PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI SMA/MA DI SURAKARTA.

PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY
LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED
LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN

BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI
SMA/MA DI SURAKARTA

TESIS
Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Magister Pendidikan Sains

Oleh:
Delisma Wisnu Adi
NIM S831402017
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016

PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY
LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED

LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN

BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI
SMA/MA DI SURAKARTA

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister
Program Studi Magister Pendidikan Sains

Oleh:
Delisma Wisnu Adi
NIM S831402017

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2016

ii


iii

iv

v

Delisma Wisnu Adi. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Discovery
Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk Meningkatkan
Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA Di
Surakarta. TESIS. Pembimbing I: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.,
Pembimbing II: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Program Studi Magister
Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas
Maret Surakarta.
ABSTRAK
Penelitian dan pengembangan ini bertujuan untuk: 1) mengembangkan
modul pembelajaran Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan
Problem Based Learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis
dan kreatif siswa, 2) mengetahui kelayakan modul pembelajaran Fisika berbasis
Discovery Learning dengan pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan

berpikir kritis dan kreatif siswa, 3) mengetahui efektivitas modul pembelajaran
Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL dalam meningkatkan
kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa.
Penelitian dan pengembangan ini menggunakan prosedur Borg & Gall
yang terdiri 10 tahap yaitu: 1) penelitian pendahuluan dan pengumpulan informasi
(research and information collectin), 2) perencanaan (planning), 3)
pengembangan produk (develop preliminary of product), 4) uji coba tahap awal
(preliminary field testing), 5) revisi produk utama (main product revision), 6) uji
coba lapangan utama (main field test), 7) revisi produk operasional (operational
product revision), 8) uji lapangan operasional (operational field testing), 9)
perbaikan produk akhir (final product revision), dan 10) mendesiminasikan dan
mengimplementasikan produk (dissemination and implementation). Ruang
lingkup materi modul yaitu materi Usaha dan Energi kelas XIMIPA SMA.
Sampel penelitian yaitu kelas XI IPA di SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6
Surakarta. Instrumen yang digunakan adalah angket, lembar observasi, dan tes.
Teknik Analisis penelitian yaitu analisis deskriptif, analisis kelayakan modul, dan
analisis tes kemampuan berpikir dengan uji t-multivariat.
Hasil penelitian dan pengembangan disimpulkan bahwa: 1) modul
pembelajaran Fisika dengan materi Usaha dan Energi telah berhasil
dikembangkan dengan sintaks pembelajaran berbasis Discovery Learning tahapan

pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif, 2)
modul pembelajaran Fisika yang dikembangkan termasuk dalam kategori sangat
baik ditinjau dari kelayakan kualitas isi, kegrafikan, struktur modul, bahasa dan
penyajian pembelajaran serta keterbacaan, 3) modul pembelajaran Fisika berbasis
berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL pada materi Usaha dan
Energi efektif meningkatkan kemampuan berpikir kritis berdasarkan hasil N-gain
score 0,40 (SMAN2) dan 0,40 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif
meningkatkan kemampuan berpikir kreatif berdasarkan hasil N-gain score 0,40
(SMAN2) dan 0,60 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif meningkatkan
prestasi belajar.
Kata Kunci: Pengembangan modul fisika, Discovery Learning, Problem Based
Learning, kemampuan berpikir kritis, kemampuan berpikir kreatif.
vi

Delisma Wisnu Adi. 2016. The Development of Discovery based Learning
Module with Problem Based Learning Approach to empower Critical
thinking and Creative thinking Students ability on Class XI SMA/MA in
Surakarta. Consultant: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Co-Consultant: Dr.
Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Thesis. Science Education Magister Departement,
Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta.

ABSTRACT
Research and development aims to: 1) develop discovery learning physicsbased module with problem based learning approach to empower critical and
creative thinking ability students of class XI SMA/ MA, 2) to know the feasibility
of discovery learning physics-based module with problem based learning
approach to empower critical and creative thinking students ability, 3) to know the
effectiveness of discovery learning physics-based module with problem based
learning approach to empower critical and creative thinking students ability.
Research and development of physics learning modules using procedures
Borg & Gall comprising 10 stages, include: 1) research and information collectin,
2) planning, 3. develop preliminary of product, 4) preliminary field testing, 5)
main product revision, 6) main field test, 7) operational product revision, 8)
operational field testing, 9) final product revision, and 10) dissemination and
implementation. The instrument used was a questionnaire, observation sheets, and
test. The analysis used during development is descriptive analysis, feasibility
analysis module, and analytical thinking skills test through multivariate t-test.
Results of research and development is concluded that: 1) learning
modules physics with Works and Energy chapter has successfully developed with
syntax-based Discovery Learning stages PBL approach to empower the ability to
think critically and creatively, 2) learning modules physics developed are included
in the category of very well-reviewed of the feasibility of the quality of the

contents, kegrafikan, module structure, language and presentation of learning, 3)
physics-based learning modules based Discovery learning with PBL approach to
the Works and Energy chapter effectively empower critical thinking ability based
on the N-gain score each school 0,40 (SMAN2) and 0,40 (SMAN6) in the
medium category, and effectively empower creative thinking ability based on the
N-gain each school score of 0,40 (SMAN2) and 0,60 (SMAN6) with the medium
category.
Keywords: Physics module development, discovery learning, problem based
learning, critical thinking ability, creative thinking ability.

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan

rahmat,

taufik


dan

hidayah-Nya

sehingga

penulis

dapat

menyelesaikan Tesis dengan judul Pengembangan Modul Fisika Berbasis
Discovery Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk

Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA
Di Surakarta dengan sebaik-baiknya untuk memenuhi sebagian dari persyaratan
guna mendapatkan gelar Magister Pendidikan Sains.
Dalam penulisan Tesis ini, penulis menyadari bahwa terselesaikannya
Tesis ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penghargaan dan
ucapan terimakasih, penulis sampaikan kepada yang terhormat:

1. Prof. Dr. Joko Nurkamto., M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu
Pendidikan UNS yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan
Tesis ini.
2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Kepala Program Studi Magister Pendidikan
Sains FKIP UNS sekaligus sebagai Pembimbing I yang telah memberikan
petunjuk, membantu memberikan arahan, bimbingan, dan dorongan sehingga
Tesis ini dapat penulis selesaikan.
3. Dra. Nonoh Siti Aminah M.Pd., Pembimbing II yang telah membantu
memberikan arahan dan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini.
4. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS
Surakarta yang telah membimbing dan memberikan ilmu selama penulis
menempuh kuliah di Program Pascasarjana.
5. Tim Penelitian Hibah Program Pasca Sarjana Tahun 2015 yang telah
memberikan dukungan dalam penyelesaian Tesis ini.
6. Kepala SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6 Surakarta yang telah memberikan
izin untuk melaksanakan penelitian.
7. Ibu Dwi Fista Setyo Putri, S.Pd.,M.Pd. dan Ibu Mita Nugraheni, S.Pd. yang
telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian.
viii


8. Bapak-Ibu Dosen Sarjana Pendidikan Fisika FKIP UNS yang telah membantu
memberikan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini.
9. Teman-teman Mahasiswa Pendidikan Sains angkatan Februari 2014, yang
memberikan semangat kebersamaan dan semoga persaudaraan tetap terjaga.
10. Teman terbaik Fengky, Didik dan Septim, yang selalu memberi dorongan dan
semangat untuk penulis.
11. Rekan-rekan serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu yang telah banyak memberikan dukungan.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tesis ini masih banyak
kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun
demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.
Akhirnya penulis

berharap semoga Tesis

ini bermanfaat

perkembangan dunia pendidikan dan ilmu pengetahuan.

.


Surakarta, Januari 2016
Penulis

ix

bagi

MOTTO
“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia
mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari
kejahatan) yang dikerjakannya….” (Q.S Al-Baqarah : 286)
“Barang siapa yang menjadikan mudah urusan orang lain, pasti Allah akan
memudahkannya di dunia dan di akhirat.” (HR. Muslim)
“Aturlah sebaik-baiknya waktu untuk Tuhanmu, nanti Tuhan yang akan mengatur
waktu terbaik untukmu.” (Anonim)

x

PERSEMBAHAN


Tesis ini dipersembahkan kepada :

 Bapak Sukarni dan Ibu Sarinah terkasih, terima
kasih atas doa dan kepercayaan yang diberikan
selama ini.

 Anita Indah Setyoningsih yang selalu memberi
dukungan dan semangat.

 Keluarga Kenzie Widura Kayana yang telah
memberikan doa dan dukungan.

xi

DAFTAR ISI

Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................

ii

HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................

iii

HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................

iv

PERNYATAAN ORISINAL DAN PUBLIKASI TESIS ................................

v

ABSTRAK........................................................................................................

vi

ABSTRACT .......................................................................................................

vii

KATA PENGANTAR .............................................................................

viii

MOTTO...................................................................................................

x

HALAMAN PERSEMBAHAN ...............................................................

xi

DAFTAR ISI ...........................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................

xvi

DAFTAR TABEL ................................................................................... xviii
DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................

xix

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................

1

A. Latar Belakang Masalah ...............................................................

1

B. Rumusan Masalah ........................................................................

5

C. Tujuan Penelitian .........................................................................

5

D. Spesifikasi Produk ........................................................................

6

E. Asumsi dan Keterbatasan Penelitian .............................................

7

F. Definisi dan Istilah .......................................................................

8

G. Manfaat Penelitian........................................................................

9

BAB II LANDASAN TEORI ..................................................................

10

A. Tinjauan Pustaka ..........................................................................

10

1. Hakikat Belajar .......................................................................

10

2. Pembelajaran Fisika ................................................................

17

3. Penelitian dan Pengembangan.................................................

18

4. Pengembangan Bahan Ajar Berbentuk Modul.........................

24

5. Model Discovery Learning .....................................................

31

xii

6. Pendekatan Problem Based Learning (PBL) ...........................

33

7. Kemampuan Berpikir Kritis ....................................................

35

8. Kemampuan Berpikir Kreatif ..................................................

37

9. Materi Usaha dan Energi ........................................................

38

B. Penelitian yang Relevan ...............................................................

43

C. Kerangka Berpikir ........................................................................

48

BAB III METODOLOGI PENELITIAN..................................................

52

A. Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................

52

1. Tempat Penelitian ...................................................................

52

2. Waktu Peneltian .....................................................................

52

B. Model Pengembangan dan Penelitian ...........................................

52

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research
and Information Collectin) .....................................................

54

2. Perencanaan (Planning) ..........................................................

55

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) ......

55

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing)..................

56

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision).......................

56

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test)..........................

56

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision)....

56

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing)...........

57

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) ..................

58

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk
(Dissemination and Implementation) ......................................

58

C. Teknik Pengumpulan Data ...........................................................

58

1. Sumber Data ...........................................................................

58

2. Teknik Pengambilan Data ......................................................

59

D. Instrumen Penelitian .....................................................................

59

E. Teknik Analisis Data ...................................................................

64

1. Kriteri Penilaian ....................................................................

64

2. Analisis Data Tahap Uji Pemakaian ........................................

66

xiii

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...........................

69

A. Hasil Penelitian ............................................................................

69

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi ( Research
and Information Collectin).....................................................

69

2. Perencanaan (Planning) .........................................................

75

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) .....

76

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing) .................

77

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision) ......................

79

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test).........................

80

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision) ...

81

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing) ..........

82

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) .................

88

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk
(Dissemination and Implementation) .....................................

89

B. Pembahasan .................................................................................

89

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi ( Research
and Information Collectin).....................................................

90

2. Perencanaan (Planning) .........................................................

92

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) .....

94

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing) .................

96

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision) ......................

98

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test).........................

104

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision) ...

105

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing) ..........

106

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) .................

115

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk
(Dissemination and Implementation) .....................................

115

C. Keterbatasan Penelitian ................................................................

116

BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN ..............................

117

A. Kesimpulan ..................................................................................

117

B. Implikasi ......................................................................................

118

xiv

1. Implikasi Teoritis ...................................................................

118

2. Implikasi Praktis ....................................................................

118

C. Saran ............................................................................................

119

DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................

120

LAMPIRAN ............................................................................................

125

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 2.1. Klasifikasi Media Pembelajaran Menurut Edgar Dale ............ 25
Gambar 2.2. Usaha yang Dilakukan Oleh Gaya F........................................ 39
Gambar 2.3. Usaha yang Ditentukan Sudut Antara Gaya Dengan
Perpindahan............................................................................ 39
Gambar 2.4 Sebuah Gaya yang Bekerja Pada Benda Menyebabkan
Perpindahan Δx. .................................................................... 41
Gambar 2.5. Alur Berpikir Penelitian .......................................................... 51
Gambar 3.1. Bagan Alur Prosedur Pengembangan ...................................... 53
Gambar 3.2. Desain Eksperimen Two-Group Pretest-Posttest Design ........ 58
Gambar 4.1. Cover Modul .......................................................................... 95
Gambar 4.2. Layout Konten Isi Modul ........................................................ 95
Gambar 4.3. Hasil Uji Kelayakan Modul oleh Validator Ahli ...................... 97
Gambar 4.4. Menghilangkan Simbol Titik (Dot) untuk Persamaan .............. 99
Gambar 4.5. Memperbaiki Garis, Keterangan Besaran dan Bentuk Pada
Gambar Simulasi .................................................................... 99
Gambar 4.6. Perbaikan Bacaan pada Pertemuan Kedua ............................... 100
Gambar 4.7. Memperbaiki Garis Penghubung pada Peta Konsep................. 100
Gambar 4.8. Menyamakan Kalimat Materi Pada Halaman Sampul Depan ... 101
Gambar 4.9. Menandai Kata Pada Keterangan Gambar Screenshoot Profil
Modul..................................................................................... 101
Gambar 4.10. Memperbaiki dan Mengganti Gambar Dalam Modul. ............ 102
Gambar 4.11. Merevisi Kalimat Yang Tidak Sesuai. ................................... 102
Gambar 4.12. Menambahkan Soal Pengayaan dan Kunci Jawaban. ............. 105
Gambar 4.13. Skor Keterbacaan dan Respon Siswa Uji Kelompok Kecil. .. 99
Gambar 4.14. Merevisi Kata Yang Salah..................................................... 106
Gambar 4.15. Rata-rata Hasil Belajar Siswa Setelah Menggunakan Modul
xvi

Fisika dan Siswa Yang Tidak Menggunakan Modul. ........... 107
Gambar 4.16. Nilai Rata-rata Aspek Keterampilan Siswa pada Setiap SMA 108
Gambar 4.17. Nilai Rata-rata Aspek Sikap Siswa Pada Setiap SMA............ 109
Gambar 4.18. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kritis. ......................... 110
Gambar 4.19. Aspek Kemampuan Berpikir Kritis ....................................... 111
Gambar 4.19. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kreatif ........................ 111
Gambar 4.21. Aspek Kemampuan Berpikir Kreatif. .................................... 112
Gambar 4.20. Hasil Respon Guru Fisika ..................................................... 116

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman
Tabel 2.1. Aspek dan Kata Operasional Berpikir Kritis Menurut
Facione (1990) ............................................................................ 36
Tabel 2.2. Indikator Berpikir Kreatif. .......................................................... 38
Tabel 3.1. Teknik Penilaian Angket Skala Likert ........................................ 61
Tabel 3.2. Range Persentase dan Kriteria Penilaian ..................................... 65
Tabel 4.1. Rangkuman Analisis Kebutuhan. ................................................ 69
Tabel 4.2. Hasil Analisis Bahan Ajar. ......................................................... 74
Tabel 4.3. Hasil Uji Validasi Ahli Terhadap Produk Penelitian. ................. 78
Tabel 4.4. Revisi/Masukan Valitador Ahli. ................................................. 79
Tabel 4.5. Hasil Uji Keterbacaan Dan Respon Siswa. ................................. 81
Tabel 4.6. Saran Siswa dan Revisi dari Hasil Uji Coba Kelompok Kecil ..... 81
Tabel 4.7. Rangkuman Hasil Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa. ....... 83
Tabel 4.8. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Hasil Belajar Siswa. .......... 83
Tabel 4.9. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Keterampilan Siswa. ......... 85
Tabel 4.10. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Sikap Siswa. ................... 86
Tabel 4.11. Data peningkatan Rata-rata Kemampuan Perpikir Kritis. ......... 86
Tabel 4.12. Data Rata-rata Kemampuan Perpikir Kreatif ............................ 87
Tabel 4.13 Hasil Uji Analisis Multivariat .................................................... 88
Tabel 4.13. Hasil Penyebaran Modul Fisika. ............................................... 89

xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman
Lampiran 1. Angket Analisis Kebutuhan Siswa ........................................... 126
Lampiran 2. Angket Analisis Kebutuhan Guru ............................................ 140
Lampiran 3. Analisis Bahan Ajar ................................................................ 151
Lampiran 4. Silabus .................................................................................... 169
Lampiran 5. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran ........................................ 173
Lampiran 6. Screenshoot Halaman Modul................................................... 200
Lampiran 7. Angket Validasi Ahli ............................................................... 218
Lampiran 8. Analisis Validasi Ahli ............................................................. 244
Lampiran 9. Angket Keterbacaan dan Respon Siswa ................................... 248
Lampiran 10. Analisis Uji Kelompok Kecil ................................................. 249
Lampiran 11. Lembar Isian Lembar Kerja Siswa (LKS) .............................. 250
Lampiran 12. Kisi-kisi Soal Pretest dan Posttest ......................................... 254
Lampiran 13. Analisis Soal Prestest dan Posttest (data notepad) .................. 262
Lampiran 14. Analisis data Hasil Pretest dan Posttest ................................. 290
Lampiran 15. Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa Kelompok Besar ..... 307
Lampiran 16. Hasil Analisis SPSS Hasil Belajar ......................................... 310
Lampiran 17. Hasil Analisis Keterampilan Siswa ........................................ 316
Lampiran 18. Hasil Analisis Sikap Siswa .................................................... 317
Lampiran 19. Analisis Hasil Berpikir Kritis ................................................ 318
Lampiran 20. Analisis Hasil Berpikir Kreatif .............................................. 320
Lampiran 21. Hasil Analisis Data Multivariate Kemampuan Berpikir Kritis
dan Kreatif Siswa. .................................................................. 322
Lampiran 22. Analisis Hasil Diseminasi ..................................................... 330
Lampiran 23. Dokumentasi Kegiatan .......................................................... 331
Lampiran 24. Surat Ijin Penelitian ............................................................... 334
xix