Pengaruh lingkungan Laboratorium Berbasis

Komputer Terpadu dalam Pemahaman Siswa pada

Konsep Fisika Sifat Gelombang BunyiDiajukan Dalam Memenuhi Mata Kuliah Studi Hasil Penelitian

Nama : Vivi Septiani

NIM : (06121411029)

Dosen Pengasuh : Taufiq, S.Pd., M.Pd.

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKA

UNIVERSITAS SRIWIJAYA

2015

Pengaruh Lingkungan Laboratorium Berbasis Komputasi Terpadu

dalam Pemahaman Konsep Fisika Siswa pada Sifat Gelombang Bunyi

Penulis

Audcharaporn Gunhaart , Niwat Srisawasdi

Faculty of Education, Khon Kaen University,123 Mittraphap High-way, Khon Kaen 40002,

Thailand

Kata Kunci : Lingkungan laboratorium ilmiah, laboratorium mikro komputer, simulasi

komputer, pemahaman konseptual, perubahan konseptual.

Abstrak

Integrasi lingkungan laboratorium komputer seperti mikro komputer berbasis

laboratorium (MBL) dan simulasi komputer disebutkan dalam komunitas ilmu keguruan dan

praktisi serta dimanfaatkan sebagai bagian yang terintegrasi pada kelas berbasis inkuiri

ilmiah, kedepannya dapat meningkatkan pengajaran ilmiah guru dalam proses belajar siswa

dalam ilmu pengetahuan sebagai "alat kognitif terintegrasi". Pengaruh dari pembelajaran

terstruktur dengan lingkungan laboratorium ilmu pengetahuan pada pemahaman konseptual

siswa dan perubahan konseptual tentang sifat gelombang bunyi dipaparkan dalam makalah

ini. 30 siswa Thailand Kelas 11 berpartisipasi dalam penelitian ini selama dua minggu.

Metodologi penelitian yang digunakan adalah Metode campuran, dilakukan untuk

mengeksplorasi hasil kuantitatif dan kualitatif dari pemahaman konseptual siswa sebelum dan

setelah berpartisipasi dalam lingkungan, dan menjelaskan secara kualitatif fenomena

perubahan pemahaman mereka. Hasil kualitatif menunjukkan bahwa pemahaman konseptual

fisika siswa tentang sifat gelombang Bunyi meningkat sesudah mengikuti penelitian ini, dan

hasil kuantitatif berdasarkan susunan pasangan uji Wilcoxon yang menunjukkan bahwa

lingkungan ini menyebabkan prestasi mereka meningkat secara signifikan dan memperoleh

skor konseptual lebih baik pada akhir pembelajaran. Selain itu, analisis kualitatif

menunjukkan bahwa siswa mengalami perubahan pemahaman konseptual tentang sifat

gelombang bunyi dalam tiga karakteristik seperti diferensiasi, kelas lanjutan, dan pembuatan

ulang konsep. Temuan ini menyarankan bahwa lingkungan laboratorium ilmiah bisa

membantu siswa untuk meningkatkan pemahaman mereka tentang konsep fisika tentang sifat

gelombang bunyi melalui proses perubahan konseptual.

1. Pendahuluan

Masalah dan kesulitan belajar konseptual dalam ilmu pengatahuan telah ditemukan

secara luas di semua usia dan level penelitian ilmu pengetahuan dalam dunia pendidikan

(Zacharia, 2007). Siswa dari segala usia datang ke kelas sains dengan ide-ide biasa,

pengalaman yang berbeda, konsepsi tidak terstruktur, dan pemahaman awal yang biasanya

tidak ilmiah serta salah menafsirkan istilah-istilah dalam ilmu pengetahuan, penggambaran

ilmu pengetahuan tak berarti mengenai dunia fisik, penjelasan yang tidak masuk akal tentang

bagaimana dan mengapa segala sesuatu berfungsi selama bertahun-tahun tanpa henti tidak

sesuai dengan pengalaman (Postner et al., 1982). Dasar ilmiah yang sering mengganggu

proses konstruktif pembelajaran konseptual dalam ilmu pengetahuan dan mempengaruhi

kemampuan siswa untuk mengubah penjelasan ilmiah tentang apa yang dipelajari di kelas

menjadi pengetahuan yang berguna untuk proses penggambaran gagasan ilmiah (Duschl &

Gitomer, 1991; Zacharia, 2007). Situasi ini memperkuat upaya pendidik dan peneliti

pendidikan untuk mendorong perubahan konseptual dalam rangka pengenalan asimilasi atau

akomodasi konsepsi ilmiah yang akurat (Postner et al, 1982).

Praktek ilmiah berbasis penyelidikan ini harus dilakukan di laboratorium, ruang kelas,

atau bidang di mana siswa diberi kesempatan untuk berinteraksi langsung dengan fenomena

alam atau dengan data yang berasal dari fenomena tersebut (Pyatt & Sims , 2011). Penelitian

telah menunjukkan bahwa siswa dapat memberikan pengalaman belajar yang efektif melalui

penggunaan metode eksperimen berbasis penyelidikan yang sebenarnya (Hofstein & Lunetta,

2004) dan melalui penggunaan lingkungan laboratorium virtual yang mendukung

eksperimen, seperti simulasi komputer yang interaktif (Zacharia & Anderson, 2003). Tidak

hanya itu, penggunaan lingkungan yang nyata dan virtual dapat digunakan sebagai alat

kognitif dalam lingkungan belajar untuk perubahan konseptual (Hofstein & Lunetta , 2004;

Zacharia & Anderson, 2003). Selain itu, penggabungan lingkungan aktual dan virtual sebagai

alat kognitif terpadu telah dilaporkan secara efisien dapat meningkatkan proses mekanisme

perubahan pemahaman konseptual dalam keilmuan (Jaakkola, Nurmi, & Veemans, 2011;

Olympiou & Zacharia 2012 ; Zacharia , 2007).

2. Tinjauan Pustaka

2.1 . Integrasi lingkungan laboratorium komputer di bidang pendidikan sains

Baru-baru ini , pendekatan eksperimen kontemporer berbasis inkuiri dari laboratorium

sains untuk pembelajaran (hands-on) dan virtual (simulasi) komputer berbasis penelitian

laboratoarium merupakan integrasi yang terkini. Pengguna kedua lingkungan laboratorium

komputer telah melaporkan bahwa mereka mendapatkan hasil pada proses perubahan

konseptual, dan membantu siswa memperbaiki serta membenarkan pemahaman non ilmiah

dan untuk meningkatkan pemahaman konsep-konsep ilmiah mereka (Jaakkola, Nurmi, &

Veemans, 2011; Olympiou & Zacharia, 2012; Zacharia, 2007). Laboratorium komputer yang

sebenarnya telah disebut "physicality" atau "eksperimen nyata" yang dapat meningkatkan

kebenaran, penerapan proses ilmiah, praktek dan memfasilitasi konsep konkrit ke abstrak

fenomena dunia nyata ( Pyatt & Sims, 2011). Sebaliknya, lingkungan virtual laboratorium

komputer telah dimaksudkan untuk "Virtuality" atau "Simulasi eksperimen" yang lebih

unggul dari segi portabilitas, keamanan, efisiensi biaya, meminimalkan kesalahan,

amplifikasi atau pengurangan dimensi temporal dan spasial, fleksibel, cepat dan dinamis

dalam menampilkan data (Zacharia ,2007). Para peneliti menemukan bahwa eksperimen

simulasi komputer dapat dilakukan dengan berbagai perbaikan dan menghasilkan perubahan

terhadap pemahaman lain yang berpegang pada peserta didik ( Bell & Trundle , 2008;

Zacharia & Anderson, 2003; Zacharia , 2007).

3. Metode

3.1 . Desain penelitian

Dalam rangka untuk mencari pengaruh Lingkungan laboratorium komputerisasi ilmiah

pada pemahaman konseptual fisika siswa tentang sifat gelombang bunyi, penelitian ini

menggunakan desain penelitian metodologi campuran. Para peneliti melakukan desain pra -

eksperimen pada metodologi penelitian kuantitatif untuk membandingkan skor pemahaman

konseptual pada awal dan akhir penelitian dari satu kelompok yang ditentukan, terhadap

kelompok tersebut diberikan pretest-posttest. Selain itu, peneliti mengumpulkan data

kualitatif seperti karakteristik pemahaman konseptual dan jenis perubahan konseptual, para

peneliti melakukan desain penelitian fenomenologis untuk menjelaskan fenomena perubahan

konseptual siswa, dengan menggunakan metode analisis isi.

3.2 . Peserta Penelitian

30 siswa Thailand dari kelas XI berpartisipasi dalam penelitian ini. Penelitian dilakukan

selama semester ke-2 tahun akademik 2010. Para peserta terdiri 17 laki-laki dan 13

perempuan dan usia mereka berkisar 15-17 tahun. Mereka semua sedang belajar dalam

program IPA dan mereka memiliki keterampilan dasar yang memuaskan dalam menggunakan

komputer, tetapi mereka tidak pernah punya pengalaman dengan menggunakan komputer

untuk percobaan di laboratorium.

3.3 . Domain Pengetahuan Konseptual

Gelombang bunyi adalah topik mendasar yang terdapat di banyak kurikulum pendidikan

dasar nasional. Dalam kurikulum pendidikan dasar di Thailand, sifat-sifat gelombang bunyi

adalah topik yang ditekankan untuk hampir semua tingkatan. Untuk penelitian ini,

pengetahuan konseptual yang dipelajari adalah sifat-sifat gelombang bunyi termasuk: 1)

refleksi, yang dapat dijelaskan sebagai memantulan dari gelombang bunyi ketika mengenai

suatu permukaan; 2) refraksi, yang dijelaskan oleh sebagian besar orang sebagai perubahan

arah atau pembelokan gelombang bunyi, ketika keluar dari satu media ke media yang lain; 3)

difraksi, yang dapat dijelaskan sebagai perubahan arah gelombang suara karena melewati

sebuah celah atau penghalang ; dan 4) gangguan, yang dijelaskan sebagai fenomena yang

terjadi ketika dua gelombang suara bertemu saat berjalan di sepanjang medium yang sama.

3.4. Bahan Pembelajaran

3.4.1. Mikrokomputer berbasis laboratorium (MBL)

Mikro komputer berbasis laboratorium (MBL) dari Vernier Software & Technology

digunakan sebagai alat untuk berfikir ilmiah untuk meningkatkan pembangunan pemahaman

konseptual fisika tentang sifat-sifat gelombang bunyi pada tingkat makroskopik (teramati),

seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

3.4.2 . Simulasi komputer

Simulasi komputer Fisika Teknologi Pendidikan ( PhET ) digunakan sebagai alat

kognitif belajar konseptual untuk meningkatkan pembangunan pemahaman konseptual fisika

tentang sifat-sifat gelombang bunyi pada tingkat mikroskopis (unobservable), sebagai

ditunjukkan pada Gambar 2 .

3.4.3 . Bentuk survei model mental

Bentuk survei model mental adalah alat evaluasi untuk menentukan pemahaman

konseptual siswa dalam model mental mereka. Penggambaran dan penalaran Ad hoc yang

digunakan untuk mengembangkan formulir untuk para peserta, seperti yang ditampilkan di

Gambar 3. Bentuk terdiri dari empat item yang pada sifat-sifat gelombang suara.

3.5. Pengumpulan data

Untuk menyelidiki karakteristik dari pemahaman konseptual siswa dan nilainya, tipe

perubahan konseptual, bentuk survey model mental telah diberikan kepada masing-masing

siswa pada awal dan akhir pembelajaran berbasis inkuiri tentang sifat gelombang bunyi

sebagai pretes dan postes. Siswa telah menghadiri pembelajaran tentang sifat gelombang

bunyi selama 2 minggu. Pada Akhirnya, semua data yang terkumpul telah dianalisis dalam 2

minggu setelahnya.

3.6 . Analisa Data

Untuk analisis karakteristik pemahaman konseptual siswa, analisis konten berdasarkan

konsep ontologi ilmiah yang dipelajari terutama digunakan untuk mereka menggambarkan

Ad hoc dan penalaran baik pretest dan posttest. Setelah itu, penilaian dan sistem skor rubrik

untuk mengevaluasi pemahaman konseptual dikembangkan dan kemudian penggambaran dan

penalaran Ad Hoc ditandai dan dinilai secara kuantitatif. Analisis statistik Wilcoxon sesuai

dengan susunan pasangan uji digunakan untuk membandingkan perbedaan antara skor pretest

dan posttest. Untuk analisis siswa, jenis perubahan konseptual analisis konten berdasarkan

Dykstra, Boyle, & kerangka Monarch, juga digunakan untuk menggambarkan analisa

perubahan konseptual.

4. Hasil

4.1 . Pemahaman konseptual Fisika dalam sifat gelombang bunyi.

Perbandingan skor pre-test dan post-test pemahaman konseptual berdasarkan analisis

statistik nonparametrik Wilcoxon sesuai dengan susunan pasangan uji menemukan bahwa

skor postest siswa, pada pemahaman konseptual dalam fisika sifat gelombang bunyi secara

signifikan lebih tinggi daripada pretest ( Z = -4,791 , p < .05 ). Statistik Wilcoxon sesuai

dengan susunan pasangan uji siswa, pemahaman konseptual yang ditampilkan pada Tabel 1 .

4.2 . Perubahan Pemahaman Konseptual Siswa pada Gelombang Bunyi

Pada Tabel 2, disajikan hasil siswa dalam perubahan pemahaman konseptual pada sifat

gelombang bunyi. Perubahan pemahaman siswa pada peringkat tes untuk penilaian

pemahaman konseptual fisika siswa, pemahaman konseptual telah ditemukan dalam tiga jenis

seperti diferensiasi, kelas ekstensi, dan konseptualisasi, sekitar empat konsep fisika sifat

gelombang suara termasuk refleksi, refraksi, difraksi, dan interferensi seperti yang

ditampilkan di Tabel 2.

5. Pembahasan

Hasil kuantitatif menunjukkan bahwa, skor post-test siswa, dalam pemahaman

konseptual Fisika sifat gelombang bunyi lebih tinggi secara signifikan dibandingkan skor pre-

test. Sejalan dengan itu, hasil kualitatif menunjukkan bahwa karakteristik siswa pada saat pre

tes dalam sifat gelombang bunyi telah diubah dalam membandingkan dengan pemahaman

konseptual mereka setelah dilakukan penelitian, lebih ilmiah dan lebih akurat dan

diperpanjang sebagai pemahaman ilmiah. Analisis kualitatif juga mengungkapkan bahwa,

perubahan konseptual dalam fisika sifat gelombang bunyi terjadi pada tiga jenis perubahan

konseptual termasuk diferensiasi, kelas ekstensi, dan konseptualisasi. Temuan ini jelas

menunjukkan efisiensi lingkungan laboratorium terpadu berbasis komputer (eksperimen

aktual dan virtual) bahwa secara efektif dapat membantu siswa untuk mengubah dan

mengubah konsepsi ilmiah dan alternatif mereka, masing-masing, untuk dapat diterima

sebagai konsep ilmiah dalam komunitas ilmu pengetahuan. Oleh karena itu, jenis lingkungan

belajar seperti ini dapat ditetapkan sebagai alat kognitif terpadu yang efektif bagi siswa

untuk belajar suatu konsep ilmu.

6. Kesimpulan

Makalah ini melaporkan keefektifan penggunaan integrasi yang aktual; ( hands -on ) dan

virtual ( simulasi ) lingkungan laboratorium komputer untuk membantu siswa, pembelajaran

konseptual pada sifat gelombang bunyi. Jenis lingkungan belajar ilmu tertentu digambarkan

bahwa hal itu dapat efektif untuk mengintegrasi alat kognitif untuk memperbaiki dan

meningkatkan pemahaman siswa, pemahaman konseptual siswa terhadap sifat gelombang

bunyi. Akhirnya, temuan penelitian ini menawarkan kepada guru fisika tentang pemahaman

baru mengenai bagaimana membantu siswa mengubah konsep pemahaman lain yang

diintegrasikan menggunakan Laboratorium Berbasis Komputer Terpadu.

Ucapan Terima Kasih

Penulis ingin mengucapkan terima kasih atas dukungan beasiswa oleh Lembaga Promosi

Pengajaran Sains dan Teknologi ( IPST ), Thailand. Para penulis juga ingin mengakui

Fakultas Pendidikan, Khon Kaen University, Thailand, untuk dukungan keuangan dari

kontribusi studi ini, dan Khon Kaen University.

Referensi

Bell, R. L., & Trundle, K. C. (2008). The use of a computer simulation to promote scientific

conceptions of moon phases. Journal of Research in Science Teaching, 45(3), 346-372.

Duschl, R., & Gitomer, D. (1991). Epistemological Perspectives on conceptual change:

implications for educational practice. Journal of Research in Science Teaching, 28 (9),

839- 858.

Dykstra, D.I., Boyle, C.F., & Monarch, I.A. (1992). Studying conceptual change in learning

physics. Science Education, 76, 615-652.

Hofstein, A. & Lunetta, V.N. (2004). The laboratory in science education: Foundation for the

21 st century. Science Education, 88, 28-54.

Jaakkola, T., Nurmi, S., & Veermans, K. (2011). A comparison of students' conceptual

understanding of electric circuits in simulation only and simulation-laboratory contexts.

Journal of Research in Science Teaching, 48(1), 71-93.

Olympiou, G., Zacharia, Z.C. (2012). Blending physical and virtual manipulatives: An effort

to improve students' conceptual understanding through science laboratory

experimentation. Science Education, 96(1), 21-47.

Posner, G.J., Strike, K.A., Hewson, P.W., & Gertzog, W.A. (1982). Accommodation of a

scientific conception: Towards a theory ofconceptual change. Science Education, 66

(2), 211-227.

Pyatt, K., & Sims, R. (2011). Virtual and physical experimentation in inquiry-based science

labs: attitudes, performances and access. Journal of Science Education and

Technology, DOI 10.1007/s10956-011-9291-6

Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort

to enhance studentsconceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer

Assisted Learning, 23, 120-132.

Zacharia, Z., & Anderson, O. (2003). The effects of an interactive computer-based simulation

prior to performing a laboratory inquiry-based experiment on student conceptual under

standing of physics American Journal of Physics, 71, 618.