DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... . i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
PERNYATAAN ... iv
KATA PENGANTAR .. ... v
ABSTRAK ... viii
DAFTAR ISI .. ... x
DAFTAR TABEL .. ... xii
DAFTAR GAMBAR . ... xiv
DAFTAR LAMPIRAN . ... xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah .. ... 1
B. Rumusan Masalah ... 10
C. Tujuan Penelitian ... 11
D. Kontribusi Penelitian………. ... 11
E. Penjelasan Istilah ... 12
F. Sistematika Penulisan ... 14
BAB II MODEL VIRTUAL LABORATORY FISIKA MODERN UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN GENERIK SAINS DAN DISPOSISI BERPIKIR KRITIS CALON GURU A. Laboratorium Virtual Fisika ... 15
B. Penguasaan Konsep Fisika ... 20
C. Keterampilan Generik Sains ... 23
D. Disposisi Berpikir Kritis ... 28
BAB III. METODE PENELITIAN
A. Metode dan Disain Penelitian ... 37
B. Subyek dan Variabel Penelitian ... 40
C. Instrumen Penelitian ……….. 41
D. Teknik Analisis Data ... 44
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Studi Pendahuluan ... 47
B. Hasil Pengembangan Desain ... 51
C. Hasil Pengujian Model ... 62
D. Pembahasan ... 74
BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ... 101
B. Rekomendasi ... 105
DAFTAR PUSTAKA ... 106
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1.1 Sebaran Eksperimen Setiap Konsep Fisika Modern ... 3
1.2 Beberapa Penelitian yang Relevan ……… 7
2.1 Analisis Konsep Fisika Modern . ... 33
3.1 Kriteria Indeks Kemudahan . ... 42
3.2 Kriteria Indeks Daya Pembeda .. ... 43
3.3 Koefisien Reliabilitas Soal .. ... 43
4.1 Persepsi Guru dan Dosen Tentang Urutan Materi Fisika Modern Berdasarkan Tingkat Kesulitan dan Keperluan Virtual Laboratory.. ... 49
4.2 Perolehan Rata-rata Hasil Belajar Fisika Modern. ... 50
4.3 Rancangan Model Virtual Laboratory . ... 52
4.4 Hasil Validasi Materi dalam Virtual Laboratory . ... 53
4.5 Hasil Validasi Model Virtual Laboratory Fisika Modern ... 55
4.6 Hasil Ujicoba Awal dan Dampaknya Terhadap Model. ... 56
4.7 Hasil Ujicoba Terbatas dan Dampaknya Terhadap Model. ... 57
4.8 Hasil Tes Akhir Mahasiswa Peserta Ujicoba Terbatas ... 58
4.9 Urutan Tingkat Kesulitan Materi Teori Kuantum Radiasi ... 58
4.10 Deskripsi Model Virtual Laboratory Fisika Modern ... 59
4.11 Deskripsi Skor Hasil Belajar Mahasiswa Secara Umum ... 63
4.12 Rekapitulasi Skor Penguasaan Konsep Tiap Label Konsep ... 66
4.13 Rekapitulasi Skor Keterampilan Generik Sains setiap Indikator ... 67
4.14 Rekapitulasi Skor Disposisi Berpikir Kritis setiap Indikator ... 69
4.15 Rekapitulasi Skor Korelasi Setiap Label Konsep dengan Keterampilan Generik Sains ... 70
4.16 Rekapitulasi Skor Korelasi Setiap Label Konsep dengan Disposisi Berpikir Kritis ... 71
Tabel Halaman
4.18 Rekapitulasi tanggapan Dosen Terhadap Model Virtual Laboratory
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
A. 1. Peta Konsep Fisika Modern . ... 112
2. Deskripsi Konsep Fisika Modern .. ... 113
3. Deskripsi Pembelajaran ... 125
4. Tabel Spesifikasi Soal .. ... 152
B. 1. Angket Tanggapan Dosen .. ... 162
2. Angket Tanggapan Mahasiswa ... 164
3. Pedoman Observasi. ... 166
C. 1. Data Mentah Ujicoba Instrumen Tes ... 168
2. Data Ujicoba Kelompok Atas dan Kelompok Bawah ……….. ... 169
3. Rekapitulasi Hasil Ujicoba Instrumen Tes ... 170
D. 1. Data Penelitian Skor Tes Awal .. ... 171
2. Data Penelitian Skor Tes Akhir ... 173
3. Rekapitulasi N-gain Penguasaan Konsep Fisika Modern .. ... 175
4. Rekapitulasi N-gain Keterampilan Generis Sains ... 178
5. Rekapitulasi N-gain Disposisi Berpikir Kritis .. ... 181
6. Rekapitulasi Tanggapan Dosen dan Mahasiswa Terhadap Model Pembelajaran ... 184
E. 1. Uji Normalitas Tes Awal ... ... 187
2. Uji Normalitas Tes Akhir ... ... 188
3. Uji Normalitas N-gain ... ... 189
4. Hasil Uji Homogenitas ... ... 190
5. Hasil Uji t ... 191
6. Hasil Uji Korelasi antara Penguasaan Konsep, Keterampilan Generik Sains, dan Disposisi Berpikir Kritis ... ... 193
F. 1. Flowchart Virtual Laboratory Fisika Modern ... ... 197
2. Storyboard Virtual Laboratory Fisika Modern ... ... 198
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar BelakangSalah satu permasalahan penting dalam pembelajaran fisika adalah rendahnya kualitas pembelajaran pada berbagai jenjang pendidikan. Kualitas proses dan hasil belajar fisika ditentukan oleh banyak faktor, salah satunya ketersediaan sarana laboratorium. Kegiatan laboratorium merupakan hal yang penting dilaksanakan dalam pembelajaran fisika, karena melalui kegiatan laboratorium aspek produk, proses, dan sikap peserta didik dapat lebih dikembangkan. Setiawan (2009) menyatakan bahwa melalui pembelajaran fisika berbasis kegiatan laboratorium dapat meningkatkan penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan keterampilan berpikir tingkat tinggi peserta didik. Kemampuan-kemampuan tersebut sangat penting untuk membekali peserta didik dalam memecahkan berbagai persoalan yang dihadapi di masyarakat.
bertahap sesuai dengan tingkat kemampuan berpikir anak dan materi pelajaran yang sesuai dengan kurikulum.
Hasil analisis terhadap kurikulum fisika sekolah menunjukkan bahwa penyelenggaraan kegiatan laboratorium sangat dibutuhkan untuk menunjang keberhasilan pembelajaran. Keberhasilan penyelenggaraan kegiatan laboratorium sangat bergantung pada peran guru. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kemampuan guru fisika dalam merancang dan melaksanakan percobaan masih relatif rendah. McDermot (1990) menyatakan bahwa salah satu faktor penting yang mempengaruhi rendahnya kinerja guru IPA (fisika) adalah kurang baiknya proses penyiapan guru IPA.
Berangkat dari kenyataan ini tampaknya upaya peningkatan kualitas guru melalui pendidikan calon guru harus terus-menerus dilakukan. Salah satunya dengan membekali mereka pengetahuan dan pengalaman langsung dalam melakukan percobaan-percobaan fisika, termasuk percobaan yang melibatkan konsep-konsep fisika yang abstrak dengan pemanfaatan teknologi informasi yang relevan. Hal ini diperlukan karena selain tidak tersedianya peralatan laboratorium yang memadai di Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan (LPTK), juga karena tidak semua percobaan dapat dilakukan secara langsung di laboratorium. Diantaranya percobaan dalam perkuliahan Fisika Modern.
konsep Fisika Modern meliputi: teori relativitas khusus, teori kuantum untuk radiasi elektromagnetik dan materi, atom-atom serupa hidrogen, atom-atom berelektron banyak, fisika inti, dan sistem-sistem atomik. Berdasarkan analisis pada sebaran materi dan percobaan dalam perkuliahan Fisika Modern, dapat diketahui sebaran eksperimen yang mungkin dilakukan untuk mendukung pembelajarannya. Berdasarkan data eksperimen yang dapat dilakukan tersebut dapat diketahui bahwa banyak eksperimen yang dapat dilakukan pada materi teori kuantum radiasi. Rincian eksperimen untuk setiap konsep diberikan pada Tabel 1.1
Tabel 1.1 Sebaran Eksperimen Setiap Konsep Fisika Modern
Pokok Bahasan Sub Pokok Bahasan Eskperimen
Teori Relativitas Khusus
Postulat relativitas khusus, Dilatasi waktu, Efek Doppler,
Pengerutan panjang, Paradox kembar, Relativitas massa, Massa dan energi, Partikel tak bermassa, Transformasi
Dalam penelitian ini topik yang dipilih adalah teori kuantum radiasi elektromagnetik dan materi yang meliputi teori foton, efek fotolistrik, efek Compton, produksi pasangan, gelombang de Broglie, difraksi elektron, dan prinsip ketidakpastian Heisenberg. Pemilihan topik ini didasarkan pada hasil studi pendahuluan yang telah dilakukan sebelumnya yang menunjukkan karakteristik yang khusus dari topik ini, diantaranya tingkat kesulitan yang lebih tinggi dan banyaknya percobaan yang mungkin dilakukan secara virtual sehingga model yang dikembangkan dapat memberikan sumbangan yang lebih besar terhadap perolehan hasil belajar dan tingkat berpikir mahasiswa.
Selain pemilihan topik yang tepat, dalam studi pendahuluan juga teridentifikasi adanya beberapa permasalahan dalam pembelajaran fisika modern di LPTK yang perlu mendapatkan perhatian serius, diantaranya: Pertama, pembelajaran yang lebih menekankan pada aspek pemodelan
khususnya di Mataram, hanya pencacah Geiger Counter yang digunakan dalam eksperimen peluruhan radioaktif. Keempat, masih rendahnya perolehan hasil belajar mahasiswa pada matakuliah fisika modern yang menunjukkan adanya kesulitan mahasiswa memahami konsep-konsep fisika modern yang diajarkan (Gunawan, 2009).
Berdasarkan analisis konsep fisika modern, khususnya pada konsep teori kuantum radiasi di atas dapat diketahui bahwa sebagian besar konsepnya adalah konsep yang abstrak, sehingga sulit dipahami oleh mahasiswa. Percobaan-percobaan yang ada dalam konsep ini juga memerlukan alat yang harganya relatif mahal dan tidak terjangkau bagi sebagian LPTK. Hal ini menyebabkan tidak semua LPTK memiliki alat-alat dimaksud. Selain itu, tidak semua eksperimen tersebut dapat dilakukan secara riil di laboratorium, sehingga menyebabkan tidak dilaksanakannya kegiatan eksperimen untuk mendukung pembelajaran fisika modern, khususnya pada konsep teori kuantum radiasi. Hal ini kemudian berimplikasi pada rendahnya tingkat penguasaan konsep fisika modern mahasiswa. Untuk itu diperlukan upaya pengembangan alternatif kegiatan laboratorium pada materi fisika modern.
menyajikan, dan mengolah data. Komputer juga dapat digunakan untuk memodifikasi eksperimen dan menampilkan eksperimen lengkap dalam bentuk virtual. Konsep-konsep fisika tersebut direalisasikan dalam program komputer dengan menggunakan piranti lunak yang mudah dipelajari. Heinich (1996) mengemukan sejumlah bentuk interaksi dapat dimunculkan melalui media komputer seperti penyajian praktik dan latihan, tutorial, permainan, simulasi, penemuan, dan pemecahan masalah.
Pemanfaatan simulasi komputer dalam virtual laboratory fisika modern diharapkan dapat meningkatkan pemahaman konsep calon guru. Jimoyiannis (2001) menyatakan bahwa simulasi komputer dapat digunakan sebagai alternatif media pembelajaran karena dapat membantu siswa mengatasi kelemahannya dalam teori dan pengembangan pemahaman konsep fisika. Zacharia (2003) menyatakan bahwa penggunaan simulasi interaktif membantu mahasiswa memvisualisasikan masalah dan pemecahannya, juga dapat menumbuhkan sikap positif terhadap fisika. Menurut Jong (1999), pemanfaatan multimedia dalam pembelajaran mendorong mahasiswa untuk belajar proses penemuan (discovery learning process).
kerangka taat azas, kemampuan inferensi logika, kemampuan memahami hukum sebab akibat, kemampuan membuat model matematik, dan kemampuan membangun konsep abstrak.
Setiawan (2009) menemukan bahwa siswa yang belajar menggunakan virtual laboratory memiliki kemampuan inferensi logika yang lebih baik
dibanding siswa yang belajar secara konvensional. Selain temuan di atas, terdapat beberapa penelitian relevan lainnya yang menunjukkan bahwa penggunaan teknologi komputer melalui simulasi interaktif, e-learning, maupun virtual laboratory memberikan pengaruh positif terhadap peningkatan penguasaan konsep maupun keterampilan berpikir peserta didik. Rincian lengkapnya diberikan pada Tabel.1.2
Tabel 1.2. Beberapa Penelitian yang Relevan Peneliti dan Tahun Hasil Penelitian
Finkelstein, et.al. (2005). Physics Education Research
Vol. 1. Pp.1-8
Sofware pembelajaran untuk menunjukkan bahwa
belajar melalui lab. virtual lebih baik dibandingkan
melalui kegiatan lab yang riil pada beberapa topik
fisika.
C.J. Keller, N.D. (2005). Physics Education Research
1, 010103
Sofware pembelajaran interaktif dan analisis
efektivitasnya dalam meningkatkan pemahaman konsep
dan kemampuan mengingat kembali.
Finkelstein.N.D, et. All. (2005). The Physics Teacher Vol. 76. Pp.1-8
Software yang dirancang sebagai virtual lab dan
menganalisis kemampuannya dalam menggantikan lab.
Tabel 1.2. Beberapa Penelitian yang Relevan (lanjutan)
Peneliti dan Tahun Hasil Penelitian
Dancy. M.H (2006).
Physics Education Research
Vol. 2, pp. 1 – 7
Software pembelajaran untuk menggantikan Traditional
Hands-On Laboratories dengan simulasi komputer,
menganalisis keunggulan dan kelemahannya.
Junglas. P. (2006). Global J. of Engng. Educ. Vol.10, No.2
Sofware pembelajaran interaktif termodinamika untuk
meningkatkan pengusaan konsep dan keterampilan siswa.
Perkins. K, et.all. (2007). The Physics Teacher. Vol
44. Pp. 18 – 23
Kumpulan simulasi interaktif pada beberapa materi
penting fisika yang mendorong motivasi dan dapat
meningkatkan pemahaman konsep siswa.
Ingerman, A. et.all. (2007). Journal of Nordina. .(1). Pp. 1 - 14
Software pembelajaran interaktif dan variasi fokus siswa
ketika menggunakannya.
Nurmi. S et.al (2007). Learning, Media, and
Technology Vol. 32 (1)
Sofware pembelajaran interaktif dan analisis
kemampuannya dalam perubahan konseptual siswa.
Zacharias. Z. (2008). American Journal of
Physics. 76. Pp. 426 – 430
Sofware pembelajaran interaktif dan analisis perbandingan pengaruhnya dengan manipulasi lab
secara langsung pada materi suhu dan kalor.
Landau. D.P, et.all.(2008). American Journal of Physics
76. Pp. 445 – 452
Simulasi komputer dapat digunakan untuk
menjelaskannya dimanika spin dengan baik karena dapat menampilkan prosesnya secara lengkap. McKagan et al. (2008).
American Journal of Physics
(76) 406 – 417
Pengembangan simulasi interaktif dan analisis hasilnya pada materi mekanika kuantum. Simulasi interaktif yang
dihasilkan membantu mahasiswa mengatasi kesulitan
belajarnya
Wiyono, K. et al. (2009). JPP IPA. Vol. III. No. 2
Model multimedia interaktif pada teori relativitas dapat
meningkatkan keterampilan generik sains siswa
Rizali, O. et al (2009). JPP IPA. Vol III. No.3
Penggunaan media simulasi virtual dapat meningkatkan
penguasaan konsep mahasiswa pada materi listrik statis.
Setiawan, A. et al. (2009). Laporan Penelitian.
Penggunaan laboratorium virtual fisika modern dapat
meningkatkan penguasaan konsep dan keterampilan
Studi terhadap kemampuan berpikir siswa mengungkapkan bahwa keterampilan berpikir kritis tidak berkembang tanpa usaha secara eksplisit dan sengaja ditanamkan dalam pengembangannya (Zohar, 1994). Seorang peserta didik tidak dapat mengembangkan keterampilan berpikir kritisnya dengan baik jika tidak dilatih berpikir secara kritis dalam bidang studi yang dipelajarinya (Meyers, 1986). Sejalan dengan hal tersebut Gunawan (2008) menemukan bahwa adanya hubungan linier antara keterampilan generik sains dan keterampilan berpikir kritis calon guru seperti adanya peningkatan kemampuan menarik kesimpulan pada calon guru setelah mereka memiliki kemampuan inferensi logika yang baik.
Keterampilan generik sains diharapkan dapat menjadi dasar untuk peningkatan keterampilan disposisi berpikir kritis mahasiswa calon guru. Abdurrahman (2010) menemukan bahwa pembelajaran dengan multipel representasi dengan bantuan eksperimen virtual memberikan pengaruh yang signifikan pada penguasaan konsep fisika kuantum, keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis calon guru fisika.
diharapkan dapat meningkatkan penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis peserta didik.
B. Rumusan Masalah
Masalah utama dalam penelitian ini adalah ”Bagaimana model virtual laboratory fisika modern dan pengaruhnya terhadap peningkatan penguasaan
konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa calon guru?”.
Berdasarkan permasalahan tersebut, maka penelitian ini dilakukan untuk menemukan jawaban atas pertanyaan penelitian berikut:
1. Bagaimana karakteristik model virtual laboratory fisika modern yang berorientasi pada pengembangan keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis?
2. Bagaimana peningkatan penguasaan konsep fisika modern mahasiswa setelah pembelajaran dengan model virtual laboratory?
3. Bagaimana peningkatan keterampilan generik sains mahasiswa setelah pembelajaran dengan model virtual laboratory?
4. Bagaimana peningkatan disposisi berpikir kritis mahasiswa setelah pembelajaran dengan model virtual laboratory?
5. Bagaimana tanggapan dosen dan mahasiswa terhadap model virtual laboratory fisika modern yang telah dikembangkan?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah mengembangkan sebuah model virtual laboratory pada materi fisika modern dan meningkatkan penguasaan konsep,
keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa calon guru. D. Kontribusi Penelitian
Kontribusi dari penelitian ini antara lain:
1. Memberikan salah satu alternatif model pembelajaran dan praktikum dalam fisika modern dalam upaya meningkatkan penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis calon guru.
2. Memberikan suatu kerangka pemikiran dalam rangka perbaikan pendidikan guru fisika di Lembaga Pendidikan Tenaga Kependidikan (LPTK), khususnya dalam kegiatan laboratorium dan penguasaan materi subyek fisika modern dan keterampilan berpikir calon guru untuk meningkatkan mutu guru fisika di lapangan.
3. Memberikan pengalaman langsung kepada mahasiswa dalam melakukan eksperimen fisika modern. Kemampuan-kemampuan yang diperoleh mahasiswa dalam pembelajaran ini dapat dikembangkan sendiri ketika mahasiswa mempelajari topik fisika lainnya.
percobaan spektrum radiasi benda hitam, efek fotolistrik, interferensi kuantum, dan difraksi elektron.
5. Selain pengembangan model virtual laboratory fisika modern, dalam penelitian ini juga telah dilakukan analisis konsep fisika modern, khususnya pada topik teori kuantum radiasi, sehingga mudah dipahami dan dapat meningkatkan keterampilan berpikir peserta didik. Desain pembelajaran yang didukung model virtual laboratory memberikan suatu cara pandang dan pendekatan yang berbeda dalam belajar fisika modern maupun dalam kegiatan laboratorium sebagai pendukungnya.
6. Pengembangan model virtual laboratory fisika modern dilengkapi dengan LKM yang dapat membantu mahasiwa dalam menemukan sendiri konsep fisika modern yang diinginkan serta meningkatkan keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis mahasiswa.
E. Penjelasan Istilah
Untuk lebih fokusnya penelitian ini, maka perlu dibuat penjelasan istilah sebagai berikut:
1. Virtual laboratory merupakan sebuah ruang kerja elektronik untuk
kolaborasi eksperimen dalam penelitian atau kegiatan kreatif lainnya dimana pengadaan dan hasil eksperimen didistribusikan menggunakan teknologi informasi dan komunikasi. Model virtual laboratory yang dibuat termasuk dalam kategori laboratorium virtual hibrida (hybrid virtual laboratory), yang merupakan perpaduan antara pengembangan berbasis
2. Fisika modern merupakan salah satu konsep dalam fisika yang merujuk pada konsep setelah teori fisika klasik. Materi fisika modern dalam penelitian ini hanya terbatas pada konsep teori kuantum radiasi elektromagnetik dan materi. Pemilihan materi ini didasarkan pada hasil studi pendahuluan yang telah dilakukan yang menunjukkan adanya kesulitan yang lebih tinggi, keperluan pada eksperimen yang lebih besar, serta abstraknya konsep sehingga perlu divisualisasikan (Gunawan, 2009). 3. Keterampilan generik sains merupakan keterampilan umum yang bisa
dikembangkan melalui pembelajaran sains, termasuk fisika (Brotosiswoyo, 2001). Indikator keterampilan generik sains yang dikembangkan dalam penelitian ini hanya pada enam dari sembilan indikator yang ada, yaitu: pengamatan tak langsung, kesadaran akan skala besaran, inferensi logika, hukum sebab akibat, pemodelan matematik, dan membangun konsep. Hal ini didasarkan pada pertimbangan karakteristik konsep fisika modern terpilih dan model pembelajaran yang diterapkan.
5. Pembelajaran konvensional dapat diartikan sebagai kegiatan pembelajaran yang dilakukan dosen melalui pemberian informasi, demonstrasi, eksperimen, diskusi, latihan soal, dan tanya jawab. Dalam penelitian ini kegiatan demonstrasi dan eksperimen tidak dapat dilakukan karena tidak adanya alat eksperimen fisika modern yang tersedia di laboratorium. F. Sistematika Penulisan
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Metode dan Desain Penelitian
Penelitian ini termasuk jenis penelitian dan pengembangan pendidikan (Educational Research and Development). Jenis penelitian R&D adalah suatu
proses yang digunakan untuk mengembangkan dan memvalidasi produk-produk pendidikan (Gall et al., 2003). Secara umum penelitian dilakukan dalam 3 tahapan, yaitu: tahap studi pendahuluan, tahap pengembangan desain, dan tahap pengujian model.
1. Tahap Studi Pendahuluan
Tahap ini dilakukan dengan menerapkan pendekatan deskriptif kualitatif. Pada tahap studi pendahuluan ini dilakukan studi lapangan tentang pembelajaran fisika baik di sekolah maupun di LPTK. Selain observasi pembelajaran dilakukan juga kunjungan ke laboratorium fisika untuk melakukan pendataan alat-alat laboratorium yang dimiliki untuk mendukung percobaan fisika modern, termasuk frekuensi percobaan yang pernah dilakukan. Pada saat studi lapangan juga dilakukan wawancara dengan mahasiswa calon guru, guru fisika di sekolah, dan dosen yang mengajarkan matakuliah fisika modern.
dilakukan analisis pada beberapa penelitian yang relevan dengan topik ataupun model yang akan dikembangkan. Berdasarkan data pada studi lapangan dan studi literatur, di bagian akhir studi pendahuluan peneliti telah menyusun produk awal atau draft model virtual laboratory fisika modern. 2. Tahap Pengembangan Desain
Pada tahap pengembangan desain dikembangkan perangkat pembelajaran fisika modern dan pengembangan draft desain model virtual laboratory. Draft desain model virtual laboratory yang dihasilkan selanjutnya
divalidasi oleh ahli. Validasi dilakukan pada model virtual yang dihasilkan serta validasi konten fisika modern yang terdapat didalamnya, yang dilakukan masing-masing oleh 3 orang Ahli. Selanjutnya dilakukan ujicoba awal dengan melibatkan 9 orang mahasiswa untuk menguji dan menyempurnakan produk yang sudah dibuat.
3. Tahap Pengujian Model
Pada tahap ini dilakukan pengujian keunggulan model virtual laboratory dalam pembelajaran fisika modern dan membandingkannya dengan
pembelajaran fisika modern yang biasa dilakukan oleh dosen (model konvensional). Metode yang digunakan pada tahapan ini adalah metode eksperimen dengan desain pretest-posttest control group. Salah satu ciri penelitian eksperimen adalah menggunakan kelompok kontrol pembanding dengan kelompok yang dikenai eksperimen. Rancangan penelitiannya diberikan pada Gambar 3.1
Tes Awal Perlakuan Tes Akhir
O X1 O
O X2 O
Gambar 3.1 Desain Penelitian
O adalah tes awal dan tes akhir yang dilakukan untuk mengukur penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa sebelum dan sesudah perlakuan. X1 adalah perlakuan untuk kelas eksperimen
yaitu pembelajaran fisika modern yang didukung virtual laboratory, sedangkan X2 adalah pembelajaran konvensional untuk kelas kontrol.
B. Subjek dan Variabel Penelitian
Subjek penelitian ini adalah Mahasiswa Jurusan Pendidikan Fisika, pada sebuah LPTK di Mataram yang sedang mengikuti perkuliahan Fisika Modern. Jumlah mahasiswa yang dilibatkan dalam penelitian ini adalah 64 orang yang dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu kelas eksperimen dan kelas kontrol, masing-masing berjumlah 32 orang mahasiswa.
Gambar 3.2 Tahapan Penelitian Studi
Literatur
Studi lapangan tentang Pembelajaran dan Kegiatan Laboratorium Fisika
Deskripsi analisis temuan (model faktual)
Rancangan Model Laboratorium Virtual
Fisika Modern
Penyusunan Perangkat Pembelajaran dan Model Lab. Virtual Fisika Modern Uji coba
awal
Evaluasi dan penyempurnaan 1. Tahap Studi Pendahuluan
Model Lab. Virtual Fisika Moderm Ujicoba
terbatas Evaluasi dan
perbaikan
3. Tahap Pengujian Model 2. Tahap Pengembangan Desain
1. Tes awal
2. Implementasi model 3. Tes akhir
Variabel penelitiannya dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebas penelitian ini adalah model virtual laboratory fisika modern sedangkan variabel terikatnya adalah penguasaan
konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa. C. Instrumen Penelitian
a. Jenis Instrumen
Dalam rangka memperoleh data yang lengkap dan demi ketajaman analisis data maka dalam penelitian digunakan beberapa instrumen penelitian, yaitu:
1. Tes penguasaan konsep fisika modern yang terintegrasi dengan tes keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis. Tes berbentuk pilihan ganda sebanyak 30 soal yang tersebar pada setiap sub konsep dan indikator yang diujikan.
2. Angket skala Likert, dimaksudkan untuk mengetahui tanggapan mahasiswa calon guru dan dosen terhadap model pembelajaran dengan virtual laboratory fisika modern yang dilaksanakan.
3. Lembar observasi, untuk mengobservasi aktivitas mahasiswa selama proses pembelajaran di kelas sesuai standar pembelajaran sains yang umum.
Tingkat Kemudahan, untuk mengetahui apakah soal tergolong mudah,
sedang, atau sukar. (Hasil ujicoba instrumen pada Lampiran C.3) Persamaan yang digunakan adalah (Arikunto, 1999):
(3.1) dengan benar, dan Jx adalah jumlah seluruh mahasiswa peserta tes.
Tabel. 3.1 Kriteria Indeks Kemudahan
P Klasifikasi
membedakan antara mahasiswa yang sudah atau belum memahami konsep. Persamaan yang digunakan adalah (Arikunto, 1999):
(3.2)
soal dengan benar, BB adalah banyaknya peserta tes kelompok bawah yang
menjawab soal dengan benar, JA adalah jumlah peserta tes kelompok atas,
dan JB adalah jumlah peserta tes kelompok bawah. (Hasil ujicoba instrumen
Tabel. 3.2 Kriteria Indeks Daya Pembeda (ID)
Tidak baik, harus dibuang Jelek
Cukup Baik Baik sekali
Uji Validitas, dilakukan untuk mengetahui kesahihan suatu instrumen
sehingga mampu mengukur apa yang hendak diukur. Persamaan yang
Untuk menarik kesimpulan maka harga koofesien korelasi product moment tersebut dibandingkan dengan r tabel, dengan ketentuan, jika rhitung > r tabel
maka butir soal tersebut valid. (Hasil ujicoba instrumen pada lampiran C.3) Uji Reliabilitas, untuk menguji tingkat keajegan dari intrumen yang
digunakan. Untuk menghitung reliabilitas digunakan rumus Spearman-Brown (Arikunto, 1999):
D. Teknik Analisis Data
a. Jenis Data
Terdapat enam jenis data yang dikumpulkan dalam penelitian yaitu: penguasaan konsep, keterampilan generik sains, disposisi berpikir kritis, data observasi pembelajaran, tanggapan dosen terhadap model virtual laboratory dalam pembelajaran fisika modern, dan tanggapan mahasiswa terhadap model pembelajaran. Data yang bersifat kualitatif dianalisis secara deskriptif untuk menemukan kecenderungan-kecenderungan yang muncul pada saat penelitian sedangkan data kuantitatif dianalisis dengan uji statistik.
b. Pengolahan Data
Untuk mengetahui peningkatan penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposis berpikir kritis calon guru dilakukan dengan menghitung besarnya skor gain yang dinormalisasi (N-gain). Hal ini dimaksudkan untuk menghindari kesalahan dalam menginterpretasikan perolehan gain masing-masing mahasiswa. Untuk memperoleh skor N-gain digunakan rumus yang dikembangkan oleh Hake (Cheng, 2004):
Pengolahan data penelitian diawali dengan uji statistik berupa uji normalitas dan uji homogenitas, sebagai berikut:
a) Uji Normalitas dengan menggunakan persamaan:
)
b) Uji Homogenitas yang didasarkan pada rumus statistik berikut (Ruseffendi, 1998):
dengan F adalah nilai F hitung, S12 adalah varians terbesar, sedangkan
S22 adalah varians terkecil.
Teknik pengolahan data untuk menjawab setiap pertanyaan penelitian terdiri dari:
a) Uji perbedaan dua rerata
Untuk menguji tingkat signifikasi perbedaan peningkatan kemampuan baik penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa dilakukan dengan menghitung perbedaan rerata skor N-gain pada kedua kelas menggunakan uji statistik parametrik (uji-t) karena sebaran data berdistribusi normal dan varians kedua kelompok homogen. Persamaan yang digunakan adalah (Arikunto, 1999):
b) Analisis Data Angket Skala Likert
Data yang diperoleh melalui angket dalam bentuk skala kualitatif dikonversi menjadi skala kuantitatif. Adapun urutan pengolahan datanya adalah 1) melakukan tabulasi dan pengelompokkan data, 2) melakukan coding tanggapan responden dengan ketentuan:
Kategori Skor setiap Pernyataan Positif Negatif
Sangat Setuju 5 1
Setuju 4 2
Kurang Setuju 3 3
Tidak Setuju 2 4
Sangat Tidak Setuju 1 5
(3) selanjutnya data diolah menggunakan statistik diskriptif diantaranya menghitung rata-rata tanggapan untuk setiap item yang kemudian dinyatakan dalam persentase tanggapan untuk setiap pernyataan.
BAB V
PENUTUP
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Karakteristik model virtual laboratory dalam fisika modern yang
dikembangkan antara lain:
a. Analisis konsep pada materi teori kuantum radiasi menunjukkan adanya 3 jenis konsep yaitu konsep abstrak dengan contoh konkrit, konsep dengan atribut kritis abstrak, dan konsep berdasarkan prinsip.
b. Model berbentuk software pembelajaran dengan 4 menu utama, yaitu materi, virtual laboratory, lembar kerja mahasiswa, dan evaluasi. Model dilengkapi sejumlah animasi, simulasi interaktif, dan evaluasi interaktif untuk membantu mahasiswa membuat perkiraan, penemuan, dan menarik kesimpulan.
c. Model yang dikembangkan digunakan pada pembelajaran teori kuantum radiasi yang terdiri dari 8 label konsep yaitu teori foton, radiasi termal, efek fotolistrik, efek Compton, produksi pasangan, gelombang deBroglie, difraksi elektron, dan prinsip ketidakpastian Heisenberg.
d. Pembelajaran dilakukan dengan memadukan sesi kelas dengan sesi eksperimen menggunakan virtual laboratory. Materi terkait sudah disertakan dalam model yang dapat dipelajari secara mandiri.
konvensional. Peningkatan tertinggi terjadi pada konsep teori foton (78,9%) sedangkan terendah pada konsep gelombang deBroglie (37,8%), dimana keduanya merupakan konsep abstrak.
3. Keterampilan generik sains mahasiswa calon guru yang belajar dengan virtual laboratory lebih tinggi dibandingkan dengan mahasiswa yang belajar secara
konvensional. Dengan model pembelajaran ini kemampuan inferensi logika dan kemampuan membangun konsep dapat lebih ditingkatkan. Peningkatan tertinggi pada indikator kemampuan membangun konsep sebesar 62,9%, sedangkan terendah pada indikator kesadaran akan skala besaran sebesar 48,6%.
4. Disposisi berpikir kritis mahasiswa calon guru yang belajar dengan virtual laboratory lebih tinggi dibandingkan dengan mahasiswa yang belajar secara
konvensional. Indikator yang mengalami peningkatan tertinggi adalah indikator truth-seeking sebesar 60,2%, sedangkan terendah pada indikator analyticity sebesar 51,7%.
6. Korelasi terbesar antara penguasaan konsep dan disposisi berpikir kritis terjadi pada label konsep radiasi termal sebesar 0,49. Peningkatan penguasaan konsep terbesar pada konsep teori foton lebih dipengaruhi oleh sifat terbuka (openmindedness) mahasiswa dengan koefisien korelasi 0,70 (kategori kuat).
Nilai koefisien korelasi tertinggi terjadi antara konsep radiasi termal dengan indikator analyticity, yaitu sebesar 0,73 dengan kategori kuat. Secara umum indikator openmindedness memberikan pengaruh yang lebih besar dalam mendukung peningkatan penguasaan konsep mahasiswa pada materi teori kuantum radiasi.
7. Korelasi terbesar antara keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis terjadi pada indikator inferensi logika sebesar 0,59. Peningkatan keterampilan generik sains terbesar pada indikator kemampuan membangun konsep lebih dipengaruhi oleh sifat terbuka (openmindedness) mahasiswa dengan koefisien korelasi 0,47 (kategori sedang). Nilai koefisien korelasi tertinggi terjadi antara indikator kesadaran akan skala besaran dengan inquisitiveness sebesar 0,84 (sangat kuat). Nilai yang sama juga terjadi pada
korelasi antara pemodelan matamatis dan systematicity. Secara umum indikator openmindedness memberikan pengaruh yang lebih besar dalam mendukung peningkatan keterampilan generik sains mahasiswa.
8. Dosen memberikan tanggapan positif terhadap model pembelajaran dengan virtual laboratory pada materi fisika modern karena sesuai dengan tujuan
dalam upaya meningkatkan penguasaan konsep dan keterampilan berpikir calon guru.
9. Mahasiswa memberikan tanggapan positif terhadap model pembelajaran dengan virtual laboratory pada materi fisika modern karena dapat menumbuhkan motivasi belajar dan meningkatkan penguasaan konsep dan keterampilan berpikir mahasiswa calon guru.
B. Rekomendasi
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan, peneliti merekomendasikan hal-hal sebagai berikut:
1. Model pembelajaran dengan virtual laboratory perlu dilengkapi dengan buku petunjuk penggunaan software sehingga pengguna dapat lebih mudah menggunakannya. Selain itu, perlu juga penjelasan tentang tahapan-tahapan percobaan yang dapat dilakukan agar lebih mengarahkan mahasiswa untuk memahami konsep fisika dengan lebih baik.
2. Penelitian ini berfokus kepada enam indikator keterampilan generik sains dan lima indikator disposisi berpikir kritis. Masih diperlukan penelitian lanjutan khususnya pada beberapa indikator dengan peningkatan yang masih rendah, termasuk pula beberapa indikator dengan perbedaan peningkatan yang masih rendah pada kedua kelas.
DAFTAR PUSTAKA
Aldrich, C. (2009). Learning Online with Games, Simulations, and Virtual Worlds. San Fransisco: John Wiley & Sons, Inc.
Arifin, M. (2000). Strategi Belajar Mengajar. Bandung: FPMIPA UPI
Arikunto, S. (1999). Prosedur Penelitian : Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta: Reneka Cipta
Beiser, A. (1996). Concepts of Modern Physics. McGraw-Hill. Inc
Borg, W. R and Gall, M. D. (2003). Educational Research: An Introduction. New York: Longman, Inc.
Brotosiswoyo, B. S (2001). Hakekat Pembelajaran MIPA di Perguruan Tinggi: Fisika. Jakarta : PAU-PPAI Dirjen Dikti Depdiknas.
Budhu, M. (2002). Virtual Laboratories for Engineering Education. Paper presented at International Conference on Engineering Education. Manchester, U.K,. August 18-21, 2002.
Burke, K.A. (1998). Developing and Using Conceptual Computer Animation for Chemistry Instruction. Journal of Chemical Education Vol. 75. Iowa State University.
C.J. Keller, N.D. Finkelstein, K.K. Perkins, and S.J. Pollock. (2005). Assessing The Effectiveness Of A Computer Simulation In Conjunction With Tutorials In Introductory Physics In Undergraduate Physics Recitations. Physical Review Special Topics - Physics Education Research 1, 010103.
Cahyoto, (1997). Dasar-Dasar Metodologi Penelitian. Bandung. IKIP Malang
Cheng, K., dkk. (2004). Using Online Homeworks Systems Enhances Student. Learning of Physics Concept in an Introductory Physics Course. American journal of Physics. 72 (11) 1447-1453.
Chou, C. (1998). The effectiveness of using multimedia computer simulations coupled
with social constructivist pedagogy in a college introductory physics classroom.
Doctoral dissertation, Teachers College–Columbia University, New York.
Costa, A. (1988). Developing Minds A Resource Book For Teaching Thinking. Viginia: Association For Supervision and Curriculum Development.
Dahar, R.W. (1996). Teori-teori Belajar. Jakarta : Erlangga.
Dancy. M.H & Robert Beichner. (2006). Impact of Animation on Assessment of
Conceptual Understanding in Physics. Physical Review special Topics – Physics
Education Research 2, pp. 1 – 7.
Ennis, (1996). Critical Thinking. New Jersey : Prentice Hall, Uper Saddle River.
Finkelstein, et.al. (2005). When Learning About the Real World Is Better Done Virtually: A Study of Subtituting Computer Simulations for Laboratory Equipment. Physics Education Research. APS (1) 1 – 8.
Friedler, Y., (1990). Learning Scientific Reasoning Skills in Microcomputer-Based Laboratories. Journal of Research in Science Teaching. 27 (2): 173-191.
Gagne, R. M. (1989). Essentials of Learning for Instruction. New York : Holt Renihart and Winston.
Garrison, D.R & Vaughan, N.D., (2008). Blended Learning in Higher Education. San Fransisco : John Willey & Sons, Inc.
Gilbert, J.K, .et al. (2008). Visualization : Theory and Practice in Science Education. USA : Springer
Gunawan. (2008). Model Pembelajaran Berbasis Multimedia Interaktif Untuk Meningkatkan Penguasaan Konsep Calon Guru Pada Materi Elastisitas. Jurnal Penelitian Pendidikan IPA. Vol. 2 No. 1, 11 – 21.
Gunawan & Setiawan, A. (2010). Using Virtual Laboratory to Increase Students’ Understanding on Modern Physics. Paper presented at The 4th International Seminar on Science Education, Bandung: 30th October 2010.
Hanif, M. et al. The Perceptions, View, and Opinions of University Students About Physics Learning during Undergraduate Laboratory Work. European Journal of Physics. 30. Pp. 85-96. 2009.
Harms, U. Virtual and Remote Labs in Physics Education. Paper presented at Second European Conference on Physics Teaching in Engineering Education, Budapest, Jun. 2000.
Ingerman, A. et.all. (2007). Learning and the variation in focus among physics students when using a computer simulation. Journal of Nordina.(1). Pp. 1 - 14.
Hume A & Croll R. Students Experiences of Carrying out a Practical Science Investigation under Direction. International Journal Science Education. 30. 1201-28. 2008
Jimoyiannis, A. (2001). Computer Simulations in Physics Teaching and Learning: a Case Study on Students’ Understanding of Trajectory Motion. Journal Computer and Education. Vol 36, 183-204.
Johnston, J. J. and Kleinsmith, L. J. (1987). Computer in Higher Education: Computer-Based Tutorials. Ann Arbor: University of Michigan, Institute for Social Reasearch.
Jong, T. et al. (1999). The Integration of Computer Simulation and Learning Support: An Example from the Physics Domain of Collisions. Journal of Research in Science Teaching. Vol. 36 (5). 597 – 615.
Large-Scale Implementation. European Journal of Physics 31, pp 1061-1070. 2010
Kleinsmith, L. J. (1987). A Computer-Based Biology Study Center : Preliminary Assessment of Impact. Academic Computing. 2 (3): 32-33.
Kozma, R. B. (1991). Learning with Media. Review of Educational Research. 61: 179-211.
Jalal, F. (2005). Peran Widyaiswara dalam Pembangunan SDM Berkualitas serta dalam Meningkatkan Mutu Pendidikan. Makalah Disampaikan pada Diklat Peningkatan Kompetensi Jabatan Fungsional Widyaiswara PPPG dan LPMP. Bogor.
Jalal, F. (2006). Peran PPPG dalam Memfasilitasi Peningkatan Mutu Pendidik dan Tenaga Kependidikan dalam Upaya Meningkatkan Mutu Pendidikan. Makalah Disampaikan pada Rapat Koordinasi 12 PPPG. Jakarta.
Junglas. P. (2006). Simulation Program for Teaching Thermodynamics. Global Journal of Eng. Educ., Vol.10, No.2
Landau. D.P, et.all. (2008). Computer simulations: A window on the static and dynamic properties of simple spin models. American Journal of Physics. 76. Pp. 445 – 452 Liliasari, (2002). Pengembangan Model Pembelajaran Kimia Untuk Meningkatkan
Strategi Kognitif Mahasiswa Calon Guru Dalam Menerapkan Berpikir Konseptual Tingkat Tinggi. Laporan Penelitian Hibah Bersaing IX Perguruan Tinggi Tahun Anggaran 2001-2002. Bandung: FPMIPA UPI.
Liliasari, (2005). Membangun Keterampilan Berpikir Manusia Indonesia Melalui Pendidikan Sains. Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar Dalam Ilmu Pendidikan IPA Pada Fakultas P.MIPA Universitas Pendidikan Indonesia. Bandung : UPI
Matteucci. G. (2010). The Heisenberg Uncertainty Principle Demonstrated With an Electron Difraction Experiment. European Journal of Physics. 31. 1287 – 1293. McDermott. (1990). A Perspective on Teacher Preparation in Physics and Other
Sciences. American Journal of Physics. Vol 58 No.8
McKagan et al. (2008). Developing and Researching PhET simulations for Teaching
Quantum Mechanics. American Journal of Physics (76) 406 – 417
Meyers, C. (1986). Teaching Students Think Critically. London : Jossey-Bass Publishers.
Mosterman, P. J., Dorlandt, M. A. M., Campbell, J. O., Burow, C., Bouw, R., Brodersen, A. J. and Bourne, J. R. Virtual engineering laboratories: Design and experiments. Journal of Engineering Education 83, 279-285 1994.
Nurmi. S & Jaakola. T. (2007). Using Simulation, Laboratory Equipments and Conceptual Change Assignments to Enhance Learning of Simple Electricity. Published in Learning, Media, and Technology, 32 (1).
Perkins. K, et.all. (2007). PhET: Interactive Simulations for Teaching and Learning Physics. The Physics Teacher. (44). Pp. 18 – 23
Setiawan, A. (2009). Pengembangan Virtual Laboratory Fisika Modern Berorientasi Keterampilan Generik Sains. Laporan Penelitian Strategis Nasional Tahun Anggaran 2009. Bandung: Sekolah Pascasarjana UPI.
Slameto. (2003). Belajar dan Faktor-Faktor Yang Mempengaruhinya. Jakarta: Rineka Cipta
Singh, R.B. (2002). Introduction to Modern Physics. New Delhi: New Age International Publishers.
Sherwood, R. D. (1991). The Development and Preliminary Evaluation of Anchored Instruction Environments for Developing Mathematical and Scientific Thinking. Paper Presented at the National Association for Research in Science Teaching. Lake Geneva, WI.
Smith, Ian D. (2002). Enhancing thinking and Communication Skills through Project
Work. Singapore: Prentice Hall.
Sumaji, dkk., (1998). Pendidikan Sains yang Humanistis. Yogyakarta : Kanisius.
Surya, M. (2006). Potensi Teknologi Informasi dan Komunikasi Dalam Peningkatan
Mutu Pembelajaran di Kelas. Makalah dalam Seminar ”Pemanfaatan TIK untuk
Pendidikan Jarak Jauh dalam Rangka Peningkatan Mutu Pembelajaran”,
diselenggarakan oleh Pustekkom Depdiknas, tanggal 12 Desember 2006 di Jakarta.
Wahidin, D. (1996) Berpikir Kreatif dan Perkembangannya dalam Pengajaran IPA. Khazanah Pengajaran IPA 1 (2) : 23-31.
Walkington, J., Pemberton, P. and Eastwell, J. (1994). Practical Work in Engineering: A Challenge for Distance Education. Distance Education 15, 160-171.
Wiyanto. (2008). Menyiapkan Guru Sains Mengembangkan Kompetensi Laboratorium. Semarang : Universitas Negeri Semarang Press.
Zacharia, Z. & Anderson, O.R. (2003). The effects of an interactive computer-based
simulation prior to performing a laboratory inquiry-based experiment on
students’ conceptual understanding of physics. American Journal of Physics, 71(6), 618–629.
Zacharias. Z. (2008). Comparing the influence of physical and virtual manipulatives in the context of the Physics by Inquiry curriculum: The case of undergraduate
students’ conceptual understanding of heat and temperature. American Journal of
Zamroni. (2001). Peran Kolaborasi Sekolah – Universitas dalam Meningkatkan Mutu Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Indonesia. Makalah,
disampaikan pada National Seminar on Science and Education. Faculty of Science and Mathematics. Bandung August 21, 2001.
