PENDAHULUAN
Apa itu model?Dalam pengertian umum, model adalah representasi dari fenomena, objek,atau ide (Gilbert, 2000). Di ilmu pengetahuan, model adalah hasil mewakili objek, fenomena atau ide (target) dengan lebih akrab satu (sumber) (Tregidgo &Ratcliffe, 2000).Sebagai contoh, salah satu model struktur atom (target) adalah susunan planet yang mengorbit Matahari (sumber) (Tregidgo & Ratcliffe, 2000). Model hanya dapat berhubungan dengan beberapa sifat dari target. Beberapa aspek dari target harus dikecualikan dari model (Driel &Verloop, 1999).Misalnya, model tata surya dari model atom inti dikelilingi oleh elektron tetapi tidak termasuk delokalisasi elektron, antara lain aspek. Menurut teori fisika, Hestenes(1996) menggambarkan model sebagai
representasi dari struktur dalam sistem fisik atau sifat-sifatnya. Sistem dapat terdiri dari satu atau lebih benda material. Model A mengacu pada sistem individual,meskipun individu yang
mungkin menjadi contoh bagi keseluruhan kelashalan yang serupa.
Model Pendidikan Sains
Ada berbagai jenis model dalam ilmu pendidikan. Di antaranya adalah model konseptual yang dirancang sebagai alat untuk pemahaman atau ajaran sistem dan model mental yaitu apa yang di pikirkan orang dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal (Norman, 1983).
Berdasarkan literatur, model konseptual termasuk model matematika, model komputer, dan model fisik yang dibahas. Selain model ini, ada lagi model yang disebut "model fisika" oleh pendidikan physics-masyarakat.
Kategori Model
Pada bagian ini, akan membahas model mental,model konseptual, dan model fisika masing-masing Model konseptual adalah model matematika, komputer model, dan model fisik.
Model Mental
Model mental psikologis representasi situasi nyata atau imajiner.Mental terjadi dalam pikiran seseorang sebagai orang yang merasakan dan conceptualizes situasi yang terjadi di dunia (Franco & Colinvaux, 2000).Norman(1983) menunjukkan bahwa model mental terkait dengan apa yang orang di kepala mereka dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal ini dipikiran mereka. Untuk memahami model mental,mereka Karakteristik harus dipertimbangkan. Model mental memiliki berbagai fitur (Franco & Colinvaux, 2000). Ini adalah:
1) ModelMentalyanggeneratif.
2) modelMentalmelibatkanpengetahuan tacit. 3) ModelMentalsintetis
4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia.
Sebelummenjelaskanmasing-masingfitur ini, salah satucontohtentangmodel
bentuknya, dan
daerah di mana orang hidup, dapat membantu untukmemahami model mental. Dalam studi, mahasiswadiminta beberapa pertanyaan untuk mengetahui mental merekamodel
bumi,bentuknya, dan daerah di manaorang hidup. Selama wawancara dengan siswa, merekajuga diminta untuk menggunakan gambar. Beberapa pertanyaanadalah "apa bentuk bumi? Jika Anda adalah untukberjalan selama beberapa hari dalam garis lurus di mana akan Andaberakhir? "Untuk menjawab pertanyaan ini, siswa perlumerujuk pengalaman mereka sebelumnya
danpengetahuan untuk membuatmodel mental mereka.Menurut hasil penelitian mereka, berbagai mental yangModel ditemukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar1.ModelEarth(Vosniadou, 1994)
ThebolaModelBumi: Bumi adalahsebuah boladengan
orang yang tinggaldi sekitar itudi luar.
ModelBolarata: Bumi adalahsebuah bolatapi
diratakandi kutub, ataupancaketebal.
Modelbola berongga: Bumi adalahsebuah bola berongga
dengan orang-orangyang tinggaldi tanah datardi dalamnyaataudibuat daridua belahan, yang lebih rendahdi manaorang hidup
dan yangatas denganlangitseperti kubah.
ModelgandaBumi: Inimencakup duaunsur tanah, sebuah
ModelEarthdisc: Bumimenyajikan fituryang sama
seperti dalammodel bumipersegi panjang; Satu-satunya perbedaanadalah bahwa bumiberbentuk sepertidisk.
ModelEarthpersegi panjang: Bumimunculsebagai
datar, padat, bendadidukungberbentuk sepertipersegi panjang.
Saya sekarangakankembali kemenggambarkanfitur model mental menggunakan model ini anak-anak sebagai contoh.
1) Model Mental yang generatif (Franco & Colinvaux, 2000): Ini berarti bahwa orang atau siswa dapat menghasilkan informasi baru dan membuat prediksi sementara mereka menggunakan model mental. Misalnya, dalam Vosniadoudan studiBrewer, mereka bertanyapertanyaan seperti"jika Anda berjalanselama beberapa haridalam garis lurus, di manaAnda akanberakhir? Apakahadaakhiratautepi untuk bumi? "Ketika siswa
mengatakan" ya"untuk yang kedua Pertanyaan, memintapertanyaan lebih lanjut seperti"bisa Anda jatuh itu akhir atau tepi? Di mana Andaakan jatuh? "Ini
pertanyaanmembuatsiswa menjadikreatif karenamereka tidakdapat mengamatifenomena ini. Menurut modelbumisiswa, misalnya, disk, yang persegi panjang,
dangandamodelbumimenunjukkanbahwa bumi memiliki keunggulanatau akhirdari manaorangbisa jatuh. juga, modelbola beronggamemiliki keunggulan, namunorang-orang hidup di dalam, dantidak mungkinbagi orang untukjatuh (Vosniadou &Brewer, 1992). 2) modelMentalmelibatkanpengetahuantacit (Franco &Colinvaux, 2000): Orangyang menggunakan model mentaltidak sepenuhnyamenyadari beberapaaspek darimodel mentalnya. Secara umum, siswa memiliki beberapaprasangkatentangfisikatau lainnya fenomena. Inibenar-benarimplisit. Mereka tidak sadar danorang tidak berpikirtentang mereka, tapi bukan merekamenggunakannya untukalasan. Salah satu contohakan menjelaskanaspekmodel mental. dariVosniadou danstudiBrewer(1994),
dalamdiskdanpersegi panjang modelbumi, siswa memilikiprasangkabahwa
tanahdatar. Anggapaniniimplisit, tetapi bisa dibuateksplisitmelaluigambar mereka. 3) ModelMentalsintetis(Franco & Colinvaux, 2000): ModelMentaldisederhanakan representasidarisistem targetyang dapat menjadi fenomenaatau peristiwa. Artinya, mereka tidakdapat mewakili fenomenalengkap atauacara. Yang dimaksud dengan representasi? RepresentasiAtidak pernahlengkap reproduksidari apa yangdiwakilitetapi, membutuhkan seleksisadar atau tidak sadardariaspekapa yang akan diwakilidan
apaaspek-aspek lainakan ditinggalkandari representasi(Franco &Colinvaux, 2000). di memesanuntuk mengembangkanrepresentasi daritarget, beberapa
aspekterisolasiuntukmembuat semacam penyederhanaan.
orang. Di atas, siswa model mentaltentangmodelbumiterbentuk dan dikembangkan sesuai denganpengandaianmereka. Untuk Misalnya, siswa membangundiskdanmodelpersegi panjang bumidaripengandaianmerekayangbumi datar. Selain itu, untukbumiganda, bola berongga, dan modelbumidiratakan, mereka memilikianggapanyang yang
merupakantanah dimana orang hidupdatar, tapi bumibulat. Oleh karena itu,model mentalbumi menurutmodel mentalsiswatersebut dibatasi oleh pengandaian, juga digunakan sebagai kesalahpahaman (Franco & Colinvaux, 2000). konseptual Model Sebuah model konseptual adalah eksternal representasi yang dibuat oleh guru, atau ilmuwan yang memfasilitasi pemahaman atau pengajaran sistem atau negara urusan di dunia (Greca & Moreire 2000 dan Wu et al., 1998). Menurut Norman (1983), model konseptual adalah representasi eksternal yang bersama oleh komunitas tertentu, dan memiliki koherensi mereka dengan pengetahuan ilmiah masyarakat itu. Ini representasi eksternal bisa matematika formulasi, analogi, grafik, atau benda materi. Sebuah contoh sebuah objek bisa menjadi pompa air yang kadang-kadang digunakan untuk model baterai dalam sebuah sirkuit listrik. Sebuah analogi dapat dibangun antara atom dan tata surya. Model gas ideal adalah matematika formulasi (Greca & Moreire, 2000). Untuk datang ke titik, kita dapat mengatakan bahwa model konseptual yang disederhanakan dan representasi ideal dari benda nyata, fenomena, atau situasi. Sejak model matematika, model komputer, dan model fisik adalah representasi eksternal, mereka akan dibahas pada bagian berikut di bawah model konseptual. Matematika Model Sebuah model matematika adalah penggunaan bahasa matematika untuk menggambarkan perilaku sistem. Artinya, itu adalah keterangan atau rangkuman Fitur penting dari sistem dunia nyata atau Fenomena dalam hal simbol, persamaan, dan angka. Model matematika adalah perkiraan. Mereka tidak selalu menghasilkan apa yang sebenarnya diukur.
Gambar2.MatematikaModeling(Burghes &Borrie, 1979)
(seperti bisbol) dekat dengan permukaan bumi. Ini tidak bekerja untuk satu molekul karena kita perlu mempertimbangkan interaksi dengan molekul lain.
Matematika menyediakan salah satu kuat alat untuk pemodelan dan pemecahan masalah dalam ilmu pengetahuan dan daerah lain. Misalnya, dalam kimia, dan fisika, kita
menggunakan teknik matematika untuk model situasi dan memecahkan masalah (Hodgson et al., 1999). Burghes dan Borrie (1979) dijelaskan pemodelan matematika sebagai cara yang "dunia nyata" masalah yang diterjemahkan ke dalam model
matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia nyata situasi. Dengan kata lain, itu adalah penerapan matematika Science, Fisika, dan bidang lainnya. Proses pemodelan matematika dapat diringkas dalam gambar 2. Sisi kiri (kotak 1, 6, dan 7) merupakan dunia nyata. Sisi kanan (kotak 3 dan 4) merupakan matematika dunia. Bagian te nbngah Bagian (kotak 2 dan 5) merupakan hubungan antara yang nyata dan dunia matematika. Di bagian tengah, masalahnya adalah pertama disederhanakan dan diubah menjadi matematika bahasa dan kemudian, solusi matematis diterjemahkan kembali ke dunia nyata. Umumnya, dalam pemodelan matematis, menyiapkan masalah, validasi kualitatif, dan bagian prediksi kualitatif yang penting sebelum mulai
memecahkan masalah. Terkait dengan penjelasan ini dalam hal pemodelan matematika, di sini adalah contoh tentang bagaimana menggunakan model matematika untuk
memecahkan fisika yang masalah. Dalam contoh ini, cara di mana masalah dijabarkan ke dalam model matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia nyata situasi yang
ditunjukkan (Burghes & Borrie, 1979). Contoh: sudut kritis untuk putters ditembak: ditembak A putter meletakkan penekanan pada membangun halus up kecepatan di lempar lingkaran dan ini memungkinkan dia untuk mempercepat tembakan dalam garis lurus sampai titik release. Tapi apa sudut yang harus ia bertujuan untuk melepaskan
ditembak, dan apakah hal itu membuat perbedaan yang signifikan terhadap Jarak dilemparkan?
Untuk model awal, dapat diasumsikan bahwa gerak dua dimensi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Kita dapat menduga bahwa tembakan daun dengan mempercepat υ di sudut α terhadap horizontal, dan asumsi gravitasi konstan dan tidak ada kekuatan resistif, kita memiliki persamaan yang biasa gerak yang memberikan horisontal
berkisar sebagai
R =v2sin2g ∝
Untuk maksimum R, sin2α harus sama dengan 1 yang memberikan sudut α kritis = 450
Oleh karena itu, untuk kam model matematika, sudut proyeksi optimal 450
R = vg2
Selain itu, kami membuat asumsi lain. Untuk Misalnya, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan dapat dianggap sebagai "titik" partikel. Kita bisa mengabaikan hambatan udara, juga, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan diproyeksikan dari permukaan tanah y = 0. Meskipun model ini memiliki beberapa keterbatasan, kita dapat memiliki beberapa kesimpulan. Misalnya, putter membuat kesalahan dari sudut kritis sebesar 10%; karena itu ia / dia melempar dengan 49.50 rentang Menjadi
R= vg2sin(2*45.90= vg2sin 990= 0.99 vg2
Jadi, memiliki sudut 49 50hasil dalam 1% penurunan dalam kisaran. Dari sini, kita dapat menyimpulkan bahwa Model ini mengatakan bahwa sudut kritis tidak signifikan.bahwa adalah, efeknya tidak banyak. Hal ini lebih penting bahwa putter akan meningkatkan kecepatan proyeksi nya. Untuk Misalnya, ketika ia / dia meningkat 5% dalam kecepatan yang akan meningkat dari υ untuk 1.05υ, kisaran akan meningkat 10%. Menurut definisi Burghes dan Borrie (1979), contoh ini adalah model matematika karena itu menunjukkan penggunaan dunia nyata masalah –cara mencapai throw- terbaik dan menerjemahkannya ke matematika masalah dengan perumusan matematika Model. Jadi, putter ditembak memiliki lemparan terbaiknya setelah ini Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan model matematis.
Gambar3.GerakShot (Burghes, 1980)
proyeksi sekitar 55 (Burghes & Borrie, 1979). Hestenes (1987) menggambarkan model
sebagai objek pengganti, representasi konseptual nyata hal. Kebanyakan model dalam fisika adalah model matematika. Dengan kata lain, dalam model, fisik karakteristik yang diwakili oleh variabel kuantitatif seperti persamaan. Menurut Hestenes (1987), seorang matematika Model memiliki empat komponen: Satu set nama untuk benda-benda dan agen yang berinteraksi dengan benda-benda ini. Variabel deskriptif yang mewakili karakteristik objek; yaitu variabel objek, negara variabel, dan variabel interaksi. Persamaan model yang menggambarkan Struktur model. Gambar 3. Gerak Shot (Burghes, 1980) Gambar 4.
Interpretasitentang variabeldeskriptif.
Interpretasisangat pentinguntuk modelkarenatanpa interpretasipersamaanmodeltidak mengatakan apa saja.Persamaanyangabstraksendiri. Variabelobjek: Ini adalahdasar sifat objek. Misalnya, massa dan muatanyang variabel objekuntukelektron. Momen inersiadan bentukbentuk dan ukuranadalah variabelobjekuntuk Tubuhkaku. Jadi, kita dapat mengatakanbahwa variabelobjekyang nilaitetap untukobjek tertentu.
Variabel state: Ini adalahsifat dasar yang dapat bervariasidengan waktu. Merekatidak tetapsepertinilai-nilai nilai objek. Misalnya, posisi dan kecepatanyang nilai-nilai negarauntuk objek. Variabelnegara dalamsatu model dapatvariabelobjek dalammodel lain. Sebagai contoh, meskipunmassaadalah variabelnegara dalammodelroket
karenaberubah dengan waktu, itu adalahvariabel objek dalam modellain sepertimodelpartikelkarena konstan.
Variabelinteraksi: ini mewakili Interaksidari beberapa objekeksternal sepertigesekan kekuatan, dengan objekyang dimodelkan. Misalnya, dalam mekaniksalah satu
variabelinteraksigaya vektor. Kerja, energi potensial, dantorsiyanglain variabelinteraksi. ContohdariHestenes(1996) tentang model matematikadalam halmekanikadalam fisika menjelaskanlebih eksplisitapamodelmatematis menurut dia. Pada Gambar4, SituasiPeta menunjukkansistem yang terdiridari2objek, dua massam1danm2 dihubungkan
denganstringtak bermassa(S). benda-benda ini berinteraksidengan ageneksternal, meja(T), bumi(E), danpulley(P) seperti yang ditunjukkan dalamSistemSchema. itu variabeldeskriptifditampilkan sebagaivektor gayatersebut sebagaiketeganganpada string, bobotmassa, dan massadalamInteraksiPeta. Persamaandari Modelyangditampilkandalam struktursementarauntuk seluruh sistemdua bendadanuntuk setiap objektunggal. Itu SistemSkemadanSubsystemSkemamenentukan komposisi, lingkungan, dan koneksidari sistem. SistemSkemamenentukansistemyang terdiridaridua bendadihubungkan
denganstring(S), bumi(E), danpulley(P). Garis putus-putusyang ditutup tersebut memisahkansistem darilingkungannya. Dalam Hukuminteraksi, pertama,kekuatanpada setiap objekyang diwakili olehdiagram gaya. Kedua, besaran kekuatanyang
ditentukanolehseperangkatInteraksi(kekuatan) Hukum. Pada
bagianstrukturtemporal,persamaan gerakditulisdengan menggunakanHukum IINewton F=mauntuk keduaduasistem partikeldanpartikel tunggal sistem. Bagian
terakhiradalahinterpretasi persamaan.
Modelkomputer
Sebuahmodel komputeradalah sebuah program komputer yang mencoba untukmensimulasikan perilakutertentu sistem. Dengan kata lain,sebuah model
komputeradalahkomputer Programyangdibuat dengan menggunakanmodel matematis untuk menemukansolusianalitisuntuk masalahyang memungkinkan
Simulasikomputer sepertimembuat mungkin bagisiswa untuk menganalisissistem yang kompleks. Kadang-kadang, sistem yang kompleksmembutuhkanbenar-benar sangat matematikacanggihuntuk menganalisisdan merekatidak bisa
dianalisistanpakomputer(Chabay &Sherwood, 1999). Simulasi
komputerdapatmempekerjakan banyak representasiseperti gambar, dua dimensiatau tiga-dimensi animasi, grafik, vektor, dan menampilkan datanumerikyangmembantu dalam memahamikonsep-konsep(Sherer etal., 2000). Ini simulasidapat
berupaprogramikon-oriented atau program yang ditulisoleh pengguna. Sebagai contoh, javaapplet adalah programikonberorientasidi mana siswatidak perlu
menulisprogramsimulasi, mereka hanyaperlu parameterperubahan. Dalam situasi ini, siswa hanyabisa menganalisismodelbukan menciptakanmodelmereka sendiri. Sebuah perangkat lunakalternatifadalahpemrogramanVpython bahasayang memungkinkansiswa untukmembuat sendiri model. Siswayang terlibatdalam menulis danmemodifikasi
programjika diperlukan. Tujuan utamaadalah untuk memahami fenomena.
Gambar 5.InteraktifFisikaLayarMenampilkan SimulasiJatuh Bebas(Jimoyiannis &Komis, 2001)
yang mensimulasikanbolajatuhbebasdari ketinggiantertentudi medan gravitasibumi. Siswadapat melakukan percobaan dengan mengubahnilaiparameterdalam sistem, mempelajarihukum-hukum fisika, membuat asumsidan prediksi, danmembuat kesimpulandari representasistroboskopikdarikinematikasebuah
fenomenadantampilansimultan posisi dan kecepatan. Siswa dapatmengulangmereka percobaansetiap kalimereka perlumelakukannya. Juga, mereka
dapatmemodifikasimassabolaatau memeganggravitasi konstan. Merekadapatmelihat hasilnya padakomputer layardan merekabisa mendapatkannilai-nilaiposisiydan kecepatanVydari objekbergerak. Contohlain yang berhubungan dengankomputer simulasiadalah dengan menggunakanperangkat lunakuntuk membuatsimulasidi Bahasa pemrogramanVPython. Vpythonmembuat siswa fokuspadaperhitunganfisikauntuk mendapatkan3- VisualisasiD. Siswadapat melakukanvektorsejati perhitungan,yang meningkatkanpemahaman mereka tentang utilitasvektordannotasivektor. Sebagai contoh, siswadapatmempelajarigerakanbumidiorbit mengelilingi mataharidengan caramenulis program. Selanjutnya, siswadapatmempelajarigerakanplanet sekitar bintangdengan menggunakanmodel komputerdariBumi danSun.Cetakansimulasiditampilkan dalamGambar 6.
Gambar 6 menunjukkanbahwaplanetdenganmassa½
bahwamatahariyangmengorbitmataharidalamorbithampirmelingkar sementara
mataharitidak dalamorbitnya. Sementarasiswamenulis sendiri programsimulasikomputer dandapat bervariasimassa matahari danmassaplanet, merekaharusmengatasifisika.
Fg=
Gm1m2 d2
Dengan demikian, siswadapatmemahami bagaimanahukumgaya
gravitasibekerjaantaraMataharidan Bumi, dan bagaimanaprinsip momentum,
P´new = P´before + F´∆t bekerja (G adalah yang universalgravitasikonstanm1, m2mewakili
massadua benda-sini adalah massaBumi danMatahari-dadalah jarakyang
Tabel1.VPythonProgramuntukMemproduksiReal-Time3-D Animasipada Gambar6dariBumiPergidiMengorbitmengelilingi matahari
1.dariimporvisual yang* 2.Matahari=bola()
3.sun.pos=vektor(-1e11,0,0) 4.sun.radius=2e10
5.sun.color=color.yellow 6.sun.mass=2e30
7.sun.p=vektor(0, 0, -1e4) *sun.mass[momentum awalmatahari] 8.bumi=bola()
9.earth.pos=vektor(1.5e11,0,0) 10.earth.radius=1e10
11.earth.color=color.red 12.earth.mass=1e30 13.earth.p=-sun.p 14.untukdi[sun, bumi]:
15.a.orbit=kurva(color = a.color, radius=2E9) 16.dt=86400
17.sementara1: 18.Tingkat(100)
19.dist=earth.pos-sun.pos[jarak antara bumidanmatahari]
20.kekuatan=6.7e-11 *sun.mass*earth.mass*dist/mag(dist) **3[hukum gaya gravitasiantaramatahari
danbumi]
21.sun.p=sun.p+kekuatan*dt[memperbarui momentummatahari] 22.earth.p=earth.p- force*dt[memperbarui momentumuntukbumi] 23.untukdi[sun, bumi]:
24.a.pos=a.pos+a.p/a.mass*dt 25.a.orbit.append(pos =a.pos) 26.Cetak
Figure 8. A Physical Model of the Solar System
Model Fisika
Model fisikdalam ilmupendidikan masyarakatdianggapsebagaimodelsituasi nyata dandapatdilakukan, menyentuh, ataudiadakan. Sebuah modelfisik digunakandalam berbagai konteksberartirepresentasifisik dari beberapahal. Hal itumungkinsatu item atauobjek sepertimobil atausistem besarseperti Tata Surya.Model fisikdalam ilmudan Teknologimemungkinkan kita untukmemvisualisasikansesuatu tentang
Halyang diwakilinya.Itu adalah;modelyangfisik karakteristikmenyerupaikarakteristikfisik sistem yang dimodelkan. Sebagai contoh,di SD kelaskelas, mainandapat digunakan sebagaimodelfisikrekan-rekandunia nyata. Mainanmemodelkanbeberapam fungsidari objekdunia nyataseperti mobil(Rogers, 2000). Seperti disebutkan di atas, modelfisik Tata Surya(Gambar 7) dapat dilakukan denganmewakili Matahari
dansembilanplanetyang mengorbititu. beberapayang berbeda caradapat digunakanuntuk melakukan hal ini. Satu menggunakankardus lingkaranberwarnakertaskonstruksi
danstring untukmembuat model fisiktata surya kitaseperti yang ditunjukkanpada Gambar 8 (http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/). Gambar7dari sistemsuryamenunjukkan ukuran relatifplanet, tetapitidak benar-benaruntuk skaladan menunjukkan
tempatmerekadalam sistemsepertiMercurydi orbitpertama, Venusdiorbitkedua, Bumidiketiga orbit, Marsdiorbitsebagainya, Jupiterdalamorbitkelima, dll Juga, itu menunjukkanbahwasemua planetmengorbit Matahari Pada Gambar8, karenaberbagai ukuranMatahari danplanet-planetjauhterlalu besaruntuk mewakiliakurat,
Mataharimenunjukkansebagai yang terbesar. Jupiter,Saturnus, Uranus, dan Neptunusadalahsedikit lebih kecildari Matahariitu sisaplanetyangjauh lebih kecil. ituSaturnus telahcincinharus dipertimbangkanjuga.Jadi, siswa dapat melihatukuran relatifplanetdandapatmelihat bahwasembilan planetmengorbitmatahari. Selain
fisikaModel
Modelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan
sistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan
caratumbukanelastis sempurna. Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika aturanmekanika klasik. MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan, Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkan TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa
partikelpada talitak bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi tidak adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000).
Dalam halmodelfisika, siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat. Merekamenerapkan prinsip-prinsip dasardan menciptakanmodelsendiri. Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan, fisikaideal modelsituasidunia nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil atauprediksidari Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung
adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada
beberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisafisikaModel Modelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan sistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak
bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan caratumbukanelastis sempurna. Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika aturanmekanika klasik.
MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan, Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkan
TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa partikelpada talitak
bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi tidak
diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada beberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisapertimbangkan saatkita sedang
membangunmodel. Misalnya, sedangkanbatuyang jatuh, tarikan gravitasibumi danhambatan udaraadalahpengaruhutama.Akan Tetapi, ada jugaefek lainseperti kelembaban, angin dan cuaca, rotasi bumi, bahkanplanet lain(Chabay & Sherwood, 1999). Membangunmodelfisikaselalu dimulaidari beberapa prinsip dasar. Tiga prinsipyangdigunakan dalam mekanikaikuti: Prinsipmomentum, yang sering dikenal sebagai"hukum kedua Newtontentang gerak": Sebuah perubahan momentumsama dengannetgaya kalidurasi
Prinsipenergi: Perubahandalampartikel energiadalahenergi finalminusenergi awal (
Eawal– Eakhir). Perubahan inidi namakan(W) dilakukanolehgaya totalF´dandiwakili∆ E=W
Prinsipenergi inihanyasatu partikel. Energi prinsipsistemmultiparticleadalah∆ Esistem =
Wgayaluar, Esistem=¿ + …) + UE1, E2… adalah energi partikel 'di sistem. U adalah energi
potensial partikel berinteraksi
dalam sistem. Perbedaan penting antara partikel hubungan kerja-energi dan multiparticle yang Prinsip energi adalah energi potensial U yang terkait dengan interaksi di dalam sistem. The sudut Prinsip Momentum: Tingkat perubahan momentum sudut dari partikel relatif ke lokasi yang sama dengan torsi diterapkan pada partikel tentang lokasi itu. Ini adalah
´ d L→
dt = ´r x F´net= τ´
Prinsipmomentumsudutuntuk sistempartikelmulti adalah dL´tot
dt = τ´net , externalyang
merupakanlaju perubahantotalmomentum sudutsistemrelatif terhadaplokasi,
´
Ltot= ´L1+ ´L2+ ´L3+…adalah sama dengannet torsikarenakekuatan eksternalyang diberikan
padasistem yang relatif terhadaplokasi. Seperti yang telah
disebutkansebelumnya,inimendasar prinsipyang diterapkanuntuk memprediksiatau menjelaskanperilaku darisistem.
Dalampemodelanfisika(Chabay danSherwood, 1999), proses berikutdiikuti: Mulaidariprinsip-prinsip dasar jumlahperkiraan Membuat asumsidanperkiraan
danidealisasi. Ketika siswa membuat perkiraan atau penyederhanaan, mereka harus mampu menjelaskan mengapa mereka membuat mereka. Misalnya, dalam pemodelan bola jatuh, di umum, hambatan udara diabaikan. Jadi, tidak ada kekuatan kontribusi dari hambatan udara. Sementara siswa melakukan kelalaian itu, mereka harus mampu memiliki alasan untuk ini. Sebagai contoh pemodelan, mempertimbangkan perhitungan percepatan blok ditarik ke kanan dengan gaya F seperti terlihat pada Gambar berikut 9.
Gambar 9.MenarikBlok(Chabay &Sherwood, 2002)
Untukmenganalisissistem ini, kitaharus mulaidengan prinsipmomentum,
dP´ dt = F´net
Karena gesekan antarameja danblok, ada gaya gesekan, fselaingaya, F; menarik
block. Jadi, gayatotalF´
net = F – f Dariprinsipmomentum, d
´ P
dt = F´net= F – f
Jadi ddtP´ = d(mvdt ) = mdvdt = m a = F – f dari ini, dapat
disimpulkanbahwablokbergerakkonstan akselerasiyaitu a = F – fm
Dalamprogramfisikayang lebih tradisional, siswamenggunakanpercepatan konstanuntuk memecahkanmasalah bukannya mengembangkanmodelmereka sendiri. "Constant percepatan"adalah model matematika yangsudah ditetapkan untukmereka. Mereka tidakrepot-repotmemikirkanudara perlawananatau gesekan. Mereka diajarkanuntuk memilih persamaanuntuk memecahkan masalah. Selain itu, meskipun
siswamengabaikangesekanatau sesuatudalam sistemdengan sehubungan dengankondisi, mereka tidakmelakukannya secara sadar. Contoh berikut menunjukkanbagaimana membuat penggunaanpemodelanfisikauntuk menjelaskandunianyata Fenomena, yang jugadapat dianggapsebagaisuatufisika masalah. Naiktaman hiburan(Chabay &Sherwood, 2002, p106): Ada sebuahtaman hiburanridebahwa beberapa orang cintadanbenciorang laindi manasekelompok orang berdiridi dindingruangsilinderdengan jari-jariR, sebagai ruangmulaiberputar padatinggidansudutyang lebih tinggi kecepatanω(Gambar 10). Ketikakritis tertentusudut kecepatantercapai, lantaitetespergi,meninggalkan
Sertakandiagramkekuatanhati-hatiberlabelseseorang, dan mendiskusika bagaimanamomentumseseorangberubah, dan mengapa.
Gambar 10.SebuahhiburanTamannaik(Chabay & Sherwood, 2002, p106)
Gambar11.FisikaDiagramPerson. ini InstanOrangyangBergerakdalamArah–z
Mulai dari prinsip fisika dasar yang merupakan prinsip momentum dalam situasi ini, kita
dapat menentukan kekuatan dikenal dan menarik gaya diagram (Gambar 11). Pada Gambar 11, orang yang ditampilkan memiliki massa m dan bergerak ke arah z. Karena sifatnya gravitasi, bumi memberikan gaya mg yang menurun (-y). Dinding memberikan gaya gesekan yang memiliki y Komponen + f karena orang tersebut tidak jatuh, dan x Komponen FN normal
dinding karena momentum seseorang berubah arah. Vertikal Komponen f kekuatan dinding adalah gaya gesekan. Jika dinding memiliki gesekan yang terlalu rendah, orang tidak akan menempel ke dinding. Jadi, f FN(μ adalah koefisien gesekan). μ memiliki nilai yang berkisar
ada perubahan dalam arah y), dan prinsip momentum, kita dapat menemukan FN menunjukkan
mengapa orang tetap ke dinding tanpa jatuh.
Gerakan melingkar dengan konstan P = ¿´P| Menggabungkan dua persamaan di atas,FN= ωp dan
f= mg
P= mv =m = ddtR´ = mωR, FN=ωp=m ω2R
Jadi, dengan menggunakan f FNkita dapat menemukanmg≤ τ(mw2R) = w2≥ g
μg R2
Semakin kecil gesekan, semakin tinggi kecepatan sudut yang diperlukan. Ketika gaya gesekan lebih kecil dari gaya gravitasi, orang tidak dapat menempel ke dinding dan meluncur ke bawah. untuk ini Alasannya, kecepatan sudut harus cukup besar untuk membuat gaya gesekan lebih besar dari gravitasi kekuatan.
RINGKASANDANFINAL PERTIMBANGAN
Penekanandarimakalah initerletakpada diskusidari berbagai jenismodeldanaplikasi model danpemodelanterhadapajaran danilmubelajarkhususnya fisika. ini adalah
modelterutamamental;model konseptual, yang model matematika, model komputer, danfisik model; dan modelfisika. Tujuan darimakalah inimenyangkutberbeda jenis modeldalam pendidikansainsadalah untuk membantuguru dansiswauntuk belajarbagaimana
menggunakandanmemilih model dalamprogram mereka. Juga, tujuanyang paling penting adalah untuk membuatsiswadapatsecara aktifterlibat dalam memahamidanmempelajariduniafisik dengan membangun, menggunakan, ataumemilihmodeluntuk menggambarkan, menjelaskan, memprediksi, danmengontrolfenomena fisik (Wells etal., 1995). Jadi, siswatidak perlu
menghafalmateri pelajaranataupersamaanuntukmereka mata kuliah.Merekabisamendapatkan merekadengan menggunakanmodel. Dari pengalaman saya dengansiswa yangmengambil Tentu sajapengantar fisikadi Universitas Purdue, siswamenunjukkan bahwamereka dapat memahamilebih baik konsep, maknasemuapersamaan, danbagaimana
mendapatkanmerekapersamaandalam fisikadengan menggunakanfisika model. Kutipan berikutmengeksplorasisiswa pikiran tentangmodelfisika. Mahasiswa: ...masih ada lagiuntuk hanyafisikadari menghafalblokhumongousinipersamaanyang Gurumengatakankarya. Eh, danmenghubungkannya dengannomor dan mengetahui bagaimanauntuk menempatkanbersama-samapersamaan. Kami akan kembalidan-baik kitabisa-kita benar-benarmenciptakan
Modelsisteminidan kamibisa, Anda tahu, menyingkirkan Faktor-faktorini karenatarikan gravitasidi siniadalah
dP´
dt = <−FN(f-mg), 0>Py= 0, jadi d Py
|ddt´p∨¿ =ωp ,p =|´p|
benar-benar tidak akan mempengaruhi bagaimana saya melompat dari kursi adalah akan melakukan apa-apa. Jadi apa yang bisa kita mengabaikan bahkan meskipun memang ada kekuatan ada itu cukup yang kecil kita tidak perlu. Hanya jenis belajar tentang fisika di sangat terorganisasi dan akan kembali ke langkah-langkah dasar cara (Spring 2005).
Akibatnya, model menyediakan aplikasi pengetahuan untuk dunia nyata situasi buatan untuk melihat bagaimana hal berlaku di dunia nyata, bukan hanya melihat persamaan. Dengan kata lain, siswa belajar dan membantu memahami fenomena fisik.
REFERENSI
ModelFisikTata Surya(n.d.). DiperolehJuni 15, 2005, dari (http: //csep10.physutk.edu/. astr161/lek/).
Buckley, B.C., GOBERT, j. D., Kindfield, A.C.H., Horwitz, P., Tinker, R.F., Gerlits, B., Wilensky, U., etal. (2004).
-Model berbasis mengajardanbelajardenganbiologica:
Apa yangmereka pelajari? Bagaimanamereka belajar? Bagaimana kita tahu? JurnalPendidikanSainsdan
Teknologi, 13, 23-41.
Burghes, D.N.&Borrie, M.S.(1979). matematis
modeling: Sebuahpendekatan baru untukmengajaryang diterapkan matematika[versi elektronik]. fisika
Pendidikan, 14, 82-86.
Burghes, D.N.(1980). Pengajaranaplikasi matematika:
pemodelanmatematikadalamilmu pengetahuan dan teknologi. InovasidanPerkembangan, 365-376.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(2002). VolI: Materi dan Interaksi: mekanikamodern. NewYork: John
Wiley&Sons, Inc.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(1999). Membawaatomke fisikatahun pertama[versi elektronik]. Orang Amerika JournalofPhysics, 67, 1045-1050.
Czudkovà, L.&Musilovà, J.(2000). Pendulum: A batu sandunganmekanikasekolah menengah. PendidikanFisika, 35, 428-435.
Versi]. InternationalJournal ofPendidikanSains, 21, 1144-1153.
Franco, C.&Colinvaux, D.(2000). Menggenggammodel mental. DalamJKGilbert&CJBoulter(Eds.), Pengembangan
model dalamilmu pendidikan(pp.93-118). Dordrecht, Belanda: KluwerAcademic Publishers.
Gilbert, JK, Boulter, CJ&Elmer, R.(2000). positioning model dalamilmu pendidikandandalam desain dan Pendidikan teknologi. DalamJ.K.Gilbert&C.J. Boulter(Eds.), Pengembanganmodeldalam ilmu pendidikan (pp.3-17). Dordrecht, Belanda: KluwerAcademic Publishers.
Greca, I.M.&Moreira, M.A.(2002). Mental, fisik,dan model matematikadalampengajaran dan pembelajaran fisika[versi elektronik]. PendidikanSains, 1,
106-121.
Greca, I.M.&Moreire, M.A.(2000). Model mental,
modelkonseptual, dan pemodelan. [ElektronikVersi]. InternationalJournal ofPendidikanSains, 1, 1-11.
Hestenes, D.(1996, Agustus). Metodologi pemodelanuntuk gurufisika. ProsidingInternasional
KonferensiSarjanaPendidikanFisika, College Park, MA.
Hestenes, D.(1987). Menujuteoripemodelanfisika instruksi. American JournalofPhysics, 55, 440-454.
Hodgson, SM, Rojano, T., Sutherland, R.&Ursini, S.(1999). Pemodelan matematika: Interaksibudaya
dan praktek[versi elektronik]. pendidikan StudidiMatematika, 39, 167-183.
Holland, D.(1988). Sebuah laboratoriumsoftware. Dynamical pemodelan dansistemcellularmodeling. SSR,
407-416.
Jimoyiannis, A.&Komis, V.(2001). Simulasi komputerdi fisikamengajardanbelajar: Studi kasusdi
pemahaman siswageraklintasan
[Electronic version]. Komputer&Pendidikan, 36, 183-204.
Norman,D.A.(1983). Beberapapengamatanpada modelmental. DalamD.Gentner&A.L.Stevens(Eds.), Mental
ErlbaumAssociates, Inc.
Scherer, D., Dubois, P., &Sherwood, B.(2000). VPython: 3D grafisilmiahinteraktifbagi siswa.
Komputasidalam Sains danTeknik, 82-88. Tata surya. (n.d.). Diperoleh15 Juni 2005, dari http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect.
Tregidgo, D.&Ratcliffe, M.(2000). Penggunaanmodeluntuk meningkatkanpembelajaranmuridtentang sel. sekolah IlmuReview,81, 53-59.
Vosniadou, S.&Brewer, W.F.(1992). Modelmental
Bumi: Sebuah studi tentangperubahan konseptualdi masa kecil. Psikologikognitif, 24, 535-585.
Vosniadou, S.(1994). Dalampemetaanpikiran. DalamS.A.Gelman &LAHirschfeld(Eds.), Universaldanculturespecific
sifatmodel mentalanak-anakdari
bumi. Cambridge: CambridgeUniversity Press. Wells, M., Hestenes, D., &Swackhamer, G.(1995). A metode pemodelanfisikaSMA
instruksi[versi elektronik]. American Journalof Fisika, 63, 606-619.
IJESE
