Penguasaan Konsep Fluida Statis pada Siswa SMA
SUPARMANTO1), SENTOTKUSAIRI2), ARIFHIDAYAT2)
1)Program Studi Pendidikan Fisika Pascasarjana Universitas Negeri Malang 2)Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang
Jl. Semarang, No.5, Malang E-mail: suparmanto_attanwir@yahoo.com
ABSTRAK: Penguasaan konsep sangat penting dalam proses pembelajaran. Salah satu permasalahan yang dihadapi oleh banyak guru dalam proses pembelajaran adalah penguasaan konsep siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada materi awal dan tidak mendapatkan bantuan, besar kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada saat mempelajari materi berikutnya. Survei penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar penguasaan konsep fisika siswa pada fluida statis dan mencari penyebab permasalahan tersebut. Survei ini berupa butir soal penguasaan konsep yang diberikan kepada 69 siswa kelas XII SMA. Butir soal terdiri dari 13 soal uraian yang berisikan soal penguasaan konsep tentang tekanan hidrostatis 4 soal, hukum Pascal 2 soal dan prinsip Archimedes 7 soal. Hasil survei penelitian ini menunjukkan bahwa siswa masih banyak mengalami miskonsepsi tentang tekanan hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan pada fluida tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan massa jenis, massa dan volume dalam prinsip Archimedes. Berdasarkan nilai rata-rata keseluruhan yang diperoleh siswa yaitu 38,20 denganstandard deviasisebesar 11,235, serta hasil grafik persentase jawaban siswa yang banyak mengalami miskonsepsi yaitu pada soal nomor 5 sebesar 83% dan nomor 11 sebesar 75%, maka tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa dikatakan masih rendah. Selain itu, hasil dari angket ditemukan bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan bisa menjadi rekomendasi untuk perbaikan pembelajaran dan penelitian selanjutnya.
Kata Kunci: Hukum Pascal, miskonsepsi, penguasaan konsep, prinsip Archimedes, tekanan
hidrostatis.
PENDAHULUAN
fisika adalah penguasaan konsep siswa. Penguasaan konsep dapat membantu mengurangi miskonsepsi pada siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada materi awal dan tidak mendapatkan bantuan, besar kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada saat mempelajari materi berikutnya. Akibatnya, siswa tidak memahami esensi konsep fisika sehingga belajar fisika tidak bermakna dalam kehidupannya. Materi fluida statis memerlukan penguasaan konsep yang matang. Pada penelitian-penelitian sebelumnya mengenai fluida statis, siswa mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada pengaruh massa benda, berat benda, volume benda, massa jenis benda dan massa jenis fluida, menghitung gaya apung oleh fluida, dan keadaan benda terapung atau tenggelam dalam fluida tergantung dari perbandingan relatif massa jenis antar benda (Smith, dkk., 1992; Loverude, dkk., 2003; 2010; Unal, 2005; Yin Y, dkk., 2008).
Beberapa uji coba telah dilakukan untuk mengatasi miskonsepsi siswa tentang fluida diantaranya mengembangkan bahan ajar untuk meningkatkan penguasaan konsep (Loverude, dkk., 2003), menggunakan strategi pembelajaran seperti peta konsep, pembelajaran berbantuan komputer, aktifitas praktik di laboratorium, model pembelajaran yang efektif (Unal & Costu, 2005), membuat desain tes diagnosa untuk mengidentifikasi miskonsepsi siswa (Tomita & Yin, 2007) serta mengembangkan model penilaian formatif untuk meningkatkan penguasaan konsep siswa (Kusairi, S., dkk., 2013). Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui seberapa besar penguasaan konsep fisika siswa pada materi fluida statis dan mencari penyebab permasalahan miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Untuk memberikan solusi atau bantuan dalam penguasaan konsep fisika siswa yang tepat, maka perlu dilakukan survei penelitian terlebih dahulu. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan atau rekomendasi untuk pembelajaran selanjutnya.
METODE PENELITIAN
Subyek dalam penelitian ini sebanyak 69 siswa kelas XII pada SMAN 1 Sumberrejo, Kabupaten Bojonegoro. Kelas XII dijadikan subyek penelitian dikarenakan siswa sudah pernah mendapatkan pembelajaran materi fluida pada kelas sebelumnya. Kelas yang dijadikan sampel penelitian terdiri dari 2 kelas yaitu kelas XII IPA 1 dan XII IPA 2, dimana kedua kelas tersebut memiliki kemampuan yang heterogen. Survei penelitian ini dilaksanakan pada 29 Februari 2016. Waktu tersebut dipilih dengan alasan kelas XII sudah mengikuti program bimbingan belajar persiapan UN, sehingga siswa mampu mengingat kembali konsep fluida yang telah didapatkan pada kelas sebelumnya.
Soal No.8
Balok X dalam keadaan melayang di dalam air. Apabila balok tersebut dimasukkan pada minyak goreng, yang terjadi adalah . . . (a. Terapung; b. Melayang; c. Tenggelam). Gambarkan posisinya dan berikan alasanmu!
Soal No.11
Terdapat lima buah balok yang mempunyai volume sama, namun massa berbeda-beda seperti terlihat pada gambar berikut:
Semua balok ditaruh ke dalam aquarium yang berisi air. Posisi akhir dari balok nomor 2 dan nomor 5 ditunjukkan pada gambar berikut. Gambarkan sketsa diagram posisi akhir untuk balok nomor 1, 3 dan 4! Berikan alasanmu!
Gambar 1. Contoh soal penguasaan konsep fluida statis. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengolahan data dengan menggunakan bantuan program SPSS 22, didapatkan bahwa nilai rata-rata keseluruhan dari 69 siswa yang mengikuti tes penguasaan konsep yaitu 38,20 denganstandard deviasi sebesar 11,235. Nilai minimum yang diperoleh yaitu 18 sedangkan nilai maksimumnya sebesar 64. Hasil pengolahan data siswa disajikan dalam Tabel 1. Hasil dari tes soal penguasaan konsep dapat dijadikan acuan untuk menentukan taraf penguasaan konsep siswa. Berdasarkan hasil nilai rata-rata yang diperoleh dan dibandingkan dengan tabel kriteria taraf penguasaan konsep, maka dapat dikatakan tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa masih rendah (kurang baik), karena nilai rata-ratanya 55. Tabel kriteria taraf penguasaan konsep siswa menurut Arikunto (2008) ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut:
Tabel 1. Hasil pengolahan nilai siswa
Descriptive Statistics
N Minimum Maximum Mean Std. Deviation
NILAI 69 18 64 38.20 11.235
Valid N (listwise) 69
air X minyak
X
1 2 3 4 5
2
Keterangan:
Gambar 2. Grafik persentase jawaban siswa pada tiap nomor.
Hasil tes butir soal pendahuluan penguasaan konsep fluida statis yang terdiri dari 13 soal uraian, didapatkan bahwa hampir semua nomor soal tidak bisa dikerjakan dengan benar oleh semua siswa. Persentase jawaban benar yang tertinggi hanya pada soal nomor 4 yaitu sebesar 94%, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2 di atas. Soal tersebut berisikan tentang penerapan konsep tekanan hidrostatis pada bidang teknologi pembuatan bendungan/ waduk. Siswa beralasan bahwa dalam pembuatan pondasi bangunan waduk/ bendungan bagian bawah dindingnya dibuat lebih tebal dan kuat dikarenakan semakin ke bawah tekanan yang dihasilkan oleh fluida semakin besar, sehingga pondasi bangunan bagian bawah dibuat lebih tebal agar tidak mudah ambrol.
Hukum utama hidrostatika menyatakan bahwa fluida dalam keadaan diam (statis) memiliki tekanan yang sama untuk semua titik yang terletak pada satu bidang mendatar di dalam satu jenis zat cair. Konsep ini harusnya diterapkan untuk menjawab soal nomor 1 sampai 4, karena berhubungan dengan kedalaman titik dalam suatu fluida. Namun, siswa banyak terkecoh dengan bentuk tabung yang berbeda-beda, luas permukaan tabung, tertutup atau terbukanya kolom tabung, dan membedakan ketinggian dengan kedalaman. Miskonsepsi ini terjadi karena siswa masih menggunakan konsep tekanan pada zat padat, yang menyatakan bahwa tekanan berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang. Miskonsepsi jawaban siswa pada konsep tekanan hidrostatis, ditampilkan dalam Gambar 3 dan Gambar 4 berikut:
Gambar 3. Miskonsepsi jawaban siswa pada konsep hukum utama hidrostatis.
Gambar 4. Hasil jawaban siswa pada konsep tekanan hidrostatis.
Pada soal tekanan hidrostatis, fluida yang digunakan sejenis, dan besarnya percepatan gravitasi bumi sama besar, maka yang berpengaruh hanya letak kedalaman titik pada fluida. Jika titik berada pada kedalaman yang sama secara horizontal, maka nilai tekanan hidrostatis pada titik tersebut juga sama besar, tidak tergantung pada bentuk tabung maupun tertutup atau terbukanya kolom tabung. Tekanan hidrostatis berbanding lurus dengan kedalaman titik, artinya semakin dalam letak titik pada fluida maka nilai tekanan hidrostatisnya semakin besar. Secara matematis, persamaan tekanan hidrostatis dapat dituliskan sebagai berikut:
(1)
Pada pembahasan soal nomor 5 tentang alat penyemprot merupakan penerapan dari konsep hukum Pascal. Namun, siswa terjebak dengan posisi lubang tanpa menganalisa kembali konsep hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah dengan sama besar. Salah satu contoh miskonsepsi jawaban siswa tentang hukum Pascal ditampilkan dalam Gambar 5. Sebanyak 83 % siswa mengalami miskonsepsi arah tekanan pada lubang. Mayoritas jawaban siswa memilih lubang titik C, karena lubang C searah dengan tekanan yang ada pada penyemprot. Seharusnya, menurut konsep hukum pascal, semua lubang akan memancarkan air dengan tekanan yang sama. Secara matematis dapat dituliskan hubungan persamaan sebagai berikut:
terdapat pada soal nomor 12 dan nomor 13 yang masing-masing sebesar 59% dan 74%. Besarnya tingkat kesalahan ini disebabkan masih adanya miskonsepsi pada diri siswa tentang hubungan massa jenis benda, massa benda dan volume benda pada konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta miskonsepsi pada prinsip Archimedes.
Pembahasan untuk soal nomor 8, benda melayang dalam air berarti pada saat setimbang berlaku hukum Newton, yaitu:
(3)
karena
maka
Ketika balok tersebut dimasukkan ke dalam minyak goreng yang massa jenisnya lebih kecil daripada massa jenis air,
maka
Sehingga balok tersebut dalam minyak goreng akan tenggelam. Adapun hasil jawaban siswa yang masih mengalami miskonsepsi pada konsep benda terapung, melayang dan tenggelam ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Miskonsepsi siswa pada konsep benda terapung, melayang dan tenggelam.
Gambar 8. Kemungkinan jawaban posisi balok untuk soal nomor 11.
Pada pembahasan soal nomor 11, balok 2 dalam keadaan terapung sedikit di atas air, sehingga massa jenis balok 2 sedikit lebih kecil daripada massa jenis air. Karena massa balok 3 > massa balok 2, maka balok 3 mempunyai dua kemungkinan massa jenis yaitu sama atau lebih besar daripada massa jenis air, sehingga balok 3 bisa melayang atau tenggelam. Jika balok 3 melayang (massa jenis balok 3 = massa jenis fluida), maka balok 4 dan balok 5 dipastikan tenggelam karena massa jenisnya lebih besar daripada massa jenis balok 3. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian oleh Loverude, Kautz & Heron, 2003. Adapun jawaban siswa yang mengalami miskonsepsi pada konsep hubungan massa jenis, massa dan volume pada prinsip Archimedes ditunjukkan pada Gambar 7, sedangkan gambar balok yang mendekati kebenaran konsep ditampilkan pada Gambar 8.
Berdasarkan hasil angket yang diberikan, ditemukan bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran. Jika siswa tidak segera mendapatkan umpan balik (feedback) terkait miskonsepsi yang dialami, maka siswa tidak mengetahui letak kesalahan pada dirinya. Pembahasan dengan memberikan umpan balik secara cepat dapat mengurangi miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Hal ini sesuai dengan penemuan penelitian-penelitian sebelumnya (Kusairi, S., dkk., 2013), bahwa penilaian formatif dengan memberikan umpan balik (feedback) dapat meningkatkan penguasaan konsep siswa. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan atau rekomendasi untuk pembelajaran dan penelitian selanjutnya.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil data dan pembahasan, maka didapatkan kesimpulan diantaranya: 1). Siswa masih banyak yang mengalami miskonsepsi tentang tekanan hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan pada fluida tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan massa jenis, massa dan volume dalam prinsip Archimedes; 2). Penguasaan konsep fluida statis pada siswa kelas XII SMAN 1 Sumberrejo masih rendah dengan nilai rata-rata yaitu 38,20 dengan standard deviasisebesar 11,235; 3). Hasil angket menyatakan bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang
DAFTAR RUJUKAN
Anderson, L. W & Krathwohl, D. R., 2001. A Taxonomy for Learning, Teaching, and
Assesing. New York: Addison Wesley Longman, Inc.
Arikunto. 2008.Dasar-Dasar Evaluasi Pendidikan. Jakarta: Bumi Aksara.
Dahar, R. W., 2003.Aneka Wacana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung Kusairi S., Muhardjito, Sujito, 2013. Development of Web-Based Technology Assessment
For Learning Model to Improve Student Mastery of Physics Concepts, Foton, volume 17, no 2
Loverude, M. E, Kautz, C. H., & Heron, P. R., 2003. Helping students develop an understanding of Archimedes principle. I. Research on student understanding, American Journal of Physics, vol. 71, no.11, 2003, pp 1178-1187
Ornek et all, 2008. What makes physics difficult?. International Journal of Enviromental and Science Education. 3.1.30-34
Rustaman, N.Y, dan Andrian Rustaman. 2003. Kemampuan Kerja Ilmiah Dalam Sains. Jurnal Pendidikan. Universitas Pendidikan Indonesia.
Smith, C., J. Snir, and L. Grosslight. 1992. Using conceptual models to facilitate conceptual change: The case of weight-density differentiation. Cognition and Instruction9 (3): 221 83.
Tomita, M., and Y. Yin. 2007. Promoting conceptual change through formative assessment in the science classroom. Paper presented at the Hawaii Educational Research Association annual conference, Honolulu.
Ünal Suat, Costu Bayram., 2005. Problematic issue for students: Does it sink or float?. Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, Volume 6, Issue 1, Article 3, p.1.
