Penerapan Model Guided Inquiry Learning dengan Media PhET Simulation untuk Meningkatkan Keterampilan Proses Sains dan Hasil Belajar Kognitif Siswa SMP
A. Latar Belakang Fenomena yang Diambil
Pembelajaran IPA di SMP Kota Magelang menunjukkan fenomena yang menarik sekaligus
mengkhawatirkan. Berdasarkan observasi awal di beberapa SMP di Kota Magelang, ditemukan bahwa sebagian besar pembelajaran IPA masih menggunakan pendekatan konvensional dengan metode
ceramah dan demonstrasi sederhana. Siswa cenderung pasif dalam proses pembelajaran dan mengalami kesulitan dalam memahami konsep-konsep abstrak seperti gelombang, getaran, fluida, dan konsep fisika lainnya.
Fenomena yang paling menonjol adalah rendahnya keterampilan proses sains siswa, yang terlihat dari ketidakmampuan mereka dalam merumuskan hipotesis, merancang eksperimen sederhana, menganalisis data, dan menarik kesimpulan berdasarkan bukti empiris. Hasil belajar kognitif siswa pada mata pelajaran IPA juga menunjukkan performa yang belum optimal, dengan rata-rata nilai ulangan harian masih di bawah Kriteria Ketuntasan Minimal (KKM).
Alasan Pemilihan Fenomena
Fenomena ini dipilih karena beberapa alasan strategis. Pertama, Kota Magelang sebagai kota pendidikan memiliki potensi besar untuk menjadi model implementasi inovasi pembelajaran. Kedua, infrastruktur teknologi di sekolah-sekolah di Kota Magelang sudah cukup memadai untuk mendukung pembelajaran berbasis teknologi. Ketiga, guru-guru IPA di Kota Magelang menunjukkan antusiasme tinggi untuk mengadopsi metode pembelajaran inovatif.
Keunikan dan Daya Tarik Fenomena
Yang menarik dari fenomena ini adalah kontradiksi antara ketersediaan fasilitas teknologi yang memadai dengan masih dominannya penggunaan metode pembelajaran konvensional. Sebagian besar SMP di Kota Magelang telah memiliki laboratorium komputer dan akses internet yang baik, namun pemanfaatan teknologi untuk pembelajaran IPA masih terbatas. Hal ini mengindikasikan adanya gap antara potensi teknologi dengan praktik pembelajaran di lapangan.
Urgensi Penelitian
Fenomena ini harus diteliti karena beberapa alasan mendesak. Pertama, pembelajaran IPA yang tidak mengembangkan keterampilan proses sains akan menghasilkan lulusan yang tidak siap menghadapi tantangan abad 21. Kedua, rendahnya hasil belajar kognitif akan berdampak pada kemampuan siswa
dalam melanjutkan pendidikan ke jenjang yang lebih tinggi. Ketiga, ketidakoptimalan pemanfaatan teknologi dalam pembelajaran menunjukkan pemborosan sumber daya pendidikan.
Research Gap
Dari kajian literatur yang telah dilakukan, ditemukan beberapa research gap yang signifikan:
1. Gap Implementasi: Meskipun penelitian tentang efektivitas Guided Inquiry Learning dan PhET Simulation telah banyak dilakukan secara terpisah, penelitian yang mengintegrasikan kedua pendekatan ini masih terbatas, khususnya di konteks SMP di Indonesia.
2. Gap Kontekstual: Sebagian besar penelitian terdahulu dilakukan di kota-kota besar atau dalam setting laboratorium yang terkontrol. Penelitian di kota menengah seperti Magelang dengan karakteristik sekolah yang beragam masih jarang dilakukan.
3. Gap Metodologis: Penelitian terdahulu lebih banyak fokus pada satu aspek (keterampilan proses sains atau hasil belajar kognitif), sedangkan penelitian yang mengkaji kedua aspek secara simultan masih terbatas.
Novelty
Kebaruan penelitian ini terletak pada beberapa aspek:
1. Integrasi Model dan Media: Penelitian ini mengintegrasikan Guided Inquiry Learning dengan PhET Simulation secara sistematis dalam satu framework pembelajaran yang koheren.
2. Dual Focus: Penelitian ini mengkaji dampak terhadap dua aspek sekaligus (keterampilan proses sains dan hasil belajar kognitif) dengan pendekatan yang holistik.
3. Konteks Lokal: Penelitian ini dilakukan dalam konteks SMP di Kota Magelang dengan mempertimbangkan karakteristik lokal siswa dan lingkungan belajar.
4. Pendekatan Praksis: Penelitian ini tidak hanya mengukur efektivitas tetapi juga mengkaji proses implementasi untuk memberikan rekomendasi praktis bagi guru.
B. Rumusan Masalah
1. Bagaimana pengaruh penerapan model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation terhadap keterampilan proses sains siswa SMP di Kota Magelang?
2. Bagaimana pengaruh penerapan model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation terhadap hasil belajar kognitif siswa SMP di Kota Magelang?
3. Bagaimana respons siswa terhadap implementasi model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation dalam pembelajaran IPA?
4. Apa saja tantangan dan kendala yang dihadapi dalam implementasi model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation di SMP Kota Magelang?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan Umum
Menganalisis pengaruh penerapan model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation untuk meningkatkan keterampilan proses sains dan hasil belajar kognitif siswa SMP di Kota Magelang.
Tujuan Khusus
1. Menganalisis pengaruh penerapan model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation terhadap keterampilan proses sains siswa SMP di Kota Magelang.
2. Menganalisis pengaruh penerapan model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation terhadap hasil belajar kognitif siswa SMP di Kota Magelang.
3. Mendeskripsikan respons siswa terhadap implementasi model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation dalam pembelajaran IPA.
4. Mengidentifikasi tantangan dan kendala dalam implementasi model Guided Inquiry Learning dengan media PhET Simulation serta merumuskan solusi alternatif.
D. Metode Penelitian Pendekatan Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan mixed methods dengan desain embedded experimental model.
Pendekatan kuantitatif digunakan untuk mengukur pengaruh perlakuan terhadap keterampilan proses sains dan hasil belajar kognitif, sedangkan pendekatan kualitatif digunakan untuk mengeksplorasi proses implementasi dan respons siswa.
Subjek/Objek Penelitian
Subjek Penelitian: Siswa kelas VIII SMP di Kota Magelang
Populasi: Seluruh siswa kelas VIII SMP Negeri dan Swasta di Kota Magelang
Sampel: 2 kelas dari SMP yang memiliki fasilitas laboratorium komputer memadai (1 kelas eksperimen dan 1 kelas kontrol), dengan total sekitar 60-70 siswa
Objek Penelitian: Keterampilan proses sains dan hasil belajar kognitif pada materi getaran, gelombang, dan bunyi
Teknik Pengumpulan Data
1. Data Kuantitatif:
Pre-test dan Post-test: Menggunakan instrumen tes keterampilan proses sains dan tes hasil belajar kognitif
Observasi Terstruktur: Menggunakan rubrik penilaian keterampilan proses sains selama pembelajaran
Dokumentasi: Nilai rapor dan hasil ujian sebelumnya sebagai data pendukung 2. Data Kualitatif:
Wawancara Semi-terstruktur: Dengan siswa dan guru untuk mengeksplorasi pengalaman dan respons
Observasi Partisipatif: Mengamati proses pembelajaran secara mendalam
Focus Group Discussion: Dengan siswa untuk menggali respons terhadap model pembelajaran Jurnal Reflektif: Catatan harian siswa selama proses pembelajaran
Teknik Analisis Data
1. Analisis Kuantitatif:
Statistik Deskriptif: Mean, median, modus, standar deviasi untuk menggambarkan data Uji Normalitas: Shapiro-Wilk test untuk menguji distribusi data
Uji Homogenitas: Levene's test untuk menguji kesamaan varians
Uji Hipotesis: Independent t-test atau Mann-Whitney U test (tergantung normalitas data) untuk membandingkan kelas eksperimen dan kontrol
Effect Size: Cohen's d untuk mengukur besaran pengaruh perlakuan 2. Analisis Kualitatif:
Analisis Tematik: Mengidentifikasi tema-tema yang muncul dari data wawancara dan observasi Coding: Open coding, axial coding, dan selective coding
Triangulasi: Membandingkan data dari berbagai sumber untuk validitas Member Checking: Konfirmasi hasil analisis dengan partisipan
3. Integrasi Data:
Convergent Analysis: Membandingkan hasil kuantitatif dan kualitatif
Joint Display: Tabel yang mengintegrasikan temuan kuantitatif dan kualitatif
E. Tinjauan Pustaka Landasan Teori
1. Teori Konstruktivisme
Teori konstruktivisme Piaget dan Vygotsky menjadi landasan utama penelitian ini. Konstruktivisme menekankan bahwa siswa secara aktif membangun pengetahuan melalui interaksi dengan lingkungan dan pengalaman langsung. Dalam konteks Guided Inquiry Learning, siswa membangun pemahaman konsep IPA melalui proses investigasi yang terarah.
2. Teori Pembelajaran Inkuiri
Model Guided Inquiry Learning didasarkan pada teori pembelajaran inkuiri yang dikembangkan oleh Dewey dan Bruner. Teori ini menekankan pentingnya proses penemuan dalam pembelajaran, di mana
siswa didorong untuk merumuskan pertanyaan, mencari jawaban, dan membangun pemahaman melalui investigasi sistematis.
3. Teori Multimedia Learning
Teori multimedia learning dari Richard Mayer menjadi dasar penggunaan PhET Simulation dalam pembelajaran. Teori ini menjelaskan bagaimana kombinasi teks, gambar, dan elemen interaktif dapat meningkatkan proses encoding dan retrieval informasi dalam memori siswa.
4. Keterampilan Proses Sains
Keterampilan proses sains meliputi keterampilan dasar (mengamati, mengklasifikasi, memprediksi, mengukur, menyimpulkan, dan mengkomunikasikan) dan keterampilan terintegrasi (merumuskan hipotesis, mengidentifikasi variabel, merancang eksperimen, menginterpretasi data). Pengembangan keterampilan ini essential dalam pembelajaran IPA yang bermakna.
5. Hasil Belajar Kognitif
Berdasarkan taksonomi Bloom yang direvisi, hasil belajar kognitif mencakup enam tingkatan: mengingat, memahami, mengaplikasikan, menganalisis, mengevaluasi, dan mencipta. Penelitian ini fokus pada peningkatan kemampuan kognitif tingkat tinggi melalui pembelajaran inkuiri.
Penelitian Terdahulu
1. Kristianto, K., Ki`i, O. A., & Dewa, E. (2023)
Penelitian tentang penerapan simulasi PhET sebagai virtual laboratorium pada materi getaran,
gelombang dan bunyi menunjukkan peningkatan signifikan dalam pemahaman konsep dan aktivitas belajar siswa kelas VIII SMP Negeri 3 Kupang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa PhET Simulation efektif dalam memvisualisasikan konsep abstrak dan meningkatkan keterlibatan siswa dalam
pembelajaran.
Relevansi: Penelitian ini memberikan bukti empiris tentang efektivitas PhET Simulation dalam pembelajaran IPA, khususnya pada materi yang sama dengan penelitian yang akan dilakukan.
Gap: Penelitian ini hanya fokus pada PhET Simulation tanpa mengintegrasikannya dengan model pembelajaran inkuiri yang sistematis.
2. Rahman Hakim, A. (2023)
Penelitian tentang efektivitas pembelajaran fisika model discovery learning dengan PhET Simulation pada materi fluida dinamis menunjukkan hasil yang positif dalam meningkatkan pemahaman konsep siswa.
Model discovery learning terbukti efektif ketika dikombinasikan dengan simulasi interaktif.
Relevansi: Penelitian ini menunjukkan pentingnya integrasi model pembelajaran konstruktivis dengan teknologi simulasi.
Gap: Penelitian ini menggunakan discovery learning, bukan guided inquiry learning, dan belum mengkaji keterampilan proses sains secara komprehensif.
3. Reny Indah Whayuni & Laily Rosdiana (2023)
Penelitian yang paling relevan dengan penelitian ini menunjukkan bahwa penerapan model guided inquiry learning dengan media PhET Simulation dapat meningkatkan keterampilan proses sains peserta didik SMP. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam semua aspek keterampilan proses sains.
Relevansi: Penelitian ini memiliki fokus yang sama dengan penelitian yang akan dilakukan, yaitu guided inquiry learning dengan PhET Simulation untuk meningkatkan keterampilan proses sains.
Gap: Penelitian ini belum mengkaji hasil belajar kognitif secara komprehensif dan dilakukan dalam konteks yang berbeda.
4. Ruhiat, Y., & Sari Utami, I. (2019)
Penelitian tentang penerapan model inkuiri terbimbing berbantuan PhET untuk meningkatkan
keterampilan proses sains siswa pada konsep gerak harmonik sederhana menunjukkan hasil yang positif.
Integrasi inkuiri terbimbing dengan simulasi terbukti efektif dalam mengembangkan keterampilan proses sains.
Relevansi: Penelitian ini memberikan bukti bahwa kombinasi inkuiri terbimbing dengan PhET Simulation efektif untuk pengembangan keterampilan proses sains.
Gap: Penelitian ini fokus pada konsep gerak harmonik sederhana, bukan pada materi getaran, gelombang, dan bunyi yang lebih luas.
5. Subeki, R. S., Astriani, D., & Qosyim, A. (2022)
Penelitian tentang media simulasi PhET berbasis inkuiri terbimbing materi getaran dan gelombang menunjukkan peningkatan keterampilan proses sains peserta didik. Penelitian ini mengkonfirmasi efektivitas integrasi PhET Simulation dengan pendekatan inkuiri dalam pembelajaran IPA.
Relevansi: Penelitian ini menggunakan materi yang sama (getaran dan gelombang) dan pendekatan yang serupa dengan penelitian yang akan dilakukan.
Gap: Penelitian ini belum mengkaji hasil belajar kognitif dan dilakukan dengan metodologi yang berbeda.
Sintesis Penelitian Terdahulu
Berdasarkan kajian penelitian terdahulu, dapat disimpulkan bahwa:
1. PhET Simulation terbukti efektif dalam meningkatkan pemahaman konsep dan keterlibatan siswa dalam pembelajaran IPA
2. Model pembelajaran inkuiri (guided inquiry, discovery learning) efektif dalam mengembangkan keterampilan proses sains
3. Integrasi model pembelajaran konstruktivis dengan teknologi simulasi memberikan hasil yang lebih baik dibandingkan penggunaan metode konvensional
4. Masih terdapat gap dalam penelitian yang mengkaji secara komprehensif dampak integrasi guided inquiry learning dengan PhET Simulation terhadap keterampilan proses sains dan hasil belajar kognitif secara simultan
Kerangka Konseptual
Penelitian ini didasarkan pada asumsi bahwa integrasi Guided Inquiry Learning dengan PhET Simulation akan menciptakan lingkungan belajar yang optimal untuk pengembangan keterampilan proses sains dan peningkatan hasil belajar kognitif. PhET Simulation berfungsi sebagai virtual laboratory yang
memungkinkan siswa melakukan investigasi tanpa kendala teknis, sementara Guided Inquiry Learning memberikan struktur pembelajaran yang sistematis untuk mengembangkan kemampuan berpikir ilmiah siswa.
