Jurnal internasional Dan SBM (1)
PENDAHULUAN
Apa itu model?
Dalam pengertian umum, model adalah representasi dari fenomena, objek,atau ide (Gilbert,
2000). Di ilmu pengetahuan, model adalah hasil mewakili objek, fenomena atau ide (target)
dengan lebih akrab satu (sumber) (Tregidgo &Ratcliffe, 2000).Sebagai contoh, salah satu model
struktur atom (target) adalah susunan planet yang mengorbit Matahari (sumber) (Tregidgo &
Ratcliffe, 2000). Model hanya dapat berhubungan dengan beberapa sifat dari target. Beberapa
aspek dari target harus dikecualikan dari model (Driel &Verloop, 1999).Misalnya, model tata
surya dari model atom inti dikelilingi oleh elektron tetapi tidak termasuk delokalisasi elektron,
antara lain aspek. Menurut teori fisika, Hestenes(1996) menggambarkan model sebagai
representasi dari struktur dalam sistem fisik atau sifat-sifatnya. Sistem dapat terdiri dari satu atau
lebih benda material. Model A mengacu pada sistem individual,meskipun individu yang
mungkin menjadi contoh bagi keseluruhan kelashalan yang serupa.
Model Pendidikan Sains
Ada berbagai jenis model dalam ilmu pendidikan. Di antaranya adalah model konseptual yang
dirancang sebagai alat untuk pemahaman atau ajaran sistem dan model mental yaitu apa yang di
pikirkan orang dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal (Norman, 1983).
Berdasarkan literatur, model konseptual termasuk model matematika, model komputer, dan
model fisik yang dibahas. Selain model ini, ada lagi model yang disebut "model fisika" oleh
pendidikan physics-masyarakat.
Kategori Model
Pada bagian ini, akan membahas model mental,model konseptual, dan model fisika masingmasing Model konseptual adalah model matematika, komputer model, dan model fisik.
Model Mental
Model mental psikologis representasi situasi nyata atau imajiner.Mental terjadi dalam pikiran
seseorang sebagai orang yang merasakan dan conceptualizes situasi yang terjadi di dunia (Franco
& Colinvaux, 2000).Norman(1983) menunjukkan bahwa model mental terkait dengan apa yang
orang di kepala mereka dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal ini dipikiran
mereka. Untuk memahami model mental,mereka Karakteristik harus dipertimbangkan. Model
mental memiliki berbagai fitur (Franco & Colinvaux, 2000). Ini adalah:
1) ModelMentalyanggeneratif.
2) modelMentalmelibatkanpengetahuan tacit.
3) ModelMentalsintetis
4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia.
Sebelummenjelaskanmasing-masingfitur ini, salah satucontohtentangmodel
mentaldariVosniadoudan(1992) studiBrewer, yang probeSDpemahaman siswa terhadap bumi,
bentuknya, dan
daerah di mana orang hidup, dapat membantu untukmemahami model mental. Dalam studi,
mahasiswadiminta beberapa pertanyaan untuk mengetahui mental merekamodel
bumi,bentuknya, dan daerah di manaorang hidup. Selama wawancara dengan siswa, merekajuga
diminta untuk menggunakan gambar. Beberapa pertanyaanadalah "apa bentuk bumi? Jika Anda
adalah untukberjalan selama beberapa hari dalam garis lurus di mana akan Andaberakhir?
"Untuk menjawab pertanyaan ini, siswa perlumerujuk pengalaman mereka sebelumnya
danpengetahuan untuk membuatmodel mental mereka.Menurut hasil penelitian mereka, berbagai
mental yangModel ditemukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar1.ModelEarth(Vosniadou, 1994)
ThebolaModelBumi: Bumi adalahsebuah boladengan
orang yang tinggaldi sekitar itudi luar.
ModelBolarata: Bumi adalahsebuah bolatapi
diratakandi kutub, ataupancaketebal.
Modelbola berongga: Bumi adalahsebuah bola berongga
dengan orang-orangyang tinggaldi tanah datardi dalamnyaataudibuat
daridua belahan, yang lebih rendahdi manaorang hidup
dan yangatas denganlangitseperti kubah.
ModelgandaBumi: Inimencakup duaunsur tanah, sebuah
satu putarandi langitdandatar, solid dandidukung
bumi-tanah di manaorang hidup.
ModelEarthdisc: Bumimenyajikan fituryang sama
seperti dalammodel bumipersegi panjang; Satu-satunya perbedaanadalah bahwa
bumiberbentuk sepertidisk.
ModelEarthpersegi panjang: Bumimunculsebagai
datar, padat, bendadidukungberbentuk sepertipersegi panjang.
Saya sekarangakankembali kemenggambarkanfitur model mental menggunakan model
ini anak-anak sebagai contoh.
1) Model Mental yang generatif (Franco & Colinvaux, 2000): Ini berarti bahwa orang
atau siswa dapat menghasilkan informasi baru dan membuat prediksi sementara mereka
menggunakan model mental. Misalnya, dalam Vosniadoudan studiBrewer, mereka
bertanyapertanyaan seperti"jika Anda berjalanselama beberapa haridalam garis lurus, di
manaAnda akanberakhir? Apakahadaakhiratautepi untuk bumi? "Ketika siswa
mengatakan" ya"untuk yang kedua Pertanyaan, memintapertanyaan lebih lanjut
seperti"bisa Anda jatuh itu akhir atau tepi? Di mana Andaakan jatuh? "Ini
pertanyaanmembuatsiswa menjadikreatif karenamereka tidakdapat mengamatifenomena
ini. Menurut modelbumisiswa, misalnya, disk, yang persegi panjang,
dangandamodelbumimenunjukkanbahwa bumi memiliki keunggulanatau akhirdari
manaorangbisa jatuh. juga, modelbola beronggamemiliki keunggulan, namunorang-orang
hidup di dalam, dantidak mungkinbagi orang untukjatuh (Vosniadou &Brewer, 1992).
2) modelMentalmelibatkanpengetahuantacit (Franco &Colinvaux, 2000): Orangyang
menggunakan model mentaltidak sepenuhnyamenyadari beberapaaspek darimodel
mentalnya. Secara umum, siswa memiliki beberapaprasangkatentangfisikatau lainnya
fenomena. Inibenar-benarimplisit. Mereka tidak sadar danorang tidak berpikirtentang
mereka, tapi bukan merekamenggunakannya untukalasan. Salah satu contohakan
menjelaskanaspekmodel mental. dariVosniadou danstudiBrewer(1994),
dalamdiskdanpersegi panjang modelbumi, siswa memilikiprasangkabahwa
tanahdatar. Anggapaniniimplisit, tetapi bisa dibuateksplisitmelaluigambar mereka.
3) ModelMentalsintetis(Franco & Colinvaux, 2000): ModelMentaldisederhanakan
representasidarisistem targetyang dapat menjadi fenomenaatau peristiwa. Artinya,
mereka tidakdapat mewakili fenomenalengkap atauacara. Yang dimaksud dengan
representasi? RepresentasiAtidak pernahlengkap reproduksidari apa yangdiwakilitetapi,
membutuhkan seleksisadar atau tidak sadardariaspekapa yang akan diwakilidan
apaaspek-aspek lainakan ditinggalkandari representasi(Franco &Colinvaux, 2000). di
memesanuntuk mengembangkanrepresentasi daritarget, beberapa
aspekterisolasiuntukmembuat semacam penyederhanaan.
4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia(Franco &Colinvaux, 2000): Orang
orangmengembangkan danmenggunakanmodel mentalsesuai dengankeyakinan mereka.
Dengan kata lain, satu setketerbatasanmembentukmungkin model mentalyangdigunakan
orang. Di atas, siswa model mentaltentangmodelbumiterbentuk dan dikembangkan sesuai
denganpengandaianmereka. Untuk Misalnya, siswa membangundiskdanmodelpersegi
panjang bumidaripengandaianmerekayangbumi datar. Selain itu, untukbumiganda, bola
berongga, dan modelbumidiratakan, mereka memilikianggapanyang yang
merupakantanah dimana orang hidupdatar, tapi bumibulat. Oleh karena itu,model
mentalbumi menurutmodel mentalsiswatersebut dibatasi oleh pengandaian, juga
digunakan sebagai kesalahpahaman (Franco & Colinvaux, 2000). konseptual Model
Sebuah model konseptual adalah eksternal representasi yang dibuat oleh guru, atau
ilmuwan yang memfasilitasi pemahaman atau pengajaran sistem atau negara urusan di
dunia (Greca & Moreire 2000 dan Wu et al., 1998). Menurut Norman (1983), model
konseptual adalah representasi eksternal yang bersama oleh komunitas tertentu, dan
memiliki koherensi mereka dengan pengetahuan ilmiah masyarakat itu. Ini representasi
eksternal bisa matematika formulasi, analogi, grafik, atau benda materi. Sebuah contoh
sebuah objek bisa menjadi pompa air yang kadang-kadang digunakan untuk model
baterai dalam sebuah sirkuit listrik. Sebuah analogi dapat dibangun antara atom dan
tata surya. Model gas ideal adalah matematika formulasi (Greca & Moreire, 2000). Untuk
datang ke titik, kita dapat mengatakan bahwa model konseptual yang disederhanakan
dan representasi ideal dari benda nyata, fenomena, atau situasi. Sejak model matematika,
model komputer, dan model fisik adalah representasi eksternal, mereka akan dibahas
pada bagian berikut di bawah model konseptual. Matematika Model Sebuah model
matematika adalah penggunaan bahasa matematika untuk menggambarkan perilaku
sistem. Artinya, itu adalah keterangan atau rangkuman Fitur penting dari sistem dunia
nyata atau Fenomena dalam hal simbol, persamaan, dan angka. Model matematika adalah
perkiraan. Mereka tidak selalu menghasilkan apa yang sebenarnya diukur.
Gambar2.MatematikaModeling(Burghes &Borrie, 1979)
Contoh sederhana adalah "F = m * g". Jika kita ingin mengekspresikan gaya gravitasi
pada bola jatuh tepat, kita harus mempertimbangkan kekuatan antara setiap kemungkinan
pasangan atom dan jumlah vektor. F = m * g menghasilkan nilai yang dekat cukup untuk
digunakan dalam kebanyakan situasi. F = m * g hanya bekerja untuk jutaan molekul
(seperti bisbol) dekat dengan permukaan bumi. Ini tidak bekerja untuk satu molekul
karena kita perlu mempertimbangkan interaksi dengan molekul lain.
Matematika menyediakan salah satu kuat alat untuk pemodelan dan pemecahan masalah
dalam ilmu pengetahuan dan daerah lain. Misalnya, dalam kimia, dan fisika, kita
menggunakan teknik matematika untuk model situasi dan memecahkan masalah
(Hodgson et al., 1999). Burghes dan Borrie (1979) dijelaskan pemodelan matematika
sebagai cara yang "dunia nyata" masalah yang diterjemahkan ke dalam model
matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia nyata situasi.
Dengan kata lain, itu adalah penerapan matematika Science, Fisika, dan bidang lainnya.
Proses pemodelan matematika dapat diringkas dalam gambar 2. Sisi kiri (kotak 1, 6, dan
7) merupakan dunia nyata. Sisi kanan (kotak 3 dan 4) merupakan matematika dunia.
Bagian te nbngah Bagian (kotak 2 dan 5) merupakan hubungan antara yang nyata dan
dunia matematika. Di bagian tengah, masalahnya adalah pertama disederhanakan dan
diubah menjadi matematika bahasa dan kemudian, solusi matematis diterjemahkan
kembali ke dunia nyata. Umumnya, dalam pemodelan matematis, menyiapkan masalah,
validasi kualitatif, dan bagian prediksi kualitatif yang penting sebelum mulai
memecahkan masalah. Terkait dengan penjelasan ini dalam hal pemodelan matematika,
di sini adalah contoh tentang bagaimana menggunakan model matematika untuk
memecahkan fisika yang masalah. Dalam contoh ini, cara di mana masalah dijabarkan ke
dalam model matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia
nyata situasi yang
ditunjukkan (Burghes & Borrie, 1979). Contoh: sudut kritis untuk putters ditembak:
ditembak A putter meletakkan penekanan pada membangun halus up kecepatan di lempar
lingkaran dan ini memungkinkan dia untuk mempercepat tembakan dalam garis lurus
sampai titik release. Tapi apa sudut yang harus ia bertujuan untuk melepaskan
ditembak, dan apakah hal itu membuat perbedaan yang signifikan terhadap Jarak
dilemparkan?
Untuk model awal, dapat diasumsikan bahwa gerak dua dimensi seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 3. Kita dapat menduga bahwa tembakan daun dengan mempercepat υ di
sudut α terhadap horizontal, dan asumsi gravitasi konstan dan tidak ada kekuatan resistif,
kita memiliki persamaan yang biasa gerak yang memberikan horisontal
berkisar sebagai
R=
v 2 sin2 ∝
g
Untuk maksimum R, sin2α harus sama dengan 1 yang memberikan sudut α kritis = 45 0
Oleh karena itu, untuk kam model matematika, sudut proyeksi optimal 45 0
Jadi, rentang menjadi
R=
v2
g
Selain itu, kami membuat asumsi lain. Untuk Misalnya, kita dapat mengasumsikan bahwa
tembakan dapat dianggap sebagai "titik" partikel. Kita bisa mengabaikan hambatan udara,
juga, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan diproyeksikan dari permukaan tanah y
= 0. Meskipun model ini memiliki beberapa keterbatasan, kita dapat memiliki beberapa
kesimpulan. Misalnya, putter membuat kesalahan dari sudut kritis sebesar 10%; karena
itu ia / dia melempar dengan 49.5 0 rentang Menjadi
R=
v2
v2
v2
sin(2*45.9 0= sin 99 0= 0.99
g
g
g
Jadi, memiliki sudut 49 5 0hasil dalam 1% penurunan dalam kisaran. Dari sini, kita dapat
menyimpulkan bahwa Model ini mengatakan bahwa sudut kritis tidak signifikan.bahwa
adalah, efeknya tidak banyak. Hal ini lebih penting bahwa putter akan meningkatkan
kecepatan proyeksi nya. Untuk Misalnya, ketika ia / dia meningkat 5% dalam kecepatan
yang akan meningkat dari υ untuk 1.05υ, kisaran akan meningkat 10%. Menurut definisi
Burghes dan Borrie (1979), contoh ini adalah model matematika karena itu menunjukkan
penggunaan dunia nyata masalah –cara mencapai throw- terbaik dan menerjemahkannya
ke matematika masalah dengan perumusan matematika Model. Jadi, putter ditembak
memiliki lemparan terbaiknya setelah ini Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan
model matematis.
Gambar3.GerakShot (Burghes, 1980)
Akibatnya, ketika kita kembali ke Proses pemodelan matematika, kita bisa bertanya
apaka kesimpulan ini setuju dengan pengalaman dunia nyata atau tidak. Inggris ditembak
putter, Geoffrey Capes adalah terkena untuk mencapai yang terbaik melempar pada sudut
proyeksi sekitar 55 (Burghes & Borrie, 1979). Hestenes (1987) menggambarkan model
sebagai objek pengganti, representasi konseptual nyata hal. Kebanyakan model dalam
fisika adalah model matematika. Dengan kata lain, dalam model, fisik karakteristik yang
diwakili oleh variabel kuantitatif seperti persamaan. Menurut Hestenes (1987), seorang
matematika Model memiliki empat komponen: Satu set nama untuk benda-benda dan
agen yang berinteraksi dengan benda-benda ini. Variabel deskriptif yang mewakili
karakteristik objek; yaitu variabel objek, negara variabel, dan variabel interaksi.
Persamaan model yang menggambarkan Struktur model. Gambar 3. Gerak Shot
(Burghes, 1980) Gambar 4.
Gambar4.MesinAtwooddimodifikasi(Hestenes, 1996)
Interpretasitentang variabeldeskriptif.
Interpretasisangat pentinguntuk modelkarenatanpa interpretasipersamaanmodeltidak
mengatakan apa saja.Persamaanyangabstraksendiri. Variabelobjek: Ini adalahdasar
sifat objek. Misalnya, massa dan muatanyang variabel objekuntukelektron. Momen
inersiadan bentukbentuk dan ukuranadalah variabelobjekuntuk Tubuhkaku. Jadi, kita
dapat mengatakanbahwa variabelobjekyang nilaitetap untukobjek tertentu.
Variabel state: Ini adalahsifat dasar yang dapat bervariasidengan waktu. Merekatidak
tetapsepertinilai-nilai nilai objek. Misalnya, posisi dan kecepatanyang nilai-nilai
negarauntuk objek. Variabelnegara dalamsatu model dapatvariabelobjek dalammodel
lain. Sebagai contoh, meskipunmassaadalah variabelnegara dalammodelroket
karenaberubah dengan waktu, itu adalahvariabel objek dalam modellain
sepertimodelpartikelkarena konstan.
Variabelinteraksi: ini mewakili Interaksidari beberapa objekeksternal sepertigesekan
kekuatan, dengan objekyang dimodelkan. Misalnya, dalam mekaniksalah satu
variabelinteraksigaya vektor. Kerja, energi potensial, dantorsiyanglain variabelinteraksi.
ContohdariHestenes(1996) tentang model matematikadalam halmekanikadalam fisika
menjelaskanlebih eksplisitapamodelmatematis menurut dia. Pada Gambar4, SituasiPeta
menunjukkansistem yang terdiridari2objek, dua massam1danm2 dihubungkan
denganstringtak bermassa(S). benda-benda ini berinteraksidengan ageneksternal,
meja(T), bumi(E), danpulley(P) seperti yang ditunjukkan dalamSistemSchema. itu
variabeldeskriptifditampilkan sebagaivektor gayatersebut sebagaiketeganganpada string,
bobotmassa, dan massadalamInteraksiPeta. Persamaandari Modelyangditampilkandalam
struktursementarauntuk seluruh sistemdua bendadanuntuk setiap objektunggal. Itu
SistemSkemadanSubsystemSkemamenentukan komposisi, lingkungan, dan koneksidari
sistem. SistemSkemamenentukansistemyang terdiridaridua bendadihubungkan
denganstring(S), bumi(E), danpulley(P). Garis putus-putusyang ditutup tersebut
memisahkansistem darilingkungannya. Dalam Hukuminteraksi, pertama,kekuatanpada
setiap objekyang diwakili olehdiagram gaya. Kedua, besaran kekuatanyang
ditentukanolehseperangkatInteraksi(kekuatan) Hukum. Pada
bagianstrukturtemporal,persamaan gerakditulisdengan menggunakanHukum IINewton
F=mauntuk keduaduasistem partikeldanpartikel tunggal sistem. Bagian
terakhiradalahinterpretasi persamaan.
Modelkomputer
Sebuahmodel komputeradalah sebuah program komputer yang mencoba
untukmensimulasikan perilakutertentu sistem. Dengan kata lain,sebuah model
komputeradalahkomputer Programyangdibuat dengan menggunakanmodel matematis
untuk menemukansolusianalitisuntuk masalahyang memungkinkan
prediksiperilakusistem yang kompleksdari setparameterdankondisi awal. Model
komputermemungkinkan siswauntuk mengembangkan modelnumerikdaridunia nyata.
Perangkat lunak ini disebut sistempemodelanatau bahasasimulasi (Holland, 1988).
Simulasikomputer sepertimembuat mungkin bagisiswa untuk menganalisissistem yang
kompleks. Kadang-kadang, sistem yang kompleksmembutuhkanbenar-benar sangat
matematikacanggihuntuk menganalisisdan merekatidak bisa
dianalisistanpakomputer(Chabay &Sherwood, 1999). Simulasi
komputerdapatmempekerjakan banyak representasiseperti gambar, dua dimensiatau
tiga-dimensi animasi, grafik, vektor, dan menampilkan datanumerikyangmembantu
dalam memahamikonsep-konsep(Sherer etal., 2000). Ini simulasidapat
berupaprogramikon-oriented atau program yang ditulisoleh pengguna. Sebagai contoh,
javaapplet adalah programikonberorientasidi mana siswatidak perlu
menulisprogramsimulasi, mereka hanyaperlu parameterperubahan. Dalam situasi ini,
siswa hanyabisa menganalisismodelbukan menciptakanmodelmereka sendiri. Sebuah
perangkat lunakalternatifadalahpemrogramanVpython bahasayang memungkinkansiswa
untukmembuat sendiri model. Siswayang terlibatdalam menulis danmemodifikasi
programjika diperlukan. Tujuan utamaadalah untuk memahami fenomena.
Berikutadalah contohsimulasiNewtonian mekanikmelaluisimulasiikonberorientasi
Program(Interaktif Fisika, Jimoyiannis&Komis, 2001). Pertama, biarkan saya
menjelaskansedikittentang SoftwareFisikainteraktif. Ini menyediakan2-D simulasi
denganmana siswa dapatmensimulasikanprinsip-prinsip dasar mekanikaNewtonian.
Siswa tidakperlu melakukan pemrograman. Merekacukup memasukkannilai-nilai
variabelseperti massa, atau kecepatan. Simulasiadalah yang dihasilkan oleh sistem.
Banyak kuantitas fisikdapat diukur. Gambar 5 menunjukkan layar fisika interaktif.
Gambar 5.InteraktifFisikaLayarMenampilkan SimulasiJatuh Bebas(Jimoyiannis &Komis, 2001)
Gambar6.Visualisasiuntukorbit planetVPython.
yang mensimulasikanbolajatuhbebasdari ketinggiantertentudi medan gravitasibumi.
Siswadapat melakukan percobaan dengan mengubahnilaiparameterdalam sistem,
mempelajarihukum-hukum fisika, membuat asumsidan prediksi, danmembuat
kesimpulandari representasistroboskopikdarikinematikasebuah
fenomenadantampilansimultan posisi dan kecepatan. Siswa dapatmengulangmereka
percobaansetiap kalimereka perlumelakukannya. Juga, mereka
dapatmemodifikasimassabolaatau memeganggravitasi konstan. Merekadapatmelihat
hasilnya padakomputer layardan merekabisa mendapatkannilai-nilaiposisiydan
kecepatanVydari objekbergerak. Contohlain yang berhubungan dengankomputer
simulasiadalah dengan menggunakanperangkat lunakuntuk membuatsimulasidi Bahasa
pemrogramanVPython. Vpythonmembuat siswa fokuspadaperhitunganfisikauntuk
mendapatkan3- VisualisasiD. Siswadapat melakukanvektorsejati perhitungan,yang
meningkatkanpemahaman mereka tentang utilitasvektordannotasivektor. Sebagai contoh,
siswadapatmempelajarigerakanbumidiorbit mengelilingi mataharidengan caramenulis
program. Selanjutnya, siswadapatmempelajarigerakanplanet sekitar bintangdengan
menggunakanmodel komputerdariBumi danSun.Cetakansimulasiditampilkan
dalamGambar 6.
Gambar 6 menunjukkanbahwaplanetdenganmassa½
bahwamatahariyangmengorbitmataharidalamorbithampirmelingkar sementara
mataharitidak dalamorbitnya. Sementarasiswamenulis sendiri programsimulasikomputer
dandapat bervariasimassa matahari danmassaplanet, merekaharusmengatasifisika.
F g=
Gm1 m2
d2
Dengan demikian, siswadapatmemahami bagaimanahukumgaya
gravitasibekerjaantaraMataharidan Bumi, dan bagaimanaprinsip momentum,
´ new = P
´ before + F´ ∆t bekerja (G adalah yang universalgravitasikonstanm1, m2mewakili
P
massadua benda-sini adalah massaBumi danMatahari-dadalah jarakyang
memisahkanbenda pusat, prinsipmomentumdibahasdalam bagian 2.3.3). Contoh
ditunjukkanpada Tabel1.
Tabel1.VPythonProgramuntukMemproduksiReal-Time3-D Animasipada
Gambar6dariBumiPergidiMengorbitmengelilingi matahari
1.dariimporvisual yang*
2.Matahari=bola()
3.sun.pos=vektor(-1e11,0,0)
4.sun.radius=2e10
5.sun.color=color.yellow
6.sun.mass=2e30
7.sun.p=vektor(0, 0, -1e4) *sun.mass[momentum awalmatahari]
8.bumi=bola()
9.earth.pos=vektor(1.5e11,0,0)
10.earth.radius=1e10
11.earth.color=color.red
12.earth.mass=1e30
13.earth.p=-sun.p
14.untukdi[sun, bumi]:
15.a.orbit=kurva(color = a.color, radius=2E9)
16.dt=86400
17.sementara1:
18.Tingkat(100)
19.dist=earth.pos-sun.pos[jarak antara bumidanmatahari]
20.kekuatan=6.7e-11 *sun.mass*earth.mass*dist/mag(dist) **3[hukum gaya
gravitasiantaramatahari
danbumi]
21.sun.p=sun.p+kekuatan*dt[memperbarui momentummatahari]
22.earth.p=earth.p- force*dt[memperbarui momentumuntukbumi]
23.untukdi[sun, bumi]:
24.a.pos=a.pos+a.p/a.mass*dt
25.a.orbit.append(pos =a.pos)
26.Cetak
Catatan: Penjelasandi[] adalah fisikahubunganyang harusditetapkan olehsiswa.
Hubungannya dalam fisikaadalah langkahmodelbangunan.
Figure 8. A Physical Model of the Solar System
Model Fisika
Model fisikdalam ilmupendidikan masyarakatdianggapsebagaimodelsituasi nyata
dandapatdilakukan, menyentuh, ataudiadakan. Sebuah modelfisik digunakandalam
berbagai konteksberartirepresentasifisik dari beberapahal. Hal itumungkinsatu item
atauobjek sepertimobil atausistem besarseperti Tata Surya.Model fisikdalam ilmudan
Teknologimemungkinkan kita untukmemvisualisasikansesuatu tentang
Halyang diwakilinya.Itu adalah;modelyangfisik karakteristikmenyerupaikarakteristikfisik
sistem yang dimodelkan. Sebagai contoh,di SD kelaskelas, mainandapat digunakan
sebagaimodelfisikrekan-rekandunia nyata. Mainanmemodelkanbeberapam fungsidari
objekdunia nyataseperti mobil(Rogers, 2000). Seperti disebutkan di atas, modelfisik
Tata Surya(Gambar 7) dapat dilakukan denganmewakili Matahari
dansembilanplanetyang mengorbititu. beberapayang berbeda caradapat digunakanuntuk
melakukan hal ini. Satu menggunakankardus lingkaranberwarnakertaskonstruksi
danstring untukmembuat model fisiktata surya kitaseperti yang ditunjukkanpada Gambar
8 (http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/). Gambar7dari sistemsuryamenunjukkan
ukuran relatifplanet, tetapitidak benar-benaruntuk skaladan menunjukkan
tempatmerekadalam sistemsepertiMercurydi orbitpertama, Venusdiorbitkedua,
Bumidiketiga orbit, Marsdiorbitsebagainya, Jupiterdalamorbitkelima, dll Juga, itu
menunjukkanbahwasemua planetmengorbit Matahari Pada Gambar8, karenaberbagai
ukuranMatahari danplanet-planetjauhterlalu besaruntuk mewakiliakurat,
Mataharimenunjukkansebagai yang terbesar. Jupiter,Saturnus, Uranus, dan
Neptunusadalahsedikit lebih kecildari Matahariitu sisaplanetyangjauh lebih kecil.
ituSaturnus telahcincinharus dipertimbangkanjuga.Jadi, siswa dapat melihatukuran
relatifplanetdandapatmelihat bahwasembilan planetmengorbitmatahari. Selain
itu,merekadapat melihat bahwa Mercurymasukorbitdalam,Venusberjalandi orbitkedua,
dllSetelah itu, siswadapatmelihatsembilan planetmengorbit Matahari.
fisikaModel
Modelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah
modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan
sistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi
komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap
sebagaibanyak bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan
caratumbukanelastis sempurna. Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika
aturanmekanika klasik. MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan,
Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah
satubisa memikirkan TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul
sederhanaadalah contoh lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa
partikelpada talitak bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi
tidak adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000).
Dalam halmodelfisika, siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat.
Merekamenerapkan prinsip-prinsip dasardan menciptakanmodelsendiri.
Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan, fisikaideal modelsituasidunia
nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil atauprediksidari
Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung
adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika
diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk
mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada
beberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisafisikaModel Modelingberartisesuatu
yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan sistem fisik, fenomena,
atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi komponenfisikayang Model.
Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak
bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan caratumbukanelastis sempurna.
Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika aturanmekanika klasik.
MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan, Misalnya, penyederhanaan,
koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkan
TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh
lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa partikelpada talitak
bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi tidak
adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000). Dalam halmodelfisika,
siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat. Merekamenerapkan prinsip-prinsip
dasardan menciptakanmodelsendiri. Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan,
fisikaideal modelsituasidunia nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil
atauprediksidari Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung
adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika
diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk
mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada beberapa
pengaruhlingkunganyang kitatidak bisapertimbangkan saatkita sedang
membangunmodel. Misalnya, sedangkanbatuyang jatuh, tarikan gravitasibumi
danhambatan udaraadalahpengaruhutama.Akan Tetapi, ada jugaefek lainseperti
kelembaban, angin dan cuaca, rotasi bumi, bahkanplanet lain(Chabay & Sherwood,
1999). Membangunmodelfisikaselalu dimulaidari beberapa prinsip dasar. Tiga
prinsipyangdigunakan dalam mekanikaikuti: Prinsipmomentum, yang sering dikenal
sebagai"hukum kedua Newtontentang gerak": Sebuah perubahan momentumsama
dengannetgaya kalidurasi
→
∆→
P ¿F x ∆ t
Prinsipenergi: Perubahandalampartikel energiadalahenergi finalminusenergi awal (
´
Eawal – E akhir ). Perubahan inidi namakan(W) dilakukanolehgaya total Fdandiwakili
∆ E=W
Prinsipenergi inihanyasatu partikel. Energi prinsipsistemmultiparticleadalah∆ E sistem =
W gayaluar , E sistem=¿ + …) + U E1 , E2… adalah energi partikel 'di sistem. U adalah energi
potensial partikel berinteraksi
dalam sistem. Perbedaan penting antara partikel hubungan kerja-energi dan multiparticle
yang Prinsip energi adalah energi potensial U yang terkait dengan interaksi di dalam
sistem. The sudut Prinsip Momentum: Tingkat perubahan momentum sudut dari partikel
relatif ke lokasi yang sama dengan torsi diterapkan pada partikel tentang lokasi itu. Ini
adalah
→
´
d L = ´r x F´ net= τ´
dt
d L´ tot τ´
= net , externalyang
dt
merupakanlaju perubahantotalmomentum sudutsistemrelatif terhadaplokasi,
L´ tot = L´ 1 + L´ 2+ ´L3+ …adalah sama dengannet torsikarenakekuatan eksternalyang diberikan
padasistem yang relatif terhadaplokasi. Seperti yang telah
disebutkansebelumnya,inimendasar prinsipyang diterapkanuntuk memprediksiatau
menjelaskanperilaku darisistem.
Dalampemodelanfisika(Chabay danSherwood, 1999), proses berikutdiikuti:
Mulaidariprinsip-prinsip dasar jumlahperkiraan Membuat asumsidanperkiraan
Tentukanbagaimana modelsistem Jelaskan/memprediksifenomenafisik yang nyatadalam
sistem Mengevaluasipenjelasan atauprediksi Singkatnya, pemodelanfisikaadalahanalisis
sistem fisikyang kompleksdengan caramembuat perkiraansadar, penyederhanaan,
Prinsipmomentumsudutuntuk sistempartikelmulti adalah
danidealisasi. Ketika siswa membuat perkiraan atau penyederhanaan, mereka harus
mampu menjelaskan mengapa mereka membuat mereka. Misalnya, dalam pemodelan
bola jatuh, di umum, hambatan udara diabaikan. Jadi, tidak ada kekuatan kontribusi dari
hambatan udara. Sementara siswa melakukan kelalaian itu, mereka harus mampu
memiliki alasan untuk ini. Sebagai contoh pemodelan, mempertimbangkan perhitungan
percepatan blok ditarik ke kanan dengan gaya F seperti terlihat pada Gambar berikut 9.
Gambar 9.MenarikBlok(Chabay &Sherwood, 2002)
Untukmenganalisissistem ini, kitaharus mulaidengan prinsipmomentum,
d P´ = F´
net
dt
Karena gesekan antarameja danblok, ada gaya gesekan, fselaingaya, F; menarik
d P´ F´
block. Jadi, gayatotal F´ net = F – f Dariprinsipmomentum,
= net= F – f
dt
Jadi
dv
d P´ d (mv)
=
= m dt = m a = F – f dari ini, dapat
dt
dt
F –f
disimpulkanbahwablokbergerakkonstan akselerasiyaitu a = m
Dalamprogramfisikayang lebih tradisional, siswamenggunakanpercepatan konstanuntuk
memecahkanmasalah bukannya mengembangkanmodelmereka sendiri. "Constant
percepatan"adalah model matematika yangsudah ditetapkan untukmereka. Mereka
tidakrepot-repotmemikirkanudara perlawananatau gesekan. Mereka diajarkanuntuk
memilih persamaanuntuk memecahkan masalah. Selain itu, meskipun
siswamengabaikangesekanatau sesuatudalam sistemdengan sehubungan dengankondisi,
mereka tidakmelakukannya secara sadar. Contoh berikut menunjukkanbagaimana
membuat penggunaanpemodelanfisikauntuk menjelaskandunianyata Fenomena, yang
jugadapat dianggapsebagaisuatufisika masalah. Naiktaman hiburan(Chabay &Sherwood,
2002, p106): Ada sebuahtaman hiburanridebahwa beberapa orang cintadanbenciorang
laindi manasekelompok orang berdiridi dindingruangsilinderdengan jari-jariR, sebagai
ruangmulaiberputar padatinggidansudutyang lebih tinggi kecepatanω(Gambar 10).
Ketikakritis tertentusudut kecepatantercapai, lantaitetespergi,meninggalkan
orangterjebakdi dindingberputar. Jelaskanmengapa orangmenempeldindingtanpa jatuh.
Sertakandiagramkekuatanhati-hatiberlabelseseorang, dan mendiskusika
bagaimanamomentumseseorangberubah, dan mengapa.
Gambar 10.SebuahhiburanTamannaik(Chabay &
Sherwood, 2002, p106)
Gambar11.FisikaDiagramPerson. ini
InstanOrangyangBergerakdalamArah–z
Mulai dari prinsip fisika dasar yang merupakan prinsip momentum dalam situasi ini, kita
dapat menentukan kekuatan dikenal dan menarik gaya diagram (Gambar 11). Pada Gambar 11,
orang yang ditampilkan memiliki massa m dan bergerak ke arah z. Karena sifatnya gravitasi,
bumi memberikan gaya mg yang menurun (-y). Dinding memberikan gaya gesekan yang
memiliki y Komponen + f karena orang tersebut tidak jatuh, dan x Komponen FN normal
dinding karena momentum seseorang berubah arah. Vertikal Komponen f kekuatan dinding
adalah gaya gesekan. Jika dinding memiliki gesekan yang terlalu rendah, orang tidak akan
menempel ke dinding. Jadi, f F N (μ adalah koefisien gesekan). μ memiliki nilai yang berkisar
antara 0,1 sampai 1,0. Kecepatan sudut harus cukup besar. Ada perubahan momentum ke dalam;
jika net kekuatan adalah nol, orang akan bergerak di lurus line. Dari gerakan melingkar (tidak
ada perubahan dalam arah y), dan prinsip momentum, kita dapat menemukan F N menunjukkan
mengapa orang tetap ke dinding tanpa jatuh.
Gerakan melingkar dengan konstan P = ¿´P| Menggabungkan dua persamaan di atas, F N = ω p dan
f= mg
d R´
2
P= mv =m =
= mω R, F N =ωp=m ω R
dt
g
2
Jadi, dengan menggunakan f F N kita dapat menemukanmg≤ τ (mw 2R) = w ≥
μg R2
Semakin kecil gesekan, semakin tinggi kecepatan sudut yang diperlukan. Ketika gaya gesekan
lebih kecil dari gaya gravitasi, orang tidak dapat menempel ke dinding dan meluncur ke bawah.
untuk ini Alasannya, kecepatan sudut harus cukup besar untuk membuat gaya gesekan lebih
besar dari gravitasi kekuatan.
RINGKASANDANFINAL
PERTIMBANGAN
Penekanandarimakalah initerletakpada diskusidari berbagai jenismodeldanaplikasi
model danpemodelanterhadapajaran danilmubelajarkhususnya fisika. ini adalah
modelterutamamental;model konseptual, yang model matematika, model komputer, danfisik
model; dan modelfisika. Tujuan darimakalah inimenyangkutberbeda jenis modeldalam
pendidikansainsadalah untuk membantuguru dansiswauntuk belajarbagaimana
menggunakandanmemilih model dalamprogram mereka. Juga, tujuanyang paling penting adalah
untuk membuatsiswadapatsecara aktifterlibat dalam memahamidanmempelajariduniafisik
dengan membangun, menggunakan, ataumemilihmodeluntuk menggambarkan, menjelaskan,
memprediksi, danmengontrolfenomena fisik (Wells etal., 1995). Jadi, siswatidak perlu
menghafalmateri pelajaranataupersamaanuntukmereka mata kuliah.Merekabisamendapatkan
merekadengan menggunakanmodel. Dari pengalaman saya dengansiswa yangmengambil
Tentu sajapengantar fisikadi Universitas Purdue, siswamenunjukkan bahwamereka dapat
memahamilebih baik konsep, maknasemuapersamaan, danbagaimana
mendapatkanmerekapersamaandalam fisikadengan menggunakanfisika model. Kutipan
berikutmengeksplorasisiswa pikiran tentangmodelfisika. Mahasiswa: ...masih ada lagiuntuk
hanyafisikadari menghafalblokhumongousinipersamaanyang Gurumengatakankarya. Eh,
danmenghubungkannya dengannomor dan mengetahui bagaimanauntuk menempatkanbersamasamapersamaan. Kami akan kembalidan-baik kitabisa-kita benar-benarmenciptakan
Modelsisteminidan kamibisa, Anda tahu, menyingkirkan Faktor-faktorini karenatarikan
gravitasidi siniadalah
d Py
d P´
= P y = 0, jadi dt = 0
dt
d ´p
| dt ∨¿ =ωp ,p =| ´p|
benar-benar tidak akan mempengaruhi bagaimana saya melompat dari kursi adalah akan
melakukan apa-apa. Jadi apa yang bisa kita mengabaikan bahkan meskipun memang ada
kekuatan ada itu cukup yang kecil kita tidak perlu. Hanya jenis belajar tentang fisika di sangat
terorganisasi dan akan kembali ke langkah-langkah dasar cara (Spring 2005).
Akibatnya, model menyediakan aplikasi pengetahuan untuk dunia nyata situasi buatan untuk
melihat bagaimana hal berlaku di dunia nyata, bukan hanya melihat persamaan. Dengan kata
lain, siswa belajar dan membantu memahami fenomena fisik.
REFERENSI
ModelFisikTata Surya(n.d.). DiperolehJuni
15, 2005, dari (http: //csep10.physutk.edu/.
astr161/lek/).
Buckley, B.C., GOBERT, j. D., Kindfield, A.C.H., Horwitz, P.,
Tinker, R.F., Gerlits, B., Wilensky, U., etal. (2004).
-Model berbasis mengajardanbelajardenganbiologica:
Apa yangmereka pelajari? Bagaimanamereka belajar? Bagaimana kita
tahu? JurnalPendidikanSainsdan
Teknologi, 13, 23-41.
Burghes, D.N.&Borrie, M.S.(1979). matematis
modeling: Sebuahpendekatan baru untukmengajaryang diterapkan
matematika[versi elektronik]. fisika
Pendidikan, 14, 82-86.
Burghes, D.N.(1980). Pengajaranaplikasi matematika:
pemodelanmatematikadalamilmu pengetahuan dan teknologi.
InovasidanPerkembangan, 365-376.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(2002). VolI: Materi dan
Interaksi: mekanikamodern. NewYork: John
Wiley&Sons, Inc.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(1999). Membawaatomke
fisikatahun pertama[versi elektronik]. Orang Amerika
JournalofPhysics, 67, 1045-1050.
Czudkovà, L.&Musilovà, J.(2000). Pendulum: A
batu sandunganmekanikasekolah menengah.
PendidikanFisika, 35, 428-435.
Driel, F.H.V.&Verloop, N.(1999). Pengetahuangurutentang
modeldan pemodelandalam ilmu. [Elektronik
Versi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,
21, 1144-1153.
Franco, C.&Colinvaux, D.(2000). Menggenggammodel mental.
DalamJKGilbert&CJBoulter(Eds.), Pengembangan
model dalamilmu pendidikan(pp.93-118). Dordrecht,
Belanda: KluwerAcademic Publishers.
Gilbert, JK, Boulter, CJ&Elmer, R.(2000). positioning
model dalamilmu pendidikandandalam desain dan
Pendidikan teknologi. DalamJ.K.Gilbert&C.J.
Boulter(Eds.), Pengembanganmodeldalam ilmu
pendidikan (pp.3-17). Dordrecht, Belanda:
KluwerAcademic Publishers.
Greca, I.M.&Moreira, M.A.(2002). Mental, fisik,dan
model matematikadalampengajaran dan pembelajaran
fisika[versi elektronik]. PendidikanSains, 1,
106-121.
Greca, I.M.&Moreire, M.A.(2000). Model mental,
modelkonseptual, dan pemodelan. [ElektronikVersi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,
1, 1-11.
Hestenes, D.(1996, Agustus). Metodologi pemodelanuntuk
gurufisika. ProsidingInternasional
KonferensiSarjanaPendidikanFisika,
College Park, MA.
Hestenes, D.(1987). Menujuteoripemodelanfisika
instruksi. American JournalofPhysics, 55, 440454.
Hodgson, SM, Rojano, T., Sutherland, R.&Ursini, S.(1999).
Pemodelan matematika: Interaksibudaya
dan praktek[versi elektronik]. pendidikan
StudidiMatematika, 39, 167-183.
Holland, D.(1988). Sebuah laboratoriumsoftware. Dynamical
pemodelan dansistemcellularmodeling. SSR, 407416.
Jimoyiannis, A.&Komis, V.(2001). Simulasi komputerdi
fisikamengajardanbelajar: Studi kasusdi
pemahaman siswageraklintasan
[Electronic version]. Komputer&Pendidikan, 36,
183-204.
Norman,D.A.(1983). Beberapapengamatanpada modelmental.
DalamD.Gentner&A.L.Stevens(Eds.), Mental
(. pp7-14) model.Hillsdale, NewJersey: Lawrence
ErlbaumAssociates, Inc.
Scherer, D., Dubois, P., &Sherwood, B.(2000). VPython: 3D
grafisilmiahinteraktifbagi siswa.
Komputasidalam Sains danTeknik, 82-88.
Tata surya. (n.d.). Diperoleh15 Juni 2005, dari
http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect.
Tregidgo, D.&Ratcliffe, M.(2000). Penggunaanmodeluntuk
meningkatkanpembelajaranmuridtentang sel. sekolah
IlmuReview,81, 53-59.
Vosniadou, S.&Brewer, W.F.(1992). Modelmental
Bumi: Sebuah studi tentangperubahan konseptualdi masa kecil.
Psikologikognitif, 24, 535-585.
Vosniadou, S.(1994). Dalampemetaanpikiran. DalamS.A.Gelman
&LAHirschfeld(Eds.), Universaldanculturespecific
sifatmodel mentalanak-anakdari
bumi. Cambridge: CambridgeUniversity Press.
Wells, M., Hestenes, D., &Swackhamer, G.(1995). A
metode pemodelanfisikaSMA
instruksi[versi elektronik]. American Journalof
Fisika, 63, 606-619.
IJESE
ISSN: 1306 3065
Apa itu model?
Dalam pengertian umum, model adalah representasi dari fenomena, objek,atau ide (Gilbert,
2000). Di ilmu pengetahuan, model adalah hasil mewakili objek, fenomena atau ide (target)
dengan lebih akrab satu (sumber) (Tregidgo &Ratcliffe, 2000).Sebagai contoh, salah satu model
struktur atom (target) adalah susunan planet yang mengorbit Matahari (sumber) (Tregidgo &
Ratcliffe, 2000). Model hanya dapat berhubungan dengan beberapa sifat dari target. Beberapa
aspek dari target harus dikecualikan dari model (Driel &Verloop, 1999).Misalnya, model tata
surya dari model atom inti dikelilingi oleh elektron tetapi tidak termasuk delokalisasi elektron,
antara lain aspek. Menurut teori fisika, Hestenes(1996) menggambarkan model sebagai
representasi dari struktur dalam sistem fisik atau sifat-sifatnya. Sistem dapat terdiri dari satu atau
lebih benda material. Model A mengacu pada sistem individual,meskipun individu yang
mungkin menjadi contoh bagi keseluruhan kelashalan yang serupa.
Model Pendidikan Sains
Ada berbagai jenis model dalam ilmu pendidikan. Di antaranya adalah model konseptual yang
dirancang sebagai alat untuk pemahaman atau ajaran sistem dan model mental yaitu apa yang di
pikirkan orang dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal (Norman, 1983).
Berdasarkan literatur, model konseptual termasuk model matematika, model komputer, dan
model fisik yang dibahas. Selain model ini, ada lagi model yang disebut "model fisika" oleh
pendidikan physics-masyarakat.
Kategori Model
Pada bagian ini, akan membahas model mental,model konseptual, dan model fisika masingmasing Model konseptual adalah model matematika, komputer model, dan model fisik.
Model Mental
Model mental psikologis representasi situasi nyata atau imajiner.Mental terjadi dalam pikiran
seseorang sebagai orang yang merasakan dan conceptualizes situasi yang terjadi di dunia (Franco
& Colinvaux, 2000).Norman(1983) menunjukkan bahwa model mental terkait dengan apa yang
orang di kepala mereka dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal ini dipikiran
mereka. Untuk memahami model mental,mereka Karakteristik harus dipertimbangkan. Model
mental memiliki berbagai fitur (Franco & Colinvaux, 2000). Ini adalah:
1) ModelMentalyanggeneratif.
2) modelMentalmelibatkanpengetahuan tacit.
3) ModelMentalsintetis
4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia.
Sebelummenjelaskanmasing-masingfitur ini, salah satucontohtentangmodel
mentaldariVosniadoudan(1992) studiBrewer, yang probeSDpemahaman siswa terhadap bumi,
bentuknya, dan
daerah di mana orang hidup, dapat membantu untukmemahami model mental. Dalam studi,
mahasiswadiminta beberapa pertanyaan untuk mengetahui mental merekamodel
bumi,bentuknya, dan daerah di manaorang hidup. Selama wawancara dengan siswa, merekajuga
diminta untuk menggunakan gambar. Beberapa pertanyaanadalah "apa bentuk bumi? Jika Anda
adalah untukberjalan selama beberapa hari dalam garis lurus di mana akan Andaberakhir?
"Untuk menjawab pertanyaan ini, siswa perlumerujuk pengalaman mereka sebelumnya
danpengetahuan untuk membuatmodel mental mereka.Menurut hasil penelitian mereka, berbagai
mental yangModel ditemukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar1.ModelEarth(Vosniadou, 1994)
ThebolaModelBumi: Bumi adalahsebuah boladengan
orang yang tinggaldi sekitar itudi luar.
ModelBolarata: Bumi adalahsebuah bolatapi
diratakandi kutub, ataupancaketebal.
Modelbola berongga: Bumi adalahsebuah bola berongga
dengan orang-orangyang tinggaldi tanah datardi dalamnyaataudibuat
daridua belahan, yang lebih rendahdi manaorang hidup
dan yangatas denganlangitseperti kubah.
ModelgandaBumi: Inimencakup duaunsur tanah, sebuah
satu putarandi langitdandatar, solid dandidukung
bumi-tanah di manaorang hidup.
ModelEarthdisc: Bumimenyajikan fituryang sama
seperti dalammodel bumipersegi panjang; Satu-satunya perbedaanadalah bahwa
bumiberbentuk sepertidisk.
ModelEarthpersegi panjang: Bumimunculsebagai
datar, padat, bendadidukungberbentuk sepertipersegi panjang.
Saya sekarangakankembali kemenggambarkanfitur model mental menggunakan model
ini anak-anak sebagai contoh.
1) Model Mental yang generatif (Franco & Colinvaux, 2000): Ini berarti bahwa orang
atau siswa dapat menghasilkan informasi baru dan membuat prediksi sementara mereka
menggunakan model mental. Misalnya, dalam Vosniadoudan studiBrewer, mereka
bertanyapertanyaan seperti"jika Anda berjalanselama beberapa haridalam garis lurus, di
manaAnda akanberakhir? Apakahadaakhiratautepi untuk bumi? "Ketika siswa
mengatakan" ya"untuk yang kedua Pertanyaan, memintapertanyaan lebih lanjut
seperti"bisa Anda jatuh itu akhir atau tepi? Di mana Andaakan jatuh? "Ini
pertanyaanmembuatsiswa menjadikreatif karenamereka tidakdapat mengamatifenomena
ini. Menurut modelbumisiswa, misalnya, disk, yang persegi panjang,
dangandamodelbumimenunjukkanbahwa bumi memiliki keunggulanatau akhirdari
manaorangbisa jatuh. juga, modelbola beronggamemiliki keunggulan, namunorang-orang
hidup di dalam, dantidak mungkinbagi orang untukjatuh (Vosniadou &Brewer, 1992).
2) modelMentalmelibatkanpengetahuantacit (Franco &Colinvaux, 2000): Orangyang
menggunakan model mentaltidak sepenuhnyamenyadari beberapaaspek darimodel
mentalnya. Secara umum, siswa memiliki beberapaprasangkatentangfisikatau lainnya
fenomena. Inibenar-benarimplisit. Mereka tidak sadar danorang tidak berpikirtentang
mereka, tapi bukan merekamenggunakannya untukalasan. Salah satu contohakan
menjelaskanaspekmodel mental. dariVosniadou danstudiBrewer(1994),
dalamdiskdanpersegi panjang modelbumi, siswa memilikiprasangkabahwa
tanahdatar. Anggapaniniimplisit, tetapi bisa dibuateksplisitmelaluigambar mereka.
3) ModelMentalsintetis(Franco & Colinvaux, 2000): ModelMentaldisederhanakan
representasidarisistem targetyang dapat menjadi fenomenaatau peristiwa. Artinya,
mereka tidakdapat mewakili fenomenalengkap atauacara. Yang dimaksud dengan
representasi? RepresentasiAtidak pernahlengkap reproduksidari apa yangdiwakilitetapi,
membutuhkan seleksisadar atau tidak sadardariaspekapa yang akan diwakilidan
apaaspek-aspek lainakan ditinggalkandari representasi(Franco &Colinvaux, 2000). di
memesanuntuk mengembangkanrepresentasi daritarget, beberapa
aspekterisolasiuntukmembuat semacam penyederhanaan.
4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia(Franco &Colinvaux, 2000): Orang
orangmengembangkan danmenggunakanmodel mentalsesuai dengankeyakinan mereka.
Dengan kata lain, satu setketerbatasanmembentukmungkin model mentalyangdigunakan
orang. Di atas, siswa model mentaltentangmodelbumiterbentuk dan dikembangkan sesuai
denganpengandaianmereka. Untuk Misalnya, siswa membangundiskdanmodelpersegi
panjang bumidaripengandaianmerekayangbumi datar. Selain itu, untukbumiganda, bola
berongga, dan modelbumidiratakan, mereka memilikianggapanyang yang
merupakantanah dimana orang hidupdatar, tapi bumibulat. Oleh karena itu,model
mentalbumi menurutmodel mentalsiswatersebut dibatasi oleh pengandaian, juga
digunakan sebagai kesalahpahaman (Franco & Colinvaux, 2000). konseptual Model
Sebuah model konseptual adalah eksternal representasi yang dibuat oleh guru, atau
ilmuwan yang memfasilitasi pemahaman atau pengajaran sistem atau negara urusan di
dunia (Greca & Moreire 2000 dan Wu et al., 1998). Menurut Norman (1983), model
konseptual adalah representasi eksternal yang bersama oleh komunitas tertentu, dan
memiliki koherensi mereka dengan pengetahuan ilmiah masyarakat itu. Ini representasi
eksternal bisa matematika formulasi, analogi, grafik, atau benda materi. Sebuah contoh
sebuah objek bisa menjadi pompa air yang kadang-kadang digunakan untuk model
baterai dalam sebuah sirkuit listrik. Sebuah analogi dapat dibangun antara atom dan
tata surya. Model gas ideal adalah matematika formulasi (Greca & Moreire, 2000). Untuk
datang ke titik, kita dapat mengatakan bahwa model konseptual yang disederhanakan
dan representasi ideal dari benda nyata, fenomena, atau situasi. Sejak model matematika,
model komputer, dan model fisik adalah representasi eksternal, mereka akan dibahas
pada bagian berikut di bawah model konseptual. Matematika Model Sebuah model
matematika adalah penggunaan bahasa matematika untuk menggambarkan perilaku
sistem. Artinya, itu adalah keterangan atau rangkuman Fitur penting dari sistem dunia
nyata atau Fenomena dalam hal simbol, persamaan, dan angka. Model matematika adalah
perkiraan. Mereka tidak selalu menghasilkan apa yang sebenarnya diukur.
Gambar2.MatematikaModeling(Burghes &Borrie, 1979)
Contoh sederhana adalah "F = m * g". Jika kita ingin mengekspresikan gaya gravitasi
pada bola jatuh tepat, kita harus mempertimbangkan kekuatan antara setiap kemungkinan
pasangan atom dan jumlah vektor. F = m * g menghasilkan nilai yang dekat cukup untuk
digunakan dalam kebanyakan situasi. F = m * g hanya bekerja untuk jutaan molekul
(seperti bisbol) dekat dengan permukaan bumi. Ini tidak bekerja untuk satu molekul
karena kita perlu mempertimbangkan interaksi dengan molekul lain.
Matematika menyediakan salah satu kuat alat untuk pemodelan dan pemecahan masalah
dalam ilmu pengetahuan dan daerah lain. Misalnya, dalam kimia, dan fisika, kita
menggunakan teknik matematika untuk model situasi dan memecahkan masalah
(Hodgson et al., 1999). Burghes dan Borrie (1979) dijelaskan pemodelan matematika
sebagai cara yang "dunia nyata" masalah yang diterjemahkan ke dalam model
matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia nyata situasi.
Dengan kata lain, itu adalah penerapan matematika Science, Fisika, dan bidang lainnya.
Proses pemodelan matematika dapat diringkas dalam gambar 2. Sisi kiri (kotak 1, 6, dan
7) merupakan dunia nyata. Sisi kanan (kotak 3 dan 4) merupakan matematika dunia.
Bagian te nbngah Bagian (kotak 2 dan 5) merupakan hubungan antara yang nyata dan
dunia matematika. Di bagian tengah, masalahnya adalah pertama disederhanakan dan
diubah menjadi matematika bahasa dan kemudian, solusi matematis diterjemahkan
kembali ke dunia nyata. Umumnya, dalam pemodelan matematis, menyiapkan masalah,
validasi kualitatif, dan bagian prediksi kualitatif yang penting sebelum mulai
memecahkan masalah. Terkait dengan penjelasan ini dalam hal pemodelan matematika,
di sini adalah contoh tentang bagaimana menggunakan model matematika untuk
memecahkan fisika yang masalah. Dalam contoh ini, cara di mana masalah dijabarkan ke
dalam model matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia
nyata situasi yang
ditunjukkan (Burghes & Borrie, 1979). Contoh: sudut kritis untuk putters ditembak:
ditembak A putter meletakkan penekanan pada membangun halus up kecepatan di lempar
lingkaran dan ini memungkinkan dia untuk mempercepat tembakan dalam garis lurus
sampai titik release. Tapi apa sudut yang harus ia bertujuan untuk melepaskan
ditembak, dan apakah hal itu membuat perbedaan yang signifikan terhadap Jarak
dilemparkan?
Untuk model awal, dapat diasumsikan bahwa gerak dua dimensi seperti yang ditunjukkan
pada Gambar 3. Kita dapat menduga bahwa tembakan daun dengan mempercepat υ di
sudut α terhadap horizontal, dan asumsi gravitasi konstan dan tidak ada kekuatan resistif,
kita memiliki persamaan yang biasa gerak yang memberikan horisontal
berkisar sebagai
R=
v 2 sin2 ∝
g
Untuk maksimum R, sin2α harus sama dengan 1 yang memberikan sudut α kritis = 45 0
Oleh karena itu, untuk kam model matematika, sudut proyeksi optimal 45 0
Jadi, rentang menjadi
R=
v2
g
Selain itu, kami membuat asumsi lain. Untuk Misalnya, kita dapat mengasumsikan bahwa
tembakan dapat dianggap sebagai "titik" partikel. Kita bisa mengabaikan hambatan udara,
juga, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan diproyeksikan dari permukaan tanah y
= 0. Meskipun model ini memiliki beberapa keterbatasan, kita dapat memiliki beberapa
kesimpulan. Misalnya, putter membuat kesalahan dari sudut kritis sebesar 10%; karena
itu ia / dia melempar dengan 49.5 0 rentang Menjadi
R=
v2
v2
v2
sin(2*45.9 0= sin 99 0= 0.99
g
g
g
Jadi, memiliki sudut 49 5 0hasil dalam 1% penurunan dalam kisaran. Dari sini, kita dapat
menyimpulkan bahwa Model ini mengatakan bahwa sudut kritis tidak signifikan.bahwa
adalah, efeknya tidak banyak. Hal ini lebih penting bahwa putter akan meningkatkan
kecepatan proyeksi nya. Untuk Misalnya, ketika ia / dia meningkat 5% dalam kecepatan
yang akan meningkat dari υ untuk 1.05υ, kisaran akan meningkat 10%. Menurut definisi
Burghes dan Borrie (1979), contoh ini adalah model matematika karena itu menunjukkan
penggunaan dunia nyata masalah –cara mencapai throw- terbaik dan menerjemahkannya
ke matematika masalah dengan perumusan matematika Model. Jadi, putter ditembak
memiliki lemparan terbaiknya setelah ini Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan
model matematis.
Gambar3.GerakShot (Burghes, 1980)
Akibatnya, ketika kita kembali ke Proses pemodelan matematika, kita bisa bertanya
apaka kesimpulan ini setuju dengan pengalaman dunia nyata atau tidak. Inggris ditembak
putter, Geoffrey Capes adalah terkena untuk mencapai yang terbaik melempar pada sudut
proyeksi sekitar 55 (Burghes & Borrie, 1979). Hestenes (1987) menggambarkan model
sebagai objek pengganti, representasi konseptual nyata hal. Kebanyakan model dalam
fisika adalah model matematika. Dengan kata lain, dalam model, fisik karakteristik yang
diwakili oleh variabel kuantitatif seperti persamaan. Menurut Hestenes (1987), seorang
matematika Model memiliki empat komponen: Satu set nama untuk benda-benda dan
agen yang berinteraksi dengan benda-benda ini. Variabel deskriptif yang mewakili
karakteristik objek; yaitu variabel objek, negara variabel, dan variabel interaksi.
Persamaan model yang menggambarkan Struktur model. Gambar 3. Gerak Shot
(Burghes, 1980) Gambar 4.
Gambar4.MesinAtwooddimodifikasi(Hestenes, 1996)
Interpretasitentang variabeldeskriptif.
Interpretasisangat pentinguntuk modelkarenatanpa interpretasipersamaanmodeltidak
mengatakan apa saja.Persamaanyangabstraksendiri. Variabelobjek: Ini adalahdasar
sifat objek. Misalnya, massa dan muatanyang variabel objekuntukelektron. Momen
inersiadan bentukbentuk dan ukuranadalah variabelobjekuntuk Tubuhkaku. Jadi, kita
dapat mengatakanbahwa variabelobjekyang nilaitetap untukobjek tertentu.
Variabel state: Ini adalahsifat dasar yang dapat bervariasidengan waktu. Merekatidak
tetapsepertinilai-nilai nilai objek. Misalnya, posisi dan kecepatanyang nilai-nilai
negarauntuk objek. Variabelnegara dalamsatu model dapatvariabelobjek dalammodel
lain. Sebagai contoh, meskipunmassaadalah variabelnegara dalammodelroket
karenaberubah dengan waktu, itu adalahvariabel objek dalam modellain
sepertimodelpartikelkarena konstan.
Variabelinteraksi: ini mewakili Interaksidari beberapa objekeksternal sepertigesekan
kekuatan, dengan objekyang dimodelkan. Misalnya, dalam mekaniksalah satu
variabelinteraksigaya vektor. Kerja, energi potensial, dantorsiyanglain variabelinteraksi.
ContohdariHestenes(1996) tentang model matematikadalam halmekanikadalam fisika
menjelaskanlebih eksplisitapamodelmatematis menurut dia. Pada Gambar4, SituasiPeta
menunjukkansistem yang terdiridari2objek, dua massam1danm2 dihubungkan
denganstringtak bermassa(S). benda-benda ini berinteraksidengan ageneksternal,
meja(T), bumi(E), danpulley(P) seperti yang ditunjukkan dalamSistemSchema. itu
variabeldeskriptifditampilkan sebagaivektor gayatersebut sebagaiketeganganpada string,
bobotmassa, dan massadalamInteraksiPeta. Persamaandari Modelyangditampilkandalam
struktursementarauntuk seluruh sistemdua bendadanuntuk setiap objektunggal. Itu
SistemSkemadanSubsystemSkemamenentukan komposisi, lingkungan, dan koneksidari
sistem. SistemSkemamenentukansistemyang terdiridaridua bendadihubungkan
denganstring(S), bumi(E), danpulley(P). Garis putus-putusyang ditutup tersebut
memisahkansistem darilingkungannya. Dalam Hukuminteraksi, pertama,kekuatanpada
setiap objekyang diwakili olehdiagram gaya. Kedua, besaran kekuatanyang
ditentukanolehseperangkatInteraksi(kekuatan) Hukum. Pada
bagianstrukturtemporal,persamaan gerakditulisdengan menggunakanHukum IINewton
F=mauntuk keduaduasistem partikeldanpartikel tunggal sistem. Bagian
terakhiradalahinterpretasi persamaan.
Modelkomputer
Sebuahmodel komputeradalah sebuah program komputer yang mencoba
untukmensimulasikan perilakutertentu sistem. Dengan kata lain,sebuah model
komputeradalahkomputer Programyangdibuat dengan menggunakanmodel matematis
untuk menemukansolusianalitisuntuk masalahyang memungkinkan
prediksiperilakusistem yang kompleksdari setparameterdankondisi awal. Model
komputermemungkinkan siswauntuk mengembangkan modelnumerikdaridunia nyata.
Perangkat lunak ini disebut sistempemodelanatau bahasasimulasi (Holland, 1988).
Simulasikomputer sepertimembuat mungkin bagisiswa untuk menganalisissistem yang
kompleks. Kadang-kadang, sistem yang kompleksmembutuhkanbenar-benar sangat
matematikacanggihuntuk menganalisisdan merekatidak bisa
dianalisistanpakomputer(Chabay &Sherwood, 1999). Simulasi
komputerdapatmempekerjakan banyak representasiseperti gambar, dua dimensiatau
tiga-dimensi animasi, grafik, vektor, dan menampilkan datanumerikyangmembantu
dalam memahamikonsep-konsep(Sherer etal., 2000). Ini simulasidapat
berupaprogramikon-oriented atau program yang ditulisoleh pengguna. Sebagai contoh,
javaapplet adalah programikonberorientasidi mana siswatidak perlu
menulisprogramsimulasi, mereka hanyaperlu parameterperubahan. Dalam situasi ini,
siswa hanyabisa menganalisismodelbukan menciptakanmodelmereka sendiri. Sebuah
perangkat lunakalternatifadalahpemrogramanVpython bahasayang memungkinkansiswa
untukmembuat sendiri model. Siswayang terlibatdalam menulis danmemodifikasi
programjika diperlukan. Tujuan utamaadalah untuk memahami fenomena.
Berikutadalah contohsimulasiNewtonian mekanikmelaluisimulasiikonberorientasi
Program(Interaktif Fisika, Jimoyiannis&Komis, 2001). Pertama, biarkan saya
menjelaskansedikittentang SoftwareFisikainteraktif. Ini menyediakan2-D simulasi
denganmana siswa dapatmensimulasikanprinsip-prinsip dasar mekanikaNewtonian.
Siswa tidakperlu melakukan pemrograman. Merekacukup memasukkannilai-nilai
variabelseperti massa, atau kecepatan. Simulasiadalah yang dihasilkan oleh sistem.
Banyak kuantitas fisikdapat diukur. Gambar 5 menunjukkan layar fisika interaktif.
Gambar 5.InteraktifFisikaLayarMenampilkan SimulasiJatuh Bebas(Jimoyiannis &Komis, 2001)
Gambar6.Visualisasiuntukorbit planetVPython.
yang mensimulasikanbolajatuhbebasdari ketinggiantertentudi medan gravitasibumi.
Siswadapat melakukan percobaan dengan mengubahnilaiparameterdalam sistem,
mempelajarihukum-hukum fisika, membuat asumsidan prediksi, danmembuat
kesimpulandari representasistroboskopikdarikinematikasebuah
fenomenadantampilansimultan posisi dan kecepatan. Siswa dapatmengulangmereka
percobaansetiap kalimereka perlumelakukannya. Juga, mereka
dapatmemodifikasimassabolaatau memeganggravitasi konstan. Merekadapatmelihat
hasilnya padakomputer layardan merekabisa mendapatkannilai-nilaiposisiydan
kecepatanVydari objekbergerak. Contohlain yang berhubungan dengankomputer
simulasiadalah dengan menggunakanperangkat lunakuntuk membuatsimulasidi Bahasa
pemrogramanVPython. Vpythonmembuat siswa fokuspadaperhitunganfisikauntuk
mendapatkan3- VisualisasiD. Siswadapat melakukanvektorsejati perhitungan,yang
meningkatkanpemahaman mereka tentang utilitasvektordannotasivektor. Sebagai contoh,
siswadapatmempelajarigerakanbumidiorbit mengelilingi mataharidengan caramenulis
program. Selanjutnya, siswadapatmempelajarigerakanplanet sekitar bintangdengan
menggunakanmodel komputerdariBumi danSun.Cetakansimulasiditampilkan
dalamGambar 6.
Gambar 6 menunjukkanbahwaplanetdenganmassa½
bahwamatahariyangmengorbitmataharidalamorbithampirmelingkar sementara
mataharitidak dalamorbitnya. Sementarasiswamenulis sendiri programsimulasikomputer
dandapat bervariasimassa matahari danmassaplanet, merekaharusmengatasifisika.
F g=
Gm1 m2
d2
Dengan demikian, siswadapatmemahami bagaimanahukumgaya
gravitasibekerjaantaraMataharidan Bumi, dan bagaimanaprinsip momentum,
´ new = P
´ before + F´ ∆t bekerja (G adalah yang universalgravitasikonstanm1, m2mewakili
P
massadua benda-sini adalah massaBumi danMatahari-dadalah jarakyang
memisahkanbenda pusat, prinsipmomentumdibahasdalam bagian 2.3.3). Contoh
ditunjukkanpada Tabel1.
Tabel1.VPythonProgramuntukMemproduksiReal-Time3-D Animasipada
Gambar6dariBumiPergidiMengorbitmengelilingi matahari
1.dariimporvisual yang*
2.Matahari=bola()
3.sun.pos=vektor(-1e11,0,0)
4.sun.radius=2e10
5.sun.color=color.yellow
6.sun.mass=2e30
7.sun.p=vektor(0, 0, -1e4) *sun.mass[momentum awalmatahari]
8.bumi=bola()
9.earth.pos=vektor(1.5e11,0,0)
10.earth.radius=1e10
11.earth.color=color.red
12.earth.mass=1e30
13.earth.p=-sun.p
14.untukdi[sun, bumi]:
15.a.orbit=kurva(color = a.color, radius=2E9)
16.dt=86400
17.sementara1:
18.Tingkat(100)
19.dist=earth.pos-sun.pos[jarak antara bumidanmatahari]
20.kekuatan=6.7e-11 *sun.mass*earth.mass*dist/mag(dist) **3[hukum gaya
gravitasiantaramatahari
danbumi]
21.sun.p=sun.p+kekuatan*dt[memperbarui momentummatahari]
22.earth.p=earth.p- force*dt[memperbarui momentumuntukbumi]
23.untukdi[sun, bumi]:
24.a.pos=a.pos+a.p/a.mass*dt
25.a.orbit.append(pos =a.pos)
26.Cetak
Catatan: Penjelasandi[] adalah fisikahubunganyang harusditetapkan olehsiswa.
Hubungannya dalam fisikaadalah langkahmodelbangunan.
Figure 8. A Physical Model of the Solar System
Model Fisika
Model fisikdalam ilmupendidikan masyarakatdianggapsebagaimodelsituasi nyata
dandapatdilakukan, menyentuh, ataudiadakan. Sebuah modelfisik digunakandalam
berbagai konteksberartirepresentasifisik dari beberapahal. Hal itumungkinsatu item
atauobjek sepertimobil atausistem besarseperti Tata Surya.Model fisikdalam ilmudan
Teknologimemungkinkan kita untukmemvisualisasikansesuatu tentang
Halyang diwakilinya.Itu adalah;modelyangfisik karakteristikmenyerupaikarakteristikfisik
sistem yang dimodelkan. Sebagai contoh,di SD kelaskelas, mainandapat digunakan
sebagaimodelfisikrekan-rekandunia nyata. Mainanmemodelkanbeberapam fungsidari
objekdunia nyataseperti mobil(Rogers, 2000). Seperti disebutkan di atas, modelfisik
Tata Surya(Gambar 7) dapat dilakukan denganmewakili Matahari
dansembilanplanetyang mengorbititu. beberapayang berbeda caradapat digunakanuntuk
melakukan hal ini. Satu menggunakankardus lingkaranberwarnakertaskonstruksi
danstring untukmembuat model fisiktata surya kitaseperti yang ditunjukkanpada Gambar
8 (http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/). Gambar7dari sistemsuryamenunjukkan
ukuran relatifplanet, tetapitidak benar-benaruntuk skaladan menunjukkan
tempatmerekadalam sistemsepertiMercurydi orbitpertama, Venusdiorbitkedua,
Bumidiketiga orbit, Marsdiorbitsebagainya, Jupiterdalamorbitkelima, dll Juga, itu
menunjukkanbahwasemua planetmengorbit Matahari Pada Gambar8, karenaberbagai
ukuranMatahari danplanet-planetjauhterlalu besaruntuk mewakiliakurat,
Mataharimenunjukkansebagai yang terbesar. Jupiter,Saturnus, Uranus, dan
Neptunusadalahsedikit lebih kecildari Matahariitu sisaplanetyangjauh lebih kecil.
ituSaturnus telahcincinharus dipertimbangkanjuga.Jadi, siswa dapat melihatukuran
relatifplanetdandapatmelihat bahwasembilan planetmengorbitmatahari. Selain
itu,merekadapat melihat bahwa Mercurymasukorbitdalam,Venusberjalandi orbitkedua,
dllSetelah itu, siswadapatmelihatsembilan planetmengorbit Matahari.
fisikaModel
Modelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah
modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan
sistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi
komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap
sebagaibanyak bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan
caratumbukanelastis sempurna. Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika
aturanmekanika klasik. MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan,
Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah
satubisa memikirkan TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul
sederhanaadalah contoh lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa
partikelpada talitak bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi
tidak adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000).
Dalam halmodelfisika, siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat.
Merekamenerapkan prinsip-prinsip dasardan menciptakanmodelsendiri.
Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan, fisikaideal modelsituasidunia
nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil atauprediksidari
Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung
adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika
diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk
mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada
beberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisafisikaModel Modelingberartisesuatu
yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan
Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan sistem fisik, fenomena,
atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi komponenfisikayang Model.
Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak
bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan caratumbukanelastis sempurna.
Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika aturanmekanika klasik.
MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan, Misalnya, penyederhanaan,
koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkan
TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh
lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassa partikelpada talitak
bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi tidak
adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000). Dalam halmodelfisika,
siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat. Merekamenerapkan prinsip-prinsip
dasardan menciptakanmodelsendiri. Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan,
fisikaideal modelsituasidunia nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil
atauprediksidari Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung
adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika
diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk
mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena.
Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada beberapa
pengaruhlingkunganyang kitatidak bisapertimbangkan saatkita sedang
membangunmodel. Misalnya, sedangkanbatuyang jatuh, tarikan gravitasibumi
danhambatan udaraadalahpengaruhutama.Akan Tetapi, ada jugaefek lainseperti
kelembaban, angin dan cuaca, rotasi bumi, bahkanplanet lain(Chabay & Sherwood,
1999). Membangunmodelfisikaselalu dimulaidari beberapa prinsip dasar. Tiga
prinsipyangdigunakan dalam mekanikaikuti: Prinsipmomentum, yang sering dikenal
sebagai"hukum kedua Newtontentang gerak": Sebuah perubahan momentumsama
dengannetgaya kalidurasi
→
∆→
P ¿F x ∆ t
Prinsipenergi: Perubahandalampartikel energiadalahenergi finalminusenergi awal (
´
Eawal – E akhir ). Perubahan inidi namakan(W) dilakukanolehgaya total Fdandiwakili
∆ E=W
Prinsipenergi inihanyasatu partikel. Energi prinsipsistemmultiparticleadalah∆ E sistem =
W gayaluar , E sistem=¿ + …) + U E1 , E2… adalah energi partikel 'di sistem. U adalah energi
potensial partikel berinteraksi
dalam sistem. Perbedaan penting antara partikel hubungan kerja-energi dan multiparticle
yang Prinsip energi adalah energi potensial U yang terkait dengan interaksi di dalam
sistem. The sudut Prinsip Momentum: Tingkat perubahan momentum sudut dari partikel
relatif ke lokasi yang sama dengan torsi diterapkan pada partikel tentang lokasi itu. Ini
adalah
→
´
d L = ´r x F´ net= τ´
dt
d L´ tot τ´
= net , externalyang
dt
merupakanlaju perubahantotalmomentum sudutsistemrelatif terhadaplokasi,
L´ tot = L´ 1 + L´ 2+ ´L3+ …adalah sama dengannet torsikarenakekuatan eksternalyang diberikan
padasistem yang relatif terhadaplokasi. Seperti yang telah
disebutkansebelumnya,inimendasar prinsipyang diterapkanuntuk memprediksiatau
menjelaskanperilaku darisistem.
Dalampemodelanfisika(Chabay danSherwood, 1999), proses berikutdiikuti:
Mulaidariprinsip-prinsip dasar jumlahperkiraan Membuat asumsidanperkiraan
Tentukanbagaimana modelsistem Jelaskan/memprediksifenomenafisik yang nyatadalam
sistem Mengevaluasipenjelasan atauprediksi Singkatnya, pemodelanfisikaadalahanalisis
sistem fisikyang kompleksdengan caramembuat perkiraansadar, penyederhanaan,
Prinsipmomentumsudutuntuk sistempartikelmulti adalah
danidealisasi. Ketika siswa membuat perkiraan atau penyederhanaan, mereka harus
mampu menjelaskan mengapa mereka membuat mereka. Misalnya, dalam pemodelan
bola jatuh, di umum, hambatan udara diabaikan. Jadi, tidak ada kekuatan kontribusi dari
hambatan udara. Sementara siswa melakukan kelalaian itu, mereka harus mampu
memiliki alasan untuk ini. Sebagai contoh pemodelan, mempertimbangkan perhitungan
percepatan blok ditarik ke kanan dengan gaya F seperti terlihat pada Gambar berikut 9.
Gambar 9.MenarikBlok(Chabay &Sherwood, 2002)
Untukmenganalisissistem ini, kitaharus mulaidengan prinsipmomentum,
d P´ = F´
net
dt
Karena gesekan antarameja danblok, ada gaya gesekan, fselaingaya, F; menarik
d P´ F´
block. Jadi, gayatotal F´ net = F – f Dariprinsipmomentum,
= net= F – f
dt
Jadi
dv
d P´ d (mv)
=
= m dt = m a = F – f dari ini, dapat
dt
dt
F –f
disimpulkanbahwablokbergerakkonstan akselerasiyaitu a = m
Dalamprogramfisikayang lebih tradisional, siswamenggunakanpercepatan konstanuntuk
memecahkanmasalah bukannya mengembangkanmodelmereka sendiri. "Constant
percepatan"adalah model matematika yangsudah ditetapkan untukmereka. Mereka
tidakrepot-repotmemikirkanudara perlawananatau gesekan. Mereka diajarkanuntuk
memilih persamaanuntuk memecahkan masalah. Selain itu, meskipun
siswamengabaikangesekanatau sesuatudalam sistemdengan sehubungan dengankondisi,
mereka tidakmelakukannya secara sadar. Contoh berikut menunjukkanbagaimana
membuat penggunaanpemodelanfisikauntuk menjelaskandunianyata Fenomena, yang
jugadapat dianggapsebagaisuatufisika masalah. Naiktaman hiburan(Chabay &Sherwood,
2002, p106): Ada sebuahtaman hiburanridebahwa beberapa orang cintadanbenciorang
laindi manasekelompok orang berdiridi dindingruangsilinderdengan jari-jariR, sebagai
ruangmulaiberputar padatinggidansudutyang lebih tinggi kecepatanω(Gambar 10).
Ketikakritis tertentusudut kecepatantercapai, lantaitetespergi,meninggalkan
orangterjebakdi dindingberputar. Jelaskanmengapa orangmenempeldindingtanpa jatuh.
Sertakandiagramkekuatanhati-hatiberlabelseseorang, dan mendiskusika
bagaimanamomentumseseorangberubah, dan mengapa.
Gambar 10.SebuahhiburanTamannaik(Chabay &
Sherwood, 2002, p106)
Gambar11.FisikaDiagramPerson. ini
InstanOrangyangBergerakdalamArah–z
Mulai dari prinsip fisika dasar yang merupakan prinsip momentum dalam situasi ini, kita
dapat menentukan kekuatan dikenal dan menarik gaya diagram (Gambar 11). Pada Gambar 11,
orang yang ditampilkan memiliki massa m dan bergerak ke arah z. Karena sifatnya gravitasi,
bumi memberikan gaya mg yang menurun (-y). Dinding memberikan gaya gesekan yang
memiliki y Komponen + f karena orang tersebut tidak jatuh, dan x Komponen FN normal
dinding karena momentum seseorang berubah arah. Vertikal Komponen f kekuatan dinding
adalah gaya gesekan. Jika dinding memiliki gesekan yang terlalu rendah, orang tidak akan
menempel ke dinding. Jadi, f F N (μ adalah koefisien gesekan). μ memiliki nilai yang berkisar
antara 0,1 sampai 1,0. Kecepatan sudut harus cukup besar. Ada perubahan momentum ke dalam;
jika net kekuatan adalah nol, orang akan bergerak di lurus line. Dari gerakan melingkar (tidak
ada perubahan dalam arah y), dan prinsip momentum, kita dapat menemukan F N menunjukkan
mengapa orang tetap ke dinding tanpa jatuh.
Gerakan melingkar dengan konstan P = ¿´P| Menggabungkan dua persamaan di atas, F N = ω p dan
f= mg
d R´
2
P= mv =m =
= mω R, F N =ωp=m ω R
dt
g
2
Jadi, dengan menggunakan f F N kita dapat menemukanmg≤ τ (mw 2R) = w ≥
μg R2
Semakin kecil gesekan, semakin tinggi kecepatan sudut yang diperlukan. Ketika gaya gesekan
lebih kecil dari gaya gravitasi, orang tidak dapat menempel ke dinding dan meluncur ke bawah.
untuk ini Alasannya, kecepatan sudut harus cukup besar untuk membuat gaya gesekan lebih
besar dari gravitasi kekuatan.
RINGKASANDANFINAL
PERTIMBANGAN
Penekanandarimakalah initerletakpada diskusidari berbagai jenismodeldanaplikasi
model danpemodelanterhadapajaran danilmubelajarkhususnya fisika. ini adalah
modelterutamamental;model konseptual, yang model matematika, model komputer, danfisik
model; dan modelfisika. Tujuan darimakalah inimenyangkutberbeda jenis modeldalam
pendidikansainsadalah untuk membantuguru dansiswauntuk belajarbagaimana
menggunakandanmemilih model dalamprogram mereka. Juga, tujuanyang paling penting adalah
untuk membuatsiswadapatsecara aktifterlibat dalam memahamidanmempelajariduniafisik
dengan membangun, menggunakan, ataumemilihmodeluntuk menggambarkan, menjelaskan,
memprediksi, danmengontrolfenomena fisik (Wells etal., 1995). Jadi, siswatidak perlu
menghafalmateri pelajaranataupersamaanuntukmereka mata kuliah.Merekabisamendapatkan
merekadengan menggunakanmodel. Dari pengalaman saya dengansiswa yangmengambil
Tentu sajapengantar fisikadi Universitas Purdue, siswamenunjukkan bahwamereka dapat
memahamilebih baik konsep, maknasemuapersamaan, danbagaimana
mendapatkanmerekapersamaandalam fisikadengan menggunakanfisika model. Kutipan
berikutmengeksplorasisiswa pikiran tentangmodelfisika. Mahasiswa: ...masih ada lagiuntuk
hanyafisikadari menghafalblokhumongousinipersamaanyang Gurumengatakankarya. Eh,
danmenghubungkannya dengannomor dan mengetahui bagaimanauntuk menempatkanbersamasamapersamaan. Kami akan kembalidan-baik kitabisa-kita benar-benarmenciptakan
Modelsisteminidan kamibisa, Anda tahu, menyingkirkan Faktor-faktorini karenatarikan
gravitasidi siniadalah
d Py
d P´
= P y = 0, jadi dt = 0
dt
d ´p
| dt ∨¿ =ωp ,p =| ´p|
benar-benar tidak akan mempengaruhi bagaimana saya melompat dari kursi adalah akan
melakukan apa-apa. Jadi apa yang bisa kita mengabaikan bahkan meskipun memang ada
kekuatan ada itu cukup yang kecil kita tidak perlu. Hanya jenis belajar tentang fisika di sangat
terorganisasi dan akan kembali ke langkah-langkah dasar cara (Spring 2005).
Akibatnya, model menyediakan aplikasi pengetahuan untuk dunia nyata situasi buatan untuk
melihat bagaimana hal berlaku di dunia nyata, bukan hanya melihat persamaan. Dengan kata
lain, siswa belajar dan membantu memahami fenomena fisik.
REFERENSI
ModelFisikTata Surya(n.d.). DiperolehJuni
15, 2005, dari (http: //csep10.physutk.edu/.
astr161/lek/).
Buckley, B.C., GOBERT, j. D., Kindfield, A.C.H., Horwitz, P.,
Tinker, R.F., Gerlits, B., Wilensky, U., etal. (2004).
-Model berbasis mengajardanbelajardenganbiologica:
Apa yangmereka pelajari? Bagaimanamereka belajar? Bagaimana kita
tahu? JurnalPendidikanSainsdan
Teknologi, 13, 23-41.
Burghes, D.N.&Borrie, M.S.(1979). matematis
modeling: Sebuahpendekatan baru untukmengajaryang diterapkan
matematika[versi elektronik]. fisika
Pendidikan, 14, 82-86.
Burghes, D.N.(1980). Pengajaranaplikasi matematika:
pemodelanmatematikadalamilmu pengetahuan dan teknologi.
InovasidanPerkembangan, 365-376.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(2002). VolI: Materi dan
Interaksi: mekanikamodern. NewYork: John
Wiley&Sons, Inc.
Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(1999). Membawaatomke
fisikatahun pertama[versi elektronik]. Orang Amerika
JournalofPhysics, 67, 1045-1050.
Czudkovà, L.&Musilovà, J.(2000). Pendulum: A
batu sandunganmekanikasekolah menengah.
PendidikanFisika, 35, 428-435.
Driel, F.H.V.&Verloop, N.(1999). Pengetahuangurutentang
modeldan pemodelandalam ilmu. [Elektronik
Versi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,
21, 1144-1153.
Franco, C.&Colinvaux, D.(2000). Menggenggammodel mental.
DalamJKGilbert&CJBoulter(Eds.), Pengembangan
model dalamilmu pendidikan(pp.93-118). Dordrecht,
Belanda: KluwerAcademic Publishers.
Gilbert, JK, Boulter, CJ&Elmer, R.(2000). positioning
model dalamilmu pendidikandandalam desain dan
Pendidikan teknologi. DalamJ.K.Gilbert&C.J.
Boulter(Eds.), Pengembanganmodeldalam ilmu
pendidikan (pp.3-17). Dordrecht, Belanda:
KluwerAcademic Publishers.
Greca, I.M.&Moreira, M.A.(2002). Mental, fisik,dan
model matematikadalampengajaran dan pembelajaran
fisika[versi elektronik]. PendidikanSains, 1,
106-121.
Greca, I.M.&Moreire, M.A.(2000). Model mental,
modelkonseptual, dan pemodelan. [ElektronikVersi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,
1, 1-11.
Hestenes, D.(1996, Agustus). Metodologi pemodelanuntuk
gurufisika. ProsidingInternasional
KonferensiSarjanaPendidikanFisika,
College Park, MA.
Hestenes, D.(1987). Menujuteoripemodelanfisika
instruksi. American JournalofPhysics, 55, 440454.
Hodgson, SM, Rojano, T., Sutherland, R.&Ursini, S.(1999).
Pemodelan matematika: Interaksibudaya
dan praktek[versi elektronik]. pendidikan
StudidiMatematika, 39, 167-183.
Holland, D.(1988). Sebuah laboratoriumsoftware. Dynamical
pemodelan dansistemcellularmodeling. SSR, 407416.
Jimoyiannis, A.&Komis, V.(2001). Simulasi komputerdi
fisikamengajardanbelajar: Studi kasusdi
pemahaman siswageraklintasan
[Electronic version]. Komputer&Pendidikan, 36,
183-204.
Norman,D.A.(1983). Beberapapengamatanpada modelmental.
DalamD.Gentner&A.L.Stevens(Eds.), Mental
(. pp7-14) model.Hillsdale, NewJersey: Lawrence
ErlbaumAssociates, Inc.
Scherer, D., Dubois, P., &Sherwood, B.(2000). VPython: 3D
grafisilmiahinteraktifbagi siswa.
Komputasidalam Sains danTeknik, 82-88.
Tata surya. (n.d.). Diperoleh15 Juni 2005, dari
http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect.
Tregidgo, D.&Ratcliffe, M.(2000). Penggunaanmodeluntuk
meningkatkanpembelajaranmuridtentang sel. sekolah
IlmuReview,81, 53-59.
Vosniadou, S.&Brewer, W.F.(1992). Modelmental
Bumi: Sebuah studi tentangperubahan konseptualdi masa kecil.
Psikologikognitif, 24, 535-585.
Vosniadou, S.(1994). Dalampemetaanpikiran. DalamS.A.Gelman
&LAHirschfeld(Eds.), Universaldanculturespecific
sifatmodel mentalanak-anakdari
bumi. Cambridge: CambridgeUniversity Press.
Wells, M., Hestenes, D., &Swackhamer, G.(1995). A
metode pemodelanfisikaSMA
instruksi[versi elektronik]. American Journalof
Fisika, 63, 606-619.
IJESE
ISSN: 1306 3065