PENGEMBANGAN MODUL FISIKA SMP/MTs BERORIENTASI PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI TEKANAN UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN PROBLEM SOLVING SISWA TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Pendidikan Sains Minat Utama : Pendidikan IPA Oleh: Rachma Indah Kurnia S831108051 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU KEPENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2014 i
LEMBAR PERSETUJUAN PENGEMBANGAN MODUL FISIKA SMP/MTs BERORIENTASI PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI TEKANAN UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN PROBLEM SOLVING SISWA TESIS Oleh Komisi Pembimbing Pembimbing I Nama Tanda tangan Tanggal Dr. M. Masykuri, M.Si. NIP 196811241994031001...2014 Pembimbing II Dr. Sarwanto, M.Si. NIP 196909011994031002..2014 Telah dinyatakan memenuhi syarat Pada tanggal..2014 Ketua Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Kependidikan UNS Dr. M. Masykuri, M.Si NIP 19681124 199403 1 001 ii
PENGEMBANGAN MODUL FISIKA SMP/MTs BERORIENTASI PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI TEKANAN UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN PROBLEM SOLVING SISWA TESIS Oleh Rachma Indah Kurnia S831108051 Tim Penguji Jabatan Nama Tanda Tangan Tanggal Ketua Prof. Dr. Widha Sunarno, M.Pd NIP 19520116 1980031001 Sekretaris Anggota Penguji Sukarmin, M.Si., Ph.D. NIP 19670802 2000121001 Dr. Mohammad Masykuri, M.Si NIP 19681124 1994031001 Dr. Sarwanto, M.Si NIP 19690901 1994031002 Telah dipertahankan di depan penguji Dinyatakan telah memenuhi syarat Pada tanggal 2014 Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Kependidikan UNS, Ketua Program Studi Pendidikan Sains, Prof. Dr. Furqon Hidayatullah, M.Pd. NIP 19600727 1987021001 Dr. Mohammad Masykuri, M.Si NIP 19681124 1994031001 iii
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: 1. Tesis yang berjudul: PENGEMBANGAN MODUL FISIKA SMP/MTs BERORIENTASI PROBLEM BASED LEARNING PADA MATERI TEKANAN UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN PROBLEM SOLVING SISWA ini adalah karya penelitian saya sendiri dan bebas plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh 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 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 dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan PPs UNS sebagai institusinya. Apabila dalam waktu sekurangkurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan Tesis) saya tidak melakukan publikasi sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Prodi Pendidikan Sains PPs UNS berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Prodi Pendidikan Sains PPs UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku. Surakarta, 20 September 2014 Mahasiswa Rachma Indah Kurnia S831108051 iv
KATA PENGANTAR Dengan mengucapkan Puji Syukur Kehadirat Allah SWT, atas berkat dan anugeran-nya penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Pengembangan Modul Fisika SMP/Mts Berorientasi Problem Based Learning Pada Materi Tekanan Untuk Meningkatkan Kemampuan Problem Solving Siswa. Tesis ini ditulis untuk memenuhi persyaratan guna memperoleh gelar Magister Pendidikan pada Program Studi Sains Universitas Sebelas Maret Surakarta. Selama menyelesaikan penulisan tesis ini, penulis telah dibantu oleh berbagai pihak, baik berupa bantuan materi, motivasi, maupun bantuan lainnya. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ravik Karsidi, M.S., selaku Rektor Universitas Sebelas Maret 2. Prof. Dr. Furqon Hidayatullah, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Kependidikan Universitas Sebelas Maret 3. Dr. M. Masykuri, M.Si., selaku Ketua Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Kependidikan UNS sekaligus dosen pembimbing I yang dengan tulus hati dan penuh kesabaran memberikan bimbingan intensif dalam penulisan tesis ini. 4. Dr. Sarwanto, M.Si., selaku dosen pembimbing II yang juga dengan tulus hati dan penuh kesabaran memberikan bimbingan intensif dalam penulisan tesis ini 5. Ibu Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D., selaku penelaah modul dan validator 6. Bapak/Ibu dosen dan karyawan Program Studi Pendidikan Sains Pascasarjana Universitas Sebelas Maret v
7. Ibu Nurlaila Djadjuli, M.Pd., selaku Kepala SMP Negeri 1 Kecamatan Jetis yang telah memberikan ijin penelitian dan bantuan. 8. Keluargaku yang telah memberikan motivasi dan kesabaran 9. Bapak/Ibu guru Fisika SMP Negeri 1 Kecamatan Jetis, Ponorogo 10. Rekan-rekan mahasiswa S-2 kelas IPA yang telah memberikan bantuan untuk penyelesaian tesis ini. Penulis menyadari bahwa tesis ini masih jauh dari kesempurnaan untuk itu diharapkan adanya kritik dan saran yang membangun guna kesempurnaan tesis ini. Akhirnya penulis berharap tesisi ini bermanfaat. Penulis vi
Rachma Indah Kurnia. 2014. Penerapan Modul Fisika SMP/Mts Berorientasi Problem Based Learning pada Materi Tekanan untuk Meningkatkan Kemampuan Problem Solving Siswa. Pembimbing I: Dr. M.Masykuri, M.Si, II: Dr. Sarwanto, M.Si. Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Kependidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta ABSTRAK Penelitian ini dilatarbelakangi oleh kurang memadainya bahan ajar yang sesuai dengan karakteristik PBL pada mata pelajaran IPA Problem Solving di SMP Negeri 1 Kecamatan Jetis sehingga menyebabkan belum adanya peningkatan kemampuan problem solving siswa secara signifikan. Penelitian ini bertujuan untuk: (1) menghasilkan Modul fisika berorientasi PBL dengan materi tekanan yang valid (2) mengetahui keefektifan modul untuk menunjang proses pembelajaran PBL dan keefektifan modul untuk meningkatkan kemampuan problem solving siswa. Jenis penelitian adalah penelitian dan pengembangan (R & D) dengan menggunakan model pengembangan bahan ajar 4-D. Pengembangan bahan ajar berupa Modul fisika mengacu pada pembelajaran berdasarkan masalah dengan materi pokok tekanan. Populasi penelitian ini adalah siswa kelas VIII SMP Negeri 1 Kecamatan Jetis tahun pelajaran 2013-2014 yang terdiri dari 6 kelas parallel yang diambil secara acak, terdiri dari 1 kelas kontrol yaitu kelas VIII B dan 1 kelas eksperimen yaitu VIIIA. Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kesimpulan 1) Modul Fisika berorientasi Problem Based Learning untuk siswa kelas VIII dengan materi pokok Tekanan telah valid untuk digunakan. Kevalidan dapat dilihat dari hasil validasi dari ahli yaitu sebesar 3,41 yang menyatakan bahwa keseluruhan komponen (materi, bahasa dan tampilan) yang ada di dalam modul berkategori baik. 2) modul dinyatakan efektif dalam menunjang proses pembelajaran karena kelas yang menggunakan modul; ketuntasan belajar siswa tercapai, kemampuan guru dalam mengelola pembelajaran memenuhi kriteria efektif, aktivitas siswa dalam kelas eksperimen memenuhi kriteria aktif, dan respon siswa terhadap pembelajaran di kelas adalah positif. Modul dinyatakan efektif untuk meningkatkan kemampuan problem solving, karena skor rerata N-Gain yang dicapai oleh kelas eksperimen sebesar 0,56 dengan 6 siswa berkategori tinggi, 17 siswa berkategori sedang dan 2 siswa berkategori rendah. Sedangkan pada kelas eksperimen, skor rerata N-Gain yang dicapai sebesar 0,40 dengan 16 siswa berkategori sedang dan 9 siswa berkategri rendah. Seluruh indikator kemampuan Problem Solving pada kelas eksperimen meningkat jika dibandingkan dengan kelas kontrol. Peningkatan tertinggi terdapat pada indikator memberi alasan yang logis dan terendah pada indikator memprediksi. Hasil Uji statistik memperoleh signifikansi sebesar 0,003 yang menunjukkan bahwa terdapat peningkatan kemampuan Problem Solving yang signifikan pada kelas yang menggunakan modul Fisika berorientasi PBL dibandingkan kelas yang tidak menggunakan modul. Kata Kunci: Modul berorientasi PBL, Keefektifan Pembelajaran Kemampuan Problem Solving, vii
DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul... i Pengesahan Pembimbing... ii Pengesahan Penguji... iii Pernyataan Orisinalitas dan Publikasi Isi Tesis... iv Kata Pengantar... v Abstrak... vi Daftar Isi... vii Daftar Tabel... x Daftar Grafik... xi Daftar Gambar... xii Daftar Lampiran... xiv BAB I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 5 C. Tujuan Penelitian... 5 D. Asumsi dan Keterbatasan... 5 E. Manfaat Penelitian... 8 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 9 A. Kajian Teori 1. Modul... 9 a. Pengertian Modul... 9 b. Tujuan, Fungsi, dan Kegunaan Modul... 10 c. Karakteristik Modul... 11 d. Jenis-jenis Modul... 12 e. Unsur-unsur Modul... 13 f. Langkah-langkah Pembuatan Modul... 14 2. Pembelajaran Berdasarkan Masalah (PBL)... 16 a. Pengertian PBL... 16 b. Beberapa Pandangan yang Melandasi PBL... 19 c. Karakteristik PBL... 25 viii
d. Tahapan PBL... 27 e. Kelebihan dan Kekurangan PBL... 29 3. Keefektifan Pembelajaran... 31 4. Kemampuan Problem Solving... 34 a. Definisi Kemampuan Problem Solving... 34 b. Pentingnya Kemampuan Problem Solving... 35 c. Langkah-langkah Problem Solving... 36 d. Ciri-ciri Problem Solver yang Baik... 38 5. Materi Tekanan... 40 B. Penelitian yang Relevan... 49 C. Kerangka Berpikir... 53 BAB III. METODE PENELITIAN A. Metode Pengembangan Modul... 56 B. Prosedur Pengembangan Modul... 64 C. Uji Coba Produk... 65 1. Desain Uji Coba Produk... 65 2. Subjek Penelitian... 66 3. Instrumen Pengumpulan Data... 67 4. Teknik Analisis Data... 70 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 81 A. Define... 81 B. Design... 85 C. Develop... 92 D. Hasil Uji Coba... 117 1. Uji Coba Terbatas... 117 2. Uji Coba Diperluas... 117 E. Pembahasan... 128 BAB V. PENUTUP... 135 A. Kesimpulan... 135 B. Saran... 136 DAFTAR PUSTAKA... 137 LAMPIRAN... 140 ix
DAFTAR TABEL Halaman 2.1 Tahapan Model PBL... 28 2.2 Indikator Kemampuan Problem Solving... 39 3.1 Kriteria Keaktifan Siswa dalam Pembelajaran... 75 3.2 Kriteria Kemampuan Guru dalam Mengelola Kelas... 75 4.1 Ringkasan Hasil Validasi Silabus Dosen Ahli... 96 4.2 Ringkasan Hasil Validasi RPP Dosen Ahli... 102 4.3 Ringkasan Hasil Validasi Modul PBL... 115 4.4 Ringkasan Hasil Validasi Soal Kemampuan Problem Solving... 115 4.5 Respon Siswa terhadap PBL... 119 4.6 Rekapitulasi Penilaian Kemampuan Guru Mengelola Kelas... 120 4.7 Rekapitulasi Pencapaian Keefektifan Pembelajaran... 122 4.8 Hasil Validasi Butir Soal... 123 4.9 Hasil Tes Kesukaran Soal... 124 4.10 Hasil Tes Daya Beda... 125 4.11 Hasil Uji Normalitas N-Gain... 126 4.12 Hasil Uji Homogenitas N-Gain... 126 4.13 Uji t-independent Sample N-Gain... 126 4.14 Rekapitulasi N-Gain per-indikator Kemampuan Problem Solving... 133 x
DAFTAR GRAFIK Halaman 4.1 Aktivitas Siswa Selama Pembelajaran PBL dengan Modul... 117 4.2 Respon Siswa Terhadap Pembelajaran Berdasarkan Masalah... 118 4.3 Ketuntasan Klasikal Kelas Kontrol dan Kelas Eksperimen... 122 4.2 Keterpenuhan Indikator Kemampuan Problem Solving dalam Soal... 130 4.3 Rerata N-Gain Kelas Kontrol dan Kelas Eksperimen... 131 4.4 Pencapaian Kategori N-Gain Kelas Kontrol dan Kelas Eksperimen... 132 4.5 N-Gain per-indikator... 133 xi
DAFTAR GAMBAR Halaman 2.1 PBL dan Proses Penguasaan Konsep... 19 2.1 Balok... 42 2.2 Tekanan Atmosfer pada Permukaan Zat Cair... 43 2.3 Tekanan Zat Cair pada Bejana Berhubungan... 44 2.4 Pengangkat Hidrolik... 45 2.5 Tekanan Diteruskan oleh Zat Cair... 46 2.6 Perbedaan Gaya Berat Benda yang Tercelup dan Tidak Tercelup... 47 2.7 Gaya-gaya yang bekerja pada Benda yang Tercelup... 48 3.1 Pre-test dan Post-test Control Design... 61 3.2 Modifikasi Model Pengembangan Media Pembelajaran 4-D... 62 4.1 Peta Konsep Tekanan... 83 4.2 Bagan Kegiatan Siswa Kelas Eksperimen... 84 4.3 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-1 Silabus Pembelajaran... 93 4.4 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-2 Silabus Pembelajaran... 94 4.5 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-3 Silabus Pembelajaran... 95 4.6 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-4 Silabus Pembelajaran... 96 4.7 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-1 RPP... 98 4.8 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-2 RPP... 99 4.9 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-3 RPP... 100 4.10 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-1 Layout Modul... 104 4.11 Sebelum dan Sesudah Revisi ke-2 Layout Modul... 105 4.12 Sebelum dan Sesudah Revisi Rumusan Masalah... 106 xii
4.13 Sebelum dan Sesudah Revisi Langkah Percobaan... 107 4.14 Sebelum dan Sesudah Revisi Miskonsepsi Prinsip Archimedes... 108 4.15 Sebelum dan Sesudah Revisi Kekontrasan Warna... 109 4.16 Sebelum dan Sesudah Revisi Cara Penggunaan Modul... 110 4.17 Sebelum dan Sesudah Revisi Peta Isi Modul... 110 4.18 Sebelum dan Sesudah Revisi Daftar Isi... 111 4.19 Sebelum dan Sesudah Revisi Bagian Pendahuluan... 111 4.20 Sebelum dan Sesudah Revisi Tampilan Gambar... 112 4.21 Sebelum dan Sesudah Revisi Rumusan Masalah... 113 4.22 Sebelum dan Sesudah Revisi Ketidakkonsistenan Font... 114 4.23 Sebelum dan Sesudah Revisi Rangkuman Materi... 115 xiii
Lampiran 1. DAFTAR LAMPIRAN Halaman Pembagian Beban Kerja Guru Semester Ganjil Tahun Ajaran 142 2013/2014 Lampiran 2. Hasil Wawancara Dengan Wakasek Kurikulum SMPN 1 Kec. Jetis 144 Lampiran 3. Hasil Wawancara Dengan Guru IPA Problem Solving 145 Lampiran 4. Hasil Wawancara Dengan Siswa SMPN 1 Kec. Jetis 147 Lampiran 5. Contoh Hasil UAS Semester Ganjil Tahun 2013-2014 Mapel IPA Problem Solving 148 Lampiran 6. Nilai IPA Problem Solving Semester Ganjil Tahun 2013-2014 151 Lampiran 7. Silabus 153 Lampiran 8. Hasil Validasi Ahli Silabus 158 Lampiran 9. RPP Pertemuan 1 159 Lampiran 10. Hasil Validasi Ahli RPPI 163 Lampiran 11. RPP Pertemuan 2 164 Lampiran 12. Hasil Validasi Ahli RPP 2 168 Lampiran 13. RPP Pertemuan 3 169 Lampiran 14. Hasil Validasi Ahli RPP 3 173 Lampiran 15. RPP Pertemuan 4 174 Lampiran 16. Hasil Validasi Ahli RPP 4 178 Lampiran 17. RPP Pertemuan 5 179 Lampiran 18. Hasil Validasi Ahli RPP 5 183 Lampiran 19. Hasil Validasi Ahli Modul Fisika Berorientasi PBL 184 Lampiran 20. Indikator Kemampuan Problem Solving Siswa 186 xiv
Lampiran 21. Kisi-Kisi Soal Problem Solving 187 Lampiran 22. Rekapitulasi Keterpenuhan Indikator Kemampuan Problem Solving 189 Lampiran 23. Soal Kemampuan Problem Solving 190 Lampiran 24. Hasil Validasi Ahli I Soal Problem Solving 204 Lampiran 25. Hasil Validasi Ahli 2 Problem Solving 205 Lampiran 26. Hasil Perhitungan Reliabilitas Butir Soal 206 Lampiran 27. Hasil Perhitungan Validasi Butir Soal 207 Lampiran 28. Hasil Perhitungan Taraf Kesukaran Soal 209 Lampiran 29. Hasil Perhitungan Daya Beda Soal 212 Lampiran 30. Rekapitulasi Soal Digunakan 216 Lampiran 31. Kisi-Kisi Angket Keterbacaan Modul 217 Lampiran 32. Contoh Angket Keterbacaan Modul 218 Lampiran 33. Analisis Keterbacaan Modul 220 Lampiran 34. Lembar Observasi Keterpenuhan Model PBL Dalam Modul 221 Lampiran 35. Hasil Pengamatan Aktivitas Siswa Selama Pembelajaran 223 Lampiran 36. Hasil Observasi Kemampuan Guru Dalam Mengelola Pembelajaran 230 Lampiran 37. Contoh Angket Respon Siswa Terhadap Pembelajaran 238 Lampiran 38. Perhitungan N-Gain Siswa Per-Kelas 239 Lampiran 39. Perhitungan N-Gain Per-Indikator Problem Solving 240 Lampiran 40. Uji Normalitas Dan Homogenitas Data N-Gain 247 Lampiran 41. Uji Signifikansi N-Gain 248 Lampiran 42. Surat Keterangan Telah Melaksanakan Penelitian 249 xv