PENGEMBANGAN PETA KONSEP PADA MATA KULIAH KIMIA PADATAN

Transkripsi

1 PENGEMBANGAN PETA KONSEP PADA MATA KULIAH KIMIA PADATAN Toeti Koestiari FMIPA UNESA Abstrak Tujuan dari pembuatan Pengembangan Peta Konsep untuk mata kuliah Kimia Padatan adalah untuk membantu dosen menyiapkan materi yang akan diajarkan dan untuk mengetahui tingkat pemahaman mahasiswanya. Konsep yang terdapat pada Kimia Padatan merupakan konsep yang abstrak/formal dan melibatkan konsep-konsep yang sudah didapatkan mahasiswa pada mata kuliah sebelumnya. Konsep/materi yang harus dikuasai mahasiswa terdiri dari Struktur, sintesis, sifat, dan aplikasi padatan. Pengembangan peta konsep terdiri dari konsep prasyarat, konsep inti, dan konsep yang ikut dibahas, serta dapat menjadi tugas mahasiswa setelah konsep/materi diajarkan oleh dosen. Penataan yang dibuat oleh mahasiswa dapat menjadi alat evaluasi terhadap pemahaman dan kreativitas mahasiswa. Dengan memperhatikan peta konsep Novak, maka advanced organizer diberikan oleh dosen. Kata kunci: Pengembangan Peta konsep, Kimia Padatan, advanced organizer. Pendahuluan Mata kuliah Kimia Padatan sampai saat ini merupakan mata kuliah pilihan yang diberikan untuk mahasiswa non kependidikan kimia pada semester tujuh. Sebagai mata kuliah pilihan, maka untuk mentransfer materi/konsep-konsep dalam mata kuliah Kimia Padatan perlu memperhatikan kondisi awal para mahasiswa. Kondisi awal yang dimaksudkan adalah adanya struktur kognitif yang relevan dengan adanya materi yang secara potensial bermakna. Struktur kognitif disini merupakan bentuk organisasi, stabilitas dan kejelasan dari kumpulan pengetahuan dalam suatu disiplin ilmu yang telah dimiliki mahasiswa sebelum mereka C menempuh mata kuliah ini (Koestiari, 2004). Pemahaman tentang struktur kognitif yang relevan diperlukan agar dosen mengetahui cara membimbing mahasiswanya untuk dapat mengembangkan struktur kognitifnya. Dengan demikian apabila didalam struktur kognitif tidak terdapat konsep-konsep yang relevan, maka materi baru akan dipelajari secara hafalan (Ausubel, 1968). Agar materi/konsep baru dapat diterima dengan baik dan bermakna, maka dosen perlu membuat peta konsep. Peta konsep yang dimaksudkan disini dikembangkan oleh Prabowo (1992) yang tediri dari konsep pendukung

2 yaitu konsep-konsep prasyarat, dan konsep-konsep yang akan digunakan untuk menjelaskan pokok bahasan baru. Berangkat dari pengeritan konsep pendukung atau adanya struktur kognitif yang relevan, maka mahasiswa peserta mata kuliah Kimia Padatan haruslah mahasiswa yang telah mengikuti atau sedang mengikuti perkuliahan Kimia Fisika IV, dan Kimia Anorganik Fisik. Disamping mata kuliah tadi tentu saja mata kuliah yang termasuk rumpun Kimia Fisika merupakan prasyarat meskipun tidak seluruh bahasan nantinya akan menjadi konsep-konsep yang relevan.. Dasar Teori Untuk pembuatan peta konsep dari mata kuliah Kimia Padatan diperlukan pengertian tentang makna konsep. Menurut Moritz Schlick (Akta V B, 1985), konsep merupakan suatu system yang terdiri dari pernyataan pernyataan agar terpadu secara utuh dan konsisten sehingga dapat membentuk teori. Apabila tingkat keumuman konsep tersebut makin tinggi, maka konsep tersebut makin teoritis. Hal ini sejalan dengan pendapat Karplus (1979) bahwa konsep terdiri atas dua macam, yaitu konsep konkret dan konsep formal. Berdasarkan teori Piaget, mahasiswa yang duduk disemester tujuh diharapkan berada pada tingkat penalaran formal, sehingga mereka C dapat menelaah teori/konsep yang diberikan melalui hubungan matematik dan hubungan antar konsep. Salah satu upaya agar dapat dipahami dengan baik adalah dengan menggunakan peta konsep yang dibuat oleh dosen untuk ditampilkan pada saat pembelajaran. Peta konsep yang dikembangkan oleh Prabowo menekankan pada analisis materi dan berdasarkan peta konsep menurut Ausubel Novak (1984). Peta konsep ini berguna untuk mengetahui konsep yang telah diketahui mahasiswa, menyelidiki adanya miskonsepsi, serta sebagai alat evaluasi terhadap tingkat pemahaman dan kretivitas mahasiswa. Pembahasan Materi dalam Kimia Padatan adalah pokok bahasan yang terdiri dari empat bahasan besar yaitu : Struktur, Sintesis, Sifat padatan/bahan, dan Aplikasi (Smart & Moore, 2005). Ketiga pokok bahasan yang disebutkan diawal, berujung pada aplikasi padatan yang terdiri dari bahan struktural dan bahan fungsional (Ismunandar, 2006). Sebagai contoh, untuk dapat memahami pokok bahasan Struktur padatan, mahasiswa harus memahami konsep-konsep dasar dalam kimia dasar, kimia anorganik, kimia fisika yang merupakan konsep pendukung dalam mata kuliah Kimia Padatan. Sesuai dengan pengertian konsep pendukung, maka

3 mahasiswa harus mempunyai pemahaman tentang konsep prasyarat yaitu kristalografi yang terdiri dari konsep sistem kristal dan indeks Miller yang sudah diperoleh di mata kuliah Kimia Dasar dan diperdalam di Kimia Fisika I. Kedua konsep ini diperlukan untuk dapat memahami konsep yang ikut dibahas yaitu difraksi sinar X dan hamburan/emisi dari sebuah elektron. Dengan memahami konsep pendukung seperti yang telah disebutkan, diharapkan mahasiswa dapat mengembangkan struktur kognitifnya yang berhubungan dengan konsep-konsep bidang matematika yaitu komputerisasi. Konsep matematika menjadi penting karena salah satu konsep yang ikut dibahas adalah Penggambaran struktur kristal. Sruktur kristal merupakan konsep abstrak yang harus divisualisasikan dan dapat digunakan oleh dosen sebagai tugas bagi para mahasiswanya. Konsep prasyarat selanjutnya adalah penguasaan mahasiswa tentang konsep ikatan ion, dan ikatan kovelen, sedangkan konsep yang ikut dibahas adalah energi kisi dan siklus Born- Haber. Konsep-konsep ini digunakan agar mahasiswa dapat memahami adanya konsep/prinsip ikatan pada struktur padatan ionik. Konsep-konsep yang akan dibahas dalam konsep/prinsip ikatan pada struktur padatan ionik adalah struktur padatan ionik sederhana yang meliputi struktur padatan dengan perbandingan kation : anion = 1: 1 dan 1: 2 ; dan konsep kovalen padatan ionik. Pemahanan tentang konsep ini diperlukan agar mahasiswa dapat melanjutkan ke konsep berikutnya yaitu konsep struktur padatan berlapis. Apabila konsep Struktur padatan yang diajarkan kepada mahasiswa, maka peta konsep yang dibuat oleh dosen (sesuai dengan peta konsep yang dikem bangkan oleh Prabowo) terdiri dari konsep pendukung dan konsep yang dibahas. Konsep yang dibahas: Struktur Padatan. Sub konsep pada materi tersebut di antaranya adalah Ikatan pada Struktur Padatan Ionik, Ikatan pada Struktur Padatan Kovalen, Struktur padatan berlapis. Konsep Pendukung: terdiri dari konsep prasyarat dan konsep yang ikut dibahas. Konsep Prasyarat: Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen, Kristalografi (sistem kristal, jenis dan sifat kristal, serta index Miller).Konsep yang ikut dibahas: Energi Kisi dan Siklus Born-Haber, Kuantum ikatan, Sifat elektronik dan difraksi sinar X, Komputasi (penggambaran struktur kristal). C - 201

4 Pemetaan konsep di atas dapat dijelaskan pada Gambar 1 : Kristalografi: Sistem Kristal & Index Miller termasuk Lempung Ikatan Ion Ikatan Kovalen melibatkan Struktur padatan melibatkan Difraksi sinar X dan Hukum Braag contoh sehari hari terdiri dari struktur 3 dimensi melibatkan Penggambaran struktur Kristal/komputasi Struktur padatan ionik Struktur padatan kovalen Struktur padatan berlapis Energi kisi dan Siklus Born Haber Gambar 1. Model Pengembangan Peta Konsep (Struktur Padatan) Untuk memenuhi peta konsep berdasarkan teori belajar Ausubel yang dikembangkan oleh Novak (1985), maka dosen perlu mengkaitkan struktur kognitif mahasiswa dengan kejadian seharihari. Sebagai contoh adalah lempung dengan salah satu jenisnya yaitu kaolinit yang sering digunakan oleh penduduk untuk bahan kendi. Mineral lempung ini termasuk klasifikasi phyllosilicates tipe 1 : 1 dan digolongkan dalam kaolinit-serpentin dengan muatan 0 (Grim, 1968). Sedangkan contoh yang termasuk struktur padatan berlapis adalah bentonit yang sering digunakan untuk drilling mud pada pertambangan minyak. Agar mahasiswa berpartisipasi dan mampu menyerap konsep yang diajarkan, maka dosen dapat memberi tugas tentang contoh tipe dan nama jenis kristal yang harus dicari sendiri oleh mahasiswa dari minimum dua buku teks. Kegiatan memilih buku teks merupakan kegiatan mahasiswa yang memerlukan kemampuan membaca cepat dan kemampuan dalam bahasa Inggris. Hasil kegiatan ini merupakan laporan yang berupa tulisan mengenai apa yang telah dibacanya. Hasil evaluasi dosen dapat digunakan untuk melihat adanya miskonsepsi yang terjadi dan untuk menetapkan apakah bahasan dapat dilanjutkan. C - 202

5 Pokok Bahasan selanjutnya adalah konsep Sintesis. Materi/konsep tentang Sintesis yang diberikan oleh dosen, terdiri dari preparasi dan modifikasi polimer. Bahasan Preparasi ditekankan pada Reaksi Kimia Padat, Rute Prekursor, dan Chimie Douce (Ismunandar, 2006). Pada bahasan Reaksi Kimia Padat, konsep prasyarat yang diperlukan adalah stoikiometri dan kesetimbangan fasa (diadram fasa dua dan tiga komponen) yang telah diajarkan pada Kimia Fisika II. Sedangkan konsep yang ikut dibahas dalam mempelajari preparasi jenis ini adalah Hukum Fick dan laju reaksi. Konsep Rute Prekursor melibatkan konsep prasyarat yaitu stoikiometri dan koloid. Untuk bahasan ini konsep yang ikut dibahas adalah sol, gel, dan kopresipitasi. Konsep Chimie Douce didukung oleh konsep prasyarat antara lain : reaksi substitusi, reaksi adisi, reaksi kondensasi, reaksi polimerisasi, koordinasi metal, dan reaksi induksi radiasi (Schubert, 2000). Sedangkan konsep yang ikut dibahas untuk menerangkan preparasi jenis ini adalah pilarisasi yang melibatkan interkalasi-insersi dan pertukaran ion yang dijelaskan melalui pemahaman tentang ikatan kovalen dan ikatan van der Waals, cacat struktur terdiri dari konsep Cacat Stoikiometrik dan Cacat Non-stoikiometrik (Effendi, 2008). Materi Sintesis padatan disukai mahasiswa sebagai bahan skripsinya, sehingga dosen dapat memberi tugas tentang pembuatan peta konsep setelah mahasiswa menerima materi/konsep sintesis. Agar mahasiswa memahami pembuatan peta konsep, dosen dapat memberi contoh peta konsep seperti pada bahasan materi/konsep Struktur. Tugas ini dapat dijadikan tolok ukur kreativitas mahasiswa, karena hasil penggambaran oleh mahasiswa dapat bermacam.macam. Apabila pada peta konsep yang dicontohkan, lempung dijadikan Advance Organizer maka untuk tugas mahasiswa; dosen dapat mengarahkan agar mereka menggunakan pilarisasi (dengan menentukan sendiri bahan struktural dan bahan pemilar) sebagai advance organizer. Hasil pembuatan peta konsep ini dapat digunakan sebagai bahan evaluasi pemahaman mahasiswa. Konsep berikutnya adalah Sifat Padatan/bahan. Konsep ini terdiri dari empat sub konsep yaitu Sifat Elektronik, Optik, Magnetik dan dielektrik, Analisis materi padatan. Pada pemberian konsep Sifat Elektronik, konsep prasyarat yang harus dikuasai oleh mahasiswa adalah konsep Ikatan dalam Padatan (teori Elektron Bebas), teori Orbital Molekular, Semikonduktor (Si dan Ge). Konsep yang ikut dibahas adalah konsep pita energi dan pita valensi, serta ikatan dalam senyawa blok d. C - 203

6 Pada konsep Sifat Optik padatan, pembahasan meliputi konsep Interaksi Cahaya dengan Atom, Absorpsi dan Emisi radiasi dari Semikonduktor, dan Fiber Optik. Untuk memahami konsepkonsep ini diperlukan konsep prasyarat antara lain : Absorpsi dan Emisi, Fosforesensi dan Fluoresensi, Ruby Laser. Konsep yang ikut dibahas adalah konsep direct band gap, indirect band gap, pita konduksi dan pita valensi, polarisabilitas, dan Rayleigh Scattering. Pada konsep Sifat Magnetik dan dielektrik, pembahasan meliputi konsep feromagnetik, ferimagnetik, polarisasi elektrik, dan piezoelectric kristal. Konsep prasyarat untuk konsep-konsep ini adalah : paramagnetik, diamagnetik. Konsep yang ikut dibahas adalah muatan elektron, gerak spin dan orbital elektron pada individual atom, interaksi orbital d dan f, kurva histerisis. Ketiga sifat tersebut merupakan indikator karakter padatan maupun keberhasilan sintesis padatan. Untuk mengetahui karakter padatan diperlukan pembahasan mengenai Analisis padatan. Konsep ini terdiri bahasan mahasiswa adalah kegunaan setiap instrumen yang dapat menunjukkan karakter padatan antara lain X-ray Diffration, SEM-Edx, Spektrofotometer IR, Gas sorption analyzer. Konsep yang ikut dibahas hukum Bragg, tingkat energi, teori asam basa, adsorpsi-desorpsi. C Dengan mengetahui dan memahami materi diatas, maka dosen dapat melanjutkan ke materi bahasan tentang Aplikasi yang meliputi Superkonduktor dan Nanomaterial (Smart & Moore, 2005), Gelas dan Semen (West, 1989) Pada Aplikasi Superkonduktor akan dibahas sub pokok bahasan tentang Superkonduktor konvensional, Superkonduktor suhu tinggi, Superkonduktor Feromagnetik. Pada Aplikasi Nanomaterial akan dibahas sub pokok bahasan tentang Konsekuensi Padatan berukuran nano, Dimensi Nanomaterial, Manipulasi Atom dan Molekul. Aplikasi Gelas membahas tentang pembentukan gelas; sedangkan materi tentang semen akan melibatkan pembahasan tentang pembentukan Portland semen dan tipe Portland semen. Pemahaman sub pokok bahasan Superkonduktor didukung oleh konsep prasyarat : sifat logam pada sistem periodik, tahanan listrik, temperatur kritis, sifat magnet superkonduktor. Sedangkan konsep yang ikut dibahas adalah : critical field strength, critical current, Silsbee effect, Josephson effect, fonon. Pemahaman sub pokok bahasan Superkonduktor suhu tinggi yang terdiri dari superkonduktor tipe-p dan superkonduktor tipe-n didukung oleh konsep prasyarat : oksida logam dan struktur padatan. Sedangkan konsep yang ikut dibahas adalah:

7 alloy, yttrium, barium, tembaga, bismut, kalsium, stronsium. Pemahaman Superkonduktor Feromagnetik didukung oleh konsep prasyarat: konfigurasi elektron 4 d, alloy; dengan konsep yang ikut dibahas adalah struktur padatan Pada Aplikasi Nanomaterial akan dibahas sub pokok bahasan tentang Konsekuensi Padatan berukuran nano, Dimensi Nanomaterial, Manipulasi Atom dan Molekul. Agar mahasiswa memahami Konsekuensi Padatan berukuran nano, diperlukan konsep prasyarat : dimensi; struktur padatan; dengan konsep yang ikut dibahas molekul organik dan bioorganik, struktur elektronik, sifat optik dan magnetik serta mekanik. Sedangkan pada sub pokok bahasan Dimensi Nanomaterial, diperlukan konsep prasyarat : sifat elektronik dan magnetik; sedangkan konsep yang ikut dibahas laser, sinar tampak, AgBr, karbon, pirolisis, pemanasan silikat. Untuk memahami Manipulasi atom dan molekul diperlukan konsep prasyarat tingkat molekul tunggal, X-ray, radiasi UV, foton pada cahaya tampak. Konsep yng ikut dibahas adalah penggunaan SEM Scanning Electron Microscope, STM (Scanning Tunneling Microscope), AFM (Atomic Force Microscopy) Aplikasi Gelas yang membahas tentang pembentukan gelas memerlukan konsep prasyarat: viskositas, silikat, borat, C logam alkali, sedangkan konsep yang ikut dibahas: oksida gelas, termodinamika pembentukan gelas, kinetika pembentukan Kristal. Pada materi tentang semen, konsep prasyarat yang harus dikuasai mahasiswa: diagram tiga fasa dan du fasa. Konsep yang ikut dibahas adalah tentang pembentukan Portland semen dan tipe Portland semen. Menggunakan pemetaan diatas, mahasiswa dapat mengemukakan interestnya sebagai advanced organizer misalnya pada aplikasi di bidang kosmetika, misalnya dengan memberikan perak nanopartikel yang menurut bidang studi kesehatan merupakan anti bakterial yang sangat baik. Agar dapat membuat nanopartikel lain yang berfungsi sama, mahasiswa diharuskan membaca jurnal dan sekaligus melaporkan hasilnya. Kesimpulan Agar mahasiswa dapat memahami materi/konsep Kimia Padatan dengan baik, maka dosen perlu membuat peta konsep, karena materi yang terkandung didalamnya sebagian besar merupakan konsep abstrak. Peta konsep dalam hal ini adalah pengembangan peta konsep (Prabowo, 1992) yang terdiri dari konsep prasyarat yang harus dikuasai mahasiswa, konsep yang dibahas, dan konsep yang ikut dibahas. Oleh karena peta konsep ini mengacu pada peta konsep Ausubel yang telah dikembangkan oleh Novak (1984),

8 maka pada gambar pengembangan peta konsep diperlukan pengatur awal (advanced organizer). Pengembangan peta konsep yang dibuat oleh mahasiswa dapat dijadikan bahan evaluasi dosen. Daftar Pustaka Ausubel, David P The Psychology of Meaningful Verbal Learning. New York, London: Grune & Stratton, Inc. Effendy Ikatan Ionik dan Cacat-Cacat pada Kristal Ionik. Malamg :Bayu media. Grim, Ralph E Clay Mineralogy. New York, Toronto, London, Sydney : McGraw- Hill Book Company. Ismunandar, Padatan Oksida Logam. Bandung : Penerbit ITB Karplus, Robert Teaching for the Development of Reasoning, Science Education Information Report. Ohio. The Ohio State University College of Education. Koestiari, Toeti; Kusumajaya, Alin; Cahyaningrum, Sari Edi Percepatan wakktu Penyelesaian Skripsi. Lembaga Penelitian Unesa. Novak, Joseph D & Gowin, Bob D Learning How to Learn. Cambridge. Melbourne, Sydney: Cambridge University Press. Prabowo Unjuk Kerja Guru dalam Pembelajaran Siswa untuk Menguasai Konsep dan Membudayakan Sikap Ilmiah ( Studi Kasus Pengajaran Fisika di Sekolah Menengah Atas).Disertasi. PPs IKIP Bandung Smart, E. Lesley & Moore, Elaine A Solid State Chemistry. London, New York, Singapore : Taylor and Francis Group. Schubert, Ulrich & Hüsing, Nicola Synthesis of Inorganic Materials. New York, Brisbane, Singapore, Toronto : Wiley-VCH West, Anthony R Solid State Chemistry and Its Applications. Singapore, Toronto : John Wiley & Sons. C - 206