PEMBELAJARAN FISIKA MENGGUNAKAN PENDEKATAN PROBLEM BASED LEARNING MELALUI METODE EKSPERIMEN DAN INKUIRI TERBIMBING DITINJAU DARI KETERAMPILAN METAKOGNITIF DAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS SISWA (Pembelajaran Materi Listrik Dinamis Kelas X Semester Genap SMA Negeri 1 Karangrayung Tahun Pelajaran 2015/2016) TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains Oleh: Farra Ardilla Prastyaninda NIM S831408017 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA commit 2016 to user i
PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa: 1. Tesis yang berjudul PEMBELAJARAN FISIKA MENGGUNAKAN PENDEKATAN PROBLEM BASED LEARNING MELALUI METODE EKSPERIMEN DAN INKUIRI TERBIMBING DITINJAU DARI KETERAMPILAN METAKOGNITIF DAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS 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 karya ini, maka saya bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundangundangan. (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 FKIP UNS sebagai Institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan sejak pengesahan Tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau keseluruhan Tesis ini, maka Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS berhak mempublikasikan pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku. Surakarta, Agustus 2016 Mahasiswa, Farra Ardilla Prastyaninda NIM S831408017 ii
iii
iv
MOTTO Sesungguhnya dibalik kesulitan itu ada kemudahan. Maka barang siapa telah selesai mengerjakan suatu urusan, kerjakanlah urusan yang lain dengan sungguh sungguh (Q.S Al- Insyiroh 6-7) Man jadda wajada (Barangsiapa bersungguh-sungguh akan terwujud) Hidup adalah belajar (penulis) v
PERSEMBAHAN Dengan mengucap rasa syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-nya. Penulis persembahkan Tesis ini kepada: 1. Orang tuaku yang telah mencurahkan kasih sayangnya, membimbing dan selalu berdo a untuk keberhasilanku. 2. Suamiku yang selalu mendukung, menyemangati serta memotivasi dalam situasi apapun. 3. Adik-adikku yang selalu memberi semangat. 4. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, angkatan Agustus 2014 yang selalu mewarnai hari-hariku saat menjalani kuliah. 5. Almamater Universitas Sebelas Maret Surakarta. vi
Farra Ardilla Prastyaninda. 2016. Physics Study by Problem Based Learning Approach through Experiment and Guided Inquiry Methods Reviewed from Metacognitive Skill and Critical Thinking Ability. Consultant: Sukarmin, S.Pd., M.Si., Ph.D, Co-Consultant: Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D. Thesis. Science Education Magister Department, Sebelas Maret University of Surakarta. ABSTRACT Problem based learning was difficult to do by teachers and students. Therefore, the aim of this research is to know the difference of learning result: between students who learned of physics by problem based learning through experiment and guided inquiry method, between students who have a high and low metacognitive skill, between students who have a high and low critical thinking ability. And to know interaction of learning result: between learn physics by problem based learning and students metacognitive skill, between learn of physics by problem based learning and critical thinking of students, between metacognitive skill and critical thinking ability, between metacognitive skill and critical thinking ability, among learn by problem based learning, metacognitive skill and critical thinking capability This research used experimental method with factorial design 2x2x2. Population in it were entire of grade X in SMAN 1 Karangrayung. Sample has taken by cluster random sampling technique and obtained two classes that is X 4 and X 5. Collecting data technic of test for learning result, metacognitive skill and critical thinking ability and documentation to know early students capability. To data analyze used univariat anava. Research results are: (1) Learn of physics based on PBL used guided inquiry method given a better learning result than an experimental method, (2) there is no difference of learning result between student who had a high or low metacognitive skill, (3) students who had a high critical thinking ability had a better learning result than students had low of it, (4) there was not learning result interaction between physics study by problem based learning and students metacognitive skill, (5) there was not learning result interaction between physics study by problem based learning and critical thinking of student, (6) there wasn t the effect interaction between metacognitive skill and critical thinking ability to learning result, (7) there is an effect interaction between metacognitive skill and critical thinking ability to learning result among study by problem based learning, metacognitive skill and critical thinking to learning result. Keywords: experimental method, guided inqury, metacognitive skill, critical thinking ability vii
Farra Ardilla Prastyaninda. 2016. Pembelajaran Fisika Menggunakan Pendekatan Problem Based Learning Melalui Metode Eksperimen dan Inkuiri Terbimbing Ditinjau dari Keterampilan Metakognitif dan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa. Tesis. Pembimbing: Sukarmin, S.Pd., M.Si., Ph.D. Kopembimbing: Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D. Program Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Pembelajaran berbasis masalah masih sulit dilakukan oleh guru maupun siswa. Oleh karena itu tujuan penelitian ini untuk mengetahui perbedaan hasil belajar: antara siswa yang diberi pembelajaran fisika berbasis problem based learning dengan menggunakan metode eksperimen dan inkuiri terbimbing, antara siswa yang memiliki keterampilan metakognitif tinggi dan rendah, antara siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi dan rendah, serta mengetahui hasil belajar antara: pembelajaran fisika berbasis problem based learning dengan keterampilan metakognitif siswa, pembelajaran fisika berbasis problem based learning dengan kemampuan berpikir kritis, keterampilan metakognitif dengan kemampuan berpikir kritis siswa, pembelajaran fisika berbasis problem based learning, keterampilan metakognitif, dan kemampuan berpikir kritis siswa. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen dengan desain faktorial 2x2x2. Populasi penelitian ini adalah siswa kelas X SMAN 1 Karangrayung tahun pelajaran 2015/ 2016. Sampel diperoleh dengan teknik cluster random sampling terdiri dari 2 kelas X 4 dan X 5. Teknik pengumpulan data menggunakan teknik tes untuk hasil belajar, keterampilan metakognitif, dan kemampuan berpikir kritis serta teknik dokumentasi untuk mengetahui keadaan awal siswa. Analisis data menggunakan anava univariat. Hasil penelitian ini adalah: (1) pembelajaran fisika berbasis PBL menggunakan inkuiri terbimbing berpengaruh terhadap hasil belajar siswa; (2) tidak terdapat perbedaan hasil belajar antara siswa yang memiliki keterampilan metakognitif tinggi maupun rendah; (3) siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis tinggi memiliki hasil belajar yang lebih baik dibanding dengan siswa yang memiliki kemampuan berpikir kritis rendah; (4) tidak terdapat interaksi antara pembelajaran fisika berbasis PBL dengan keterampilan metakognitif terhadap hasil belajar siswa; (5) tidak terdapat interaksi antara pembelajaran fisika berbasis PBL dengan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar siswa; (6) tidak ada interaksi antara kemampuan metakognitif dengan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar; (7) ada interaksi antara pembelajaran fisika berbasis PBL, keterampilan metakognitif, dan kemampuan berpikir kritis terhadap hasil belajar siswa.. Kata kunci: eksperimen, inkuiri terbimbing, keterampilan metakognitif, kemampuan berpikir kritis. viii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena taufik dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Pembelajaran Fisika Menggunakan Pendekatan Problem Based Learning Melalui Metode Eksperimen dan Inkuiri Terbimbing Ditinjau dari Keterampilan Metakognitif dan Kemampuan Berpikir Kritis Siswa dengan lancar. Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari tidak akan selesai tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., selaku Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan tesis ini. 3. Sukarmin, S.Pd., M.Si., Ph.D., selaku Pembimbing dan Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D., selaku Kopembimbing yang telah membantu memberikan arahan dan dorongan semangat sehingga tesis ini dapat terselesaikan dengan baik. 4. Bapak dan Ibu Dosen, khussnya Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah banyak memberikan bimbingan dan ilmu pengetahuan kepada penulis. 5. Denny Rachmadi, S.Pd., M.Pd., selaku Kepala Sekolah SMA Negeri 1 Karangrayung yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian. 6. Drs. Hartono, selaku guru fisika SMA Negeri 1 Karangrayung yang telah membantu dan membimbing penulis dalam melaksanakan penelitian. 7. Siswa-siswi SMAN 1 Karangrayung yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. ix
8. Segenap guru dan Karyawan SMAN 1 Karangrayung yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. 9. Heri Sulistijo, S.Pd., selaku guru fisika SMA Negeri 1 Toroh yang telah membantu dalam melaksanakan penelitian. 10. Siswa-siswi SMA Negeri 1 Toroh yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. 11. Rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta angkatan Agustus 2014, serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan dukungan dalam menyelesaikan tesis. Penulis menyadari bahwa penyusunan tesis ini masih banyak kekurangannya, oleh karena itu saran dan kritik yang bersifat membangun sangat penulis harapkan untuk memperbaiki dan menyempurnakan tesis ini. Akhirnya penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi bagi dunia pendidikan. Surakarta, Agustus 2016 Penulis x
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI. ii PERSETUJUAN PEMBIMBING... iii PENGESAHAN PENGUJI. iv MOTTO. v PERSEMBAHAN... vi ABSTRACT.. vii ABSTRAK. viii KATA PENGANTAR.... ix DAFTAR ISI... xi DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR.. xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I. PENDAHULUAN.. 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Identifikasi Masalah.. 7 C. Pembatasan Masalah... 8 D. Perumusan Masalah...... 8 E. Tujuan Penelitian....... 9 F. Manfaat Penelitian.... 9 BAB II. TINJAUAN PUSTA, KERANGKA BERPIKIR, DAN 11 HIPOTESIS A. Kajian Teori 11 1. Hakikat Pembelajaran Fisika... 11 2. Teori Belajar.. 14 3. Pendekatan Pembelajaran... 19 4. Metode Pembelajaran... 24 5. Metakogitif. 30 xi
6. Kemampuan Berpikir Kritis.... 34 7. Hasil Belajar Fisika Siswa. 36 8. Materi Pokok Listrik Dinamis..... 37 B. Penelitian yang Relevan.... 51 C. Kerangka Berpikir.... 54 D. Hipotesis..... 58 BAB III. METODE PENELITIAN.... 60 A. Tempat dan Waktu Penelitian 60 B. Metode Penelitian..... 61 C. Populasi dan Sampel. 62 D. Variabel Penelitian...... 63 E. Teknik Pengumpulan Data.... 65 F. Instrumen Penelitian.. 65 G. Teknik Analisis Data.. 75 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 77 A. Hasil Penelitian. 80 B. Pengujian Prasyarat Analisis.. 92 C. Pengujian Setelah Pembelajaran 97 D. Pembahasan 101 BAB V. SIMPULAN IMPLIKASI DAN SARAN 112 A. Kesimpulan.... 112 B. Implikasi..... 114 C. Saran... 115 DAFTAR PUSTAKA. 116 LAMPIRAN.... 121 xii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Nilai Rata-Rata Ulangan Harian Kelas X Semester Genap Tahun Pelajaran 2014/2015 X SMAN 1 Karangrayung... 1 Tabel 2.1 Tahap Kegiatan Pembelajaran Problem Based Learning... 23 Tabel 2.2 Tahap Kegiatan Pembelajaran Metode Eksperimen... 25 Tabel 2.3 Tahap Kegiatan Pembelajaran Metode Inkuiri Terbimbing... 29 Tabel 2.4 Indikator-Indikator Kemampuan Berpikir Kritis... 35 Tabel 2.5 Resistivitas Bahan... 43 Tabel 3.1 Desain Rancangan Penelitian... 61 Tabel 3.2 Kriteria Penilaian... 66 Tabel 3.3 Kriteria Validasi Kelayakan RPP... 67 Tabel 3.4 Kriteria Validasi Kelayakan LKS... 68 Tabel 3.5 Kriteria Penilaian Soal Kriteria Validasi Kelayakan Soal Keterampilan Metakognitif... 69 Tabel 3.6 Kriteria Validasi Kelayakan Soal Keterampilan Metakognitif... 69 Tabel 3.7 Hasil Analisis Validitas Tes Pilihan Ganda Hasil Belajar... 71 Tabel 3.8 Hasil Analisis Validitas Tes Essay Hasil Belajar... 71 Tabel 3.9 Hasil Analisis Daya Beda Tes Pilihan Ganda Hasil Belajar... 73 Tabel 3.10 Hasil Analisis Daya Beda Tes Essay Hasil Belajar... 74 Tabel 3.11 Hasil Analisis Taraf Kesukaran Tes Pilihan Ganda Hasil Belajar... 74 Tabel 3.12 Hasil Analisis Taraf Kesukaran Tes Essay Hasil Belajar. 75 Tabel 4.1 Deskripsi Data Kemampuan Awal Siswa Sebelum Diberi Perlakuan... 80 Tabel 4.2 Distribusi Frekuensi Kemampuan Awal Siswa Kelas Eksperimen 81 Tabel 4.3 Distribusi Frekuensi Kemampuan Awal Siswa Kelas Inkuiri Terbimbing.. 82 Tabel 4.4 Deskripsi Data Kemampuan Berpikir Kritis Siswa. 83 Tabel 4.5 Distribusi Frekuensi Kemampuan Berpikir Kritis Tinggi... 84 Tabel 4.6 Distribusi Frekuensi Kemampuan Berpikir Kritis Rendah... 85
Tabel 4.7 Deskripsi Data Keterampilan Metakognitif Siswa. 86 Tabel 4.8 Distribusi Frekuensi Keterampilan Metakognitif Tinggi... 87 Tabel 4.9 Distribusi Frekuensi Keterampilan metakognitif Rendah... 88 Tabel 4.10 Deskripsi Data Hasil Belajar Siswa... 89 Tabel 4.11 Distribusi Frekuensi Hasil Belajar Siswa Kelas Eksperimen... 90 Tabel 4.12 Distribusi Frekuensi Hasil Belajar Siswa Kelas Inkuiri Terbimbing... 91 Tabel 4.13 Uji Normalitas Kemampuan Awal Siswa... 93 Tabel 4.14 Uji Normalitas Keterampilan Metakognitif Siswa... 94 Tabel 4.15 Uji Normalitas Kemampuan Berpikir Kritis Siswa... 94 Tabel 4.16 Tabel Hasil Uji Homogenitas Kemampuan Awal... 95 Tabel 4.17 Hasil Uji Kesamaan Kemampuan Awal... 96 Tabel 4.18 Rangkuman Data Hasil Uji Compare Means Hipotesis Pertama. 99 Tabel 4.19 Rangkuman Data Hasil Uji Compare Means Hipotesis Kedua 100 Tabel 4.20 Rangkuman Data Hasil Uji Compare Means Hipotesis Ketujuh. 100
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1 Alur Pemprosesan Informasi... 32 Gambar 2.2 Aliran Muatan pada Medium Volume Tertentu... 39 Gambar 2.3 Rangkaian Seri Lampu... 44 Gambar 2.4 Rangkaian Parallel Lampu.... 45 Gambar 2.5 Galvanometer... 46 Gambar 2.6 Rangkaian Amperemeter... 47 Gambar 2.7 Rangkaian Voltmeter... 47 Gambar 2.8 Diagram Rangkaian Sumber ε dengan Hambatan Dalam r... 48 Gambar 2.9 Aliran Arus pada Percabangan... 50 Gambar 2.10 Bagan Kerangka Berpikir Penelitian... 58 Gambar 4.1 Histogram Kemampuan Awal Sebelum Diberi Perlakuan Kelas Eksperimen... 81 Gambar 4.2 Histogram Kemampuan Awal Sebelum Diberi Perlakuan Kelas Inkuiri terbimbing... 82 Gambar 4.3 Distribusi Frekuensi Kemampuan Berpikir Kritis Tinggi... 84 Gambar 4.4 Histogram Kemampuan Berpikir Kritis Rendah... 85 Gambar 4.5 Histogram Keterampilan Metakognitif Tinggi... 88 Gambar 4.6 Diagram Batang Hasil Rata-rata Skor Pretest dan Posttest Angket Kreativitas Belajar... 89 Gambar 4.7 Histogram Hasil Belajar Siswa Kelas Eksperimen... 91 Gambar 4.8 Histogram Hasil Belajar Siswa Kelas Inkuiri Terbimbing... 92 Gambar 4.9 Grafik Interaksi antara Metode Pembelajaran dan Keterampilan Metakognitif terhadap Hasil Belajar... 106 Gambar 4.10 Grafik Interaksi antara Metode Pembelajaran dan Kemampuan Berpikir Kritis terhadap Hasil Belajar Siswa... 108 Gambar 4.11 Grafik Interaksi antara Keterampilan Metakognitif dan Kemampuan Berpikir Kritis terhadap Hasil Belajar Siswa... 109
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman Lampiran 1 Silabus... 122 Lampiran 2 Kisi Lembar Validasi RPP dan LKS... 123 Lampiran 3 Lembar Validasi RPP dan LKS... 127 Lampiran 4 Rubrik Penilaian RPP dan LKS.... 135 Lampiran 5 RPP Metode Eksperimen... 143 Lampiran 6 RPP Metode Inkuiri Terbimbing... 160 Lampiran 7 LKS Metode Eksperimen... 181 Lampiran 8 LKS Metode Inkuiri Terbimbing... 196 Lampiran 9 Kisi-kisi Tes Hasil Belajar Sebelum Validasi... 209 Lampiran 10 Tes Hasil Belajar Sebelum Validasi... 212 Lampiran 11 Kunci Jawaban Tes Hasil Belajar Sebelum Validasi... 220 Lampiran 12 Rubrik Penilaian Hasil Belajar Sebelum Validasi... 227 Lampiran 13 Hasil Uji Validitas, Reliabilitas, Daya Beda dan Tingkat Kesukaran... 236 Lampiran 14 Kisi-kisi Tes Hasil Belajar Setelah Validasi... 240 Lampiran 15 Tes Hasil Belajar Setelah Validasi... 242 Lampiran 16 Kunci Jawaban Tes Hasil Belajar Setelah Validasi... 249 Lampiran 17 Rubrik Penilaian Hasil Belajar Setelah Validasi... 254 Lampiran 18 Lembar Validasi Tes Keterampilan Metakognitif 259 Lampiran 19 Kisi Tes Keterampilan Metakognitif... 261 Lampiran 20 Tes Keterampilan Metakognitif... 262 Lampiran 21 Kunci Jawaban Tes Keterampilan Metakognitif... 264 Lampiran 22 Rubrik Penilaian Tes Keterampilan Metakognitif... 267 Lampiran 23 Lembar Validasi Tes Kemampuan Berpikir Kritis... 269 Lampiran 24 Kisi Tes Kemampuan Berpikir Kritis... 271 Lampiran 25 Tes Kemampuan Berpikir Kritis... 273 Lampiran 26 Kunci Jawaban Tes Kemampuan Berpikir Kritis...275 Lampiran 27 Rubrik Penilaian commit Tes Kemampuan to user Berpikir Kritis.. 277 xvi
Lampiran 28 Nilai Variabel Terikat dan Variabel Moderator... 280 Lampiran 29 Hasil Uji Normalitas, Homogenitas dan Kesetaraan Keadaan Awal 284 Lampiran 30 Hasil Uji Normalitas, Homogenitas Variabel Moderator. 285 Lampiran 31 Hasil Uji Anava. 287 Lampiran 32 Dokumentasi. 290 Lampiran 33 Surat Penelitian. 292 xvii