KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS SEBELAS MARET

PROGRAM DOKTOR ILMU PENDIDIKANS U R A K A R T A

2011

Oleh :LUGTYASTYONO BN

HARYANTO

L E A R N I N G S C I E N C E( B E L A J A R S A I N S )

Tugas Mata Kuliah Pengembangan Model Pembelajaran

InovatifProf.Dr. Sri Anitah W,M.Pd

Sebuah eksperimen dalam pembelajaran dilakukan yang berupa pipa/tabung logam berbentuk kurva dan menyerupai mata burung. Sebuah bola logam diujung tabung tersebut, selanjutnya bola tersebut ditembakkan dengan kecepatan tinggi kedalam tabung, sehingga akan keluar diujung tabung yang lain. Pertanyaannya adalah bagaimanakah arah bola tersebut keluar ?

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Mc Closkey, M caramazaa A,Green, B (1980)

Hal 208

A.Problem Intuitif Mata Pelajaran Sains

Figure 6-1 : Where will the ball go (Di mana bola Jatuh )

Terdapat dua alternative jawaban

1. Bola tersebut melesat keluar dengan arah membentuk kurva, hal ini disebabkan karena bola itu memerlukan kekuatan/momentum untuk keluar dari tabung, momentum tersebut menyebabkan bola keluar dengan pola seperti kurva setelah keluar tabung.

2. bola akan terus bergerak dengan kecepatan konstan dan lurus sampai terdapat kekuatan yang mendorong bola tersebut.

pada abad pertengahan kedua jawaban tersebut adalah salah karena nampaknya hanya berdasarkan theory of impetus (teori daya pendorong) jawaban yang benar adalah berdasarkan konsep gerak benda dari Newton, yaitu bola tersebut akan bergerak membentuk pola lurus, bola tersebut akan bergerak sampai ada daya eksternal terhadap benda tersebut.

Figure 6-2 : two possible answer to the tube problem (dua kemungkinan jawaban untuk masalah tabung )curved path ( Lengkung Tepuk ) Straight path ( jalan lurus )

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Mc Closkey, M caramazaa A,Green, B (1980)

Hal 208

Figure 6-3 :Two Possible explanation for the tube problem (Dua Kemungkinan penjelasan untuk masalah tabung )

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Mc Closkey, M caramazaa A,Green, B (1980)

Siswa A : Momentum yang diperoleh ia pergi di sekitar sini (melalui tabung), baik kekuatan memegang telah memberikan momentum sudut, sehingga datang sekitar sini (keluar tabung), masih memiliki beberapa momentum kiri, tetapi kehilangan momentum sebagai kekuatan menghilang

Siswa B : Bola akan terus bergerak dalam garis jauh dari sini (ujung tabung), itu akan terus berjalan sampai gaya beberapa tindakan pada bola. Jika tidak ada gaya bekerja pada bola, itu hanya akan terus

Hal 209

Hal terpenting dari demonstrasi/percobaan tersebut adalah implikasinya dalam pembelajaran bahwa sebuah pembelajaran seharusnya memperhatikan fakta bahwa para siswa telah memiliki intuisi atau konsep tentang sains. Karena itu, pembelajaran tidak bisa dipandang sebagai penyediaan pengetahuan tentang keseluruhan topik yang baru, tetapi pembelajaran melibatkan konsep fisika/sains yang telah dimiliki siswa sebelumnya, dan mencoba merubah atau membangun konsepsi tersebut.

Penelitian tentang pendidikan sains telah berhasil merubah dari pandangan tradisional menjadi sebuah teori Perubahan Konsep belajar (Caret, 1986; Hewson, Beeth & Torley, 1998; Posner, Strike, Hewson & Gertzog, 1982;

Strike & Posner, 1985, 1992). Menurut pandangan tradisional, belajar adalah menambahkan fakta-fakta kedalam memori seseorang, sebaliknya, menurut Pandangan Perubahan Konsep, belajar terjadi apabila model mental seseorang (konsep yang masih lemah) diganti dengan model atau konsep yang baru. Teori perubahan Konsep berakar dari Pendapat Piaget (1985), sebuah teori klasik yang menyatakan bahwa anak-anak merestruktur pengetahuan mereka, apabila pengalamannya yang dimiliki sebelumnya tidak sesuai dengan pengetahuan mereka yang baru, dan inilah yang memunculkan sebuah Model Pembelajaran Sains yang penting.

Menurut Conceptual-change theory (Teori Perubahan Konsep), belajar mencakup tiga langkah:

1. Mengenali sebuah anomali/kejanggalan; melihat bahwa model mental/konsep yang baru tidak mampu menjelaskan fakta-fakta yang bisa diobservasi, yakni menyadari bahwa anda memiliki miskonsepsi yang harus dibuang atau diperbaiki;

2. Mengkonstruksi sebuah model baru; Menemukan sebuah model mental yang cukup yang mampu menjelaskan fakta-fakta yang bisa diobeservasi; yakni merubah suatu model menjadi model yang lain.

3. Menggunakan sebuah model yang baru; apabila dihadapkan dengan sebuah masalah, gunakan model baru tersebut untuk menemukan sebuah solusi; yaitu mampu menjalankan model baru tersebut.

Kesimpulannya, pada bab ini dibahas empat konsep

1. Siswa harus mengatasi miskonsepsi mereka yang bertentangan dengan sains di sekolah, yaitu mereka bisa membuang model-model mental yang sudah ada.

2. Siswa harus memperbaiki atau mengganti miskonsepsi mereka; yaitu mereka harus mengkonstruk model-model baru yang menggantikan model yang lama.

3. Siswa harus mengembangkan ketrampilan untuk berfikir secara ilmiah; yaitu; mereka perlu menggunakan meodel mental mereka yang varu,

4. Siswa harus mendapatkan isi ilmu pengetahuan yang akan membuatnya mulai berubah dari yang belum berpengalaman menjadi ahli.

B. Mengenali Anomali; Membuang sebuah Miskonsepsi

Menurut Pandangan Tradisional, Tujuan pembelajaran Sains adalah mendeskripsikan alam, termasuk mendeskripsikan hubungan antar variable yang dapat dinyatakan dengan hukum seperti, kekuatan = Massa X Kecepatan.Penelitian oleh McCloskey dkk (1980) menunjukkan bahwa siswa bisa memasuki situasi belajar dengan konsep-konsep sains (atau ketiadaan Konsep-konsep sains) tertentu yang sudah ada, sehingga langkah pertama dalam pendidikan Sains seharusnya membantu siswa mengenali kekurangan konsep-konsep mereka.

C. Penelitian tentang Miskonsepsi-Miskonsepsi siswa terhadap Fisika

kartun berjalan dari dari titik A ke titik B dengan laju konstan kecepatan. menarik garis yang sesuai dengan jalan yang karakter akan mengambil jalan turun dari tepi tebing, terdapat empat kemungkinan jawaban:1. Ia akan berlari dalam beberapa jarak horizontal dan

kemudian jatuh lurus kebawah;2. Ia akan berkari dalam beberapa jarak horizontal,

selanjutnya secara bertahap turun ke bawah;3. Ia akan segera jatuh kebawah, mendapatkan

sebuah konstan untuk kedepan, dan mempercepat kecepatan turun kebawah;

4. Ia akan jatuh lurus kebawah segera setelah ia meninggalkan ujung tebing.

Figure 6-4 :how does a moving object fall over a cliff ( bagaimana gerak benda yang jatuh dari tebing )

Anggaplah bahwa kartun berjalan dari dari titik A ke titik B dengan laju konstan kecepatan. menarik garis yang sesuai dengan jalan yang karakter akan mengambil jalan turun dari tepi tebing

Hal 212

Figure 6-5 :four possible paths for a falling body (empat kemungkinan jalan untuk tubuh yang jatuh )

Running character (menjalankan karakter ) edge of cliff (tepi tebing )

Hal 213

Figure 6-6 :where will the ball fall (di mana bola jatuh akan )

misalkan Anda berjalan dengan kecepatan konstan, memegang bola berat jika Anda menjatuhkan bola di titik x di mana jatuhnya bola akan menarik jalur bola jatuh

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Mc Closkey 1983 )

Hal 214

Figure 6-7 :Ada 3 Kemunkinan bola akan jatuh di tanah A, B atu C

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Mc Closkey (1983)

Hal 214

Figure 6-8 :what is the path of the rocket (apa jalan roket )

Sebuah roket bergerak menyamping dari titik A ke titik B mesin dihidupkan untuk 2 detik pada titik B, seperti roket perjalanan ke titik C menggambar jalur roket

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Clement ( 1982 )

Hal 215

Figure 6-9 :Two Answer to the problem (Dua Jawaban untuk masalah ini )

Correct answer ( jawaban yang benar ) Typical incorrect answer (Khas benar jawabannya )

Sumber: dicetak ulang dengan izin dari Clement ( 1982 )

Hal 216

D. Implikasi untuk Pembejaran; Mengkonfrontir Miskonsepsi Siswa

• Metode Prediksi-Observasi-Eksplanasi (POE).

• Menciptakan Konflik Kognitif di Kelas• Halangan-halangan untuk

mengenali sebuah Anomali• Apakah Konflik Kognitif harus

ada bersamaan dengan Kegiatan

Figure 6-10 ( angka 6-10 ) Model Peredaran darah tunggal dan Peredaran darah ganda pada sistem peredaran darah manusia

Model Peredaran darah tunggal Peredaran darah ganda

Sumber: Chi M T H ( 2000 )

Hal 222

E. Inisiasi Perubahan Konsep; Membangun Sebuah Konsepsi Baru

Theory: Belajar sebagai Asimilasi Vs AkomodasiAsimilasi, yaitu mereka menyesuaikan informasi baru

yang diterima dengan pengetahuannya yang telah adaPandangan Asimilasi adalah tidak lengkap karena tidak dapat menghitung bentuk bentuk radikal dari perubahan konsep. Seperti mengganti teori Impetus dengan teori gerak Newton.

Akomodatif, siswa harus mengganti atau mereorganisasi konsep-konsep sentral mereka, karena konsep siswa saat ini tidak cukup bisa menjelaskan fenomena-fenomena baru dengan sukses. (Posner, et al, 1982;212)

Figure 6-11 ( angka 6-11 ) Model Menggunakan air mengalir untuk memahami sebuah sirkuit listrikelectrical-flow system (sistem aliran listrik ) water-flow system ( sistem aliran air )

Hal 224

F. Penelitian Tentang Model-Model Analogi Yang Efektif

pada gambar 6-3 dan cobalah menjawab pertanyaan-pertanyaan berikut; andaikan anda mendorong kebawah dan menarik keatas pegangan pompa beberapa kali tetapi tidak ada udara keluar, apa yang salah/rusak?

Gambar 6-12 : Koordinasi penjelasan verbal dan visual tentang bagaimana sebuah pompa ban sepeda bekerja

Figure 6-11 ( angka 6-11 ) Koordinasi penjelasan verbal dan visual tentang bagaimana sebuah pompa ban sepeda bekerja

-Handle (Pegangan ) - As The rod is pulled out ( cabang batang ditarik keluar ) - As The rod is pulled out ( cabang batang ditarik keluar )-air passes throught the piston (udara melewati piston ) - The iniet valve closes ( katup menutup )- Iniet Valve ( katup mbembuka ) - An the Piston forces air through the outlet valve ( -An this the area between the Piston and the outlet valve ( katub membuka udara keluar ) ( ruangan terdapat piston dan katup keluar )

Hal 226

G. Implikasi Dalam Pembelajaran; Meningkatkan Perubahan Konsep

Implikasi penelitian tentang model analogi dalam sains adalah guru fisika/sains seharusnya memandang pembelajaran sebagai sebuah proses membantu siswa mendapatkan teori-teori yang benar tentang fenomena sains.

H. Mengembangkan Alasan Ilmiah; Menggunakan Sebuah Konsep Baru.Langkah berikutnya dalam proses perubahan konsep adalah aplikasi- kemampuan untuk menggunakan pengetahuan seseorang untuk memberikan alasan ilmiah melalui eksperimen. Menurut pendekatan tradisional, alasan ilmiah adalah sebuah proses pengujian hipotesis yang mana siswa secara sistematis menguji setiap hipotesis yang ada. Teori Perubahan Konsep menyarankan jenis alas an ilmiah yang kedua; penciptaan hipotesis, apa yang terjadi pada pengujian hipotesis yang gagal?

I. Penelitian Tentang Pemikiran Ilmiah Siswa

Pada dasarnya, Pendidik Sains dihadapkan dengan dua perbedaan konsep penelitian ilmiah; Alasan Ilmiah untuk pengujian hipotesis yang sistematis, dan Alasan Ilmiah untuk penyusunan hipotesis.

Figure 6-16( angka 6-16) Sebuah bola yang berat atau ringan dapat ditempatkan di posisi tinggi, sedang, atau rendah di trek, bagaimana berat bola mempengaruhi seberapa jauh bola sasaran akan bergerak ?

 

Light ball ( bola bercahaya ) Heavy ball ( Bola berat )High( tinggi )Medium ( sedang )Low ( rendah )

Hal 235

Gambar 6-20 : Faktor yang menentukan seberapa jauh pegas akan meregang

Hal 241

K. Membangun Kepakaran Ilmiah Belajar Untuk Membangun dan Menggunakan Pengetahuan Ilmiah

THEORY: PERBEDAAN KUALITATIF DAN KUANTITATIFPada bagian ini membahas bahwa belajar Sains meliputi mengenali miskonsepsi seseorang, membangun konsep baru, dan menggunakan konsep baru dalam penelitian ilmiah.Pakar dan Pemula bisa berbeda secara kuantitatif (dalam hal seberapa banyak yang mereka tahu) juga seara kualitatif (dalam hal apa yang mereka tahu)Singkatnya, jika para Pakar melihat sebuah permasalahan berbeda dengan yang dilakukan Pemula, maka pembelajaran seharusnya mendorong siswa untuk berfikir seperti layaknya seorang Pakar/ahli. Penelitian perbandingan pakar dan pemula sains ini telah menunjukkan bahwa mereka tidak hanya berbeda secara kualitas tetapi juga secara kuantitas. (Carey, 1986).

L. Penelitihan Membandingkan Pakar / Ahli Fisika dan Pemula

Problem mobil seperti pada gambar 6-24, yang merupakan domain fisika Kinematik. Kinematik meliputi kajian tentang gerak, dan bab tantang kinematik dalam buku-buku fisika berisi tentang rumus-rumus yang terkait dengan variabel-variabel seperti waktu, jarak, rata-rata kecepatan, kecepatan awal, kecepatan akhir, dan percepatan.

Gambar 6-24 : Sebuah mobil berjalan 25 meter per detik dibawa untuk beristirahat pada tingkat konstan dalam 20 detik dengan menerapkan rem seberapa jauh melakukannya bergerak setelah rem diterapkan

Hal 247

lots of sunlight ( banyak terkena sinar matahari No Sunlight ( tanpa Sinar matahari )Tanaman menghasilkan banyak bahan makanan Tanaman menghasilkan

sedikit bahan makanan

Figure 6-21 ( angka 6-21) ini tes yang baik atau buruk yang faktor faktors menentukan pertumbuhan tanamanPlant A ( tanaman A ) Plant B ( tanaman B )

Hal 243

M. Implikasi Untuk Pembelajaran : Mendorong Kepakaran Ilmiah

Shavelson (1972, 1974) memberikan analisis yang menarik bahwa siswa menstruktur pengetahuan mereka dari pembelajaran fisika yang didapatkan. Implikasi terhadap pembelajaran,

Simon (1980) bahwa pelatihan Sains seharusnya mencakup dua tujuan dasar: Untuk memberikan dasar pengetahuan yang banyak, dan untuk mengembangkan strategi pemecahan masalah yang terkait dengan Sains.

Hayes (1985) memperkirakan bahwa untuk menjadi seorang pakar pada suatu bidang memerlukan studi sekitar 10 tahun. Disamping itu, untuk mencapai kepakaran, seseorang harus memiliki pengelaman luas seperti yang dilakukan oleh para pakar (Simon, 1980).

N. Ringkasan Perubahan konsep meliputi 3 langkah, yaitu:1. Mengenali anomaly, 2. Mengkonstruksi sebuah model baru, 3. Menggunakan model baru.4 aspek perubahan konsep dalam pembelajaran Sains.4. Siswa masuk kelas dengan memiliki konsep awal

yang berbeda dengan konsep yang dimiliki guru5. Siswa harus mengganti miskonsepsi mereka dengan

konsep yang baru6. Siswa perlu mengembangkan ketrampilan berfikir

ilmiah7. Siswa perlu mendapatkan pengetahuan yang

dibutuhkan untuk merubah dari pemula menjadi ahli/pakar.

Kesimpulannya

kebanyakan perubahan konsep dalam Pembelajaran Sains mencakup pandangan Sains sebagai sebuah proses pembuatan perubahan konsep pengetahuan siswa bukan proses menambahkan informasi pada memori siswa.