7

Bab II Tinjauan Pustaka

II.1 Stoikiometri dan Karakteristiknya

Pertanyaan yang mengawali gagasan penelitian ini adalah, “Apa itu stoikiometri

dan mengapa penting?” Pertanyaan lainnya muncul berdasarkan pengalaman di

lapangan yaitu, “Mengapa stoikiometri dianggap sulit oleh kebanyakan siswa?”

Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka dilakukan studi pustaka terhadap

beberapa jurnal dan laporan penelitian dari berbagai tempat, sehingga diperoleh

pengertian tentang stoikiometri dan karakteristiknya. Di antara karakteristik

stoikiometri tersebut adalah topik stoikiometri mengandung banyak konsep

penting, konsep-konsep tersebut cukup mendasar untuk mendukung pemahaman

konsep lain. Selain itu, keterkaitan antar konsep dalam topik stoikiometri cukup

rumit dan sulit dipahami oleh siswa, serta menimbulkan banyak miskonsepsi.

Secara lebih lengkap pengertian dan karakteristik stoikiometri diuraikan di bawah

ini.

II.1.1 Pengertian Stoikiometri

Stoikiometri (stoy-kee-ah-meh-tree) berasal dari bahasa Greek stoicheion yang

berarti unsur dan metron yang berarti pengukuran. Bidang bahasan stoikiometri

menyangkut studi kuantitatif atau pengukuran, yang berhubungan dengan

banyaknya unsur dalam senyawa (dalam beberapa pustaka disebut stoikiometri

komposisi) dan banyaknya zat dalam reaksi kimia (stoikiometri reaksi). Secara

sederhana, stoikiometri merujuk pada perbandingan unsur dalam molekul dan

perbandingan zat dalam reaksi-reaksi kimia.15,16

Pada stoikiometri komposisi terdapat istilah kesetaraan stoikiometri. Kesetaraan

stoikiometri dari dua jenis unsur dalam suatu rumus kimia adalah perbandingan

mol dari unsur-unsur tersebut sesuai dengan yang tercantum dalam rumus

kimianya.16

8

Stoikiometri reaksi mencakup semua tahap penting dalam perhitungan yang

menggunakan persamaan kimia setara. Perhitungan tersebut dilakukan untuk

meramalkan hubungan antara jumlah pereaksi dan hasil reaksi dalam suatu reaksi

kimia.17 Penerapan konsep stoikiometri yang paling umum dilakukan di

laboratorium adalah ketika harus menghubungkan massa pereaksi yang

diperlukan dengan massa produk yang diinginkan.16

Secara umum, terdapat tiga tahap dalam perhitungan stoikiometri reaksi, yaitu:

(a) Mencari pereaksi atau hasil reaksi yang diketahui massanya dalam cuplikan

dan rumus kimianya. Menggunakan berat molekul zat tersebut untuk

mengubah gram cuplikan menjadi mol. Tahap ini adalah suatu perhitungan

yang secara langsung mengubah massa menjadi mol.

(b) Menggunakan angka koefisien dalam persamaan reaksi setara untuk

membuat perbandingan mol yang dapat mengubah mol zat tersebut menjadi

mol suatu zat lainnya dalam reaksi tersebut.

(c) Menggunakan berat molekul dari zat lain itu untuk mengubah mol zat

tersebut menjadi gram. Seperti pada tahap pertama, ini adalah perhitungan

massa zat dari molnya. Di sini digunakan stoikiometri dari persamaan

kimia.17

Untuk sampai pada tahap perhitungan stoikiometri reaksi maka ada satu tahap

penting yang terpadu dengan perhitungan tersebut yaitu penyetaraan persamaan

kimia. Meskipun tidak ada satu cara yang pasti dalam penyetaraan persamaan

kimia, tapi secara umum langkah-langkahnya bisa dirumuskan sebagai berikut :

(a) Mengidentifikasikan semua pereaksi dan hasil reaksi kemudian menuliskan

rumus molekul yang benar, masing-masing pada sisi kiri dan kanan

persamaan

(b) Menyetarakan persamaan tersebut dengan mencoba berbagai koefisien tetapi

tidak mengubah angka subskrip.

9

(c) Penyetaraan bisa diawali dari unsur yang hanya muncul sekali di kedua sisi

persamaan, baru kemudian menyetarakan juga unsur yang muncul lebih dari

sekali.

(d) Memeriksa ulang hasil penyetaraan untuk memastikan jenis dan jumlah unsur

sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi.

II.1.2 Konsep-Konsep dalam Stoikiometri

Secara umum, topik stoikiometri didominasi oleh konsep mol.16 Menurut tinjauan

tiga dunia dalam kimia (dunia makroskopik, dunia atom, dan dunia lambang),

konsep mol merupakan jembatan kimia antara dunia makroskopik dan dunia

atom. Dalam hal ini dunia makroskopik menyangkut pengukuran massa zat dalam

satuan gram, sedangkan dunia atom menyangkut jumlah partikel dalam mol

tertentu.17

Secara lebih lengkap berikut ini diuraikan konsep-konsep atau prinsip penting

dalam topik stoikiometri dan pengertiannya :

Massa atom Karena kecilnya ukuran atom maka tidak bisa diukur

massa mutlak (massa sebenarnya) dari satu buah atom

tunggal, yang dapat diukur adalah massa relatif suatu

atom terhadap massa atom lainnya. Jadi yang

dimaksud dengan massa atom adalah massa atom

relatif, yaitu massa satu buah atom dalam satuan sma

(satuan massa atom) yang menggunakan atom karbon-

12 sebagai standar.

Massa atom rata-rata

(berat atom)

Massa suatu atom merupakan hasil rata-rata yang

dihitung berdasarkan kelimpahan alami isotop-isotopnya.

Harga berat atom inilah yang biasanya dicantumkan

dalam tabel periodik unsur.

Satuan massa atom Satuan massa untuk atom yang menggunakan atom

karbon-12 sebagai standar, sehingga 1 sma didefinisikan

10

(sma) sebagai suatu massa yang besarnya tepat sama dengan

seperduabelas massa dari satu atom karbon-12.

Massa molekul (berat

molekul)

Jumlah dari massa atom-atom dalam suatu molekul

menggunakan satuan sma.

Mol berasal dari bahasa Latin mole yang berarti "sebuah

tumpukan besar". Mol didefinisikan sebagai satuan

jumlah zat di mana satu mol suatu zat mengandung

jumlah partikel unsur yang sama dengan jumlah atom

dalam 12,000... gram isotop C-12.

Bilangan Avogadro Bilangan sebesar 6,02 x 1023 yang diperoleh melalui

percobaan dan menunjukkan jumlah atom sebenarnya

dalam 12,000 gram atom karbon-12. Selanjutnya 1 mol

zat apa saja dinyatakan memiliki jumlah partikel (atom,

molekul, ion) sebanyak bilangan Avogadro tersebut.

Massa molar unsur Massa satu mol unsur yang nilainya sama dengan berat

atomnya menggunakan satuan gram.

Massa molar molekul Jumlah dari massa molar atom-atom penyusunnya.

Rumus kimia Rumus kimia dari suatu senyawa menyatakan komposisi

unsur-unsur penyusun senyawa tersebut. Angka subskrip

dalam rumus kimia menunjukkan jumlah atom penyusun

dalam molekul senyawa. Jika tanpa subskrip maka

nilainya dianggap satu.

Rumus empiris (rumus

perbandingan)

Rumus yang menyatakan jenis dan perbandingan paling

sederhana dari atom-atom penyusun senyawa.

Rumus molekul Rumus molekul adalah rumus yang menunjukkan jenis

dan jumlah atom sebenarnya dalam satu molekul suatu

senyawa.

11

Kesetaraan

stoikiometri

Kesetaraan stoikiometri dari dua jenis unsur dalam suatu

rumus kimia adalah perbandingan mol dari unsur-unsur

tersebut sesuai dengan yang tercantum dalam rumus.

Persamaan kimia Pernyataan yang menggambarkan suatu reaksi kimia.

Rumus pereaksi ditulis di sisi kiri persamaan dan rumus

hasil reaksi ditulis sebelah kanan. Sebagai ganti dari

tanda sama dengan maka pereaksi dan hasil reaksi

dihubungkan oleh tanda panah.

Perbandingan mol Perbandingan mol dalam persamaan kimia menyatakan

perbandingan jumlah mol zat-zat yang terlibat dalam

reaksi tersebut, nilainya sesuai dengan koefisien reaksi.

Koefisien reaksi Angka di depan rumus kimia dari suatu zat (biasanya

terdapat pada persamaan kimia) yang menunjukkan

jumlah molekul atau mol zat tersebut.

Pereaksi pembatas Pereaksi yang jumlahnya menjadi pembatas atas jumlah

hasil reaksi yang terbentuk atau pereaksi yang bereaksi

seluruhnya pada suatu reaksi kimia.

Pereaksi berlebih Pereaksi yang bersisa atau tidak bereaksi seluruhnya

pada suatu reaksi kimia.

Hasil teoritis Jumlah zat yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia

berdasarkan perhitungan stoikiometri secara teoritis.

Persen hasil Hasil sebenarnya yang dihitung sebagai persentase dari

hasil perhitungan stoikiometri.16,17,18

II.1.3 Stoikiometri: Konsep yang Mendasar

Stoikiometri merupakan konsep yang sangat mendasar, pokok (central), dan

cenderung abstrak dalam ilmu kimia. Konsepnya cukup penting untuk memahami

aspek kualitatif dan kuantitatif suatu reaksi, sehingga menjadi dasar untuk

12

menyelesaikan banyak permasalahan dalam kimia. Pengetahuan konsep yang

tidak memadai dan tidak tepat (inadequate and incorrect) akan menghalangi

penyelesaian masalah dalam konsep-konsep kimia lainnya.19

Hasil penelitian berikut menunjukkan betapa pentingnya penguasaan konsep

stoikiometri untuk dapat memahami reaksi kesetimbangan. Pertama, hanya siswa

yang menguasai konsep tentang angka subskrip dan koefisien yang bisa

menuliskan persamaan reaksi kesetimbangan secara benar. Setelah bisa

menuliskan persamaan reaksi kesetimbangan secara benar dengan menerapkan

konsep angka subskrip dan koefisien yang tepat, barulah siswa dapat melakukan

perhitungan stoikiometri sederhana untuk mengubah massa menjadi mol dengan

melibatkan berat atom. Tahap berikutnya adalah menerapkan konsep

perbandingan mol dalam persamaan reaksi kesetimbangan. Kesimpulannya,

konsep-konsep stoikiometri seperti angka subskrip dan koefisien, pengubahan

gram menjadi mol, serta perbandingan mol zat dalam reaksi, sangat penting dan

mendasar untuk memahami konsep persamaan kesetimbangan.1

Sejalan dengan penelitian di atas, pentingnya stoikiometri untuk memahami

konsep kesetimbangan kimia ditunjukkan pula oleh hasil penelitian di tempat lain

bahwa keberhasilan dalam penyelesaian masalah stoikiometri, serta pemahaman

dan penggunaan perbandingan koefisien stoikiometri secara benar, akan

berpengaruh terhadap keberhasilan menuliskan persamaan kesetimbangan secara

benar pula. Hal ini pada akhirnya dapat berpengaruh pada penyelesaian masalah

persamaan kesetimbangan.4

Kekeliruan yang seringkali menyebabkan gagalnya penyelesaian masalah

kesetimbangan kimia adalah kekeliruan dalam menerapkan stoikiometri reaksi

yaitu konsep perbandingan mol. Seringkali siswa menerapkan konsep

perbandingan mol hanya pada pereaksi saja.4

Selain untuk konsep reaksi kesetimbangan, pemahaman konsep dasar stoikiometri

yang berkaitan dengan perhitungan matematika terbukti dapat meningkatkan

13

kemampuan menyelesaikan masalah dalam kimia larutan, khususnya tentang

pereaksi pembatas.2 Untuk dapat menentukan keadaan akhir dari suatu reaksi

maka siswa harus menguasai konsep massa, mol, atau massa molar dari data

pereaksi yang diberikan. Dengan mengolah data awal pereaksi melalui

perhitungan stoikiometri yang tepat maka dapat ditentukan zat yang menjadi

pereaksi pembatas, selanjutnya dapat ditentukan pula keadaan akhir reaksi.4

Selain konsep kesetimbangan kimia dan kimia larutan (pereaksi pembatas),

banyak pula konsep kimia lain seperti termokimia dan kinetika reaksi yang

menggunakan stoikiometri sebagai pendukung. Bahkan bukan hanya mendasari

konsep-konsep lain dalam kimia, tetapi stoikiometri juga mendasari perhitungan

lintas disiplin ilmu.

II.1.4 Kerumitan Stoikiometri

Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan strategi pemecahan

masalah (problem solving strategies) dalam stoikiometri. Misalnya

pengembangan soal stoikiometri bentuk pilihan ganda yang digunakan untuk

mengidentifikasi cara-cara siswa dalam pemecahan masalah. Atau penelitian lain

yang menggunakan bentuk wawancara untuk mempelajari cara-cara alamiah yang

dilakukan para mahasiswa ketika menyelesaikan masalah stoikiometri tentang

massa, mol, volume, dan persamaan kesetimbangan.19

Penelitian lain merujuk pada keterpaduan tiga aspek yaitu pemahaman konsep

stoikiometri, model pembelajaran, dan cara penyelesaian masalah. Pengumpulan

data dilakukan dengan dua cara yaitu melalui tes tertulis dan wawancara,

keduanya digunakan untuk menggambarkan dan mengelompokkan cara-cara

penyelesaian masalah yang dilakukan oleh siswa dalam topik stoikiometri

tersebut. Penelitian dilakukan dengan asumsi bahwa kombinasi dari dua macam

metode pengumpulan data dapat memberikan gambaran yang lebih valid tentang

cara-cara penyelesaian masalah, untuk kemudian diteliti mana cara-cara yang

benar dan mana yang tidak benar. Tujuan akhir dari penelitian ini adalah untuk

14

memperoleh gambaran dan mengelompokkan cara-cara penyelesaian masalah

dalam topik stoikiometri, lalu membandingkannya dengan cara-cara penyelesaian

masalah yang dilakukan siswa dengan model pembelajaran yang berbeda dan

tingkat pemahaman konsep yang berbeda.19

Penelitian-penelitian di atas menunjukkan betapa pentingnya memperoleh cara-

cara yang tepat dalam menyelesaikan permasalahan stoikiometri. Banyaknya

penelitian seperti itu dapat menjadi indikasi bahwa topik stoikiometri dianggap

sebagai topik yang cukup rumit.

Pada konsep tentang jumlah zat-zat dalam reaksi kimia, kerumitan pertama adalah

konsep perbandingan zat. Setelah konsep perbandingan zat dipahami, seringkali

muncul permasalahan lain mengenai data tentang jumlah zat yang diberikan,

umumnya data massa atau volume zat. Siswa harus paham bahwa perhitungan

jumlah zat harus mengikuti konsep mol sebab perbandingan zat-zat dalam reaksi

kimia adalah perbandingan mol, kecuali dalam reaksi homogen gas bisa juga

dalam bentuk perbandingan volume.

Kenyataannya, bukan hanya para siswa sekolah menengah saja yang mengalami

kesulitan dengan konsep perbandingan mol ini, bahkan mahasiswa tingkat awal

pun seringkali memiliki banyak kesulitan dalam penyelesaian masalah. Hal

tersebut disebabkan oleh data jumlah zat yang berbeda-beda seperti konsentrasi,

massa atau volume. Mereka seringkali gagal dalam menentukan hubungan antara

variabel yang berbeda, misalnya hubungan antara mol dengan massa, volume,

konsentrasi, massa molar, dan lain-lain.4

Beberapa metode telah ditawarkan untuk mengatasi kerumitan konsep dan

hubungan antara mol, massa, massa molar, volume, dan jumlah atom. Salah

satunya melalui metode analogi kota mol, konsep-konsep penting dalam topik

stoikiometri dianalogikan sebagai nama-nama jalan di kota mol, sedangkan

konsep mol menjadi jalan penghubung antara konsep-konsep lainnya.5 Metode

lainnya adalah dengan pengembangan Stepped Supporting Tools (SST).

15

Pengembangan SST tersebut didasarkan atas hasil penelitian yang dilakukan pada

4181 orang siswa di Jerman yang melakukan cara penyelesaian masalah

stoikiometri tanpa perhitungan aritmetika dan tanpa kalkulator. Secara umum ada

tiga macam cara yang dilakukan oleh siswa, yaitu :

(a) Menggunakan perhitungan terpisah tentang jumlah zat (metode mol).

(b) Menghindari perhitungan terpisah tentang jumlah zat dan lebih memilih

penggunaan perbandingan massa molar (metode perbandingan).

(c) Menggunakan penjelasan logika secara murni (metode logika).6

Kerumitan konsep stoikiometri tersebut bukan hanya disebabkan oleh banyaknya

konsep yang harus dipahami dalam topik stoikiometri itu sendiri, tetapi juga

karena penerapannya seringkali harus dipadukan dengan berbagai konsep kimia

lainnya.2

II.1.5 Miskonsepsi dalam Stoikiometri

Miskonsepsi yang seringkali dimiliki oleh siswa dalam ilmu kimia adalah tentang

reaksi kimia dan stoikiometri. Pengalaman guru-guru di lapangan menunjukkan

adanya miskonsepsi di kalangan siswa bahwa zat-zat selalu bereaksi dalam

perbandingan mol 1 : 1. Seiring dengan miskonsepsi tentang perbandingan mol,

terjadi juga miskonsepsi tentang perbandingan massa. Seringkali siswa

beranggapan bahwa zat-zat selalu bereaksi dalam perbandingan massa yang sama,

misalnya 100 gram HCl akan bereaksi dengan 100 gram CaO menghasilkan 100

gram H2O dan 100 gram CaCl2. Miskonsepsi lain tentang mol suatu zat, bahwa

satu mol zat apa saja selalu mengandung 6,02 x 1023 atom, padahal buktinya 1

mol Cl2 mengandung 2 mol atom Cl.15

Serangkaian penelitian lain telah dilakukan untuk menelaah miskonsepsi yang

terjadi pada konsep pereaksi pembatas yang terdapat dalam topik stoikiometri.

Pada penelitian pertama terhadap siswa kelas 10 di Perancis telah dilakukan

serangkaian proses pengajaran tentang reaksi antara dua jenis larutan, natrium

hidroksida dan tembaga sulfat. Selama proses pengajaran tersebut, siswa diberi

16

pertanyaan dan kemudian jawabannya dianalisis. Hasilnya 88% siswa berpikir

bahwa pada akhir reaksi tidak akan ditemukan ion tembaga ataupun ion

hidroksida. Menurut para siswa tersebut, semua ion habis bereaksi. Mereka tidak

mempertimbangkan kemungkinan terjadinya kelebihan pereaksi dalam reaksi

seperti itu.4

Penelitian lain tentang konsep pereaksi pembatas pada reaksi antara kapur dan

larutan asam klorida, dilakukan pengumpulan data menggunakan angket. Pada

penelitian tersebut ditemukan miskonsepsi pada 68% siswa kelas 10 yang

mengatakan bahwa reaksi tersebut akan berhenti ketika tidak ada lagi kapur

tersisa, berapa pun jumlah kapur dan larutan asam klorida yang direaksikan.4

Penelitian berikutnya yang dilakukan terhadap mahasiswa tingkat awal diperoleh

data bahwa mahasiswa tersebut sudah bisa diarahkan untuk menggunakan

perbandingan yang sama (1:1) antara jumlah zat-zat pereaksi, apapun hasil

reaksinya. Di sini terlihat bahwa mahasiswa tersebut telah dapat menerapkan

konsep tentang perbandingan zat-zat pereaksi, tetapi mereka tidak dapat

mengembangkan konsep tersebut untuk perbandingan lainnya selain perbandingan

yang sama (1:1). Hal ini disebabkan oleh ketidakmampuan mereka dalam

menggunakan perbandingan yang lain atau mungkin juga disebabkan oleh

kekeliruan pada konsep awal yang telah mereka miliki sebelumnya tentang reaksi

kimia.4

Ada pula miskonsepsi lain pada konsep pereaksi pembatas yang polanya

sistematis. Sebagian siswa menyatakan bahwa pereaksi pembatas adalah senyawa

yang mempunyai koefisien stoikiometri terkecil pada persamaan kesetimbangan.

Siswa lainnya menganggap bahwa pereaksi pembatas adalah zat yang jumlahnya

paling sedikit. Bahkan ada siswa yang menulis, “pereaksi pembatas = jumlah mol

terkecil”.4

Dari rangkaian penelitian yang telah dilakukan, secara umum miskonsepsi dalam

stoikiometri meliputi hal-hal berikut :

17

(a) Menyamakan perbandingan massa atom dalam molekul dengan perbandingan

jumlah atom-atomnya, dan menyamakan perbandingan massa dengan

perbandingan massa molar.

(b) Menghitung massa molar dari zat yang diberikan dengan menjumlahkan

massa atom-atomnya lalu mengalikan atau membagi jumlah tersebut dengan

angka koefisien zat dalam persamaan kimia, atau bahkan sama sekali tidak

memahami makna dari koefisien reaksi.

(c) Bingung oleh konsep kekekalan atom (dan bukan kekekalan molekul) atau

sama sekali tidak memperhitungkan kekekalan atom dan kekekalan massa.

(d) Tidak dapat menentukan pereaksi pembatas dalam soal yang diberikan,

ketika suatu zat ditambahkan secara berlebih.

(e) Bingung atau tidak tahu definisi dari stoikiometri entitas (atom, molekul, ion)

dan tidak mengetahui hubungan stoikiometri antara entitas tersebut secara

umum.6

II.1.6 Stoikiometri dalam Kehidupan Sehari-hari

Dalam kehidupan sehari-hari, konsep-konsep stoikiometri penting untuk dipahami

karena beberapa alasan, di antaranya adalah untuk :

(a) Memahami berapa banyak energi yang dihasilkan dari suatu proses kimia.

Berdasarkan perhitungan stoikiometri dapat ditentukan bahwa suatu proses

kimia tertentu lebih efisien dibanding proses kimia lainnya.

(b) Memahami bagaimana tubuh manusia memproses makanan. Dengan

stoikiometri dapat diketahui jenis makanan tertentu lebih efisien dalam

kandungan nutrisi dan energinya dibanding jenis makanan yang lain

didasarkan pada komposisi kimianya.

(c) Konsep stoikiometri memiliki peranan penting untuk disiplin ilmu yang lain.

Sebagai contoh, dalam biologi pengetahuan stoikiometri diperlukan untuk

memahami aspek kuantitatif pengubahan glukosa menjadi ATP sebagai

sumber energi.15

18

Intinya, dengan memahami prinsip-prinsip dan konsep dalam stoikiometri akan

memberi manfaat terhadap wawasan pengetahuan kita untuk diterapkan dalam

kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh sederhana, dengan memperhatikan prinsip

stoikiometri yaitu perhitungan aspek kuantitatif dari suatu sistem pembakaran

maka kita dapat menentukan jenis sistem pembakaran yang lebih efisien untuk

digunakan di rumah. Contoh lain, ketika berhembus kabar tentang pencemaran

alam (polusi udara, air, atau tanah) maka kita bisa langsung mengetahui

penyebabnya dan meramalkan langkah-langkah penyelesaiannya melalui

penambahan atau pengurangan suatu zat. Dalam skala yang lebih sederhana, kita

bisa memahami mengapa kita harus berpegang pada suatu resep masakan yang

mencantumkan komposisi bahan-bahan dengan tepat jika ingin mendapatkan hasil

yang baik dan memuaskan.15

II.2 Dasar Teori Hiperteks

Perkembangan teknologi komputer memberi manfaat besar terhadap kemajuan di

berbagai sektor kehidupan, salah satunya untuk sektor pendidikan. Perkembangan

sistem pembelajaran berbasis Web, yang merupakan salah satu bentuk

perkembangan teknologi komputer, yang dapat diakses oleh siswa, mahasiswa,

guru, dosen, atau pun berbagai kalangan lain, membuat arus informasi

berlangsung tanpa hambatan ruang dan waktu. Satu hal yang harus terus

diupayakan oleh kalangan akademisi dalam pemanfaatan teknologi komputer

adalah membuat sistem pembelajaran tidak hanya berupa proses alih informasi

tetapi harus tetap memperhatikan peranan dari struktur ilmunya. Salah satu contoh

adalah media pembelajaran hiperteks.

II.2.1 Pengertian Hiperteks

Hiperteks adalah suatu teks non-linear yang bagian-bagiannya dihubungkan

sebagai percabangan dari suatu jaringan. Hiperteks dengan bentuk percabangan

tersebut dibuat untuk memberikan pilihan navigasi yang luas saat dibaca pada

layar interaktif. Walaupun pada perkembangannya istilah hiperteks mengalami

19

perubahan yang cukup beragam menurut format penulisan dan pengguna, tetapi

konsep intinya adalah pada simpul (nodes) dan tautan (link) yang tersaji pada

layar komputer.20

Simpul adalah satuan teks tersendiri dalam dokumen hiperteks. Suatu simpul

memiliki tautan ke simpul yang lain. Sebuah teks tidak dapat diklasifikasikan

sebagai simpul bila teks tersebut tidak ditempatkan dalam hubungannya dengan

dokumen-dokumen lain yang mungkin sudah memiliki tautan ke unsur-unsur lain

dalam suatu sistem hiperteks.21

Tautan adalah acuan dari satu titik dalam dokumen hiperteks ke beberapa titik

dalam dokumen lain ataupun dalam tempat lain pada dokumen yang sama.

Tautan menghubungkan dua simpul, dengan kata lain tautan menghubungkan

antara simpul asal ke simpul tujuan.21

Teks konvensional, baik dalam bentuk cetakan buku atau file komputer, bersifat

berurutan (sekuensial). Ini berarti hanya ada satu urutan linear yang menentukan

darimana teks harus dibaca. Sedangkan hiperteks bersifat non-sekuensial atau

non-linear karena diproses dengan program komputer yang sistem operasinya

berdasarkan pemanggilan acak (random access). Pembaca tidak harus mengikuti

urutan pembacaan yang tetap.

Cara pembaca memilih urutan tautan yang diinginkannya adalah unik. Jika simpul

ibarat informasi mentah maka yang membuatnya menjadi berarti bagi pembaca

adalah tautan yang dibangun oleh pembaca sendiri. Penyajian materi dalam

hiperteks dengan berbagai tautan dan pilihan, memberikan fleksibilitas kepada

pembaca untuk menyusun ulang materi sesuai dengan konteks permasalahan yang

dihadapi.9

Pengertian hiperteks yang sesuai dengan penelitian ini adalah suatu teks non-

linear yang ditampilkan melalui program komputer di mana pembaca

menentukan sendiri navigasi terhadap konten sesuai dengan pemahamannya.

20

Susunan dokumen ditentukan pada waktu dibaca, sehingga pembaca menjadi

penyusun atas bacaannya. Karakteristik inilah yang membuat hiperteks

berpotensi besar untuk mengembangkan kemampuan nalar pembaca melebihi teks

linear.22

Gambaran skematik hiperteks yang disederhanakan dapat dilihat pada Gambar

II.1. Gambar tersebut menunjukkan tidak hanya ada satu kemungkinan urutan

jika satu teks dianggap sebagai teks awal. Selain itu sistem hiperteks juga bisa

berisi lembaran-lembaran teks atau informasi lain, misalnya lambang-lambang,

grafik, angka, tabel, bahkan video klip dan audio yang dihubungkan satu sama

lain sebagai suatu percabangan. Semua itu ditampilkan dalam bentuk hipermedia

atau teks multimedia.23

Gambar II.1 Skema sistem hiperteks.

II.2.2 Hiperteks dan Fleksibilitas Kognitif

Istilah fleksibilitas kognitif digunakan untuk menekankan peranan hiperteks

sebagai media pembelajaran untuk pengetahuan-pengetahuan yang rumit. Tidak

seperti konsep sederhana yang dapat langsung dipanggil dan diterapkan, konsep

21

rumit ditandai oleh keharusan membangun pengetahuan terlebih dahulu dan

penerapannya disesuaikan dengan permasalahan yang dihadapi. Pengembangan

keterampilan intelektualitas seperti ini sejalan dengan sistem pemanggilan acak

dari hiperteks.12

Fleksibilitas kognitif dapat diartikan sebagai “…kemampuan merepresentasikan

pengetahuan tentang konsep yang berbeda menurut tinjauan kasus, dengan cara

merangkai pengetahuan untuk digunakan dalam menangani permasalahan pada

situasi tertentu.”10 Dengan kata lain fleksibilitas kognitif adalah kemampuan

menyusun ulang pengetahuan agar sesuai dengan konteksnya, baik dalam konteks

terapan maupun lintas terapan.24

Tujuan utama dari fleksibilitas kognitif adalah untuk mendapatkan pengetahuan

tingkat lanjut pada materi yang bersifat rumit dan penerapannya tidak memiliki

pola keteraturan tertentu untuk setiap kasus (across-case irregularity). Kedua

karakteristik pengetahuan tersebut mencerminkan sifat struktur rumit (ill-

structured) suatu pengetahuan. Fungsi fleksibilitas kognitif dapat diwujudkan

melalui cara merepresentasikan pengetahuan dan cara mengoperasikan

representasi mental. Untuk konsep dengan struktur rumit, representasi mental

memerlukan beragam penjelasan, pemisalan, dan analisis sehingga bersifat lebih

terbuka.10

Suatu ilustrasi yang dapat menggambarkan proses pengembangan pengetahuan

rumit adalah pola lansekap saling-silang (criss-crossing landscape). Seperti pada

atlas, untuk mencapai suatu tempat tujuan dapat dilakukan dari berbagai jalan

tergantung konteksnya. Topik yang rumit digambarkan sebagai suatu lansekap,

konsep-konsep disketsakan sebagai bagian dari lansekap tersebut. Antar konsep

dalam lansekap harus memiliki sifat saling-silang yang dapat ditelusuri dari

berbagai arah. Dengan demikian, sketsa yang sama dari contoh kasus yang

spesifik dapat muncul kembali pada konteks yang berbeda dan dianalisis

menggunakan sudut pandang yang berbeda pula.10

22

Dengan mengadopsi sistem lansekap saling-silang untuk konsep rumit, maka

sistem pembelajaran harus menyediakan bahan ajar yang dapat menyalurkan

proses penggalian pengetahuan menurut beragam sudut pandang. Penerapannya

dilakukan dengan cara menghubungkan struktur pengetahuan ke dalam bentuk

jaring-jaring konsep.

Perwujudan lansekap saling-silang dalam pengembangan fleksibilitas kognitif

adalah suatu bentuk representasi struktur pengetahuan yang luwes. Hal ini tidak

dapat diwadahi oleh teknologi konvensional seperti buku teks. Dengan demikian,

pandangan tentang fleksibilitas kognitif ini menjadi landasan utama penerapan

teknologi hiperteks dalam pembelajaran pengetahuan lanjut.10

II.2.3 Struktur Hiperteks

Tugas membangun pengetahuan yang akan diungkapkan oleh hiperteks terbagi

dalam dua konteks yang berbeda, yaitu tugas menulis dan tugas membaca

hiperteks. Fenomena yang menjadi dasar pemikiran adalah proses membangun

pengetahuan yang ditandai oleh suatu efek percepatan.

Jigsaw Puzzle, permainan edukatif membangun gambar tertentu dari potongan-

potongan kecilnya, dapat dianalogikan sebagai upaya membangun pengetahuan.

Untuk melihat bagaimana pengetahuan dibangun, maka gambar yang akan

dibangun (berupa rumah atau pohon dll.) tidak diperlihatkan. Pada awal dari

upaya ini, penyatuan potongan-potongan didasarkan pada bentuk tepi potongan

dengan risiko usaha tersebut berlangsung lambat. Tetapi setelah penyatuan

potongan-potongan tersebut mulai menampakkan bagian tertentu dari suatu

gambar yang sudah dikenal, maka aturan penyatuan tidak lagi hanya berdasarkan

pada bentuk tepi. Pada saat itu terjadi efek percepatan.

Fenomena di atas menunjukkan peranan penting dari struktur hiperteks bagi

penulis ataupun pembaca. Upaya penyusunan struktur makro merupakan suatu

tawaran yang jika dimanfaatkan dapat memberikan efek percepatan dalam usaha

23

memahami kandungan hiperteks. Pembagian struktur makro hiperteks ke dalam

lapis-lapis pengetahuan sejalan dengan keperluan navigasi pembaca, apakah

hanya membaca sepintas (scanning) topik-topik besar, melacak (browsing)

informasi tertentu, ataupun menguji (querying) suatu argumentasi.24

Kajian pola struktur hiperteks awalnya difokuskan pada penggunaan tautan dan

kekuatan tautan dalam memfasilitasi akses informasi. Kajian ini menghasilkan

konsep free and knowing navigation untuk memberdayakan pembaca. Tetapi

munculnya perkembangbiakan tautan dalam jaringan yang rumit dapat

mengurangi sifat dapat dimengerti (intelligible) dari hiperteks. Oleh karena itu

muncul pandangan untuk menentukan peranan setiap tautan atau malah

menghindari banyak tautan sedapat mungkin.24

Pada awal pengembangan perangkat penulisan hiperteks, permasalahan yang

dihadapi adalah struktur untuk navigasi. Yang harus dipertimbangkan oleh

pembuat hiperteks adalah kemungkinan terjadinya disorientasi pada pengguna

dalam suatu jaringan yang memiliki banyak tautan dan simpul. Salah satu struktur

navigasi yang disarankan adalah struktur hierarki yang dapat menjadikan

hiperteks lebih dapat dipahami (comprehensible) bagi pengguna. Oleh karena itu,

penggunaan struktur pohon sebagai penerapan dari struktur hierarki umumnya

lebih banyak digunakan, ditambah dengan tanda pemandu yang terarah (oriented).

Hal ini dapat mengurangi terjadinya disorientasi para pengguna hiperteks dalam

suatu sistem jaringan yang cukup luas.24

II.2.4 Aturan Navigasi Hiperteks

Seperti telah disinggung di bagian depan, berdasarkan tujuan navigasi dari

pengguna hiperteks dalam proses membangun pengetahuannya, terdapat tiga

kategori yaitu :

(a) Membaca sepintas (scanning), yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi

fungsi kognitif dapat dimengerti (intelligible) di mana informasi dapat dilihat

terpadu dan mempunyai konsistensi internal.

24

(b) Melacak (browsing), yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi fungsi

kognitif masuk akal (plausible) di mana informasi dapat dilihat sesuai dengan

pengetahuan yang dimiliki.

(c) Menguji (querying), yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi fungsi

kognitif bermanfaat (fruitful) di mana informasi dapat dilihat bernilai lebih

dari yang sudah dipahami karena ringkas dan bermanfaat.24

Di sisi lain, bentuk navigasi penyusunan hiperteks dihadapkan pada polemik

antara pola swa-navigasi vs navigasi terbatas. Hiperteks dengan swa-navigasi

membiarkan pembaca sepenuhnya menentukan rangkaian simpul-simpul. Pola

swa-navigasi ini kadang dapat membuat pembaca bingung karena banyaknya

simpul dan tautan dalam suatu sistem hiperteks yang cukup besar. Sedangkan

navigasi terbatas kurang memberikan keleluasaan pada pembaca untuk

menentukan tujuan navigasi sesuai dengan proses yang dipilihnya dalam

membangun pengetahuan.25

Gambar II.2 Pola navigasi hiperteks.

Untuk mengatasi permasalahan di atas, maka disarankan untuk mengubah

hiperteks swa-navigasi menjadi pola navigasi berstruktur awal (pre-structured),

seperti diilustrasikan pada Gambar II.2. Pola navigasi berstruktur awal diharapkan

mampu meningkatkan fleksibililas kognitif pembaca yang beragam. Keragaman

pembaca bisa ditinjau dari tujuan navigasinya (membaca sepintas, melacak, atau

25

menguji), atau dari latar belakang pengetahuannya (pemula atau pakar), atau bisa

juga kaitan dengan tugasnya dalam membaca (tugas rutin atau tugas meneliti).25

Penerapan pola navigasi berstruktur awal terletak pada fungsi struktur makro

sebagai tautan atau menu dan struktur dalam sebagai simpul atau teks isi.

Struktur makro dari hiperteks ditampilkan sebagai tautan utama secara eksplisit

dan berfungsi sebagai pilihan. Struktur makro tersebut akan menampilkan

struktur dalam yang dipilih.

Rancangan dasar hiperteks pola navigasi berstruktur awal menampilkan

pembagian layar monitor komputer menjadi dua bagian utama, atau diistilahkan

dengan dua jendela seperti terlihat pada Gambar II.3. Bagian kiri atau jendela kiri

menampilkan struktur global dan struktur makro hasil analisis teks yang berperan

sebagai tautan utama (menu). Tautan ini secara navigasi berperan sebagai

tawaran, ketika diklik maka muncul kandungannya yang berperan sebagai simpul

yang berisi teks pada bagian kanan dari monitor.

Gambar II.3 Rancangan dasar hiperteks.

Di dalam simpul mungkin saja terdapat tautan lagi yang konteksnya lebih pada

menjelaskan permasalahan yang dibahas dalam simpul tersebut. Pola ini sejalan

26

dengan pandangan tentang fleksibilitas kognitif yang berkenaan dengan cara-cara

mengatasi kerumitan suatu konsep berdasarkan konteksnya.10

Perwujudan awal dari pandangan teoritis rancangan hiperteks bentuk navigasi

berstruktur awal adalah pengembangan program pengolah teks Hypertext Maker.

Akan tetapi, sejauh ini program tersebut seringkali mengalami berbagai kendala

teknis sehingga memerlukan berbagai perbaikan mendasar secara teknologi.

Selain itu program Hypertext Maker tidak kompatibel untuk ditampilkan dalam

sistem pembelajaran berbasis web.26 Karena itu harus dipilih program pengolah

teks yang memiliki format baku untuk sistem pembelajaran berbasis web, seperti

program eXelearning - Mozilla Firefox.

Karakteristik dari rancangan hiperteks navigasi berstruktur awal memungkinkan

seorang pembuat hiperteks, yang bisa diasumsikan sebagai seorang pakar, dapat

dengan leluasa membangun struktur makronya pada jendela sebelah kiri layar dan

mengembangkannya menjadi hiperteks pada jendela sebelah kanan. Jendela kanan

bisa saja berisi teks bebas yang berupa paparan materi, bisa juga bentuk paparan

interaktif, atau bentuk test interaktif. Contoh penerapannya dapat dilihat pada

Gambar II.4.

27

Gambar II.4 Contoh hiperteks bentuk navigasi berstruktur awal.

II.3 Hiperteks Stoikiometri dalam Pembelajaran Berbasis Web

Inti penting dari hiperteks adalah fungsi simpul dan tautan. Simpul merupakan

satuan-satuan informasi, bisa berupa sebuah artikel, sebuah gambar, atau paparan

teori. Sedangkan tautan adalah jalan yang memungkinkan pembaca pindah dari

satu simpul ke simpul lainnya. Suatu simpul akan menjadi lebih bermakna ketika

dihubungkan dengan simpul yang lain. 20

Penyajian hiperteks dalam berbagai tautan dan pilihan, memberikan fleksibilitas

kepada pembaca untuk menyusun ulang materi sesuai dengan yang diinginkannya.

Pada hiperteks, pembaca bukan hanya sekedar membaca saja akan tetapi sekaligus

menjadi kreator bahan bacaannya. Dengan kata lain, pembaca memperoleh

keleluasaan untuk memilih jalur belajarnya sendiri yang bisa berbeda antara satu

orang dengan lainnya. Karena begitu luas dan banyaknya pilihan dalam hiperteks

maka terbuka peluang-peluang kombinasi dalam menentukan urutan teks.

Pembaca akan mengembangkan pola-pola tertentu dalam pikirannya yang bisa

28

menuntunnya dalam mengambil keputusan ketika menyelesaikan suatu soal yang

cukup rumit.

Instruksi dengan hiperteks membiasakan pembaca melihat keluwesan materi.

Dengan menghubungkan materi kepada berbagai media dan menampilkannya

dalam berbagai bentuk representasi akan memperkaya persepsi pembaca terhadap

materi tersebut. Semakin sering berinteraksi dengan suatu obyek dalam berbagai

situasi yang berbeda maka akan makin lengkap atribut skema kita tentang obyek

tersebut, dan kita makin mampu melihat fleksibilitas dari obyek atau materi yang

bersangkutan.20

II.3.1 Hiperteks Stoikiometri

Salah satu penyebab utama kegagalan pembelajaran lanjut adalah adanya

penyederhanaan berlebih (oversimplification). Salah satu bentuk penyederhanaan

berlebih yang menonjol adalah melihat suatu konsep, fenomena, atau kasus dari

satu sudut pandang saja. Ini jelas akan memiskinkan pemahaman terhadap konsep

dan menyebabkan konsep tersebut hanya terterapkan pada situasi yang terbatas.10

Fenomena tersebut seringkali dijumpai pada topik stoikiometri. Dalam

stoikiometri terdapat konsep, aturan, atau variabel yang beragam. Serangkaian

hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika dihadapkan pada satu permasalahan

yang menawarkan 3 variabel, yaitu massa, massa molar, dan jumlah zat,

kebanyakan responden hanya menggunakan 2 variabel saja secara langsung untuk

menyelesaikan satu permasalahan. Hal ini tentu saja tidak tepat. Seharusnya

sebelum menggunakan perhitungan matematika, yang sederhana sekalipun,

terlebih dahulu harus difahami konsep kimianya. Keterpaduan antara pemahaman

konsep dan penguasaan matematika sangat diperlukan dalam stoikiometri.9

Karena sifat-sifatnya yang kompleks9, mengandung konsep-konsep dasar dan

fundamental bagi konsep lainnya dalam kimia ataupun untuk disiplin ilmu yang

lain1,2,19 dan dianggap sulit7,8 serta menunjukkan banyak miskonsepsi3,4, maka

29

stoikiometri membutuhkan media instruksional yang memberikan banyak peluang

untuk mengembangkan fleksibilitas kognitifnya agar pengetahuan yang sudah

dimiliki menjadi adaptif terhadap permasalahan. Untuk maksud tersebut, maka

hiperteks dapat menjadi media instruksional alternatif untuk menyajikan konsep

stoikiometri.

II.3.2 Pembelajaran Berbasis Web

Pembelajaran berbasis Web adalah suatu sistem pembelajaran yang dibentuk

dalam World Wide Web dimana siswa dan guru dapat menampilkan tugas-tugas

pembelajaran yang saling berhubungan. Pembelajaran berbasis Web tidak

sesederhana mekanisme distribusi informasi kepada siswa, tetapi juga mencakup

pola komunikasi, evaluasi siswa, dan manajemen kelas. Perangkat yang bisa

digunakan berupa aplikasi internet seperti e-mail, Usenet News, forum berbasis

web, dan berbagai aplikasi komputer lainnya.27

Ada beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari sistem pembelajaran berbasis

Web, antara lain :

(a) Menggunakan media komputer (computer mediation).

Segala bentuk informasi dan komunikasi dalam pembelajaran berbasis web

dilakukan melalui media komputer. Hal ini memungkinkan digunakannya

berbagai fasilitas pengolah informasi yang terdapat dalam program komputer

sesuai dengan kebutuhan siswa seperti menyimpan, mencari, atau

mendistribusikan informasi. Fasilitas tersebut dapat menghilangkan kekakuan

(rigidity) dari metode pembelajaran tradisional.

Keuntungan lain dari penggunaan media komputer adalah menyangkut

penyimpanan arsip. Karena setiap file yang diterima siswa umumnya

disimpan, maka dengan sendirinya menjadi arsip. Selain itu bentuk interaksi

dalam mailing list juga diarsipkan dan bisa digunakan dalam pembelajaran

beberapa tahun ke depan dengan sedikit perbaikan bila diperlukan.

30

Sistem evaluasi menjadi lebih efektif dan efisien karena partisipasi siswa

dalam pembelajaran dapat dipantau secara langsung dari jawaban-jawaban

yang dikirimnya. Selain itu, kesulitan yang dihadapi siswa dapat

diidentifikasi secara perorangan.

(b) Keleluasaan geografis (geographic independence).

Siswa dan guru tidak harus berada dalam satu tempat, satu bangunan fisik,

ataupun satu institusi. Keduanya bisa berinteraksi meskipun berada pada

daerah yang berbeda. Seorang siswa, di manapun dia berada, bisa mengakses

pembelajaran dari institusi terbaik yang dia inginkan.

Selain itu ketidakterbatasan geografis juga berarti bahwa materi pembelajaran

dalam sistem berbasis Web bisa mengalami perubahan sewaktu-waktu. Siapa

pun dari berbagai tempat dapat melakukan perbaikan, memberi komentar

atau tanggapan, atas materi tersebut.

(c) Keleluasaan waktu (temporal independence).

Seorang guru dengan banyak siswa tidak perlu bertemu dalam satu waktu

untuk menyampaikan pembelajaran. Mereka memiliki keleluasaan waktu,

tanpa harus takut ketinggalan kelas. Seorang siswa tidak harus bersaing

dengan siswa lain untuk memperoleh waktu belajar dalam jadwal yang

terbatas.

(d) Keleluasaan platform (platform independence).

Sistem pembelajaran berbasis Web dikemas dalam format baku yang bisa

diakses oleh kebanyakan sistem aplikasi komputer yang ada. Kalaupun ada

beberapa jenis perangkat lunak yang harus diakses terlebih dulu oleh siswa,

maka biasanya perangkat lunak tersebut tersedia bebas/gratis yang bisa

diunduh tanpa perlu mengetahui proses pembuatan atau sistem operasinya,

berupa program aplikasi siap pakai.

31

(e) Programnya sederhana, dikenal, dan bermanfaat (a simple, familiar, useful

interface).

Kebanyakan orang segan menggunakan sistem pembelajaran berbasis Web

karena keterbatasannya dalam penguasaan program komputer, padahal sistem

ini umumnya tidak memerlukan keahlian tinggi. Hanya dengan pengenalan

sederhana terhadap sistem tersebut maka siswa bisa ikut berpartisipasi dalam

pembelajaran berbasis Web. Bahkan sekalipun siswa tidak mengenal sistem

tersebut, maka biasanya dicantumkan petunjuk sederhana yang bisa dipelajari

dengan relatif mudah.

(f) Peningkatan komunikasi (increased communication).

Sistem pembelajaran berbasis Web memungkinkan siswa untuk

berkomunikasi satu sama lain secara perorangan atau kelompok, dan

mengirim pertanyaan atau bertanya-jawab dengan gurunya. Umumnya orang

merasa lebih leluasa berbicara melalui sarana elektronik (chatting atau via

email) daripada bicara secara berhadapan langsung.

(g) Peningkatan pengawasan siswa (increased learner control).

Perpaduan antara penggunaan media komputer, serta keleluasaan waktu,

tempat dan platform dapat meningkatkan pengawasan terhadap

perkembangan pengalaman siswa secara perorangan. Hal ini dapat membantu

meningkatkan motivasi belajar siswa. Selain itu juga siswa dapat memilih

bentuk pembelajaran mana yang lebih sesuai untuk mereka.27

Berdasarkan uraian di atas, baik tentang hiperteks stoikiometri maupun tentang

sistem pembelajaran berbasis Web, maka hiperteks stoikiometri harus dikemas

dalam suatu format baku yang memungkinkan untuk disimpan dalam sistem

pembelajaran berbasis Web. Diharapkan hal ini dapat meningkatkan pemanfaatan

hiperteks tersebut secara lebih luas. Selain itu hiperteks stoikiometri ini

diharapkan terus mengalami perkembangan dan perbaikan seiring berjalannya

waktu.