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

Transkripsi

1 PENGEMBANGAN MODUL FISIKA MULTIREPRESENTASI BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA KELAS XI TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains Oleh: Ratih Astuti Handayani NIM S FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016

2 PENGEMBANGAN MODUL FISIKA MULTIREPRESENTASI BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA KELAS XI TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains Oleh: Ratih Astuti Handayani NIM S PROGRAM MAGISTER PENDIDIKAN SAINS FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 ii

3 PENGEMBANGAN MODUL FISIKA MULTIREPRESENTASI BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA KELAS XI TESIS Oleh Ratih Astuti Handayani NIM S Komisi Pembimbing Nama Tanda Tangan Tanggal Pembimbing I Pembimbing II Sukarmin, S.Pd.,M.Si.,Ph.D NIP Dr. Sarwanto, M.Si. NIP Telah dinyatakan memenuhi syarat pada tanggal Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Dr. Mohammad Masykuri, M.Si. NIP iii

4 PENGEMBANGAN MODUL FISIKA MULTIREPRESENTASI BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA KELAS XI HALAMAN PENGESAHAN TESIS Oleh: Ratih Astuti Handayani NIM S Tim Penguji Jabatan Nama Tanda tangan Tanggal Ketua Sekretaris Anggota Penguji Dr. Mohammad Masykuri, M.Si. NIP Prof. Dra. Soeparmi, M.A., Ph.D. NIP Sukarmin, S.Pd.,M.Si.,Ph.D NIP Dr. Sarwanto, M.Si. NIP Telah dipertahankan di depan penguji Dinyatakan telah memenuhi syarat pada tanggal Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains Universitas Sebelas Maret, Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd. NIP Dr. Mohammad Masykuri, M.Si. NIP iv

5 PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: 1. Tesis yang berjudul PENGEMBANGAN MODUL FISIKA MULTIREPRESENTASI BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI DINAMIKA ROTASI DAN KESETIMBANGAN BENDA TEGAR UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN BERPIKIR KRITIS SISWA SMA KELAS XI" ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain kecuali secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam naskah ini dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka. Apabila dikemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ilmiah ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan (Permendiknas No 17, Tahun 2010). 2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah lain harus seijin atau menyertakan tim pembimbing sebagai author dan FKIP UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan dalam pengesahan tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan tesis ini, maka prodi pendidikan Sains, FKIP UNS berhak mempublikasikanya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Pendidikan Sains, FKIP UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku. Surakarta, Desember 2016 Mahasiswa Ratih Astuti Handayani NIM S v

6 MOTTO Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan, Maka apabila kamu telah selesai (dari sesatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan) yang lain ( QS. Al Insyiroh : 5-7 ) Jika kita mengisi hati kita dengan penyesalan masa lalu dan kekhawatiran masa depan maka kita tak akan memiliki hari ini untuk kita syukuri (Penulis) vi

7 PERSEMBAHAN Dengan mengucap rasa syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayahnya, penulis mempersembahkan tesis ini kepada: Ibu dan Bapak tercinta atas do a dan kasih sayang terbaik yang tak pernah putus diberikan pada anak-anaknya Adik tersayang dan sahabat yang selalu memberikan semangat yang selalu terselip dalam senyum dan tingkah laku Teman-teman Pendidikan Sains Minat Utama Fisika angkatan 2014 yang selalu saling menyemangati, menjadi tempat berbagi, dan selalu memberi inspirasi vii

8 Ratih Astuti H Pengembangan Modul Fisika Multirepresentasi Berbasis Problem Based Learning pada Materi Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar Untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Siswa SMA Kelas XI. Tesis. Pembimbing: Sukarmin, M.Si, Ph.D. Kopembimbing: Dr. Sarwanto, M.Si., Program Studi Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Hasil TIMSS menunjukkan kemampuan penalaran siswa Indonesia yang merupakan ciri berpikir kritis memiliki rata-rata paling rendah diantara kemampuan pengetahuan dan penerapan. Penelitian ini bertujuan: (1) mendeskripsikan karakteristik modul fisika multirepresentasi berbasis PBL untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar; (2) mengetahui kelayakan modul fisika multirepresentasi berbasis PBL yang layak untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa pada materi dinamika rotasi dan kesetimbangan benda tegar; (3) mengetahui efektivitas modul fisika multirepresentasi berbasis PBL untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa Metode penelitian ini adalah R&D dengan model 4-D yang dikemukakan oleh Thiagarajan, Semmel (1974). Model 4-D terdiri dari define (pendefinisian), design (perancangan), develop (pengembangan), dan disseminate (penyebaran). Modul disusun dengan tahapan berbasis PBL yaitu merumuskan masalah, merumuskan hipotesis, mengumpulkan data, menguji hipotesis, dan merumuskan kesimpulan. Modul ini dinilai berdasarkan kelayakan isi, penyajian, kegrafikan, bahasa, serta di uji coba pada kelas kecil dan besar pada siswa, dan tahap penyebaran kepada guru fisika. Analisis data yang digunakan pada tahap define adalah analisis data deskriptif, pada tahap design menggunakan analisis kualitatif, pada tahap develop untuk data validasi modul menggunakan nilai cut off dan data keterampilan berpikir kritis dianalisis dan dihitung dengan N-Gain ternormalisasi, dan pada tahap disseminate menggunakan analisis data deskriptif. Hasil penelitian ini sebagai berikut: (1) karakteristik modul fisika yang dikembangkan memuat tahapan berbasis PBL pada setiap kegiatan belajar disertai dengan komponen indikator keterampilan berpikir kritis. Modul diengkapi dengan penyampaian konsep dan penyelesaian masalah dalam representasi verbal, gambar, diagram bebas dan matematis; (2) modul dikategorikan layak berdasarkan ahli materi, ahli media, ahli bahasa, guru fisika, dan peer review yang ditunjukkan dengan nilai rata-rata 88,64 lebih besar dari nilai minum kelayakan 88,44. Serta didukung dengan respon dari siswa dengan kategori baik dan hasil disseminate yang mengkategorikan modul sangat baik; (3) keterampilan berpikir kritis siswa setelah menggunakan modul fisika multirepresentasi berbasis PBL mengalami peningkatan dalam kategori sedang dengan N-Gain sebesar 0,49. Kata kunci: modul fisika, Multirepresentasi, Problem Based Learning (PBL), kemampuan berpikir kritis viii

9 Ratih Astuti H The Development of Multirepresentation Problem Based Learning Physics Module of Rotational Dynamic and Rigid Body to Increase The Student s Critical Thinking for XI Grade s Senior High School. Consultant: Sukarmin, M.Si, Ph.D. Co-Consultant: Dr. Sarwanto, M.Si. Thesis. Sains Education Magister Department, Sebelas Maret University of Surakarta. ABSTRACT TIMSS results showed that Indonesian student's reasoning ability which was characteristic of critical thinking had the lowest average among knowledge and application ability. This research aims to: (1) describe the characteristics of multirepresentation Problem based learning physics module issues to increase the critical thingking skills in a rotational dynamics and rigid body material; (2) develop physics modules which feasible to increase the critical thingking skills in a rotational dynamics and rigid body material; (3) determine the effectiveness of multirepresentation Problem based learning physics modules to increase student s critical thinking. This research method was R&D with model 4-D proposed by Thiagarajan, Semmel (1974). Model 4 -D consists of definition, design, develop and dissemination. The module was arranged with stage of Problem based learning which were formulating the problem, formulating hypotheses, collecting data, testing hypotheses, and define the conclusions. In addition, this module was also equipped with a critical thingking skills. The module was assessed based on the feasibility of the content presentation, graphics, language, as well as trial in a small and large classroom to the student, and the deployment phase in physics teacher. The data collecting by using questionnaires for research needs, validation sheets, critical thingking skills tests, questionnaires psychomotor, affective questionnaire, questionnaire responses and questionnaire disseminate. Analysis of the data used on defining stage were descriptive data analysis, on the design phase was with qualitative analysis, on developing steps for data validation modul were a cut off and on data of critical thingking skills were analyzed and calculated with N-Gain normalization, and the disseminating phase was using descriptive analysis. The results of this study as follows: (1) the characteristics of multirepresentation Problem based learning physics module loaded with stage problem based learning and each learning activities using indicators of critical thingking skills; (2) module were categorized as proper based on materials experts, media specialists, linguists, physics teacher, and peer review that showed the average score of 88,64 > minimum score of proper level 88,44. The modul was supported by the response of students with good results and disseminate results that categorized module is very good; (3) critical thingking skills of students after using the multirepresentation Problem based learning physics module material had increased in the medium category with N-Gain of Keywords: Physics module, Multirepresentation, Problem based learning, Critical thingking skills ix

10 PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul Pengembangan Modul Fisika Multirepresentasi Berbasis PBL pada Materi Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Siswa SMA Kelas XI dengan sebaik-baiknya. Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis memberikan ucapan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M. Pd, selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS yang telah memberikan ijin penelitian dalam menyelsaikan tesis ini. 2. Dr. Mohammad Masykuri, M. Si, selaku Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan petunjuk dan dorongan sehingga tesis ini dapat penulis selesaikan 3. Sukarmin, M.Si, Ph.D, selaku Dosen Pembimbing I yang telah membantu memberikan ilmu, arahan, motivasi dan dorongan semangat dalam penyelesaian tesis ini. 4. Dr. Sarwanto, M. Si, selaku Dosen pembimbing II yang telah mengarahkan dan memberi arahan serta semangat dalam penyelesaian tesis ini. 5. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan ilmu selama penulis menempuh pendidikan kuliah di Program Pascasarjana 6. SMA Negeri 3 Sukoharjo, khususnya kepada Ibu Soewarsih, M.Pd, Bapak Dowes Rahono, M.Pd dan Bapak Joko Sutardi, M.Si yang banyak membantu proses penelitian yang dilakukan penulis 7. Siswa-siswa kelas XI SMA Negeri 3 Sukoharjo atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian ini 8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan bantuan dalam penyelesaian tesis ini x

11 Penulis menyadari bahwa penyusunan tesis ini masih memiliki banyak kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan untuk memperbaiki dan menyempurnakan tesis ini. Penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi kebaikan pembaca dalam dunia pendidikan. Surakarta, Desember 2016 Penulis xi

12 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii HALAMAN ABSTRAK... viii HALAMAN ABSTRACT... ix HALAMAN PRAKATA... x DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xiv DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR LAMPIRAN... xvii BAB I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 7 C. Tujuan Pengembangan... 7 D. Pentingnya Pengembangan. 8 E. Spesifikasi Produk yang Dikembangkan... 8 F. Asumsi dan Keterbatasan Penelitian... 9 G. Definisi Operasional... 9 BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA BERPIKIR A. Kajian Pustaka B. Penelitian yang Relevan C. Kerangka Berpikir BAB III METODE PENELITIAN A. Jenis Penelitian B. Prosedur Penelitian a. Studi Pendahuluan.. 53 b. Tahap Pengembangan 54 xii

13 c. Tahap Pengujian. 66 BAB IV HASIL PENELITIAN A. Hasil Studi Pendahuluan B. Pengembangan Produk Perancangan Draft Produk Uji Coba Draft Produk Hasil Uji coba Draft Produk C. Pengujian Produk. 106 D. Pembahasan BAB V SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan B. Implikasi C. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xiii

14 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Langkah Pembelajaran Berbasis Masalah Menurut Arends Tabel 2.2 Langkah Pembelajaran PBL Menurut John Dewey Tabel 2.3 Aspek Kemampuan Berpikir Kritis Tabel 2.4 Aspek Kemampuan Berpikir Kritis yang Digunakan Tabel 2.5 Keterkaitan Multirepresentasi, PBL dan Keterampilan Berpikir Kritis Tabel 3.1 langkah Pembelajaran Berbasis PBL dalam Modul Tabel 3.2 Kriteria Skor Rata-rata Tabel 3.3 Klasifikasi Reliabilitas Tabel 3.4 Klasifikasi Indeks Kesukaran Tabel 3.5 Klasifikasi Daya Beda Tabel 3.6 Kriteria Gain Ternormalisasi Tabel 3.7 Kriteria Penilaian Psikomotorik Tabel 3.8 Kriteria Penilaian Afektif Tabel 3.9 Kriteria Skor rata-rata angket Respon Tabel 4.1 Data Hasil Analisis Angket Kebutuhan Guru Tabel 4.2 Data Hasil Analisis Angket Kebutuhan Siswa Tabel 4.3 Desain Modul Berdasarkan Analisis Kebutuhan Tabel 4.4 Matrik Telaah Buku yang Digunakan Siswa dan Guru Tabel 4.5 Standar Kompetensi dan Kompetensi Dasar Tabel 4.6 Penjabaran Indikator Tabel 4.7 Matrik Pemetaan Mulirepresentasi dalam Modul Tabel 4.8 Hasil Validasi Oleh Ahli Materi Tabel 4.9 Hasil Validasi Oleh Ahli Media Tabel 4.10 Hasil Validasi Oleh Ahli Bahasa Tabel 4.11 Hasil Validasi Oleh Reviewer Tabel 4.12 Hasil Validasi Oleh Peer Reviewer Tabel 4.13 Hasil Analisis Natural Cut Off Score Tabel 4.14 Saran dari Validator Beserta Revisinya xiv

15 Tabel 4.15 Hasil Penilaian Produk Uji Coba Terbatas Tabel 4.16 Saran dan Hasil Revisi Uji Coba Kecil Tabel 4.17 Deskripsi Data Keterampilan Berpikir Kritis Tabel 4.18 Data Setiap Aspek Keterampilan Berpikir Kritis Tabel 4.19 N-Gain Setiap Aspek Keterampilan Berpikir Kritis Tabel 4.21 Hasil Penilaian Kognitif Tabel 4.22 Hasil Nilai Psikomotorik Tabel 4.23 Hasil Nilai Afektif Tabel 4.24 Deskripsi Data Hasil Angket Respon Tabel 4.25 Respon Guru Fisika Terhadap Modul (Desseminate) xv

16 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Gerak Translasi, Rotasi dan Menggelinding Gambar 2.2 Bola Menggelinding Gambar 2.3 Torsi Gambar 2.4 Momen Inersia Gambar 2.5 Silinder Pejal Poros di Tengah Gambar 2.6 Momen Inersia berbagai Benda Tegar Gambar 2.7 Teorema Sumbu Sejajar Gambar 2.8 Resultan Dua Gaya Gambar 2.9 Resultan Lebih dari Dua Gaya Gambar 2.10 Titik Berat Gambar 3.1 Prosedur Pengembangan 4D Gambar 4.1 Diagram Batang Presentase Angket Kebutuhan Guru Gambar 4.2 Diagram Batang Presentase Angket Kebutuhan Siswa Gambar 4.3 Perbaikan Gambar Header Gambar 4.4 Perbaikan pada Background Gambar 4.5 Perbaikan kesesuaian Persamaan dan Gambar Gambar 4.6 Perbaikan Peta Konsep Gambar 4.7 Perbaikan Penulisan Persamaan Gambar 4.8 Perbaikan Penambahan Materi Gambar 4.9 Perbaikan Gambar yang Kurang Jelas Gambar 4.10 Perbaikan Masalah pada Peristiwa Gambar 4.11 Perbaikan Redaksi Pertanyaan Gambar 4.12 Diagram Batang Nilai Psikomotorik Gambar 4.13 Diagram Batang Nilai Afektif Gambar 4.14 Diagram Batang Hasil Validasi Gambar 4.15 Diagram Batang Peningkatan Pretest dan Postest xvi

17 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1 Angket Analisis Kebutuhan Rekap Hasil Analisis Kebutuhan Angket validasi Rekap Hasil Validasi Scan Validasi Scan Hasil Analisis Kebutuhan Uji coba Soal Keterampilan Berpikir Kritis Uji coba Soal kognitif Angket dan Rekap Hasil Uji Kecil Hasil Pretest dan Postest KBK Hasil Belajar Kognitif Hasil Belajar Psikomotorik Hasil Belajar Afektif Respon Siswa Uji Skala Besar Angket Deseminasi Rekapitulasi Hasil Deseminasi Scan Deseminasi Instrumen Tes Keterampilan Berpikir Kritis Instrumen Tes Kognitif RPP Silabus Cuplikan Lembar Kerja Siswa Soal Evaluasi dalam Modul Foto Penelitian xvii