BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Teori 1. Hakikat IPA Fisika Fisika merupakan salah satu cabang sains yang mempelajari gejala-gejala alam melalui

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Teori 1. Hakikat IPA Fisika Fisika merupakan salah satu cabang sains yang mempelajari gejala-gejala alam melalui penelitian, percobaan, dan pengukuran yang disajikan secara matematis berdasarkan hukum-hukum dasar untuk menemukan hubungan antara kenyataan yang ada di alam (Druxes, 1986:3). Fisika bertujuan mempelajari bagian-bagian materi beserta interaksi-interaksi mutualnya. Dalam bentuk-bentuk interaksi ini, fisikawan menjelaskan sifat-sifat materi dan gejala alam lainnya yang diamati dalam besaran. Druxes (1986) menyatakan bahwa fisika adalah ilmu yang mempelajari tentang kejadian, hukum alam yang memungkinkan dilakukannya penelitian, pengamatan, dan pengukuran, serta dapat disajikan secara matematis.Dari beberapa definisi fisika, dapat disimpulkan bahwa fisika sebagai bagian dari sains pada hakekatnya memiliki tiga aspek, yaitu: a. Fisika sebagai “body of knowledge”, merupakan kumpulan pengetahuan atau produk dalam bentuk fakta, konsep, prinsip, teori, hukum yang tersusun secara sistematis. b. Fisika sebagai proses, yakni proses dari upaya manusia untuk memahami berbagai gejala alam dalam bentuk langkah-langkah, prosedur, bahkan sistem dalam mendapatkan produk. c. Fisika memiliki kecenderungan tindakan dalam melakukan kegiatan ilmiah seperti ketekunan, objektivitas, dan sebagainya. Menurut Crow & Crow dalam Rizema (2013:16) pembelajaran adalah pemerolehan tabiat, pengetahuan dan sikap. Karakteristik pembelajaran yang efektif adalah memudahkan siswa belajar sesuatu yang bermanfaat, seperti: fakta, keterampilan, nilai, konsep, dan hidup serasi dengan sesama, atau sesuatu hasil yang diinginkan. Lebih lanjut, pengetahuan kongkrit lebih mudah diterima oleh siswa daripada pengetahuan yang masih abstrak. Dalam kondisi pembelajaran yang kondusif, yang melibatkan siswa secara aktif dalam mengamati, mengoperasikan alat, atau berlatih menggunakan objek konkrit disertai dengan diskusi, diharapkan siswa dapat bangkit sendiri untuk berpikir, menganalisis data, menjelaskan ide, bertanya dan commit to user 11

12 digilib.uns.ac.id


mengemukakan pendapat.Gambar 2.1. menyajikan gambaran dunia fisika dalam aturan pemahaman fisikalis.

Kontrol Kesalahan

Pengamatan

Pengamatan Sistematis Permasalahan

Percobaan

Penilaian Hipotesis (model)

Kesimpulan Hukum (Teori) Kontrol Percobaan

Kesesuaian

Sanggahan

Gejala Baru

Gambar 2.1. Aturan pemahaman fisikalis (Druxes, 1986)

Hakikat pembelajaran IPA (fisika) adalah metode ilmiah, didalamnya terdapat kegiatan pembuktian yaitu melalui kegiatan eksperimen. Sehingga kegiatan commit to user



eksperimen perlu adanya penekanan dalam pembelajaran fisika dengan mengikuti langkah-langkah pada metode ilmiah.

2. Modul Modul merupakan salah satu bentuk bahan ajar yang dikemas secara utuh dan sistematis didalamnya memuat seperangkat pengalaman belajar yang terencana dan didesain untuk membantu peserta didik menguasai tujuan belajar yang spesifik (Daryanto, 2013), dalam hal ini bahan ajar dapat berupa bahan tertulis maupun tidak tertulis. Bahan ajar yang dirasa dapat membantu peserta didik maupun guru dalam proses belajar adalah modul. Modul berfungsi sebagai sarana belajar yang bersifat mandiri.Modul harus dikembangkan atas dasar hasil analisis kebutuhan dan kondisi. Selanjutnya, dikembangkan desain modul yang dinilai paling sesuai dengan berbagai data dan informasi objektif yang diperoleh dari analisis kebutuhan dan kondisi. Bentuk, struktur, dan komponen modul harus memenuhi berbagai kebutuhan dan kondisi yang ada. Menurut Daryanto (2013:24)penjaminan mutu suatu modul dapat dikembangkan suatu standar operasional prosedur dan instrumen, sehingga pengembangan modul merupakan suatu proses yang sistematis dalam mengidentifikasi, mengembangkan, dan mengevaluasi isi dan strategi pembelajaran yang diarahkan untuk mencapai tujuan pembelajaran secara lebih aktif dan efisien.Dalam proses penyusunan modul terdiri dari tiga tahapan pokok. Pertama, menetapkan strategi pembelajaran dan media pembelajaran yang sesuai. Pada tahap ini, perlu diperhatikan berbagai karakteristik dari kompetensi yang akan dipelajari baik isi maupun urutan materi pembelajaran, karakteristik siswa, dan karakteristik konteks. Kedua, memproduksi atau mewujudkan fisik modul. Komponen isi modul antara lain meliputi: tujuan belajar, prasyarat pembelajar yang diperlukan, substansi atau materi belajar, bentuk-bentuk kegiatan belajar dan komponen pendukungnya. Ketiga, mengembangkan perangkat penilaian. Dalam hal ini, perlu diperhatikan agar semua aspek kompetensi (pengetahuan, keterampilan, dan sikap) dapat dinilai berdasarkan kriteria tertentu yang telah ditetapkan. Modul yang telah dibuat diimplementasikan pada kegiatan pembelajaran sesuai dengan alur yang telah dituliskan dalam modul. Pada akhir kegiatan pembelajaran commit to user



dilakukan evaluasi hasil belajar, dengan pelaksanaan penilaian mengikuti ketentuan yang telah dituliskan dalam modul.Setelah digunakan pada kegiatan pembelajaran, harus dilakukan evaluasi dan validasi secara periodik, tujuannya adalah untuk mengetahui dan mengukur implementasi pembelajaran dengan modul dapat dilaksanakan sesuai dengan desain pengembangannya, serta untuk mengetahui dan mengukur materi dan isi modul masih sesuai dengan perkembangan kebutuhan dan kondisi yang berjalan saat ini (Daryanto, 2013:12). Penulisan modul dilakukan sesuai dengan Rencana Pelaksanaan Pembelajaran, yang meliputi: a. Menetapkan kerangka bahan yang akan disusun. b. Menetapkan tujuan akhir, yaitu kemampuan yang harus dicapai siswa setelah melakukan kegiatan pembelajaran menggunakan modul. c. Menetapkan tujuan secara khusus yang menunjang tujuan akhir. d. Menetapkan sistem evaluasi, baik skema, metode, maupun perangkat e. Menetapkan garis besar atau substansi dan materi untuk mencapai tujuan yang telah ditetapkan, meliputi SK-KD, deskripsi singkat, waktu dan sumber pustaka. f. Materi berdasarkan fakta, fenomena-fenomena alam, hasil pemikiran dan eksperimen yang terkait langsung dan mendukung untuk pencapaian kompetensi yang harus dikuasai siswa. g. Penulisan evaluasi atau penilaian yang berfungsi sebagai alat ukur kemampuan siswa dalam menguasai modul. h. Kunci jawaban dari soal, latihan, dan tugas. Kualitas modul dapat dilihat dari beberapa aspek, diantaranya: a. Aspek kelayakan isi, yang mencakup: kesesuaian dengan SK dan KD, kesesuaian dengan perkembangan anak, kesesuaian dengan kebutuhan bahan ajar, kebenaran substansi materi pembelajaran, manfaat untuk penambahan wawasan, kesesuaian dengan nilai moral dan nilai-nilai sosial, b. Aspek kelayakan bahasa, yang mencakup: keterbacaan, kejelasan informasi, kesesuaian dengan kaidah Bahasa Indonesia yang baik dan benar, pemanfaatan bahasa secara efektif dan efisien (jelas dan singkat), commit to user



c. Aspek kelayakan penyajian, yang mencakup: kejelasan tujuan (indikator) yang ingin dicapai, urutan sajian, pemberian motivasi, daya tarik, interaksi (pemberian stimulus dan respon), kelengkapan informasi. d. Aspek kelayakan kegrafikan, yang mencakup: penggunaan font (jenis dan ukuran), layout atau tata letak, ilustrasi, gambar, foto, desain tampilan. Modul fisika digunakan pada kurikulum tingkat satuan pendidikan, sehingga hasil belajar yang diharapkan tercapai melalui pembelajaran menggunakan modul fisika meliputi kompetensi pengetahuan, sikap, dan keterampilan. Pada modul fisika kompetensi sikap dinilai melalui observasi yang dilakukan oleh guru dan observer, kompetensi pengetahuan dinilai menggunakan instrumen tes tulis dan penugasan, dan kompetensi keterampilan dinilai menggunakan kegiatan eksperimen.

3. Keterampilan Proses Sains Sains adalah pengetahuan yang mempelajari, menjelaskan, serta menginvestigasi fenomena

alam

dengan

segala

aspeknya

yang

bersifat

empiris

(Rizema,

2013:51).Pembelajaran berbasis sains adalah proses transfer ilmu dua arah antara guru dan siswa dengan metode tertentu (proses sains), dalam maksud pembelajaran yang menjadikan sains sebagai metode atau pendekatan dalam proses belajar mengajar sehingga pembelajaran lebih kreatif, dan aktif (Rizema, 2013:53). Keterampilan proses sains menekankan siswa belajar, cara memperoleh data, mengelola hasil data yang diperolehnya, sehingga dapat dengan mudah dipahami dan digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Penggunaan keterampilan proses sains memungkinkan anak untuk menemukan dan mengembangkan sendiri fakta dan konsep serta menumbuhkan dan mengembangkan sikap dan nilai yang dituntut. Pemahaman konsep fisika tidak hanya hasilnya saja yang diutamakan tetapi proses mendapatkan konsep sangat penting untuk membangun pengetahuan siswa. Keterampilan dan sikap ilmiah memiliki peran yang penting dalam menemukan konsep fisika. Umumnya anak membangun gagasan baru sewaktu mereka berinteraksi dengan suatu objek/suatu peristiwa. Dapat disimpulkan bahwa keterampilan proses sains adalah keterampilan intelektual yang membekali siswa dengan suatu kemampuan berpikir logis dan sistematis dalam menanggapi suatu masalah di bidang ilmu pengetahuan alam dan memberi pengalaman bermakna kepada siswa diantaranya pengalaman bertanya, commit to user



observasi dan melakukan suatu percobaan. Keterampilan-keterampilan yang dikembangkan dalam keterampilan proses sains menurut Valentino adalah seperti Tabel 2.1. Tabel 2.1. Keterampilan Proses menurut Valentino (2000) No 1. 2. 3.

4.

5.

6.

7.

Keterampilan Mengamati

Deskripsi Menentukan sifat dari suatu obyek atau peristiwa dengan menggunakan indera. Mengklasifikasi Mengelompokkan obyek atau peristiwa berdasarkan sifatnya. Mengukur Keterampilan yang berupa:  Secara kuantitatif menggunakan satuan pengukuran yang tepat  Memperkirakan  Mencatat data kuantitatif  Menghubungkan ruang dan waktu Berkomunikasi Menggunakan kata-kata tertulis dan lisan, grafik, tabel, diagram, dan presentasi informasi lainnya, termasuk yang berbasis teknologi. Menjelaskan/interferring Menggambarkan kesimpulan tentang peristiwa tertentu berdasarkan pengamatan dan data, termasuk hubungan sebab dan akibat. Meramalkan/producting Mengantisipasi konsekuensi dari situasi yang baru atau berubah menggunakan pengalaman pada masa lalu dan observasi. Mengumpulkan, mencatat, dan Memanipulasi data, baik yang dikumpulkan menafsirkan data oleh diri sendiri atau oleh orang lain, dalam rangka membuat informasi yang bermakna dan kemudian membuat pola informasi yang mengarah pada pembuatan kesimpulan, hipotesis.

8.

Mengidentifikasi mengontrol variabel

9.

Definisi operasional

10. 11. 12.

dan Mengidentifikasi variabel dalam suatu situasi, memilih variabel yang dimanipulasi dan variabel yang konstan.

Mendefinisikan istilah dalam konteks pengalaman sendiri menyatakan definisi dalam hal “apa yang kamu lakukan” dan “apa yang kamu amati”. Membuat hipotesis Mengusulkan penjelasan melalui pengamatan. Melakukan percobaan Menyelidiki, memanipulasi bahan, dan pengujian hipotesis untuk mendapatkan hasil. Membuat dan menggunakan Mewakili “dunia nyata” dengan menggunakan model model fisik atau mental untuk memahami proses atau gejala yang lebih besar. commit to user Sumber: Valentino (2000)



Pengelompokan Keterampilan Proses Sains: a. Keterampilan proses sains dasar meliputi mengamati/observasi, mengklasifikasi, berkomunikasi, mengukur, memprediksi dan membuat inferensi. 1) Pengamatan Meliputi pengamatan kualitatif yang merupakan pengamatan yang dilakukan hanya dengan menggunakan beberapa atau seluruh indra tanpa mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu dan pengamatan kuantitatif adalah pengamatan yang dilakukan dengan menggunakan alat ukur yang mengacu kepada satuan pengukuran baku tertentu (Nur, 2000:16). 2) Mengklasifikasi Klasifikasi dilakukan dengan mengamati kesamaan, perbedaan, hubungan saling keterkaitan. 3) Berkomunikasi Komunikasi yang efektif adalah komunikasi yang jelas, cermat dan tidak menimbulkan salah penafsiran. Grafik, chart, peta, simbol, diagram, persamaan matematis, dan demonstrasi visual serta kata-kata baik lisan maupun tulisan adalah beberapa cara yang dapat dilakukan untuk berkomunikasi dalam sains. 4) Mengukur Di dalam sains, pengukuran dilakukan dengan menggunakan sistem metrik karena banyak kemudahan-kemudahan yang akan diperoleh. 5) Memprediksi Prediksi adalah suatu perkiraan tentang hasil pengamatan yang dilakukan pada suatu waktu di masa yang akan datang. Kemampuan menyusun prediksi tentang objek ataupun kejadian tergantung kemampuan menentukan sifat-sifat, perilaku berdasarkan lingkungannya. Hal ini berarti bahwa hasil prediksi berkaitan dengan kemampuan observasi, inferensi, dan klasifikasi. 6) Membuat inferensi Suatu inferensi adalah suatu kesimpulan tentang sesuatu yang diamati (Nur, 2000:18). b. Keterampilan

proses

sains

terpadu

meliputi

mengidentifikasi

variabel,

merumuskan definisi operasional dari variabel, menyusun hipotesis, merancang penyelidikan, mengumpulkan dancommit mengolah data, menyusun tabel data, menyusun to user



grafik, mendeskripsikan hubungan antar variabel, menganalisis, melakukan penyelidikan, dan melakukan eksperimen. 1) Mengidentifikasi variabel Variabel adalah suatu besaran yang dapat bervariasi atau berubah pada suatu situasi tertentu. Variabel bebas adalah suatu faktor yang dapat diubah, faktor yang berubah sebagai suatu hasil dari variabel bebas adalah variabel tak bebas. Sedangkan suatu faktor yang dijaga agar tidak berubah selama eksperimen adalah variabel kontrol (Nur, 2000:21). 2) Menyusun hipotesis Hipotesis adalah suatu prediksi berdasarkan pengamatan yang dapat diuji. Dapat pula diartikan bahwa hipotesis adalah dugaan tentang pengaruh yang akan diberikan variabel manipulasi terhadap variabel respon (Nur, 2000:24). 3) Melakukan eksperimen Cara terbaik melakukan eksperimen adalah menuliskan suatu prosedur. Prosedur adalah rencana yang dikuti dalam eksperimen. Dari prosedur diperoleh data dan kesimpulan (Nur, 2000:27). Keterampilan proses sains dipilih karena aktivitas pada sintaks keterampilan proses sains merupakan bagian metode ilmiah yang menjadi inti dalam pembelajaran IPA khususnya fisika. Keterampilan proses sains, memotivasi siswa untuk menemukan sendiri konsep fisika melalui proses ilmiah. Hal ini secara tidak langsung dapat melatihkan kemampuan berpikir kritis siswa, sehingga siswa dapat dengan mudah mengaplikasikan konsep dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam pemecahan soal uji kompetensi. Keterampilan proses sains yang ideal dikembangkan sebagai hakikat belajar sains, yaitu sains sebagai produk dan proses. Belajar dengan pendekatan keterampilan proses memungkinkan siswa mempelajari konsep yang menjadi tujuan belajar dan mengembangkan keterampilan sains siswa. Keterampilan proses perlu dikembangkan melalui pengalaman langsung sebagai pengalaman belajar yang didasarkan ketika kegiatan berlangsung (Rustaman, 2005:84). Melalui pengalaman seseorang lebih menghayati proses atau kegiatan yang dilakukan, selain pembelajaran lebih bermakna jika siswa menemukan sendiri ide pokok materi yang dipelajari. commit to user



Dalam penelitian ini, keterampilan proses sains yang digunakan merujuk pada keterampilan proses sains yang dikemukakan oleh Valentino (2000). Hal ini dipilih dikarenakan ada beberapa pertimbangan antara lain deskripsi keterampilan proses sains Valentino lebih jelas serta memuat seluruh keterampilan proses sains dasar maupun keterampilan proses sains terpadu.Keterampilan proses sains dibatasi pada delapan aspek yaitu merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, identifikasi variabel, mengamati, menganalisis data, menyimpulkan dan mengkomunikasikan karena disesuaikan dengan struktur materi pembelajaran

4. Kemampuan Berpikir Kritis a. Deskripsi Kemampuan Berpikir Kritis Kemampuan berpikir merupakan sekumpulan kemampuan yang kompleks yang dapat dilatih sejak usia dini. Suatu proses berpikir dalam menarik suatu kesimpulan pengetahuan disebut penalaran. Berpikir atau bernalar merupakan suatu bentuk kegiatan akal/ratio manusia dengan pengetahuan yang kita terima melalui panca indera, diolah dan ditujukan untuk mencapai suatu kebenaran. Aktivitas berpikir adalah dialog dengan diri sendiri dalam batin yang manivestasinya ialah mempertimbangkan,

merenungkan,

menganalisis,

menunjukkan

alasan-alasan,

membuktikan sesuatu, menggolong-golongkan, membanding-bandingkan, menarik kesimpulan, meneliti suatu jalan pikiran, mencari kausalitasinya, membahas secara realitas dan lain-lain. Di dalam aktivitas berpikir itulah ditunjukkan dalam logika wawasan berpikir yang tepat atau ketepatan pemikiran kebenaran berpikir yang sesuai dengan penggarisan logika yang disebut berpikir logis. Berpikir kritis adalah proses yang melibatkan operasi mental seperti induksi, deduksi, klasifikasi, dan penalaran. Menurut Ennis (1996) berpikir kritis adalah suatu proses yang bertujuan untuk membuat keputusan-keputusan yang masuk akal tentang yang dipercayai atau yang dilakukan, dalam hal ini menunjukkanbahwa dengan berpikir kritis orang menjadi memahami argumentasi berdasarkan perbedaan nilai, memahami adanya inferensi dan mampu menginterpretasi, mengenali kesalahan, menggunakan bahasa dalam berargumen, menyadari dan mengendalikan egosentris dan emosi, serta responsif terhadap permasalahan yang berbeda. commit to user



Menurut Steven (2012:8) “ Thinking critically is a process, and the first component is to examine all of the facts that you are assuming or that you think are true”. Lebih lanjut, menurut NEA (2012) dikatakan bahwa “Critical thinking also draws on other skills, such as communication and information literacy, to examine, then analyze, interpret, and evaluate it”, secara jelas bahwa berpikir kritis mampu melatihkan berbagai keterampilan seperti keterampilan berkomunikasi dan menggali informasi sendirisehingga peserta didik mampu untuk melakukan pengamatan, analisis, menafsirkan dan mengevaluasi suatu fakta. b. Perlunya Budaya Berpikir Kritis Beberapa alasan perlunya membentuk budaya berpikir kritis, salah satunya adalah untuk menghadapi perubahan dunia yang begitu pesat oleh munculnya pengetahuan-pengetahuan baru yang selalu berkembang setiap harinya, sementara pengetahuan yang lama ditata dan diatur ulang. Sat ini, prioritas utama dari sebuah sistem pendidikan adalah mendidik anak-anak tentang cara belajar dan berpikir kritis (Shukor dalam Muhfahroyin, 2009). Beberapa karakteristik dari era pegetahuan adalah: 1) Kehidupan, masyarakat, dan ekonomi menjadi lebih kompleks. 2) Lapangan kerja menipis dibanding era sebelumnya. 3) Ilmu pengetahuan dan informasi, tanah, buruh, dan modal sebagai masukan paling utama dalam sistem produksi modern. Wilson (2000) mengemukakan beberapa alasan tentang perlunya berpikir kritis, yaitu: 1) Pengetahuan yang didasarkan pada hafalan telah dideskreditkan; individu tidak akan dapat menyimpan ilmu pengetahuan dalam ingatan mereka untuk penggunaan yang akan datang. 2) Informasi menyebar luas begitu pesat sehingga tiap individu membutuhkan kemampuan yang dapat disalurkan agar mereka dapat mengenali macam-macam permasalahan dalam konteks yang berbeda pada waktu yang berbeda pula selama hidup mereka. 3) Kompleksitas pekerjaan modern menuntut adanya staf pemikir yang mampu menunjukkan pemahaman dan membuat keputusan dalam dunia kerja. 4) Masyarakat modern membutuhkan individu-individu untuk menggabungkan informasi yang berasal dari berbagai sumbertodan commit usermembuat keputusan.



Dengan kata lain, pekerja yang memasuki tempat kerja di masa mendatang harus benar-benar memiliki berbagai kemampuan yang akan menjadikan mereka pemikir sistem dan orang yang tak pernah henti belajar sepanjang hidup mereka (Shukor dalam Muhfahroyin, 2009). Alasan lain perlunya budaya berpikir adalah bahwa dunia yang mengekspresikan ketertarikan dan kepedulian mereka pada kemampuan pembelajaran berpikir karena mereka mendapati ketidakmampuan lulusan universitas dalam membuat keputusan sendiri dengan mandiri (Phillips dalam Muhfahroyin, 2009). Karena kesejahteraan suatu negara bergantung pada masyarakatnya, maka dipandang perlu dan masuk akal jika akal pikiran menjadi fokus dari perkembangan pendidikan (Shukor dalam Muhfahroyin, 2009). Menurut Tishman (dalam Muhfahroyin, 2009), budaya berpikir adalah transformasi budaya dari suatu kelas menjadi budaya berpikir, pembelajaran berpikir tersebut bertujuan untuk mempersiapkan masa depan diri siswa dalam pemecahan masalah, pengambilan keputusan yang dipikirkan secara matang dan pembelajaran tanpa henti sepanjang hayat (life long education). Kelas berpikir ditujukan untuk belajar dan mengajar di lingkungan dengan budaya berpikir. Pada lingkungan kelas, terdapat beberapa hal yang berkolaborasi, seperti bahasa, nilai-nilai, harapan, dan kebiasaan untuk mengekspresikan dan memperkuat pemikiran (Tishman dalam Muhfahroyin, 2009). Budaya berpikir menurut Sim (dalam Muhfahroyin, 2009) meliputi bahasa berpikir, watak berpikir, manajemen mental, semangat berstrategi, tingkat pengetahuan yang tinggi, dan pembelajaran untuk menyalurkan ilmu. c. Pentingnya Berpikir Kritis Siswa dalam Pembelajaran Keterkaitan berpikir kritis dalam pembelajaran adalah perlunya mempersiapkan siswa agar menjadi pemecah masalah yang tangguh, pembuat keputusan yang matang, dan orang yang tak pernah berhenti belajar. Penting bagi siswa untuk menjadi seorang pemikir mandiri sejalan dengan meningkatnya jenis pekerjaan di masa yang akan datang. Selama ini, budaya berpikir kritis masih belum merasuk ke dalam jiwa siswa sehingga belum dapat berfungsi maksimal dalam kehidupan bermasyarakat. Hubungan antara berpikir kritis dan pendidikan juga dituliskan dalam National Education Association (NEA, 2012) ”the link between critical thinking and education is obvious: one can’t learn well without thinking well. Critical thinking contributes to career success, but also to success in higher education”, yang berarti kemampuan commit to user



berpikir dan pendidikan memiliki keterkaitan yang erat, pendidikan tidak dapat berjalan dengan baik tanpa pola berpikir yang baik, begitu pula sebaliknya. Kebutuhan untuk mengajarkan keterampilan berpikir sebagai bagian yang menyatu dengan kurikulum sekolah merupakan hal yang sangat penting. Sebagian besar negara mempedulikan kenaikan standar pendidikan melalui wajib belajar pada pendidikan formal. Dalam kehidupan masyarakat yang serba praktis ini, pendidikan anak-anak menjadi tujuan utama tercapainya pengetahuan. Hal ini akan membekali anak dengan pembelajaran sepanjang hayat dan kemampuan berpikir kritis yang dibutuhkan untuk menangkap fakta dan memproses informasi di era dunia yang makin berkembang ini. Salah satu dari fungsi sekolah adalah menyediakan tenaga kerja yang mumpuni dan siap dengan berbagai masalah yang ada di masyarakat, maka penting pembelajaran berpikir dimasukkan ke dalam proses pembelajaran. Selain perhatian terhadap penguasaan hal-hal dasar seperti membaca, menulis, sains, dan matematika, perhatian yang sama juga terletak pada kemampuan berpikir kritis. Pengetahuan dasar atau penguasaannya saja tidak cukup untuk memenuhi tuntutan perkembangan dunia di masa yang akan datang. Beberapa kajian yang memiliki kontribusi terhadap kemampuan berpikir kritis antara lain Bourke, See, Lim, Dhinsa san Shanmuganathan (dalam Muhfahroyin, 2009). Penelitian mengenai pentingnya kemampuan berpikir kritis mata pelajaran sains telah dilakukan oleh See, Dhinsa dan Yong (dalam Muhfahroyin, 2009). See dan Lim (dalam Muhfahroyin, 2009) juga menyarankan penggunaan analogi dalam pengajaran matematika dan sains. Skolnik (dalam Muhfahroyin, 2009) pada Creative Problem Solving menyebutkan bahwa ada empat analogi dalam pemikiran kreatif, yaitu analogi personal, langsung, simbolik dan fantasi. Sehubungan dengan hafalan, Taylor (2001) menjelaskan bahwa dalam pembelajaran yang berbasis hafalan menjadikan siswa jarang dituntut untuk bertanya dan berpikir, sehingga kemampuan berpikir kritis kurang terpacu.Berpikir dapat dipacu dengan mengajukan pertanyaan yang ditingkatkan kompleksitasnya. Taksonomi Bloom sangat berguna dalam meningkatkan level berpikir kritis siswa dalam pembelajaran. d. Memberdayakan Berpikir Kritis Siswa dalam Pembelajaran Pada dasarnya

berpikir kritis merupakan suatu hal yang masuk akal

(reatonable), berpikir reflektif yang terfokus pada keputusan untuk mempercayai dan commit to user



melakukannnya (Ennis, 1996), keterampilan berpikir kritis dapat diberdayakan dengan memahami aspek-aspek yang berkaitan dengan konsepsi berpikir kritis. Berpikir dikatakan masuk akal apabila pemikir berusaha menganalisis argumen secara hati-hati, mencari bukti yang valid dan mencapai kesimpulan yang logis. Menurut Ennis (1996), ada 12 indikator berpikir kritis yang dikelompokkan menjadi 5 aspek, yaitu: 1) Memberikan penjelasan secara sederhana (meliputi: memfokuskan pertanyaan, menganalisis pertanyaan, bertanya dan menjawab pertanyaan tentang suatu penjelasan). 2) Membangun keterampilan dasar (meliputi: mempertimbangkan sumber dapat dipercaya atau tidak, mengamati dan mempertimbangkan suatu laporan hasil observasi). 3) Menyimpulkan (meliputi: mendeduksi dan mempertimbangkan hasil deduksi, menginduksi dan mempertimbangkan hasil induksi, membuat dan menentukan nilai pertimbangan). 4) Memberikan penjelasan lanjut (meliputi: mendefinisikan istilah dan pertimbangan definisi dalam tiga dimensi, mengidentifikasikan asumsi). 5) Mengatur strategi dan taktik (meliputi: menentukan tindakan, berinteraksi dengan orang lain). Pembelajaran sains seyogyanya mengembangkan dan meningkatkan kemampuan berpikir kritis. Indikator-indikator tersebut dalam prakteknya dapat bersatu padu membentuk sebuah kegiatan atau terpisah-pisah hanya beberapa indikator saja. Berikut ini disajikan indikator dan aspek-aspek keterampilan berpikir kritis yang diadaptasi dari Ennis (dalam Liliasari, 2000). Tabel 2.2. Keterampilan Berpikir Kritis dan Indikator Ketercapaian Keterampilan Berpikir Kritis 1. Memberi penjelasan sederhana (elementary clarification)

Sub Keterampilan Berpikir Kritis 1. Memfokuskan pertanyaan

Penjelasan

a. Mengidentifikasi atau merumuskan pertanyaan b. Mengidentifikasi kriteriakriteria untuk mempertimbangkan jawaban yang mungkin c. Menjaga kondisi pikiran 2. Menganalisis a. commit to user Mengidentifikasi kesimpulan argumen b. mengidentifikasi alasan



c. d.

e. f.

3. bertanya menjawab pertanyaan klarifikasi pertanyaan menantang

g. dan a. b. c. dan yang d. e. f.

2. Membangun 4. Mempertimbangkan keterampilan kredibilitas dasar (basic (kriteria) suatu support) sumber

a. b. c. d. e.

f. g. h. 5. Mengobservasi dan a. mempertimbangkan hasil observasi b. c. d. e. f. g. 3. Menyimpulkan (inference)

6. Membuat deduksi a. dan b. mempertimbangkan c. commit to user hasil deduksi

(sebab) yang dinyatakan (eksplisit) mengidentifikasi alasan yang tidak dinyatakan (implisit) mengidentifikasi ketidakrelevanan dan kerelevanan. Mencari persamaan dan perbedaan Mencari struktur dari suatu argumen Merangkum Mengapa Apa intinya, apa artinya Apa contohnya, apa yang bukan contoh Bagaimana menerapkannya dalam kasus tersebut Perbedaan apa yang menyebabkannya Akankah Anda menyatakan lebih dari itu Ahli Tidak adanya konflik interest Kesepakatan antar sumber Reputasi Menggunakan prosedur yang ada Mengetahui resiko Kemampuan memberi alasan Kebiasaan hati-hati Ikut terlibat dalam menyimpulkan Dilaporkan oleh pengamat sendiri Mencatat hal-hal yang diinginkan Penguatan (corraboration) dan kemungkinan penguatan Kondisi akses yang baik Penggunaan teknologi yang kompeten Kepuasan observer atas kredibilitas kriteria Kelompok yang logis Kondisi yang logis Interprestasi pernyataan



7. Membuat induksi dan mempertimbangkan induksi 8. Membuat dan mempertimbangkan nilai keputusan

a. Membuat generalisasi b. Membuat kesimpulan hipotesis

dan

a. b. c. d. e.

Latar belakang fakta Konsekuensi Penerapan prinsip-prinsip Memikirkan alternatif Menyeimbangkan, memutuskan 4. Membuat 9. Mendefinisikan Ada 3 dimensi penjelasan lebih istilah, a. Bentuk sinonim, klarifikasi, lanjut mempertimbangkan rentang, ekspresi yang sama, (advanced definisi operasional, contoh dan non clarification) contoh. b. Strategi definisi (tindakan, mengidentifikasi persamaan) c. Konten (isi) 10. Mengidentifikasi a. Penalaran secara implisit asumsi b. Asumsi yang diperlukan, terkontruksi argumen 5. Strategi dan 11. Memutuskan suatu a. Mendefinisikan masalah taktik tindakan b. Menyeleksi kriteria untuk (strategies and membuat seleksi tactics) c. Merumuskan alternatif yang memungkinkan d. Memutuskan hal-hal yang akan dilakukan secara tentatif e. Mereview f. Memonitor implementasi. 12. Berinteraksi dengan orang lain (Sumber: adaptasi dari Ennis, 1996) Sedangkan Filsaime (2008:66-68) mengemukakan enam indikator berpikir kritis, diantaranya adalah: a. Interpretasi, yaitu kemampuan memahami, menjelaskan dan memberi makna data atau informasi. b. Analisis, yaitu kemampuan untuk mengidentifikasi hubungan dari informasiinformasi yang dipergunakan untuk mengekspresikan pemikiran atau pendapat. c. Evaluasi, yaitu kemampuan untuk menguji kebenaran dari informasi yang digunakan dalam mengekspresikan pemikiran atau pendapat. d. Inferensi, yaitu kemampuan untuk mengidentifikasi dan memperoleh unsur-unsur commit to user yang masuk akal. yang diperlukan untuk membuat suatu kesimpulan



e. Eksplanasi, yaitu kemampuan untuk menjelaskan atau menyatakan hasil pemikiran berdasarkan bukti metodologi, dan konteks. f. Regulasi diri, yaitu kemampuan seseorang untuk mengatur berpikirnya. Kemampuan berpikir kritis merupakan alat yang dipergunakan dalam proses penguasaan konsep karena pengetahuan konseptual merupakan akibat dari proses konstruktif. Kemampuan ini tidak dapat berkembang dengan sendirinya seiring dengan perjalanan usia seseorang. Kemampuan ini akan berkembang dengan baik apabila secara sengaja dikembangkan. Senada dengan hal ini, Penner (dalam Muhfahroyin, 2009) menjelaskan bahwa berpikir kritis tidak dapat dilatihkan sekaligus dalam satu konsep saja, tetapi harus dilatihkan melalui beberapa konsep dan strategi belajar, sama halnya dengan melatihkan keterampilan motorik, lebih lanjut membelajarkan berpikir kritis dapat dilakukan guru melalui tanya jawab, menulis, kerjasama, diskusi dan praktek. Berdasarkan pendapat-pendapat diatas dapat ditarik kesimpulan bahwa kemampuan berpikir kritis melibatkan proses; menarik kesimpulan dan menjelaskan alasannya;

mengidentifikasi

alasan

untuk

memperkuat

argumen;

mampu

membandingkan antara dua keadaan; merencanakan eksperimen dan langkahlangkahnya; memberikan alasan untuk meyakinkan hasil eksperimen; menjelaskan secara

logis;

dan

memberikan

penjelasan

agar

tidak

menimbulkan

salah

pengertian.Sebagai upaya peningkatan berpikir kritis pada siswa maka dibuatlah modul dengan mengintegrasikan keterampilan proses sains yang merupakan bagian metode ilmiah sebagai inti dalam pembelajaran IPA khususnya fisika, dengan harapan kemampuan berpikir kritis dapat ditingkatkan.

5. Materi Pembelajaran Fisika a. Karakteristik Materi Listrik Dinamis untuk SMA Materi listrik dinamis merupakan salah satu bahan kajian sains fisika kelas X semester genap, termasuk salah satu bahasan rangkaian listrik yang banyak dipelajari pada materi-materi selanjutnya. Materi prasyarat untuk mempelajari listrik dinamis adalah hukum ohm dan pengukuran besaran-besaran listrik. Pengaplikasian materi listrik sangat banyak dalam kehidupan sehari-hari, karena kegiatan yang berhubungan dengan listrik terlepas dari kebutuhan sehari-hari committidak to user



setiap manusia. Untuk menyalakan lampu, menghidupkan televisi, penggunaan alat sehari-hari yang sebagian besar bergantung dari listrik, mulai dari rangkaian listrik yang kompleks hingga yang paling sederhana. Begitu banyaknya masalah-masalah dalam dunia nyata terkait materi listrik dinamis menjadi pengetahuan awal dan dapat memotivasi peserta didik untuk membuat hubungan dengan pengetahuan yang sedang mereka

pelajari.

Menempatkan

siswa

di

dalam

konteks

bermakna

yang

menghubungkan pengetahuan awal siswa dengan materi yang sedang dipelajari dan sekaligus memperhatikan faktor kebutuhan individual siswa dan peranan guru merupakan konsep pengetahuan proses sains.

b. Materi Pembelajaran Listrik Dinamis 1. Arus Listrik Arus (current) adalah gerakan bebas muatan dari satu daerah ke daerah lainnya. Dalam situasi elektrostatis medan listrik adalah nol di manapun di dalam konduktor, dan tidak ada arus. Akan tetapi, ini tidak berarti bahwa semua muatan di dalam konduktor diam. Dalam logam biasa seperti tembaga atau aluminium, sejumlah elektron bebas bergerak di dalam material konduksi. Elektron-elektron bebas bergerak secara acak dalam semua arah, agak menyerupai molekul-molekul sebuah gas tetapi dengan laju yang jauh lebih besar, dengan orde sebesar 106 m/s. (Young, 2001: 222)

Gambar 2.2.Gerakan Bebas Elektron dalam Kawat (Zemansky, 1986:87) Rangkaian listrik dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian listrik terbuka dan rangkaian listrik tertutup. Rangkaian listrik terbuka adalah rangkaian yang belum dihubungkan dengan sumber tegangan, sedangkan rangkaian listrik tertutup adalah rangkaian yang sudah dihubungkan dengan sumber tegangan. Arus listrik hanya bisa commit to user



mengalir pada rangkaian tertutup, sebab pada rangkaian tertutup terjadi aliran muatanmuatan listrik.

Gambar 2.3. (a) Rangkaian terbuka, (b) Rangkaian tertutup (Sumber: fisika Nurachmadani, 2009:179) Kemampuan muatan listrik yang mengalir dalam satu penghantar listrik tiap satuan waktu disebut Kuat Arus Listrik.Dalam waktu dt setiap kemajuan jarak v dt. Saat ini, jumlah elektron yang melintasi setiap bidang seperti yang ditunjukkan dengan arsiran, adalah yang terkandung dalam bagian kawat panjang v dt atau volume Av dt, denganA adalah penampang kawat. Jika terdapat elektron bebas n per satuan volume, melintasi bidang dalam waktu dt adalah nAv dt, dan jika e mewakili muatan dari masing-masing, total biaya yang melintasi bidang di waktu dt adalah 𝑑𝑞 = 𝑛𝑒𝑣𝐴𝑑𝑡

......................................................(2.1)

Kecepatan saat mengisi yang melewati kawat, atau dq/dt, disebut arus dalam kawat. Arus dilambangkan dengan huruf (I). 𝐼=

𝑑𝑞 𝑑𝑡

........................................................ (2.2) (Zemansky, 1986: 87)

Dari persamaan 2.1 dan 2.2 dapat dituliskan, i = 𝑛𝑒𝑣𝐴 ........................................................... (2.3) Satuan mks dari arus adalah coulomb per second atau biasa disebut dengan ampere, untuk menghormati ilmuwan Perancis Andre Maria Ampere (1775-1836) yang banyak mengembangkan konsep elektrostatik dan magnet. Arus kecil biasa dinyatakan dalam miliampere (mA) atau mikroamper (1𝜇A = 10−6 A).Ketika ada arus dalam konduktor yang mengisi kedua tanda secara bebas, seperti dalam elektrolit, muatan negatif melintasi permukaan dalam satu arah dan muatan positif yang lain. Secara umum, jika jumlah jenis partikel bermuatan hadir, dalam konsentrasi yang berbeda dan bergerak dengan kecepatan yang berbeda, mengisi melintasi permukaan commit to user dalam waktu dt adalah



𝑑𝑞 = 𝐴𝑑𝑡[𝑛1 𝑞1 𝑣1 + 𝑛2 𝑞2 𝑣2 + ⋯ ] ..................... (2.4) sehingga arusnya adalah 𝐼 = 𝐴 ∑ 𝑛𝑞𝑣 ............................................ (2.5) Semua produk nqv akan memiliki tanda yang sama, karena muatan berlawanan tanda bergerak dalam arah yang berlawanan.Pengisian distribusi dari muatan di kawat membawa arus dengan distribusi muatan keadaan tetap pada sebuah konduktor terisolasi yang memiliki kelebihan muatan, terbatas kepada permukaan konduktor. Tidak ada kelebihan pengisian pada kawat yang membawa arus, pengisian muatan positif dan negatif per satuan volume yang sama. Elektron bebas dalam kawat membawa arus didistribusikan seragam di seluruh setiap bagian. (Kecuali bahwa jika arus bolak, ada kecenderungan untuk berkonsentrasi pada permukaan). Kerapatan arus dalam kawat, dilambangkan oleh 𝑱, yang mendefinisikan perbandingan dari arus dengan luas yang dilewatinya. 𝑱 =

𝐼 𝐴

= 𝑛𝑒𝑣 .................................................. (2.6) (Zemansky, 1986: 88)

Persamaan 2.6 menetapkan kepadatan arus rata-rata lebih dari luas A. Jika arus tidak didistribusi dengan sama, mengingat integral dari dA dilewati arus yaitu dI, dan definisi dari kerapatan arus adalah 𝑱 = 𝑱 =

𝐼 𝐴

=1 4

𝑑𝐼 𝑑𝐴

........................................................... (2.7)

200 𝜋(0,1)2

= 2,54 × 106 amp/m2 .................. (2.8)

Perhitungan sebelumnya (persamaan 2.6) telah menunjukkan bahwa ada di tembaga terdapat8,5 × 1022 elektron bebas/cm3

atau

8,5 × 1028 elektron bebas/m3.

dengan𝑱 = 𝑛𝑒𝑣, maka 𝑣=

𝑱 𝑛𝑒

2,54×106

= 8,5×1028×1,6×10−19 = 1,9 × 10−4 m/s .................. (2.9)

atau sekitar 0,2 cm/s. Oleh karena itu kecepatannya sangat kecil. Kecepatan rata-rata dari elektron bebas di dalam konduktor sama dengan kecepatan dari rambatan gelombang elektromagnetik di ruang bebas, yaitu 3 × 108 m/ satau 186.000 mi/s(Zemansky, 1986: 89). Alat ukur kuat arus listrik adalah Amperemeteryang harus dipasang secara seri ke dalam rangkaian atau komponen listrik.Amperemeter dalam rangkaian DC harus commit to user



diperhatikan hubungan polaritasnya. Jika polaritas terbalik, amperemeter tersebut tidak dapat mengukur arus atau tegangan, bahkan bisa rusak.

Gambar 2.4. Rangkaian Amperemeter (Sumber: tommykurniawan.wordpress.com) 2. Potensial Listrik Potensial listrik adalah banyaknya muatan yang terdapat dalam suatu benda. Suatu benda dikatakan mempunyai potensial listrik lebih tinggi daripada benda lain, jika benda tersebut memiliki muatan positif lebih banyak daripada muatan positif benda lain. Beda potensial listrik (tegangan) timbul karena dua benda yang memiliki potensial listrik berbeda dihubungkan oleh suatu penghantar. Beda potensial ini berfungsi untuk mengalirkan muatan dari satu titik ke titik lainnya. Satuan beda potensial adalah volt (V). Secara matematis beda potensial dapat dituliskan pada persamaan 2.10.

𝑉=

𝑊 𝑞

......................................................... (2.10)

Keterangan: V : beda potensial (V) W : usaha/energi (J) q : muatan listrik (C) Alat ukur potensial listrik adalah Voltmeter. Ketika mengukur beda potensial listrik, voltmeter harus dipasang secara paralel dengan benda yang diukur beda potensialnya. Untuk memasang voltmeter, tidak perlu memotong rangkaian, namun cukup menghubungkan ujung yang potensialnya lebih tinggi ke kutub positif dan ujung yang memiliki potensial lebih rendah ke kutub negatif. commit to user



Gambar 2.5. Pemasangan Amperemeter dan Voltmeter dalam Rangkaian (Sumber: danykecil26.wordpress.com) 3. Hambatan Listrik (Resistance) Jenis-jenis hambatan (resistor), antara lain, resistor tetap dan resistor variabel.Resistor tetap biasanya dibuat dari karbon atau kawat nikrom tipis, nilai hambatannya disimbolkan dengan warna-warna yang melingkar pada kulit luarnya. Gambar 2.6. ResistorTetap (Sumber: Zemansky,1986)

Simbol warna-warna tersebut mempunyai arti sesuai dengan

letaknya. Resistor variabel ada dua, yaitu resistor variabel tipe berputar dan bergeser (rheostat). Pada prinsipnya, cara kerja kedua resistor ini adalah sama, yaitu memutar atau menggeser kontak luncur untuk menambah atau mengurangi nilai hambatan sesuai kebutuhan.

Gambar 2.7. Resistor Variabel (Sumber: fisika Nurachmadani,2009:193) Alat ukur hambatan listrik disebut Ohmmeter, mengukur hambatan listrik ada dua cara yaitu secara langsung dan tidak langsung

commit to user



a) Mengukur Hambatan Secara Langsung Mengukur hambatan dengan menggunakan multimeter terlebih dahulu memutar sakelar pada multimeter ke arah yang bertanda R. Dengan demikian, multimeter telah berfungsi sebagai ohmmeter (pengukur hambatan). Menghubungkan ujungujung terminal multimeter dengan ujung-ujung benda yang akan diukur hambatannya, kemudian membaca skala yang ditunjukkan pada multimeter.

Gambar 2.8. Mengukur Hambatan dengan Ohmmeter (Sumber: fisika Nurachmadani,2009:194) b) Mengukur Hambatan Secara Tidak Langsung Pengukuran

hambatan

secara

tidak

langsung

dapat

dilakukan

dengan

menggabungkan voltmeter dan amperemeter secara bersama-sama pada rangkaian listrik yang diukur hambatannya. Voltmeter dipasang secara paralel, sedangkan amperemeter dipasang seri dengan benda yang akan diukur hambatannya. Setelah rangkaian terpasang seperti pada gambar 2.9, dilakukan pembacaan skala yang ditunjukkan voltmeter maupun amperemeter, kemudian menghitung nilai hambatan R dengan persamaan hukum Ohm.

Gambar 2.9. Mengukur Hambatan Secara Tidak Langsung (Sumber: fisika commit to user Nurachmadani,2009:194)



4. Hambatan Pada Kawat Penghantar Hubungan 𝐽 = 𝜎𝐸adalah persamaan mendasar konduksi listrik, akan lebih mudah dalam praktek untuk bekerja dengan arus dan potensi perbedaan daripada dengan arus densitas dan arus intensitas. 𝑑𝑉

𝐼 = −𝜎𝐴 𝑑𝑥 ...................................................................... (2.11) dengan mempertimbangkan konduktor yang panjangnya L dan konstan melewati bagian A ada arus I. Saat ini 𝑉𝑎 dan 𝑉𝑏 menjadi potensial di terminal-terminal. Dengan dibatasi diskusi material dengan𝜎 adalah bebas dari 𝐽 dan menganggap suhu (dan setiap faktor lain yang mempengaruhi 𝜎) Untuk menjadi sama pada semua poin dari konduktor.

Gambar 2.10. Konduktor dengan Panjang L dan Potongan Melintang yang Homogen. (Zemansky, 1986:92) Kondisi𝐼, 𝜎, dan𝐴 adalah konstan dapat diintegrasikan. Dengan mengambil sumbu x di sepanjang bagian kawat asal pada akhira. 𝐼𝑑𝑥 = −𝜎𝐴𝑑𝑉 ............................................................... (2.12) 𝑉𝑏

𝐿

𝐼 ∫ 𝑑𝑥 = −𝜎𝐴 ∫ 𝑑𝑉 0

𝑉𝑎

𝐼𝐿 = 𝜎𝐴(𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 ) 𝐼=

𝜎𝐴 𝐿

(𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 ) ............................................................. (2.13)

Persamaan 2.13 adalah hubungan antara arus dalam konduktor dan perbedaan potensial antara terminal. Faktor

𝜎𝐴 𝐿

disebut konduktansidalam kawat. Semakin besar

konduktansi, semakin besar arus untuk beda potensial yang diberikan. Timbal balik dari konduktansi, biasa disebut tahanan. Tahanan dilambangkan dengan huruf R (r). Untuk sebuah konduktor homogen penampang konstan dan yang 𝜎 adalah konstan. 𝐿

𝑅 = 𝜎𝐴 .......................................................................... (2.14) commit to user



Sifat konduktor yang disebut daya hambat jenis yang dilambangkan dengan 𝜌 1

𝜌 = 𝜎 ............................................................................ (2.15) daya hambat jenis menjadi 𝑅=

𝜌𝐿

.......................................................................... (2.16)

𝐴

Sehingga tahanan menjadi 𝐼= Atau

𝑉𝑎 −𝑉𝑏 𝑅

=

𝑉𝑎𝑏 𝑅

............................................................ (2.17)

𝑉𝑎𝑏 = 𝑅. 𝐼 ...................................................................... (2.18) (Zemansky, 1986:93)

Berdasarkan

persamaan

2.18 diketahui bahwa semakin panjang kawat

penghantar dan hambatan jenisnya, maka nilai hambatannya bertambah kawat besar. Apabila luas penampang kawat penghantar diperbesar, maka nilai hambatan kawat makin kecil. Tabel 2.3 menunjukkan nilai hambatan jenis suatu penghantar. Tabel 2.3. Hambatan Jenis Penghantar No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Nama Zat Air Air suling Alkohol Aluminium Asam sulfat Bakelit Besi Ebonit Emas Kaca Karbon Raksa

Hambatan Jenis (Ωm) 102 103 - 105 5 x 104 2,9 x 108 2,5 x 102 105 - 1010 8,6 – 10-8 1013 - 1016 2,3 x 10-8 1011 - 1014 6 x 105 9,58 x 10-7

No 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.

Nama Zat Hambatan Jenis (Ωm) Karet 102 Mangan 103 - 105 Mika 5 x 104 Minyak tanah 2,9 x 108 Parafin 2,5 x 102 Perak 105 - 1010 Porselin 8,6 – 10-8 Tembaga 1013 - 1016 Timbal 2,3 x 10-8 Wolfram 1011 - 1014 Konstanta 9,58 x 10-7 Sumber: Fisika, Kane & Sternheim, 1991.

Urutan-urutan besar hambatan jenis dari kecil ke besar adalah superkonduktor, konduktor, semikonduktor, dan isolator. Superkonduktor adalah bahan yang sama sekali tidak menghambat arus listrik, sehingga hambatan jenisnya nol. 35 5. Hambatan (Resistor) dalam Rangkaian Seri dan Paralel Resistor terdapat dalam semua jenis rangkaianelektronik. Sebuah contoh sederhana adalah serentetan bola lampu yang digunakan untuk dekorasi hiburan, dengan setiap bola bertindak serentetan bola lampu itu hanyalah merupakan gabungan resistor (Young, 2001:257).Dianggap mempunyai tiga resistor dengan besar hambatan R1, R2, dan R3. Resistor-resistor dalam Gambar 2.11. dikatakan tersambung paralel di commit to user



antara titik a dan titik b. Setiap resistor menyediakan sebuah lintasan alternatif di antara titik-titik itu. Untuk elemen-elemen rangkaian yang disambung paralel, selisih potensial adalah sama melalui setiap elemen. Dalam gambar 2.11. (c), resistor R2 dan R3 adalah paralel. Dan gabungan ini adalah seri dengan R1. Dalam gambar 2.11. (d), R2 dan R3 adalah seri, dan gabungan R1

ini adalah paralel dengan R1. a

R1 x

R2y

R2

R3b

I I

b

a I

R3

I

(a)

(b) R2 a

R2

R1

R3

b a

b R1

I

I

I

R3 I

(c)

(d)

Gambar 2.11. Empat Cara yang Berbeda untuk Menyambungkan Tiga Resistor (Sumber: Zemansky,1986:124) Untuk sembarang gabungan resistordapat dicari sebuah resistor tunggal yang dapat menggantikan gabungan itu dan menghasilkan arus total dan selisih potensial yang sama. Hambatan tunggal dari resistordinamakan hambatan ekuivalen (equivalent resistance) dari gabungan itu. 𝑉𝑎𝑏 = 𝑅. 𝐼

atau

𝑅=

𝑉𝑎𝑏 𝐼

.................... (2.19)

Vab adalah selisih potensial di antara terminal a dan terminal b dan I adalah arus di titik a dan titik b. Untuk menghitung sebuah hambatan ekuivalen, dibuat anggapan atas selisih potensial-potensial Vab yang melalui jaringan yang sesungguhnya, menghitung arus I yang bersangkutan dan mengambil rasio 𝑉𝑎𝑏 ⁄𝐼 . Dapat diturunkan persamaan umum untuk hambatan ekuivalen dari sebuah gabungan seri atau gabungan paralel dari resistor-resistor.Jika resistor-resistor itu seri, seperti dalam gambar 2.11 (a), arus I harus sama dalam semua resistor itu. 𝑉𝑎𝑥 = 𝐼𝑅1 , 𝑉𝑥𝑦 = 𝐼𝑅2 , 𝑉𝑦𝑏 = 𝐼𝑅3 .............................................. (2.20) 𝑉𝑎𝑥 + 𝑉𝑥𝑦 + 𝑉𝑦𝑏 = 𝐼(𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 ) ........................................... (2.21) Bila 𝑉𝑎𝑥 = 𝑉𝑎 − 𝑉𝑥 , 𝑉𝑥𝑦 = 𝑉𝑥 − 𝑉𝑦 , commit 𝑉𝑦𝑏 = 𝑉𝑦to−user 𝑉𝑏 ....................................... (2.22)

36

36 13 digilib.uns.ac.id


(Zemansky, 1986:125) Maka 𝑉𝑎𝑥 + 𝑉𝑥𝑦 + 𝑉𝑦𝑏 = 𝑉𝑎 − 𝑉𝑏 = 𝑉𝑎𝑏 𝑉𝑎𝑏 = 𝐼(𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 ) .................................. (2.23) 𝑉𝑎𝑏

Dan

𝐼

= 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 ....................................................... (2.24)

Nilai 𝑉𝑎𝑏 ⁄𝐼 menurut definisi, adalah hambatan ekuivalen R. Maka 𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 .......................................... (2.25) Jika resistor-resistor itu paralel seperti pada Gambar 2.11 (b), perbedaan potensial antara terminal-terminal tiap resistor harus sama dengan 𝑉𝑎𝑏 . Bila arus dalam resistor-resistor itu dinyatakan dengan I1, I2 dan I3, maka 𝐼1 =

𝑉𝑎𝑏 𝑅1

,

𝐼2 =

𝑉𝑎𝑏 𝑅2

,

𝐼3 =

𝑉𝑎𝑏 𝑅3

................................. (2.26)

Muatan diberikan ke titik a oleh arus hantaran I, dan diambil dari arus I1, I2 dan I3. Karena muatan tidak mengumpul di a, maka 𝐼 = 𝐼1 + 𝐼2 + 𝐼3 𝑉𝑎𝑏 𝑉𝑎𝑏 𝑉𝑎𝑏 𝐼=( + + ) 𝑅1 𝑅2 𝑅3 Atau

𝐼 𝑉𝑎𝑏

=

1 𝑅1

1

1

+ 𝑅 + 𝑅 .......................................... (2.27) 2

3

Bila 𝐼

1

𝑉𝑎𝑏

= 𝑅, ............................................... (2.28)

Sehingga 1 𝑅

=

1 𝑅1

1

1

+ 𝑅 + 𝑅 ......................................... (2.29) 2

3

Untuk jumlah resistor dalam rangkaian paralel, kebalikan hambatan ekuivalen sama dengan jumlah kebalikan-kebalikan dari hambatan-hambatan individunya. Khusus untuk dua resistor dalam paralel, 1 𝑅

=

1 𝑅1

1

+𝑅 = 2

𝑅=

𝑅1 𝑅2 𝑅1 +𝑅2

𝑅2 +𝑅1 𝑅1 𝑅2

................................. (2.30)

............................................ (2.31)

37

(Zemansky, 1986: 126) karena 𝑉𝑎𝑏 = 𝐼1 𝑅2 , maka 𝐼1

𝑅

= 𝑅2 ............................................ (2.32) commit 𝐼2 1 to user



dan arus yang diangkut oleh dua resistor dalam paralel berbanding terbalik dengan daya hambatnya (Zemansky, 1986:128).

6. Hukum Ohm Hubungan antara kuat arus dan beda potensial pada suatu penghantar pertama kali diselidiki oleh fisikawan Jerman George Simon Ohm. Ohm berhasil menemukan hubungan secara matematis antara kuat arus listrik dan beda potensial, yang kemudian dikenalsebagai Hukum Ohm pada persamaan 2.33. 𝑉

𝑅 = 𝐼 atau𝑉 = 𝐼 × 𝑅 ................................. (2.33) Keterangan: V : beda potensial atau tegangan (V) I : kuat arus (A) R : hambatan listrik ( Ω ) Persamaan 2.33 merupakan bunyi dari hukum Ohm yaitu “Kuat arus yang mengalir pada suatu penghantar sebanding dengan beda potensial antara ujung-ujung penghantar itu dengan syarat suhunya konstan/tetap”

Gambar 2.12. Hubungan Kuat Arus, Potensial, dan Hambatan(Sumber: ilearning.me) 7. Hukum Kirchoff Hukum I Kirchoff berbunyi “arus yang masuk pada titik percabangan sama dengan kuat arus yang keluar pada titik percabangan tersebut”. Secara matematis dapat ditulis sebagai berikut: ∑ 𝐼𝑚𝑎𝑠𝑢𝑘 = ∑ 𝐼𝑘𝑒𝑙𝑢𝑎𝑟 ............................. (2.34) Kuat arus dalam rangkaian listrik bercabang, dapat diumpamakan sebagai jalan raya yang bercabang. commit to user



Gambar 2.13.Jumlah Arus Listrik pada Rangkaian Bercabang (Sumber: fisika Nurachmadani,2009:200) Hukum II Kirchoff berbunyi “jumlah tegangan yang mengelilingi suatu rangkaian tertutup (loop) sama dengan nol”,secara matematis dapat dituliskan: ∑𝑉 = 0

atau ∑𝜀 + ∑𝐼𝑅 = 0 .............................. (2.35)

Perjanjian tanda: a) Kuat arus bertanda positif jika searah dengan arah loop dan negatif jika sebaliknya; E = positif

Arah loop E = negatif

Gambar

2.14. Tanda Positif dan Nurachmadani,2009:201)

Negatif

GGL

(Sumber:

fisika

b) Bila ketika mengikuti arah loop kutub posistif lebih dahulu dijumpai dari pada kutub negatifnya, maka ggl bertanda positif, dan negatif bila sebaliknya. Tegangan antara dua titik (misalnya a dan b) dalam suatu rangkaian listrik adalah 𝑉𝑎𝑏 = ∑𝜀 + ∑𝐼𝑅.............................................. (2.36) Dengan perjanjian tanda seperti pada hukum II Kirchhoff, untuk rangkaian satu loop dan dua loop dapat menggunakan metode kuat arus cabang dengan terlebih dahulu menandai kuat arus-kuat arus cabang dalam rangkaian sebelum menggunakan hukum II Kirchhoff. Untuk rangkaian majemuk lebih dari 2 loop, lebih efisien kuat arus loop. commit to user

16 digilib.uns.ac.id 39


B. Penelitian yang Relevan 1. Berdasar penelitian Lidy Alimah, Eko Setyadi (2013), diketahui bahwa modul yang telah teruji kelayakannya mampu meningkatkan pemahaman siswa dan layak digunakan dalam pembelajaran fisika. 2. Berdasar penelitian Wenno (2010),diketahui bahwa kegiatan pembelajaran dengan menggunakan modul menjadi lebih menarik, siswa lebih banyak mendapatkan kesempatan belajar mandiri, mengurangi ketergantungan terhadap kehadiran guru, dan siswa mendapatkan kemudahan dalam mempelajari setiap kompetensi. 3. Berdasarkan penelitian Hilal Aktamis dan Omer Ergin (2008), diketahui bahwa keterampilan proses sains dapat meningkatkan kemampuan berpikir kreatif siswa, sikap sains dan peningkatan kemampuan akademik. 4. Berdasarkan penelitian Hesbon E Abungu, Mark I, dan Samuel W (2014), diketahui bahwa keterampilan proses sains mampu memberikan perkembangan hasil yang signifikan pada pembelajaran kimia baik dari segi keaktifan maupun eksperimen. 5. Berdasarkan penelitian Yuliani, Widha Sunarno dan Suparmi (2012), diketahui bahwa terdapat interaksi pembelajaran dengan pendekatan keterampilan proses menggunakan metode eksperimen dan demonstrasi dengan kemampuan analisis terhadap prestasi kognitif dan afektif. 6. Berdasarkan penelitian Jarwo Dedy(2010), diketahui bahwa penerapan pendekatan keterampilan proses sains dapat meningkatkan prestasi belajar siswa yaitu dengan rata-rata kompetensi belajar pada eksperimen 1 sebesar 77,92 dan 78,18 pada kelas eksperimen 2. 7. Penelitian Darmayanti, dkk (2013),diketahui bahwa terdapat interaksi antara model pembelajaran dan gaya kognitif siswa dalam pencapaian keterampilan proses sains dan pemahaman konsep siswa. 8. Penelitian Ince (2010), diketahui bahwa hasil penelitian terdapat perbedaan yang signifikan dalam nilai akhir dari tes keterampilan proses antara mahasiswa kelompok eksperimen dan kontrol, karena siswa memperoleh keterampilan seperti penelitian, penemuan, berpikir ilmiah. 9. Berdasarkan artikel dari Forum of Public Polley (2010), diketahui bahwa kemampuan berpikir kritis dan kreatif merupakan dua hal yang sangat mendukung dalam pembelajaran sains.

commit to user



10. Berdasar penelitian Liliasari dan I Wayan Redhana(2008), diketahui bahwa program pembelajaran keterampilan berpikir sangat efektif untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa dengan persentase 40,88 % dan dikategorikan baik. 11. Berdasarkan penelitian Tri Joko, R. Wahid A, dan Arif Mahfukhin (2012), diketahui bahwa berpikir kritis dapat dilatihkan melalui metode maupun model pembelajaran yang tepat dengan mengkonfrontasikan siswa ke dalam area penyelidikan.

C. Kerangka Berpikir Fisika merupakan pembelajaran yang menuntut siswa untuk berpikir, menemukan konsep, dan memecahkan masalah dengan pembelajaran yang dapat mengembangkan pola pikir siswa, sehingga melatihkan siswauntuk menemukan fakta, teori, prinsip, hukum, dan konsep belajar. MA HM Tribakti, masih menggunakan bahan ajar berupa buku paket BSE, sehingga belum dapat meningkatkankemampuan berpikir kritis dalam pembelajaran. Siswa belajar membutuhkan bahan ajar yang memfasilitasi siswa agar dapat belajar mandiri, terstruktur, melatih kemampuan berpikir kritis, dan mencapai tujuan belajarnya. Bahan ajar yang dapat dikembangkan berupa modul fisika, merupakan paket belajar mandiri, dapat menggali pengalaman belajar siswa yang telah direncanakan dan dirancang secara sistematik untuk membantu siswa mencapai tujuan belajarnya yaitu dengan mengkolaborasikan antara kemampuan siswa, keterampilan siswa, dan keaktifan siswa saat belajar.Modul dapat memberikan banyak keuntungan bagi siswa,yaitu modul memberikan umpan balik, sehingga siswa mengetahui taraf hasil belajar dan penguasaan materi pembelajaran. Pengajaran menggunakan modul dapat disesuaikan dengan perbedaan siswa yaitu mengenai kecepatan belajar.Cara belajar bekerjasama menggunakan modul dapat mengurangi persaingan dikalangan siswa ketika berlangsungnya proses pembelajaran, sehingga dapat memperbaiki kelemahan, kesalahan, atau kekurangan siswa. Upaya mengatasi kekurangan siswa dalam kemampuan berpikir kritis, dapat diatasi mengunakan pendekatan pembelajaran yang melatih siswa dalam berpikir kritis,

yaitu

pendekatan

keterampilan proses commit to user

sains

yang

merupakan



pendekatanpembelajaran yang dapat mengoptimalkan kemampuan siswa melalui kegiatan pembelajaran, terdiri dari mengidentifikasi masalah, merumuskan hipotesis, merumuskan variabel, mengumpulkan data, menganalisis data, dan menyimpulkan yangmerupakan bagian dari metode ilmiah.Modul fisika yang dipadukandengan pendekatan keterampilan proses sains dapat membantu siswa dalam belajar secara mandiri,sehingga siswa mengembangkan kemampuan berpikir kritis secara optimal. Pengembangan modul fisika berbasis keterampilan proses sains akan melibatkan siswa aktif secara fisik dan psikis dalam kegiatan penemuan dan berpikir saat pembelajaran. Alternatif yang dapat digunakan adalah penggunaan modul fisika berbasis keterampilan proses sains, diharapkan dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa, sehingga akan memberikan efek positif terhadap penguasaan materi dan konsep belajar siswa. Kerangka pemikiran berdasarkan argumen tersebut, dapat dilihat pada Gambar 2.15.

commit to user



Analisis kebutuhan berdasarkan bahan ajar yang digunakan, sebatas penggunaan buku paket BSE sehingga belum dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritis siswa dalam pembelajaran.

Siswa membutuhkan bahan ajar dapat memfasilitasi siswa supaya belajar secara mandiri, terstruktur, tih keterampilan proses sains kemampuan berpikir kritis serta mencapai tujuan belajar siswa.

yang dapat meladan dapat

Bahan ajar yang dapat dikembangkan berupa modul fisika. Modul fisika merupakan bentuk bahan ajar yang dikemas secara utuh dan sistematis didalamnya memuat seperangkat pengalaman belajar yang terencana dan didesain untuk membantu peserta didik menguasai tujuan belajar yang spesifik Modul yang disusun dengan baik dapat memberikan banyak keuntungan bagi siswa antara lain modul memberikan feedback yang baik sehingga siswa dapat mengetahui taraf hasil belajar dan penguasaan materi. Pengajaran modul dapat disesuaikan dengan perbedaan siswa yaitu mengenai kecepatan belajar, cara belajar kerjasama dengan menggunakan modul dapat menghilangkan persaingan antar siswa sehingga dapat mencapai nilai tertinggi serta dengan menggunakan sistem pengajaran remedial dapat memperbaiki kelemahan atau kekurangan siswa.

Materi ajar pada pembelajaran fisika membutuhkan keterampilan proses sains seperti pada materi listrik dinamis dengan harapan meningkatkan kemampuan berpikir kritis.

Untuk mengatasi kekurangan siswa dalam berpikir kritis serta tercapai tujuan belajarnya maka dapat digunakan pendekatan yang dapat melatih siswa dalam berpikir kritis yaituketerampilan proses sains.

Keterampilan proses sains merupakan pendekatan pembelajaran yang dapat mengoptimalkan berpikir kritis siswa, dalam kegiatan pembelajaran siswa dapat mengidentifikasi masalah, merumuskan hipotesis, mengidentifikasi variabel, pengumpulan data, menganalisis data, dan menyimpulkan yaitu merupakan kegiatan yang dilakukan berdasarkan metode ilmiah yang merupakan hakekat pembelajaran IPA

Modul fisika yang dipadukan dengan pendekatan keterampilan proses sains dapat membantu siswa dalam belajar layaknya seorang ilmuan, siswa dapat mengembangkan kemampuan berpikir kritisnya. Dengan mengembangkan modul fisika berbasis keterampilan proses sains maka siswa akan terlibat aktif secara fisik dan psikis dalam proses penemuan dan berketerampilan proses sains saat kegiatan pembelajaran.

Peningkatan kemampuan berpikir kritis Siswa.

commit to user Gambar 2.15. Kerangka Berpikir

BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Teori 1. Hakikat IPA Fisika Fisika merupakan salah satu cabang sains yang mempelajari gejala-gejala alam melalui

Recommend Documents