PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINS TEKNOLOGI MASYARAKAT (STM) UNTUK MENINGKATKAN MOTIVASI BELAJAR DAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains
oleh: Sujiyani Kassiavera S831408034
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 i
PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS SAINS TEKNOLOGI MASYARAKAT (STM) UNTUK MENINGKATKAN MOTIVASI BELAJAR DAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA
TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains
Oleh: Sujiyani Kassiavera NIM S831408034
PROGRAM MAGISTER PENDIDIKAN SAINS FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 ii
iii
iv
v
Sujiyani Kassiavera. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Sains Teknologi Masyarakat (STM) untuk Meningkatkan Motivasi Belajar dan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa SMA. Tesis. Pembimbing: Prof. Dr. H. Widha Sunarno, M.Pd. Kopembimbing: Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D, Program Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mendeskripsikan karakteristik khusus modul fisika berbasis STM di SMA Insan Cendekia Al-Mujtaba Sukoharjo. (2) mendapatkan modul fisika berbasis STM yang telah memenuhi kriteria layak. (3) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan motivasi belajar siswa. (4) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa, (5) mengetahui efektivitas untuk meningkatkan hasil belajar siswa Penelitian pengembangan modul fisika berbasis Sains Teknologi Masyarakat (STM) ini menggunakan prosedur pengembangan 4D yang terdiri dari tahap pendefinisian (define), perancangan (design), pengembangan (develop) dan penyebaran (dessiminate). Tahap pendefinisian terdiri dari proses analisis kebutuhan guru dan siswa. Tahap perancangan modul fisika sesuai dengan sintaks pembelajaran STM yang diintegrasikan ke dalam modul. Tahap pengembangan dilakukan proses validasi kelayakan modul, revisi modul, dan aplikasi modul pembelajaran berbasis STM di kelas X SMA Insan Cendekia Sukoharjo. Tahap penyebaran merupakan proses penyebaran modul ke lima SMA di Kota Surakarta. Analisis data yang digunakan selama penelitian adalah analisis deskriptif berdasarkan skor kriteria dan analisis peningkatan motivasi belajar siswa melalui nilai gain serta kemampuan berpikir kritis dianalisis menggunakan program SPSS. Hasil Penelitian: 1) modul yang dikembangkan berbasis sains teknologi masyarakat (STM), dengan tahapan: Invitasi, pembentukan konsep, aplikasi konsep, pemantapan konsep dan evaluasi untuk meningkatkan motivasi belajar dan kemampuan berpikir kritis siswa; 2) modul memenuhi katgeori sangat baik dari hasil validasi oleh validator materi, media, bahasa, review dan peer review. Aspek kelayakan isi dan penyajian, kelayakan bahasa, kelayakan kegrafikan; 3) Implementasi modul efektif meningkatkan motivasi belajar siswa. Hasil perhitungan N-gain yaitu 0,5 dari pretest dan posstest yang dikategorikan sedang; 4) Efektivitas modul dapat meningkatkan kemampuan berpikir kritis yang didasarkan dari hasil perhitungan N-gain yang ditinjau dari kemampuan berpikir kritis siswa sebesar 0,39 dari pretest dan posstest yang dikategorikan sedang.; 5) pembelajaran menggunakan modul berbasis sains teknologi masyarakat (STM) dapat meningkatkan hasil belajar siswa terlihat bahwa 93% siswa mencapai KKM Kata kunci: modul fisika, Sains Teknologi Masyarakat (STM), motivasi belajar, kemampuan berpikir kritis, suhu dan kalor.
vi
Sujiyani Kassiavera. 2016. The Development of Physics Science Technology Society Physics Module to Increase the Motivation Learning and the Critically Thinking Ability Senior High School Student’s. Advisor: Prof. Dr. H. Widha Sunarno, M.Pd. CoAdvisor: Prof Dra. Suparmi M.A, P.hD. Thesis. Surakarta. Sains Education Magister Department, Sebelas Maret University of Surakarta.
ABSTRACT This research aims to: (1) describe the special characteristic of STM-based physics module in SMA Insan Cendekia Al-Mujtaba, Sukoharjo. (2) obtain a STM-based physics module that has fulfilled the feasible criteria. (3) Knowing the effectiveness of motivation to improve student learning. (4) Knowing the effectiveness of to improve the ability to think critically students. (5) Knowing the effectiveness of to increase yields of student learning. Research development of Science Technology Society-based physics module is using the 4D development procedure which consists of the steps of define, design, develop and dessiminate. The define phase consists of the analysis process of needs of teachers and students. The design phase of physics module according to the syntax of STM learning which integrated into module. The develop phase conducted validation process of eligibility of module, revision of module, and application of STM-based learning module in class X of SMA Insan Cendikia Sukoharjo. The dessiminate phase is the process of module dessimination to five high schools in Surakarta. The data analysis which been used during the study is a descriptive analysis based on the score criteria and the analysis of enhancement of students learning motivation through gain and the critical thinking ability which analyzed using SPSS. Research Results: 1) science technology society-based module was developed through, with the following phases: Invitational, concept formation, concept application, stabilization concept and evaluation to improve learning motivation and the critical thinking ability of students; 2) module fulfilled the excellent category from the results of validation by the validator of material, media, language, review and peer review. The aspects of content and presentation feasibility, language feasibility, graph feasibility; 3) Implementation of effective module improve students learning motivation. The calculation result of N-gain is 0.5 of pretest and posstest which categorized as moderate; 4) The effectiveness of module can improve the critical thinking ability which based on the calculation result of N-gain in terms of critical thinking ability of students was 0,39 of pretest and posstest which categorized as moderate.; 5) learning using module sciencebased society technology (STM)-based can improve students’ learning results as seen that 93% of students reached the KKM. Keywords: physics module, Science Technology Society , learning motivation, critical thinking ability, temperature and heat.
vii
MOTTO
“Khoirunnas, anfa’uhu linnas”, Sebaik-baik manusia adalah manusia yang berguna bagi orang lain. (HR Bukhari Muslim)
“Hidup itu sederhana , ada awal ada akhir, ada kehidupan ada kematian”.
“Real success is determined by two factors. First is faith, and second is action.”. (Penulis)
“Life is like a wheel, sometimes you will be on the top, sometimes you will be at the bottom. It is not important when we become on the top or at the bottom. But the most important is syukur when success and shabar when fail”.
“Jangan jadikan kehidupan ini sebagai sebuah perbandingan”. (Penulis)
viii
PERSEMBAHAN
Dengan mengucap rasa syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya,penulis persembahkan tesis ini kepada:
“Papaku Muhamad Sil dan mamaku Sri Rahayu yang selalu sabar dalam meghadapi semua tingkah lakuku,yang telah membesarkanku, yang telah memberikan kasih sayang dan cinta yang luar biasa, pengorbanan yang luar biasa untukku, hanya kata ucapan TERIMA KASIH yang luar biasa dariku segala hal yang telah kalian lakukan untukku. I Love My Dad’s and my Mom’s”.
Adik-adikku yang tersayang, Novri Medyo Belli dan Puti Ayu Maharani yang selalu membuatku lebih berharga dan selalu tersenyum dalam setiap perjalanan hidupku.
ix
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul “Pengembangan Modul Fisika Berbasis Sains Teknologi Masyarakat (STM) untuk Meningkatkan Motivasi Belajar dan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa SMA” dengan sebaik-baiknya. Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis memberikan penghargaan dan ucapan terimakasih yang tidak terkira kepada : 1. Prof. Dr. Joko Nurkamto., M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan tesis ini. 2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., selaku Ketua Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan petunjuk dan dorongan sehingga tesis ini dapat penulis selesaikan sekaligus sebagai pembimbing yang sabar dalam memberikan arahan, motivasi dan ilmu yang tak terkira. 3. Prof. Dr. H. Widha Sunarno, M.Pd selaku Dosen pembimbing I yang ditengah kesibukannya selalu memberikan saran dan bimbingan dalam penyelesaian tesis ini. 4. Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D, selaku Dosen pembimbing II yang telah membantu memberikan arahan dan dorongan semangat dalam penyelesaian tesis ini. 5. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS Surakarta yang telah memberikan ilmu selama penulis menempuh kuliah di Program Pascasarjana. 6. SMA Insan Cendekia Al-Mujtaba Sukoharjo, terlebih kepada Ibu Desy Wulandari, S.Pd., dan Bapak Nur Kholis Novianto, M.Pd. yang banyak membantu proses penelitian yang dilakukan penulis.
x
7. Siswa-siswi kelas X dan kelas XI SMA Insan Cendekia Al-Mujtaba Sukoharjo atas bantuanya dalam pelaksanaan penelitian ini. 8. Rekan-rekan serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan bantuan dalam penyelesaian tesis. Penulis mendoakan semoga kebaikan yang diberikan mendapatkan balasan kebaikan yang berlipat dari Allah SWT. Amin... Penulis menyadari bahwa penyusunan tesis
ini masih banyak
kekurangannya, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan untuk memperbaiki dan menyempurnakan tesis ini. Penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi kebaikan masyarakat khususnya dalam dunia pendidikan. Surakarta,
Penulis
xi
Agustus 2016
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL...........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING…….…………………….........
iii
HALAMAN PENGESAHAN PENGUJI...……………………………….........
Iv
PERNYATAAN DAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI……………..
v
ABSTRAK……………......................................................................................
vi
ABSTRACT……………….....................................................................................
vii
HALAMAN MOTTO..........................................................................................
viii
HALAMAN PERSEMBAHAN..........................................................................
ix
HALAMAN PRAKATA.....................................................................................
x
DAFTAR ISI.......................................................................................................
xii
DAFTAR TABEL....................................................................................... .......
xv
DAFTAR GAMBAR.................................................................................... ......
xvii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................ ......
xix
BAB I. PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah.................................................................
1
B. Rumusan Masalah........................................................................
7
C. Tujuan Penelitian............................................................................
7
D. Spesifikasi Produk yang dikembangkan.........................................
8
E. Manfaat Penelitian..........................................................................
9
F. Definisi Istilah. ..............................................................................
9
BAB II. KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA BERPIKIR A. KAJIAN PUSTAKA.......................................................................
11
1.
Hakikat Pembelajaran............................................................
11
2.
Teori Belajar..........................................................................
11
3.
Modul.....................................................................................
14
4.
Model Sains Teknologi Masyarakat (STM)..........................
20
5.
Motivasi Belajar...................................................................
28
6.
Kemampuan Berpikir Kritis…………..................................
32
7.
Hasil Belajar..........................................................................
37
xii
8.
Suhu dan Kalor......................................................................
39
B. Penelitian yang Relevan.................................................................
65
C. Kerangka Pemikiran.......................................................................
68
BAB III. METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian, Tempat dan waktu Penelitian..............................
70
B. Subjek Penelitian............................................................................
71
C. Desain Penelitian............................................................................
71
D. Metode Pengumpulan Data............................................................
76
E. Instrumen Pengumpulan Data........................................................
78
F. Teknik Analisis Data......................................................................
84
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian.....……………......................................................
88
1. Tahap Pendefinisian.....…………….........................................
88
a. Analisis Kebutuhan Siswa .................................................
88
b. Analisis Kebutuhan Guru Fisika ........................................
89
2. Tahap Perancangan ..................................................................
90
3. Tahap Pengembangan ..............................................................
92
a. Hasil Validasi Modul .........................................................
92
b. Revisi I ...............................................................................
96
c. Uji Coba Kecil (Uji Terbatas).............................................
99
d. Revisi II .............................................................................
101
e. Uji Coba Besar (Uji Lapangan)..........................................
101
f. Penilaian Produk oleh Siswa...............................................
106
g. Penyempurnaan (Revisi III) ...............................................
107
4. Tahap Penyebaran ....................................................................
108
B. Pembahasan....……………............................................................
109
1. Tahap Pendefinisian.....…………….........................................
109
a. Analisis Kebutuhan Siswa .................................................
109
b. Analisis Kebutuhan Guru Fisika ........................................
110
2. Tahap Perancangan ..................................................................
111
3. Tahap Pengembangan ...............................................................
112
xiii
a. Hasil Validasi Modul ..........................................................
113
b. Revisi I ................................................................................
114
c. Uji Coba Kecil…………. ...................................................
115
d. Revisi II ...............................................................................
115
e. Uji Coba Besar …………....................................................
116
f. Tahap Revisi Produk Akhir ................................................
120
g. Temuan Lapangan................................................................
120
4. Tahap Penyebaran .....................................................................
121
C. Keterbatasan Penelitian....................................................................
121
BAB V.KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A. Kesimpulan….. ……………………..............................................
122
B. Implikasi Hasil Penelitian..............................................................
124
C. Saran……………………………………………………………...
125
DAFTAR PUSTAKA.........................................................................................
126
LAMPIRAN.......................................................................................................
131
xiv
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Perbedaan Penggunaan Buku Teks antara Pendekatan Tradisional dan Sains Teknologi Masyarakat (STM).....................
26
Tabel 2.2 Perbedaan Penerapan Konsep Sains antara Pendekatan Tradisional dan Sains Teknologi Masyarakat (STM) .....................
27
Tabel 2.3 Aspek Kemampuan Berpikir Kritis ................................................
34
Tabel 2.4 Pertanyaan Pemicu Kemampuan Berpikir Kritis ...........................
35
Tabel 2.5 Koefisien Muai Panjang berbagai Zat pada Suhu 200C..................
51
Tabel 2.6 Koefisien Muai Ruang Zat Cair untuk Beberapa Jenis Zat dalam Satuan K-1 ..........................................................................
57
Tabel 2.7 Kalor Jenis Benda .........................................................................
61
Tabel 2.8 Kalor Laten ..................................................................................
63
Tabel 2.9 Titik Didih dan Nilai Kalor Uap berbagai Zat ...............................
64
Tabel 3.1 Hasil Analisis Pengujian Validitas Soal Kemampuan Berpikir Kritis ...........................................................................................
80
Tabel 3.2 Hasil Analisis Pengujian Taraf Kesukaran Soal Kemampuan Berpikir Kritis .............................................................................
82
Tabel 3.3 Kriteria Daya Pembeda Soal ........................................................
83
Tabel 3.4 Hasil Analisis Pengujian Daya Beda Soal ....................................
83
Tabel 3.5 Soal yang Layak Digunakan Sebagai Soal Pretest dan Posttest ....
84
Tabel 3.6 Analisis Deskriptif dengan Kriteria Nilai .....................................
87
Tabel 4.1 Hasil Analisis Kebutuhan Siswa ..................................................
88
Tabel 4.2 Hasil Analisis Kebutuhan Guru ....................................................
89
Tabel 4.3 Integrasi Sintaks Pembelajaran berbasis STM dalam Modul .........
90
Tabel 4.4 Validasi Modul Aspek Kelayakan Isi dan Penyajian ....................
93
Tabel 4.5 Validasi Modul Aspek Kelayakan Bahasa .....................................
93
Tabel 4.6 Validasi Modul Aspek Kelayakan Pembelajaran STM ..................
94
Tabel 4.7 Hasil Validasi Modul Komponen Kegrafikan................................
95
Tabel 4.8 Kesimpulan Hasil Validasi Modul ...............................................
95
Tabel 4.9 Hasil Validasi dan Revisi Modul oleh Validator ..........................
96
xv
Tabel 4.10 Penilaian Produk Uji Coba Terbatas ............................................
100
Tabel 4.11 Saran dan Perbaikan Tahap II ......................................................
101
Tabel 4.12 Motivasi Belajar Siswa ................................................................
102
Tabel 4.13 Hasil Uji Normalitas Pretest dan Posttest ....................................
103
Tabel 4.14 Deskripsi Data Hasil Kemampuan Berpikir Kritis ........................
103
Tabel 4.15 Ringkasan Hasil Analisis Nilai Pretest dan Posttest .....................
104
Tabel 4.16 Hasil Penilaian Berpikir Kritis .....................................................
104
Tabel 4.17 Hasil Penilaian Belajar Kognitif ...................................................
105
Tabel 4.18 Hasil Penilaian Belajar Afektif .....................................................
105
Tabel 4.19 Hasil Penilaian Belajar Psikomotor ...............................................
106
Tabel 4.20 Hasil Penilaian Produk oleh Siswa ................................................
107
Tabel 4.21 Saran dan Revisi tahap III ............................................................
108
Tabel 4.22 Respon Guru Fisika terhadap Modul Fisika berbasis STM ...........
108
xvi
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1
Hubungan Sains dan Teknologi ................................................
22
Gambar 2.2
Hubungan Sains-Teknologi-Masyarakat ...................................
23
Gambar 2.3
Model pembelajaran Sains Teknologi Masyarakat ....................
24
Gambar 2.4
Konversi Skala Termometer .....................................................
41
Gambar 2.5
Termometer Laboratorium .......................................................
43
Gambar 2.6
Termometer Badan ...................................................................
44
Gambar 2.7
Termometer Dinding ................................................................
45
Gambar 2.8
Termometer Maximum-minimum Six Bellani ..........................
45
Gambar 2.9
Termometer Bimetal ................................................................
46
Gambar 2.10 Termometer Hambatan Listrik .................................................
47
Gambar 2.11 Termokopel..............................................................................
48
Gambar 2.12 Termometer Gas ......................................................................
49
Gambar 2.13 Pyrometer ................................................................................
49
Gambar 2.14 Pemuaian Panjang pada Besi ....................................................
52
Gambar 2.15 Pemuaian pada gelas saat diiisi air panas ..................................
54
Gambar 2.16 Grafik Anomali Air ..................................................................
56
Gambar 2.17 Proses Isobarik .........................................................................
57
Gambar 2.18 Proses Isokhorik .......................................................................
58
Gambar 2.19 Proses Isotermis .......................................................................
58
Gambar 2.20 Eksperimen james Prescott Joule ..............................................
59
Gambar 2.21 Diagram Perubahan Wujud Zat yang dipengaruhi Kalor ...........
60
Gambar 2.22 Kalorimeter ..............................................................................
61
Gambar 3.1
Desain Penelitian Modul Fisika berbasis STM .........................
72
Gambar 4.1
Rancangan Awal bagian Pendahuluan pada Modul...................
90
Gambar 4.2
Rancangan Awal bagian Isi pada Modul...................................
91
Gambar 4.3
Rancangan Awal bagian Penutup pada Modul ..........................
92
Gambar 4.4
Sampul Sebelum dan Sesudah di revisi ....................................
97
Gambar 4.5
Peta Konsep Sebelum dan Sesudah direvisi ..............................
98
Gambar 4.6
LKS Sebelum dan Sesudah direvisi ..........................................
99
xvii
Gambar 4.7
Diagram Batang Hasil Validasi Modul .....................................
113
Gambar 4.8
Grafik Ketercapaian Penilaian Motivasi Belajar Siswa .............
116
Gambar 4.9
Grafik Ketercapaian Penilaian Kemampuan Berpikir Kritis ......
118
Gambar 4.10 Grafik Ketercapaian Penilaian Belajar Kognitif Siswa..............
118
Gambar 4.11 Grafik Ketercapaian Penilaian Belajar Afektif Siswa...............
119
Gambar 4.12 Grafik Ketercapaian Penilaian Belajar Psikomotor Siswa ........
120
xviii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1
Pra-Penelitian ............................................................................. 132
Lampiran 2
Lay-out Modul Fisika berbasis (STM)......................................... 142
Lampiran 3
Validasi Instrumen ...................................................................... 150
Lampiran 4
Uji Coba Butir Soal Penelitian .................................................... 162
Lampiran 5
Angket Keterbacaan Modul Fisika berbasis STM........................ 188
Lampiran 6
Instrumen Pembelajaran .............................................................. 193
Lampiran 7
Motivasi Belajar Siswa ............................................................... 234
Lampiran 8
Kemmapuan Berpikir Kritis ........................................................ 244
Lampiran 9
Aspek Kognitif Siswa ................................................................. 256
Lampiran 10
Aspek Afektif Siswa ................................................................... 271
Lampiran 11
Aspek Psikomotor Siswa ............................................................ 283
Lampiran 12
Penyebaran Modul Fisika Berbasis STM .................................... 295
xix
