31. Surat Keterangan ……….…..195
