PENGEMBANGAN PEMBELAJARAN HUKUM-HUKUM NEWTON
103 dimaksudkan untuk mendesain pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak dengan menggunakan model learning cycle 5E. Berdasarkan kajian-kajian literatur, pembelajaran dirancang dalam empat tahap sebagai berikut. Pembelajaran pertama berfungsi untuk memfasilitasi siswa menganalisis gaya yang bekerja pada benda beserta interaksinya dengan benda lain. Pembelajaran kedua berfungsi untuk memfasilitasi siswa menganalisis perubahan gerak benda. Pembelajaran ketiga berfungsi untuk memfasilitasi siswa menganalisis keadaan diam dan gerak benda berdasarkan sifat kelembamannya. Pembelajaran keempat berfungsi untuk memfasilitasi siswa menganalisis hubungan antara percepatan benda dengan massa dan resultan gayanya. Artikel ini dimaksudkan untuk mendeskripsikan proses dan hasil desain pembelajaran tersebut.
PROSESPENGEMBANGANPRODUK
Tahap pertama yang dilakukan dalam penyusunan pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak adalah mengidentifikasi tujuan pembelajaran. Proses ini dilakukan dengan kajian terhadap kompetensi inti (KI) dan kompetensi dasar (KD) materi hukum-hukum Newton tentang gerak kelas VIII SMP kurikulum 2013. Kompetensi Inti yang dikaji adalah KI 3 yaitu “memahami dan menerapkan pengetahuan (faktual, konseptual, dan prosedural) berdasarkan rasa ingin tahunya tentang ilmu pengetahuan, teknologi, seni, budaya terkait fenomena, dan kejadian tampak mata”. Sedangkan kompetensi dasar yang dikaji adalah KD 3.1 yaitu
“memahami gerak lurus, pengaruh gaya terhadap gerak, serta penerapannya pada gerak makhluk hidup dan gerak benda dalam kehidupan sehari-hari”
(Kemdikbud, 2014).
Tahap kedua yang dilakukan adalah melakukan analisis pembelajaran. Analisis pembelajaran dilakukan melalui studi literatur dan disesuaikan dengan pola pembelajaran kurikulum 2013. Analisis pembelajaran ini dilakukan dengan mengidentifikasi materi-materi yang harus dipelajari siswa untuk menguasai hukum-hukum Newton tentang gerak. Materi pembelajaran yang harus dipelajari siswa yaitu hukum I Newton, hukum II Newton, dan hukum III Newton. Selain ketiga materi tersebut, diperlukan materi prasyarat untuk menguasai konsep hukum-hukum Newton tentang gerak secara utuh. Materi yang dimaksud berupa materi resultan gaya. Materi resultan gaya digunakan sebagai prasyarat untuk mempelajari materi hukum I Newton dan hukum II Newton.
Tahap ketiga yang dilakukan adalah menganalisis karakteristik siswa dan konteks pembelajaran. Analisis karakteristik siswa dilakukan melalui wawancara terhadap siswa. Hasil wawancara menunjukkan bahwa siswa mengalami kesulitan dalam mempelajari materi hukum-hukum Newton tentang gerak. Berdasarkan hasil wawancara siswa, maka dilakukan analisis terhadap
pembelajaran yang digunakan guru untuk membelajarkan materi tersebut. Materi tersebut dalam buku guru IPA kelas VIII kurikulum 2013 disajikan dalam tiga urutan pembelajaran, yaitu (1) pembelajaran hukum I Newton, (2) pembelajaran hukum II Newton, dan (3) pembelajaran hukum III Newton. Sedangkan materi-materi tersebut merupakan materi yang rawan dengan miskonsepsi.
Siswa dapat mempelajari materi tersebut dengan benar jika siswa sudah memiliki penalaran formal.
Penalaran formal dapat diperoleh siswa, jika pembelajaran diorganisasi menjadi urutan yang bermakna. Urutan pembelajaran diorganisasikan berdasar pada kedalaman dan kesulitan materi tersebut. Pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak disusun menjadi empat tahap, yaitu (1) pembelajaran pertama tentang hukum III Newton, (2) pembelajaran kedua tentang resultan gaya, (3) pembelajaran ketiga tentang hukum I Newton, dan (4) pembelajaran keempat tentang hukum II Newton.
Tahap keempat yang dilakukan adalah merumuskan tujuan pembelajaran. Tujuan pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak yang dikembangkan berdasarkan aspek ABCD, yaitu:
A = audience (individu yang belajar)
B = behavior (perilaku atau kompetensi yang harus dimiliki)
C = condition (kondisi yang menggambarkan situasi yang terjadi saat belajar)
D = degree (standar yang ditunjukkan oleh siswa yang telah dikuasai) (Yaumi, 2013).
Tujuan pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Tujuan Pembelajaran Hukum-Hukum Newton tentang Gerak
Pembelajaranke- Materi Pembelajaran
Tujuan Pembelajaran
1
Hukum III Newton
Siswa dapat menganalisis gaya yang bekerja pada benda beserta interaksinya dengan benda lain berdasarkan hukum III Newton melalui demonstrasi “aksi-reaksi”. Penguasaan konsep yang diperoleh yaitu:
a. Tarikan atau dorongan yang bekerja pada suatu benda dalam IPA dikenal sebagai gaya.
b. Gaya hadir sebagai akibat interaksi dua benda yang saling memberikan aksi dan reaksi satu sama lain, dengan besar gaya sama, tetapi berlawanan arah.
2
Resultan Gaya
Siswa dapat menganalisis perubahan gerak benda berdasarkan resultan gaya yang bekerja pada benda melalui demonstrasi tarik tambang.
Penguasaan konsep yang diperoleh yaitu:
a. Gaya menyebabkan perubahan bentuk dan perubahan gerak (kecepatan dan arah) pada benda.
b. Beberapa gaya dapat dipadukan. Perpaduan beberapa gaya dalam IPA dikenal sebagai resultan gaya. Besar dan arah resultan gaya bergantung pada besar dan arah gaya-gaya yang dipadukan.
3
Hukum I Newton
Siswa dapat menganalisis keadaan diam dan gerak benda berdasarkan sifat kelembamannya melalui praktikum hukum I Newton. Penguasaan konsep yang diperoleh yaitu:
a. Setiap benda mempunyai sifat kelembaman atau mempertahankan keadaannya.
b. Setiap benda yang terisolasi (tidak berinteraksi dengan lingkungannya) akan berada dalam kondisi diam atau tetap bergerak dengan kecepatan konstan.
4
Hukum II Newton
Siswa dapat menganalisis hubungan antara percepatan benda dengan massa dan resultan gaya benda melalui praktikum hukum II Newton.
Penguasaan konsep yang diperoleh yaitu:
a. Percepatan yang bekerja pada benda berbanding terbalik dengan massa benda.
b. Percepatan yang bekerja pada benda berbanding lurus dengan resultan gaya yang bekerja pada benda. Arah percepatan benda bergantung kepada arah resultan gaya.
Tahap kelima yang dilakukan adalah mengembangkan instrumen penilaian. Tahapan ini berfungsi untuk mengukur ketercapaian kompetensi yang diharapkan sebagai kriteria keberhasilan belajar. Pengembangan instrumen disusun berdasarkan tujuan pembelajaran. Komponen- komponen yang terdapat di instrumen penilaian yaitu teknik penilaian, daftar cek, skala penilaian, dan rubrik penilaian.
Tahap keenam yang dilakukan adalah mengembangkan strategi pembelajaran. Tahapan ini dilakukan dengan menentukan kegiatan yang akan dilakukan dalam pembelajaran. Strategi pembelajaran tertuang pada skenario pembelajaran.
Komponen-komponen yang terdapat di skenario pembelajaran yaitu kompetensi inti, kompetensi dasar, tujuan pembelajaran, media pembelajaran, dan langkah-langkah pembelajaran. Sedangkan langkah-langkah pembelajaran memuat fase-fase model learning cycle 5E, kegiatan pembelajaran, dan panduan kegiatan pembelajaran.
Tahap ketujuh yang dilakukan adalah mengembangkan materi pembelajaran. Materi pembelajaran tertuang pada bahan ajar. Tahapan ini dilakukan dengan mengembangkan bahan ajar yang diperlukan dalam proses pembelajaran hukum- hukum Newton tentang gerak. Bahan ajar yang digunakan berupa lembar kerja/lembar diskusi, latihan soal, dan bahan bacaan siswa.
UJIKELAYAKANPRODUK
Setelah menyelesaikan proses pengembangan, dilakukan uji kelayakan terhadap produk yang dihasilkan. Uji kelayakan dilakukan satu ahli materi dan satu ahli pembelajaran. Data diperoleh dengan menggunakan angket validasi.
Angket validasi menggunakan skala Guttman yang terdiri dari 2 jawaban yakni “layak” dan “tidak layak”. Aspek yang divalidasi beserta indikatornya disajikan pada Tabel 2. Angket juga menyediakan kolom komentar/saran sebagai acuan untuk menganalisis kelayakan secara kualitatif.
Komentar/saran selanjutnya digunakan sebagai acuan dalam melaksanakan revisi produk.
Tabel 2. Aspek dan Indikator Kelayakan Produk
Aspek Indikator Kelayakan Produk
Skenario pembelajaran
1. Konsep berkesesuaian dengan kebenaran IPA. (SP1)
2. Tujuan Pembelajaran
a. Tujuan pembelajaran menunjukkan urgensi kompetensi yang harus dikuasai siswa SMP. (SP2A) b. Tujuan pembelajaran berkesesuaian
terhadap tingkat kognitif siswa SMP kelas VIII. (SP2B)
c. Tujuan pembelajaran berkesesuaian terhadap kegiatan pembelajaran yang dikembangkan. (SP2B)
3. Skenario pembelajaran berkesesuaian dengan model learning cycle 5E. (SP3)
Bahan ajar
1. Konsep berkesesuaian dengan kebenaran IPA. (BA1)
2. Informasi yang terkandung di bahan ajar menggunakan kalimat yang efektif dan komunikatif. (BA2)
3. Komponen bahan ajar terdiri dari lembar kerja/lembar diskusi, latihan soal, dan bahan bacaan siswa. (BA3)
Instrumen penilaian
1. Konsep berkesesuaian dengan kebenaran IPA. (IP1)
2. Instrumen penilaian mengukur ketercapaian tujuan pembelajaran. (IP2) 3. Komponen instrumen penilaian terdiri
dari teknik penilaian, daftar cek, skala penilaian, dan rubrik penilaian. (IP3)
Berdasarkan uji kelayakan, diperoleh data hasil validasi pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak. Data hasil validasi pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Data Hasil Validasi Pembelajaran Hukum-Hukum Newton tentang Gerak
No Indikator Kelayakan
Skala Penilaian
P1 P2 P3 P4
V1 V2 V1 V2 V1 V2 V1 V2
1 SP1 L TL L L L L L L
2 SP2A SP2B SP2C
L L L
L L L
L L L
L L L
L L L
L L L
L L L
L L L
3 SP3 L L L L L L L L
4 BA1 L TL L L L L L L
5 BA2 L L L L L L L L
6 BA3 L L L L L L L L
7 IP1 L TL L L L L L L
8 IP2 L L L L L L L L
9 IP3 L L L L L L L L
Keterangan:
P1 = pembelajaran pertama tentang hukum III Newton
P2 = pembelajaran kedua tentang resultan gaya P3 = pembelajaran ketiga tentang hukum I
Newton
P4 = pembelajaran keempat tentang hukum II Newton
V1 = validator 1 (ahli pembelajaran) V2 = validator 2 (ahli materi) L = Layak
TL = tidak layak
Berdasarkan Tabel 3, pembelajaran pertama tentang hukum III Newton memenuhi dua dari tiga indikator kelayakan skenario pembelajaran, yaitu kesesuaian tujuan pembelajaran dan kesesuaian
105 model pembelajaran. Pembelajaran pertama tentang hukum III Newton memenuhi dua dari tiga indikator kelayakan bahan ajar, yaitu kesesuaian penggunaan informasi dan kelengkapan komponen bahan ajar.
Pembelajaran pertama tentang hukum III Newton memenuhi dua dari tiga indikator kelayakan instrumen penilaian, yaitu ketercapaian tujuan pembelajaran dan kelengkapan komponen instrumen penilaian. Kekurangan dari pembelajaran pertama tentang hukum III Newton pada indikator kelayakan skenario pembelajaran, bahan ajar, dan instrumen penilaian adalah terdapatnya konsep yang tidak berkesesuaian dengan kebenaran IPA. Kekurangan tersebut diperbaiki agar dihasilkan pembelajaran yang valid dan layak digunakan.
Berdasarkan Tabel 3, pembelajaran kedua tentang resultan gaya memenuhi seluruh indikator kelayakan skenario pembelajaran, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian tujuan pembelajaran, dan kesesuaian model pembelajaran. Pembelajaran kedua tentang resultan gaya memenuhi seluruh indikator kelayakan bahan ajar, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian penggunaan informasi, dan kelengkapan komponen bahan ajar. Pembelajaran kedua tentang resultan gaya memenuhi seluruh indikator kelayakan instrumen penilaian, yaitu kesesuaian konsep, ketercapaian tujuan pembelajaran, dan kelengkapan komponen instrumen penilaian.
Berdasarkan Tabel 3, pembelajaran ketiga tentang hukum I Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan skenario pembelajaran, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian tujuan pembelajaran, dan kesesuaian model pembelajaran. Pembelajaran ketiga tentang hukum I Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan bahan ajar, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian penggunaan informasi, dan kelengkapan komponen bahan ajar. Pembelajaran ketiga tentang hukum I Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan instrumen penilaian, yaitu kesesuaian konsep, ketercapaian tujuan pembelajaran, dan kelengkapan komponen instrumen penilaian.
Berdasarkan Tabel 3, pembelajaran keempat tentang hukum II Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan skenario pembelajaran, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian tujuan pembelajaran, dan kesesuaian model pembelajaran. Pembelajaran keempat tentang hukum II Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan bahan ajar, yaitu kesesuaian konsep, kesesuaian penggunaan informasi, dan kelengkapan komponen bahan ajar.
Pembelajaran keempat tentang hukum II Newton memenuhi seluruh indikator kelayakan instrumen penilaian, yaitu kesesuaian konsep, ketercapaian tujuan pembelajaran, dan kelengkapan komponen instrumen penilaian.
Produk hasil penelitian dan pengembangan ini diberi judul “Pembelajaran IPA: Hukum-Hukum Newton tentang Gerak”. Pembelajaran tersebut dimaksudkan untuk memfasilitasi siswa kelas VIII
SMP mengusai hukum-hukum Newton tentang gerak. Pembelajaran ini menggunakan model pembelajaran learning cycle 5E yang terdiri dari lima fase, yaitu Engagement (pendahuluan), Exploration (eksplorasi), Explanation (penjelasan), Elaboration (elaborasi) dan Evaluation (evaluasi).
Pembelajaran ini terdiri dari empat urutan pembelajaran, yaitu (1) pembelajaran pertama tentang hukum III Newton, (2) pembelajaran kedua tentang resultan gaya, (3) pembelajaran ketiga tentang hukum I Newton, dan (4) pembelajaran keempat tentang hukum II Newton. Setiap pembelajaran dilengkapi komponen-komponen berikut.
1. Skenario pembelajaran, yang memuat kompetensi inti, kompetensi dasar, tujuan pembelajaran, media pembelajaran, dan langkah-langkah pembelajaran.
2. Bahan ajar, yang memuat lembar kerja/lembar diskusi, latihan soal, dan bahan bacaan siswa.
3. Instrumen penilaian, yang memuat teknik penilaian, daftar cek, skala penilaian, dan rubrik penilaian.
Pembelajaran pertama adalah pembelajaran hukum III Newton. Pembelajaran ini bertujuan untuk memfasilitasi siswa dapat menganalisis gaya yang bekerja pada benda beserta interaksinya dengan benda lain. Kegiatan pembelajaran dirancang dengan melakukan demonstrasi “aksi-reaksi”. Selain untuk mencapai tujuan pembelajaran tersebut, pembelajaran ini dapat mengembangkan keterampilan memformulasikan model, yaitu dengan menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda tertentu. Selain konsep hukum III Newton, pembelajaran diperkaya dengan konsep lain seperti gaya tegangan tali, gaya berat, dan gaya normal.
Pembelajaran kedua adalah pembelajaran resultan gaya. Pembelajaran ini bertujuan untuk memfasilitasi siswa dapat menganalisis perubahan gerak benda. Kegiatan pembelajaran dirancang dengan melakukan demonstrasi tarik tambang.
Selain untuk mencapai tujuan pembelajaran tersebut, pembelajaran ini dapat mengembangkan beberapa keterampilan proses IPA. Pertama, keterampilan memformulasikan model, misalnya menggambarkan gaya-gaya yang bekerja pada benda. Kedua, keterampilan memformulasikan model, misalnya menuliskan gaya-gaya yang bekerja pada benda dengan menggunakan lambang matematika. Selain konsep resultan gaya, pembelajaran diperkaya dengan konsep lain, yaitu gaya gesek.
Pembelajaran ketiga adalah pembelajaran hukum I Newton. Pembelajaran ini bertujuan untuk memfasilitasi siswa dapat menganalisis keadaan diam dan gerak benda berdasarkan sifat kelembamannya. Kegiatan pembelajaran dirancang dengan melakukan praktikum hukum I Newton.
Selain untuk mencapai tujuan pembelajaran tersebut, pembelajaran ini dapat mengembangkan keterampilan memprediksi, yaitu dengan
mengembangkan asumsi berdasarkan data yang telah diperoleh, menentukan kondisi benda jika gaya geseknya dengan benda lain sama dengan nol. Selain konsep hukum I Newton, pembelajaran diperkaya dengan konsep lain, yaitu gaya gesek.
Pembelajaran keempat adalah pembelajaran hukum II Newton. Pembelajaran ini bertujuan untuk memfasilitasi siswa dapat menganalisis hubungan antara percepatan benda dengan massa dan resultan gayanya. Kegiatan pembelajaran dirancang dengan melakukan praktikum hukum II Newton. Selain untuk mencapai tujuan pembelajaran tersebut, pembelajaran ini dapat mengembangkan beberapa keterampilan proses IPA, seperti sebagai berikut.
1. Mengontrol variabel, yaitu dengan memanipulasi variabel-variabel yang digunakan dalam praktikum hukum II Newton. Misalnya menentukan hubungan antara percepatan yang bekerja pada benda (variabel kontrol) dengan massa bendanya (variabel bebas), maka resultan gaya yang bekerja pada benda (variabel terikat) harus dikendalikan agar tidak merusak data.
2. Melakukan pengukuran, yaitu dengan membandingkan kuantitas variabel menggunakan alat ukur yang sesuai. Misalnya mengukur panjang pita yang diketuk ticker timer menggunakan mistar.
3. Memformulasikan model, yaitu dengan menuliskan variabel-variabel yang digunakan dalam praktikum hukum II Newton dengan menggunakan lambang matematika. Misalnya percepatan yang bekerja pada benda dilambangkan dengan .
4. Menginterpretasi data, yaitu dengan menyimpulkan data praktikum hukum II Newton.
Misalnya percepatan yang bekerja pada benda berbanding terbalik dengan massa benda.
PENUTUP
Berdasarkan hasil uji kelayakan dan revisi, dapat disimpulkan bahwa penelitian dan pengembangan ini menghasilkan pembelajaran hukum-hukum Newton tentang gerak yang valid dan layak digunakan. Penelitian ini hanya dilakukan sebatas mengembangkan desain pembelajaran, sehingga disarankan agar dilakukan penelitian lanjutan berupa eksperimen untuk mengetahui efektivitas desain pembelajaran ini pada kelas yang nyata.
DAFTAR RUJUKAN
Glencoe. 2005. Physics: Principle and Problems.
Ohio: McGraw-Hill Companies.
Kabba, E. 2009. Based science instruction: Teaching science for understanding. Journal of Research in Science Teaching, 39(5): 410- 422.
Kemdikbud. 2014. Buku Guru Ilmu Pengetahuan Alam SMP/MTs Kelas VIII. Jakarta:
Kemdikbud.
Khusniati, M. & Pamelasari, S.D. 2014. Penerapan critical review terhadap buku guru IPA kurikulum 2013 untuk mengembangkan kemampuan mahasiswa dalam menyusun perangkat pembelajaran berpendekatan saintifik. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 3(2): 168-176.
Kulsum, U. & Hindarto, N. 2011. Penerapan model learning cycle pada sub pokok bahasan kalor untuk meningkatkan keaktifan dan hasil belajar siswa kelas VII SMP. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 7(2): 128-133.
Kurniawan, Y. 2015. Pengaruh penerapan interactive lecture demonstration (ILD) berorientasi conceptual change terhadap peningkatan pemahaman konsep siswa SMP pada materi hukum Newton. Jurnal Penelitian Pendidikan, 15(1): 61-68.
Listyawati, M. 2012. Pengembangan perangkat pembelajaran IPA terpadu di SMP. Journal of Innovative Science Education, 1(1): 61-69.
NRC. 2012. A Framework for K-12 Science Education: Practices, Crosscutting Concepts, and Core Ideas. Washington D.C.:
National Academies Press.
Nuroso, H. & Siswanto, J. 2010. Model pengembangan modul IPA terpadu berdasarkan perkembangan kognitif siswa.
Jurnal Penelitian Pembelajaran Fisika, 1(1):
35-46.
Prayitno, B.A., dkk. 2013. Prototipe Model Pembelajaran Konstruktivis-Kolaboratif untuk Memberdayakan Kemampuan Berpikir Kritis dan Keterampilan Proses Sains Siswa Akademik Bawah. Makalah disajikan dalam Seminar Nasional X Pendidikan Biologi UNS, Surakarta, 6 Juli.
Scott, T.F. & Schumayer, D. 2012. Exploratory factor analysis of a force concept inventory data set. The American Physical Society, 8(2): 1-10.
Suciati, N.N.A., dkk. 2014. Pengaruh model pembelajaran siklus belajar hipotetik- deduktif dengan setting 7E terhadap hasil belajar IPA ditinjau dari sikap ilmiah siswa SMP. e-Journal Program Pascasarjana Universitas Pendidikan Ganesha Program Studi IPA, 4(1): 1-14.
Tambunan, D.S. & Siregar, A.M. 2014. Pengaruh model pembelajaran berbasis masalah dengan menggunakan media kartun terhadap hasil belajar siswa pada materi pokok gaya dan hukum Newton di kelas VIII SMP Swasta An-Nizam Medan tahun pelajaran 2013/2014. Jurnal Inovasi Pembelajaran Fisika, 2(3): 28-37.
Taufiq, M. 2012. Remediasi miskonsepsi mahasiswa calon guru fisika pada konsep gaya melalui penerapan model siklus belajar (learning cycle) 5E. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia, 1(2):198-203.
107 Yasuda, J. & Taniguchi, M. 2013. Validating two
questions in the force concept inventory with subquestion. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 9(1): 1- 7.
Yaumi, M. 2013. Prinsip-Prinsip Desain Pembelajaran: Disesuaikan dengan Kurikulum 2013. Jakarta: Kencana Prenadamedia Group.
Yesinta, dkk. 2013. Integrasi scramble dalam pembelajaran ulang meremediasi kesulitan belajar siswa kelas VIII materi hukum Newton. Jurnal Pendidikan dan Pembelajaran, 2(9): 1-10.
Yogiharti, C.I. 2010. Peningkatan kualitas pembelajaran fisika umum melalui pembelajaran bermakna dengan menggunakan peta konsep. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 6(2): 104-107.
Yuliati, L. 2008. Model-Model Pembelajaran Fisika: Teori dan Praktek. Malang: LP3 UM.