PENGGUNAAN MULTI REPRESENTASI UNTUK MENINGKATKAN PENGUASAAN KONSEP SISWA SMA PADA MATERI HUKUM II NEWTON

Seminar Nasional IPA VI Tahun 2015 “Revolusi Mental Menuju Manusia Indonesia Berkepribadian Melalui Pendidikan IPA”

PENGGUNAAN MULTI REPRESENTASI UNTUK MENINGKATKAN PENGUASAAN KONSEP SISWA SMA PADA MATERI HUKUM II NEWTON Ambar Sari, Sutopo, dan Wartono Program Studi Pendidikan Fisika, Pascasarjana Universitas Negeri Malang Jl. Semarang 5 Malang 65145 e-mail: [email protected] Abstrak Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui sejauh mana pembelajaran multi representasi dapat meningkatkan penguasaan konsep siswa pada materi hukum II Newton. Subjek penelitian terdiri atas 24 siswa kelas X IPA 1 SMA Negeri 8 Malang. Penelitian dilaksanakan pada semester gasal tahun pelajaran 2014/2015. Instrumen penelitian berupa tes penguasaan konsep materi hukum II Newton yang terdiri atas 6 soal pilihan ganda disertai alasan. Penelitian ini menggunakan pendekatan mixed methods dengan desain embedded experimental model. Hasil penelitian diperoleh bahwa skor penguasaan konsep siswa meningkat dari rata-rata 33,33 menjadi 58,33 (p < 0,01) dengan effect size sebesar 1,34 (kategori tinggi) dan N-gain sebesar 0,4 (kategori sedang). Kesulitan dalam mempelajari hukum II Newton yang masih muncul pada pretest dan posttest, yaitu kesulitan dalam menentukan komponen gaya total dan menentukan besar percepatan sistem. Penelitian ini juga menemukan adanya perubahan signifikan dalam hal penggunaan representasi. Pada pretest, representasi yang sering digunakan siswa adalah representasi verbal. Pada posttest, representasi matematis dan diagram benda bebas sering digunakan siswa dalam memecahkan masalah. Kata kunci: hukum II Newton, multi representasi, penguasaan konsep

PENDAHULUAN

hukum Newton dalam pengembangan konsep-konsep lain, maka siswa harus benar-benar menguasainya tanpa mengalami kesulitan. Realitanya, siswa masih mengalami kesulitan dalam mempelajari hukum Newton, terutama hukum II Newton. Berbagai macam kesulitan yang dialami siswa dalam mempelajari hukum II Newton antara lain dalam hal: (1) memahami komponen gaya total (Singh dan Schunn, 2009), (2) membuat diagram benda bebas yang benar untuk memecahkan masalah hukum II Newton (Savinainen dkk,. 2013; Heckler, 2010;

Hukum Newton merupakan bagian dari gaya dan gerak yang penting, namun sulit dipelajari di sekolah. Kesulitan siswa dalam mempelajari konsep gaya dan gerak menjadi sejarah panjang dalam penelitian pendidikan fisika dan pendidikan sains (Brookes dan Etkina, 2009). Gaya dan gerak merupakan konsep fundamental dalam semua ilmu sains dan direlasikan terhadap gejala fisika yang beraneka ragam dalam pengalaman sehari-hari, serta tulang punggung pengembangan konsep-konsep sains lain (Singh dan Schunn, 2009). Mengingat pentingnya 270


Rosengrant dkk., 2005), (3) menentukan besar dan arah percepatan benda yang bergerak (Sutopo dkk., 2012). Selain itu, siswa juga salah dalam memahami hubungan antara percepatan dan gaya. Siswa berpikir bahwa hubungan percepatan dan gaya dalam persamaan 𝐅 = 𝑚𝐚 adalah bukan hubungan kovarian, melainkan hubungan sebab akibat (Sutopo dkk,. 2012). Kesulitan yang dialami siswa ini berdampak pada penguasaan konsep yang rendah. Hal ini bisa dilihat dari hasil studi dokumen hasil analisis ujian nasional tahun 2012/2013, penguasaan konsep siswa SMA Indonesia dalam menentukan berbagai besaran dalam hukum Newton dan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari sebesar 55,65 % (Balitbang, 2013). Terjadinya kesulitan pada materi hukum II Newton ini dapat berdampak pada materi berikutnya, bahkan jenjang pendidikan lebih lanjut. Mengingat dalam mempelajari konsep baru dalam fisika ada kalanya menuntut prasyarat penguasaan atas konsep sebelumnya. Oleh karena itu, kesulitan siswa pada materi hukum II Newton ini harus segera diatasi agar siswa dapat menguasai konsep dengan baik dan dapat menerapkannya dalam kehidupan sehari-hari. Pembelajaran dengan multi representasi diduga dapat membantu siswa mengatasi kesulitannya. Penggunaan multi representasi dalam pembelajaran suatu konsep tertentu memberikan peluang yang cukup baik dalam memahami konsep dan mengkomunikasikannya, serta bagaimana mereka bekerja dengan sistem dan proses suatu konsep fisika tertentu (Meltzer, 2005). Jika selama ini siswa biasanya belajar dengan menghafal rumus matematik, maka dengan multi representasi siswa dapat belajar dengan berbagai format representasi. Rumus matematik

hanyalah salah satu format representasi dalam fisika. Diperlukan representasi lain seperti verbal, matematik, gambar atau diagram dan grafik untuk mendeskripsikan konsep fisika secara lengkap (Prain dan Waldrip, 2007). Multi representasi membuat pembelajaran fisika menjadi lebih bermakna dan siswa dapat memahami konsep dengan baik. Representasi dapat digunakan untuk mewakili, menggambarkan, dan menyimbolkan benda atau proses (Rosengrant dkk,. 2009). Multi representasi dapat meningkatkan kemampuan siswa memahami konsep fisika (Ayesh dkk,. 2010). Penggunaan multi representasi dengan baik merupakan sebagai kunci untuk belajar fisika (Kohl dkk,. 2007). Multi representasi dapat digunakan untuk mendorong siswa membangun pemahaman terhadap situasi secara mendalam (Ainsworth, 1999). Multi representasi membantu siswa membangun pengetahuan dan memecahkan masalah (Cock, 2012). Multi representasi berguna sebagai acuan untuk konsep yang lebih abstrak seperti percepatan dan hukum II Newton, multi representasi membantu pemahaman siswa (Rosengrant dkk,. 2009). Penelitian Kohl & Finkelstein (2006) menunjukkan bahwa siswa belajar fisika melalui pemberian format representasi yang lebih banyak, kemampuan dalam menyelesaikan tes lebih baik dari mereka yang mendapatkan pengalaman belajar dengan pemberian format representasi yang lebih sedikit. Siswa dengan kemampuan representasi yang tinggi, memiliki peluang yang tinggi untuk memecahkan masalah yang kompleks dengan sukses (Malone, 2008). Oleh karena itu, penting untuk memfasilitasi siswa mengembangkan kemampuan representasi. Kemampuan representasi siswa dapat diasah melalui pembelajaran dengan pendekatan representasional dan 271


pemberian tugas multi representasi (multiple representation task). Tugas multi representasi membantu siswa mengembangkan kemampuan dalam membangun representasi (Rosengrant dkk,. 2009 & Etkina dkk,. 2006). Selama ini penelitian mengenai dampak pembelajaran multi representasi terhadap penguasaan konsep sering dilakukan di perguruan tinggi. Oleh karena itu penting dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai dampak pembelajaran multi representasi terhadap penguasaan konsep pada siswa SMA. Permasalahan dalam penelitian ini dirumuskan sebagai berikut: (1) Sejauh mana penggunaan pembelajaran multi representasi dapat meningkatkan penguasaan konsep siswa pada materi hukum II Newton? (2) Apa saja kesulitan yang dialami siswa dalam mempelajari hukum II Newton? (3) Apa saja representasi yang digunakan siswa dalam memecahkan masalah hukum II Newton? METODE Penelitian ini menggunakan pendekatan mixed methods dengan desain embeded experimental untuk menggali secara lengkap data untuk menjawab pertanyaan penelitian (Cresswell & Clark, 2007). Subjek penelitian terdiri atas 24 siswa kelas X IPA 1 SMAN 8 Malang. Penelitian dilaksanakan pada semester gasal tahun pelajaran 2014/2015. Instrumen penelitian berupa tes penguasaan konsep materi hukum II Newton yang terdiri atas 6 soal pilihan ganda disertai alasan disajikan pada Lampiran 1. Tes penguasaan konsep materi hukum II Newton mencakup beberapa aspek sebagai berikut. (1) Menentukan grafik hubungan antara gaya yang bekerja pada benda terhadap waktu berdasarkan grafik hubungan antara kecepatan dan waktu. (2) Menentukan gaya interaksi antara dua

benda yang bersinggungan jika salah satu benda diberi gaya, sehingga sistem dipercepat searah gaya. (3) Menganalisis percepatan gerakan sistem benda-benda yang dihubungkan dengan tali. (4) Menentukan skala penunjukkan timbangan yang digunakan untuk menimbang benda dalam lift yang bergerak dipercepat ke atas. (5) Membandingkan resultan gaya yang bekerja pada benda yang bergerak lurus saat benda bergerak dengan kecepatan konstan dan bergerak dipercepat. (6) Menganalisis besar tegangan tali yang menghubungkan dua benda bergerak dipercepat. Pretest dan posttest menggunakan instrumen yang sama. Data yang dikumpulkan terdiri atas data kuantitatif dan data kualitatif. Analisis data kuantitatif didasarkan pada skor pretest dan posttest, sedangkan analisis data kualitatif didasarkan pada alasan siswa dalam merespon pretest dan posttest. Posttest diberikan langsung setelah materi hukum II Newton selesai dibahas. Pembelajaran multi representasi yang diterapkan pada penelitian ini dipaparkan sebagai berikut. Pembelajaran diawali dengan kegiatan demonstrasi menggunakan set alat seperti terlihat pada Gambar 1. Kegiatan demonstrasi dilakukan dengan menahan 𝑚1 dan kemudian melepas 𝑚1 . Kegiatan ini bertujuan menghadirkan fenomena yang relevan dengan hukum II Newton: benda bergerak dipercepat dan sekaligus menghadirkan masalah. Masalah yang diberikan kepada siswa sebagai berikut. “(1) Jika 𝑚1 tetap (massa relatif konstan), sedangkan 𝑚2 semakin besar (gaya semakin besar), bagaimana gerakan sistem? Berkaitan dengan besaran apa gerakan sistem tersebut? bagaimana hubungan percepatan dan gaya? (2) Jika 𝑚1 semakin besar (massa semakin besar), sedangkan 𝑚2 tetap (gaya relatif konstan), bagaimana gerakan sistem? Berkaitan 272


dengan besaran apa gerakan sistem tersebut? Bagaimana hubungan percepatan dan massa?” Melalui kegiatan ini siswa dapat memprediksi hubungan antara gaya, massa dan percepatan pada gerak lurus.

Perhatikan gambar dibawah ini!

Jika meja licin dan gesekan tali dengan katrol diabaikan, massa tali juga dianggap nol, bagaimana percepatan sistem pada A dan B? Gambar 2 Contoh salah satu soal diskusi Gambar 1. Set alat demonstrasi fenomena yang relevan dengan hukum II Newton: benda bergerak dipercepat

Kegiatan dilanjutkan dengan percobaan untuk menyelidiki hubungan gaya, massa dan percepatan pada gerak lurus. Berdasarkan data hasil percobaan, siswa dapat menentukan percepatan sistem dan gaya yang bekerja pada benda. Siswa juga dapat membuat grafik hubungan antara percepatan dan gaya, grafik hubungan antara percepatan dan sepermassa. Selanjutnya, hasil percobaan dipresentasikan di depan kelas. Melalui kegiatan ini siswa mendapatkan hubungan gaya, massa dan percepatan pada gerak lurus. Pemahaman siswa tentang hubungan gaya, massa dan percepatan diperkuat dengan simulasi Phet Force and Motion. Siswa mengamati gerak balok ketika gaya dorong diperbesar sementara massa benda tetap, dan ketika massa benda diperbesar sementara gaya dorong tetap. Selain itu, siswa juga melakuan diskusi untuk memperdalam pemahamannya mengenai hubungan gaya, massa dan percepatan pada gerak lurus. Diakhir pembelajaran, siswa menjawab masalah diawal pembelajaran. Salah satu soal diskusi disajikan pada Gambar 2.

Kegiatan latihan pemecahan masalah hukum II Newton dilakukan menggunakan tugas multi representasi (multi representational tasks). Tugas multi representasi diberikan saat pembelajaran di kelas dan tugas rumah. Tugas multi representasi membantu siswa membuat representasi baru dari representasi yang diberikan pada soal. Contoh tugas multi representasi disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Contoh tugas multi representasi (kolom yang kosong diisi oleh siswa)

HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Penguasaan Konsep Hasil pretest dan posttest penguasaan konsep siswa disajikan pada Tabel 1. Untuk menyatakan signifikasi dari peningkatan penguasaan konsep dilakukan uji paired samples t-test, setelah terlebih 273


dahulu dilakukan uji kenormalan data dengan skewness. Harga mutlak skewness jauh kurang dari 1, sehingga data pretest dan posttest dapat dianggap terdistribusi normal (Leech dkk,. 2005: 31). Hasil uji t dengan (df = 23) adalah 6,64, p = 0,00 (two tails); menunjukkan bahwa perbedaan rata-rata antara pretest dan posttest adalah signifikan. Hal ini berarti penguasaan konsep siswa pada posttest secara signifikan lebih tinggi dibandingkan pretest dan pembelajaran dengan multi representasi dapat meningkatkan penguasaan konsep siswa pada materi hukum II Newton. Cohen’s d-effect size (Cohen dkk,. 2007: 521) diperoleh nilai 1,34 dengan “kategori tinggi”. Uji rerata Ngain pada skor pretest dan posttest (Hake, 1998), diperoleh nilai 〈𝑔〉 = 0,4 dengan “kategori sedang”. Untuk memahami terjadinya peningkatan tersebut, berikut dipaparkan respon siswa terhadap masing-masing butir soal.

Tabel 1 Statistik Deskriptif Penguasaan Konsep Siswa pada Pretest dan Posttest Statistik Pretest N 24 Minimum 0 Maksimum 66,70 Mean (SD) 33,33 (17,02) Median 33,30 Mode 33,30 Skewness 0,27 Catatan: Rentang skor 0-100

Posttest 24 16,70 100 58.33 (20,26) 58,35 50,00 -0,002

Jumlah siswa yang memilih jawaban benar soal 1, soal 3, soal 4, soal 5, dan soal 6 meningkat dari pretest ke posttest, secara berurutan adalah dari 13% ke 88%, 4% ke 13%, 33% ke 63%, 50% ke 62%, dan 50% ke 67% (Gambar 4). Soal 2 tidak mengalami pergeseran jumlah siswa yang menjawab benar, persentase jawaban benar tetap, yaitu 50%. Masalah pada soal 2 dan soal 3 menjadi penyebab belum tercapainya nilai Ngain “ketegori tinggi”. Berikut dipaparkan perubahan respon siswa pada setiap butir soal.

Gambar 4. Diagram lingkaran jawaban siswa pada pretest dan posttest (N = 24). Jawaban benar ditandai dengan bintang. Jawaban benar untuk gambar (a) sampai (f) berturut turut C, A, C, B, D dan C. Pilihan ‘K’untuk jawaban kosong

274


Respon siswa terhadap soal 1 Saat pretest, didapatkan 3 siswa (13%) memilih jawaban benar C. Satu siswa tidak memberikan alasan memilih jawaban tersebut, 1 siswa menggunakan konsep bahwa “jika kecepatan benda konstan, maka gaya yang bekerja pada benda sama dengan nol”. Satu dari ketiga siswa lainnya menggunakan persamaan 𝐅 = 𝑚𝐚 untuk memecahkan masalah. Jawaban A dipilih oleh 9 siswa (37%) menggunakan konsepsi bahwa “gaya sama dengan kecepatan”. Enam siswa (25%) memilih jawaban B dengan alasan yang tidak jelas dan tidak cukup untuk membuat klaim atas jawabannya. Enam siswa lainnya (25%) memilih jawaban D dengan menggunakan konsepsi bahwa “gaya sebanding dengan kecepatan”. Miskonsepsi terhadap “resultan gaya sebanding dengan kecepatan” juga ditemukan pada penelitian Wenning (2008), Singh & Schunn (2009), Dermichi (2005), Blaz dkk. (2010), Sutopo dkk. (2012), Parno dkk. (2012). Saat posttest, 21 siswa (88%) memilih jawaban benar C. Dua siswa (8%) memilih jawaban B karena salah dalam menentukan kecepatan awal dan kecepatan akhir benda, sehingga salah dalam menentukan percepatan dan gaya yang bekerja pada benda. Masih terdapat siswa yang memilih jawaban A (1 siswa, 4%) Dengan demikian, melalui pembelajaran multi representasi siswa lebih sukses dalam memecahkan masalah hukum II Newton pada soal 1 dan hanya ada 1 siswa yang menggunakan konsepsi “gaya sebanding dengan kecepatan”. Respon siswa terhadap soal 2. Pada pretest didapatkan 12 siswa (50%) memilih jawaban benar A dengan alasan “karena gaya dorong 𝐅 mendorong dua benda 𝑚1 dan 𝑚2 , sedangkan gaya 𝐅1→2 hanya mendorong benda 𝑚2 ,

sehingga besarnya 𝐅1→2 kurang dari besarnya gaya dorong 𝐅”. Delapan siswa (33%) memilih jawaban B. Jawaban C dipilih oleh 3 siswa (13%). Jawaban B dan C pada pretest dipilih siswa dengan alasan yang tidak jelas dan tidak bisa digunakan sebagai alasan membuat klaim. Terdapat 1 siswa (4%) pada pretest tidak memilih jawaban. Jumlah siswa yang memilih jawaban benar A (12 siswa, 50%) tidak mengalami peningkatan pada posttest. Hal ini dikarenakan siswa mengalami kesulitan dalam menentukan komponen gaya total. Masalah ini juga diungkapkan oleh Singh & Schunn (2009). Siswa yang memilih jawaban salah C mengalami peningkatan pada posttest, yaitu 6 siswa (25%) dikarenakan siswa salah dalam menentukan komponen gaya total, sehingga siswa mendapatkan 𝐹 + 𝐹1→2 = 𝑚𝑎 dan 𝐹1→2 = 𝐹 + 𝐹2→1 . Terdapat 6 siswa (25%) memilih jawaban B saat posttest dengan menggunakan persamaan ∑ 𝐹 = 0 sehingga didapatkan 𝐹1→2 = 𝐹. Kesulitan siswa dalam menentukan komponen gaya total disajikan pada Gambar 5.

Gambar 5 Contoh kesulitan siswa dalam menentukan komponen gaya total

Pergeseran jawaban siswa pada soal 2 disajikan pada Tabel 2. Terhadap soal ini, 8 siswa (33%) tetap memilih jawaban A pada pretest dan posttest. Dua siswa (8%) pada pretest memilih jawaban benar A, sedangkan pada posttest bergeser memilih jawaban B dan C. Dua siswa (8%) memilih jawaban B dan 1 siswa (4%) 275


Pretest

Tabel 2 Crosstabulation jawaban siswa pada pretest dan posttest soal 2 Posttest Total A* B C K Jumlah 1 0 0 1 % 4% 0% 0% 4% A* Jumlah 8 2 2 12 % 33% 8% 8% 50% B Jumlah 2 3 3 8 % 8% 13% 13% 33% C Jumlah 1 1 1 3 % 4% 4% 4% 12% Total Jumlah 12 6 6 24 % 50% 25% 25% 100%

Respon siswa terhadap soal 3 Hanya terdapat 1 siswa (4%) pada pretest yang memilih jawaban benar C. Sebagian besar siswa (8 siswa, 33%) memilih jawaban D dengan alasan “benda tidak bergerak, kecepatan benda nol, sehingga percepatan gerakan sistem juga nol. Tujuh siswa (29%) memilih jawaban B dengan alasan “terdapat dua benda di atas meja, sedangkan hanya terdapat satu benda yang menggantung, sehingga per1 cepatan gerakan sistem adalah 2 g.” Siswa cenderung fokus pada permukaan masalah untuk menarik kesimpulan (Singh, 2007). Jawaban benar C pada posttest dipilih oleh 3 siswa (13%), dengan membuat diagram benda bebas dan representasi matematis, siswa sukses dalam memilih jawaban yang benar. Saat posttest jawaban salah B mengalami peningkatan (13 siswa, 54%). Sama halnya dengan soal 2, siswa kesulitan dalam menentukan komponen gaya total. Gaya total yang bekerja pada benda adalah jumlah vektor dari semua gaya yang bekerja pada benda tersebut (Serway & Jewett, 2010). Dalam memecahkan masalah menggunakan hukum II Newton, gaya total yang bekerja pada benda harus ditentukan dengan tepat. Siswa mengalami kesulitan dalam menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada

sebuah benda. Keterampilan ini sangat penting dalam memecahkan masalah menggunakan hukum II Newton dalam berbagai situasi (Singh & Schunn, 2009). Pergeseran jawaban siswa pada soal 3 disajikan pada Tabel 3. Berdasarkan Tabel 3, hanya terdapat 1 siswa (4%) yang memilih jawaban benar C pada pretest dan posttest. Dua siswa (8%) pada pretest memilih jawaban B, sedangkan pada posttest bergeser memilih jawaban benar C. Sebagian besar siswa tetap memilih jawaban B (5 siswa, 21%) dan D (5 siswa, 21%) pada pretest dan posttest. Selain itu, 4 siswa (17%) pada pretest memilih jawaban A, sedangkan pada posttest bergeser memilih jawaban B. Hal ini berarti siswa masih mengalami kesulitan dalam menentukan besar percepatan sistem. Temuan dalam penelitian Sutopo dkk. (2012) juga diperoleh bahwa siswa mengalami kesulitan dalam menentukan besar dan arah percepatan. Tabel 3 Crosstabulation jawaban siswa pada pretest dan posttest soal 3 Posttest Total A B C* D K Jumlah 0 2 0 1 3 % 0% 8% 0% 4% 13% A Jumlah 0 4 0 1 5 % 0% 17% 0% 4% 21% B Jumlah 0 5 2 0 7 % 0% 21% 8% 0% 29% C* Jumlah 0 0 1 0 1 % 0% 0% 4% 0% 4% D Jumlah 1 2 0 5 8 % 4% 8% 0% 21% 33% Total Jumlah 1 13 3 7 24 % 4% 54% 13% 29% 100% Pretest

memilih jawaban C pada pretest bergeser memilih jawaban benar A pada posttest.

Respon siswa terhadap soal 4 Sebagian besar siswa memilih jawaban C (11 siswa, 46%) pada saat pretest. Alasan yang diungkapkan siswa adalah “semakin jauh dari permukaan bumi, percepatan gravitasi semakin kecil, sehingga penunjukan skala pada 276


timbangan kurang dari 5 N”. Nilai 𝑔 berkurang seiring bertambahnya ketinggian (Serway & Jewet, 2010), namun ketinggian lift hanya sedikit perubahannya, sehingga konsep tersebut tidak bisa digunakan sebagai alasan untuk membuat klaim atas jawabannya. Lima siswa (21%) memilih jawaban A dengan alasan “lift bergerak dengan kecepatan konstan, sehingga penunjukan skala pada timbangan tetap 5 N”. Jawaban benar B dipilih oleh 8 siswa (33%) pada pretest dengan alasan yang salah “jika lift dipercepat ke atas, maka percepatan gravitasi menjadi lebih besar, sehingga penunjukan skala pada timbangan lebih dari 5N” . Jawaban benar B mengalami peningkatan pada posttest (15 siswa, 63%). Dengan menggunakan diagram benda bebas dan representasi matematis, siswa mendapatkan 𝑇 = 𝑚(𝑔 + 𝑎), sehingga penunjukan skala pada timbangan lebih dari 5N. Masih terdapat 8 siswa (33%) yang memilih jawaban C dengan alasan yang sama dengan pretest. Respon siswa terhadap soal 5 Pada pretest 12 siswa (50%) memilih jawaban benar D dan mengalami peningkatan menjadi 15 siswa (62%) pada posttest. Alasan yang diungkapkan siswa dalam memilih jawaban D pada posttest, yaitu “bola A bergerak dengan kecepatan konstan, besar percepatan bola A nol, sehingga besar 𝐹𝐴 = 0, sedangkan bola B dan C bergerak dipercepat dengan besar percepatan bola C lebih besar dari pada bola A (𝐹𝐶 > 𝐹𝐵 ), sehingga perbandingan resultan gaya bola A, B dan C adalah 𝐹𝐶 > 𝐹𝐵 > 𝐹𝐴 ”. Siswa juga membuat diagram gerak dan representasi matematis dalam memecahkan masalah soal 5 pada posttest. Siswa menggunakan persamaan ∆𝑣 𝑎 = ∆𝑡 (untuk menentukan besar percepatan bola) dan 𝐹 = 𝑚𝑎 (untuk menentukan besar resultan gaya bola). Terdapat 4

siswa (17%) memilih jawaban B pada saat pretest dan posttest dengan alasan “kedua bola B dan C mengalami percepatan, sehingga memiliki besar resultan gaya yang sama”. Siswa tidak memperhatikan jarak antar titik-titik pada kedua bola. Dua siswa (8%) pada pretest dan posttest memilih jawaban A dengan alasan “benda dipercepat memiliki besar resultam gaya yang lebih kecil daripada benda yang bergerak dengan kecepatan konstan”. Respon siswa terhadap soal 6. Sebagian besar siswa (12 siswa, 50 %) memilih jawaban benar C pada pretest dengan alasan “tegangan tali lebih kecil dari 𝑚2 𝑔 karena terdapat percepatan, sehingga tali mengendur” (alasan ini tidak cukup untuk membuat klaim). Jawaban A (dengan alasan yang tidak jelas) dan D (dengan alasan “saat benda dilepas, tali sudah tidak menahan benda, sehingga tegangan tali sama dengan nol”) dipilih oleh 4 siswa (17%) pada pretest. Saat posttest 16 siswa (67%) memilih jawaban benar C dengan menggunakan diagram benda bebas dan representasi matematis siswa mendapatkan 𝑇 = 𝑚(𝑔 − 𝑎). Lima siswa (21%) memilih jawaban A dengan alasan ∑ 𝐹 = 0; 𝑇 = 𝑚𝑔. Tiga siswa (12%) memilih jawaban B dengan mendapatkan persamaan 𝑇 = 𝑚(𝑔 + 𝑎), persamaan ini diperoleh karena siswa tidak memperhatikan arah gerak benda pada diagram proses. 2. Representasi siswa Siswa membuat berbagai macam representasi dalam memecahkan masalah hukum II Newton. Representasi yang digunakan siswa dalam memecahkan masalah disajikan pada Gambar 6. Berdasarkan Gambar 6 terlihat bahwa pada pretest, sebagian besar siswa menggunakan mono representasi dalam memecahkan masalah, seperti representasi verbal dan representasi matematis. Representasi verbal 277


paling sering digunakan siswa dalam memecahkan masalah pada pretest, (67 kali dari 24 siswa x 6 soal = 144) dan mengalami penurunan pada posttest (22 kali dari 144). Pada posttest, multi representasi yang sering digunakan siswa dalam memecahkan masalah adalah representasi matematis dan diagram benda bebas (M,FBD) sebanyak 45 kali dari 144. Terjadi perubahan jumlah penggunaan representasi pada pretest dan posttest saat memecahkan masalah disajikan pada Tabel 4. Berdasarkan Tabel 4 terlihat bahwa melalui penggunaan multi representasi siswa mengalami perubahan dari perilaku novice ke expert dalam memecahkan masalah. Dalam memecahkan masalah, expert menggunakan lebih dari satu representasi dalam memecahkan masalah, sedangkan novice biasanya hanya menggunakan representasi matematis untuk memecahkan masalah. Selain itu, expert membangun diagram selama proses pemecahan masalah, sedangkan novice jarang membangun atau menggunakan diagram (Malone, 2008).

Tabel 4 Penggunaan Representasi Saat Memecahkan Masalah Jumlah Pretest Posttest Mono representasi 74 39 (representasi verbal dan matematis) Multi representasi 50 103

Siswa lebih sukses dalam memecahkan masalah hukum II Newton pada posttest. Contoh representasi yang dibuat siswa pada posttest disajikan pada Gambar 7. Penggunaan multi representasi dalam pembelajaran suatu konsep tertentu memberikan peluang yang cukup baik dalam memahami konsep dan mengkomunikasikannya, serta bagaimana mereka bekerja dengan sistem dan proses suatu konsep fisika tertentu (Meltzer, 2005). Penelitian Kohl & Finkelstein (2006) menunjukkan bahwa siswa belajar fisika melalui pemberian format representasi yang lebih banyak, kemampuan dalam menyelesaikan tes lebih baik dari mereka yang mendapatkan pengalaman belajar dengan pemberian format representasi yang lebih sedikit.

Gambar 6 Representasi yang digunakan siswa dalam memecahkan masalah hukum II Newton (N: Tidak membuat representasi; V: Verbal; M: Matematis; G: Grafik; FBD: Diagram benda bebas; DG: Diagram Gerak)

278


(b)

(a)

(c)

Gambar 7 Contoh pemecahan masalah hukum II Newton pada posttest (a) soal 1, siswa membuat representasi verbal dan matematis (b) soal 2, siswa membuat representasi matematis dan diagram benda bebas (c) soal 5, siswa representasi verbal, representasi matematis dan diagram gerak.

Multirepresentasi berguna sebagai acuan untuk konsep yang lebih abstrak seperti percepatan dan hukum II Newton, multi representasi membantu pemahaman siswa (Rosengrant dkk,. 2009). Penggunaan multi representasi dengan baik dianggap sebagai kunci untuk belajar fisika (Kohl dkk,. 2007). KESIMPULAN Pembelajaran multi represensentasi dapat meningkatkan penguasaan konsep siswa pada materi hukum II Newton secara signifikan (p < 0,01) dengan deffect size sebersar 1,34 (kategori tinggi) dan N-gain sebesar 0,4 (kategori sedang). Kesulitan-kesulitan yang muncul baik pada pretest dan posttest dalam memecahkan masalah hukum II Newton antara lain dalam hal (1) menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda, (2) menentukan komponen gaya total, (3) menentukan besar percepatan dari suatu sistem. Penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk mengatasi kesulitan-kesulitan yang dialami siswa tersebut.

Ada dampak dalam hal penggunaan representasi. Jika pada pretest siswa sering mengunakan representasi verbal (mono representasi), maka pada posttest siswa sering menggunakan representasi matematis dan diagram benda bebas (multirepresentasi) dalam memecahkan masalah hukum II Newton. Siswa lebih sukses dalam memecahkan masalah hukum II Newton pada posttest. DAFTAR PUSTAKA Ainsworth, S. 1999. The functions of multiple representations. Computers & Education, 33, 131-152. Ayesh, Q. N., Tit, N., & Abdelfattah, F. 2010. The Effect use of the free-body diagram representation on their performance. Internasional Research Journals 1(10): 505-511 Brookes, D & Etkina, H. 2009. Force, ontology, and language. Physical Review Special Topics Physics Education Research, 5, 0101110. Cohen, dkk. 2007. Research Methods in Education- Sixth Edition. New York, Taylor & Francis e-Library. Cresswell, J.W. & Clark, V. L.P.2007. Designing and Conducting Mixed Methods Research. United States of Amerika: Sage Publication, Inc.

279


de Cock, M. 2012. Representation use and strategy choice in physics problem solving. Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 8, 020117. Demirci, N. 2008. Misconception patterns from students to teachers: An example for force and motion concepts. Journal of Science Education, 2008 (9), 55-59. Etkina, dkk. 2006. Scientific abilities and their assessment. Physics Education Research, 2, 020103: 1-3. Hake, Richard R. 1998. Interactive-engagement versus traditional methods: A sixthousand-student survey of mechanics test data for introductory physics courses. American Journal of Physics, 66 (1). Heckler, Andrew F. 2010. Some Consequences of Prompting Notice Physics Students to Construct Force Diagram. International Journal of Science Education, 32 (14): 18291851. Kohl & Finkelstein. 2006. Effect Of Instructional Environment On Physics Students’ Representational Skills. Journal of Physics Teacher Education, 2, 010102 (2006). Kohl dkk. 2007. Strongly and weakly directed approaches to teaching multiple representation use in physics. Journal of Physics Teacher Education,3, 010108 (2007). Leech,dkk. 2005. SPSS for introductory statistics: Use and interpretation Second edition. New Jersey, Lawrence Erlbaum Associates. Malone, K. L. 2008. Correlation among knowledge strucrure, force concept inventory, and problem solving behaviors. Physical Physical Review Special Topics-Physics Education Research, 4, 020107 Meltzer, E.D. 2005. The Relationship between Mathemathics Preparation and Conceptual Learning Gains in Physics: A Possible Hidden Variable in Diagnostic Pretest Score. American Journal of Physics, 70 (2), 1259–1268. Martin-Blas, dkk. 2010. Enhancing Force Concept Inventory Diagnostics to Identify Dominant Misconceptions in First-Year Engineering Physics. Europa Journal of Engineering Education, 35 (6): 597-606.

Parno, dkk,. 2012. Model Pemahaman Tentang Gaya dan Gerak Mahasiswa S-1 Prodi Pendidikan Fisika UM. FOTON, Jurnal Fisika dan Pembelajarannya. 16 (1). Prain, V., & Waldrip, B.G. 2007. An exploratory study of teachers’ and students’ use of multi-modal representations of concepts primary science. International Journal of Science Education, 28 (15): 1843–1866. Rosengrant, dkk. 2005. Free-body diagrams: Necessary or sufficient? AIP Conference Proceedings 790, 177-180. Rosengrant, dkk. 2009. Do students use understand free-body diagrams? Physical Review Special Topics-Physics Education Research,5, 010108 (2009). Savinainen, dkk. 2013. Does using a visualrepresentation tool foster students’ ability to identify force and construct free body diagram. Physical Review Special TopicsPhysics Education Research, 9, 010104. Serway, R. A. & Jewett, J. W. 2010. Physics for Scientist and Engineers with Modern Physics. 8th Edition. California: Thomson Brooks/Cole. Singh,C. 2007. Effect of misconceptions on transfer in problem solving, in Proceedings of the Physics Education Research Conference, edited by Hsu, L., Hendersen, C., McCullough, L., AIP Conf. Proc. No. 951, AIP, Melville, NY, 196. Singh, C. & Schunn, C. 2009. Connecting three pivotal concepts in K-12 science state standards and maps of conceptual growth to research in physics education. Journal of Physics Teacher Education Online, 5(2), 2009: 16-42. Sutopo, dkk. 2012. Impact of representational approach on the improvement of students’ understanding of acceleration. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia, 8 (2012): 161173. Wenning, C.J. 2008. Dealing more effectively with alternative conceptions in science. Journal of Physics Teacher Education ,5(1), 2008: 11-19

280

PENGGUNAAN MULTI REPRESENTASI UNTUK MENINGKATKAN PENGUASAAN KONSEP SISWA SMA PADA MATERI HUKUM II NEWTON

Recommend Documents