Model Pembelajaran Fisika ( 32 Files )
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Penguasaan Konsep Fluida Statis pada Siswa SMA
1) Program
SUPARMANTO 1), SENTOT KUSAIRI2), ARIF HIDAYAT2)
Studi Pendidikan Fisika Pascasarjana Universitas Negeri Malang
2) Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang
Jl. Semarang, No.5, Malang
E-mail: suparmanto_attanwir@yahoo.com
ABSTRAK: Penguasaan konsep sangat penting dalam proses pembelajaran. Salah satu
permasalahan yang dihadapi oleh banyak guru dalam proses pembelajaran adalah penguasaan
konsep siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada materi awal
dan tidak mendapatkan bantuan, besar kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada
saat mempelajari materi berikutnya. Survei penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
besar penguasaan konsep fisika siswa pada fluida statis dan mencari penyebab permasalahan
tersebut. Survei ini berupa butir soal penguasaan konsep yang diberikan kepada 69 siswa kelas
XII SMA. Butir soal terdiri dari 13 soal uraian yang berisikan soal penguasaan konsep tentang
tekanan hidrostatis 4 soal, hukum Pascal 2 soal dan prinsip Archimedes 7 soal. Hasil survei
penelitian ini menunjukkan bahwa siswa masih banyak mengalami miskonsepsi tentang tekanan
hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan pada fluida
tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan massa jenis, massa
dan volume dalam prinsip Archimedes. Berdasarkan nilai rata-rata keseluruhan yang diperoleh
siswa yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235, serta hasil grafik persentase jawaban
siswa yang banyak mengalami miskonsepsi yaitu pada soal nomor 5 sebesar 83% dan nomor 11
sebesar 75%, maka tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa dikatakan masih rendah.
Selain itu, hasil dari angket ditemukan bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk
materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian
rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan
siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran. Hasil
dari survei penelitian ini diharapkan bisa menjadi rekomendasi untuk perbaikan pembelajaran
dan penelitian selanjutnya.
Kata Kunci: Hukum Pascal, miskonsepsi, penguasaan konsep, prinsip Archimedes, tekanan
hidrostatis.
PENDAHULUAN
Penguasaan konsep diperoleh dari proses pembelajaran. Di dalam proses
pembelajaran, siswa akan mendapatkan suatu pengalaman belajar, dimana melalui
pengalaman belajar ini, siswa memperoleh suatu pengetahuan yang dapat membantu
siswa dalam menguasai suatu konsep (Rustaman, 2003). Penguasaan konsep
merupakan kemampuan siswa dalam memahami makna secara ilmiah baik teori
maupun penerapannya dalam kehidupan sehari-hari (Dahar, 2003). Seseorang dapat
dikatakan menguasai konsep jika orang tersebut benar-benar memahami konsep yang
dipelajarinya sehingga mampu menjelaskan dengan menggunakan kata-kata sendiri
sesuai dengan pengetahuan yang dimilikinya, tetapi tidak mengubah makna yang ada
di dalamnya. Indikator penguasaan konsep yang lebih komprehensif dikemukakan oleh
Anderson & Krathwohl (2001), dalam bukunya yang berjudul
A Taxonomy for
Learning, Teaching, and Assesing (a Revision of Bloom s Taxonomy of Educational
Objectives) sebagai berikut: remember, understand, apply, analyze, evaluate, dan create.
Ilmu fisika mempunyai karakteristik struktur yang kompleks karena sifat abstrak
dari konsep-konsep sains, yang direpresentasikan dengan simbol-simbol matematika.
Fisika sebagai salah satu pelajaran eksak dan siswa akan berhadapan dengan
representasi-representasi yang berbeda seperti eksperimen, rumus dan perhitungan,
grafik dan penjelasan konseptual dalam waktu yang sama (angell dalam Orneck, 2008).
Salah satu permasalahan yang dihadapi oleh banyak guru fisika dalam pembelajaran
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-235
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
fisika adalah penguasaan konsep siswa. Penguasaan konsep dapat membantu
mengurangi miskonsepsi pada siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan
dan miskonsepsi pada materi awal dan tidak mendapatkan bantuan, besar
kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada saat mempelajari materi
berikutnya. Akibatnya, siswa tidak memahami esensi konsep fisika sehingga belajar
fisika tidak bermakna dalam kehidupannya. Materi fluida statis memerlukan
penguasaan konsep yang matang. Pada penelitian-penelitian sebelumnya mengenai
fluida statis, siswa mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada pengaruh massa benda,
berat benda, volume benda, massa jenis benda dan massa jenis fluida, menghitung gaya
apung oleh fluida, dan keadaan benda terapung atau tenggelam dalam fluida
tergantung dari perbandingan relatif massa jenis antar benda (Smith, dkk., 1992;
Loverude, dkk., 2003; 2010; Unal, 2005; Yin Y, dkk., 2008).
Beberapa uji coba telah dilakukan untuk mengatasi miskonsepsi siswa tentang
fluida diantaranya mengembangkan bahan ajar untuk meningkatkan penguasaan
konsep (Loverude, dkk., 2003), menggunakan strategi pembelajaran seperti peta konsep,
pembelajaran berbantuan komputer, aktifitas praktik di laboratorium, model
pembelajaran yang efektif (Unal & Costu, 2005), membuat desain tes diagnosa untuk
mengidentifikasi miskonsepsi siswa (Tomita & Yin, 2007) serta mengembangkan model
penilaian formatif untuk meningkatkan penguasaan konsep siswa (Kusairi, S., dkk.,
2013). Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui seberapa
besar penguasaan konsep fisika siswa pada materi fluida statis dan mencari penyebab
permasalahan miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Untuk memberikan solusi atau
bantuan dalam penguasaan konsep fisika siswa yang tepat, maka perlu dilakukan
survei penelitian terlebih dahulu. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat
menjadi acuan atau rekomendasi untuk pembelajaran selanjutnya.
METODE PENELITIAN
Subyek dalam penelitian ini sebanyak 69 siswa kelas XII pada SMAN 1 Sumberrejo,
Kabupaten Bojonegoro. Kelas XII dijadikan subyek penelitian dikarenakan siswa sudah
pernah mendapatkan pembelajaran materi fluida pada kelas sebelumnya. Kelas yang
dijadikan sampel penelitian terdiri dari 2 kelas yaitu kelas XII IPA 1 dan XII IPA 2,
dimana kedua kelas tersebut memiliki kemampuan yang heterogen. Survei penelitian
ini dilaksanakan pada 29 Februari 2016. Waktu tersebut dipilih dengan alasan kelas
XII sudah mengikuti program bimbingan belajar persiapan UN, sehingga siswa mampu
mengingat kembali konsep fluida yang telah didapatkan pada kelas sebelumnya.
Dalam survei penelitian ini, menggunakan metode deskripsi sederhana. Instrumen
yang dikembangkan berupa soal-soal penguasaan konsep tentang materi fluida statis
yang berbentuk soal uraian. Konsep-konsep yang diberikan pada soal meliputi konsep
tekanan hidrostatis, hukum Pascal, prinsip Archimedes, dan konsep benda terapung,
melayang dan tenggelam. Soal-soal tersebut diadopsi dari Unal dan Costu, (2005),
Loverude,dkk., (2010), Yin Y (2008). Soal ini terdiri dari 13 soal yang berisikan soal-soal
penguasaan konsep tentang tekanan hidrostatis 4 soal, hukum Pascal 2 soal dan prinsip
Archimedes 7 soal yang dikerjakan oleh siswa dalam waktu 60 menit. Adapun contoh
soal penguasaan konsep yang diberikan siswa diantaranya:
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-236
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Soal No.8
Balok X dalam keadaan melayang di dalam air. Apabila balok tersebut dimasukkan pada minyak
goreng, yang terjadi adalah . . . (a. Terapung; b. Melayang; c. Tenggelam). Gambarkan posisinya
dan berikan alasanmu!
X
minyak
X
air
Soal No.11
Terdapat lima buah balok yang mempunyai volume sama, namun massa berbeda-beda seperti
terlihat pada gambar berikut:
2
1
2
3
5
4
5
Semua balok ditaruh ke dalam aquarium yang berisi air. Posisi akhir dari balok nomor 2 dan
nomor 5 ditunjukkan pada gambar berikut. Gambarkan sketsa diagram posisi akhir untuk balok
nomor 1, 3 dan 4! Berikan alasanmu!
Gambar 1. Contoh soal penguasaan konsep fluida statis.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengolahan data dengan menggunakan bantuan program SPSS
22, didapatkan bahwa nilai rata-rata keseluruhan dari 69 siswa yang mengikuti tes
penguasaan konsep yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235. Nilai minimum
yang diperoleh yaitu 18 sedangkan nilai maksimumnya sebesar 64. Hasil pengolahan
data siswa disajikan dalam Tabel 1. Hasil dari tes soal penguasaan konsep dapat
dijadikan acuan untuk menentukan taraf penguasaan konsep siswa. Berdasarkan hasil
nilai rata-rata yang diperoleh dan dibandingkan dengan tabel kriteria taraf penguasaan
konsep, maka dapat dikatakan tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa masih
rendah (kurang baik), karena nilai rata-ratanya 55. Tabel kriteria taraf penguasaan
konsep siswa menurut Arikunto (2008) ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut:
Tabel 1. Hasil pengolahan nilai siswa
Descriptive Statistics
N
Minimum
NILAI
69
Valid N (listwise)
69
18
Maximum
64
Mean
Std. Deviation
38.20
11.235
Tabel 2. Kriteria Taraf Penguasaan Konsep Siswa
Taraf Nilai Rata-Rata
81
66
80
56
65
55
ISBN 978-602-71279-1-9
Klasifikasi Nilai
Baik Sekali
Baik
Cukup Baik
Kurang Baik
PFMO-237
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Keterangan:
: Jawaban benar
: Jawaban salah
: Jawaban kosong
Gambar 2. Grafik persentase jawaban siswa pada tiap nomor.
Hasil tes butir soal pendahuluan penguasaan konsep fluida statis yang terdiri dari
13 soal uraian, didapatkan bahwa hampir semua nomor soal tidak bisa dikerjakan
dengan benar oleh semua siswa. Persentase jawaban benar yang tertinggi hanya pada
soal nomor 4 yaitu sebesar 94%, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2 di atas. Soal
tersebut berisikan tentang penerapan konsep tekanan hidrostatis pada bidang teknologi
pembuatan bendungan/ waduk. Siswa beralasan bahwa dalam pembuatan pondasi
bangunan waduk/ bendungan bagian bawah dindingnya dibuat lebih tebal dan kuat
dikarenakan semakin ke bawah tekanan yang dihasilkan oleh fluida semakin besar,
sehingga pondasi bangunan bagian bawah dibuat lebih tebal agar tidak mudah ambrol.
Hukum utama hidrostatika menyatakan bahwa fluida dalam keadaan diam (statis)
memiliki tekanan yang sama untuk semua titik yang terletak pada satu bidang
mendatar di dalam satu jenis zat cair. Konsep ini harusnya diterapkan untuk menjawab
soal nomor 1 sampai 4, karena berhubungan dengan kedalaman titik dalam suatu
fluida. Namun, siswa banyak terkecoh dengan bentuk tabung yang berbeda-beda, luas
permukaan tabung, tertutup atau terbukanya kolom tabung, dan membedakan
ketinggian dengan kedalaman. Miskonsepsi ini terjadi karena siswa masih
menggunakan konsep tekanan pada zat padat, yang menyatakan bahwa tekanan
berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang. Miskonsepsi jawaban siswa pada
konsep tekanan hidrostatis, ditampilkan dalam Gambar 3 dan Gambar 4 berikut:
Gambar 3. Miskonsepsi jawaban siswa pada konsep hukum utama hidrostatis.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-238
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Gambar 4. Hasil jawaban siswa pada konsep tekanan hidrostatis.
Pada soal tekanan hidrostatis, fluida yang digunakan sejenis, dan besarnya
percepatan gravitasi bumi sama besar, maka yang berpengaruh hanya letak kedalaman
titik pada fluida. Jika titik berada pada kedalaman yang sama secara horizontal, maka
nilai tekanan hidrostatis pada titik tersebut juga sama besar, tidak tergantung pada
bentuk tabung maupun tertutup atau terbukanya kolom tabung. Tekanan hidrostatis
berbanding lurus dengan kedalaman titik, artinya semakin dalam letak titik pada fluida
maka nilai tekanan hidrostatisnya semakin besar. Secara matematis, persamaan
tekanan hidrostatis dapat dituliskan sebagai berikut:
(1)
Pada pembahasan soal nomor 5 tentang alat penyemprot merupakan penerapan
dari konsep hukum Pascal. Namun, siswa terjebak dengan posisi lubang tanpa
menganalisa kembali konsep hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang
diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah
dengan sama besar. Salah satu contoh miskonsepsi jawaban siswa tentang hukum
Pascal ditampilkan dalam Gambar 5. Sebanyak 83 % siswa mengalami miskonsepsi
arah tekanan pada lubang. Mayoritas jawaban siswa memilih lubang titik C, karena
lubang C searah dengan tekanan yang ada pada penyemprot. Seharusnya, menurut
konsep hukum pascal, semua lubang akan memancarkan air dengan tekanan yang
sama. Secara matematis dapat dituliskan hubungan persamaan sebagai berikut:
(2)
Gambar 5. Miskonsepsi siswa pada konsep hukum Pascal.
Penguasaan konsep siswa pada prinsip Archimedes dan konsep benda terapung,
melayang dan tenggelam masih rendah. Hal ini ditunjukkan dengan hasil jawaban
siswa soal nomor 8 dengan kesalahan sebesar 59%, soal nomor 10 sebesar 65% dan soal
nomor 11 sebesar 75%. Hasil jawaban kosong siswa terbesar tentang prinsip Archimedes
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-239
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
terdapat pada soal nomor 12 dan nomor 13 yang masing-masing sebesar 59% dan 74%.
Besarnya tingkat kesalahan ini disebabkan masih adanya miskonsepsi pada diri siswa
tentang hubungan massa jenis benda, massa benda dan volume benda pada konsep
benda terapung, melayang dan tenggelam serta miskonsepsi pada prinsip Archimedes.
Pembahasan untuk soal nomor 8, benda melayang dalam air berarti pada saat
setimbang berlaku hukum Newton, yaitu:
(3)
karena
maka
Ketika balok tersebut dimasukkan ke dalam minyak goreng yang massa jenisnya lebih
kecil daripada massa jenis air,
maka
Sehingga balok tersebut dalam minyak goreng akan tenggelam. Adapun hasil jawaban
siswa yang masih mengalami miskonsepsi pada konsep benda terapung, melayang dan
tenggelam ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Miskonsepsi siswa pada konsep benda terapung, melayang dan
tenggelam.
Gambar 7. Miskonsepsi siswa pada konsep hubungan massa jenis, massa dan
volume pada prinsip Archimedes
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-240
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
1
1
2
2
3
4
5
3
4
5
Gambar 8. Kemungkinan jawaban posisi balok untuk soal nomor 11.
Pada pembahasan soal nomor 11, balok 2 dalam keadaan terapung sedikit di atas
air, sehingga massa jenis balok 2 sedikit lebih kecil daripada massa jenis air. Karena
massa balok 3 > massa balok 2, maka balok 3 mempunyai dua kemungkinan massa jenis
yaitu sama atau lebih besar daripada massa jenis air, sehingga balok 3 bisa melayang
atau tenggelam. Jika balok 3 melayang (massa jenis balok 3 = massa jenis fluida), maka
balok 4 dan balok 5 dipastikan tenggelam karena massa jenisnya lebih besar daripada
massa jenis balok 3. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian oleh Loverude, Kautz &
Heron, 2003. Adapun jawaban siswa yang mengalami miskonsepsi pada konsep
hubungan massa jenis, massa dan volume pada prinsip Archimedes ditunjukkan pada
Gambar 7, sedangkan gambar balok yang mendekati kebenaran konsep ditampilkan
pada Gambar 8.
Berdasarkan hasil angket yang diberikan, ditemukan bahwa siswa menyatakan
materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran
lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak
menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/
demonstrasi dalam proses pembelajaran. Jika siswa tidak segera mendapatkan umpan
balik (feedback) terkait miskonsepsi yang dialami, maka siswa tidak mengetahui letak
kesalahan pada dirinya. Pembahasan dengan memberikan umpan balik secara cepat
dapat mengurangi miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Hal ini sesuai dengan
penemuan penelitian-penelitian sebelumnya (Kusairi, S., dkk., 2013), bahwa penilaian
formatif dengan memberikan umpan balik (feedback) dapat meningkatkan penguasaan
konsep siswa. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan atau
rekomendasi untuk pembelajaran dan penelitian selanjutnya.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil data dan pembahasan, maka didapatkan kesimpulan
diantaranya: 1). Siswa masih banyak yang mengalami miskonsepsi tentang tekanan
hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan
pada fluida tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan
massa jenis, massa dan volume dalam prinsip Archimedes; 2). Penguasaan konsep
fluida statis pada siswa kelas XII SMAN 1 Sumberrejo masih rendah dengan nilai ratarata yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235; 3). Hasil angket menyatakan
bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami,
karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang
dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang
melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada:
1) Drs. H. Soebintarto, M.M, selaku kepala SMAN 1 Sumberrejo, yang telah
memberikan ijin tempat untuk mengadakan penelitian.
2) Lina Inayati, S.Pd, selaku guru Fisika SMAN 1 Sumberrejo, yang telah
memberikan dorongan, kerjasama, dan waktu luangnya untuk selalu
berdiskusi dengan penulis.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-241
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
DAFTAR RUJUKAN
Anderson, L. W & Krathwohl, D. R., 2001. A Taxonomy for Learning, Teaching, and
Assesing. New York: Addison Wesley Longman, Inc.
Arikunto. 2008. Dasar-Dasar Evaluasi Pendidikan. Jakarta: Bumi Aksara.
Dahar, R. W., 2003. Aneka Wacana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung
Kusairi S., Muhardjito, Sujito, 2013. Development of Web-Based Technology Assessment
For Learning Model to Improve Student Mastery of Physics Concepts, Foton, volume
17, no 2
Loverude, M. E, Kautz, C. H., & Heron, P. R., 2003. Helping students develop an
understanding of Archimedes principle. I. Research on student understanding,
American Journal of Physics, vol. 71, no.11, 2003, pp 1178-1187
Ornek et all, 2008. What makes physics difficult?. International Journal of Enviromental
and Science Education. 3.1.30-34
Rustaman, N.Y, dan Andrian Rustaman. 2003. Kemampuan Kerja Ilmiah Dalam Sains.
Jurnal Pendidikan. Universitas Pendidikan Indonesia.
Smith, C., J. Snir, and L. Grosslight. 1992. Using conceptual models to facilitate
conceptual change: The case of weight-density differentiation. Cognition and
Instruction 9 (3): 221 83.
Tomita, M., and Y. Yin. 2007. Promoting conceptual change through formative
assessment in the science classroom. Paper presented at the Hawaii Educational
Research Association annual conference, Honolulu.
Ünal Suat, Costu Bayram., 2005. Problematic issue for students: Does it sink or float?.
Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, Volume 6, Issue 1, Article 3,
p.1.
Yin Y, Tomita M., Shavelson R. J., 2008. Diagnosing and Dealing with Student
Misconceptions: Floating and Sinking, Science Scope.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-242
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-243
Penguasaan Konsep Fluida Statis pada Siswa SMA
1) Program
SUPARMANTO 1), SENTOT KUSAIRI2), ARIF HIDAYAT2)
Studi Pendidikan Fisika Pascasarjana Universitas Negeri Malang
2) Jurusan Fisika FMIPA Universitas Negeri Malang
Jl. Semarang, No.5, Malang
E-mail: suparmanto_attanwir@yahoo.com
ABSTRAK: Penguasaan konsep sangat penting dalam proses pembelajaran. Salah satu
permasalahan yang dihadapi oleh banyak guru dalam proses pembelajaran adalah penguasaan
konsep siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada materi awal
dan tidak mendapatkan bantuan, besar kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada
saat mempelajari materi berikutnya. Survei penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa
besar penguasaan konsep fisika siswa pada fluida statis dan mencari penyebab permasalahan
tersebut. Survei ini berupa butir soal penguasaan konsep yang diberikan kepada 69 siswa kelas
XII SMA. Butir soal terdiri dari 13 soal uraian yang berisikan soal penguasaan konsep tentang
tekanan hidrostatis 4 soal, hukum Pascal 2 soal dan prinsip Archimedes 7 soal. Hasil survei
penelitian ini menunjukkan bahwa siswa masih banyak mengalami miskonsepsi tentang tekanan
hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan pada fluida
tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan massa jenis, massa
dan volume dalam prinsip Archimedes. Berdasarkan nilai rata-rata keseluruhan yang diperoleh
siswa yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235, serta hasil grafik persentase jawaban
siswa yang banyak mengalami miskonsepsi yaitu pada soal nomor 5 sebesar 83% dan nomor 11
sebesar 75%, maka tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa dikatakan masih rendah.
Selain itu, hasil dari angket ditemukan bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk
materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian
rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan
siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran. Hasil
dari survei penelitian ini diharapkan bisa menjadi rekomendasi untuk perbaikan pembelajaran
dan penelitian selanjutnya.
Kata Kunci: Hukum Pascal, miskonsepsi, penguasaan konsep, prinsip Archimedes, tekanan
hidrostatis.
PENDAHULUAN
Penguasaan konsep diperoleh dari proses pembelajaran. Di dalam proses
pembelajaran, siswa akan mendapatkan suatu pengalaman belajar, dimana melalui
pengalaman belajar ini, siswa memperoleh suatu pengetahuan yang dapat membantu
siswa dalam menguasai suatu konsep (Rustaman, 2003). Penguasaan konsep
merupakan kemampuan siswa dalam memahami makna secara ilmiah baik teori
maupun penerapannya dalam kehidupan sehari-hari (Dahar, 2003). Seseorang dapat
dikatakan menguasai konsep jika orang tersebut benar-benar memahami konsep yang
dipelajarinya sehingga mampu menjelaskan dengan menggunakan kata-kata sendiri
sesuai dengan pengetahuan yang dimilikinya, tetapi tidak mengubah makna yang ada
di dalamnya. Indikator penguasaan konsep yang lebih komprehensif dikemukakan oleh
Anderson & Krathwohl (2001), dalam bukunya yang berjudul
A Taxonomy for
Learning, Teaching, and Assesing (a Revision of Bloom s Taxonomy of Educational
Objectives) sebagai berikut: remember, understand, apply, analyze, evaluate, dan create.
Ilmu fisika mempunyai karakteristik struktur yang kompleks karena sifat abstrak
dari konsep-konsep sains, yang direpresentasikan dengan simbol-simbol matematika.
Fisika sebagai salah satu pelajaran eksak dan siswa akan berhadapan dengan
representasi-representasi yang berbeda seperti eksperimen, rumus dan perhitungan,
grafik dan penjelasan konseptual dalam waktu yang sama (angell dalam Orneck, 2008).
Salah satu permasalahan yang dihadapi oleh banyak guru fisika dalam pembelajaran
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-235
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
fisika adalah penguasaan konsep siswa. Penguasaan konsep dapat membantu
mengurangi miskonsepsi pada siswa. Jika seorang siswa masih mengalami kesulitan
dan miskonsepsi pada materi awal dan tidak mendapatkan bantuan, besar
kemungkinan siswa akan mengalami kesulitan pada saat mempelajari materi
berikutnya. Akibatnya, siswa tidak memahami esensi konsep fisika sehingga belajar
fisika tidak bermakna dalam kehidupannya. Materi fluida statis memerlukan
penguasaan konsep yang matang. Pada penelitian-penelitian sebelumnya mengenai
fluida statis, siswa mengalami kesulitan dan miskonsepsi pada pengaruh massa benda,
berat benda, volume benda, massa jenis benda dan massa jenis fluida, menghitung gaya
apung oleh fluida, dan keadaan benda terapung atau tenggelam dalam fluida
tergantung dari perbandingan relatif massa jenis antar benda (Smith, dkk., 1992;
Loverude, dkk., 2003; 2010; Unal, 2005; Yin Y, dkk., 2008).
Beberapa uji coba telah dilakukan untuk mengatasi miskonsepsi siswa tentang
fluida diantaranya mengembangkan bahan ajar untuk meningkatkan penguasaan
konsep (Loverude, dkk., 2003), menggunakan strategi pembelajaran seperti peta konsep,
pembelajaran berbantuan komputer, aktifitas praktik di laboratorium, model
pembelajaran yang efektif (Unal & Costu, 2005), membuat desain tes diagnosa untuk
mengidentifikasi miskonsepsi siswa (Tomita & Yin, 2007) serta mengembangkan model
penilaian formatif untuk meningkatkan penguasaan konsep siswa (Kusairi, S., dkk.,
2013). Oleh karena itu, tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui seberapa
besar penguasaan konsep fisika siswa pada materi fluida statis dan mencari penyebab
permasalahan miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Untuk memberikan solusi atau
bantuan dalam penguasaan konsep fisika siswa yang tepat, maka perlu dilakukan
survei penelitian terlebih dahulu. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat
menjadi acuan atau rekomendasi untuk pembelajaran selanjutnya.
METODE PENELITIAN
Subyek dalam penelitian ini sebanyak 69 siswa kelas XII pada SMAN 1 Sumberrejo,
Kabupaten Bojonegoro. Kelas XII dijadikan subyek penelitian dikarenakan siswa sudah
pernah mendapatkan pembelajaran materi fluida pada kelas sebelumnya. Kelas yang
dijadikan sampel penelitian terdiri dari 2 kelas yaitu kelas XII IPA 1 dan XII IPA 2,
dimana kedua kelas tersebut memiliki kemampuan yang heterogen. Survei penelitian
ini dilaksanakan pada 29 Februari 2016. Waktu tersebut dipilih dengan alasan kelas
XII sudah mengikuti program bimbingan belajar persiapan UN, sehingga siswa mampu
mengingat kembali konsep fluida yang telah didapatkan pada kelas sebelumnya.
Dalam survei penelitian ini, menggunakan metode deskripsi sederhana. Instrumen
yang dikembangkan berupa soal-soal penguasaan konsep tentang materi fluida statis
yang berbentuk soal uraian. Konsep-konsep yang diberikan pada soal meliputi konsep
tekanan hidrostatis, hukum Pascal, prinsip Archimedes, dan konsep benda terapung,
melayang dan tenggelam. Soal-soal tersebut diadopsi dari Unal dan Costu, (2005),
Loverude,dkk., (2010), Yin Y (2008). Soal ini terdiri dari 13 soal yang berisikan soal-soal
penguasaan konsep tentang tekanan hidrostatis 4 soal, hukum Pascal 2 soal dan prinsip
Archimedes 7 soal yang dikerjakan oleh siswa dalam waktu 60 menit. Adapun contoh
soal penguasaan konsep yang diberikan siswa diantaranya:
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-236
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Soal No.8
Balok X dalam keadaan melayang di dalam air. Apabila balok tersebut dimasukkan pada minyak
goreng, yang terjadi adalah . . . (a. Terapung; b. Melayang; c. Tenggelam). Gambarkan posisinya
dan berikan alasanmu!
X
minyak
X
air
Soal No.11
Terdapat lima buah balok yang mempunyai volume sama, namun massa berbeda-beda seperti
terlihat pada gambar berikut:
2
1
2
3
5
4
5
Semua balok ditaruh ke dalam aquarium yang berisi air. Posisi akhir dari balok nomor 2 dan
nomor 5 ditunjukkan pada gambar berikut. Gambarkan sketsa diagram posisi akhir untuk balok
nomor 1, 3 dan 4! Berikan alasanmu!
Gambar 1. Contoh soal penguasaan konsep fluida statis.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan hasil pengolahan data dengan menggunakan bantuan program SPSS
22, didapatkan bahwa nilai rata-rata keseluruhan dari 69 siswa yang mengikuti tes
penguasaan konsep yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235. Nilai minimum
yang diperoleh yaitu 18 sedangkan nilai maksimumnya sebesar 64. Hasil pengolahan
data siswa disajikan dalam Tabel 1. Hasil dari tes soal penguasaan konsep dapat
dijadikan acuan untuk menentukan taraf penguasaan konsep siswa. Berdasarkan hasil
nilai rata-rata yang diperoleh dan dibandingkan dengan tabel kriteria taraf penguasaan
konsep, maka dapat dikatakan tingkat penguasaan konsep fluida statis siswa masih
rendah (kurang baik), karena nilai rata-ratanya 55. Tabel kriteria taraf penguasaan
konsep siswa menurut Arikunto (2008) ditunjukkan dalam Tabel 2 berikut:
Tabel 1. Hasil pengolahan nilai siswa
Descriptive Statistics
N
Minimum
NILAI
69
Valid N (listwise)
69
18
Maximum
64
Mean
Std. Deviation
38.20
11.235
Tabel 2. Kriteria Taraf Penguasaan Konsep Siswa
Taraf Nilai Rata-Rata
81
66
80
56
65
55
ISBN 978-602-71279-1-9
Klasifikasi Nilai
Baik Sekali
Baik
Cukup Baik
Kurang Baik
PFMO-237
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Keterangan:
: Jawaban benar
: Jawaban salah
: Jawaban kosong
Gambar 2. Grafik persentase jawaban siswa pada tiap nomor.
Hasil tes butir soal pendahuluan penguasaan konsep fluida statis yang terdiri dari
13 soal uraian, didapatkan bahwa hampir semua nomor soal tidak bisa dikerjakan
dengan benar oleh semua siswa. Persentase jawaban benar yang tertinggi hanya pada
soal nomor 4 yaitu sebesar 94%, seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2 di atas. Soal
tersebut berisikan tentang penerapan konsep tekanan hidrostatis pada bidang teknologi
pembuatan bendungan/ waduk. Siswa beralasan bahwa dalam pembuatan pondasi
bangunan waduk/ bendungan bagian bawah dindingnya dibuat lebih tebal dan kuat
dikarenakan semakin ke bawah tekanan yang dihasilkan oleh fluida semakin besar,
sehingga pondasi bangunan bagian bawah dibuat lebih tebal agar tidak mudah ambrol.
Hukum utama hidrostatika menyatakan bahwa fluida dalam keadaan diam (statis)
memiliki tekanan yang sama untuk semua titik yang terletak pada satu bidang
mendatar di dalam satu jenis zat cair. Konsep ini harusnya diterapkan untuk menjawab
soal nomor 1 sampai 4, karena berhubungan dengan kedalaman titik dalam suatu
fluida. Namun, siswa banyak terkecoh dengan bentuk tabung yang berbeda-beda, luas
permukaan tabung, tertutup atau terbukanya kolom tabung, dan membedakan
ketinggian dengan kedalaman. Miskonsepsi ini terjadi karena siswa masih
menggunakan konsep tekanan pada zat padat, yang menyatakan bahwa tekanan
berbanding terbalik dengan luas permukaan bidang. Miskonsepsi jawaban siswa pada
konsep tekanan hidrostatis, ditampilkan dalam Gambar 3 dan Gambar 4 berikut:
Gambar 3. Miskonsepsi jawaban siswa pada konsep hukum utama hidrostatis.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-238
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
Gambar 4. Hasil jawaban siswa pada konsep tekanan hidrostatis.
Pada soal tekanan hidrostatis, fluida yang digunakan sejenis, dan besarnya
percepatan gravitasi bumi sama besar, maka yang berpengaruh hanya letak kedalaman
titik pada fluida. Jika titik berada pada kedalaman yang sama secara horizontal, maka
nilai tekanan hidrostatis pada titik tersebut juga sama besar, tidak tergantung pada
bentuk tabung maupun tertutup atau terbukanya kolom tabung. Tekanan hidrostatis
berbanding lurus dengan kedalaman titik, artinya semakin dalam letak titik pada fluida
maka nilai tekanan hidrostatisnya semakin besar. Secara matematis, persamaan
tekanan hidrostatis dapat dituliskan sebagai berikut:
(1)
Pada pembahasan soal nomor 5 tentang alat penyemprot merupakan penerapan
dari konsep hukum Pascal. Namun, siswa terjebak dengan posisi lubang tanpa
menganalisa kembali konsep hukum Pascal yang menyatakan bahwa tekanan yang
diberikan pada suatu fluida dalam ruang tertutup akan diteruskan ke segala arah
dengan sama besar. Salah satu contoh miskonsepsi jawaban siswa tentang hukum
Pascal ditampilkan dalam Gambar 5. Sebanyak 83 % siswa mengalami miskonsepsi
arah tekanan pada lubang. Mayoritas jawaban siswa memilih lubang titik C, karena
lubang C searah dengan tekanan yang ada pada penyemprot. Seharusnya, menurut
konsep hukum pascal, semua lubang akan memancarkan air dengan tekanan yang
sama. Secara matematis dapat dituliskan hubungan persamaan sebagai berikut:
(2)
Gambar 5. Miskonsepsi siswa pada konsep hukum Pascal.
Penguasaan konsep siswa pada prinsip Archimedes dan konsep benda terapung,
melayang dan tenggelam masih rendah. Hal ini ditunjukkan dengan hasil jawaban
siswa soal nomor 8 dengan kesalahan sebesar 59%, soal nomor 10 sebesar 65% dan soal
nomor 11 sebesar 75%. Hasil jawaban kosong siswa terbesar tentang prinsip Archimedes
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-239
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
terdapat pada soal nomor 12 dan nomor 13 yang masing-masing sebesar 59% dan 74%.
Besarnya tingkat kesalahan ini disebabkan masih adanya miskonsepsi pada diri siswa
tentang hubungan massa jenis benda, massa benda dan volume benda pada konsep
benda terapung, melayang dan tenggelam serta miskonsepsi pada prinsip Archimedes.
Pembahasan untuk soal nomor 8, benda melayang dalam air berarti pada saat
setimbang berlaku hukum Newton, yaitu:
(3)
karena
maka
Ketika balok tersebut dimasukkan ke dalam minyak goreng yang massa jenisnya lebih
kecil daripada massa jenis air,
maka
Sehingga balok tersebut dalam minyak goreng akan tenggelam. Adapun hasil jawaban
siswa yang masih mengalami miskonsepsi pada konsep benda terapung, melayang dan
tenggelam ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Miskonsepsi siswa pada konsep benda terapung, melayang dan
tenggelam.
Gambar 7. Miskonsepsi siswa pada konsep hubungan massa jenis, massa dan
volume pada prinsip Archimedes
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-240
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
1
1
2
2
3
4
5
3
4
5
Gambar 8. Kemungkinan jawaban posisi balok untuk soal nomor 11.
Pada pembahasan soal nomor 11, balok 2 dalam keadaan terapung sedikit di atas
air, sehingga massa jenis balok 2 sedikit lebih kecil daripada massa jenis air. Karena
massa balok 3 > massa balok 2, maka balok 3 mempunyai dua kemungkinan massa jenis
yaitu sama atau lebih besar daripada massa jenis air, sehingga balok 3 bisa melayang
atau tenggelam. Jika balok 3 melayang (massa jenis balok 3 = massa jenis fluida), maka
balok 4 dan balok 5 dipastikan tenggelam karena massa jenisnya lebih besar daripada
massa jenis balok 3. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian oleh Loverude, Kautz &
Heron, 2003. Adapun jawaban siswa yang mengalami miskonsepsi pada konsep
hubungan massa jenis, massa dan volume pada prinsip Archimedes ditunjukkan pada
Gambar 7, sedangkan gambar balok yang mendekati kebenaran konsep ditampilkan
pada Gambar 8.
Berdasarkan hasil angket yang diberikan, ditemukan bahwa siswa menyatakan
materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami, karena proses pembelajaran
lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang dijelaskan oleh guru, siswa tidak
menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang melakukan kegiatan praktikum/
demonstrasi dalam proses pembelajaran. Jika siswa tidak segera mendapatkan umpan
balik (feedback) terkait miskonsepsi yang dialami, maka siswa tidak mengetahui letak
kesalahan pada dirinya. Pembahasan dengan memberikan umpan balik secara cepat
dapat mengurangi miskonsepsi yang terjadi pada siswa. Hal ini sesuai dengan
penemuan penelitian-penelitian sebelumnya (Kusairi, S., dkk., 2013), bahwa penilaian
formatif dengan memberikan umpan balik (feedback) dapat meningkatkan penguasaan
konsep siswa. Hasil dari survei penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan atau
rekomendasi untuk pembelajaran dan penelitian selanjutnya.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil data dan pembahasan, maka didapatkan kesimpulan
diantaranya: 1). Siswa masih banyak yang mengalami miskonsepsi tentang tekanan
hidrostatis dalam bejana berhubungan yang berbagai bentuk, konsep arah tekanan
pada fluida tertutup, konsep benda terapung, melayang dan tenggelam serta hubungan
massa jenis, massa dan volume dalam prinsip Archimedes; 2). Penguasaan konsep
fluida statis pada siswa kelas XII SMAN 1 Sumberrejo masih rendah dengan nilai ratarata yaitu 38,20 dengan standard deviasi sebesar 11,235; 3). Hasil angket menyatakan
bahwa siswa menyatakan materi fluida statis termasuk materi yang sulit dipahami,
karena proses pembelajaran lebih mengutamakan penyampaian rumus-rumus yang
dijelaskan oleh guru, siswa tidak menerima umpan balik secara cepat, dan siswa jarang
melakukan kegiatan praktikum/ demonstrasi dalam proses pembelajaran.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada:
1) Drs. H. Soebintarto, M.M, selaku kepala SMAN 1 Sumberrejo, yang telah
memberikan ijin tempat untuk mengadakan penelitian.
2) Lina Inayati, S.Pd, selaku guru Fisika SMAN 1 Sumberrejo, yang telah
memberikan dorongan, kerjasama, dan waktu luangnya untuk selalu
berdiskusi dengan penulis.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-241
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
DAFTAR RUJUKAN
Anderson, L. W & Krathwohl, D. R., 2001. A Taxonomy for Learning, Teaching, and
Assesing. New York: Addison Wesley Longman, Inc.
Arikunto. 2008. Dasar-Dasar Evaluasi Pendidikan. Jakarta: Bumi Aksara.
Dahar, R. W., 2003. Aneka Wacana Pendidikan Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung
Kusairi S., Muhardjito, Sujito, 2013. Development of Web-Based Technology Assessment
For Learning Model to Improve Student Mastery of Physics Concepts, Foton, volume
17, no 2
Loverude, M. E, Kautz, C. H., & Heron, P. R., 2003. Helping students develop an
understanding of Archimedes principle. I. Research on student understanding,
American Journal of Physics, vol. 71, no.11, 2003, pp 1178-1187
Ornek et all, 2008. What makes physics difficult?. International Journal of Enviromental
and Science Education. 3.1.30-34
Rustaman, N.Y, dan Andrian Rustaman. 2003. Kemampuan Kerja Ilmiah Dalam Sains.
Jurnal Pendidikan. Universitas Pendidikan Indonesia.
Smith, C., J. Snir, and L. Grosslight. 1992. Using conceptual models to facilitate
conceptual change: The case of weight-density differentiation. Cognition and
Instruction 9 (3): 221 83.
Tomita, M., and Y. Yin. 2007. Promoting conceptual change through formative
assessment in the science classroom. Paper presented at the Hawaii Educational
Research Association annual conference, Honolulu.
Ünal Suat, Costu Bayram., 2005. Problematic issue for students: Does it sink or float?.
Asia-Pacific Forum on Science Learning and Teaching, Volume 6, Issue 1, Article 3,
p.1.
Yin Y, Tomita M., Shavelson R. J., 2008. Diagnosing and Dealing with Student
Misconceptions: Floating and Sinking, Science Scope.
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-242
SEMINAR NASIONAL JURUSAN FISIKA FMIPA UM 2016
ISBN 978-602-71279-1-9
PFMO-243