Bab II
Tinjauan Pustaka
II.1 Stoikiometri dan Karakteristiknya Pertanyaan yang mengawali gagasan penelitian ini adalah, “Apa itu stoikiometri dan mengapa penting?” Pertanyaan lainnya muncul berdasarkan pengalaman di lapangan yaitu, “Mengapa stoikiometri dianggap sulit oleh kebanyakan siswa?”
Untuk menjawab pertanyaan tersebut maka dilakukan studi pustaka terhadap beberapa jurnal dan laporan penelitian dari berbagai tempat, sehingga diperoleh pengertian tentang stoikiometri dan karakteristiknya. Di antara karakteristik stoikiometri tersebut adalah topik stoikiometri mengandung banyak konsep penting, konsep-konsep tersebut cukup mendasar untuk mendukung pemahaman konsep lain. Selain itu, keterkaitan antar konsep dalam topik stoikiometri cukup rumit dan sulit dipahami oleh siswa, serta menimbulkan banyak miskonsepsi. Secara lebih lengkap pengertian dan karakteristik stoikiometri diuraikan di bawah ini.
II.1.1 Pengertian Stoikiometri Stoikiometri (stoy-kee-ah-meh-tree) berasal dari bahasa Greek stoicheion yang berarti unsur dan metron yang berarti pengukuran. Bidang bahasan stoikiometri menyangkut studi kuantitatif atau pengukuran, yang berhubungan dengan banyaknya unsur dalam senyawa (dalam beberapa pustaka disebut stoikiometri komposisi) dan banyaknya zat dalam reaksi kimia (stoikiometri reaksi). Secara sederhana, stoikiometri merujuk pada perbandingan unsur dalam molekul dan perbandingan zat dalam reaksi-reaksi kimia.15,16
Pada stoikiometri komposisi terdapat istilah kesetaraan stoikiometri. Kesetaraan stoikiometri dari dua jenis unsur dalam suatu rumus kimia adalah perbandingan mol dari unsur-unsur tersebut sesuai dengan yang tercantum dalam rumus kimianya.16
7
Stoikiometri reaksi mencakup semua tahap penting dalam perhitungan yang menggunakan persamaan kimia setara. Perhitungan tersebut dilakukan untuk meramalkan hubungan antara jumlah pereaksi dan hasil reaksi dalam suatu reaksi kimia.17
Penerapan konsep stoikiometri yang paling umum dilakukan di
laboratorium adalah ketika harus menghubungkan massa pereaksi yang diperlukan dengan massa produk yang diinginkan.16
Secara umum, terdapat tiga tahap dalam perhitungan stoikiometri reaksi, yaitu: (a) Mencari pereaksi atau hasil reaksi yang diketahui massanya dalam cuplikan dan rumus kimianya. Menggunakan berat molekul zat tersebut untuk mengubah gram cuplikan menjadi mol. Tahap ini adalah suatu perhitungan yang secara langsung mengubah massa menjadi mol. (b) Menggunakan angka koefisien dalam persamaan reaksi setara untuk membuat perbandingan mol yang dapat mengubah mol zat tersebut menjadi mol suatu zat lainnya dalam reaksi tersebut. (c) Menggunakan berat molekul dari zat lain itu untuk mengubah mol zat tersebut menjadi gram. Seperti pada tahap pertama, ini adalah perhitungan massa zat dari molnya. Di sini digunakan stoikiometri dari persamaan kimia.17 Untuk sampai pada tahap perhitungan stoikiometri reaksi maka ada satu tahap penting yang terpadu dengan perhitungan tersebut yaitu penyetaraan persamaan kimia. Meskipun tidak ada satu cara yang pasti dalam penyetaraan persamaan kimia, tapi secara umum langkah-langkahnya bisa dirumuskan sebagai berikut : (a) Mengidentifikasikan semua pereaksi dan hasil reaksi kemudian menuliskan rumus molekul yang benar, masing-masing pada sisi kiri dan kanan persamaan (b) Menyetarakan persamaan tersebut dengan mencoba berbagai koefisien tetapi tidak mengubah angka subskrip.
8
(c) Penyetaraan bisa diawali dari unsur yang hanya muncul sekali di kedua sisi persamaan, baru kemudian menyetarakan juga unsur yang muncul lebih dari sekali. (d) Memeriksa ulang hasil penyetaraan untuk memastikan jenis dan jumlah unsur sebelum reaksi sama dengan sesudah reaksi. II.1.2 Konsep-Konsep dalam Stoikiometri Secara umum, topik stoikiometri didominasi oleh konsep mol.16 Menurut tinjauan tiga dunia dalam kimia (dunia makroskopik, dunia atom, dan dunia lambang), konsep mol merupakan jembatan kimia antara dunia makroskopik dan dunia atom. Dalam hal ini dunia makroskopik menyangkut pengukuran massa zat dalam satuan gram, sedangkan dunia atom menyangkut jumlah partikel dalam mol tertentu.17
Secara lebih lengkap berikut ini diuraikan konsep-konsep atau prinsip penting dalam topik stoikiometri dan pengertiannya : Massa atom
Karena kecilnya ukuran atom maka tidak bisa diukur massa mutlak (massa sebenarnya) dari satu buah atom tunggal, yang dapat diukur adalah massa relatif suatu atom
terhadap massa atom lainnya.
Jadi yang
dimaksud dengan massa atom adalah massa atom relatif, yaitu massa satu buah atom dalam satuan sma (satuan massa atom) yang menggunakan atom karbon12 sebagai standar. Massa atom rata-rata
Massa suatu atom merupakan hasil rata-rata yang
(berat atom)
dihitung berdasarkan kelimpahan alami isotop-isotopnya. Harga berat atom inilah yang biasanya dicantumkan dalam tabel periodik unsur.
Satuan massa atom
Satuan massa untuk atom yang menggunakan atom karbon-12 sebagai standar, sehingga 1 sma didefinisikan
9
(sma)
sebagai suatu massa yang besarnya tepat sama dengan seperduabelas massa dari satu atom karbon-12.
Massa molekul (berat
Jumlah dari massa atom-atom dalam suatu molekul
molekul)
menggunakan satuan sma.
Mol
berasal dari bahasa Latin mole yang berarti "sebuah tumpukan besar".
Mol didefinisikan sebagai satuan
jumlah zat di mana satu mol suatu zat mengandung jumlah partikel unsur yang sama dengan jumlah atom dalam 12,000... gram isotop C-12. Bilangan Avogadro
Bilangan sebesar 6,02 x 1023 yang diperoleh melalui percobaan dan menunjukkan jumlah atom sebenarnya dalam 12,000 gram atom karbon-12. Selanjutnya 1 mol zat apa saja dinyatakan memiliki jumlah partikel (atom, molekul, ion) sebanyak bilangan Avogadro tersebut.
Massa molar unsur
Massa satu mol unsur yang nilainya sama dengan berat atomnya menggunakan satuan gram.
Massa molar molekul
Jumlah dari massa molar atom-atom penyusunnya.
Rumus kimia
Rumus kimia dari suatu senyawa menyatakan komposisi unsur-unsur penyusun senyawa tersebut. Angka subskrip dalam rumus kimia menunjukkan jumlah atom penyusun dalam molekul senyawa.
Jika tanpa subskrip maka
nilainya dianggap satu. Rumus empiris (rumus
Rumus yang menyatakan jenis dan perbandingan paling
perbandingan)
sederhana dari atom-atom penyusun senyawa.
Rumus molekul
Rumus molekul adalah rumus yang menunjukkan jenis dan jumlah atom sebenarnya dalam satu molekul suatu senyawa.
10
Kesetaraan
Kesetaraan stoikiometri dari dua jenis unsur dalam suatu
stoikiometri
rumus kimia adalah perbandingan mol dari unsur-unsur tersebut sesuai dengan yang tercantum dalam rumus.
Persamaan kimia
Pernyataan yang menggambarkan suatu reaksi kimia. Rumus pereaksi ditulis di sisi kiri persamaan dan rumus hasil reaksi ditulis sebelah kanan. Sebagai ganti dari tanda sama dengan maka pereaksi dan hasil reaksi dihubungkan oleh tanda panah.
Perbandingan mol
Perbandingan mol dalam persamaan kimia menyatakan perbandingan jumlah mol zat-zat yang terlibat dalam reaksi tersebut, nilainya sesuai dengan koefisien reaksi.
Koefisien reaksi
Angka di depan rumus kimia dari suatu zat (biasanya terdapat pada persamaan kimia) yang menunjukkan jumlah molekul atau mol zat tersebut.
Pereaksi pembatas
Pereaksi yang jumlahnya menjadi pembatas atas jumlah hasil reaksi yang terbentuk atau pereaksi yang bereaksi seluruhnya pada suatu reaksi kimia.
Pereaksi berlebih
Pereaksi yang bersisa atau tidak bereaksi seluruhnya pada suatu reaksi kimia.
Hasil teoritis
Jumlah zat yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia berdasarkan perhitungan stoikiometri secara teoritis.
Persen hasil
Hasil sebenarnya yang dihitung sebagai persentase dari hasil perhitungan stoikiometri.16,17,18
II.1.3 Stoikiometri: Konsep yang Mendasar Stoikiometri merupakan konsep yang sangat mendasar, pokok (central), dan cenderung abstrak dalam ilmu kimia. Konsepnya cukup penting untuk memahami aspek kualitatif dan kuantitatif suatu reaksi, sehingga menjadi dasar untuk
11
menyelesaikan banyak permasalahan dalam kimia. Pengetahuan konsep yang tidak memadai dan tidak tepat (inadequate and incorrect) akan menghalangi penyelesaian masalah dalam konsep-konsep kimia lainnya.19
Hasil penelitian berikut menunjukkan betapa pentingnya penguasaan konsep stoikiometri untuk dapat memahami reaksi kesetimbangan. Pertama, hanya siswa yang menguasai konsep tentang angka subskrip dan koefisien yang bisa menuliskan persamaan reaksi kesetimbangan secara benar. Setelah bisa menuliskan persamaan reaksi kesetimbangan secara benar dengan menerapkan konsep angka subskrip dan koefisien yang tepat, barulah siswa dapat melakukan perhitungan stoikiometri sederhana untuk mengubah massa menjadi mol dengan melibatkan
berat
atom.
Tahap
berikutnya
adalah
menerapkan
konsep
perbandingan mol dalam persamaan reaksi kesetimbangan. Kesimpulannya, konsep-konsep stoikiometri seperti angka subskrip dan koefisien, pengubahan gram menjadi mol, serta perbandingan mol zat dalam reaksi, sangat penting dan mendasar untuk memahami konsep persamaan kesetimbangan.1
Sejalan dengan penelitian di atas, pentingnya stoikiometri untuk memahami konsep kesetimbangan kimia ditunjukkan pula oleh hasil penelitian di tempat lain bahwa keberhasilan dalam penyelesaian masalah stoikiometri, serta pemahaman dan penggunaan perbandingan koefisien stoikiometri secara benar, akan berpengaruh terhadap keberhasilan menuliskan persamaan kesetimbangan secara benar pula. Hal ini pada akhirnya dapat berpengaruh pada penyelesaian masalah persamaan kesetimbangan.4
Kekeliruan yang seringkali menyebabkan gagalnya penyelesaian masalah kesetimbangan kimia adalah kekeliruan dalam menerapkan stoikiometri reaksi yaitu konsep perbandingan mol. Seringkali siswa menerapkan konsep perbandingan mol hanya pada pereaksi saja.4
Selain untuk konsep reaksi kesetimbangan, pemahaman konsep dasar stoikiometri yang berkaitan dengan perhitungan matematika
12
terbukti dapat meningkatkan
kemampuan menyelesaikan masalah dalam kimia larutan, khususnya tentang pereaksi pembatas.2 Untuk dapat menentukan keadaan akhir dari suatu reaksi maka siswa harus menguasai konsep massa, mol, atau massa molar dari data pereaksi yang diberikan. Dengan mengolah data awal pereaksi melalui perhitungan stoikiometri yang tepat maka dapat ditentukan zat yang menjadi pereaksi pembatas, selanjutnya dapat ditentukan pula keadaan akhir reaksi.4
Selain konsep kesetimbangan kimia dan kimia larutan (pereaksi pembatas), banyak pula konsep kimia lain seperti termokimia dan kinetika reaksi yang menggunakan stoikiometri sebagai pendukung. Bahkan bukan hanya mendasari konsep-konsep lain dalam kimia, tetapi stoikiometri juga mendasari perhitungan lintas disiplin ilmu.
II.1.4 Kerumitan Stoikiometri Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mendapatkan strategi pemecahan masalah
(problem
solving
strategies)
dalam
stoikiometri.
Misalnya
pengembangan soal stoikiometri bentuk pilihan ganda yang digunakan untuk mengidentifikasi cara-cara siswa dalam pemecahan masalah. Atau penelitian lain yang menggunakan bentuk wawancara untuk mempelajari cara-cara alamiah yang dilakukan para mahasiswa ketika menyelesaikan masalah stoikiometri tentang massa, mol, volume, dan persamaan kesetimbangan.19
Penelitian lain merujuk pada keterpaduan tiga aspek yaitu pemahaman konsep stoikiometri, model pembelajaran, dan cara penyelesaian masalah. Pengumpulan data dilakukan dengan dua cara yaitu melalui tes tertulis dan wawancara, keduanya digunakan untuk menggambarkan dan mengelompokkan cara-cara penyelesaian masalah yang dilakukan oleh siswa dalam topik stoikiometri tersebut. Penelitian dilakukan dengan asumsi bahwa kombinasi dari dua macam metode pengumpulan data dapat memberikan gambaran yang lebih valid tentang cara-cara penyelesaian masalah, untuk kemudian diteliti mana cara-cara yang benar dan mana yang tidak benar. Tujuan akhir dari penelitian ini adalah untuk
13
memperoleh gambaran dan mengelompokkan cara-cara penyelesaian masalah dalam topik stoikiometri, lalu membandingkannya dengan cara-cara penyelesaian masalah yang dilakukan siswa dengan model pembelajaran yang berbeda dan tingkat pemahaman konsep yang berbeda.19
Penelitian-penelitian di atas menunjukkan betapa pentingnya memperoleh caracara yang tepat dalam menyelesaikan permasalahan stoikiometri. Banyaknya penelitian seperti itu dapat menjadi indikasi bahwa topik stoikiometri dianggap sebagai topik yang cukup rumit.
Pada konsep tentang jumlah zat-zat dalam reaksi kimia, kerumitan pertama adalah konsep perbandingan zat. Setelah konsep perbandingan zat dipahami, seringkali muncul permasalahan lain mengenai data tentang jumlah zat yang diberikan, umumnya data massa atau volume zat. Siswa harus paham bahwa perhitungan jumlah zat harus mengikuti konsep mol sebab perbandingan zat-zat dalam reaksi kimia adalah perbandingan mol, kecuali dalam reaksi homogen gas bisa juga dalam bentuk perbandingan volume.
Kenyataannya, bukan hanya para siswa sekolah menengah saja yang mengalami kesulitan dengan konsep perbandingan mol ini, bahkan mahasiswa tingkat awal pun seringkali memiliki banyak kesulitan dalam penyelesaian masalah. Hal tersebut disebabkan oleh data jumlah zat yang berbeda-beda seperti konsentrasi, massa atau volume. Mereka seringkali gagal dalam menentukan hubungan antara variabel yang berbeda, misalnya hubungan antara mol dengan massa, volume, konsentrasi, massa molar, dan lain-lain.4
Beberapa metode telah ditawarkan untuk mengatasi kerumitan konsep dan hubungan antara mol, massa, massa molar, volume, dan jumlah atom. Salah satunya melalui metode analogi kota mol, konsep-konsep penting dalam topik stoikiometri dianalogikan sebagai nama-nama jalan di kota mol, sedangkan konsep mol menjadi jalan penghubung antara konsep-konsep lainnya.5 Metode lainnya adalah dengan pengembangan Stepped Supporting Tools (SST).
14
Pengembangan SST tersebut didasarkan atas hasil penelitian yang dilakukan pada 4181 orang siswa di Jerman yang melakukan cara penyelesaian masalah stoikiometri tanpa perhitungan aritmetika dan tanpa kalkulator. Secara umum ada tiga macam cara yang dilakukan oleh siswa, yaitu : (a) Menggunakan perhitungan terpisah tentang jumlah zat (metode mol). (b) Menghindari perhitungan terpisah tentang jumlah zat dan lebih memilih penggunaan perbandingan massa molar (metode perbandingan). (c) Menggunakan penjelasan logika secara murni (metode logika).6 Kerumitan konsep stoikiometri tersebut bukan hanya disebabkan oleh banyaknya konsep yang harus dipahami dalam topik stoikiometri itu sendiri, tetapi juga karena penerapannya seringkali harus dipadukan dengan berbagai konsep kimia lainnya.2
II.1.5 Miskonsepsi dalam Stoikiometri Miskonsepsi yang seringkali dimiliki oleh siswa dalam ilmu kimia adalah tentang reaksi kimia dan stoikiometri. Pengalaman guru-guru di lapangan menunjukkan adanya miskonsepsi di kalangan siswa bahwa zat-zat selalu bereaksi dalam perbandingan mol 1 : 1. Seiring dengan miskonsepsi tentang perbandingan mol, terjadi juga miskonsepsi tentang perbandingan massa.
Seringkali siswa
beranggapan bahwa zat-zat selalu bereaksi dalam perbandingan massa yang sama, misalnya 100 gram HCl akan bereaksi dengan 100 gram CaO menghasilkan 100 gram H2O dan 100 gram CaCl2. Miskonsepsi lain tentang mol suatu zat, bahwa satu mol zat apa saja selalu mengandung 6,02 x 1023 atom, padahal buktinya 1 mol Cl2 mengandung 2 mol atom Cl.15
Serangkaian penelitian lain telah dilakukan untuk menelaah miskonsepsi yang terjadi pada konsep pereaksi pembatas yang terdapat dalam topik stoikiometri. Pada penelitian pertama terhadap siswa kelas 10 di Perancis telah dilakukan serangkaian proses pengajaran tentang reaksi antara dua jenis larutan, natrium hidroksida dan tembaga sulfat. Selama proses pengajaran tersebut, siswa diberi
15
pertanyaan dan kemudian jawabannya dianalisis. Hasilnya 88% siswa berpikir bahwa pada akhir reaksi tidak akan ditemukan ion tembaga ataupun ion hidroksida. Menurut para siswa tersebut, semua ion habis bereaksi. Mereka tidak mempertimbangkan kemungkinan terjadinya kelebihan pereaksi dalam reaksi seperti itu.4
Penelitian lain tentang konsep pereaksi pembatas pada reaksi antara kapur dan larutan asam klorida, dilakukan pengumpulan data menggunakan angket. Pada penelitian tersebut ditemukan miskonsepsi pada 68% siswa kelas 10 yang mengatakan bahwa reaksi tersebut akan berhenti ketika tidak ada lagi kapur tersisa, berapa pun jumlah kapur dan larutan asam klorida yang direaksikan.4
Penelitian berikutnya yang dilakukan terhadap mahasiswa tingkat awal diperoleh data bahwa mahasiswa tersebut sudah bisa diarahkan untuk menggunakan perbandingan yang sama (1:1) antara jumlah zat-zat pereaksi, apapun hasil reaksinya. Di sini terlihat bahwa mahasiswa tersebut telah dapat menerapkan konsep tentang perbandingan zat-zat pereaksi, tetapi mereka tidak dapat mengembangkan konsep tersebut untuk perbandingan lainnya selain perbandingan yang sama (1:1). Hal ini disebabkan oleh ketidakmampuan mereka dalam menggunakan perbandingan yang lain atau mungkin juga disebabkan oleh kekeliruan pada konsep awal yang telah mereka miliki sebelumnya tentang reaksi kimia.4
Ada pula miskonsepsi lain pada konsep pereaksi pembatas yang polanya sistematis. Sebagian siswa menyatakan bahwa pereaksi pembatas adalah senyawa yang mempunyai koefisien stoikiometri terkecil pada persamaan kesetimbangan. Siswa lainnya menganggap bahwa pereaksi pembatas adalah zat yang jumlahnya paling sedikit. Bahkan ada siswa yang menulis, “pereaksi pembatas = jumlah mol terkecil”.4
Dari rangkaian penelitian yang telah dilakukan, secara umum miskonsepsi dalam stoikiometri meliputi hal-hal berikut :
16
(a) Menyamakan perbandingan massa atom dalam molekul dengan perbandingan jumlah atom-atomnya, dan menyamakan perbandingan massa dengan perbandingan massa molar. (b) Menghitung massa molar dari zat yang diberikan dengan menjumlahkan massa atom-atomnya lalu mengalikan atau membagi jumlah tersebut dengan angka koefisien zat dalam persamaan kimia, atau bahkan sama sekali tidak memahami makna dari koefisien reaksi. (c) Bingung oleh konsep kekekalan atom (dan bukan kekekalan molekul) atau sama sekali tidak memperhitungkan kekekalan atom dan kekekalan massa. (d) Tidak dapat menentukan pereaksi pembatas dalam soal yang diberikan, ketika suatu zat ditambahkan secara berlebih. (e) Bingung atau tidak tahu definisi dari stoikiometri entitas (atom, molekul, ion) dan tidak mengetahui hubungan stoikiometri antara entitas tersebut secara umum.6
II.1.6 Stoikiometri dalam Kehidupan Sehari-hari Dalam kehidupan sehari-hari, konsep-konsep stoikiometri penting untuk dipahami karena beberapa alasan, di antaranya adalah untuk : (a) Memahami berapa banyak energi yang dihasilkan dari suatu proses kimia. Berdasarkan perhitungan stoikiometri dapat ditentukan bahwa suatu proses kimia tertentu lebih efisien dibanding proses kimia lainnya. (b) Memahami bagaimana tubuh manusia memproses makanan.
Dengan
stoikiometri dapat diketahui jenis makanan tertentu lebih efisien dalam kandungan nutrisi dan energinya dibanding jenis makanan yang lain didasarkan pada komposisi kimianya. (c) Konsep stoikiometri memiliki peranan penting untuk disiplin ilmu yang lain. Sebagai contoh, dalam biologi pengetahuan stoikiometri diperlukan untuk memahami aspek kuantitatif pengubahan glukosa menjadi ATP sebagai sumber energi.15
17
Intinya, dengan memahami prinsip-prinsip dan konsep dalam stoikiometri akan memberi manfaat terhadap wawasan pengetahuan kita untuk diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Sebagai contoh sederhana, dengan memperhatikan prinsip stoikiometri yaitu perhitungan aspek kuantitatif dari suatu sistem pembakaran maka kita dapat menentukan jenis sistem pembakaran yang lebih efisien untuk digunakan di rumah. Contoh lain, ketika berhembus kabar tentang pencemaran alam (polusi udara, air, atau tanah) maka kita bisa langsung mengetahui penyebabnya
dan
meramalkan
langkah-langkah
penyelesaiannya
melalui
penambahan atau pengurangan suatu zat. Dalam skala yang lebih sederhana, kita bisa memahami mengapa kita harus berpegang pada suatu resep masakan yang mencantumkan komposisi bahan-bahan dengan tepat jika ingin mendapatkan hasil yang baik dan memuaskan.15
II.2 Dasar Teori Hiperteks Perkembangan teknologi komputer memberi manfaat besar terhadap kemajuan di berbagai sektor kehidupan, salah satunya untuk sektor pendidikan. Perkembangan sistem pembelajaran berbasis Web, yang merupakan salah satu bentuk perkembangan teknologi komputer, yang dapat diakses oleh siswa, mahasiswa, guru, dosen, atau pun berbagai kalangan lain, membuat arus informasi berlangsung tanpa hambatan ruang dan waktu. Satu hal yang harus terus diupayakan oleh kalangan akademisi dalam pemanfaatan teknologi komputer adalah membuat sistem pembelajaran tidak hanya berupa proses alih informasi tetapi harus tetap memperhatikan peranan dari struktur ilmunya. Salah satu contoh adalah media pembelajaran hiperteks.
II.2.1 Pengertian Hiperteks Hiperteks adalah suatu teks non-linear yang bagian-bagiannya dihubungkan sebagai percabangan dari suatu jaringan. Hiperteks dengan bentuk percabangan tersebut dibuat untuk memberikan pilihan navigasi yang luas saat dibaca pada layar interaktif. Walaupun pada perkembangannya istilah hiperteks mengalami
18
perubahan yang cukup beragam menurut format penulisan dan pengguna, tetapi konsep intinya adalah pada simpul (nodes) dan tautan (link) yang tersaji pada layar komputer.20
Simpul adalah satuan teks tersendiri dalam dokumen hiperteks. Suatu simpul memiliki tautan ke simpul yang lain. Sebuah teks tidak dapat diklasifikasikan sebagai simpul bila teks tersebut tidak ditempatkan dalam hubungannya dengan dokumen-dokumen lain yang mungkin sudah memiliki tautan ke unsur-unsur lain dalam suatu sistem hiperteks.21
Tautan adalah acuan dari satu titik dalam dokumen hiperteks ke beberapa titik dalam dokumen lain ataupun dalam tempat lain pada dokumen yang sama. Tautan menghubungkan dua simpul, dengan kata lain tautan menghubungkan antara simpul asal ke simpul tujuan.21
Teks konvensional, baik dalam bentuk cetakan buku atau file komputer, bersifat berurutan (sekuensial). Ini berarti hanya ada satu urutan linear yang menentukan darimana teks harus dibaca. Sedangkan hiperteks bersifat non-sekuensial atau non-linear karena diproses dengan program komputer yang sistem operasinya berdasarkan pemanggilan acak (random access). Pembaca tidak harus mengikuti urutan pembacaan yang tetap.
Cara pembaca memilih urutan tautan yang diinginkannya adalah unik. Jika simpul ibarat informasi mentah maka yang membuatnya menjadi berarti bagi pembaca adalah tautan yang dibangun oleh pembaca sendiri.
Penyajian materi dalam
hiperteks dengan berbagai tautan dan pilihan, memberikan fleksibilitas kepada pembaca untuk menyusun ulang materi sesuai dengan konteks permasalahan yang dihadapi.9
Pengertian hiperteks yang sesuai dengan penelitian ini adalah suatu teks nonlinear yang ditampilkan melalui program komputer di mana pembaca menentukan sendiri navigasi terhadap konten sesuai dengan pemahamannya.
19
Susunan dokumen ditentukan pada waktu dibaca, sehingga pembaca menjadi penyusun atas bacaannya.
Karakteristik inilah yang membuat hiperteks
berpotensi besar untuk mengembangkan kemampuan nalar pembaca melebihi teks linear.22
Gambaran skematik hiperteks yang disederhanakan dapat dilihat pada Gambar II.1. Gambar tersebut menunjukkan tidak hanya ada satu kemungkinan urutan jika satu teks dianggap sebagai teks awal. Selain itu sistem hiperteks juga bisa berisi lembaran-lembaran teks atau informasi lain, misalnya lambang-lambang, grafik, angka, tabel, bahkan video klip dan audio yang dihubungkan satu sama lain sebagai suatu percabangan. Semua itu ditampilkan dalam bentuk hipermedia atau teks multimedia.23
Gambar II.1
Skema sistem hiperteks.
II.2.2 Hiperteks dan Fleksibilitas Kognitif Istilah fleksibilitas kognitif digunakan untuk menekankan peranan hiperteks sebagai media pembelajaran untuk pengetahuan-pengetahuan yang rumit. Tidak seperti konsep sederhana yang dapat langsung dipanggil dan diterapkan, konsep
20
rumit ditandai oleh keharusan membangun pengetahuan terlebih dahulu dan penerapannya disesuaikan dengan permasalahan yang dihadapi. Pengembangan keterampilan intelektualitas seperti ini sejalan dengan sistem pemanggilan acak dari hiperteks.12
Fleksibilitas kognitif dapat diartikan sebagai “…kemampuan merepresentasikan pengetahuan tentang konsep yang berbeda menurut tinjauan kasus, dengan cara merangkai pengetahuan untuk digunakan dalam menangani permasalahan pada situasi tertentu.”10 Dengan kata lain fleksibilitas kognitif adalah kemampuan menyusun ulang pengetahuan agar sesuai dengan konteksnya, baik dalam konteks terapan maupun lintas terapan.24
Tujuan utama dari fleksibilitas kognitif adalah untuk mendapatkan pengetahuan tingkat lanjut pada materi yang bersifat rumit dan penerapannya tidak memiliki pola keteraturan tertentu untuk setiap kasus (across-case irregularity). Kedua karakteristik pengetahuan tersebut mencerminkan sifat struktur rumit (illstructured) suatu pengetahuan. Fungsi fleksibilitas kognitif dapat diwujudkan melalui
cara
merepresentasikan
pengetahuan
dan
cara
mengoperasikan
representasi mental. Untuk konsep dengan struktur rumit, representasi mental memerlukan beragam penjelasan, pemisalan, dan analisis sehingga bersifat lebih terbuka.10
Suatu ilustrasi yang dapat menggambarkan proses pengembangan pengetahuan rumit adalah pola lansekap saling-silang (criss-crossing landscape). Seperti pada atlas, untuk mencapai suatu tempat tujuan dapat dilakukan dari berbagai jalan tergantung konteksnya. Topik yang rumit digambarkan sebagai suatu lansekap, konsep-konsep disketsakan sebagai bagian dari lansekap tersebut. Antar konsep dalam lansekap harus memiliki sifat saling-silang yang dapat ditelusuri dari berbagai arah.
Dengan demikian, sketsa yang sama dari contoh kasus yang
spesifik dapat muncul kembali pada konteks yang berbeda dan dianalisis menggunakan sudut pandang yang berbeda pula.10
21
Dengan mengadopsi sistem lansekap saling-silang untuk konsep rumit, maka sistem pembelajaran harus menyediakan bahan ajar yang dapat menyalurkan proses penggalian pengetahuan menurut beragam sudut pandang. Penerapannya dilakukan dengan cara menghubungkan struktur pengetahuan ke dalam bentuk jaring-jaring konsep.
Perwujudan lansekap saling-silang dalam pengembangan fleksibilitas kognitif adalah suatu bentuk representasi struktur pengetahuan yang luwes. Hal ini tidak dapat diwadahi oleh teknologi konvensional seperti buku teks. Dengan demikian, pandangan tentang fleksibilitas kognitif ini menjadi landasan utama penerapan teknologi hiperteks dalam pembelajaran pengetahuan lanjut.10
II.2.3 Struktur Hiperteks Tugas membangun pengetahuan yang akan diungkapkan oleh hiperteks terbagi dalam dua konteks yang berbeda, yaitu tugas menulis dan tugas membaca hiperteks. Fenomena yang menjadi dasar pemikiran adalah proses membangun pengetahuan yang ditandai oleh suatu efek percepatan.
Jigsaw Puzzle, permainan edukatif membangun gambar tertentu dari potonganpotongan kecilnya, dapat dianalogikan sebagai upaya membangun pengetahuan. Untuk melihat bagaimana pengetahuan dibangun, maka gambar yang akan dibangun (berupa rumah atau pohon dll.) tidak diperlihatkan. Pada awal dari upaya ini, penyatuan potongan-potongan didasarkan pada bentuk tepi potongan dengan risiko usaha tersebut berlangsung lambat. Tetapi setelah penyatuan potongan-potongan tersebut mulai menampakkan bagian tertentu dari suatu gambar yang sudah dikenal, maka aturan penyatuan tidak lagi hanya berdasarkan pada bentuk tepi. Pada saat itu terjadi efek percepatan.
Fenomena di atas menunjukkan peranan penting dari struktur hiperteks bagi penulis ataupun pembaca. Upaya penyusunan struktur makro merupakan suatu tawaran yang jika dimanfaatkan dapat memberikan efek percepatan dalam usaha
22
memahami kandungan hiperteks. Pembagian struktur makro hiperteks ke dalam lapis-lapis pengetahuan sejalan dengan keperluan navigasi pembaca, apakah hanya membaca sepintas (scanning) topik-topik besar, melacak (browsing) informasi tertentu, ataupun menguji (querying) suatu argumentasi.24
Kajian pola struktur hiperteks awalnya difokuskan pada penggunaan tautan dan kekuatan tautan dalam memfasilitasi akses informasi. Kajian ini menghasilkan konsep free and knowing navigation untuk memberdayakan pembaca. Tetapi munculnya perkembangbiakan tautan dalam jaringan yang rumit dapat mengurangi sifat dapat dimengerti (intelligible) dari hiperteks. Oleh karena itu muncul pandangan untuk menentukan peranan setiap tautan atau malah menghindari banyak tautan sedapat mungkin.24
Pada awal pengembangan perangkat penulisan hiperteks, permasalahan yang dihadapi adalah struktur untuk navigasi. Yang harus dipertimbangkan oleh pembuat hiperteks adalah kemungkinan terjadinya disorientasi pada pengguna dalam suatu jaringan yang memiliki banyak tautan dan simpul. Salah satu struktur navigasi yang disarankan adalah struktur hierarki yang dapat menjadikan hiperteks lebih dapat dipahami (comprehensible) bagi pengguna. Oleh karena itu, penggunaan struktur pohon sebagai penerapan dari struktur hierarki umumnya lebih banyak digunakan, ditambah dengan tanda pemandu yang terarah (oriented). Hal ini dapat mengurangi terjadinya disorientasi para pengguna hiperteks dalam suatu sistem jaringan yang cukup luas.24
II.2.4 Aturan Navigasi Hiperteks Seperti telah disinggung di bagian depan, berdasarkan tujuan navigasi dari pengguna hiperteks dalam proses membangun pengetahuannya, terdapat tiga kategori yaitu : (a) Membaca sepintas (scanning), yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi fungsi kognitif dapat dimengerti (intelligible) di mana informasi dapat dilihat terpadu dan mempunyai konsistensi internal.
23
(b) Melacak (browsing),
yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi fungsi
kognitif masuk akal (plausible) di mana informasi dapat dilihat sesuai dengan pengetahuan yang dimiliki. (c) Menguji (querying), yaitu kebutuhan navigasi untuk memenuhi fungsi kognitif bermanfaat (fruitful) di mana informasi dapat dilihat bernilai lebih dari yang sudah dipahami karena ringkas dan bermanfaat.24 Di sisi lain, bentuk navigasi penyusunan hiperteks dihadapkan pada polemik antara pola swa-navigasi vs navigasi terbatas. Hiperteks dengan swa-navigasi membiarkan pembaca sepenuhnya menentukan rangkaian simpul-simpul. Pola swa-navigasi ini kadang dapat membuat pembaca bingung karena banyaknya simpul dan tautan dalam suatu sistem hiperteks yang cukup besar. Sedangkan navigasi terbatas kurang memberikan keleluasaan pada pembaca untuk menentukan tujuan navigasi sesuai dengan proses yang dipilihnya dalam membangun pengetahuan.25
Gambar II.2 Pola navigasi hiperteks. Untuk mengatasi permasalahan di atas, maka disarankan untuk mengubah hiperteks swa-navigasi menjadi pola navigasi berstruktur awal (pre-structured), seperti diilustrasikan pada Gambar II.2. Pola navigasi berstruktur awal diharapkan mampu meningkatkan fleksibililas kognitif pembaca yang beragam. Keragaman pembaca bisa ditinjau dari tujuan navigasinya (membaca sepintas, melacak, atau
24
menguji), atau dari latar belakang pengetahuannya (pemula atau pakar), atau bisa juga kaitan dengan tugasnya dalam membaca (tugas rutin atau tugas meneliti).25
Penerapan pola navigasi berstruktur awal terletak pada fungsi struktur makro sebagai tautan atau menu dan struktur dalam sebagai simpul atau teks isi. Struktur makro dari hiperteks ditampilkan sebagai tautan utama secara eksplisit dan berfungsi sebagai pilihan.
Struktur makro tersebut akan menampilkan
struktur dalam yang dipilih.
Rancangan dasar hiperteks pola navigasi berstruktur awal menampilkan pembagian layar monitor komputer menjadi dua bagian utama, atau diistilahkan dengan dua jendela seperti terlihat pada Gambar II.3. Bagian kiri atau jendela kiri menampilkan struktur global dan struktur makro hasil analisis teks yang berperan sebagai tautan utama (menu).
Tautan ini secara navigasi berperan sebagai
tawaran, ketika diklik maka muncul kandungannya yang berperan sebagai simpul yang berisi teks pada bagian kanan dari monitor.
Gambar II.3 Rancangan dasar hiperteks. Di dalam simpul mungkin saja terdapat tautan lagi yang konteksnya lebih pada menjelaskan permasalahan yang dibahas dalam simpul tersebut. Pola ini sejalan
25
dengan pandangan tentang fleksibilitas kognitif yang berkenaan dengan cara-cara mengatasi kerumitan suatu konsep berdasarkan konteksnya.10
Perwujudan awal dari pandangan teoritis rancangan hiperteks bentuk navigasi berstruktur awal adalah pengembangan program pengolah teks Hypertext Maker. Akan tetapi, sejauh ini program tersebut seringkali mengalami berbagai kendala teknis sehingga memerlukan berbagai perbaikan mendasar secara teknologi. Selain itu program Hypertext Maker tidak kompatibel untuk ditampilkan dalam sistem pembelajaran berbasis web.26 Karena itu harus dipilih program pengolah teks yang memiliki format baku untuk sistem pembelajaran berbasis web, seperti program eXelearning - Mozilla Firefox.
Karakteristik dari rancangan hiperteks navigasi berstruktur awal memungkinkan seorang pembuat hiperteks, yang bisa diasumsikan sebagai seorang pakar, dapat dengan leluasa membangun struktur makronya pada jendela sebelah kiri layar dan mengembangkannya menjadi hiperteks pada jendela sebelah kanan. Jendela kanan bisa saja berisi teks bebas yang berupa paparan materi, bisa juga bentuk paparan interaktif, atau bentuk test interaktif. Contoh penerapannya dapat dilihat pada Gambar II.4.
26
Gambar II.4 Contoh hiperteks bentuk navigasi berstruktur awal. II.3 Hiperteks Stoikiometri dalam Pembelajaran Berbasis Web Inti penting dari hiperteks adalah fungsi simpul dan tautan. Simpul merupakan satuan-satuan informasi, bisa berupa sebuah artikel, sebuah gambar, atau paparan teori. Sedangkan tautan adalah jalan yang memungkinkan pembaca pindah dari satu simpul ke simpul lainnya. Suatu simpul akan menjadi lebih bermakna ketika dihubungkan dengan simpul yang lain. 20
Penyajian hiperteks dalam berbagai tautan dan pilihan, memberikan fleksibilitas kepada pembaca untuk menyusun ulang materi sesuai dengan yang diinginkannya. Pada hiperteks, pembaca bukan hanya sekedar membaca saja akan tetapi sekaligus menjadi kreator bahan bacaannya. Dengan kata lain, pembaca memperoleh keleluasaan untuk memilih jalur belajarnya sendiri yang bisa berbeda antara satu orang dengan lainnya. Karena begitu luas dan banyaknya pilihan dalam hiperteks maka terbuka peluang-peluang kombinasi dalam menentukan urutan teks. Pembaca akan mengembangkan pola-pola tertentu dalam pikirannya yang bisa
27
menuntunnya dalam mengambil keputusan ketika menyelesaikan suatu soal yang cukup rumit.
Instruksi dengan hiperteks membiasakan pembaca melihat keluwesan materi. Dengan menghubungkan materi kepada berbagai media dan menampilkannya dalam berbagai bentuk representasi akan memperkaya persepsi pembaca terhadap materi tersebut. Semakin sering berinteraksi dengan suatu obyek dalam berbagai situasi yang berbeda maka akan makin lengkap atribut skema kita tentang obyek tersebut, dan kita makin mampu melihat fleksibilitas dari obyek atau materi yang bersangkutan.20
II.3.1 Hiperteks Stoikiometri Salah satu penyebab utama kegagalan pembelajaran lanjut adalah adanya penyederhanaan berlebih (oversimplification). Salah satu bentuk penyederhanaan berlebih yang menonjol adalah melihat suatu konsep, fenomena, atau kasus dari satu sudut pandang saja. Ini jelas akan memiskinkan pemahaman terhadap konsep dan menyebabkan konsep tersebut hanya terterapkan pada situasi yang terbatas.10
Fenomena tersebut seringkali dijumpai pada topik stoikiometri. Dalam stoikiometri terdapat konsep, aturan, atau variabel yang beragam. Serangkaian hasil penelitian menunjukkan bahwa ketika dihadapkan pada satu permasalahan yang menawarkan 3 variabel, yaitu massa, massa molar, dan jumlah zat, kebanyakan responden hanya menggunakan 2 variabel saja secara langsung untuk menyelesaikan satu permasalahan. Hal ini tentu saja tidak tepat. Seharusnya sebelum menggunakan perhitungan matematika, yang sederhana sekalipun, terlebih dahulu harus difahami konsep kimianya. Keterpaduan antara pemahaman konsep dan penguasaan matematika sangat diperlukan dalam stoikiometri.9 Karena sifat-sifatnya yang kompleks9, mengandung konsep-konsep dasar dan fundamental bagi konsep lainnya dalam kimia ataupun untuk disiplin ilmu yang lain1,2,19 dan dianggap sulit7,8 serta menunjukkan banyak miskonsepsi3,4, maka
28
stoikiometri membutuhkan media instruksional yang memberikan banyak peluang untuk mengembangkan fleksibilitas kognitifnya agar pengetahuan yang sudah dimiliki menjadi adaptif terhadap permasalahan. Untuk maksud tersebut, maka hiperteks dapat menjadi media instruksional alternatif untuk menyajikan konsep stoikiometri.
II.3.2 Pembelajaran Berbasis Web Pembelajaran berbasis Web adalah suatu sistem pembelajaran yang dibentuk dalam World Wide Web dimana siswa dan guru dapat menampilkan tugas-tugas pembelajaran yang saling berhubungan. Pembelajaran berbasis Web tidak sesederhana mekanisme distribusi informasi kepada siswa, tetapi juga mencakup pola komunikasi, evaluasi siswa, dan manajemen kelas. Perangkat yang bisa digunakan berupa aplikasi internet seperti e-mail, Usenet News, forum berbasis web, dan berbagai aplikasi komputer lainnya.27
Ada beberapa keuntungan yang bisa diperoleh dari sistem pembelajaran berbasis Web, antara lain : (a) Menggunakan media komputer (computer mediation). Segala bentuk informasi dan komunikasi dalam pembelajaran berbasis web dilakukan melalui media komputer. Hal ini memungkinkan digunakannya berbagai fasilitas pengolah informasi yang terdapat dalam program komputer sesuai dengan kebutuhan siswa seperti menyimpan, mencari, atau mendistribusikan informasi. Fasilitas tersebut dapat menghilangkan kekakuan (rigidity) dari metode pembelajaran tradisional.
Keuntungan lain dari penggunaan media komputer adalah menyangkut penyimpanan arsip. Karena setiap file yang diterima siswa umumnya disimpan, maka dengan sendirinya menjadi arsip. Selain itu bentuk interaksi dalam mailing list juga diarsipkan dan bisa digunakan dalam pembelajaran beberapa tahun ke depan dengan sedikit perbaikan bila diperlukan.
29
Sistem evaluasi menjadi lebih efektif dan efisien karena partisipasi siswa dalam pembelajaran dapat dipantau secara langsung dari jawaban-jawaban yang dikirimnya.
Selain itu, kesulitan yang dihadapi siswa dapat
diidentifikasi secara perorangan. (b) Keleluasaan geografis (geographic independence). Siswa dan guru tidak harus berada dalam satu tempat, satu bangunan fisik, ataupun satu institusi. Keduanya bisa berinteraksi meskipun berada pada daerah yang berbeda. Seorang siswa, di manapun dia berada, bisa mengakses pembelajaran dari institusi terbaik yang dia inginkan.
Selain itu ketidakterbatasan geografis juga berarti bahwa materi pembelajaran dalam sistem berbasis Web bisa mengalami perubahan sewaktu-waktu. Siapa pun dari berbagai tempat dapat melakukan perbaikan, memberi komentar atau tanggapan, atas materi tersebut. (c) Keleluasaan waktu (temporal independence). Seorang guru dengan banyak siswa tidak perlu bertemu dalam satu waktu untuk menyampaikan pembelajaran. Mereka memiliki keleluasaan waktu, tanpa harus takut ketinggalan kelas. Seorang siswa tidak harus bersaing dengan siswa lain untuk memperoleh waktu belajar dalam jadwal yang terbatas. (d) Keleluasaan platform (platform independence). Sistem pembelajaran berbasis Web dikemas dalam format baku yang bisa diakses oleh kebanyakan sistem aplikasi komputer yang ada. Kalaupun ada beberapa jenis perangkat lunak yang harus diakses terlebih dulu oleh siswa, maka biasanya perangkat lunak tersebut tersedia bebas/gratis yang bisa diunduh tanpa perlu mengetahui proses pembuatan atau sistem operasinya, berupa program aplikasi siap pakai.
30
(e) Programnya sederhana, dikenal, dan bermanfaat (a simple, familiar, useful interface). Kebanyakan orang segan menggunakan sistem pembelajaran berbasis Web karena keterbatasannya dalam penguasaan program komputer, padahal sistem ini umumnya tidak memerlukan keahlian tinggi. Hanya dengan pengenalan sederhana terhadap sistem tersebut maka siswa bisa ikut berpartisipasi dalam pembelajaran berbasis Web. Bahkan sekalipun siswa tidak mengenal sistem tersebut, maka biasanya dicantumkan petunjuk sederhana yang bisa dipelajari dengan relatif mudah. (f) Peningkatan komunikasi (increased communication). Sistem
pembelajaran
berbasis
Web
memungkinkan
siswa
untuk
berkomunikasi satu sama lain secara perorangan atau kelompok, dan mengirim pertanyaan atau bertanya-jawab dengan gurunya. Umumnya orang merasa lebih leluasa berbicara melalui sarana elektronik (chatting atau via email) daripada bicara secara berhadapan langsung. (g) Peningkatan pengawasan siswa (increased learner control). Perpaduan antara penggunaan media komputer, serta keleluasaan waktu, tempat
dan
platform
dapat
meningkatkan
pengawasan
terhadap
perkembangan pengalaman siswa secara perorangan. Hal ini dapat membantu meningkatkan motivasi belajar siswa. Selain itu juga siswa dapat memilih bentuk pembelajaran mana yang lebih sesuai untuk mereka.27
Berdasarkan uraian di atas, baik tentang hiperteks stoikiometri maupun tentang sistem pembelajaran berbasis Web, maka hiperteks stoikiometri harus dikemas dalam suatu format baku yang memungkinkan untuk disimpan dalam sistem pembelajaran berbasis Web. Diharapkan hal ini dapat meningkatkan pemanfaatan hiperteks tersebut secara lebih luas. Selain itu hiperteks stoikiometri ini diharapkan terus mengalami perkembangan dan perbaikan seiring berjalannya waktu.
31
