PENGEMBANGAN MODEL VIRTUAL LABORATORY FISIKA MODERN UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN GENERIK SAINS DAN BERPIKIR KRITIS CALON GURU DISERTASI
PENGEMBANGAN MODEL VIRTUAL LABORATORY FISIKA
MODERN UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN
GENERIK SAINS DAN BERPIKIR KRITIS CALON GURU
DISERTASI
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Doktor Kependidikan dalam Bidang Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam
Oleh
GUNAWAN
0808036
SEKOLAH PASCASARJANA
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
2011
DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH PANITIA DISERTASI:
Promotor Merangkap Ketua,
Prof. Dr. Liliasari, M.Pd
NIP. 194909271978032001
Ko-Promotor merangkap Sekretaris,
Dr. Agus Setiawan, M.Si
NIP. 196902111993031001
Anggota,
Dr. Dwi Hendratmo Widyantoro, M.Sc
NIP. 196812071994021001
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi yang berjudul
“Pengembangan Model Virtual Laboratory Fisika Modern untuk
Meningkatkan Keterampilan Generik Sains dan Berpikir Kritis Calon
Guru” beserta seluruh isinya adalah benar-benar karya saya sendiri, dan saya tidak melakukan penjiplakan atau pengutipan dengan cara-cara yang tidak sesuai dengan etika ilmu yang berlaku dalam masyarakat keilmuan. Atas pernyataan tersebut, saya siap menanggung resiko yang dijatuhkan kepada saya apabila di kemudian hari ditemukan adanya pelanggaran terhadap etika keilmuan dalam karya saya ini, atau ada klaim dari pihak lain terhadap karya saya ini.
Bandung, Januari 2011 Yang membuat pernyataan,
Gunawan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang senantiasa memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan disertasi yang berjudul
“Pengembangan Model Virtual Laboratory
Fisika Modern untuk Meningkatkan Keterampilan Generik Sains dan
Berpikir Kritis Calon Guru” tepat pada waktunya. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh upaya untuk meningkatkan kualitas pembelajaran fisika bagi mahasiswa calon guru fisika sehingga penguasaan konsep dan keterampilan berpikirnya menjadi lebih baik.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penyelesaian disertasi ini tidak terlepas dari bantuan dan bimbingan semua pihak. Untuk itu penulis menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang setulus-tulusnya kepada yang terhormat :
1. Ibu Prof. Dr. Liliasari, M.Pd selaku Promotor yang telah memberikan bimbingan dengan sabar, ikhlas, dan kritis terhadap permasalahan dan senantiasa memberikan motivasi dalam penyusunan disertasi ini. Ucapan terimakasih juga penulis sampaikan kepada beliau yang telah membantu memfasilitasi dan menyediakan media belajar dan sejumlah literatur baik tentang penelitian maupun sejumlah model pembelajaran berbasis teknologi informasi.
2. Dr. Agus Setiawan, M.Si, selaku Ko-Promotor yang senantiasa memberikan bimbingan dan motivasi dengan penuh perhatian dalam penyusunan disertasi ini. Penulis juga menyampaikan terimakasih atas kesempatan belajar dan bergabung dalam penelitian dengan pemanfaatan virtual laboratory fisika.
3. Bapak Dr. Dwi H. Widyantoro, M.Sc., selaku Anggota yang senantiasa memberikan bimbingan dan motivasi yang membangun dalam penyusunan disertasi ini, khususnya pada tahapan pengembangan desain model yang akan dikembangkan.
4. Bapak Dr. Andi Suhandi, M.Si, dan Bapak Dr. Dadi Rusdiana, M.Si selaku penguji yang dengan kritis telah memberikan masukan dan saran untuk penyempurnaan tulisan ini.
5. Bapak Dr. Aloysius Rusli, yang dengan kritis telah memberikan masukan dan saran untuk penyempurnaan tulisan ini. Ucapan terima kasih juga penulis sampaikan atas bantuan dan kesediaan beliau dalam memfasilitasi dan mengirimkan sejumlah jurnal penelitian fisika maupun pendidikan fisika yang telah sangat membantu penulis dalam melakukan analisis awal hingga pada pembahasan temuan hasil penelitian.
6. Prof. Dr. Hj. Anna Permanasari, M.Si, selaku Ketua Program Studi Pendidikan IPA Sekolah Pascasarjana UPI yang telah memberikan kesempatan, arahan, dan motivasi selama penulisan disertasi ini.
7. Bapak dan Ibu dosen Sekolah Pascasarjana UPI, khususnya pada Program Studi Pendidikan IPA atas ilmu dan wawasan yang telah diberikan selama ini.
8. Keluarga Besar FKIP Universitas Mataram dan FPMIPA IKIP Mataram yang telah membantu dan mendukung baik dalam masa studi maupun ketika penelitian berlangsung.
Akhirnya semoga tulisan ini bermanfaat bagi siapapun yang membacanya.
Bandung, Januari 2011 Penulis
PENGEMBANGAN MODEL VIRTUAL LABORATORY FISIKA MODERN
UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN GENERIK SAINS
DAN BERPIKIR KRITIS CALON GURU
ABSTRAK
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengembangkan sebuah model virtual
laboratory fisika modern dan meningkatkan penguasaan konsep, keterampilan
generik sains, dan disposisi berpikir kritis calon guru. Model virtual laboratory terdiri dari empat menu utama yaitu materi, lembar kerja, virtual labs, dan evaluasi. Penelitian ini menggunakan metode research and development, dengan subyek penelitian mahasiswa calon guru yang sedang mengikuti perkuliahan Fisika Modern pada Jurusan Pendidikan Fisika pada sebuah LPTK di Mataram. Instrumen yang digunakan adalah tes penguasaan konsep fisika modern yang terintegrasi dengan keterampilan generik sains dan disposisi berpikir kritis, lembar observasi, dan kuesioner yang digunakan untuk mengetahui tanggapan dosen dan mahasiswa calon guru terhadap model pembelajaran yang diterapkan. Hasil penelitian menunjukkan peningkatan penguasaan konsep, keterampilan generik sains, dan disposisi berpikir kritis mahasiswa calon guru yang belajar menggunakan model virtual laboratory fisika modern lebih tinggi dibandingkan kelas kontrol yang diajarkan secara konvensional. Peningkatan penguasaan konsep tertinggi terjadi pada konsep teori foton sebesar 78.9% yang merupakan konsep yang abstrak, terendah pada konsep gelombang deBroglie sebesar 37.8%. Selain itu, pembelajaran fisika modern menggunakan model virtual laboratory dapat meningkatkan kemampuan inferensi logika, pengamatan tidak langsung dan membangun konsep lebih baik dibandingkan yang diajarkan secara konvensional. Indikator keterampilan generik sains yang mengalami peningkatan tertinggi adalah kemampuan membangun konsep sebesar 62,9%, sedangkan terendah terjadi pada indikator hukum sebab akibat sebesar 48,6%. Pada indikator disposisi berpikir kritis, indikator truth-seeking mengalami peningkatan tertinggi sebesar 60,2%, sedangkan inquisitiveness hanya meningkat sebesar 54.4%. Penerapan model virtual laboratory fisika modern dapat lebih membantu mahasiswa berpikiran terbuka (open-mindedness) dan lebih mendorong untuk mencari kebenaran tentang situasi tertentu (truth-seeking). Secara umum mahasiswa dan dosen memberikan tanggapan yang positif terhadap model virtual laboratory fisika modern ini. Menurut pendapat dosen, model ini dapat meningkatkan motivasi belajar, penguasaan konsep fisika modern dan keterampilan berpikir mahasiswa calon guru.
DAFTAR ISI
HalamanHALAMAN JUDUL ...................................................................................... . i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii PERNYATAAN .............................................................................................. iii KATA PENGANTAR .. .................................................................................. iv ABSTRAK ...................................................................................................... vi DAFTAR ISI .. ................................................................................................. vii DAFTAR TABEL .. ......................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR . ..................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN . .................................................................................. xi
BAB I PENDAHULUAN A.
1 Latar Belakang Masalah .. ..........................................................
B.
Rumusan Masalah ..................................................................... 11 C. Tujuan Penelitian ........................................................................ 12 D.
Kontribusi Penelitian……………………………. ..................... 12 E. Definisi Operasional .................................................................. 13
BAB II MODEL VIRTUAL LABORATORY FISIKA MODERN UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN GENERIK SAINS DAN DISPOSISI BERPIKIR KRITIS CALON GURU A. Laboratorium Virtual Fisika ....................................................... 15 B. Penguasaan Konsep Fisika .......................................................... 20 C. Keterampilan Generik Sains ....................................................... 23 D. Disposisi Berpikir Kritis ............................................................. 28 E. Deskripsi Konsep Fisika Modern ............................................... 33
BAB III. METODE PENELITIAN A. Metode dan Disain Penelitian .................................................... 38 B. Subyek dan Variabel Penelitian .................................................. 41 C. Instrumen Penelitian ………………………………………….. 42 D. Teknik Analisis Data .................................................................. 45 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Studi Pendahuluan ............................................................. 48 B. Hasil Pengembangan Desain ..................................................... 52 C. Hasil Pengujian Model .............................................................. 63 D. Pembahasan ............................................................................... 73 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan ................................................................................ 95 B. Rekomendasi ............................................................................. 97 DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................
99 LAMPIRAN-LAMPIRAN ............................................................................ 105
DAFTAR TABEL
TabelHalaman 1.1 Sebaran Eksperimen Setiap Konsep Fisika Modern .................................
4
1.2 Beberapa Penelitian yang Relevan ………………………………………
8 2.1 Analisis Konsep Fisika Modern . ...............................................................
34 3.1 Kriteria Indeks Kemudahan . .....................................................................
43 3.2 Kriteria Indeks Daya Pembeda .. ...............................................................
44 3.3 Koefisien Reliabilitas Soal .. ......................................................................
44
4.1 Persepsi Guru dan Dosen Tentang Urutan Materi Fisika Modern Berdasarkan Tingkat Kesulitan dan Keperluan Virtual Laboratory.. .......
50 4.2 Perolehan Rata-rata Hasil Belajar Fisika Modern. .....................................
51 4.3 Rancangan Model Virtual Laboratory . ....................................................
53 4.4 Hasil Validasi Materi dalam Virtual Laboratory . ....................................
54 4.5 Hasil Validasi Model Virtual Laboratory Fisika Modern .........................
56 4.6 Hasil Ujicoba Awal dan Dampaknya Terhadap Model. ............................
57 4.7 Hasil Ujicoba Terbatas dan Dampaknya Terhadap Model. .......................
58 4.8 Hasil Tes Akhir Mahasiswa Peserta Ujicoba Terbatas .............................
59 4.9 Urutan Tingkat Kesulitan Materi Teori Kuantum Radiasi .........................
59 4.10 Deskripsi Model Virtual Laboratory Fisika Modern ..............................
60 4.11 Deskripsi Skor Hasil Belajar Mahasiswa Secara Umum ........................
64 4.12 Rekapitulasi Skor Penguasaan Konsep Tiap Label Konsep ...................
67 4.13 Rekapitulasi Skor Keterampilan Generik Sains setiap Indikator ............
68 4.14 Rekapitulasi Skor Disposisi Berpikir Kritis setiap Indikator ..................
69
4.15 Rekapitulasi tanggapan Dosen Terhadap Model Virtual Laboratory Fisika Modern .. ......................................................................................
71
4.16 Rekapitulasi tanggapan Mahasiswa Terhadap Model Virtual Laboratory Fisika Modern .. ......................................................................................
72
DAFTAR GAMBAR
GambarHalaman 3.1 Desain Penelitian . ......................................................................................
40 3.2 Tahapan Penelitian .. ..................................................................................
41 4.1 Perbandingan Hasil Belajar Fisika Modern Setiap Kelompok Prestasi .. ..
52
4.2 Perbandingan Persentase Skor Rata-rata Tes Awal, Tes Akhir, dan N-gain Kedua Kelas .............................................................................................
66