Kajian Teori KAJIAN PUSTAKA

11

BAB II KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Belajar dan Pembelajaran Fisika

Belajar merupakan salah satu persoalan bagi setiap manusia. Hampir semua pengetahuan, keterampilan, kebiasaan, kegemaran, dan sikap seseorang itu terbentuk dan berkembang karena belajar Mundilarto, 2002 : 1. Kegiatan belajar tidak hanya dilakukan di lingkungan sekolah melainkan juga dapat dilakukan diluar lingkungan sekolah seperti lingkungan keluarga ataupun lingkungan pergaulan ditengah-tengah masyarakat. Pembelajaran berasal dari kata “ajar” yang berarti petunjuk yang diberikan supaya diketahui atau diturut oleh orang lain. Definisi “pembelajaran” berarti cara, proses, dan perbuatan yang menjadikan orang atau makhluk hidup belajar. Unsur-unsur pokok yang terkandung di dalam pengertian belajar adalah: 1 belajar sebagai proses, 2 perolehan pengetahuan dan keterampilan, 3 perubahan tingkah laku, dan 4 aktivitas diri. Pengertian belajar dari uraian di atas adalah proses diperolehnya suatu pengetahuan atau keterampilan serta perubahan tingkah laku seseorang melalui aktivitas diri. Manusia merupakan sumber dari semua kegiatan sehingga manusia bebas untuk membuat pilihan dalam setiap situasi yang 12 dihadapi. Menurut pandangan teori kognitif Gestalt Mundilarto, 2002 : 1, teori ini menganggap bahwa tingkah laku manusia hanyalah ekspresi dari kondisi kejiwaan seseorang. Implikasi teori Gestalt pada pengembangan pendekatan pembelajaran Fisika di kelas adalah lebih menekankan pada aspek pemahaman, kemampuan berpikir, dan aktivitas peserta didik. Aspek pemahaman berdasarkan uraian mengenai teori kognitif merupakan inti dari proses belajar apabila teori kognitif tersebut digunakan sebagai dasar pijakan dalam mengembangkan pendekatan pembelajaran fisika di kelas. Adapun ciri-ciri belajar menurut teori Gestalt adalah tergantung pada kemampuan dasar, pengalaman masa lalu, pengaturan situasi yang dihadapi, pemecahan soal yang dilandasi pemahaman dapat diulangi dengan mudah sehingga apabila pemahaman telah diperoleh maka dapat digunakan pada situasi-situasi lain yang sejenis.

2. Pembelajaran Berbasis Masalah Problem Based Learning

Pembelajaran berdasarkan masalah menurut Muslimin Ibrahim 2012:6 dikenal melalui berbagai nama seperti Pembelajaran Projek Project Based-Learning, Pendidikan Berdasaran Pengalaman Experienced Based Educarion, Belajar Autentik Authentic Learning, Pembelajaran Berakar pada kehidupan nyata Anchored Instruction, Problem Based Learning, dan sebagainya. 13 Definisi problem based learning adalah suatu model pembelajaran yang menggunakan masalah sebagai titik awal untuk memperoleh pengetahuan baru. Prinsip yang mendasari pembelajaran berbasis masalah antara lain pemahaman dibangun melalui pengalaman, jadi untuk memperoleh suatu pemahaman, peserta didik harus mengalami dan melakukan berbagai aktivitas; usaha dari menjawab pertanyaan dan masalah menciptakan sebuah arti atau makna; guru memfasilitasi situasi belajar dengan instink alami peserta didik yang selalu ingin tahu dan melakukan penyelidikan dan kreasi, dan strategi yang berpusat pada peserta didik mampu membangun keterampilan berpikir kritis dan bernalar. Pembelajaran berdasarkan masalah memiliki beberapa ciri utama yang membedakan dengan model pembelajaran yang lain mengorientasikan peserta didik kepada masalah autentik, berfokus pada keterkaitan antar disiplin, penyelidikan autentik serta menghasilkan produkkarya dan memamerkannya. Adapun tujuan pembelajaran berdasarkan masalah antara lain mengembangkan keterampilan berpikir dan keterampilan menyelesaikan masalah peserta didik, pemodelan peranan orang dewasa serta pembelajaran otonom dan mandiri. Adapun sintaks pembelajaran berdasarkan masalah adalah sebagai berikut : 14 Tabel 1. Sintaks Pembelajaran Berdasarkan Masalah Tahap Tingkah Laku Guru Tahap-1 Orientasi peserta didik kepada masalah Guru menjelaskan tujuan pembelajaran, menjelaskan logistik yang dibutuhkan, mengajukan fenomen atau demonstrasi atau cerita untuk memunculkan masalah, memotivasi peserta didik untuk terlibat dalam penyelesaian masalah yang dipilihnya. Tahap-2 Mengorganisasi peserta didik untuk belajar Guru membantu peserta didik mendefinisikan dan mengorganisasikan tugas belajar yang berhubungan dengan masalah tersebut dan membentuk kelompok belajar. Tahap-3 Membimbing penyelidikan individual maupun kelompok Guru mendorong peserta didik untuk mengumpulkan informasi yang sesuai, melaksanakan eksperimen, untuk mendapatkan penjelasan dan penyelesaian masalah. Tahap-4 Mengembangkan dan menyajikan hasil karya Guru membantu peserta didik dalam merencanakan dan menyiapkan karya yang sesuai seperti laporan, video, dan model dan membantu mereka untuk berbagi tugas dengan temannya. Tahap-5 Menganalisis dan mengevaluasi proses pemecahan masalah Guru membantu peserta didik untuk melakukan refleksi atau evaluasi terhadap penyelidikan mereka dan proses-proses yang mereka gunakan. Muslimin Ibrahim, 2012 : 35

3. Lembar Kerja Peserta Didik Eksploratif

Pada umumnya, Lembar Kerja Peserta Didik LKPD digunakan oleh guru sebagai media penunjang dalam proses kegiatan pembelajaran. Lembar kerja peserta didik adalah lembaran-lembaran berisi tugas yang harus dikerjakan oleh peserta didik, biasanya berupa petunjuk atau langkah-langkah untuk menyelesaikan suatu tugas baik berupa tugas-tugas teoris atau tugas-tugas praktis. 15 LKPD merupakan suatu bahan ajar cetak berupa lembar-lembar kertas yang berisi materi, ringkasan, dan petunjuk-petunjuk pelaksanaan tugas pembelajaran yang harus dikerjakan oleh peserta didik, yang mengacu pada kompetensi dasar yang harus dicapai. Andi Prastowo 2011: 205-206 menyatakan bahwa LKPD memiliki empat fungsi, antara lain sebagai bahan ajar yang bisa meminimalkan peran pendidik, namun lebih mengaktifkan peserta didik; sebagai bahan ajar yang mempermudah peserta didik untuk memahami materi yang diberikan; sebagai bahan ajar yang ringkas dan kaya tugas untuk berlatih; serta memudahkan pelaksanaan pengajaran kepada peserta didik. Sedangkan empat poin yang menjadi tujuan penyusunan LKPD, yaitu menyajikan bahan ajar yang memudahkan peserta didik untuk berinteraksi dengan materi yang diberikan; menyajikan tugas-tugas yang meningkatkan penguasaan peserta didik terhadap materi yang diberikan; melatih kemandirian belajar peserta didik, dan memudahkan pendidik dalam memberikan tugas kepada peserta didik. Dilihat dari strukturnya Andi Prastowo 2011: 208 menyatakan bahwa bahan ajar LKPD lebih sederhana daripada modul, namun lebih kompleks daripada buku. LKPD terdiri dari enam unsur utama, meliputi judul, petunjuk belajar, kompetensi dasar atau materi pokok, informasi pendukung, tugas atau langkah kerja, dan penilaian. Jika dilihat dari formatnya, LKPD memuat delapan unsur, yaitu: judul, 16 kompetensi dasar yang akan dicapai, waktu penyelesaian, peralatanbahan yang diperlukan, informasi singkat, langkah kerja, tugas yang harus dikerjakan, dan laporan yang harus dikerjakan. Langkah-langkah yang harus dilakukan dalam pembuatan LKPD yaitu : 1 Melakukan Analisis Kurikulum Analisis kurikulum dimaksudkan untuk menentukan materi yang memerlukan bahan ajar berupa LKPD. Pada umumnya, dalam menentukan materi, langkah analisisnya dilakukan dengan cara melihat materi pokok, pengalaman belajar, materi yang akan diajarkan, serta mencermati kompetensi yang dimiliki peserta didik. 2 Menyusun Peta Kebutuhan LKPD Menyusun peta kebutuhan LKPD sangat diperlukan untuk mengetahui jumlah LKPD yang harus ditulis serta untuk melihat sekuensi atau urutan LKPD-nya. Sekuensi LKPD kebutuhan LKPD ini dibutuhkan dalam menentukan prioritas penulisan. Langkah ini biasanya diawali dengan analisis kurikulum dan analisis sumber belajar. 3 Menentukan Judul-Judul LKPD Penentuan judul LKPD atas dasar kompetensi-kompetensi dasar, materi-materi pokok atau pengalaman belajar yang terdapat dalam kurikulum. 17 4 Penulisan LKPD Untuk menulis LKPD, langkah-langkah yang dilakukan adalah merumuskan kompetensi dasar; menentukan alat penilaian; menyusun materi; dan emperhatikan struktur LKPD yang terdiri atas enam komponen, yaitu judul, petunjuk belajar peserta didik, kompetensi yang akan dicapai, informasi pendukung, tugas-tugas dan langkah-langkah kerja, serta penilaian. Di dalam penulisan LKPD kita juga menentukan desain pengembangan LKPD yang meliputi ukuran, kepadatan halaman, penomoran dan kejelasan. LKPD dapat dibedakan menjadi LKPD Eksploratif dan LKPD non Eksploratif. Menurut Mundilarto, eksplorasi didefinisikan sebagai usaha menemukan kebenaran, informasi, atau pengetahuan dengan bertanya. Proses eksplorasi dimulai dengan mengumpulkan informasi dan data melalui panca indera yakni penglihatan, pendengaran, sentuhan, pencecapan, dan penciuman. Eksplorasi adalah suatu proses ilmiah yang bertujuan menemukan pengetahuan, mengatasi keraguan, atau memecahkan masalah. Pembelajaran eksplorasi dapat dilaksanakan dengan metode tanya jawab, diskusi, demonstrasi, kegiatan laboratorium, atau pengunaan matematika. Menurut Mundilarto 2010:12, penerapan pendekatan pembelajaran eksplorasi terkait beberapa faktor, yakni konteks pertanyaan, kerangka pertanyaan, dan tingkat-tingkat pertanyaan yang 18 berbeda. Melalui pembelajaran eksploratif seseorang membangun banyak pengetahuan tentang alam. Pembelajaran eksploratif lebih menekankan pada pengembangan keterampilan dan pemantapan sikap atau kebiasaan berpikir yang akan diteruskan ke dalam kehidupan nyata. Pembelajaran eksploratif adalah bentuk belajar aktif yang lebih mengukur kemajuan seberapa baik peserta didik telah mengambangkan kemampuan eksperimen dan keterampilan analitis daripada seberapa banyak pengetahuan yang dimiliki peserta didik. Prinsip pengembangan pembelajaran eksploratif adalah semua aktivitas belajar harus terfokus pada penggunaan information process skills dari pengamatan dengan sintesis dan penerapan aturan dasar sebagai cara memahami materi ajar dalam konteks yang luas; pembelajaran eksplorasi harus meletakkan peserta didik pada pusat dari proses belajar aktif, dan komponen disiapkan untuk mendukung peserta didik; peran guru menjadi salah satu fasilitator proses belajar serta lebih menekankan pada kemajuan keterampilan, dan pemrosesan informasi, kebiasaan berpikir dan pemahaman konseptual mengenai materi ajar. Berdasarkan penjelasan di atas dapat disimpulkan bahwa LKPD Eksploratif adalah lembar kegiatan peserta didik yang berisi pedoman atau petunjuk dari guru kepada peserta didik yang berisi langkah atau arahan dalam melaksanakan kegiatan pembelajaran yang bertujuan menemukan pengetahuan atau materi yang baru dan memecahkan masalah terkait materi yang sedang dikaji. 19

4. Penguasaan Konsep

Penguasaan dapat diartikan sebagai salah satu tingkatan dari ranah kognitif yang berupa kemampuan memahami atau mengerti tentang isi pelajaran yang dipelajari tanpa perlu menghubungkannya dengan isi pelajaran lain Dimyanti dan Mudjiono 2009:203. Sedangkan menurut kamus besar bahasa Indonesia 2007: 67 menyatakan bahwa: “Konsep adalah abstrak, entitas mental yang universal yang menunjuk pada kategori atau kelas dari suatu entitas, kejadian atau hubungan. Suatu konsep adalah elemen dari proposisi seperti kata adalah elemen dari kalimat. Konsep adalah abstrak di mana mereka menghilangkan perbedaan dari segala sesuatu dalam ekstensi, memperlakukan seolah- olah mereka identik. Konsep adalah universal dimana mereka bisa diterapkan secara merata untuk setiap extensinya. Konsep adalah pembawa arti. Suatu konsep tunggal bisa dinyatakan dengan bahasa apa pun.” Berdasarkan penjelasan di atas, konsep dapat diartikan sebagai ide abstrak manusia yang akan mendasari keseluruhan objek, peristiwa, dan fakta yang menerangkan suatu hal. Flavell 1970:181-211 membedakan konsep-konsep dalam 7 dimensi, yaitu: 1 atribut, 2 struktur, 3 keabstrakan, 4 keinklusifan, 5 generalitas atau keumuman, 6 ketepatan, 7 kekuatan power. Menurut Ausubel 1968 dalam Wartono 2003: 113, konsep-konsep yang diperoleh melalui dua cara, yaitu formasi konsep dan asimilasi konsep-konsep. Formasi konsep terutama merupakan perolehan konsep-konsep sebelum anak-anak masuk sekolah. Formasi dapat disamakan dengan belajar konsep-konsep konkret menurut Gagne 20 1977:358. Asimilasi konsep merupakan cara utama untuk memperoleh konsep-konsep selama dan sesudah sekolah. Konsep-konsep menurut Wartono 2003:110 merupakan kategori-kategori yang kita berikan pada stimulus-stimulus yang ada di lingkungan kita. Dalam memecahkan suatu masalah, seseorang peserta didik harus mengetahui aturan-aturan yang relevan, dan aturan-aturan itu didasarkan pada konsep-konsep yang diperolehnya. Pemahaman konsep menjadi landasan untuk memahami prinsip dan teori dalam pembelajaran fisika. Peserta didik diharapkan dapat memahami dan menguasai konsep setelah memperoleh pemahaman. Dengan demikian, diperlukan pemahaman terhadap konsep penyusun prinsip dan teori untuk menguasai. Konsep dapat dikuasai dengan menggunakan proses. Dengan belajar terbentuk suatu proses yang menuju penguasaan.

5. Keterampilan Memecahkan Masalah Problem Solving

Strategi belajar berbasis problem solving adalah bagian strategi belajar mengajar inkuiri. Strategi ini memberi tekanan pada penyelesaian suatu masalah secara menalar. M. Thobroni 2015:273 menyatakan bahwa strategi penyelesaian masalah sering disebut juga strategi inkuiri atau strategi discovery. Perbedaannya, strategi inkuiri lebih menekankan pada keyakinan atas diri sendiri terhadap apa yang 21 ditemukan, penyelesaian masalah pada terselesainya masalah. Sedangkan, discovery menekankan pada penemuan. Problem solving berbeda dengan discovery karena problem solving berpusat pada masalah di kehidupan nyata sedangkan discovery dapat menggunakan permasalahan akademik. Masalah pada hakikatnya adalah kesenjangan antara situasi nyata dan kondisi yang diinginkan. Sedangkan penyelesaian masalah adalah proses pemikiran dan mencari jalan keluar dari masalah tersebut. Menurut Brandsford dan Steen 1994; dan Nuun dan Kimberly 2000 dalam Borich 2007:558 tahapan untuk mengajar pemecahan masalah adalah :

a. Mengidentifikasi Masalah Identify The Problem

Pada tahap ini peserta didik harus tahu apa yang menjadi masalah sebelum mereka dapat menyelesaikannya dan bertanya pada diri sendiri apakah yang menjadi masalah dan jika peserta didik paham maka tahap ini selesai.

b. Mendefinisikan masalah Define Terms

Pada tahap ini peserta didik mengamati bahwa mereka mengerti atau paham arti setiap kata yang dinyatakan dalam permasalahan.

c. Mencari Strategi Explore Strategies

Pada tahap ini peserta didik menghimpun informasi yang relevan dan mencoba strategi tersebut untuk menyelesaikan masalah. 22

d. Melaksanakan Strategi act On The Strategy

Pada tahap ini peserta didik harus menggunakan salah satu strategi dari berbagai pilihan strategi.

e. Mengamati Pengaruh atau Efek Bagi Peserta Didik Look At

The Effect Pada tahap ini peserta didik bertanya pada dirinya sendiri apakah jawaban yang mereka buat sesuai dengan solusi yang ada. David Johnson dan Johnson dalam M. Thobroni 2015:276 menyatakan bahwa penyelesaian masalah dilakukan melalui kelompok. Masalah yang dipilih mempunyai sifat conflict issu atau controversional, masalahnya dianggap penting important, urgen, dan dapat diselesaikan solutionable. Prosedur penyelesaian masalah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a. Mendefinisikan Masalah

Pada tahap ini guru mengemukakan kepada peserta didik peristiwa-peristiwa yang bermasalah, baik melalui bahan tertulis maupun secara lisan. Kemudian meminta peserta didik untuk merumuskan masalahnya dalam satu kalimat sederhana brain storming. Setiap pendapat yang dikemukakan peserta didik ditampung dan ditinjau kembali dengan meminta penjelasan dari yang bersangkutan. Selanjutnya dipilih rumusan yang lebih tepat atau dirumuskan kembali rephrase, restate perumusan- 23 perumusan yang kurang tepat sehingga kelas memilih satu rumusan suatu masalah yang tepat dipakai oleh semua.

b. Mendiagnosis Masalah

Pada tahap ini setelah berhasil merumuskan masalah, peserta didik mendiskusikan sebab-sebab timbulnya masalah. Menurut David Johnson dan Johnson masalah timbul karena dua faktor, yaitu faktor-faktor yang mendukung atau mendorong tercapainya tujuan yang diinginkan dan faktor-faktor yang menghambat percapainya tujuan. Munculnya masalah disebabkan oleh kedua faktor tersebut yang berada dalam kekuatan yang seimbang.

c. Merumuskan Strategi Alternatif

Pada tahap ini peserta didik mencari dan menemukan berbagai alternatif tentang cara menyelesaikan masalah. Oleh sebab itu, kelompok harus kreatif, berpikir secara divergen, memahami pertentangan di antara berbagai ide, dan memikirkan daya temu yang tinggi. d. Menentukan dan Menerapkan Strategi Pada tahap ini peserta didik memilih alternatif mana yang akan dipakai setelah berbagai alternatif ditemukan. Penyelesaian masalah pada tahap ini memiliki dua aspek, yaitu pengambilan keputusan decision making dan penetapan keputusan decision implementation. 24

e. Mengevaluasi Keberhasilan Strategi

Pada tahap akhir ini peserta didik mempelajari tentang keberhasilan dan strategi yang dipilih dalam memecahkan masalah dan tentang akibat dari penerapan strategi yang dipilih. Pada akhir evaluasi harus menghasilkan definisi tentang masalah baru, mendiagnosisnya, dan mulai lagi proses penyelesaian yang baru.

6. Materi Pembelajaran Kalor

a. Kalor Jenis

Kalor adalah energi yang ditransfer antara sistem dan lingkungan dikarenakan perbedaaan suhu yang ada di antara sistem dan lingkungan atau bisa juga didefinisikan sebagai energi yang berpindah dari benda yang suhunya lebih tinggi ke benda yang suhuya lebih rendah ketika benda bersentuhan sedangkan suhu adalah derajat panas dinginnya suatu benda yang diukur menggunakan termometer. Satuan umum untuk kalor, yang masih digunakan saat ini, berasal dari kalorik. Ia disebut kalori kal dan didefinisikan sebagai jumlah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur 1 gram air sebesar 1 derajat Celcius. Yang lebih sering digunakan daripada kalori adalah kilokalori kkal, yaitu 1000 kalori. Sehingga 1 kkal adalah kalor yang dibutuhkan untuk menaikkan 1 kg air sebesar 1 °C. 25 Panas merupakan energi yang ditransfer, maka satuan SI yang digunakan untuk panas harus seperti satuan yang digunakn untuk energi, yaitu Joule. Sementara kalori didefinisikan menjadi tepat 4,1868 J, tanpa mengacu pada pemanasan air. 1 Cal = 3, 969 x 10 3 Btu = 4, 1868 J. Kapasitas Kalor C dari sampel zat tertentu didefinisikan sebagai jumlah energi yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu sampel tersebut sebesar 1 °C. Energi Q menghasilkan perubahan suhu sebesar ∆�, sehingga � = �. ∆� 1 Kalor Jenis c adalah kapasitas kalor per satuan massanya. Dengan demikian, jika energi Q dipindahkan ke sampel zat yang memiliki massa m dan suhu sampel berubah sebesar ∆�, maka kalor jenis zat adalah � = � � ∆� 2 Kalor jenis pada dasarnya merupakan suatu ukuran seberapa tidak sensitifnya zat secara termal terhadap penambahan energi. Semakin besar kalor jenis suatu bahan, semakin besar pula energi yang harus ditambahkan kepada bahan tersebut untuk menyebabkan suatu perubahan suhu. Hubungan energi Q yang berpindah antara suatu sampel bermassa m dari sebuah bahan dan sekelilingnya yang menyebabkan perubahan suhu ∆� adalah 26 � = �. �. ∆� 3 Keterangan : Q : kalor yang diserap atau dilepas benda J m : massa benda kg c : kalor jenis benda Jkg °C atau kilokalorikg°C ∆ : perubahan suhu °C Kalor jenis nilainya bervariasi untuk suhu yang berbeda. Kalor jenis pada tekanan konstan 1 atm dan 20 °C beberapa zat ditunjukkan pada Tabel 2 Tabel 2. Tabel Kalor Jenis No Nama Zat Kalor Jenis Jkg °C kilokalorikg °C 1. Aluminium 900 0,22 2. Alkohol etil 2400 0,58 3. Tembaga 390 0,093 4. Kaca 840 0,20 5. Besi atau Baja 450 0,11 6. Timbal 130 0,031 7. Marmer 860 0,21 8. Air Raksa 140 0,033 9. Perak 230 0,056 10. Kayu 1700 0,4 11. Air Es -5 °C Cairan 15 °C Uap 110 °C 2100 4186 2010 0,50 1,00 0,48 12. Tubuh manusia rata-rata 3470 0,83 13. Protein 1700 0,4 Titik lebur adalah suhu pada waktu zat melebur. Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat padat menjadi zat cair dinamakan kalor laten lebur atau kalor lebur saja. Kalor yang 27 dilepaskan pada waktu zat membeku dinamakan kalor laten beku atau kalor beku saja. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor lebur = kalor beku. Jika banyak kalor yang diperlukan oleh zat yang massanya m kg untuk melebur adalah Q joule, maka sesuai dengan definisi di atas dapat ditulis : � � = � � � � � = �� � 4 Kalor yang diperlukan untuk mengubah wujud 1 kg zat cair menjadi uap pada titik didik normalnya dinamakan kalor laten uap atau kalor uap saja. Kalor uap disebut juga kalor didih. Sedangkan kalor yang dilepaskan untuk mengubah wujud 1 kg uap menjadi cair pada titik didih normalnya dinamakan kalor laten embun atau kalor embun saja. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk zat yang sama, kalor didih = kalor embun. Jika banyak kalor yang diperlukan untuk mendidihkan zat yang massanya m kg adalah Q joule, maka dapat ditulis : � = � � � � � = �� 5

b. Asas Black

Prinsip kekekalan energi : kalor yang dilepaskan Q lepas sama dengan kalor yang diterima Q terima . Q lepas =Q terima 6 28 Keterangan : Q lepas = besar kalor yang diberikan J Q terima = besar kalor yang diterima J Kekekalan energi pada pertukaran kalor, seperti yang ditunjukkan oleh Persamaan 4, pertama kali diukur oleh Joseph Black 1728-1799, seorang ilmuan inggris. Oleh karena itu, persamaan 4 dikenal sebagai asas black.

B. Kajian Hasil Penelitian yang Relevan