Model Pembelajaran Fisika ( 32 Files )

(1)

Pengembangan Termometer Digital dengan

Data Logger

Menggunakan

Microcontroller Arduino Uno

untuk Mendukung

Pembelajaran Fisika Pokok Bahasan Suhu dan Kalor di Kelas X SMA

DIMASNURACHMAN1)_{, A. H}_ANDJOKO_P_ERMANA2,*)_{, D}_EWI_M_ULIYATI2)

1)_{Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,} 2)_{Universitas Negeri Jakarta, Jl. Rawamangun Muka Jakarta Timur 13220}

E-mail: regular.d2@gmail.com *)_P_ENULIS_K_ORESPONDEN

TEL: 0898-6007-099

ABSTRAK: Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan dan menghasilkan alat praktikum berupa termometer digital dengan data logger menggunakanmicrocontroller Arduino Uno sebagai pendukung pembelajaran fisika pada pokok bahasan suhu dan kalor di tingkat SMA kelas X. Pengembangan dilakukkan dengan menggunakan metode Research and Development(R & D ) yang mengacu pada Model Pengembangan Dick & Carey yang telah dimodifikasi oleh Atwi Suparman yaitu Model Pengembangan Instruksional (MPI). Pengembangan yang dilakukan akan menghasilkan alat praktikum berupa termometer digital yang berbasispadamicrocontroller Arduino Uno, sensor suhu DS18B20 dengan rentang pengukuran dari -55°C sampai +125°C dan memiliki sistemlogging dataagar dapat mengukur dan memonitor perubahan data suhu dengan tingkat ketelitian 0,01°C tiap 1000 ms sekaligus dapat menyimpan data perubahan suhu. Uji validasi dilakukan oleh ahli media, ahli pembelajaran, dan ahli materi yang diolah menggunakan instrumen Likert berskala 5. Dari hasil uji validasi didapatkan bahwa alat praktikum yang dikembangkan memiliki interpretasi sangat baik dan layak digunakan sebagai alat praktikum pendukung pembelajaran fisika pada pokok bahasan suhu dan kalor.

Kata Kunci: Alat Praktikum, Termometer Digital, Data Logger, Arduino Uno, Pembelajaran Fisika.

PENDAHULUAN

Salah satu pokok bahasan dalam bidang studi fisika yang memerlukan peningkatan pada proses kegiatan pelaksanaan pembelajarannya ialah pokok bahasan suhu dan kalor. Berdasarkan data yang dipaparkan oleh Eka Reny Viajayani (2013), didapatkan bahwa 82% peserta didik menyatakan kesulitan dalam membayangkan proses fisis pada pokok bahasan suhu dan kalor, terutama dalam memahami bagaimana proses fisis terjadinya grafik perubahan suhu ketika suhu benda tersebut ditingatkan. Sehingga perlu adanya kegiatan praktikum agar peserta didik tidak lagi merasakan kesulitan dalam membayangan proses fisis yang terjadi. Salah satu faktor pendukung dalam menciptakan kondisi kegiatan praktikum yang berkualitas adalah tersedianya alat praktikum yang berkualitas pula. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan alat praktikum berupa termometer digital yang berbasis pada microcontroller Arduino Uno dengan menggunakan, sensor suhu DS18B20, dan didukung sistem data logger.

Pada bagian metode penelitian dijelaskan tentang metode yang digunakan, bagaimana alur penelitian dilakukan, dan cara kerja alat praktikum. Pembahasan tentang hasil yang didapat dijelaskan pada bagian hasil dan diskusi.

METODE PENELITIAN

(2)

jawaban atas permasalahan praktis. (Borg, W.R & Gall. Edicational Research, Seventh Edition 2002).

Model penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah model yang dikembangkan oleh Atwi Suparman dengan langkah langkah penelitian yang sebagian besar dipengaruhi oleh model The Systematic Design of Instruction oleh Dick and Carry (2009) yaitu, Model Pengembangan Instruksional (MPI).

Produk penelitian yang dikembangkan yaitu, alat praktikum berupa termometer digital dengan data logger menggunakan microcontroler Arduino Uno. Penggunaan alat praktikum berupa termometer digital dengan data logger menggunakan microcontroler Arduino Uno ini diharapkan dapat menjadi alternatif yang dapat digunakan dalam pembelajaran fisika.

Desain penelitian pengembangan yang digunakan dalam penelitian ini mengacu pada Model Pengembangan Instruksional (MPI) yang dikembangan oleh Atwi Suparman (2014: 130) yang ditunjukkan pada gambar 1.

Penelitian ini dilakukan di laboratorium elektronika dan di laboratorium penelitian dan pengembangan media Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Jakarta dan produk pengembangan diuji cobakan di SMA LABSCHOOL UNJ Cibubur. Waktu penelitian dilakukan pada bulan Febuari 2016 Juli 2016.

Gambar 1. Bagan Tahapan Pengembangan Termometer denganData Logger MenggunakanMicrocontroller Arduino Uno.

Langkah langkah penelitian dan pengembangan yang digunakan dalam penelitian ini adalah langkah model pengembangan instruksional (MPI) yang dikembangan oleh Atwi Suparman (2014: 130), seperti rincian pada tebel 1.

Tabel 1. Prosedur Penelitian Beserta Perincian Kegiatan.

No. Tahapan Tujuan Kegiatan

(3)

(4)

(5)

kuisioner untuk mengetahui

ketercapaian produk. 9. Revisi instruksional Memperbaiki produk

berdasarkan penilaian uji coba skala kecil, melakukan uji coba skala besar untuk menilai keefektifan alat yang dikembangkan dan melakukan penyebaran hasil akhir penelitian.

Menganalisis hasil uji coba pemakaian dan memperbaiki alat yang dikembangkan bila diperlukan. alat pratikum termometer dengan teknologi digital dengandatalogger menggunakanArduino Unoyang telah diperbaiki merupakan hasil akhir produk penelitian

pengembangan.

Skala Likert adalah skala yang digunakan untuk mengukur sikap, pendapat, dan persepsi seseorang atau sekelompok orang tentang fenomena sosial. Untuk menentujan presentase keberhasilan dari sebuah pengembangan yang dihasilkan, digunakan perhitungan sebagai berikutSkala Likert adalah skala yang digunakan untuk mengukur sikap, pendapat, dan persepsi seseorang atau sekelompok orang tentang fenomena sosial. Untuk menentujan presentase keberhasilan dari sebuah pengembangan yang dihasilkan, digunakan perhitungan sebagai berikut:

% 100

)

(  

N S

PK (1)

Keterangan:

P(K) = persentase komponen

S = jumlah skor komponen hasil penelitian N = jumlah skor maksimum

Data yang diperoleh selanjutnya diinterpretasikan skornya. Batas baik tidaknya produk tersebut untuk dijadikan alternatif media pembelajaran didasarkan pada kriteria yang terdapat pada tabel 2.

Tabel 2. Interpretasi Skor Skala Likert.

No. Persentase (%) Interpretasi

1. 0,0 20,0 Sangat Kurang

2. 20,1 40,0 Kurang

3. 40,1 60,0 Cukup Baik

4. 60,1 80,0 Baik

5. 80,1 100,0 Sangat Baik

HASIL DAN PEMBAHASAN Studi Pendahuluan

(6)

sebanyak 54,54 % peserta didik lainnya memilih alasan karena alat praktikum yang ada sukar untuk mereka operasikan. Selanjutnya didapatkan data bahwa 100% responden mendukung, dan tertarik dengan adanya pengembangan alat praktikum termometer digital dengan data logger menggunakan Arduino Uno untuk mendukung pembelajaran fisika pokok bahasan suhu dan kalor di kelas X SMA.

Berdasarkan hasil analisis kebutuhan diatas, maka dikembangkanlah alat praktikum termometer digital dengan data logger menggunakan Arduino Uno untuk mendukung pembelajaran fisika yang dapat dijadikan sebagai alat bantu dalam kegiatan belajar mengajar maupun praktikum dan merupakan sarana yang dapat memberikan pengalaman langsung kepada peserta didik untuk mempermudah pemahaman konsep fisika mengenai proses perubahan suhu suatu zat terhadap waktu dan perubahan suhu terhadap perubahan wujud suatu zat dalam pokok bahasan suhu dan kalor di kelas X SMA.

Prinsip Kerja Alat

Prinsip kerja alat ini adalah pembacaan data dari sensor suhu DS18B20 waterproof dalam bentuk data tegangan dari suatu benda yang nantinya akan diteruskan dan diproses menjadi keluaran berupa data digital berbentuk data suhu dalam satuan °C dan K . Data suhu yang dihasilkan akan dikirim menuju LCD Shield Arduino Uno untuk ditampilkan. Pembacaan suhu dengan menggunakan sensor suhu DS18B20 waterproof dilakukan secara teruis menerus secara real time dengan memanfaat kan IC DS1307 sebagai komponen untuk menyesuaikan waktu penelitian dan pengambilan data dengan waktu yang sebenarnya yang sedang berjalan.

Data suhu yang ditampilkan dalam LCD Shield Arduino selanjutnya akan mengalami logging data dan data data yang ada akan dikirm menuju Arduino Logging Data Shield untuk disimpan secara real time, sehingga tidak akan terjadi kehilangan data ketika sedang melaksanakan percobaan. Data data suhu tyersebut disimpan secara ekstersnal yakni menggunakan Micro SD Card dengan format .CSV yang nantinya akan langsung adapat ditampilkan dalam Ms. Excel. Setelah data data suhu yang ada telah ditampilkan di LCD Shield Arduino dan sudah di logging dalam Arduino Logging Data Shield serta disimpan dalam Micro SD Card dengan format .CSV,

Selanjutnya data data tersebut akan di tampilkan dengan tabel dan Diagram secara real time dengan menggunakan antar muka Python untuk medapatkan informasi perubahan suhu terhadap waktu dengan penggambaran berupa Diagram. Dalam pengembangan alat ini, komponen komponen yang ada dikemas dengan menggunakan casing akrilik transo bening dan komponen komponen sengaja dibuat secara semi-terbuka agar peserta didik dapat melihat langsung komponen utama dari termometer digital yang dikembangkan. Dalam pengembangan, alat ini dilengkapi dengan tombol reset jika sewaktu waktu Arduino gagal melakukan pembacaan data dari sensor suhu DS18B20 waterproof.

Uji Coba Kelayakan Alat Peraga

Alat peraga diuji cobakan kepada ahli media pembelajaran, ahli materi fisika, pendidik, serta tanggapan peserta didik terhadap alat peraga yang dibuat. Uji coba kelayakan ini dilakukan untuk mengetahui tingkat kualitas dari media yang dibuat.

1. Deskripsi Hasil Validasi Ahli Materi Fisika

Validasi oleh ahli materi fisika dilakukan di jurusan fisika FMIPA Universitas Negeri Jakarta. Ahli materi yang dilibatkan adalah satu orang. Penilaian uji validasi Ahli Materi terdiri dari 2 indikator yaitu (1) kesesuaian isi dan (2) kesesuaian konsep.

Penilaian diberikan melalui lembar validasi ahli materi fisika. Adapun data yang diperoleh dari ahli materi fisika disampaikan pada tabel 3.

(7)

menggunakan Arduino Uno ini ditinjau dari segi kesesuaian isi, kesesuaian konsep, dinilai baik.

2. Deskripsi Hasil Validasi Ahli Media Pembelajaran

Setelah divalidasi oleh ahli materi fisika, kemudian alat praktikum termometer digital dengan data logger menggunakan Arduino Uno divalidasi oleh ahli media pembelajaran. Validasi oleh ahli media pembelajaran ini dilakukan di jurusan fisika FMIPA Universitas Negeri Jakarta. Ahli media pembelajaran yang dilibatkan berjumlah dua orang. Penilaian uji validasi Ahli Media terdiri dari 4 indikator, yaitu (1) kesesuaian isi, (2) kesesuaian konsep, (3) desain, dan (4) interaksi.

Penilaian diberikan melalui lembar validasi ahli media pembelajaran fisika. Adapun data yang diperoleh dari ahli media pembelajaran fisika disampaikan pada tabel 4.

Tabel 3. Validasi Ahli Materi.

No. Indikator Skor Rata-rata (%) Penilaian

1 Kesesuaian Isi (konten) 80,00 % Baik

2 Kesesuaian Konsep 78,46 % Baik

Rata-rata keseluruhan 79,23 % Baik

Tabel 4. Validasi Ahli Media Pembelajaran.

1 Kesesuaian isi 100,00 Sangat Baik

2 Kesesuaian konsep 92,30 Sangat Baik

3 Desain 84,00 Sangat Baik

4 Interaksi 90,00 Sangat Baik

Rata-rata keseluruhan 91,57 Sangat Baik

Dari validasi yang dilakukan oleh ahli media pembelajaran diperoleh skor rata-rata keseluruhan aspek sebesar 91,57 %. Berdasarkan skala Likert diperoleh penilaian bahwa kualitas alat praktikum termometer digital dengan data logger menggunakan Arduino Uno ini ditinjau dari segi isi media dan desain dinilai sangat baik.

3. Deskripsi Hasil Validasi Guru Fisika

Alat peraga yang telah divalidasi oleh guru bertujuan untuk mengetahui apakah alat peraga tersebut dapat digunakan di sekolah dan memiliki kesesuaian dengan kondisi pembelajaran yang ada di sekolah.

Jumlah guru fisika yang melakukan validasi terhadap alat peraga ini sebanyak 4 orang guru fisika, terdiri dari 2 guru fisika SMA Negeri 17 Bekasi dan 2 guru fisika SMA LABSCHOOL Cibubur. Penilaian uji validasi terdiri dari 5 indikator, yaitu (1) kesesuaian isi, (2) kesesuaian konsep, (3) desain, dan (4) interaksi.

Penilaian diberikan melalui validasi guru fisika SMA (lampiran). Adapun data yang diperoleh dari guru fisika SMA disampaikan pada tabel 5.

(8)

4. Deskripsi Hasil Uji Coba Lapangan Peserta Didik

Selain divalidasi oleh dosen ahli fisika dan guru, alat tersebut diimplementasikan terhadap peserta didik kelas XI MIA SMA LABSCHOOL Cibubur. Ujicoba dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui respon peserta didik terhadap penggunaan alat peraga dalam pembelajaran fisika, khususnya penggunaan alat praktikum pada pokok bahasan suhu dan kalor.

Penilaian yang diberikan oleh peserta didik terdiri dari 2 indikator, yaitu (1) desain, dan (2) interaksi.

Penilaian diberikan melalui lembar kuesioner uji empirik (lampiran). Adapun hasil dari uji empirik yang dilakukan disampaikan pada tabel 6.

Dari uji empirik yang dilakukan pada peserta didik SMA LABSCHOOL Cibubur, diperoleh skor rata-rata keseluruhan aspek sebesar 95,05 %. Berdasarkan skala Likert diperoleh penilaian bahwa kualitas alat praktikum termometer digital dengan data logger menggunakan Arduino Uno ditinjau dari segi desain dan interaksi dinilai sangat baik.

Tabel 5. Validasi Guru Fisika.

No. Indikator Skor

Rata-rata (%) Penilaian

1 Kesesuaian Isi 95,50 Sangat Baik

2 Kesesuaian Konsep 94,58 Sangat Baik

Tabel 6. Hasil Uji Coba Lapangan Peserta Didik.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian, maka diperoleh nilai rata-rata angket hasil uji validasi terhadap ahli media sebesar 91,57 %, ahli materi sebesar 79,23 %, guru fisika 95,85 % dan hasil uji coba alat peraga terhadap siswa adalah sebesar 95,05 % yang diinterpretasikan sangat baik. Sehingga pengembangan termometer digital dengan data logger menggunakan microcontroller Arduino Uno dapat dijadikan media pendukung pembelajaran fisika pada materi suhu dan kalor di kelas X SMA.

UCAPAN TERIMA KASIH

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Iwan Sugihartono, M.Si, Ibu Upik Rahma Fitri, M.Pd, Bapak Riser Fahdiran, M.Si, Bapak Almahsun S.Pd, Ibu Anindita C. P., S.Pd, dan Ibu Ir. Dwi Kartini, atas masukan dan sarannya sebagai validator dalam penelitian ini.

DAFTAR RUJUKAN

Asyhar, Rayandra. 2011. Kreatif Mengembangkan Media Pembelajaran. Jakarta: Gaung Persada

(9)

Giancoli, Douglas C. 2001.Fisika Jilid 1, Edisi 5: Terjemahan Yuhilza Hanum. Jakarta: Erlangga

Gipps, John. 2004. So Many Data Logger. The Journal of Autralian,Vol 50,No. 3, 32 37

Kadir, Abdul. 2015. Buku Pintar Pemrograman Arduino: Tutorial Mudah dan Praktis Membuat Perangkat Elektronik Berbasis Arduino. Yogyakarta: Mediakom Pribadi, Feddy. S., dkk. 2011. PC Data Logger Berbasis Telemetri. Jurnal Kompetensi

Teknik,Vol. 3,No. 1, 57 63

Viajayani, Eka. R., dkk. 2013. Pengembangan Media Pembelajaran Fisika Menggunakan Macromedia Flash Pro 8 Pada Pokok Bahasan Suhu dan Kalor.

Jurnal Pendidikan Fisika, Vol. 1, No. 1,149 150

Sadiman, Aries. S., dkk. 2008. Media Pendidikan: Pengertian Pengembangan dan Pemanfaatnya. Jakarta: PT. Raja Grafindo Persada

Serway, Raymond. A dan John W. Jewett. 2010. Fisika untuk Sains dan Teknik Buku 2,

Edisi 6: Terjemahan Chriswan Sungkono. Jakarta: Salemba Teknika Sundayana, Rostina. 2013.Media Pembelajaran Matematika. Bandung: Alfabeta Suparma, Atwi.2014.Desain Instruksional Modern. Jakarta : Erlangga