Penggunaan metode eksperimen untuk mengurangi miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa program studi pendidikan fisika Universitas Sanata Dharma - USD Repository

(1)

PENGGUNAAN METODE EKSPERIMEN UNTUK MENGURANGI MISKONSEPSI MEKANIKA FLUIDA PADA MAHASISWA PROGRAM STUDI

PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS SANATA DHARMA

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh: Eka Fitri Handani

NIM. 031424029

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

(2)

PENGGUNAAN METODE EKSPERIMEN UNTUK MENGURANGI MISKONSEPSI MEKANIKA FLUIDA PADA MAHASISWA PROGRAM STUDI

PENDIDIKAN FISIKA UNIVERSITAS SANATA DHARMA

Skripsi

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi Pendidikan Fisika

Oleh: Eka Fitri Handani

NIM. 031424029

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

JURUSAN PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2008

(3)

(4)

iv

(5)

(6)

(7)

(8)

ABSTRAK

Handani, Eka Fitri. (2007). Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma. Skripsi, Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Sanata Dharma.

Kata-kata kunci : Eksperimen, miskonsepsi, mekanika fluida

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui: (1) miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak dialami oleh mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah menempuh mata kuliah mekanika fluida, (2) penyebab terjadinya miskonsepsi mekanika fluida dan (3) apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi miskonsepsi mekanika fluida.

Penelitian ini dilakukan di Universitas Sanata Dharma Yogyakarta pada mahasiswa Program Studi Pendididkan Fisika angkatan 2002, 2003, 2004, 2005 dan 2006. Penelitian menggunakan angket untuk mengetahui miskonsepsi yang paling banyak dialami oleh mahasiswa, interview untuk mengetahui penyebab terjadinya miskonsepsi, pre test dan post test untuk mengukur sejauh mana miskonsepsi mahasiswa berkurang setelah dilakukan kegiatan eksperimen.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa: (1) miskonsepsi mekanika fluida yang paling banyak dialami yaitu kayu terapung dan logam tenggelam dalam air, jauhnya pancaran air dari lubang tidak dipengaruhi oleh kecepatan penurunan permukaan air dan jarak antar lubang, fluida adalah zat cair, besarnya tekanan hidrostatika dipengaruhi oleh luas penampang; (2) miskonsepsi mahasiswa disebabkan oleh mahasiswa dan buku teks; (3) metode eksperimen yang digunakan hanya sedikit mengurangi miskonsepsi mekanika fluida yang terjadi pada beberapa mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

(9)

ABSTRACT

Eka Fitri Handani. 2007. Using Experiment to diminish Fluid Mechanics Misconceptions at Student of Physics Education Students, Department of Mathematics and Science Education, Faculty of Teacher Training and Education, Sanata Dharma University Yogyakarta.

Key words: Experiment, misconceptions, fluid mechanics

The objective of the research is to know: (1) What kind of fluid mechanics on students had, (2) the cause of fluid mechanics misconceptions and (3) whether the experiment method could assist to correct the students misconceptions of fluid mechanics.

This research was students of Physics Education Study Program in 2002, 2003, 2004, 2005 and 2006. The research used questioner to know the kind of students misconceptions, interview to find the cause of misconceptions, pre test and post test to measure the effectiveness of experiment method.

This research found that: (1) students mostly experienced misconceptions on wood floats and metal sinks in water, water emerging from a hole not influenced by downward velocity of water surface and the distance between holes, fluid is liquid, hydrostatic pressure influenced by area; (2) students misconceptions were caused by their own knowledge and text books; (3) the experiment method was not so effective to decrease the misconceptions of fluid mechanics.

(10)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah Yang Maha Esa atas segala berkat dan

rahmat yang dilimpahkan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi yang berjudul “Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi

Miskonsepsi Mekanika Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika

Universitas Sanata Dharma”, sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Pendidikan (S. Pd) pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sanata Dharma.

Keberhasilan penulis dalam menyusun skripsi ini tidak lepas dari bantuan

dan dukungan dari banyak pihak, baik berupa material, moral, maupun spiritual.

Penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Drs. Tarsius Sarkim, M. Ed., Ph. D selaku Dekan Fakultas Keguruan dan

Ilmu Pendidikan Universitas Sanata Dharma dan dosen penguji.

2. Drs. Severius Domi, M.Si., selaku Kaprodi Pendidikan Fisika.

Terimakasih telah memberikan izin untuk menyebarkan angket di kelas.

3. Dr. Paul Suparno, S. J., M.S.T selaku dosen pembimbing dan dosen

penguji. Terimakasih telah dengan sabar membimbing sampai dengan

selesainya skripsi ini.

4. Drs. Fr. Y. Kartika Budi, M.Pd selaku dosen penguji. Terimakasih atas

segala masukan berupa kritik dan saran demi kesempunaan skripsi ini.

5. Para karyawan sekretariat (Pak Narjo, Pak Sugeng) yang telah dengan

sangat ramah memberikan informasi untuk kepentingan penelitian ini.

(11)

6. Orangtuaku tercinta, terimakasih atas doa yang senantiasa dipanjatkan

untukku kepada Allah, motivasi maupun biaya. Dua saudaraku yang cukup

menghibur dan memusingkan, Dwi Adi Prasetyo dan Tri Bagaskoro.

7. Semua keluarga besar di Muntilan (Mbah Putri, Pak Mud, Bulek Ti, Andri,

Prandi, Mega, Pakde Toro dan Bude, Mbak Penta, Mas Leo) dan

Prabumulih (Yai, Nyai, dan semua Bibi dan Mamang).

8. Teman berbagi dan berkeluh kesah, Titis dan Mei (Momoy).

9. Semua teman-teman, anak kostku di Pelangi dan Griya Talenta yang rame

(Ci Jane, Nandut, Mbak Inong, Ci Meme, Ci Nyan-nyan, Mbak Juphi,

Mbak Eli, Siwi, Ticubiz, Soso, Ima, Ama, Devi, Uthe, Mengti, Usil dan

Cicil), Tanti, Nila, Dian, Mbak Eni, Rosa, Arnie, Surya, Abe, Ginting, Inus,

Andre, Lorent, Mas Grace, Ani, Vera, kalian selalu bisa membuatku

tertawa. Terimakasih atas kebersamaannya. Semua teman-teman Prodi

Pendidikan Fisika terutama para subyek penelitian. Terimakasih atas

kesediaannya mengikuti kegiatan penelitian dengan serius.

10.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

banyak membantu dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini.

Semoga Allah melimpahkan berkat dan rahmat Nya atas segala kebaikan

dan ketulusan hati yang telah diberikan.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penyusunan skripsi ini.

Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi penyempurnaan

skripsi ini. Akhirnya, penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi

perkembangan ilmu pengetahuan dan bermanfaat bagi banyak orang.

(12)

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... ii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii

HALAMAN PENGESAHAN ... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ... v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ... vi

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ... vii

ABSTRAK ... viii

ABSTRACT ... ix

KATA PENGANTAR ... x

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR GAMBAR ... xvi

DAFTAR LAMPIRAN ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang Masalah ... 1

B. Perumusan Masalah ... 4

C. Tujuan Penelitian ... 4

D. Manfaat Penelitian ... 5

BAB II DASAR TEORI ... 7

A. Teori Fluida ... 7

1. Fluida ... 7

2. Mekanika Fluida ... 8

3. Tekanan Fluida ... 8

a. Defenisi tekanan ... 8

b. Hubungan tekanan dengan kedalaman ... 9

4. Hukum – Hukum Hidrostatika ... 10

(13)

a. Hukum Pascal ... 10

b. Hukum Archimedes ... 12

5. Persamaan Kontinuitas ... 13

6. Persamaan Bernoulli ... 14

7. Teori Torricelli ... 15

B. Miskonsepsi ... 17

C. Miskonsepsi pada Mekanika Fluida ... 18

D. Metode Eksperimen ... 21

E. Pengaruh Metode Eksperimen dalam Miskonsepsi ... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 25

A. Jenis Penelitian ... 25

B. Populasi dan Sampel Penelitian ... 26

1. Populasi Penelitian ... 26

2. Sampel Penelitian ... 26

C. Instrumen ... 26

1. Test Uraian ... 26

2. Lembar Kegiatan Mahasiswa ... 28

3. Lembar Observasi ... 28

4. Fotografi ... 28

D. Treatment ... 28

E. Metode Analisis Data ... 30

BAB IV DATA DAN ANALISIS DATA ... 32

A. Data ... 32

1. Sampling Berdasarkan data Test Uraian ... 32

2. Penentuan Topik Eksperimen Berdasarkan Interview I ... 34

3. Pengetahuan Awal, Masalah, dan Hipotesis Mahasiswa Dari Test Uraian Berdasarkan Soal pada Angket yang Telah Dipilih Sampel (Test Uraian Kedua) dan Interview II ... 34

a. Pengetahuan awal ... 35

b. Masalah ... 35

(14)

c. Hipotesis ... 36

4. Perencanaan Eksperimen ... 37

5. Pembuatan Soal Pre Tes (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test Uraian Keempat) ... 40

6. Proses Kegiatan Eksperimen ... 43

7. Data Observasi Kegiatan Eksperimen ... 48

B. Analisis Data ... 49

1. Miskonsepsi pada Mahasiswa Berdasarkan Angket ... 49

2. Penyebab Terjadinya Miskonsepsi Berdasarkan Interview I 54

a. Mahasiswa ... 55

1) Konsep awal mahasiswa ... 55

2) Alasan yang tidak lengkap atau salah generalisasi ... 56

3) Intuisi yang salah ... 56

4) Pemikiran asosiatif mahasiswa ... 58

5) Kemampuan mahasiswa menggambar ... 59

b. Buku teks ... 61

1) Penjelasan keliru ... 61

2) Kartun salah konsep ... 62

3. Efektivitas Kegiatan Eksperimen untuk Mengatasi Miskonsepsi ... 64

BAB V KESIMPULAN, SARAN DAN KELEMAHAN ... 65

A. Kesimpulan ... 65

B. Saran ... 66

C. Kelemahan ... 66

DAFTAR PUSTAKA ... 67

LAMPIRAN ... 69

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... 209

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Nomor soal yang dipilih sampel ... 34

Tabel 2. Urutan soal berdasarkan jumlah mahasiswa yang masih

mengalami miskonsepsi ... 49

Tabel 3. Rekapitulasi miskosepsi ... 51

(16)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Zat cair dapat dianggap terdiri dari lapisan-lapisan ... 9

Gambar 2. Pompa hidrolik ... 11

Gambar 3. Benda yang berada dalam suatu fluida ... 12

Gambar 4. Tabung aliran steady ... 13

Gambar 5. Kecepatan air yang keluar dari lubang ... 15

Gambar 6. Orifis (lubang-ukur) pada tangki ... 16

Gambar 7. Aliran dari reservoar melalui nosel ... 17

Gambar 8. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama dan diameter lubang sama (Kecil) ... 37

Gambar 9. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama dan diameter lubang sama (Besar) ... 37

Gambar 10. Tabung dengan 3 lubang, diameter lubang sama, dan jarak antar lubang berbeda ... 38

Gambar 11. Tabung dengan 4 lubang, jarak antar lubang sama, diameter sama ... 38

Gambar 12. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama ... 38

Gambar 13. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diamater tabung sama dengan diameter lubang berbeda ... 39

Gambar 14. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diameter lubang sama dengan diameter tabung berbeda ... 39

Gambar 15. Tabungdengan 3 lubang, diameter lubang sama, dan jarak antar lubang berbeda ... 39

Gambar 16. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung berbeda ... 40

Gambar 17. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama ... 40

Gambar 18. Gambar soal nomor 1 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) ... 41

(17)

Gambar 19. Gambar soal nomor 2 pre test (test uraian ketiga) dan post test

(test uraian keempat) ... 41

Gambar 25. Kegiatan eksperimen sampel 1 ... 43

Gambar 28. Kegiatan eksperimen sampel 7, 8, dan 10 ... 46

Gambar 30 Gambar pada soal angket nomor 15 sampel 3 ... 59

Gambar 31. Gambar pada soal angket nomor 15 sampel 4 ... 60

Gambar 33. Tekanan hidrostatik ... 62

Gambar 34. Makin dalam, tekanan zat cair makin besar ... 63

Gambar 36. Sebuah galangan kapal ... 63

(18)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Angket Mekanika Fluida ... 69

Lampiran 2. Daftar Jumlah Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma Yogyakarta Angkatan 2002 – 2006 ... 75

Lampiran 3. Data Angket Angkatan 2002 ... 76

Lampiran 8. Data Angket Tanpa NIM ... 82

Lampiran 9. Rekapitulasi Data Angket ... 83

Lampiran 10. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Angkatan 2002 ... 85

Lampiran 15. Rekapitulasi Data Angket Setiap Mahasiswa Tanpa NIM ... 88

Lampiran 16. Rincian Miskonsepsi ... 89

Lampiran 17. Pokok-Pokok Interview ... 105

Lampiran 18. Contoh Daftar Pertanyaan Interview I ... 105

Lampiran 19. Hasil Interview I ... 107

Lampiran 20. Coding Hasil Interview I ... 131

Lampiran 21. Pengkategorian Code Interview I ... 150

(19)

Lampiran 22. Lembar Jawaban ... 152

Lampiran 23. Data Test Uraian Dari Soal Angket yang Dipilih (Test Uraian Kedua) ... 154

Lampiran 24. Contoh Hasil Interview II ... 161

Lampiran 25. Soal Pre Test (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test Uraian Keempat) ... 166

Lampiran 26. Data Pre Test (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test Uraian Keempat) ... 171

Lampiran 27. Lembar Kerja Mahasiswa ... 188

Lampiran 28. Contoh Data Lembar Kerja Mahasiswa ... 190

Lampiran 29. Lembar Observasi ... 200

Lampiran 30. Data Lembar Observasi ... 201

(20)

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Sains adalah suatu sistem pengetahuan tentang alam raya melalui data

yang dikumpulkan dari pengamatan dan percobaan. Dengan terkumpulnya

data, teori-teori dikembangkan untuk menjelaskan objek yang diamati. Teori

harus mampu menjelaskan tentang apa yang diamati, mampu meramalkan apa

yang belum diamati, dan mampu diuji melalui percobaan (Sarkim, 2004 : 6).

Dari pengertian di atas dapat disimpulkan bahwa sains memiliki tiga

komponen penting yaitu proses atau metode, produk, dan sikap.

Menurut Piaget (Euwe van den Berg, 1991) manusia tidak lahir dengan

kepala kosong. Sejak lahir manusia sudah punya otak yang

memungkinkannya untuk mengenal dan belajar dari lingkungan. Misalnya

terbentuknya harapan seorang anak kecil ketika ia melemparkan sebuah bola

sehingga akibat lemparan itu, bola bergerak. Harapan tersebut memungkinkan

anak tersebut membuat perkiraan mengenai penyebab bola dapat bergerak.

Seiring dengan perkembangan daya berpikir, anak tidak lagi hanya sekedar

menyerap informasi dari lingkungannya, tetapi otaknya menjadi lebih selektif

dalam memilih informasi yang masuk dan mencari hubungan dengan yang

sudah ada dalam otaknya. Demikian juga mahasiswa secara alami mengisi

otaknya tentang berbagai fenomena alam sejak kecil sehingga dalam otaknya

telah terbentuk seperangkat pengetahuan yang sering disebut pengetahuan

(21)

awal atau konsep mahasiswa. Pengetahuan awal tersebut terus dikembangkan

selama mengalami pendidikan formal di sekolah.

Konsep mahasiswa tersebut secara konsisten digunakan untuk

menafsirkan peristiwa-peristiwa pada alam sekitarnya. Konsepsi mahasiswa

dapat dipandang sebagai kerangka untuk mencerminkan hubungan antara

konsep-konsep yang dipakai dalam mengolah atau menafsirkan informasi

mengenai alam. Jika mahasiswa mengamati suatu gejala yang baru, maka dia

akan mencoba menafsirkan yang dilihatnya itu dengan mencari hubungannya

dengan yang sudah ada di dalam otaknya. Kita sadari bahwa kerangka

tersebut bukan sekedar hafalan, tetapi merupakan pengalaman dengan alam

sepanjang hidupnya dan sulit untuk diubah. Sekarang, yang menjadi

permasalahan adalah teori mahasiswa yang terbentuk sejak kecil itu belum

tentu benar atau belum tentu sesuai dengan konsep para fisikawan

(miskonsepsi).

Sehubungan dengan hal tersebut di atas dapat diketahui bahwa

seseorang dapat memiliki miskonsepsi dalam berproses menemukan suatu

teori. Miskonsepsi tersebut dapat dikurangi seiring dengan pengalaman yang

dialami sehari-hari. Ada beberapa metode pembelajaran fisika yang dapat

membantu perubahan konsep. Salah satunya adalah percobaan atau

pengalaman lapangan yang dianggap sebagai cara yang paling baik untuk

mengkontraskan pengertian siswa dengan kenyataan (Gilbert, Watts, Osborne,

1982; Brouwer, 1984; McClelland, 1985 dalam Suparno, 2005 : 114).

(22)

memberikan hasil berbeda dengan apa yang mereka pikirkan sebelumnya.

Eksperimen adalah proses sains yang meliputi penemuan masalah dan

perumusannya, perumusan hipotesis, merancang percobaan, melakukan

pengukuran, menganalisis data dan menarik kesimpulan.

Mekanika fluida dapat dikelompokkan ke dalam fisika visual yang

kejadiannya dapat dilihat mata atau diamati dengan indera kita dan untuk

fisika visual dapat lebih mudah menunjukkan gejala dan peristiwanya melalui

percobaan atau pengamatan (Suparno, 2005: 75).

Pembelajaran mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi

Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma yang dilakukan oleh dosen

adalah dengan mengajak mahasiswa membuat alat sederhana (demonstrasi)

yang dapat menunjukkan konsep tersebut atau menunjukkannya dengan

bentuk perhitungan matematis. Dengan menyajikan perhitungan matematis

dan demonstrasi dalam pembelajaran mekanika fluida, berdasarkan

pengalaman peneliti masih ditemukan miskonsepsi. Untuk itu peneliti tertarik

untuk meneliti masalah ini dan peneliti ingin melihat apakah masih ditemukan

miskonsepsi meskipun dosen sudah membantu mahasiswa menghilangkan

konsep awal mereka yang salah.

Berdasarkan uraian di atas peneliti tertarik untuk mengetahui

“Penggunaan Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika

Fluida pada Mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata

(23)

B. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, peneliti merumuskan beberapa masalah antara lain:

1. Miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak dialami oleh

mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta.

2. Apa yang menyebabkan terjadinya miskonsepsi mekanika fluida pada

Yogyakarta.

3. Apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi miskonsepsi

mekanika fluida yang dialami oleh mahasiswa dan sejauh mana

eksperimen yang dilakukan dapat menghilangkan miskonsepsi mekanika

fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta.

C. Tujuan Penelitian

Sesuai dengan masalah yang telah dirumuskan di atas maka penelitian ini

bertujuan untuk:

1. Mengetahui miskonsepsi mekanika fluida apa saja yang paling banyak

dialami oleh mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta yang telah menempuh mata kuliah mekanika

fluida.

2. Mengetahui penyebab terjadinya miskonsepsi mekanika fluida pada

(24)

3. Mengetahui apakah kegiatan eksperimen dapat membantu mengatasi

miskonsepsi mekanika fluida yang dialami oleh mahasiswa dan sejauh

mana eksperimen yang dilakukan dapat menghilangkan miskonsepsi

mekanika fluida pada mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

D. Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang dapat diambil dari penelitian “Penggunaan

Metode Eksperimen untuk Mengurangi Miskonsepsi Mekanika Fluida pada

Mahasiswa Universitas Sanata Dharma” antara lain:

1. Bagi mahasiswa, akan mendapatkan pengalaman baru dan akan mencoba

menafsirkan yang dilihatnya itu dengan mencari hubungannya dengan apa

yang sudah ada di dalam otaknya. Sehingga miskonsepsi yang dialaminya

dapat dikurangi seiring dengan pengalaman yang dialami sehari-hari.

2. Bagi mahasiswa, akan memotivasi agar lebih mengaktifkan

kegiatan-kegiatan pada Program Studi Pendidikan Fisika seperti ACC (Aksi

Coba-Coba) sebagai tempat untuk bereksperimen bersama dan akan lebih

menyenangi fisika.

3. Bagi pembelajaran, dapat digunakannya variasi metode pembelajaran

untuk mengatasi terjadinya miskonsepsi jika memang terbukti efektif.

4. Bagi Program Studi Pendidikan Fisika, dapat menggunakan metode

(25)

5. Bagi guru dan calon guru, dapat digunakan sebagai salah satu metode

yang digunakan dalam pembelajaran untuk mengurangi miskonsepsi yang

dialami siswa dan termotifasi untuk semakin kreatif dalam

mengembangkan pembelajaran fisika.

6. Bagi riset pendidikan, menyumbangkan penelitian tentang miskonsepsi

dalam bidang fisika terutama mekanika fluida dan usaha bagaimana

mengatasinya.

7. Bagi pengembangan penelitian, jika metode eksperimen tidak terbukti

efektif mengatasi terjadinya miskonsepsi. Maka kekurangan dalam

pelaksanaan eksperimen yang dilakukan dapat diperbaiki pada penelitian

(26)

BAB II DASAR TEORI

A. Teori Fluida 1. Fluida

Fluida (zat alir) adalah zat dalam keadaan bisa mengalir (Arbiyanti,

P : V-1) atau zat yang berubah bentuk secara kontinu (terus-menerus) bila

terkena tegangan geser, meskipun tegangan gesernya kecil. Gaya geser

adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Gaya ini dibagi

dengan luas permukaan tersebut adalah tegangan geser rata-rata pada

permukan itu. Tegangan geser pada suatu titik adalah nilai batas

perbandingan gaya geser terhadap luas dengan berkurangnya luas hingga

menjadi titik tersebut (Streeter, V: 1990: 3). Ada dua macam fluida yaitu

cairan dan gas. Salah satu ciri fluida adalah jarak antara dua molekulnya

tidak tetap, bergantung pada waktu. Ini disebabkan oleh lemahnya ikatan

antara molekul yang disebut kohesi.

Gaya kohesi antara molekul gas sangat kecil jika dibandingkan

gaya kohesi antar molekul zat cair. Ini menyebabkan molekul-molekul gas

menjadi relatif bebas sehingga gas selalu memenuhi ruang. Sebaliknya

molekul-molekul zat cair terikat satu sama lainnya sehingga membentuk

suatu kesatuan yang jelas meskipun bentuknya sebagian ditentukan oleh

wadahnya (Arbiyanti, P : V-1).

(27)

2. Mekanika Fluida

Mekanika fluida adalah mempelajari fluida yang bergerak. Pada

umumnya sifat fluida adalah

a. ρ =ρ

(

r,t

)

= kerapatan merupakan fungsi tempat dan waktu.

b. v=v

(

r,t

)

= kecepatan aliran merupakan fungsi tempat dan waktu.

Namun dalam perhitungan, fluida dianggap sebagai fluida ideal.

Sifat-sifat fluida ideal:

a. Incompressible, berarti volume fluida tidak berubah akibat tekanan. Contohnya zat cair.

b. Encer, berarti tak ada friksi atau gesekan antara lapisan-lapisan

karena setiap partikel dari fluida membuat lintasan tanpa terjadi

persilangan. Karena tidak ada gaya gesekan atau gaya lain yang

bekerja pada fluida kecuai gaya gravitasi bumi berarti berlaku

hukum kekekalan energi. Jadi, tak ada energi yang hilang.

c. Arus stasioner, berarti v tidak berubah terhadap waktu, hanya

fungsi tempat saja.

d. Arus tak berputar, berarti sepanjang lintasan tertutup sirkulasi dari

v tidak ada (Arbiyanti, P : VI-1).

3. Tekanan Fluida a. Definisi tekanan

Tekanan menurut Arbiyanti, P (V-2) adalah gaya yang dialami oleh

sutu titik pada suatu permukaan fluida persatuan luas dalam arah tegak

(28)

Secara matematis dituliskan:

A F

P= [N/m2 = Pascal]

Dimana, P = tekanan [Pa]

F = gaya [N]

A = luas permukaan tekan [m2]

b. Hubungan tekanan dengan kedalaman.

Tekanan di dalam zat cair bergantung pada kedalaman; makin

dalam letak suatu tempat di dalam zat cair, makin besar tekanan pada

tempat itu. Gaya gravitasi menyebabkan zat cair dalam suatu tempat

selalu tertarik ke bawah. Makin tinggi zat cair dalam wadah, makin

berat zat cair itu. Sehingga makin besar tekanan yang dikerjakan zat

cair pada dasar wadah. Tekanan zat cair yang hanya disebabkan oleh

beratnya disebut tekanan hidrostatik. (Kanginan, M : 2000 : 172).

Gambar 1. Zat cair dapat dianggap terdiri dari lapisan-lapisan ( Kanginan, M : 2000 : 172)

Dengan menggunakan hukum Newton dapat diturunkan

persamaan yang menghubungkan tekanan dengan kedalaman fluida:

gh P

(29)

Dimana, Po = tekanan di permukaan cairan

ρ = kerapatan cairan [kg/m3]

g = percepatan gravitasi bumi, konstan jika jaraknya tidak

terlalu besar = 9,81 m/s

h = jarak titik terhadap permukaan fluida [m]

Rumus ini menyatakan hubungan antara tekanan P dan h. Hubungan

ini juga menyatakan bahwa tempat-tempat yang mempunyai posisi

vertikal sama akan mempunyai tekanan yang sama (Arbiyanti, P : V-2).

4. Hukum-hukum Hidrostatika

Berikut adalah penurunan hukum-hukum hidrostatika menurut

Arbiyanti, P (V-3) dari persamaan tekanan fluida di atas.

a. Hukum Pascal

Hukum pascal menyatakan:

“Tekanan pada suatu titik akan diteruskan ke semua titik lain secara

sama”.

Artinya bila tekanan pada suatu titik dalam zat cair ditambah dengan

suatu harga, maka tekanan semua titik di tempat lain pada zat cair yang

sama akan bertambah dengan harga yang sama pula.

Pompa hidrolik

Pompa hidrolik merupakan penerapan hukum pascal. Alat ini terdiri

atas 2 buah silinder dengan penghisap yang mempunyai luas

penampang yang berbeda. Kedua silinder diisi cairan, biasanya minyak

(30)

Gambar 2. Pompa hidrolik (Arbiyanti, P : V-3)

Gaya W mengakibatkan penambahan tekanan yang diteruskan ke

penghisap kecil yang harus diimbangi oleh gaya F ke bawah.

Sesuai hukum Pascal, pada ketinggian yang sama;

(31)

b. Hukum Archimedes

Salah satu hukum hidrostatika yang lain adalah hukum Archimedes

yang mengatakan:

“Setiap benda yang berada dalam satu fluida maka benda itu akan

mengalami gaya ke atas, yang disebut gaya apung, sebesar berat air

yang dipindahkannya”.

Hukum ini juga bukan suatu hukum fundamental karena dapat

diturunkan dari hukum Newton juga.

Gambar 3. Benda yang berada dalam suatu fluida

Elemen fluida pada gambar di atas dibatasi oleh permukaan S.

Gaya-gaya yang bekerja adalah:

W B

S

1) Gaya berat W

2) Gaya-gaya oleh bagian fluida yang bersifat menekan permukaan

S, yaitu B.

Kedua gaya ini saling meniadakan karena benda dalam keadaan

setimbang, dengan kata lain jumlah gaya ke atas sama dengan jumlah

gaya ke bawah. Benda berada dalam keadaan setimbang jika kedua

(32)

Macam-macam kesetimbangan :

1) Terapung, jika kerapatan benda ρB lebih kecil daripada kerapatan

cairan ρC.

2) Melayang, jika kerapatan benda ρB sama dengan kerapatan

cairan ρC.

3) Tenggelam, jika kerapatan benda ρB lebih besar daripada

kerapatan cairan ρC.

5. Persamaan Kontinuitas

Menurut Arbiyanti, P (VI-2), persamaan kontinuitas dihasilkan dari

prinsip kekekalan massa. Untuk aliran steady (aliran yang setiap partikel dari fluida membuat lintasan tanpa terjadi persilangan), massa fluida yang

melalui semua bagian dalam arus fluida per satuan waktu adalah sama.

Gambar 4. Tabung aliran steady

v1dt

v1

(2)

A1

A2 v2dt

v2

(1)

(Arbiyanti, P : VI-2)

Secara matematis dituliskan:

2 2 2 1 1

1Av ρ A v

ρ = = konstant

atau

2 2 2 1 1

1g v ρ g v

(33)

A dan v masing-masing adalah luas penampang dalam m2 dan kecepatan

rata-rata dari arusnya dalam m/dt di bagian 1, dengan suku-suku serupa

untuk bagian 2. Persamaan tersebut merupakan persamaan kontinuitas

untuk aliran mantap, incompressible dan dua dimensi. 6. Persamaan Bernoulli.

Salah satu persamaan fundamental dalam persoalan dinamika

fluida adalah persamaan Bernoulli. Persamaan ini memberi hubungan

antara tekanan, kecepatan dan ketinggian pada titik-titik sepanjang garis

alir. Penurunan persamaan Bernoulli dapat dilakukan dengan

menggunakan hukum kekekalan energi. Dalam hal ini kerja total (net-work) sama dengan perubahan energi mekanik total yaitu perubahan energi

kinetik ditambah perubahan energi potensial (Arbiyanti, P : VI-2).

Persamaan Bernoulli ditulis sebagai berikut:

2

Jika ada energi dari luar yang mempengaruhi sistem (misalnya

penggunaan pompa), maka persamannya adalah:

+ - - - =

Secara matematis ditulis:

(34)

Persamaan Bernoulli hanya berlaku untuk fluida ideal yang

bersifat mengalir dengan garis-garis arus atau aliran tunak, incompressible dan tak kental (Arbiyanti, P : VI-3).

7. Teori Torricelli

Suatu akibat lain yang terjadi pada peristiwa jika P1 = P2 yaitu

bila zat cair mengalir ke luar melalui lubang kecil pada sebuah bejana

dengan kecepatan v.

b

h2

h

h1

a _B B

Gambar 5. Kecepatan air yang keluar dari lubang

(Mangunwiyoto, W : 1989 : 132)

Tekanan hidrostatik sama dengan tekanan udara luar ditambah

dengan tekanan pada lubang pengaliran. Letak lubang ini h di bawah

permukaan zat cair. Tekanan di titik a pada lubang sama dengan tekanan di

titik b di permukaan zat cair, yaitu sama dengan tekanan udara luar B. Jika

lubangnya kecil, permukaan zat cair dalam bejana turun perlahan-lahan

sehingga v2 dapat kita anggap nol (Mangunwiyoto, W : 1989 : 131).

Persamaan Bernoulli menjadi:

g h B

g h g v

B ρ 1ρ 2ρ

2 1

0

2 + = + +

(35)

gh h h g v

2

) (

2 ₂ ₁

2 1

=

− =

Karena v₁ =v₂, maka

gh v= 2

Inilah yang disebut teori Torricelli. Kecepatan keluar air dari

lubang sama dengan kecepatan yang akan diperoleh benda jika jatuh bebas

dari ketinggian h, dan merupakan salah satu hal yang istimewa dari

persamaan Bernoulli (Mangunwiyoto, W : 1989 : 132).

Jika kecepatan keluar air v seperti persamaan di atas dan luas penampang lubang A diketahui, maka debit Q sama dengan hasil kali

kecepatan keluar air dikali luas penampang lubang (Streeter, V : 1990 :

103),

gh A

Av Q

2

= =

Gambar 6. Orifis (lubang-ukur) pada tangki Orifis

(Streeter, V : 1991 : 332)

Orifisdapat digunakan untuk mengukur laju aliran yang keluar dari

suatu reservoar atau yang melalui sebuah pipa. Orifis (lubang-ukur) pada

(36)

adalah suatu lubang yang biasanya bulat, tempat fluida mengalir, seperti

pada gambar 6. Orifis dapat bertepi siku atau dibulatkan, seperti dalam

gambar 7. Luas orifis adalah luas lubang tersebut (Streeter, V : 1991 : 332).

Gambar 7. Aliran dari reservoar melalui nosel (Streeter, V : 1990 : 102)

B. Miskonsepsi

Mahasiswa sejak awal membentuk pengetahuan karena

pengalamannya di lingkungan, sehingga sebelum mengikuti pelajaran formal

di sekolah, mereka sudah mempunyai konsepsi mengenai konsep-konsep

fisika. Misalnya, sebelum siswa mengikuti pelajaran mekanika fluida, mereka

sudah banyak berpengalaman dengan peristiwa mekanika fluida. Oleh karena

itu mereka banyak mengembangkan konsepsi mengenai konsep-konsep fisika.

Suparno, P (1998 : 85) mendefinisikan miskonsepsi sebagi suatu

konsep yang tidak sesuai dengan pengertian ilmiah atau pengertian pakar di

bidang itu. Bentuknya dapat berupa konsep awal, kesalahan, hubungan yang

tidak benar antara konsep-konsep, gagasan intuitif atau pandangan naif.

Kartika Budi (1991) dalam Kartika Budi (1992 : 115) mendefinisikan

(37)

secara teoretis obyektif dianggap benar dan baku, dan secara obyektif

keilmuan konsep yang tersebut salah. Maksudnya adalah berbeda konsep

belum tentu miskonsepsi.

Menurut Euwe van den Berg (1991 : 10), miskonsepsi siswa yang

bertentangan dengan konsepsi para fisikawan disebut miskonsepsi atau salah

konsep. Konsepsi fisikawan pada umumnya lebih canggih, lebih komplek,

lebih rumit, melibatkan banyak hubungan antar konsep daripada konsepsi

siswa. Miskonsepsi menggambarkan tafsiran yang tidak dapat diterima secara

ilmiah tetapi tidak berarti salah. Misalnya jika konsepsi siswa adalah sama

dengan konsep para fisikawan yang disederhanakan, konsepsi siswa tersebut

tidak dapat dikatakan salah. Namun konsepsi yang disederhanakan tersebut

dapat mengakibatkan miskonsepsi pada konsep yang lain.

C. Miskonsepsi pada Mekanika Fluida

Konsep-konsep dapat dikelompokkan berdasarkan bentuk dan

tingkatannya (Amien, 1979 dalam Gunawan, A : 1999 : 5). Menurut

bentuknya konsep dapat dibagi menjadi konsep klasifikasi, konsep korelasi

dan konsep teoritis. Konsep klasifikasi adalah konsep yang merupakan kelas

tertentu yang memiliki banyak anggota, terbentuk melalui klasifikasi atas

dasar ciri-ciri yang sama yang terdapat pada setiap anggota dan mengabaikan

hal-hal yang tidak sama. Contoh adalah konsep zat padat, cair dan gas.

Konsep korelasi adalah konsep yang menyatakan hubungan antara

(38)

berhubungan. Contoh konsep korelasi misalnya, bila suhu naik tekanan

berubah.

Konsep teoritis adalah konsep yang menunjuk pada teori tertentu.

Konsep tersebut muncul atau terbentuk karena keinginan para ilmuwan untuk

mengungkap dan menjelaskan gejala-gejala alam yang ada, terlebih lagi gejala

yang kompleks. Konsep teoritis tersebut misalnya, konsep stuktur atom

menurut Bohr.

Pada tingkat perguruan tinggi sudah tidak terdapat miskonsepsi mekanika

fluida mengenai (Suparno, P : 2005 : 140) :

1. Adhesi sama seperti kohesi.

2. Benda melayang di air karena lebih ringan dari pada air.

3. Benda tenggelam dalam air karena lebih berat dari pada air.

4. Cairan yang mempunyai viskositas tinggi salalu mempunyai densitas

yang lebih tinggi.

5. Kayu melayang dan logam tenggelam dalam air.

6. Memanaskan udara hanya membuatnya lebih panas.

7. Tekanan dan gaya itu sinonim.

8. Tekanan fluida hanya berlaku ke arah bawah.

9. Tekanan muncul dari fluida yang bergerak.

Beberapa miskonsepsi yang ditulis di atas merupakan miskonsepsi

yang sering dialami dan dianggap penting pada mekanika fluida.

Adapun miskonsepsi berkaitan dengan konsep tekanan pada siswa

(39)

Miskonsepsi Ditinjau dari Penalaran Formal Siswa yang dilakukan oleh I Putu Eka Wilantara antara lain (Wilantara, 2003) :

1. Volume dan berat benda bersifat kekal karena selama benda tersebut

tidak menerima kalor maka volume dan beratnya tidak akan berubah

dimanapun benda tersebut berada.

2. Semakin besar luas penampang benda yang bersentuhan maka tekanan

yang diteruskan juga semakin besar

3. Melayang, tenggelam dan terapung suatu benda dipengaruhi oleh berat

benda, benda yang berat pasti akan tenggelam.

4. Tekanan pada zat cair bersikap seragam semua tempat memiliki

tekanan yang sama besar.

5. Tekanan zat cair terbesar berada pada permukaan atas karena pada

tempat tersebut energi potensialnya maksimum.

6. Gaya angkat (Archimedes) dipengaruhi oleh besarnya volume zat cair.

7. Pada piston alat pengangkat mobil, luas penampang yang kecil akan

menghasilkan tekanan zat cair yang besar, tekanan ini dianggap sama

seperti tekanan pada zat padat.

8. Tekanan udara dalam ruang tertutup hanya dipengaruhi oleh

kalor/panas yang diterima.

9. Semakin besar volume gas, maka tekanannya semakin besar

(40)

D. Metode Eksperimen

Menurut Druxes, tindakan ‘terakhir’ dalam ilmu fisika yaitu

eksperimen. Sukarno, dkk (1973 : 50) dalam Sarkim (2004 : 1)

mendefenisikan eksperimen sebagai suatu kegiatan menggunakan alat-alat

sains dengan tujuan untuk mengetahui sesuatu yang baru atau apa yang terjadi

apabila diadakan suatu proses tertentu.

Dalam metode ilmiah, eksperimen adalah tindakan dan pengamatan,

yang dilakukan untuk mencari bukti yang kuat bagi pengetahuan yang benar

atau menyalahkan hipotesis atau mengenali hubungan sebab akibat antara

gejala. (http://id.wikipedia.org/wiki/Eksperimen).

Menurut Druxes, H., dkk (1986, 93), kegiatan eksperimen dapat

digolongkan menurut bentuk dan menurut tempat yaitu:

1. Eksperimen menurut bentuk:

a. Eksperimen gagasan

Persoalan berupa pemikiran teoritis murni untuk menjelaskan masalah.

Situasi khasnya pernyataan: “ Apa yang terjadi apabila ...”. Semua hal

yang dapat mengganggu pelaksanaan eksperimen sesungguhnya dapat

diabaikan.

b. Eksperimen komputer

Dipakai dalam fisika teoritis, yaitu sejumlah besar data dan persamaan

di dalam eksperimen dikerjakan komputer, disebut juga simulasi.

Keuntunganya, dikerjakan dalam waktu singkat tetapi tingkat

(41)

c. Eksperimen nyata

Eksperimen yang sesungguhnya dilakukan dan seharusnya dipakai

dalam pembelajaran fisika. Eksperimen memerlukan banyak waktu

dan persiapan yang teliti, dan tidak selalu berhasil. Unsur penting yaitu

perencanaan matang, pelaksanaan cermat dan diskusi secara kritis

terhadap hasilnya.

2. Eksperimen menurut tempat

a. Eksperimen murid

Dilakukan murid sendiri dalam kelompok. Murid biasanya merasa

senang dan bersifat mendorong.

b. Eksperimen guru

Guru memperlihatkan eksperimen kepada murid, murid

memperhatikan pelaksanaannya dan bila mungkin membantu. Murid

juga diharapkan bersama-sama mendiskusikan hasil eksperimen.

Kegunaan eksperimen adalah untuk memperkenalkan atau memulai

suatu pokok bahasan baru, sebagai kejutan, sebagai usaha untuk lebih

mendalami pokok bahasan, sebagai modal, dan sebagai pengulangan.

Utomo, T dan Ruijter, K (1985:109) mengelompokkan tujuan

praktikum/eksperimen menjadi 3 yaitu:

1. Keterampilan kognitif

a. Melatih agar teori dapat dimengerti.

(42)

c. Agar teori dapat diterapkan pada keadaan yang nyata.

2. Keterampilan afektif

a. Belajar merencanakan kegiatan secara mandiri.

b. Belajar bekerjasama.

c. Belajar mengkomunikasikan informasi mengenai fisika.

d. Belajar menghargai fisika.

3. Keterampilan psikomotorik

a. Belajar memasang peralatan sehingga benar-benar dapat terlaksana.

b. Belajar memakai peralatan tertentu.

Praktikum atau eksperimen berperan penting memberikan latihan

melaksanakan metode ilmiah pada mahasiswa selama tidak dilaksanakan

dengan metode resep. Petunjuk eksperimen atau praktikum disusun agar masih

terdapat hal-hal yang perlu dipikirkan oleh mahasiswa dan dilakukan dengan

open ended experiment (eksperimen yang jawabannya tidak dapat dicari di buku-buku, jawabannya hanya diperoleh dari eksperimen yang dilakukan).

E. Pengaruh Metode Eksperimen dalam Miskonsepsi

Wilarjo (dalam Wilantara, 2003:50) menyatakan bahwa sejumlah

miskonsepsi sangatlah bersifat resistan, walaupun telah diusahakan untuk

menyangkalnya dengan penalaran yang logis dengan menunjukkan

perbedaannya dengan pengamatan-pengamatan sebenarnya, yang diperoleh

dari peragaan dan percobaan yang dirancang khusus untuk maksud itu. Jumlah

(43)

bertambahnya umur mereka dan makin tingginya strata pendidikan mereka.

Keterampilan siswa dalam mengubah-ubah bentuk matematis rumus-rumus

yang menyatakan hukum-hukum fisika dan kelincahan mereka dalam

menggunakan rumus untuk memecahkan soal-soal kuantitatif dapat

menyembunyikan miskonsepsi mereka tentang hukum-hukum itu. Belum

tentu mereka dapat menyembunyikan hukum-hukum itu secara kualitatif.

Seperti misalnya besaran mana yang merupakan sebab dan besaran mana yang

merupakan akibat pada penerapan hukum Ohm.

Adapun penelitian yang dilakukan oleh Wahyuli (2005) dengan

menggunakan pendekatan pembelajaran melalui proses penemuan diupayakan

agar konsep-konsep fisika yang sulit bagi siswa dapat dipermudah oleh guru.

Dengan pembelajaran ini siswa diperkenalkan pada kasus yang mirip dalam

kehidupan sehari-hari sehingga siswa terdorong untuk memperoleh

pengalaman dan melakukan percobaan yang memungkinkan mereka

menemukan konsep sendiri. Secara garis besar proses penemuan ini terdiri

atas kegiatan-kegiatan mengamati, memperkirakan, mengukur, menggunakan

peralatan dan mengkomunikasikan hasil-hasil yang diperoleh. Penelitiannya

dibatasi pada beberapa konsep fluida bergerak yaitu zat alir, fluida ideal, garis

alir, medan kecepatan fluida, debit aliran, prinsip kontinuitas, dan azas

Bernoulli. Hasil penelitian menunjukkan pembelajaran melalui proses

penemuan dapat meningkatkan penguasaan konsep tentang fluida bergerak

pada kelas XI siswa SMA Negeri di kota Bogor tahun pelajaran 2004/2005

(44)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini adalah penelitian kualitatif dengan bentuk riset

ethnografi yaitu penelitian yang menggabungkan participant observation dan

nonparticipant observation riset agar dapat diketahui secara menyeluruh apa saja yang ingin diteliti. Participant observation adalah penelitian dimana peneliti ikut terlibat aktif dalam situasi dan seting yang diteliti, sedangkan

nonpaticipant observation adalah penelitian yang penelitinya tidak terlibat secara aktif dalam situasi dan kegiatan yang diteliti, tetapi lebih melihat dari

luar. Nonparticipant observation ini dibagi menjadi tiga yaitu : 1) naturalistic observation, meneliti individu dalam seting yang natural dimana peneliti tidak membuat manipulasi apapun, hanya mengamati, mencatat, dan merekam apa

adanya. 2) Simulasi, peneliti kadang membuat situasi dan bertanya kepada

subyek. 3) Studi kasus, hanya meneliti satu kelas, satu sekolah, satu keadaan.

(Suparno, 2000 : 80).

Berdasarkan tujuannya jenis penelitian ini adalah penelitian improftif

yaitu penelitian yang bertujuan untuk memperbaiki, meningkatkan,

menyempurnakan suatu keadaan, kegiatan atau pelaksanaan suatu program

Contoh kegiatan atau program dalam pelaksanaan pendidikan : kurikulum,

pembelajaran, dan evaluasi. Untuk memperbaiki atau menyempurnakan

pelaksanaan program digunakan penelitian tindakan (Sukmadinata , 2006 : 19).

(45)

B. Populasi dan Sampel Penelitian

1. Populasi Penelitian

Sesuai dengan judul penelitian, maka yang menjadi subjek

penelitian ini adalah mahasiswa Program Studi Pendidikan Fisika

Universitas Sanata Dharma Yogyakarta yang telah menempuh mata

kuliah mekanika fluida. Dengan demikian populasi penelitian ini adalah

Yogyakarta yang telah menempuh mata kuliah mekanika fluida.

2. Sampel Penelitian

Karena penelitian ini tidak melibatkan seluruh subyek penelitian

yang ada dalam populasi, melainkan hanya mengambil sebagian kecil

dari subyek penelitian yang sudah dianggap mewakili seluruh populasi.

Maka, penelitian ini menggunakan sampel yaitu beberapa mahasiswa

Program Studi Pendidikan Fisika yang telah teridentifikasi mengalami

miskonsepsi pada konsep mekanika fluida tertentu yang sebelumnya

telah ditentukan.

C. Instrumen

Instrumen dalam penelitian ini ada empat macam, yaitu:

1. Test uraian

a. Pre test, antara lain :

1) Test uraian pertama berupa angket, memuat soal-soal yang

(46)

oleh mahasiswa Pragram Studi Pendidikan Fisika Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta. Mahasiswa diminta untuk

menguraikan jawaban mereka secara singkat. Instrumen ini

bertujuan untuk mengetahui miskonsepsi yang berkaitan dengan

konsep apa saja yang masih banyak dialami mahasiswa Program

Studi Pendidikan Fisika.

2) Test uraian kedua dibuat berdasarkan soal pada angket yang telah

dipilih sampel. Soal meminta sampel untuk menguraikan mengenai

masalah yang nantinya akan menjadi tujuan mereka dalam

melakukan eksperimen, prediksi awal mahasiswa terhadap masalah

yang mereka alami pada soal tersebut, alat dan bahan serta materi

yang dibutuhkan untuk melakukan eksperimen dan menganalisis

data, dan cara kerja yang akan dilakukan sampel untuk

memperoleh data yang dibutuhkan.

3) Test uraian ketiga disusun berdasarkan pengetahuan dan prediksi

awal mahasiswa.

b. Post test yang merupakan test uraian keempat disusun berdasarkan

pengetahuan dan predikasi awal mahasiswa. Khusus pada soal post test

ada kemungkinan mendapat tambahan jika pada saat pelaksanaan

eksperimen mahasiswa terdapat persoalan baru yang muncul. Post test

ini bertujuan untuk mengetahui apakah terdapat perbedaan significant

antara sebelum dan sesudah melakukan metode belajar dengan

(47)

2. Lembar kegiatan mahasiswa

Lembar kegiatan dibuat berdasarkan prediksi awal mereka. Lembar

kegiatan akan berisikan hasil laporan kegiatan eksperimen yang dilakukan.

3. Lembar observasi

Lembar observasi berupa catatan yang menggambarkan bagaimana

jalannya kegiatan eksperimen maupun kegiatan diskusi setelah eksperimen.

Dalam lembar observasi akan memuat bagaimana mahasiswa berusaha

menentukan masalah yang akan diteliti, bagaimana memprediksi dan

bagaimana membuktikan prediksinya tersebut. Dari lebar observasi akan

dilihat ide-ide apa saja yang muncul, kerangka berpikir, dan keterlibatan

dalam kegiatan eksperimen.

4. Fotografi

Akan memuat gambar-gambar yang berkaitan dengan kegiatan

penggunaan metode eksperimen pada mekanika fluida untuk mengurangi

miskonsepsi yang terjadi, seperti : foto kegiatan eksperimen, foto alat yang

digunakan dalam eksperimen.

D. Treatment

Treatment yang dilakukan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Peneliti meminta mahasiswa yang terpilih menjadi sampel untuk

menuliskan masalah, hipotesis, alat dan bahan, materi, dan cara kerjanya

untuk melakukan eksperimen sesuai dengan nomor soal pada angket yang

(48)

ketahui dari soal berdasarkan pengalaman mereka dan menentukan

variabel-variabel yang akan mereka teliti secara bebas.

2. Dilakukan interview pada masing-masing mahasiswa untuk mengetahui

prediksi mereka terhadap variabel-variabel yang ingin diteliti. Semua

mahasiswa diminta untuk mengungkapkan prediksi mereka dan mereka

harus mengemukakan alasan mereka. Kemudian merancang alat, prosedur

eksperimennya (Data apa saja yang ingin di dapat dan bagaimana

mengambil datanya dan bagaimana menganalisisnya).

3. Mahasiswa dihadapkan pada kejadian konkret untuk membuktikan

prediksi yang telah diungkapkan. Mahasiswa mencatat data-data yang

dapat membuktikan prediksi. Pada saat eksperimen dilakukan mahasiswa

dapat saja menambah variabel yang mereka teliti dalam rangka

memperoleh informasi sebanyak-banyaknya.

4. Mahasiswa diminta untuk menjelaskan hasil eksperimen yang telah

dilakukan. Kemudian membandingkannya dengan prediksi awal yang

telah diungkapkan. Jika mahasiswa menemukan ketidaksesuaian prediksi

awal dengan hasil eksperimen. Maka, mahasiswa akan mengidentifikasi

kemungkinan letak kesalahannya. Ada dua kemungkinan yang dapat

terjadi jika mereka menemukan kesalahan pada prediksi mereka yaitu :

pertama, mahasiswa akan merubah prediksi awal mereka. Kedua,

mahasiswa tetap menyakini prediksi awal dan meragukan hasil eksperimen.

5. Mahasiswa yang prediksi awal sesuai dengan hasil eksperimen yang

(49)

penjelasan yang kuat dan spesifik agar benar-benar yakin dengan hasil

eksperimen mereka dan dapat menyakinkan mahasiswa yang prediksinya

tidak sesuai dengan hasil eksperimen yang didapatkan. Sehingga

mahasiswa ini akan merubah konsep awalnya yang salah.

E. Metode Analisis Data

Data dianalisis dengan tahap sebagai berikut:

1. Tahap pertama adalah melihat nomor soal yang dapat dijawab sesuai

konsep, yang masih terdapat miskonsepsi, yang tidak dapat diidentifikasi

karena informasi kurang lengkap dan yang tidak dijawab. Kemudian

mendeskripsikan jawaban setiap soal yang masih terdapat miskonsepsi

dari setiap mahasiswa. Dari deskripsi ini akan diperoleh informasi apakah

masih ada miskonsepsi mekanika fluida pada mahasiswa Universitas

Sanata Dharma yang telah menempuh mata kuliah mekanika fluida dan

miskonsepsi apa saja yang terjadi pada mata kuliah mekanika fluida yang

dialami oleh mahasiswa Universitas Sanata Dharma yang telah menempuh

mata kuliah mekanika fluida.

2. Tahap kedua adalah menganalisis hasil interview I untuk mengetahui lebih

dalam mengenai miskonsepsi yang terjadi dan penyebab terjadinya

miskonsepsi pada masing-masing sampel.

3. Tahap ketiga adalah menganalisis test uraian berdasarkan soal pada angket

yang telah dipilih sampel untuk mengetahui pengetahuan awal dan

(50)

4. Tahap keempat adalah menganalisis hasil interview II untuk mengetahui

lebih dalam mengenai pengetahuan awal dan kemampuan merencanakan

eksperimen masing-masing sampel.

5. Tahap kelima membandingkan hasil pre test (test uraian ketiga) dan post

test (test uraian keempat) sehingga dapat dideskripsikan sejauh mana

metode eksperimen dapat mengatasi miskonsepsi.

6. Tahap keenam yaitu menganalisis lembar observasi yang dapat juga

dilengkapi dengan hasil rekaman diskusi maupun interview dan foto-foto

alat-alat yang digunakan dan kegiatan eksperimen yang dilakukan sampel.

Dari data yang telah dikumpulkan akan dideskripsikan secara lengkap

mengenai pengetahuan awal, bagaimana berproses dalam kegiatan

eksperimen dan bagaimana mereka mengalami konflik saat akan

(51)

BAB IV

DATA DAN ANALISIS DATA

A. Data

1. Sampling Berdasarkan Data Angket

Pada awal kegiatan penelitian dilakukan penyebaran angket yang

berupa test uraian singkat / pertanyaan terbuka (Opened End Items). Soal-soal memuat konsep-konsep mekanika fluida yang sebelumnya telah

diadakan percobaan (tryout) pada 1 orang mahasiswa angkatan 2003 dan 1 orang mahasiswa angkatan 2005 Program Studi Pendidikan Fisika pada

tanggal 13 April 2007. Berdasarkan hasil tryout, dilakukan perubahan pada beberapa soal yang dinilai kurang dapat dipahami. Kemudian angket

seperti yang dapat dilihat pada lampiran 1 diberikan kepada mahasiswa

Program Studi Pendidikan Fisika seperti yang terdapat pada lampiran 2

pada bulan Februari 2007 sampai bulan Juli 2007 secara langsung kepada

setiap mahasiswa dan diperbolehkan untuk dibawa pulang. Akan tetapi

cara ini tidak efektif, untuk itu penyebaran angket dilakukan di kelas mata

kuliah fisika zat padat di ruang K. 402 hari Senin, tanggal 18 Agustus

2007 dan di kelas mata kuliah elektromagnet di ruang K. 402 hari Selasa,

tanggal 19 Agustus 2007. Selain pada dua mata kuliah tersebut, angket

juga disebarkan di kelas gelombang mekanik di ruang K. 406 hari Rabu,

tanggal 20 Agustus 2007. Akan tetapi mahasiswa pada kelas tersebut tidak

bersedia untuk mengisi angket karena sedang menempuh mata kuliah

(52)

mekanika fluida. Untuk itulah pada hari Rabu, tanggal 6 Februari 2008

dilakukan penyebaran angket di kelas penelitian fisika I di ruang K. 406.

Hasil dari angket untuk setiap mahasiswa dapat dilihat pada

lampiran 3 – 8 yang dikelompokkan berdasarkan angkatan. Data tersebut

dilakukan rekapitulasi data angket untuk semua angkatan yang dapat

dilihat pada lampiran 9 dan rekapitulasi data angket untuk setiap

mahasiswa yang dapat dilihat pada lampiran 10 – 15. Dari data tersebut

dipilih 10 sampel yang terdiri dari 4 orang angkatan 2002, 3 orang

angkatan 2003, 1 orang angkatan 2005 dan 2 orang mahasiswa tanpa

nomor induk mahasiswa.

Kriteria sampel yang dipilih yaitu mahasiswa yang mengalami

banyak miskonsepsi, banyak jawaban yang tidak teridentifikasi, sedikit

soal yang tidak dijawab, dan sedikit jawaban yang sesuai dengan konsep.

Setelah dipilih, peneliti menghubungi 10 sampel tersebut dan hanya 5

orang sampel yang bisa mengikuti kegiatan penelitian selanjutnya.

Sedangkan 3 orang lain tidak bersedia mengikuti kegiatan penelitian

berikutnya karena banyak kegiatan dan 2 orang sampel terakhir, ketika

ditanya kesediaannya untuk mengikuti kegiatan penelitian berikutnya,

menjawab tidak merasa telah mengisi angket. Untuk itulah dipilih

mahasiswa yang bersedia mengikuti kegiatan penelitian yaitu 1 orang

angkatan 2002, 4 orang angkatan 2003, 1 orang angkatan 2004, 4 orang

(53)

2. Penentuan Topik Eksperimen Berdasarkan Interview I

Dari hasil interview I pada lampiran 23 diketahui bahwa

masing-masing sampel memilih beberapa soal yang ingin diselidiki yaitu :

Tabel 1. Nomor soal yang dipilih sampel Sampel Nomor Soal

1 26, 27, 28, 29, 30 2 28, 29, 30

3 12 4 10, 11, 28, 29, 30 5 10, 11, 28, 29, 30 6 28, 30 7 28, 29, 30

8 28, 29, 30

9 28, 30 10 30 11 28, 29, 30

Berdasarkan tabel di atas maka topik eksperimen yang dipilih yaitu

jauhnya pancaran air.

3. Pengetahuan Awal, Masalah, dan Hipotesis Mahasiswa Dari Test Uraian Berdasarkan Soal pada Angket yang Telah Dipilih Sampel (Test Uraian Kedua) dan Interview II

Berdasarkan soal pada angket yang telah masing-masing sampel

pilih, sampel diberi pertanyaan mengenai hipotesis awal sampel mengenai

eksperimen yang akan dilakukan, masalah apa saja yang sampel temukan

dan variabel apa saja yang dapat diubah serta alat dan bahan apa saja yang

dibutuhkan dalam eksperimen yang akan sampel lakukan. Dari test ini

(54)

Jika dari hasil test mengenai soal yang mereka pilih sebagai topik

eksperimen belum diperoleh hasil yang maksimal maka akan dilakukan

interview kembali mengenai pengetahuan awal, masalah, dan hipotesis

mereka mengenai topik yang dipilih.

Dari data test soal pilihan sampel yang dapat dilihat pada lampiran

23 dan hasil interview II yang dapat dilihat pada lampiran 24 dapat

disimpulkan bahwa:

a. Pengetahuan awal :

Lubang paling bawah pada tabung memiliki tekanan paling besar

sehingga menyebabkan jauhnya pancaran dari setiap lubang

berbeda. Persamaan yang dipakai adalah P = ρ g h.

b. Masalah :

1) Berapa jauh pancaran air dari setiap lubang pada tabung?

2) Bila lubangnya berbeda, apakah jauh pancaran tetap sama?

3) Apakah jumlah lubang mempengaruhi jauhnya pancaran?

4) Apakah diameter lubang mempengaruhi jauhnya pancaran?

5) Apakah cara pemberian air mempengaruhi jauhnya

pancaran?

6) Apakah pancaran dari lubang paling atas dari tabung yang

diisi air terus-menerus adalah yang paling jauh?

7) Apakah pancaran dari lubang paling bawah dari tabung

yang tidak diisi air terus-menerus adalah yang paling jauh?

(55)

9) Apakah diameter tabung mempengaruhi jauhnya pancaran?

10)Apakah jarak antar lubang mempengaruhi jauhnya

pancaran?

Jadi, dapat disimpulkan bahwa masalah utamanya adalah

apakah jauh pancaran air dipengaruhi oleh : jumlah lubang,

diameter lubang, cara pemberian air, posisi tabung, diameter

tabung, dan jarak antar lubang.

c. Hipotesis

1) Pancaran air dari tabung yang banyak lubangnya, lebih

jauh.

2) Jika jumlah lubang ganjil, maka lubang pada ½ h tabung

memancar paling jauh jika tabung berada di atas tanah.

3) Pada tabung yang diameter lubangnya lebih kecil, jarak

pancarannya lebih jauh daripada tabung yang diamater

lubangnya lebih besar.

4) Pada tabung yang diisi air terus-menerus, jangkauan terjauh

adalah lubang paling bawah.

5) Pancaran air dari lubang yang diisi terus-menerus lebih jauh

daripada pancaran dari tabung yang tidak diisi

terus-menerus.

6) Pada tabung yang berlubang 2 sama besar, diisi air hingga

penuh memiliki jangkauan air paling jauh adalah lubang

(56)

7) Jauh pancaran air tidak sama. Pancaran air dari lubang

paling bawah yang paling jauh.

8) Jika tabung diangkat dengan ketinggian tertentu dari tanah,

maka lubang yang paling bawah airnya memancar paling

jauh.

Jadi, dapat disimpulkan bahwa beberapa hipotesis yang

diambil tidak sesuai dengan masalah, kurang lengkap dan masih

terlalu umum.

4. Perencanaan Kegiatan Eksperimen

Dari hasil interview dan test uraian dari soal angket yang dipilih

(Test uraian kedua) dapat diketahui juga bagaimana mereka melakukan

eksperimen tersebut seperti yang terdapat pada lampiran 23. Adapun

alat-alat yang digunakan dalam eksperimen pada tanggal 4 Desember 2007

adalah :

Gambar 8. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama

dan diameter lubang sama (Kecil).

Gambar 9. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang sama

(57)

Gambar 10. Tabung dengan 3 lubang, diameter lubang sama, dan jarak antar lubang berbeda.

Gambar 11. Tabung dengan 4 lubang, diameter sama, jarak antar

lubang sama.

Gambar 12. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama.

Berdasarkan eksperimen yang dilakukan oleh 5 orang sampel pada

tanggal 4 Desember 2007 diketahui ada kekurangan alat yaitu tabung yang

diameternya berbeda dan beberapa kekurangan pada alat yang sudah

dibuat yaitu : lubang tidak benar-benar berbentuk lingkaran sempurna,

pada bagian dalam lubang kasar, bentuk alas tabung tidak berbentuk

lingkaran sempurna tetapi berbentuk elips, tabung tidak tegak lurus

terhadap lantai. Karena beberapa alasan di atas, maka alat di atas

(58)

Gambar 13. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diamater tabung sama dengan diameter lubang berbeda.

Gambar 14. Tabung dengan 3 lubang, jarak antar lubang dan diameter lubang sama dengan diameter tabung berbeda.

(59)

Gambar 16. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung berbeda.

Gambar 17. Tabung dengan 2 lubang dengan diamater yang sama dan jarak kedua lubang dengan dasar tabung sama.

5. Pembuatan Soal Pre Test (Test Uraian Ketiga) dan Post Test (Test Uraian Keempat)

Dari hasil test uraian berdasarkan soal pada angket yang telah

dipilih sampel, interview I dan interview II dibuat pre test (test uraian

ketiga) dan post test (test uraian keempat) seperti pada lampiran 25. Hasil

dari pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) dapat

(60)

Pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat) terdiri

dari 7 soal seperti gambar- gambar berikut ini :

Gambar 18. Gambar soal nomor 1 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat).

Soal nomor 1 seperti gambar 18 ingin mengetahui apakah jumlah

lubang ganjil dengan cara pemberian air yang berbeda mempengaruhi

jauhnya pancaran air dari masing-masing lubang.

Gambar 19. Gambar soal nomor 2 pre test (test uraian ketiga) dan post test (test uraian keempat).

Soal nomor 2 seperti pada gambar 19 ingin mengetahui apakah

jumlah lubang genap dengan cara pemberian air yang berbeda

mempengaruhi jauhnya pancaran air dari masing-masing lubang.

(61)

jarak antar lubang dengan cara pemberian air yang berbeda mempengaruhi

diameter lubang dengan cara pemberian air yang berbeda mempengaruhi

diameter tabung dengan cara pemberian air yang berbeda mempengaruhi

(62)

posisi tabung terhadap tanah dengan cara pemberian air yang berbeda

posisi lubang terhadap tanah dengan cara pemberian air yang berbeda

6. Proses Kegiatan Eksperimen

Proses kegiatan eksperimen yang dilakukan dapat dilihat pada

gambar seperti berikut :

Dari dua gambar di atas dapat dilihat bahwa sampel 1 sudah

mengetahui jika ternyata ada kebocoran pada bagian alas tabung tetapi

b a

(63)

tidak memikirkan apakah hal itu akan mempengaruhi jauhnya pancaran

air. Percobaan pun dilakukan jauh dari kran sehingga mengalami kesulitan

dalam mengendalikan kecepatan air. Sampel sering agak menjauhkan

selang untuk mengontrol jumlah air yang mengalir ke dalam tabung.

c

b a

Gambar 26. Kegiatan eksperimen sample 2

Tiga gambar di atas adalah kegiatan eksperimen yang dilakukan

oleh sampel 2. Dari ketiga gambar di atas memperlihatkan bahwa kegiatan

pengukuran menjadi sangat penting dalam pengambilan data. Dari gambar

juga dapat dilihat bahwa eksperimen ini sangat sulit jika dilakukan sendiri,

sampel membutuhkan teman dalam mengamati dan mengambil data.

(64)

a

b c

Gambar 27. Kegiatan eksperimen sampel 4

Dari gambar di atas dapat diketahui bahwa sampel 4 hanya

mengamati dan tidak mengukur jauhnya pancaran. Tetapi, sampel sangat

memperhatikan kecepatan air mengalir dan tinggi permukaan air di dalam

tabung. Dari gambar terlihat sampel memperhatikan kecepatan air dari

kran dan diatur agar tidak berlebihan. Dari gambar pun terlihat jika tidak

diadakan pengambilan data, hanya mengamati, sampel tidak mendapat

kesulitan untuk melakukan eksperimen sendiri. Tetapi hanya untuk

(65)

terkejut karena hasil hipotesisnya tidak sesuai dengan hasil eksperimen

yang dilakukan.

b

c

e d

a

(66)

Lima gambar di atas adalah kegiatan eksperimen yang dilakukan

oleh sampel 7, sampel 8, dan sampel 10. Dari gambar d dan e dapat dilihat

bagaimana sampel saling bekerjasama untuk mendapatkan data yang

terbaik. Dari gambar a dan b di atas dapat diketahui bagaimana sampel

menjaga agar aliran air yang terlalu banyak tidak mempengaruhi jauhnya

pancaran. Masing-masing alat pun dicoba berulang-ulang untuk

membuktikan bentuk pancaran seperti apa yang lebih sering muncul dan

yang mana yang hanya kebetulan karena ada variabel yang tidak

terkontrol.

Kegiatan eksperimen yang dilakukan oleh sampel 7, 8 dan 10

sering lupa dalam mengukur jauhnya pancaran. Hal ini terjadi karena sibuk

mengamati jauhnya pancaran. Hal ini terlihat dari penggaris yang sering

lupa diletakkan pada arah pancaran air seperti yang ada pada gambar a, b

dan c.

Gambar 29. Kegiatan eksperimen sampel 11

Dari gambar di atas terlihat bahwa sampel 11 kurang mandiri

dalam melakukan kegiatan eksperimen. Tetapi sampel aktif mengambil