commit to user 6 BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Belajar
Winkel (1999: 53) dalam (Musfiqon, 2012: 3) mengatakan bahwa belajar diartikan sebagai suatu aktivitas mental/psikis yang berlangsung dalam interaksi aktif dengan lingkungan. Hasil interaksi tersebut menghasilkan perubahan-perubahan dalam pengetahuan, pemahaman, keterampilan dan nilai-nilai sikap. Perubahan itu bersifat secara relatif konstan dan berbekas.
Sadiman (2005: 2) dalam (Musfiqon, 2012: 3) mengemukakan bahwa belajar adalah proses kompleks yang terjadi pada semua orang dan berlangsung seumur hidup, sejak masih lahir hingga ke liang lahat nanti. Salah satu pertanda bahwa seseorang telah belajar adalah adanya perubahan tingkah laku dalam dirinya. Perubahan tingkah laku tersebut menyangkut perubahan yang bersifat pengetahuan (kognitif) dan keterampilan (psikomotor) maupun yang menyangkut nilai dan sikap (afektif).
Pieget berpendapat bahwa pengetahuan dibentuk oleh individu. Individu melakukan interaksi secara terus menerus dengan lingkungan. Lingkungan tersebut mengalami perubahan. Interaksi yang ditimbulkan dengan lingkungan akan menghasilkan fungsi intelek yang semakin berkembang (Dimyati dan Mujiyono, 1999:13).
Dimyati dan Mujiyono (1999:13) menjelaskan bahwa perkembangan intelektual melalui beberapa tahapan. Adapun macam-macam dari tahapan itu meliputi sensori motor (0-2 tahun), pra-operasional (2-7 tahun), operasional konkret (7-11 tahun), dan operasi formal (11-ke atas), yang uraiannya dapat dirangkum sebagai berikut:
a. Tahap sensori motor
Anak mengenal lingkungan dengan kemampuan sensorik dan motorik. Anak mengenal lingkungan dengan penglihatan, penciuman, pendengaran, perabaan dan menggerak-gerakkannya.
commit to user b. Tahap pra-operasional
Anak mengandalkan diri pada persepsi tentang realitas. Ia mampu menggunakan simbol, bahasa, konsep sederhana, berpartisipasi, membuat gambar, dan menggolong-golongkan.
c. Tahap operasi konkret
Anak dapat mengembangkan pikiran logis. Ia dapat mengikuti penalaran walaupun kadang-kadang memecahkan masalah secara trial and
error.
d. Tahap operasi formal. Anak dapat berpikir abstrak seperti orang dewasa. Pengetahuan dibangun dalam pikiran. Setiap individu membangun sendiri pengetahuannya. Pengetahuan yang dibangun terdiri atas tiga bentuk yaitu fisik, pengetahuan logika matematik dan pengetahuan sosial.
Belajar pengetahuan meliputi tiga fase. Adapun fase-fase itu meliputi eksplorasi, pengenalan konsep, dan aplikasi konsep.
1) Pada fase eksplorasi siswa mempelajari gejala dengan bimbingan.
2) Pada fase pengenalan konsep siswa mengenal konsep yang ada hubungannya dengan gejala.
3) Pada fase aplikasi konsep siswa menggunakan konsep untuk meneliti gejala lain lebih lanjut.
2. Konsep, Belajar Konsep, Konsepsi, Prakonsepsi dan Miskonsepsi a. Konsep
Van Den Berg (1991 : 8) menyatakan bahwa “Konsep adalah benda-benda, kejadian-kejadian, situasi-situasi, atau ciri-ciri yang memiliki ciri khas dan yang terwakili dalam setiap budaya oleh suatu tanda atau suatu simbol”.
Rosser (1984) menjelaskan bahwa konsep adalah suatu abstraksi yang mewakili satu kelas objek-objek, kejadian-kejadian, kegiatan-kegiatan, atau hubungan-hubungan, yang mempunyai atribut-atribut yang sama. Oleh karena itu orang mengalami stimulus-stimulus yang berbeda-beda, orang membentuk konsep sesuai dengan pengelompokan stimulus dengan cara tertentu (Dahar,1989:80).
commit to user
Setiap konsep dapat dibedakan menurut bentuk dan tingkatannya. Menurut Ratna Wilis (1989 : 88-89), berdasarkan tingkat pencapaiannya konsep dibedakan menjadi empat, uraiannya dirangkum sebagai berikut : 1) Tingkat Konkret
Seseorang telah mencapai konsep pada tingkat konkret, apabila orang itu mengenal suatu benda yang telah dihadapi sebelumnya. Untuk mencapai konsep tingkat konkret, siswa harus dapat memperhatikan benda itu, dan dapat membedakan benda itu dari stimulus-stimulus yang ada di lingkunganya.
2) Tingkat Identitas
Pada tingkat identitas seseorang akan mengenal suatu objek jika a) sudah selang suatu waktu b) bila orang itu mempunyai orientasi ruang (spatial orientation) yang berbeda terhadap objek itu, atau c) bila objek itu ditentukan melalui suatu indera (sense modality) yang berbeda.
3) Tingkat Klasifikatori (clasificatory)
Pada tingkat klasifikatori, siswa mengenal persamaan (equivalence) dari dua contoh yang berbeda dari kelas yang sama. Walaupun siswa tidak bisa menentukan kata ynag dapat mewakili konsep itu, siswa dapat mengklasifikasikan contoh-contoh dan noncontoh-noncontoh yang memiliki banyak atribut yang mirip.
4) Tingkat Formal
Pencapaian konsep pada tingkat formal, siswa harus dapat menentukan atribut-atribut yang membatasi konsep. Siswa telah mencapai tingkat formal bila siswa dapat memberi nama konsep itu, mendefinisikan konsep dalam atribut-atribut yang membatasi, dan mengevaluasi atau memberikan secara verbal contoh-contoh dan non contoh dari konsep.
b. Belajar Konsep
Belajar konsep adalah merumuskan melalui proses mental tentang lambang, benda, serta peristiwa dengan mengamati ciri-cirinya. Belajar
commit to user
konsep dilakukan dengan mengadakan abstraksi meliputi benda, kejadian dan orang, hanya ditinjau pada aspek tertentu saja seolah-olah diambil, diangkat dan disendirikan (Rusman, 2012: 98).
Menurut teori Ausubel konsep-konsep diperoleh melalui dua cara yaitu formasi konsep (concept formation) dan asimilasi konsep (concept
assimilation). Formasi konsep merupakan bentuk perolehan
konsep-konsep sebelum anak-anak masuk sekolah. Formasi konsep-konsep disamakan dengan belajar konsep-konsep konkret menurut Gagne (1977). Asimilasi konsep merupakan cara utama memperoleh konsep-konsep selama dan sesudah sekolah (Dahar, 1989:81).
c. Konsepsi
Konsep dalam Fisika mempunyai arti yang jelas dan telah disepakati oleh para tokoh Fisika, akan tetapi konsepsi yang dimiliki para siswa berbeda-beda sesuai dengan pengalaman dan cara pandangnya masing-masing. Tafsiran dari setiap orang mengenai konsep yang berbeda-beda inilah yang disebut dengan konsepsi.
Konsepsi dalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (2007:520), diartikan sebagai pendapat atau rancangan yang telah ada dalam pikiran. Berdasarkan definisi, maka dapat disimpulkan bahwa konsepsi adalah tafsiran perorangan dari suatu konsep ilmu yang telah ada dalam pikiran yang berasal dari pengalaman maupun pengamatan orang tersebut.
Van Den Berg (1991: 10) menyatakan bahwa "Konsepsi adalah tafsiran perorangan dari suatu konsep ilmu". Misal, inti konsep keseimbangan thermal adalah ketika dua buah benda dengan massa yang sama tetapi memiliki suhu yang berbeda. Siswa akan beranggapan ketika buah buah benda tersebut disentuhkan maka akan terjadi aliran suhu . karena kalor mengalir dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Padahal sejatinya terjadi aliran kalor karena aliran suhu bertujuan untuk mencapai keseimbangan thermal.
commit to user d. Prakonsepsi
Menurut penelitian Osborne dan Minstrell (1982) menunjukkan bahwa siswa sudah mempunyai konsepsi mengenai konsep-konsep Fisika sebelum mereka mengikuti pelajaran Fisika di sekolah. Sebelum siswa mengikuti pelajaran Mekanika, mereka sudah banyak berpengalaman dengan peristiwa-peristiwa mekanika (benda jatuh, benda bergerak, gaya, dan sebagainya) dan karena itu mereka sudah mengembangkan banyak konsepsi (kecepatan,gaya) yang belum tentu sama dengan konsepsi Fisikawan. Konsepsi semacam itu disebut prakonsepsi. Hal ini kurang atau bahkan tidak diperhatikan oleh guru dalam proses pembelajaran. Prakonsepi siswa akan mempengaruhi proses belajar mengajar. Penggunaan istilah prakonsepsi dapat diartikan sebagai konsepsi yang dimiliki siswa sebelum pelajaran walaupun mereka sudah pernah mendapat pelajaran formal (Van Den Berg, 1991 :10). Menurut Suparno (2005: 34) prakonsepsi merupakan gagasan-gagasan atau ide-ide yang dimiliki oleh siswa sebelum menerima suatu pembelajaran.
e. Miskonsepsi
Van Den Berg (1991:10) mendefinisikan miskonsepsi sebagai "konsepsi siswa bertentangan dengan konsepsi para Fisikawan". Suparno (2005:2) menyatakan bahwa: "Konsep awal yang tidak sesuai dengan konsep ilmiah itu biasanya disebut miskonsepsi atau salah konsep". Sedangkan Fowler (1987) dalam Suparno (2005:5) "memandang miskonsepsi sebagai pengertian yang tidak akurat akan konsep, penggunaan konsep yang salah, klasifikasi contoh-contoh yang salah, kekacauan konsep yang berbeda dan hubungan hierarkis konsep-konsep yang tidak benar".
Clement (1987) menjelaskan bahwa jenis miskonsepsi yang paling banyak terjadi bukan pengertian yang salah selama proses belajar mengajar melainkan suatu konsep awal (prakonsepsi) yang dibawa siswa ke kelas formal. Dari sini tampak bahwa pengalaman siswa dengan konsep-konsep itu sangat mewarnai miskonsepsi yang dimiki sebelum
commit to user
pembelajaran formal di kelas. Hal ini berarti siswa sebenarnya sejak awal (kecil) sudah terus mengkonstruksi konsep-konsep lewat pengalaman hidup mereka. Siswa sudah belajar mengetahui sesuatu bukan hanya sejak sekolah formal melainkan sejak kecil (Suparno, 2005: 7).
Gil Perez (1990) dan Brown (1989) mengatakan bahwa miskonsepsi menghinggapi semua level siswa. Beberapa penelitian menunjukkan miskonsepsi terjadi pada guru-guru, sehingga menyebabkan miskonsepsi pada siswa lebih besar. Miskonsepsi juga terdapat pada buku Fisika yang dijual dipasaran. Akibatnya baik guru maupun siswa yang menggunakan buku itu akan mengalami miskonsepsi juga. Oleh karena itu, pembetulan miskonsepsi perlu dilakukan di semua level dan sasaran (Suparno, 2005: 8).
Pemahaman konsep terbentuk dari pemikiran. Derajat pemahaman konsep siswa menurut Mark dapat digolongkan menjadi enam derajat pemahaman seperti pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Kategori Derajat Pemahaman Siswa Menurut Mark
No Derajat
Pemahaman
Kriteria Kategori
1 Tidak ada respon Tidak ada jawaban Tidak memahami 2 Tidak memahami Mengulang
pertanyaan
Menjawab tak berhubungan
dengan pertanyaan Jawaban tidak jelas.
Tidak memahami
3 Miskonsepsi Menjawab tetapi penjelasan tidak benar atau tidak jelas.
Miskonsepsi
4 Memahami
sebagian dengan miskonsepsi
Jawaban menunjukkan ada konsep yang dikuasai tetapi ada pernyataan yang menunjukkan prakonsepsi Miskonsepsi 5 Memahami sebagian Jawaban hanya menunjukkan adanya sebagian konsep yang
commit to user
dipahami tanpa miskonsepsi
6 Memahami konsep Jawaban menunjukkan konsep yang dipahami
dengan semua
penjelasan benar.
Memahami
(Sumber: Purnama, 2012: 35)
3. Identifikasi Prakonsepsi dan Miskonsepsi
a. Alat Identifikasi
Identifikasi prakonsepsi atau miskonsepsi merupakan suatu upaya penyelidikan yang dilakukan terhadap siswa untuk mengetahui prakonsepsi atau miskonsepsi yang dimiliki siswa. Miskonsepsi yang dialami oleh siswa karena konsep yang dimilikinya tidak sesuai dengan konsep para ahli. Sedangkan siswa hadir di kelas umumnya tidak dengan kepala kosong, melainkan mereka telah membawa sejumlah pengalaman-pengalaman atau ide-ide yang dibentuk sebelumnya ketika mereka berinteraksi dengan lingkungannya. Paul Suparno dalam buku Miskonsepsi dan Perubahan Konsep Pendidikan Fisika (2005: 121) menyatakan “Ada beberapa alat deteksi yang sering digunakan para peneliti dan guru”. Alat-alat tersebut yaitu:
1) Peta Konsep
Peta konsep sebagai suatu alat skematis untuk merepresentasikan suatu rangkaian konsep yang digambarkan dalam suatu kerangka proposisi. Peta konsep merupakan suatu alat yang mengungkapkan hubungan-hubungan antara konsep-konsep dan gagasan-gagasan pokok. Konsep esensial diletakkan di bagian atas peta, oleh karenanya peta konsep ini disusun hierarkis. Peta konsep tersebut, dapat dideteksi konsep-konsep yang kurang tepat dan adanya perubahan konsep dari siswa.
2) Tes Multiple Choice dengan Reasoning Terbuka
Tes pilihan ganda dengan alasan terbuka merupakan tes pilihan ganda di mana siswa harus menjawab dan menulis alasan dari jawaban
commit to user
tersebut. Jawaban-jawaban yang salah dalam pilihan ganda ini selanjutnya dijadikan bahan tes berikutnya. Pada tes pilihan ganda dengan alasan terbuka, dibagian alasan siswa harus menuliskan alasan dari jawaban yang ia pilih. Beberapa peneliti lain menggunakan pilihan ganda dengan interview. Berdasarkan hasil jawaban yang tidak benar dalam pilihan ganda itu mereka mewawancarai siswa. Tujuan dari wawancara ini adalah untuk meneliti bagaimana siswa berfikir dan mengapa mereka berfikir seperti itu.
3) Tes Esai Tertulis
Tes tertulis biasanya diujikan kepada siswa sebelum diajarkan atau sesudah diajarkan materi. Melalui jawaban yang ditulis langsung oleh siswa, dapat diketahui pemahaman yang dimiliki oleh siswa dan dibidang materi apa. Adanya tes esai tertulis ini, jika guru memberikannya sebelum materi diajarkan, guru dapat mengetahui prakonsep (konsepsi awal) siswa. Sedangkan jika tes ini diujikan setelah materi diajarkan maka guru dapat mengetahui miskonsepsi yang dimiliki siswanya.
4) Diskusi dalam Kelas
Siswa diminta mengungkapkan gagasan mereka tentang konsep yang telah diajarkan oleh guru di dalam kelas. Melalui ketrampilan bertanya yang dimiliki oleh guru, siswa dapat berperan aktif dalam diskusi tersebut. Dari diskusi kelas ini guru dapat mengetahui gagasan siswa itu tepat atau tidak dan mengerti konsep alternatif dari siswa. 5) Praktikum dengan Tanya Jawab
Guru dapat mengasah keterampilan bertanya untuk mendeteksi prakonsep atau bahkan miskonsepsi siswa ketika praktikum berlangsung. Siswa dapat berperan aktif dalam praktikum misalnya menjelasakan prosedur percobaan dan mengaitkan materi praktikum dengan materi yang sedang diajarkan oleh guru di luar praktikum. Sehingga konsep di luar praktikum juga dapat terdeteksi.
commit to user 6) Wawancara
Wawancara berdasarkan beberapa konsep Fisika tertentu dapat dilakukan juga untuk melihat konsep alternatif pada siswa. Guru memilih beberapa konsep Fisika yang diperkirakan sulit dimengerti siswa, atau beberapa konsep Fisika.
Wawancara yang dilakukan dapat berbentuk wawancara terstruktur atau wawancara tak terstruktur. Menurut Moleong (2002: 138-139) menyatakan bahwa:
Wawancara terstruktur adalah wawancara yang pewawancaranya menetapkan sendiri masalah dan pertanyaan-pertanyaan yang akan diajukan. Jenis ini dilakukan pada situasi jika sejumlah sampel yang representative ditanyai dengan pertanyaan yang sama dan hal ini penting sekali. Wawancara tak terstruktur atau bebas merupakan wawancara yang berbeda dengan yang terstruktur. Wawancara semacam ini digunakan untuk menemukan informasi yang bukan baku atau informasi tunggal. Hasil wawancara semacam ini menekankan kekecualian, penyimpangan, penafsiran yang tidak lazim, penafsiran kembali, pendekatan baru, pandangan ahli, atau prespektif tunggal.
Berdasarkan pendapat ahli, maka dapat disimpulkan bahwa wawancara merupakan teknik mendeteksi miskonsepsi dan prakonsepsi dengan cara mengajukan pertanyaan kepada responden. b. Tes Diagnostik
Hughes (2003) menyatakan bahwa tes diagnostik digunakan untuk mengetahui kekuatan dan kelemahan siswa dalam belajar. Tujuan penggunakaan tes diagnostik adalah untuk menentukan pengajaran yang perlu dilakukan di masa selanjutnya (Suwarto, 2013: 113).
Sion dan Jingan dalam Suwarto (2013:114), tes diagnostik merupakan tes yang memberikan informasi kepada guru mengenai kemampuan awal dan miskonsepsi siswanya sebelum memulai aktivitas
commit to user
belajar. Tes diagnostik juga memberikan informasi tentang batas terendah untuk memulai aktivitas belajar.
Menurut Depdiknas (2007: 2) tes diagnostik juga memiliki fungsi utama. Adapun fungsi tersebut antara lain
1) mengidentifikasi masalah atau kesulitan yang dialami siswa;
2) merencanakan tindak lanjut berupa upaya-upaya pemecahan sesuai masalah atau kesulitan yang telah teridentifikasi;
Oleh sebab itu, bisa dikatakan bahwa tes diagnostik juga dapat digunakan untuk mengidentifikasi prakonsepsi maupun miskonsepsi siswa dalam bidang Fisika.
Depdiknas (2007: 2) menunjukkan beberapa karakteristik tes diagnostik yaitu (1) dirancang untuk mendeteksi kesulitan belajar siswa; (2) dikembangkan berdasar analisis terhadap sumber-sumber kesalahan atau kesulitan yang mungkin menjadi penyebab munculnya masalah siswa; (3) menggunakan soal-soal bentuk supply
response (bentuk uraian atau jawaban singkat), sehingga mampu
menangkap informasi secara lengkap.
Tes diagnostik bisa digunakan untuk mengetahui prakonspsi yang dialami siswa sehingga hasil tersebut dapat ditindak lanjuti berupa perlakuan yang tepat. Tes diagnostik yang digunakan, bisa berupa tes berbentuk multiple choice (pilihan ganda) dengan reasoning terbuka,
multiple choice dengan alasan yang telah ditentukan dan tes esai tertulis.
1) Tes Multiple Choice dengan Reasoning Terbuka
Siswa dalam mengerjakan tes bisa memilih jawaban yang tersedia berbentuk pilihan ganda. Namun siswa harus memberikan alasan mengapa memilih salah satu jawaban yang tersedia, dengan jawaban yang terbuka, logis dan terkait dengan materi yang diujikan. Kelebihan tes ini, siswa dapat memilih langsung dengan jawaban yang tersedia dan dapat menuangkan ungkapan tentang materi yang mereka ketahui sebagai pendukung atau alasan mereka memilih salah satu jawaban. Kekurangan tes ini, dikarenakan setiap siswa
commit to user
memberikan alasan yang menurut mereka benar, tetapi guru akan kesulitan saat mengoreksi hasil tes tersebut .
2) Tes Multiple Choice dengan Reasoning yang Telah Ditentukan Tes multiple choice dengan reasoning yang telah ditentukan merupakan salah satu bentuk tes konsep yang terdiri dari dua bagian pada setiap butir soalnya, yaitu pilihan jawaban dan pilihan alasan. Artinya, untuk mengerjakan setiap butir soal siswa terlebih dahulu memilih jawaban, kemudian memilih alasan yang sesuai dengan jawaban yang dipilihnya. Kelebihan dari tes ini, memudahkan guru dalam mengoreksi dan menganalisis data yang diperoleh. Adapun kelemahannya adalah siswa tidak dapat mengungkapkan gagasannya secara bebas dalam materi yang mereka jawab. Alasan yang dipilih siswa tidak dapat terungkap dengan jelas. Sehingga masih perlu dilakukan wawancara kepada beberapa siswa (Suwarto,2013:139). 3) Tes Esai Tertulis
Tes esai tertulis merupakan suatu bentuk tes konsep di mana siswa dapat mengungkapkan gagasan, alasan dan mengaitkan materi yang dijawabnya. Adapun beberapa kelebihan dari soal tes ini adalah peserta didik dapat mengorganisasikan jawaban dengan pendapatnya sendiri, siswa tidak menerka-nerka jawabannya, tes ini cocok untuk mengukur dan mengevaluasi hasil suatu proses belajar yang sukar terukur oleh soal tes objektif. Kelemahannya adalah guru sukar menilai secara tepat, sulit mendapatkan soal yang standar nasional maupun internasioanl dan membutuhkan waktu dalam memeriksa hasilnya.
c. Bentuk Tes yang Digunakan dalam Penelitian
Berdasarkan uraian macam-macam tes yang digunakan untuk mendeteksi prakonsepsi yang dimiliki siswa, peneliti menggunakan tes pilihan ganda dengan alasan yang telah ditentukan. Pertimbangan memilih bentuk tes ini adalah:
commit to user
1) Memudahkan peneliti dalam menganalisis data yang didapatkan. 2) Kondisi subjek penelitian. Kondisi subyek yang dimaksud adalah
adanya beberapa sikap dari subyek penelitian yang kurang baik, seperti malas mengerjakan dan tidak disiplin. Siswa dapat memilih langsung dengan jawaban yang tersedia.
3) Siswa dapat menuangkan ungkapan tentang materi yang mereka ketahui.
4) Untuk mencegah terjadinya siswa yang abstain dalam menjawab. 4. Suhu dan Kalor
a. Suhu dan Hukum Ke-Nol Termodinamika
Suhu merupakan ukuran tingkat panas dinginnya suatu benda atau sistem. Benda yang panas memiliki suhu yang tinggi, sedangkan benda yang dingin memiliki suhu yang rendah. Para ilmuwan telah mengembangkan beberapa jenis termometer untuk mengukur panas atau dingin relatif dari benda.
Fakta menunjukkan bahwa dua benda dengan suhu awal yang berbeda secara bertahap akan mencapai suhu tengah ketika kedua benda bersentuhan. Untuk memahami konsep suhu perlu mendefinisikan dua istilah yang sering digunakan yaitu kontak thermal dan keseimbangan thermal. Dua benda mengalami kontak thermal satu sama lain apabila terjadi pertukaran energi di antara kedua benda tersebut melalui proses-proses yang diakibatkan oleh perbedaan suhu. Keseimbangan thermal adalah situasi di mana dua benda tidak akan bertukar energi melalui kalor ataupun radiasi elektromagnetik jika mereka berada dalam kontak
thermal. Dapat disimpulkan bahwa hukum ke-nol termodinamika (hukum
keseimbangan) menyatakan bahwa “ jika benda A dan benda B berada dalam keseimbangan thermal dengan benda C maka benda A dan benda B berada dalam keseimbangan thermal satu sama lain”. Suhu sebagai sifat sebuah benda yang menentukan apakah ia berada dalam keseimbangan thermal dengan benda lainnya. Dua benda yang berada dalam keseimbangan thermal satu sama lain memiliki suhu yang sama.
commit to user
Sebaliknya, jika dua benda memiliki suhu yang berbeda, maka kedua benda tersebut tidak berada dalam keseimbangan thermal satu sama lain (Serway, 2010: 4-5)
b. Termometer
Termometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur suhu sebuah sistem. Semua termometer menggunakan prinsip dasar bahwa beberapa sifat fisis dari perubahan sistem mempengaruhi suhu sistem. Sifat fisis yang mempengaruhi suhu di antaranya volume zat cair, ukuran zat padat, tekanan gas pada volume konstan, volume gas pada tekanan konstan, hambatan listrik suatu konduktor dan warna benda (Serway, 2010: 5).
Pada skala Celcius, campuran antara es dan air dalam keseimbangan thermal pada tekanan atmosfer memiliki suhu 0 oC disebut titik beku air. Sistem umum lainnya yang digunakan adalah campuran antara air dan uap air dalam keseimbangan thermal pada tekanan atmosfer yaitu suhu 100 oC yang merupakan titik didih air. Skala Celcius berbeda dari suhu mutlak Kelvin sebesar 273,15 oC. Ukuran derajat pada dua skala tersebut sama maka perbedaan suhu sebesar 5 oC sama dengan perbedaan suhu sebesar 5 K. Kedua skala tersebut hanya berbeda dalam penentuan titik nolnya. Jadi suhu tiitk beku pada skala Kelvin 273,15 K sama dengan 100 oC. Skala suhu yang umum digunakan sehari-hari di Amerika Serikat adalah skala Fahrenheit. Skala ini menggunakan suhu 32 o
F untuk titik beku air dan suhu 212 oF untuk titik didih air. c. Pemuaian Thermal
Termometer zat cair memanfaatkan salah satu perubahan fisis zat yang paling dikenal yaitu ketika suhu meningkat maka volume pun meningkat. Fenomena ini dikenal sebagai pemuaian thermal. Pemuaian thermal merupakan konsekuensi dari perubahan jarak rata-rata antar atom dalam sebuah benda.
Jika pemuaian thermal yang terjadi relatif kecil terhadap ukuran awal benda, perubahan yang terjadi pada semua dimensi sampai suatu
commit to user
aproksimasi yang cukup baik sebanding dengan pangkat satu dari perubahan suhunya. Contoh sebuah benda memiliki panjang awal Li pada arah tertentu serta pada suhu tertentu dan panjangnya bertambah sebesar ΔT. Oleh karena itu, mudah untuk menentukan perubahan kecil dalam ukuran panjang terhadap perubahan derajat suhu, dapat didefinisikan koefisien muai linier rata-rata
ΔT L α
ΔL i (1)
Halliday (1996: 712) karena dimensi-dimensi linear dari sebuah benda berubah terhadap suhu, maka begitu pula halnya dengan luas permukaan dan volume. Perubahan pada volume sebanding dengan volume awal Vi dan berubah sesuai suhunya berdasarkan hubungan
ΔT V 3
ΔV i (2)
Perubahan luas pada lempengan berbentuk segi empat adalah
ΔA2αAiΔT (3)
d. Kalor
Serway (2010: 39) mendefinisaikan kalor sebagai perpindahan energi yang melintasi batas sistem berdasarkan perubahan suhu antara sistem dan lingkungannya. Kapasitas kalor (C) dari sampel zat tertentu didefinisikan sebagai jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sampel tersebut sebesar 1 oC. Kita mengetahui bahwa energi Q menghasilkan perubahan suhu sampel sebesar ΔT, sehingga
ΔT C
Q (4)
Kalor jenis (c) dari zat adalah kapasitas kalor per satuan massanya. Dengan demikian jika energi Q dipindahkan ke sampel zat yang memiliki massa m dan suhu sampel berubah sebesar ΔT, maka kalor jenis zat adalah T m Q c (5) Kalor jenis pada dasarnya merupakan suatu ukuran seberapa tidak sensitifnya zat secara thermal terhadap penambahan energi. Semakin
commit to user
besar kalor jenis suatu bahan, semakin besar pula energi yang harus ditambahkan pada bahan tersebut untuk menyebabkan suatu perubahan suhu. Dari definisi dapat dihubungkan energi Q yang berpindah antara suatu sampel bermassa m dari sebuah bahan dan sekelilingnya yang menyebabkan perubahan suhu ΔT sebagai
T mc
Q (6)
Salah satu teknik pengukuran kalor jenis yang melibatkan pemanasan sebuah sampel yang diketahui suhunya dengan cara menempatkannya ke dalam sebuah bejana yang berisi air kemudian mengukur suhu air setelah tercapai keseimbangan dinamakan kalorimetri. Alat tempat terjadinya perpindahan energi disebut kalorimeter. Jika sistem dari sampel dan air terinsulasi, hukum kekekalan energi berlaku yaitu bahwa jumlah energi yang meninggalkan sampel (yang tidak diketahui kalor jenisnya) sama dengan jumlah energi yang masuk ke air. Kekekalan energi dapat direpresentasikan secara matematis
Qdingin = - Qpanas (7) Tanda negatif pada persamaan ini diperlukan untuk menjaga konsistensi dengan kesepakatan kita mengenai tanda untuk kalor.
e. Kalor Laten
Suatu zat sering kali berubah suhunya ketika energi berpindah antara zat tersebut dan sekelilingnya. Akan tetapi ada keadaan yang mana perpindahan energi tidak menghasilkan perubahan dalam suhu. Kasus ini terjadi ketika karakteristik fisis dari zat berubah dari wujud yang satu ke wujud ke bentuk yang lain. Perubahan wujud yang demikian disebut dengan perubahan fase. Dua perubahan fase yang umum adalah perubahan fase dari padatan ke cairan (melebur) dan dari cairan ke gas (menguap), yang lainnya adalah perubahan dalam struktur kristal yang padat. Semua perubahan fase mengalami perubahan energi dalam tetapi tidak mengalami perubahan suhu.
Jika energi sebesar Q dibutuhkan untuk mengubah fase zat yang bermassa m,
commit to user m
Q
L (8)
Persamaan (8) menunjukkan karakteristik thermal zat. Oleh karena penambahan atau pelepasan energi ini tidak menyebabkan perubahan suhu, besaran L disebut dengan kalor laten zat. Sebagai mekanisme perpindahan energi, energi yang dibutuhkan untuk mengubah fase suatu zat murni yang bermassa m adalah
mL
Q (9)
Kalor laten peleburan (Lf) adalah istilah yang digunakan ketika perubahan fasenya adalah dari padatan ke cairan (f adalah untuk fusi, yang berarti mengombinasikan dengan cara melebur). Kalor laten penguapan (Lv) adalah istilah yang digunakan ketika perubahan fase terjadi dari cairan ke gas (cairannya meguap). Gambar 2.1 menyajikan proses perubahan wujud es menjadi gas.
Gambar 2.1. Perubahan Wujud Es Menjadi Uap (Sumber: Serway, 2010: 49)
f. Perpindahan Energi
Pendekatan global untuk analisis energi dari proses-proses fisis ditunjukkan dengan persamaan
T
ΔEsistem (10)
di mana T mempresentasikan perpindahan energi. Sisi kanan dari persamaan tersebut menunjukkan usaha dan kalor. Pembahasan lebih lanjut mengenai kalor sebagai cara perpindahan energi dan mempelajari
commit to user
dua metode perpindahan energi yang lainnya, yang sering dihubungkan dengan perubahan suhu konveksi (bentuk transfer materi) dan radiasi elektromagnetik.
1) Konduksi Thermal
Proses perpindahan energi berupa kalor dapat disebut konduksi atau konduktivitas thermal. Pada proses ini, transfernya dapat direpresentasikan pada skala atomik sebagai pertukaran dari energi kinetik antara partikel-partikel mikroskopis molekul, atom, dan elektron bebas di mana partikel dengan energi lebih sedikit memperoleh energi dari tumbukan dengan partikel yang memiliki energi lebih banyak. Laju perpindahan energi oleh konduksi.
l ΔT kA t Q (11) dengan: Q = Kalor (Joule) K = Konduktivitas thermal (W/mK) A = Luas penampang (m2) l = Panjang/tebal bahan (m) ΔT = Perbedaan suhu (K) t = Waktu (s) 2) Konveksi
Energi yang dipindahkan oleh gerakan suatu zat yang hangat disebut dipindahkan secara konveksi. Ketika gerakannya dihasilkan dari perbedaan massa jenis seperti udara dekat api, hal ini disebut konveksi alami. Udara yang mengalir di pantai adalah contoh konveksi alami seperti halnya pencampuran yang terjadi pada saat air dipermukaan danau mendingin dan tenggelam. Ketika zat yang panas digerakkan oleh kipas angin atau oleh pompa seperti pada sistem pemanas udara dan air, proses ini disebut konveksi paksa. Laju perpindahan energi oleh konveksi
commit to user l ΔT hA t Q (12) dengan: Q = Kalor (Joule) h = Koevisien konveksi (W/mK) A = Luas penampang (m2) l = Panjang/tebal bahan (m) ΔT = Perbedaan suhu (K) t = Waktu (s) 3) Radiasi
Semua benda meradiasikan energi secara kontinyu dalam bentuk gelombang elektromagnetik yang dihasilkan oleh getaran thermal dari molekul-molekul. Laju radiasi pada benda yang meradiasikan energi sebanding dengan pangkat empat dari suhu mutlak. Ini dikenal sebagai Hukum Stefan dan dinyatakan dalam persamaan 4 τAT t Q (13) dengan: Q = Kalor (Joule) τ = Tetapan Stefan (5,67x10-8 W/m2K4) A = Luas penampang (m2) T = Suhu permukaan (K) t = Waktu (s)
B. Penelitian yang Relevan
1. Penelitian oleh Purnama (2012) dengan judul “Profil Prakonsepsi Siswa SMP Kelas VII materi Gerak Lurus”. Berdasarkan analisis data pada pokok materi Gerak Lurus dapat ditarik kesimpulan bahwa profil prakonsepsi yang dimiliki oleh siswa SMP Negeri 1 Selogiri dengan persentase rata-rata siswa tiap tipe
commit to user
prakonsepsi lebih dari 20 % adalah sebagai berikut: (1). Konsep gerak lurus beraturan, siswa beranggapan bahwa percepatan benda konstan; (2). Konsep gerak lurus berubah beraturan, siswa beranggapan bahwa percepatan benda selalu berubah; (3). Prakonsepsi tentang pembacaan grafik pada gerak lurus; (4). Prakonsepsi pembacaan pita ketik pada gerak lurus; (5). Prakonsepsi persamaan yang terdapat pada gerak lurus.
2. Penelitian oleh Handayani (2013) dengan judul “Profil Prakonsepsi Siswa SMP Kelas X8 Pada Materi Cahaya”. Dari hasil analisis data dan pembahasan dalam penelitian ini disimpulkan bahwa profil prakonsepsi yang dimiliki oleh siswa kelas X8 SMP Negeri 1 Jenar Sragen sebagai berikut: (1) persentase rata-rata tertinggi prakonsepsi benar pada konsep cahaya dan penglihatan yaitu pada penelitian pertama sebanyak 59.72 % sedangkan penelitian kedua sebanyak 44.28 %; (2) persentase rata-rata prakonsepsi berlabel miskonsepsi tertinggi penelitian pertama pada konsep warna dan cahaya yaitu sebesar 52.09 % sedangkan pada penelitian pada konsep rambatan cahaya yaitu 55.73 % berlabel miskonsepsi; (3) Persentase rata-rata prakonsepsi salah tertinggi pada konsep bayang-bayang dan bayangan pada penelitian pertama yaitu sebesar 40.62 % sedangkan penelitian kedua sebesar 43.05 %; (4) Rata-rata prakonsepsi bersifat miskonsepsi yang lebih dari 43 % pada konsep rambatan cahaya serta warna dan cahaya.
3. Penelitian oleh Nurhayati (2012) dengan judul “Profil Miskonsepsi Siswa Pada Konsep Suhu dan Kalor Kelas XI SMA”. Dari hasil tes identifikasi miskonsepsi dapat disimpulkan bahwa siswa banyak yang mengalami miskonsepsi. Adapun profil miskonsepsi yang dimiliki oleh siswa SMA Negeri Kebakkramat dengan persentase rata-rata siswa tiap tipe miskonsepsi lebih dari 40 % adalah sebagai berikut: (1) Konsep Suhu, siswa beranggapan bahwa besarnya suhu sebanding dengan massa bahan; (2) Suhu sering dianggap sama dengan kalor yaitu dapat berpindah; (3) Benda yang cepat naik suhunya cenderung lambat untuk turun suhunya dan sebaliknya; (4) Kalor jenis dan kapasitas kalor dapat berpindah dari benda satu ke benda lain seperti halnya kalor; (5) Miskonsepsi tentang keseimbangan thermal.
commit to user
Sedangkan profil miskonsepsi yang dimiliki oleh siswa SMA Negeri 5 Surakarta dengan persentase rata-rata siswa tiap tipe miskonsepsi lebih dari 40 % adalah sebagai berikut: (1) Konsep Suhu, siswa beranggapan bahwa besarnya suhu sebanding dengan massa bahan; (2) Suhu sering dianggap sama dengan kalor yaitu dapat berpindah; (3) Benda yang cepat naik suhunya cenderung lambat untuk turun suhunya dan sebaliknya; (4) Kalor jenis dan kapasitas kalor dapat berpindah dari benda satu ke benda lain seperti halnya kalor; (5) Miskonsepsi tentang keseimbangan thermal.
C. Kerangka Berpikir
Prakonsepsi atau prior knowledge siswa atas konsep Fisika dibangun oleh siswa itu sendiri. Paul Suparno (2005: 30-31) dalam buku Miskonsepsi dan Perubahan Konsep Pendidikan Fisika menyatakan bahwa: “Pengetahuan awal inilah yang disebut prakonsepsi atau konsep awal siswa”. Pada dasarnya miskonsepsi berawal dari prakonsepsi siswa. Jika konsep awal siswa tidak sesuai dengan pendapat para ahli Fisika serta tidak adanya pelurusan konsep yang dimiliki siswa tidak bisa dipungkiri akan berlanjut ke miskonsepsi.
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Gonen dan Kocokaya (2010), Almahdi (2010), serta Nurhayati (2012) ditemukan miskonsepsi siswa pada konsep Suhu dan Kalor. Oleh karena itu bukan tidak mungkin miskonsepsi tersebut terjadi karena adanya prakonsepsi siswa yang tidak sesuai pendapat para ahli Fisika pada materi Suhu dan Kalor. Adapun prakonsepsi yang dimiliki siswa ada yang sesuai pendapat ahli Fisika dan ada yang tidak sesuai pendapat ahli Fisika. Berdasarkan pemikiran tersebut, dikembangkan sebuah penelitian mengenai identifikasi profil prakonsepsi siswa pada materi Suhu dan Kalor pada siswa SMA kelas X, karena tidak menutup kemungkinan siswa SMA kelas X memiliki prakonsepsi yang tidak sesuai pendapat ahli Fisika pada materi Suhu dan Kalor. Pemikiran di atas dapat digambarkan alur kerangka berpikir seperti Gambar 2.2.
commit to user
Gambar 2.2. Alur Kerangka Berpikir
D. Pertanyaan Penelitian
Berdasarkan kerangka pemikiran, maka dapat dituliskan rumusan pertanyaan penelitian adalah: bagaimanakah profil prakonsepsi yang dimiliki siswa kelas X8 SMA Kebakkramat Kabupaten Karanganyar pada materi Suhu dan Kalor?
Hasil penelitian mengenai miskonsepsi pada materi Suhu dan Kalor
Miskonsepsi berawal dari prakonsepsi siswa
Prakonsepsi siswa
Prakonsepsi siswa sesuai pendapat ahli Fisika
Prakonsepsi siswa
tidak sesuai pendapat ahli Fisika
