Penggunaan Komputer Dalam Pembelajaran U
Penggunaan Komputer Dalam Pembelajaran
Untuk Memperkuat Pemahaman Konsep-Konsep Fisika
Eko Sulistya
Jurusan Fisika FMIPA UGM Yogyakarta
[email protected]
Intisari-Ilmu Fisika, sebagai ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan alam, seharusnya merupakan ilmu yang mudah
dipelajari karena setiap hari menjadi pengalaman hidup manusia. Namun pada kenyataannya, pendapat umum
baik dari siswa maupun pengajar, ilmu fisika adalah ilmu yang sulit dipelajari. Sebagai akibatnya, cara yang biasa ditempuh
dalam belajar fisika adalah dengan menggunakan metode belajar yang tujuan utamanya adalah agar perserta didik lulus
dalam pelajaran fisika dengan sedikit mengesampingkan apakah konsep fisikanya berhasil ditanamkan atau tidak. Konsep
yang tidak dipahami, terlebih lagi jika ada konsep yang salah, akan menyebabkan peserta didik tidak mampu menerapkan
fisika dalam masalah-masalah baru.
Dengan perkembangan teknologi komputer yang pesat saat ini, baik pada segi perangkat keras maupun pada
perangkat lunaknya, pembelajaran fisika dapat dilakukan secara interaktif sehingga peran peserta didik tidak hanya pasif
menjadi pendengar atau pengamat, namun juga ikut terlibat di dalam proses. Kajian ini memperkenalkan dua
perangkat lunak yang dapat digunakan dalam pembelajaran fisika, yaitu Interactive Physics dan Python. Penggunaan
perangkat lunak Interactive Physics diharapkan akan menuntun peserta didik pada pemahaman konsep fisika yang benar dan
mendalam sedangkan belajar menyelesaikan masalah fisika dengan pemrograman Python diharapkan akan dapat
membangkitkan penalaran (sense) bagaimana melakukan problem-solving secara komputasional, dan melatih ketrampilan
menyelesaikan masalah fisika secara umum.
Kata kunci: pembelajaran, konsep, fisika, interaktif, computer
PENDAHULUAN
Pemahaman dan penguasaan konsep fisika yang
benar akan berpengaruh kepada kemampuan siswa dalam
menerapkan fisika, baik dalam penyelesaian soal-soal fisika
maupun untuk mempelajari sistem-sistem fisika yang baru
ditemui. Kemampuan menyelesaikan soal fisika dapat
ditingkatkan dengan cara pembimbingan atau pembinaan
intensif pada siswa. Tujuan utama metode pembinaan dan
bimbingan intensif adalah untuk menguasai berbagai macam
bentuk soal, dan memberikan rumus-rumus singkat untuk
mengerjakan soal. Jadi tujuan akhirnya adalah agar siswa
mampu mengerjakan soal dan lulus ujian dalam bidang
fisika. Cara tersebut efektif untuk tujuan jangka pendek,
misalnya supaya lulus ujian naisonal, atau bagi lulusan SMK
atau SMU agar lulus ujian masuk perguruan tinggi. Dalam
metode pembinaan intensif semacam itu, konsep-konsep
yang mendasari masalah fisika yang sedang dipelajari bisa
jadi terabaikan, sehingga menyebabkan gagal konsep
(miskonsepsi).
Menurut Sugata Pikatan, gagal konsepsi adalah
fenomena dimana seseorang gagal menerapkan teori di
lapangan karena pemahaman konsep yang tidak lengkap
atau keliru dalam intepretasinya (Pikatan, 1999). Lebih
lanjut dikatakan bahwa gagal konsep tidak hanya terjadi
pada siswa biasa yang sedang belajar fisika, namun dapat
pula terjadi pada para sarjana, termasuk sarjana fisika.
Pemahaman konsep yang benar akan lebih berguna
dibanding dengan menghapalkan bentuk-bentuk soal dan
rumus serta metode pengerjaan soal. Beberapa soal fisika
yang nampaknya berbeda, sesungguhnya bisa berasal atau
berlandaskan pada konsep yang sama. Dengan pemahaman
dan penguasaan konsep yang benar, maka bermacam bentuk
atau variasai soal dapat diselesaikan. Sedangkan apabila
bentuk-bentuk soal dan bagaimana cara menyelesaikannya
dihapalkan, maka jika ada sedikit variasi pada bentuk soal
akan menyebabkan kebingungan pada siswa.
Belum banyak riset yang dilakukan untuk
mengetahui sejauh mana gagal konsep dalam bidang fisika.
Salaj satu riset yang telah dilakukan adalah di Kota Palu
(Saehana, 2011) menghasilkan bahwa bahwa guru fisika
SMA di Kota Palu mengalami miskonsepsi mekanika yang
cukup serius yaitu sebesar 40%. Hasil lain yang juga dapat
dikemukakan dari riset tersebut adalah bahwa konsep
mekanika yang umumnya mengalami miskonsepsi adalah
kinematika (konsep jarak, posisi, kecepatan dan percepatan),
dinamika (gaya, percepatan dan Hukum Newton). Demikian
juga dari berbagai sumber di internet, menyatakan bahwa
ditemukan beberapa miskonsepsi dalam fisika antara lain :
mekanika, antara lain tentang kecepatan dan percepatan,
massa dan berat, momentum dan gaya, serta beberapa dalam
bidang optika (http://fisika-dan-pembelajaran.blogspot.com ,
http://fisikasma-online.blogspot.com).
Menurut Eggen, konsep dapat dipandang sebagai
ide, objek atau kejadian yang membantu kita untuk
memahami alam di sekitar kita (Eggen and Kauchak, 2004).
Dengan demikian pengaruh lingkungan dapat menimbulkan
miskonsepsi, seperti pengalaman sehari-hari yang
berhubungan dengan fenomena fisis, misalnya mekanika,
suhu, listrik, optis dan sebagainya. Selain lingkungan,
miskonsepsi juga bisa disebabkan oleh faktor guru, metode
pengajaran serta media pembelajaran fisika. Ilmu fisika erat
dengan abstraksi. Kegagalan dalam proses abstraksi oleh
pikiran, akan menyebabkan tidak dipahaminya konsep yang
sedang diperlajari, dan bisa mengarahkan pada miskonsepsi
jika konsep itu dipaksakan untuk dipahami. Dalam bidang
fisika, abstraksi dapat dipandang sebagai proses yang
198
disebut dengan thought experiment. Fenomena fisis yang
sedang dipelajari dinyatakan dalam model matematis, yaitu
sebuah persamaan, sedangkan pikiran melakukan proses
abstraksi, bagaimana model fisis itu terjadi di dalam ruang
dan waktu yang dipengaruhi oleh hukum-hukum fisika. Jadi
dalam pikiran terbentuk suatu visualisasi tentang fenimena
fisis yang dinyatakan dengan model matematis tersebut.
Kemudian pikiran mengambil suatu konsep yang umum dari
hasil abstraksi, atau visualisasi tersebut.
Dengan demikian untuk memahami konsep fisika
secara benar diperlukan kemampuan abstraksi pada model
matematis yang menggambarkan konsep fisika tersebut.
Masalahnya adalah, bahwa tidak semua orang memiliki
kemampuan abstraksi yang cukup yang diperlukan untuk
memahami suatu konsep fisika sehingga menyebabkan
miskonsepsi. Dengan latar belakang alasan tersebut, ada
pemikiran bahwa jika proses abstraksi itu dapat dibantu,
maka akan dapat membantu menanamkan pemahaman
konsep yang benar dan menghindarkan miskonsepsi. Yang
dimaksud dengan membantu proses abstraksi adalah dengan
menggunakan komputer untuk membangkitkan visualisasi
fisika. Dengan perkembangan teknologi komputer saat ini,
baik dalam hal perangkat keras, maupun perangkat lunak,
pembuatan visulasi dan simulasi fisika menjadi lebih
mudah.
PEMBAHASAN
Dua perangkat lunak yang diperkenalkan sebagai
media pembelajaran fisika adalah Interactive Physics dan
Python.
Interactive Physics
Interactive
Physics
adalah
suatu
(http://www.interactivephysics.co.uk)
perangkat lunak yang digunakan untuk memodelkan,
mensimulasikan, dan mempelajari banyak fenomena fisika.
Objek, atau benda berupa lingkaran atau kotak digambarkan
dengan mouse seperti pada program-program editor gambar
pada umumnya, namun di dalam jendela editor Interactive
Physics, benda-benda yang digambarkan tersebut
mempunyai sifat serta kelakuan yang dipengaruhi oleh
hukum-hukum fisika sebagaimana benda-benda yang
terdapat di alam. Gambar 1 menampilkan sebuah bandul
matematis yang digambar pada jendela editor Interactive
Physics. Pada jendela editor juga digambarkan grafik posisi
koordinat-x, kecepatan pada arah-x, energi kinetik dan
energi potensial dari bandul. Tampilan Interactive Physics
dapat dijalankan sehingga nampak visualisasi gerakan
bandul matematis, grafik posisi dan kecepatannya pada
sumbu-x, serta perubahan energi kinetik dan energi
potensialnya. Pada bandul dapat juga ditampilkan vektor
gaya, kecepatan dan percepatannya melalui menu yang
dapat dipilih. Demikian juga dapat digambarkan gaya
tegangan pada tali penggantung. Massa dapat diubah-ubah,
demikian juga panjang tali. Dengan visualisasi bandul
matematis tersebut dapat ditunjukkan bahwa bukan massa
yang berpengaruh pada periode ayunan tetapi panjang tali.
Gambar 1. Jendela editor Interactive Physics
Pada panel sebelah kiri jendela editor Interactive
Physics terdapat menu pilihan untuk menggambarkan objek
benda, serta untuk memilih alat peraga seperti tongkat, tali,
pegas, gaya, motor, torka, dan katrol. Benda-benda dan alat
peraga dapat disusun sedemikian sehingga membentuk suatu
alat peraga fisika yang dapat dijalankan untuk melihat
199
visualisasi dan simulasinya. Jenis gaya interaksi antar objek,
besaran-besaran terukur, serta berbagai pilihan visualisasi
disediakan pada menu-menu utama.
Program Interactive Physics menampilkan ‘apa
yang terjadi’ dan bukan ‘bagaimana bisa terjadi’. Program
tersebut tidak menampilkan persamaan-persamaan, sehingga
pengajar
yang
menggunakannya
sebagai
sarana
pembelajaran fisika harus mampu menjelaskan kepada
peserta didik, persamaan dan hukum fisika apa yang
mendasari visualisasi yang ditampilkan. Dengan kata lain,
konsep fisika yang benar harus dikuasai lebih dahulu
sebelum mengajarkan fisika dengan Interactive Physics.
Kombinasi antara penguasaan konsep fisika dan visualisasi
dari Interactive Physics diharapkan akan dapat
mempermudah penanaman konsep fisika yang benar kepada
peserta didik.
Beberapa topik simulasi fisika yang dibuat dengan
Interactive Physics telah dibuat dan dapat diunduh secara
gratis dari situs http://www.interactivephysics.co.uk/. Topiktopik yang sudah dibuat antara lain : Mekanika, Getaran,
Ruang angkasa (Hukum Gravitasi Newton), Listrik Magnet,
Atom, Gas, dan Fisika Terapan.
Phyton
Phyton adalah bahasa pemrograman yang bersifat
free dan open source yang relatif baru dibandingkan dengan
bahasa-bahasa pemrograman seperti Fortran, C, Pascal, dan
Turbo Pascal. Bahasa Python adalah interpreter, bukan
#Tumbukan lenting sempurna
compiler, sehingga program yang dibuat dengan Python
bukan file berekstensi EXE yang siap dijalankan, namun
berupa file teks ASCII dan berekstensi py. Dengan format
seperti itu maka semua orang bisa membaca dan mengerti
kegunaan program itu. Untuk menjalankan program yang
ditulis dengan Python, di dalam sistem komputer yang
digunakan harus sudah terinstall Python. Kemampuan
Phyton dapat diperluas dan ditingkatkan dengan tambahan
beberapa paket modul seperti NumPy (numerical python),
pygame, dan matplotlib. Numpy digunakan untuk
penyelesaian masalah fisika yang berhubungan dengan
komputasi numerik, pygame digunakan untuk membuat
visualisasi fisika, sedangkan matplotlib digunakan untuk
menggambarkan grafik fungsi ataupun diagram gerak.
Gambar 2 menampilkan sebuah program yang
ditulis dengan Python untuk menghitung kecepatan akhir
dari dua benda yang mengalami tumbukan lenting
sempurna. Masukan program adalah massa kedua benda dan
kecepatan kedua benda sebelum tumbukan, dan keluarannya
adalah kecepatan akhir kedua benda setelah tumbukan.
def v1_akhir(m1,m2,v1,v2):
return ((m1-m2)/(m1+m2))*v1 + (2*m2/(m1+m2))*v2
def v2_akhir(m1,m2,v1,v2):
return (2*m1/(m1+m2))*v1 + ((m2-m1)/(m1+m2))*v2
#input
m1 = eval(raw_input('Massa benda-1 = '))
m2 = eval(raw_input('Massa benda-2 = '))
v1 = eval(raw_input('Kec. awal benda-1 = '))
v2 = eval(raw_input('Kec. awal benda-2 = '))
#output
print 'Kec. akhir benda-1 = %4.2f m/s ' % v1_akhir(m1,m2,v1,v2)
print 'Kec. akhir benda-2 = %4.2f m/s ' % v2_akhir(m1,m2,v1,v2)
Gambar 2. Program menghitung kecepatan dua benda setelah tumbukan lenting sempurna
Jika program pada gambar 2 dijalankan,
pengguna akan diminta memasukkan beberapa
nilai, yaitu massa dan kecepatan benda pertama serta massa
dan kecepatan benda kedua, kemudian program
menampilkan keluaran berupa kecepatan benda pertama dan
benda kedua setelah tumbukan. Pembelajaran konsep
fisikanya bukan pada saat menjalankan program yang sudah
jadi, namun pada saat membuat dan menuliskan program.
Peserta didik diuji pemahaman konsep fisikanya dengan
tantangan berupa membuat program komputer. Jika pola
pemikirannya runtut berdasarkan pemahaman konsep yang
benar, maka program yang dihasilkan akan sesuai dengan
prinsip dan aturan atau hukum fisika yang melandasi
program itu. Program komputer yang sesuai dengan hukum
fisika pada gilirannya akan membantu pemahaman konsep
fisika yang benar bagi yang menggunakan program itu.
Gambar atau grafik yang bisa membantu
pemahaman konsep juga bisa dihasilkan oleh program
Python dengan menggunakan paket modul eksternal yang
juga bersifat free dan open source. Visualisasi bisa dibuat
dengan meng-import paket modul pygame, sedangkan grafik
dengan meng-import paket modul matplotlib. Gambar 3
menampilkan hasil berupa gambar lintasan gerak parabola
yang dibuat dengan program python yang menggunakan
paket modul matplotlib. Dari tampilan grafik pada Gambar 3
dapat diperoleh informasi ketinggian maksimum dan
jangkauan terjauh peluru. Dengan pengembangan yang lebih
lanjut, dapat pula digambarkan grafik kecepatan dan
percepatan peluru sebagai fungsi waktu sehingga dapat
menjelaskan konsep perbedaan antara kecepatan dan
percepatan.
200
Gambar 3. Lintasan peluru pada gerak parabola yang digambarkan dengan modul matplotlib
PENUTUP
Telah diperkenalkan dua perangkat lunak yang
dapat digunakan sebagai media dan sarana pembelajaran
fisika. Yang pertama adalah Interactive Physics, suatu
program komersial siap pakai yang bisa langsung digunakan
sebagai media dan sarana pembelajaran fisika berbasis
komputer. Pengajar yang menggunakannya sebagai sarana
mengajar fisika harus terlebih dahulu menguasai konsep
fisika yang benar sehingga dapat memberikan penjelasan
pada visualisasi yang ditampilkan pada jendela editor
Interactive Physics. Yang kedua adalah Python, suatu
bahasa pemrograman yang free dan open source. Untuk
dapat menggunakan Python dalam pembelajaran fisika,
selain diperlukan penguasaan konsep fisika yang benar, juga
diperlukan dasar-dasar pemrograman dengan komputer.
Masih diperlukan penelitian lebih lanjut apakah
penggunaan kedua perangkat lunak tersebut menunjukkan
bahwa peserta didik dapat dengan mudah memperoleh
pemahaman konsep fisika yang benar dan tertanam kuat dan
menghindarkan miskonsepsi. Penelitian yang lanjut tersebut
bisa berupa kolaborasi antara peneliti dari bidang
pendidikan dan peneliti dari bidang ilmu fisika.
201
DAFTAR PUSTAKA
Eggen, P. and Kauchak, D. (2004), Educational Psychology:
Windows, Classrooms. Upper Saddle River: Pearson
Prentice Hall.
http://fisikasma-online.blogspot.com, diakses pada tanggal 20 Juli
2012
http://fisika-dan-pembelajaran.blogspot.com, diakses pada tanggal
3 Agustus 2012
Pikatan, S., (1999), Memahami Gagal Konsepsi dalam Fisika,
Kristal (ISSN: 0853-4772), vol. 19, Jurusan MIPA,
Fakultas Teknik, Universitas Surabaya.
Saehana, S., & Kasim, S., (2011), Studi Awal Miskonsepsi
Mekanika Pada Guru Fisika SMA di Kota Palu, Prosiding
Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan
MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta.
Suparno, P., (2005), Miskonsepsi Dan Perubahan
Dalam Pendidikan Fisika. Jakarta: Gramedia
Konsep
Untuk Memperkuat Pemahaman Konsep-Konsep Fisika
Eko Sulistya
Jurusan Fisika FMIPA UGM Yogyakarta
[email protected]
Intisari-Ilmu Fisika, sebagai ilmu pengetahuan yang berhubungan dengan alam, seharusnya merupakan ilmu yang mudah
dipelajari karena setiap hari menjadi pengalaman hidup manusia. Namun pada kenyataannya, pendapat umum
baik dari siswa maupun pengajar, ilmu fisika adalah ilmu yang sulit dipelajari. Sebagai akibatnya, cara yang biasa ditempuh
dalam belajar fisika adalah dengan menggunakan metode belajar yang tujuan utamanya adalah agar perserta didik lulus
dalam pelajaran fisika dengan sedikit mengesampingkan apakah konsep fisikanya berhasil ditanamkan atau tidak. Konsep
yang tidak dipahami, terlebih lagi jika ada konsep yang salah, akan menyebabkan peserta didik tidak mampu menerapkan
fisika dalam masalah-masalah baru.
Dengan perkembangan teknologi komputer yang pesat saat ini, baik pada segi perangkat keras maupun pada
perangkat lunaknya, pembelajaran fisika dapat dilakukan secara interaktif sehingga peran peserta didik tidak hanya pasif
menjadi pendengar atau pengamat, namun juga ikut terlibat di dalam proses. Kajian ini memperkenalkan dua
perangkat lunak yang dapat digunakan dalam pembelajaran fisika, yaitu Interactive Physics dan Python. Penggunaan
perangkat lunak Interactive Physics diharapkan akan menuntun peserta didik pada pemahaman konsep fisika yang benar dan
mendalam sedangkan belajar menyelesaikan masalah fisika dengan pemrograman Python diharapkan akan dapat
membangkitkan penalaran (sense) bagaimana melakukan problem-solving secara komputasional, dan melatih ketrampilan
menyelesaikan masalah fisika secara umum.
Kata kunci: pembelajaran, konsep, fisika, interaktif, computer
PENDAHULUAN
Pemahaman dan penguasaan konsep fisika yang
benar akan berpengaruh kepada kemampuan siswa dalam
menerapkan fisika, baik dalam penyelesaian soal-soal fisika
maupun untuk mempelajari sistem-sistem fisika yang baru
ditemui. Kemampuan menyelesaikan soal fisika dapat
ditingkatkan dengan cara pembimbingan atau pembinaan
intensif pada siswa. Tujuan utama metode pembinaan dan
bimbingan intensif adalah untuk menguasai berbagai macam
bentuk soal, dan memberikan rumus-rumus singkat untuk
mengerjakan soal. Jadi tujuan akhirnya adalah agar siswa
mampu mengerjakan soal dan lulus ujian dalam bidang
fisika. Cara tersebut efektif untuk tujuan jangka pendek,
misalnya supaya lulus ujian naisonal, atau bagi lulusan SMK
atau SMU agar lulus ujian masuk perguruan tinggi. Dalam
metode pembinaan intensif semacam itu, konsep-konsep
yang mendasari masalah fisika yang sedang dipelajari bisa
jadi terabaikan, sehingga menyebabkan gagal konsep
(miskonsepsi).
Menurut Sugata Pikatan, gagal konsepsi adalah
fenomena dimana seseorang gagal menerapkan teori di
lapangan karena pemahaman konsep yang tidak lengkap
atau keliru dalam intepretasinya (Pikatan, 1999). Lebih
lanjut dikatakan bahwa gagal konsep tidak hanya terjadi
pada siswa biasa yang sedang belajar fisika, namun dapat
pula terjadi pada para sarjana, termasuk sarjana fisika.
Pemahaman konsep yang benar akan lebih berguna
dibanding dengan menghapalkan bentuk-bentuk soal dan
rumus serta metode pengerjaan soal. Beberapa soal fisika
yang nampaknya berbeda, sesungguhnya bisa berasal atau
berlandaskan pada konsep yang sama. Dengan pemahaman
dan penguasaan konsep yang benar, maka bermacam bentuk
atau variasai soal dapat diselesaikan. Sedangkan apabila
bentuk-bentuk soal dan bagaimana cara menyelesaikannya
dihapalkan, maka jika ada sedikit variasi pada bentuk soal
akan menyebabkan kebingungan pada siswa.
Belum banyak riset yang dilakukan untuk
mengetahui sejauh mana gagal konsep dalam bidang fisika.
Salaj satu riset yang telah dilakukan adalah di Kota Palu
(Saehana, 2011) menghasilkan bahwa bahwa guru fisika
SMA di Kota Palu mengalami miskonsepsi mekanika yang
cukup serius yaitu sebesar 40%. Hasil lain yang juga dapat
dikemukakan dari riset tersebut adalah bahwa konsep
mekanika yang umumnya mengalami miskonsepsi adalah
kinematika (konsep jarak, posisi, kecepatan dan percepatan),
dinamika (gaya, percepatan dan Hukum Newton). Demikian
juga dari berbagai sumber di internet, menyatakan bahwa
ditemukan beberapa miskonsepsi dalam fisika antara lain :
mekanika, antara lain tentang kecepatan dan percepatan,
massa dan berat, momentum dan gaya, serta beberapa dalam
bidang optika (http://fisika-dan-pembelajaran.blogspot.com ,
http://fisikasma-online.blogspot.com).
Menurut Eggen, konsep dapat dipandang sebagai
ide, objek atau kejadian yang membantu kita untuk
memahami alam di sekitar kita (Eggen and Kauchak, 2004).
Dengan demikian pengaruh lingkungan dapat menimbulkan
miskonsepsi, seperti pengalaman sehari-hari yang
berhubungan dengan fenomena fisis, misalnya mekanika,
suhu, listrik, optis dan sebagainya. Selain lingkungan,
miskonsepsi juga bisa disebabkan oleh faktor guru, metode
pengajaran serta media pembelajaran fisika. Ilmu fisika erat
dengan abstraksi. Kegagalan dalam proses abstraksi oleh
pikiran, akan menyebabkan tidak dipahaminya konsep yang
sedang diperlajari, dan bisa mengarahkan pada miskonsepsi
jika konsep itu dipaksakan untuk dipahami. Dalam bidang
fisika, abstraksi dapat dipandang sebagai proses yang
198
disebut dengan thought experiment. Fenomena fisis yang
sedang dipelajari dinyatakan dalam model matematis, yaitu
sebuah persamaan, sedangkan pikiran melakukan proses
abstraksi, bagaimana model fisis itu terjadi di dalam ruang
dan waktu yang dipengaruhi oleh hukum-hukum fisika. Jadi
dalam pikiran terbentuk suatu visualisasi tentang fenimena
fisis yang dinyatakan dengan model matematis tersebut.
Kemudian pikiran mengambil suatu konsep yang umum dari
hasil abstraksi, atau visualisasi tersebut.
Dengan demikian untuk memahami konsep fisika
secara benar diperlukan kemampuan abstraksi pada model
matematis yang menggambarkan konsep fisika tersebut.
Masalahnya adalah, bahwa tidak semua orang memiliki
kemampuan abstraksi yang cukup yang diperlukan untuk
memahami suatu konsep fisika sehingga menyebabkan
miskonsepsi. Dengan latar belakang alasan tersebut, ada
pemikiran bahwa jika proses abstraksi itu dapat dibantu,
maka akan dapat membantu menanamkan pemahaman
konsep yang benar dan menghindarkan miskonsepsi. Yang
dimaksud dengan membantu proses abstraksi adalah dengan
menggunakan komputer untuk membangkitkan visualisasi
fisika. Dengan perkembangan teknologi komputer saat ini,
baik dalam hal perangkat keras, maupun perangkat lunak,
pembuatan visulasi dan simulasi fisika menjadi lebih
mudah.
PEMBAHASAN
Dua perangkat lunak yang diperkenalkan sebagai
media pembelajaran fisika adalah Interactive Physics dan
Python.
Interactive Physics
Interactive
Physics
adalah
suatu
(http://www.interactivephysics.co.uk)
perangkat lunak yang digunakan untuk memodelkan,
mensimulasikan, dan mempelajari banyak fenomena fisika.
Objek, atau benda berupa lingkaran atau kotak digambarkan
dengan mouse seperti pada program-program editor gambar
pada umumnya, namun di dalam jendela editor Interactive
Physics, benda-benda yang digambarkan tersebut
mempunyai sifat serta kelakuan yang dipengaruhi oleh
hukum-hukum fisika sebagaimana benda-benda yang
terdapat di alam. Gambar 1 menampilkan sebuah bandul
matematis yang digambar pada jendela editor Interactive
Physics. Pada jendela editor juga digambarkan grafik posisi
koordinat-x, kecepatan pada arah-x, energi kinetik dan
energi potensial dari bandul. Tampilan Interactive Physics
dapat dijalankan sehingga nampak visualisasi gerakan
bandul matematis, grafik posisi dan kecepatannya pada
sumbu-x, serta perubahan energi kinetik dan energi
potensialnya. Pada bandul dapat juga ditampilkan vektor
gaya, kecepatan dan percepatannya melalui menu yang
dapat dipilih. Demikian juga dapat digambarkan gaya
tegangan pada tali penggantung. Massa dapat diubah-ubah,
demikian juga panjang tali. Dengan visualisasi bandul
matematis tersebut dapat ditunjukkan bahwa bukan massa
yang berpengaruh pada periode ayunan tetapi panjang tali.
Gambar 1. Jendela editor Interactive Physics
Pada panel sebelah kiri jendela editor Interactive
Physics terdapat menu pilihan untuk menggambarkan objek
benda, serta untuk memilih alat peraga seperti tongkat, tali,
pegas, gaya, motor, torka, dan katrol. Benda-benda dan alat
peraga dapat disusun sedemikian sehingga membentuk suatu
alat peraga fisika yang dapat dijalankan untuk melihat
199
visualisasi dan simulasinya. Jenis gaya interaksi antar objek,
besaran-besaran terukur, serta berbagai pilihan visualisasi
disediakan pada menu-menu utama.
Program Interactive Physics menampilkan ‘apa
yang terjadi’ dan bukan ‘bagaimana bisa terjadi’. Program
tersebut tidak menampilkan persamaan-persamaan, sehingga
pengajar
yang
menggunakannya
sebagai
sarana
pembelajaran fisika harus mampu menjelaskan kepada
peserta didik, persamaan dan hukum fisika apa yang
mendasari visualisasi yang ditampilkan. Dengan kata lain,
konsep fisika yang benar harus dikuasai lebih dahulu
sebelum mengajarkan fisika dengan Interactive Physics.
Kombinasi antara penguasaan konsep fisika dan visualisasi
dari Interactive Physics diharapkan akan dapat
mempermudah penanaman konsep fisika yang benar kepada
peserta didik.
Beberapa topik simulasi fisika yang dibuat dengan
Interactive Physics telah dibuat dan dapat diunduh secara
gratis dari situs http://www.interactivephysics.co.uk/. Topiktopik yang sudah dibuat antara lain : Mekanika, Getaran,
Ruang angkasa (Hukum Gravitasi Newton), Listrik Magnet,
Atom, Gas, dan Fisika Terapan.
Phyton
Phyton adalah bahasa pemrograman yang bersifat
free dan open source yang relatif baru dibandingkan dengan
bahasa-bahasa pemrograman seperti Fortran, C, Pascal, dan
Turbo Pascal. Bahasa Python adalah interpreter, bukan
#Tumbukan lenting sempurna
compiler, sehingga program yang dibuat dengan Python
bukan file berekstensi EXE yang siap dijalankan, namun
berupa file teks ASCII dan berekstensi py. Dengan format
seperti itu maka semua orang bisa membaca dan mengerti
kegunaan program itu. Untuk menjalankan program yang
ditulis dengan Python, di dalam sistem komputer yang
digunakan harus sudah terinstall Python. Kemampuan
Phyton dapat diperluas dan ditingkatkan dengan tambahan
beberapa paket modul seperti NumPy (numerical python),
pygame, dan matplotlib. Numpy digunakan untuk
penyelesaian masalah fisika yang berhubungan dengan
komputasi numerik, pygame digunakan untuk membuat
visualisasi fisika, sedangkan matplotlib digunakan untuk
menggambarkan grafik fungsi ataupun diagram gerak.
Gambar 2 menampilkan sebuah program yang
ditulis dengan Python untuk menghitung kecepatan akhir
dari dua benda yang mengalami tumbukan lenting
sempurna. Masukan program adalah massa kedua benda dan
kecepatan kedua benda sebelum tumbukan, dan keluarannya
adalah kecepatan akhir kedua benda setelah tumbukan.
def v1_akhir(m1,m2,v1,v2):
return ((m1-m2)/(m1+m2))*v1 + (2*m2/(m1+m2))*v2
def v2_akhir(m1,m2,v1,v2):
return (2*m1/(m1+m2))*v1 + ((m2-m1)/(m1+m2))*v2
#input
m1 = eval(raw_input('Massa benda-1 = '))
m2 = eval(raw_input('Massa benda-2 = '))
v1 = eval(raw_input('Kec. awal benda-1 = '))
v2 = eval(raw_input('Kec. awal benda-2 = '))
#output
print 'Kec. akhir benda-1 = %4.2f m/s ' % v1_akhir(m1,m2,v1,v2)
print 'Kec. akhir benda-2 = %4.2f m/s ' % v2_akhir(m1,m2,v1,v2)
Gambar 2. Program menghitung kecepatan dua benda setelah tumbukan lenting sempurna
Jika program pada gambar 2 dijalankan,
pengguna akan diminta memasukkan beberapa
nilai, yaitu massa dan kecepatan benda pertama serta massa
dan kecepatan benda kedua, kemudian program
menampilkan keluaran berupa kecepatan benda pertama dan
benda kedua setelah tumbukan. Pembelajaran konsep
fisikanya bukan pada saat menjalankan program yang sudah
jadi, namun pada saat membuat dan menuliskan program.
Peserta didik diuji pemahaman konsep fisikanya dengan
tantangan berupa membuat program komputer. Jika pola
pemikirannya runtut berdasarkan pemahaman konsep yang
benar, maka program yang dihasilkan akan sesuai dengan
prinsip dan aturan atau hukum fisika yang melandasi
program itu. Program komputer yang sesuai dengan hukum
fisika pada gilirannya akan membantu pemahaman konsep
fisika yang benar bagi yang menggunakan program itu.
Gambar atau grafik yang bisa membantu
pemahaman konsep juga bisa dihasilkan oleh program
Python dengan menggunakan paket modul eksternal yang
juga bersifat free dan open source. Visualisasi bisa dibuat
dengan meng-import paket modul pygame, sedangkan grafik
dengan meng-import paket modul matplotlib. Gambar 3
menampilkan hasil berupa gambar lintasan gerak parabola
yang dibuat dengan program python yang menggunakan
paket modul matplotlib. Dari tampilan grafik pada Gambar 3
dapat diperoleh informasi ketinggian maksimum dan
jangkauan terjauh peluru. Dengan pengembangan yang lebih
lanjut, dapat pula digambarkan grafik kecepatan dan
percepatan peluru sebagai fungsi waktu sehingga dapat
menjelaskan konsep perbedaan antara kecepatan dan
percepatan.
200
Gambar 3. Lintasan peluru pada gerak parabola yang digambarkan dengan modul matplotlib
PENUTUP
Telah diperkenalkan dua perangkat lunak yang
dapat digunakan sebagai media dan sarana pembelajaran
fisika. Yang pertama adalah Interactive Physics, suatu
program komersial siap pakai yang bisa langsung digunakan
sebagai media dan sarana pembelajaran fisika berbasis
komputer. Pengajar yang menggunakannya sebagai sarana
mengajar fisika harus terlebih dahulu menguasai konsep
fisika yang benar sehingga dapat memberikan penjelasan
pada visualisasi yang ditampilkan pada jendela editor
Interactive Physics. Yang kedua adalah Python, suatu
bahasa pemrograman yang free dan open source. Untuk
dapat menggunakan Python dalam pembelajaran fisika,
selain diperlukan penguasaan konsep fisika yang benar, juga
diperlukan dasar-dasar pemrograman dengan komputer.
Masih diperlukan penelitian lebih lanjut apakah
penggunaan kedua perangkat lunak tersebut menunjukkan
bahwa peserta didik dapat dengan mudah memperoleh
pemahaman konsep fisika yang benar dan tertanam kuat dan
menghindarkan miskonsepsi. Penelitian yang lanjut tersebut
bisa berupa kolaborasi antara peneliti dari bidang
pendidikan dan peneliti dari bidang ilmu fisika.
201
DAFTAR PUSTAKA
Eggen, P. and Kauchak, D. (2004), Educational Psychology:
Windows, Classrooms. Upper Saddle River: Pearson
Prentice Hall.
http://fisikasma-online.blogspot.com, diakses pada tanggal 20 Juli
2012
http://fisika-dan-pembelajaran.blogspot.com, diakses pada tanggal
3 Agustus 2012
Pikatan, S., (1999), Memahami Gagal Konsepsi dalam Fisika,
Kristal (ISSN: 0853-4772), vol. 19, Jurusan MIPA,
Fakultas Teknik, Universitas Surabaya.
Saehana, S., & Kasim, S., (2011), Studi Awal Miskonsepsi
Mekanika Pada Guru Fisika SMA di Kota Palu, Prosiding
Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan dan Penerapan
MIPA, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta.
Suparno, P., (2005), Miskonsepsi Dan Perubahan
Dalam Pendidikan Fisika. Jakarta: Gramedia
Konsep