digilib.uns.ac.id 11 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Kajian Teori 1. Pengertian Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) Ilmu Pengetahuan Alam (IPA) berkaitan erat dengan cara mencari tahu tentang alam secara sistematis, sehingga IPA bukan hanya penguasaan kumpulan pengetahuan yang berupa fakta-fakta, konsep-konsep, atau prinsip-prinsip saja tetapi juga merupakan suatu proses penemuan (Trianto, 2007:99). Carin dan Sund dalam Puskur (2007:3), mendefinisikan IPA sebagai pengetahuan yang sistematis dan tersusun secara teratur, berlaku umum (universal), dan berupa kumpulan data hasil observasi dan eksperimen. 2. Hakikat IPA Hakikat IPA meliputi empat unsur utama yaitu 1) sikap : rasa ingin tahu tentang benda, fenomena alam, makhluk hidup, serta hubungan sebab akibat yang menimbulkan masalah baru yang dapat dipecahkan melalui prosedur yang benar; IPA bersifat open ended; 2) proses; prosedur pemecahan masalah melalui metode ilmiah; metode ilmiah meliputi penyusunan hipotesis, perancangan eksperimen atau percobaan, evaluasi, pengukuran, dan penarikan kesimpulan; 3) produk: berupa fakta, prinsip, teori, dan hukum; 4) aplikasi: penerapan metode ilmiah dan konsep IPA dalam kehidupan sehari-hari. Unsur-unsur itu merupakan ciri IPA yang utuh yang sebenarnya tidak dapat dipisahkan satu sama lain.
digilib.uns.ac.id 12 3. Karakteristik Pembelajaran IPA Trianto (2007:103) mengemukakan bahwa pembelajaran IPA menekankan pada pengalaman langsung untuk mengembangkan kompetensi agar peserta didik mampu memahami alam ser melalui proses mencari tahu dan berbuat, hal ini akan membantu peserta didik untuk memperoleh pemahaman yang lebih mendalam. Oleh karena itu pembelajaran IPA di sekolah sebaiknya : (1) memberikan pengalaman pada peserta didik sehingga mereka kompeten melakukan pengukuran berbagai besaran fisis, (2) menanamkan pada peserta didik pentingnya pengamatan empiris dalam menguji suatu pernyataan ilmiah (hipotesis), (3) latihan berpikir kuantitatif yang mendukung kegiatan belajar matematika, yaitu sebagai penerapan matematika pada masalah-masalah nyata yang berkaitan dengan peristiwa alam, (4) memperkenalkan dunia teknologi melalui kegiatan kreatif dalam kegiatan perancangan dan pembuatan alat-alat sederhana maupun penjelasan berbagai gejala dan keampuhan IPA dalam menjawab berbagai masalah. 4. Pembelajaran Terpadu Implementasi pembelajaran IPA terpadu ada dua macam,yaitu:(1) pembelajaran IPA terpadu intra disiplin ilmu, dan (2) pembelajaran IPA terpadu antar disipin ilmu. Pembelajaran IPA terpadu dikatakan intra disiplin ilmu jika hal yang dipadukan adalah materi-materi (pokok bahasan, konsep, keterampilan, atau nilai-nilai) dalam satu disiplin ilmu, misalnya biologi. Sementara itu, IPA terpadu yang memadukan konsep atau pokok bahasan disiplin ilmu yang satu dengan disiplin ilmu lainnya dikatakan pembelajaran IPA
digilib.uns.ac.id 13 terpadu antardisiplin ilmu. Pembelajaran IPA terpadu jenis ini juga dapat terjadi antara fisika dan kimia, atau biologi dan kimia, serta ilmu bumi dan kimia. Fogarty (1991) mengemukakan bahwa terdapat 10 model pembelajaran terpadu. Namun dengan mempertimbangkan berbagai teknis penerapannya, studi IPA memilih tiga model pembelajaran IPA terpadu untuk diterpakan, yaitu: (a) model keterhubungan (connected), (b) model jaring-jaring laba-laba (webbed), dan (c) model keterpaduan (integrated). Tabel 2.1. menjelaskan deskripsi karakteristik kelebihan, dan keterbatasan model integrated, connected dan webbed, yaitu: Tabel 2.1. Deskripsi karakteristik kelebihan, dan keterbatasan model integrated, connected dan webbed. Model Karakteristik Kelebihan Keterbatasan Keterpaduan Membelajarkan Pemahaman KD-KD yang (integrated) konsep pada terjadap konsep konsepnya beberapa KD lebih utuh (holistic) beririsan tidak yang beririsan Lebih efisien selalu dalam atau tumpang Sangat kontekstual semester atau tindih kelas yang sama Hanya konsep Menurut wawasan yang beririsan dan penguasaan yang materi yang luas dibelajarkan Sarana-prasarana, misalnya buku belum mendukung.
digilib.uns.ac.id 14 Lanjutan tabel 2.1. Jaring laba- Membelajarkan Pemahaman laba beberapa KD terhadap konsep (Webbed) yang berkaitan utuh melalui sebuah Kontekstual KD-KD yang Tema tema Dapat dipilih tematema menarik yang konsepnya berkaitan tidak dekat dengan selalu dalam kehidupan semester atau kelas yang sama Tidak mudah menemukan tema pengait yang tepat keterhubungan membelajarkan Melihat Kaitan antara (connected) sebuah KD, permasalahan tidak bidang kajian konsep-konsep hanya dari satu sudah tampak pada KD bidang kajian tetapi masih tersebut Pembelajaran dapat didominasi oleh dipertautkan mengikuti KD-KD bidang kajian dengan konsep dalam SI tertentu. pada KD yang lain 5. Teori Belajar Ada beberapa teori belajar yang dikembangkan oleh aliran psikologi belajar yang mendukung dalam penulisan tesis ini, yaitu teori belajar konstruktivisme, teori belajar Ausubel, teori belajar Bruner, teori belajar Bandura, dan teori belajar Gagne.
digilib.uns.ac.id 15 a. Teori Belajar Konstruktivisme Secara sederhana, konstruktivisme beranggapan bahwa pengetahuan manusia merupakan konstruksi (bentukan) dari manusia yang mengetahui sesuatu. Jadi pengetahuan tidak dapat ditransfer begitu saja, tetapi harus dibentuk dan dibangun sendiri oleh setiap individu. Pengetahuan bukan merupakan sesuatu yang sudah jadi, melainkan suatu proses yang berkembang terus-menerus. Keaktifan seseorang amat berperan dalam perkembangan pengetahuan tersebut. Pembentukan pengetahuan terjadi akibat subjek aktif menciptakan struktur-struktur kognitifnya dalam interaksinya dengan lingkungan. Struktur kognitif harus senantiasa diubah dan disesuaikan dengan kondisi dan tuntutan lingkungan. Proses pembelajaran menurut pandangan konstruktivisme menekankan pada kualitas dari keaktifan siswa dalam menginterpretasikan dan membangun pengetahuannya. Setiap siswa menyusun pengalamannya dengan jalan menciptakan struktur mental dan menerapakan dalam pembelajaran. Suatu proses aktif yang melibatkan siswa untuk berinteraksi dengan lingkungannya dan mentransformasikan ke dalam pikirannya dengan bantuan struktur kognitif yang telah ada dalam pikirannya. Proses belajar menurut konstruktivisme bercirikan: (1) belajar berarti membentuk makna baik yang diciptakan oleh siswa dari apa yang mereka lihat, dengar, rasakan, dan alami, (2) terjadi proses terus menerus. setiap kali berhadapan dengan fenomena atau persoalan yang baru, diadakan rekonstruksi, (3) belajar bukan mengumpulkan fakta, melainkan lebih suatu pengembangan pikiran dengan membuat pengertian yang baru, (4) proses belajar yang sebenarnya
digilib.uns.ac.id 16 terjadi pada waktu skema seseorang dalam keraguan yang merangsang pemikiran lebih lanjut, (5) hasil belajar dipengaruhi oleh pengalaman belajar dengan dunia fisik dan lingkungannya, (6) hasil belajar seseorang tergantung pada yang diketahui siswa, antara lain konsep-konsep, tujuan, dan motivasi yang mempengaruhi. Modul Pembelajaran berbasis proyek sejalan dengan teori konstruktivisme. Melalui modul pembelajaran berbasis proyek siswa dapat mengemukakan isu-isu atau masalah yang ada di masyarakat atau mengaitkan peristiwa yang telah diketahui siswa dengan materi yang akan dibahas, sehingga apa yang diungkapkan siswa merupakan apa yang mereka lihat, rasakan, dengar, alami dan terjadi secara terus menerus. Apabila siswa mengalami keraguan maka akan merangsang pemikiran lebih lanjut. Keadaan tersebut akan mengembangkan pemikiran yang baru yang sesuai dengan lingkungan yang mengelilingi mereka. Teori belajar konstruktivisme dibagi ke dalam dua aliran, yaitu konstruktivisme psikologis personal yang dikemukakan oleh Piaget dan konstruktivisme sosial yang dikemukakan oleh Vygotsky. 1) Konstruktivisme Psikologis Personal (Teori Piaget) Piaget cit. Dahar (2011) menyatakan bahwa ketika anak berusaha membangun pemahaman dunia, otak berkembang membentuk skema (schema). Inilah tindakan atau representasi mental yang mengatur pengetahuan. Skema perilaku merupakan ciri dari masa bayi, dan skema mental berkembang pada masa kanak-kanak.
digilib.uns.ac.id 17 Piaget memberikan konsep asimilasi dan akomodasi untuk menjelaskan proses anak-anak menggunakan dan menyesuaikan skema mereka. Asimilasi terjadi ketika anak-anak memasukkan informasi baru ke dalam skema mereka yang sudah ada sebelumnya. Akomodasi terjadi ketika anak-anak menyesuaikan skema mereka agar sesuai dengan informasi dan pengalaman baru mereka. Menurut Piaget proses berpikir manusia sebagai suatu perkembangan yang bertahap, yaitu tahap sensori-motor, tahap pra-operasional, tahap operasional konkret, dan tahap operasi formal. Tahap-tahap tersebut saling berkaitan dan urutan tahap-tahap tidak dapat ditukar atau dibalik. Akan tetapi, umur terbentuknya tahap tersebut dapat berubah-ubah menurut situasi seseorang. 2) Konstruktivisme Sosial (Teori Vygotsky) Teori Vygotsky sekarang ini disadari sebagai salah satu teori penting dalam psikologi perkembangan. Sumbangan penting dari teori Vygotsky adalah penekanan pada hakikat sosio-kultural dari pembelajaran. Vygotsky menekankan pada pentingnya keterlibatan siswa dalam suatu interaksi sosial untuk membangun bersama makna suatu pengetahuan. Salah satu catatan Vygotsky bahwa penerapan pembelajaran yang sesuai dengan hakikat sosio-kultural adalah peer collaboration. Siswa diharapkan berkolaborasi dan berdiskusi untuk menyelesaikan tugas secara bersama. b. Teori Belajar menurut Jerome Bruner Jerome S. Bruner adalah seorang ahli psikologi perkembangan dan ahli psikologi belajar kognitif. Menurut Bruner, belajar meliputi tiga proses kognitif yaitu memperoleh informasi baru, transformasi pengetahuan, dan menguji
digilib.uns.ac.id 18 relevansi dan ketepatan pengetahuan. Pandangannya terhadap belajar yang disebutkan sebagai konseptualisme instrumental itu didasarkan pada dua prinsip, yaitu pengetahuan orang tentang alam didasarkan pada model-model mengenai kenyataan yang dibanguannya. Model-model itu mula-mula diadopsi dari kebudayaan seseorang, dan kemudian diadaptasikan pada kegunaan bagi orang itu. Salah satu model instruksional kognitif yang sangat berpengaruh ialah model dari Jerome S. Bruner yang dikenal dengan nama belajar penemuan (discovery learning). Menurut Bruner cit. Dahar (2011), siswa akan menjadi lebih paham konsep suatu materi apabila dalam proses pembelajaran tersebut siswa mengalami secara langsung dan berpartisipasi aktif dengan konsep-konsep dan prinsip-prinsip agar memperoleh pengalaman baik melalui eksperimen ataupun dengan metode yang lain yang bisa memberikan suatu kebebasan bagi siswa untuk menemukan sendiri konsep dan prinsip suatu materi itu sendiri. Pengetahuan yang diperoleh melalui belajar penemuan menunjukkan beberapa kebaikan yaitu: (1) pengetahuan itu bertahan lama atau lama diingat bila dibandingkan dengan pengetahuan yang dipelajari denga cara yang lain, (2) hasil belajar penemuan mempunyai efek transfer yang lebih baik, dengan kata lain, konsep-konsep dan prinsip-prinsip yang dijadikan milik kognitif seseorang lebih mudah diterapkan pada situasi-situasi baru, (3) secara menyeluruh belajar penemuan meningkatkan penalaran dan kemampuan berpikir secara bebas. Secara khusus belajar penemuan melatih keterampilan kognitif siswa untuk menemukan dan memecahkan masalah tanpa pertolongan orang lain. c. Teori Sosial Albert Bandura
digilib.uns.ac.id 19 Teori kognitif sosial (social cognitive theory) yang dikemukakan oleh Albert Bandura menyatakan bahwa faktor sosial dan kognitif serta faktor pelaku memainkan peran penting dalam pembelajaran. Faktor kognitif berupa ekspektasi/ penerimaan siswa untuk meraih keberhasilan, faktor sosial mencakup pengamatan siswa terhadap perilaku orangtuanya. Albert Bandura merupakan salah satu perancang teori kognitif sosial. Menurut Bandura ketika siswa belajar mereka dapat merepresentasikan atau mentrasformasi pengalaman mereka secara kognitif. Bandura mengembangkan model deterministic resipkoral yang terdiri dari tiga faktor utama yaitu perilaku, person/kognitif dan lingkungan. Faktor ini bisa saling berinteraksi dalam proses pembelajaran. Faktor lingkungan mempengaruhi perilaku, perilaku mempengaruhi lingkungan, faktor person/kognitif mempengaruhi perilaku. Faktor personal Bandura tidak punya kecenderungan kognitif terutama pembawaan personalitas dan temperamen. Faktor kognitif mencakup ekspektasi, keyakinan, strategi pemikiran dan kecerdasan. Inti dari pembelajaran sosial ini adalah proses belajar melalui peniruan dan pukulan dari luar, contoh tingkah laku (modeling), sehingga dalam hal ini orang tua dan guru memainkan peranan penting sebagai seorang model atau tokoh bagi anak-anak untuk menirukan tingkah laku membaca. d. Teori Gagne Menurut Gagne cit. Sagala (2010), belajar adalah perubahan yang terjadi dalam kemampuan manusia yang terjadi setelah belajar secara terus menerus berupa timbulnya stimulasi yang berasal dari lingkungan, dan proses kognitif yang dilakukan oleh pelajar. Perubahan yang terjadi adalah perubahan mengenai
digilib.uns.ac.id 20 segala aspek kepribadian yang meliputi perubahan pengetahuan, sikap, kebiasaan, kecakapan, minat, penyesuaian diri terhadap lingkungan sebagainya. Perubahanperubahan tersebut terjadi melalui pengalaman atau latihan-latihan. Gagne mengemukakan bahwa satu tindakan belajar meliputi delapan fase belajar yang merupakan kejadian-kejadian eksternal yang dapat distrukturkan oleh siswa atau guru, dan fase ini dipasangkan dengan satu proses internal yang terjadi dalam pikiran siswa. Kedelapan fase tersebut antara lain: 1) fase motivasi, peserta didik harus diberi motivasi untuk belajar dengan harapan bahwa belajar akan memperoleh hadiah, misalnya kegunaan pokok bahasan atau nilai yang baik; 2) fasepengenalan, peserta didik harus memperhatikan bagian-bagian yang esensial, yang bisa berupa gagasan utama dalam buku teks maupun penekanan yang pendidik katakan; 3) fase perolehan, peserta didik dikatakan telah siap memperoleh pelajaran bila telah memperhatikan informasi yang relevan, karena selanjutnya dapat terjadi asosiasi antara informasi atau pengetahuan lama dengan yang baru; 4) fase retensi, agar informasi yang diperoleh tidak mudah hilang, maka informasi yang baru diperoleh harus dipindahkan dari memori jangka pendek ke memori jangka panjang, untuk mendapatkan hasil kembali peserta didik harus memperhatikan informasi yang telah dipelajari sebelumnya yaitu dengan cara mengelompokkan informasi menjadi kategori-kategori atau konsepkonsep dan memperhatikan kaitan antara konsep-konsep tersebut; 6) fase generalisasi, fase ini fase pengubah informasi. Informasi yang didapat tidak berkurang nilainya bila peserta didik dapat memecahkan masalah-masalah nyata; 7) fase penampilan, peserta didik harus dapat memperlihatkan atau
digilib.uns.ac.id 21 mengungkapkan dengan bahasa yang baik bahwa mereka telah belajar sesuatu melalui suatu hal yang nampak penampilannya; 8) fase umpan balik, peserta didik mendapat kesempatan untuk memperoleh umpan balik dari apa yang telah dipelajari, yang menunjukkan apakah mereka telah mengerti apa yang diajarkan, selain dapat berfungsi sebagai penguatan untuk penampilan yang berhasil. 6. Modul Pembelajaran IPA Terpadu a. Pengertian Modul Modul merupakan bahan belajar yang dapat digunakan oleh siswa untuk belajar secara mandiri dengan bantuan seminimal mungkin dari orang lain. Modul merupakan media atau sarana pembelajaran yang berisi materi, metode, batasanbatasan dan cara mengevaluasi yang dirancang secara sistematis dan menarik untuk mencapai standar kompetensi yang diharapkan sesuai dengan tingkal kompleksitasnya (Munadi, 2008: 99). Menurut Dick dan Carey dalam Wina (2009: 231) modul diartikan sebagai unit pembelajaran berbentuk cetak yang fungsinya sebagai media belajar mandiri dan isinya berupa satu unit materi pembelajaran. b. Tujuan Penulisan Modul Menurut Subdit Pembelajaran Direktorat Pendidikan Sekolah Menengah Kejuruan (2008), tujuan penulisan modul adalah :1) memperjelas dan mempermudah penyajian pesan agar tidak terlalu bersifat verbal; 2) mengatasi ketcrbatasan waktu, ruang, dan daya indera peserta didik dan pendidik; 3) meningkatkan motivasi dan gairah belajar bagi peserta didik atau peserta diktat. 4) mengembangkan kemampuan peserta commit didik to user dalam berinteraksi langsung dengan
digilib.uns.ac.id 22 lingkungan dan sumber belajar lainnya; 5) memungkinkan peserta didik belajar mandiri sesuai kemampuan dan minatnya: 6) memungkinkan peserta didik dapat mengukur atau mengevaluasi sendiri hasil belajarnya. c. Penulisan Modul Beberapa hal untuk diperhatikan dalam penulisan modul antara lain sebagai berikut 1) konsistensi dalam penggunaan font, sopasi dan tata letak (lay out); 2) bentuk dan ukuran huruf meliputi bentuk dan ukuran huruf yang mudah dibaca, perbandingan huruf yang proporsional dan dihindari penggunaan huruf capital untuk seluruh teks; 3) format yang meliputi format kolom tungga; atau multi, format kertas vertikal atau horizontal dan ikon yang mudah dipahami; 4) pengorganisasian yang meliputi tampilan peta / bagan : urutan dan susunan yang sistematis : penempatan naskah, penempatan gambar dan ilustrasi yang menarik : antar bab, antar unit dan antar paragraph dengan susunan dan alur yang mudah dipahami; judul, sub judul dan uraian yang mudah diikuti; 5) daya tarik yang mencakup mengkombinasikan warna, gambar (ilustrasi), bentuk dan ukuran huruf yang serasi; menempatkan rangsangan-rangsangan berupa gambar / ilustrasi : pencetakan hruf tebal, miring, gairs bawah atau warna : tugas dan latihan yang dikemas sedimikan rupa; 6) ruang (spasi kosong). Penggunaan spasi atau ruang kosong tanpa naskah atau gambar untuk menambah kontras penampilan modul. d. Kerangka Modul Hal yang perlu diperhatikan dalam penulisan modul adalah kerangka modul. Depdiknas (2008) meyebutkan bahwa modul berisi: 1) petunjuk belajar(petunjuk siswa/guru), 2) kompetensi yang akan dicapai, 3) isi materi, 4)
digilib.uns.ac.id 23 informasi pendukung, 5) latihan-latihan, 6) petunjuk kerja atau lembar kerja, 7) evaluasi, 8) balikan terhadap evaluasi. Penyusunan modul mengikuti prosedur sebagai berikut; Menurut Direktorat Jenderal Pndidikan Dasar Menengah (2008), menulis bahan ajar khsusnya modul terdapat tahapan-tahapan yang harus dilalui, yaitu: 1) Tahap persiapan Tahap persiapan meliputi pengkajian kurikulum, standar kompctensi yang meliputi Kompetensi dasar, Indikator materi kegiatan belajar dan penilaian. Tahap persiapan dapat dilihat pada Gambar 2.1. Kurikulum Standar Kompetensi Perumusan judul modul - Kompetensi dasar - Indikator - Materi - Kegiatan pembalajaran Rambu rambu pemilihan judul Pemilihan judul modul Perumusan unit modul Gambar 2.1. Diagram Tahap Persiapan Pembuatan Modul 2) Tahap Penyusunan Tahap penyusunan modul dimulai dengan penentuan judul modul dengan cara mengidentitikasi Kompetensi dasar, aspek materi pcmbelajaran. kegiatan pembelajaran, indikator dan penilaian. Pengkajian referensi yang dibutuhkan dan
digilib.uns.ac.id 24 format penulisan modul dilaksanakan, kemudian disusun draft penyusunan modul. Tahap penyusunan modul dapat dilihat pada Gambar 2.2. JUDUL MODUL REFERENSI Identifikasi Kompetensi Dasar Aspek materi Identifikasi Indikator Format penulisan modul Penyusunan Draft Modul Gambar 2.2. Diagram Tahap Penyusunan Modul 7. Kelayakan Modul Untuk menghasilkan modul pembelajaran yang mampu memerankan fungsi dan perannya dalam pembelajaran ang efektif, maka modul sebaiknya berkualitas. Kualitas modul dinilai dari 4 aspek, yaitu aspek-aspek yang didasarkan pada standar penilaian bahan ajar oleh Badan Standar Nasional Pndidikan (2008) antara lain adalah: a) Aspek Kelayakan Isi Kelayakan isi mencakup: 1) Kesesuaian uraian materi dengan SK dan KD 2) Keakuratan materi 3) Kemutakhiran materi
digilib.uns.ac.id 25 4) Mendorong keingintahuan b) Aspek Kelayakan Bahasa Kelayakan Bahasa mencakup: 1) Lugas 2) Komunikatif 3) Dialogis dan interaktif 4) Kesesuaian dan perkembangan siswa c) Aspek Kelayakan Penyajian Kelayakan penyajian mencakup: 1) Teknik penyajian 2) Pendukung penyajian 3) Penyajian pembelajaran 4) Koherensi dan keruntutan alur pikir c) Aspek Kelayakan Kegrafikan Kelayakan kegrafikan mencakup: 1) Ukuran modul 2) Desain kulit modul 3) Desain isi modul 8. Berpikir Kritis a. Pengertian Berpikir Kritis Menurut Webster s New Encyclopedic All New 1994 Edition (dalam Amri et.al,2010:62) kritis (critical) adalah menerapkan atau mempraktikkan
digilib.uns.ac.id 26 penilaian yang teliti dan obyektif sehingga berpikir kritis dapat diartikan sebagai berpikir yang membutuhkan kecermatan dalam membuat keputusan. Menurut Dewey cit. Fisher (2009: 2) berpikir kritis merupakan berpikir reflektif yaitu pertimbangan yang aktif, persistent (terus-menerus), dan teliti mengenai sebuah keyakinan atau bentuk pengetahuan yang diterima begitu saja dipandang dari sudut alasan-alasan yang mendukungnya dan kesimpulankesimpulan lanjutan yang menjadi kecenderungannya. Berpikir kritis merupakan proses aktif siswa mengenai sebuah pengetahuan yang bisa diterima. Ennis (1995: 396) mendefinisikan berpikir kritis sebagai reasonable, reflective thinking that is focused on deciding what to believe or do. Berpikir kritis dapat diartikan sebagai pemikiran reflektif yang difokuskan pada cara seseorang untuk menentukan yang harus dipercaya atau dilakukannya. Dalam meyakini sebuah pengetahuan tidak serta-merta atau begitu saja tetapi melalui proses, melaui jeda dan berpikir untuk mempertimbangkan kebenaran alasannya. Jadi berpikir kritis merupakan proses berpikir aktif, logis, reflektif, terus-menerus mempertimbangkan segala sesuatu yang harus dipercaya hingga yang harus dilakukan oleh seseorang. b. Indikator Kemampuan Berpikir Kritis Menurut Bonnie dan Potts dalam Amri et.al,(2010: 63) kemampuan menyeluruh untuk berpikir kritis, yaitu: menemukan analogi-analogi dan macam hubungan antara potongan-potongan informasi, menentukan kerelevanan dan kevalidan informasi yang dapat digunakan untuk pembentukan dan peyelesaian atau cara-cara lain dalam menyelesaikan masalah.
digilib.uns.ac.id 27 Enam elemen dasar dari berpikir kritis menurut Ennis (1995: 4) adalah: 1) Focus: menemukan pikiran utama dalam argumen, pertanyaan maupun masalah. 2) Reasons: mengetahuai kebenaran alasan yang digunakan untuk mendukung kesimpulan atau argumen sebelum menerima kesimpulan atau argumen tersebut. 3) Inference: langkah berpikir dari sebuah alasan menuju kesimpulan. 4) Situation: situasi luas yang mempengaruhi ketika seseorang berpikir pada sesuatu yang harus dipercaya dan diputuskan. Situasi ini meliputi keadaan orang yang terlibat (tujuan, latar belakang, loyalitas, pengetahuan, emosi, prasangka, keanggotaan dalam suatu kelompok, dan kepentingan) dan lingkungan fisik (keluarga, pemerintah, institusi, agama, kelompok, dan tetangga). 5) Clarity: kejelasan dalam menyampaikan informasi secara tertulis maupun lesan. 6) Overview: memeriksa sesuatu yang ditemukan, diputuskan, dipertimbangkan, dipelajari, dan disimpulkan.. Menurut Watson dan Glaser dalam Amri et.al (2010: 65) untuk menilai kemampuan berpikir kritis dilakukan pengukuran melalui tes yang mencakup lima buah indikator, yaitu: 1) mengenal asumsi, 2) melakukan inferensi, 3) melakukan deduksi, 4) melakukan interpretasi, 5) mengevaluasi argumen. Kemampuan critical thinking sebagaimana yang telah dikemukakan, merupakan sebuah kompetensi di luar peta kompetensi yang dikembangkan Bloom dan pencapaiannya tidak melalui level-level kognitif, walaupun tetap memerlukan basis pengetahuan pada bidang keilmuannya, karena tidak mungkin melakukan pengembangan pemikiran kritis tanpa berbasis dasar pengetahuan
digilib.uns.ac.id 28 pada bidang mana seseorang mengembangkan kreativitas berpikirnya (Dede Rosyada, 2004 : 171). 9. Modul Pembelajaran IPA Terpadu Berbasis Berpikir Kritis Keterpaduan materi IPA pada modul IPA terpadu berbasis berpikir kritis tema ventilator menggunakam model Keterpaduan (integrated) dapat dilihat pada Gambar 2.3. IPA Seni Budaya VENTILATOR Gambar 2.3. Model Keterpaduan Tipe Integrated Materi IPA Terpadu dengan Tema Ventilator. Modul ini disusun dengan cara menggabungkan disiplin ilmu dengan cara menetapkan prioritas dan menemukan keterampilan, konsep, dan sikap yang saling tumpang tindih di dalam beberapa disiplin ilmu.
digilib.uns.ac.id 29 10. Ventilator Ventilator adalah suatu alat sistem bantuan nafas secara mekanik yang di desain untuk menggantikan/menunjang fungsi pernapasan. Alat ini digunakan untuk membantu pasien yang mengalami gagal napas. Pada prinsipnya ventilator adalah suatu alat yang bisa menghembuskan gas (dalam hal ini oksigen) ke dalam paru-paru pasien. Saat menghembuskan gas, ventilator bisa tidak tergantung otot pernapasan (ventilator menggantikan sepenuhnya kerja otot pernapasan), atau ventilator bersifat membantu otot pernapasan sehingga kerja otot pernapasan diperkuat. Ventilator berfungsi untuk membantu pernapasan pasien dengan cara memompakan udara ke paru- paru dan memonitor udara yang dihembusklan lagi. Keadaan pasien yang mungkin dapat dibantu oleh Ventilator yaitu; (1) pasien yang sama sekali tidak menunjukan usaha menarik nafas, dengan bantuan pesawat ini nafas pasien dapat dikontrol sepenuhnya; (2) pasien menarik nafas tapi lemah, pesawat ini dapat membantu misalnya dengan memberikan tekanan udara tertentu pada pasien. (3) pasien yang hanya kadang menarik nafas, pesawat ini dapat membantu memberikan tekanan udara kalau jangka waktu tertentu pasien tidak menarik nafas, pesawat memberikan tekanan udara dengan volume tertentu pada pasien. Beberapa hal pokok yang berhubungan dengan pernapasan dan ventilator yaitu; (1) inspirasi, merupakan gerak aktif otot yang paling banyak pengaruhnya adalah diafragma. Hal lain berpengaruh dalam proses inspirasi ini adalah elastisitas dinding paru- paru dan dinding dada. Pada proses inspirasi, lengkungan
digilib.uns.ac.id 30 diafragma bergerak kebawah kearah perut dan menjadi datar, sehingga pada paruparu terjadi penurunan tekanan udara, yang mengakibatkan udara dari luar paruparu tertarik masuk kedalam paru-paru. Pada proses pernapasan biasa lengkungan diafragma bergerak sekitar 1 cm, tapi pada tarikan napas dalam gerakan tersebut bisa mencapai 10 cm. Otot lain pendukung proses inspirasi adalah otot-otot luar dada yang menghubungkan tulang-tulang iga, yang menarik dinding dada keatas dan keluar; (2) humidifier, Salah satu hal penting dalam proses pernapasan dan dalam alat bantu pernapasan adalah kelembaban udara pernapasan. Kelembaban ini penting untuk menjaga agar organ-organ pernapasan baik trakea, bronkus maupun alveolus tetap lembab dan tidak menjadi kering. Proses pelembaban udara pernapasan menjadi lebih penting dengan dinaikannya kadar oksigen pada udara inspirasi. Pernapasan juga dihangatkan sampai mendekati temperatur tubuh, untuk mencegah paru-paru terlalu dingin atau terlalu panas. Proses pelembaban dan penghangatan pada pernapasan normal terjadi di rongga hidung. Seseorang jika memakai ventilator maka rongga hidung dilompati dan udara langsung ke trakea, sehingga pada ventilator perlu adanya humidifier dan penghangat. Ketika udara berada dalam paru-paru maka terjadi keadaan diam dimana katup inspirasi dan ekspirasi tertutup. Paru-paru dalam keadaan ini akan mengembang dan terjadi pertukaran oksigen dengan karbondioksida. 11. Sistem Pernapasan Pada Manusia a. Pengertian Sistem Pernapasan Sistem Pernapasan adalah proses yang menghasilkan energi dari glukosa yang terjadi di dalam sel. Respirasi adalah proses penggunaan oksigen di dalam
digilib.uns.ac.id 31 sel untuk menghasilkan energi. Pada akhir proses ini, dihasilkan limbah berupa gas karbondioksida. Gas tersebut akan dibawa darah ke paru-paru. b. Organ-organ Respirasi Manusia Sistem pernapasan terdiri dari bagian-bagian tubuh yang disebut organorgan pernapasan. Organ-organ ini membantu terjadinya proses pernapasan yaitu memasukkan udara ke paru-paru dan mengeluarkannya dari paru-paru. Organ sistem pernapasan ditunjukkan pada Gambar 2.4. Gambar 2.4. Organ Sistem Pernapasan Pada Manusia Sumber : chezchawan.wordpress.com diunduh jumat, 5 September 2014 Pearce (2011: 255-261) mengemukakan organ-organ pernapasan meliputi rongga hidung, faring, laring, trakea, bronkus dan paru-paru. Udara memasuki tubuh melalui dua lubang hidung yang terbuka. Rambut-rambut di dalam rongga hidung menangkap debu yang terdapat di udara. Lubang hidung berhubungan dengan rongga hidung. Rongga hidung merupakan tempat udara dilembabkan dan dihangatkan. Kelenjar mukus menghasilkan lapisan lendir. Lapisan tersebut menangkap debu dan serbuk halus yang lain. Proses ini membantu menyaring
digilib.uns.ac.id 32 udara yang dihirup. Pada dinding rongga hidung juga terdapat struktur seperti rambut kecil yang disebut silia yang menggerakkan mukus dan menangkap bendabenda yang menuju ke belakang kerongkongan. Dari rongga hidung, udara yang hangat dan lembab selanjutnya masuk ke faring. Faring adalah suatu saluran yang menyerupai tabung sebagai persimpangan tempat lewatnya makanan dan udara. Faring terletak di antararongga hidung dan kerongkongan. Pada bagian ujung bawah faring terdapat katup yang disebut epiglotis. Epiglotis merupakan katup yang mengatur agar makanan dari mulut masuk ke kerongkongan, tidak ke tenggorokan. Pada saat menelan, epiglotis menutup laring. Dengan cara ini, makanan atau cairan tidak bisa masuk ke tenggorokan. Antara faring dan tenggorokan terdapat struktur yang disebut laring. Laring merupakan tempat melekatnya pita suara. Pada saat berbicara, pita suara akan mengencang atau mengendor. Suara dihasilkan apabila udara bergerak melewati pita suara dan menyebabkan terjadinya getaran. Pita suara pada laki-laki lebih panjang dibanding pita suara perempuan. Panjang tenggorokan mempunyai panjang sekitar 12 cm. Tenggorokan tersusun dari cincin tulang rawan berbentuk C. Susunan tulang tersebut menjaga supaya dinding tenggorokan tetap terbuka dan tidak saling berlekatan. Pada dinding dalam tenggorokan terdapat lapisan lendir dan silia untuk menangkap debu. Pada ujung bawah tenggorokan terdapat dua percabangan yang disebut bronkus yang membawa udara menuju ke paru-paru. Paru-paru menempati sebagian besar ruangan rongga dada. Di dalam paru-paru bronkus bercabangcabang membentuk saluran yang semakin kecil ukurannya. Saluran yang terkecil
digilib.uns.ac.id 33 disebut bronkiolus. Pada setiap bronkiolus terdapat segerombol kantung kecil seperti anggur, berdinding tipis yang disebut alveolus. Pertukaran gas oksigen dan karbondioksida terjadi di antara alveolus dengan kapiler darah. Oksigen diikat oleh hemoglobin dan diedarkan ke seluruh tubuh. Gas karbondioksida dikembalikan oleh sel-sel tubuh melalui kapiler darah. Karbondioksida meninggalkan tubuh pada saat mengeluarkan napas. Susunan alveolus dalam paru-paru manusia disajikan pada gambar 2.5. Gambar 2.5 Susunan Alveolus dalam Paru-paru Manusia Sumber : imranramli2poeloeh.wordpress.com diunduh jumat, 5 September 2014 c. Pertukaran Oksigen Dan Karbondioksida Menurut Martini (2006: 6) Pertukaran gas oksigen dan karbon dioksida antara udara alveolar dan darah pulmoner terjadi melalui difusi pasif. peristiwa ini mengikuti dua hukum gas, yaitu commit Hukum to user Dalton dan Hukum Henry. Hukum
digilib.uns.ac.id 34 Dalton penting untuk memahami peristiwa penurunan tekanan gas melalui proses difusi, sedangkan hukum Henry menjelaskan bahwa kelarutan gas mempengaruhi kecepatan difusinya. Menurut hukum Dalton, setiap gas dalam campuran gas memiliki tekanannya sendiri yang disebut tekanan parsial. Tekanan parsial dilambangkan dengan Px, dengan x adalah rumus molekul gas bersangkutan. Tekanan total campuran gas merupakan penjumlahan tekanan parsial komponen-komponen gasnya. Udara atmosfer mengandung nitrogen, oksigen, uap air, karbon dioksida, dan gas-gas lain dalam jumlah yang sangat kecil. Tekanan parsial gas-gas tersebut menentukan pergerakan oksigen dan karbon dioksida antara atmosfer dan paruparu, antara paru-paru dan darah, dan antara darah dengan sel-sel tubuh. Setiap gas berdifusi melalui membran permeabel dari daerah dengan tekanan parsial lebih tinggi ke daerah dengan tekanan parsial lebih rendah. semakin besar perbedaan tekanan parsial, maka laju difusi gas akan semakin cepat. Dibandingkan dengan udara yang masuk ke paru-paru, udara alveolar memiliki lebih sedikit O 2 dan lebih banyak CO 2. Hal ini disebabkan oleh dua hal. Pertama, pertukaran gas di alveoli meningkatkan komposisi CO 2 dan menurunkan konsentrasi O 2 udara alveolar. Kedua, ketika udara masuk melalui saluran pernapasan, udara tersebut dilembabkan. peningkatan konsentrasi uap air menyebabkan penurunan konsentrasi O 2. Udara yang dikeluarkan dari paru-paru mengandung lebih banyak O 2 dan lebih sedikit CO 2 daripada udara alveolar karena udara yang dikeluarkan sebagian bercampur dengan udara pada dead space yang tidak ikut berpartisipasi dalam pertukaran gas.
digilib.uns.ac.id 35 Hukum Henry menyatakan bahwa kuantitas gas yang terlarut pada cairan adalah proporsional terhadap tekanan parsial dan kelarutan gas tersebut. Pada cairan tubuh, kemampuan gas untuk tetap berada di dalam larutan lebih besar ketika tekanan parsial dan kelarutannya di dalam cairan tubuh besar. CO 2 terlarut lebih banyak di dalam plasma darah karena kelarutan CO 2 24 kali lebih besar daripada kelarutan O 2, dan walaupun kuantitas N 2 paling banyak pada udara atmosfer, gas ini tidak memberikan pengaruh yang begitu signifikan terhadap tubuh karena kelarutannya di dalam plasma darah sangat rendah. Laju pertukaran gas sistemik dan pulmoner dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu (1) perbedaan tekanan parsial gas-gas; semakin besar perbedaan tekanan parsial gas-gas, maka laju difusi semakin cepat. (2) luas permukaan pertukaran gas; jika luas permukaan pertukaran gas semakin besar, maka laju difusi akan bertambah dan sebaliknya. (3) jarak difusi; laju difusi akan semakin besar jika jarak difusinya semakin kecil. (4) berat molekul dan kelarutan gas; kelarutan gas yang besar akan mempercepat laju difusi, sedangkan besar molekul yang besar memperlambat laju difusi. d. Mekanisme Pernapasan Gerakan pernapasan diatur oleh pusat pernapasan (medulla oblongata) yang terdapat di otak. Sedangkan keinginan bernapas adalah karena adanya rangsangan dari konsentrasi CO 2 dalam darah. Bila menahan napas dalam waktu tertentu, maka dorongan untuk bernapas semakin besar. Ini terjadi karena kadar CO 2 dalam darah semakin meningkat dan akan memacu pusat pernapasan agar organ pernapasan melakukan gerakan bernapas.
digilib.uns.ac.id 36 Despopaulus (2000: 80) Mekanisme pernapasan yang dilakukan manusia, ada dua yaitu pernapasan dada dan pernapasan perut. Organ yang terlibat pada pernapasan dada adalah tulang rusuk, otot antar rusuk (intercostae), dan paruparu. Tahapan pernapasan dada yaitu : (1) inspirasi, bila otot antar tulang rusuk berkontraksi, maka tulang rusuk terangkat, volume rongga dada akan membesar sehingga tekanan udara di dalamnya menjadi lebih kecil daripada tekanan udara luar, sehingga udara masuk ke paru-paru. (2) ekspirasi : bila otot antar tulang rusuk relaksasi, maka posisi tulang rusuk akan menurun, akibatnya volume rongga dada akan mengecil sehingga tekanan udara membesar, akibatnya udara terdorong ke luar dari paru-paru.. Organ yang terlibat pada pernapasan perut yang terlibat adalah diafragma, otot perut, dan paru-paru. Tahapan pernapasan perut yaitu: (1) inspirasi : bila otot diafragma berkontraksi, maka posisi diafragma akan mendatar, akibatnya volume rongga dada bertambah besar, tekanan mengecil, sehingga udara masuk ke paruparu. (2) ekspirasi, bila otot diafragma relaksasi, maka posisi diafragma naik/melengkung, sehingga rongga dada mengecil, tekanan membesar, akibatnya udara terdorong keluar. Ekspirasi bukan saja akibat otot-otot antar tulang rusuk dan diafragma yang berelaksasi, tetapi juga karena kontraksi otot dinding perut. e. Volume Udara Pernapasan Pearce (2011: 267) Volume udara pernapasan sangat bervariasi, sebab dipengaruhi oleh cara dan kekuatan seseorang melakukan respirasi. Udara pernapasan dalam tubuh dapat digolongkan menjadi 6, yaitu (1) Volume Tidal (VT) : Volume udara yang keluar masuk paru-paru sebagai akibat aktivitas
digilib.uns.ac.id 37 pernapasan biasa (500 cc); (2) Volume Komplemen (VK) : Volume udara yang masih dapat dimasukkan secara maksimal ke dalam paru-paru setelah inspirasi biasa (1500 cc); (3) Volume Suplemen (VS) : Volume udara yang masih dapat dihembuskan secara maksimal dari dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi biasa (1500 cc); (4) Volume Residu (VR) : Volume udara yang selalu tersisa di dalam paru-paru setelah melakukan ekspirasi sekuat-kuatnya (1000 cc); (5) Kapasitas Vital (KV) : Volume udara yang dapat dihembuskan sekuat-kuatnya setelah melakukan inspirasi sekuat-kuatnya (KV = VT + VK + VS); (6). Kapasitasi Total (KT) : Volume total udara yang dapat tertampung di dalam paru-paru (KT = KV + VR). f. Frekuensi Pernapasan Pada umumnya setiap menit manusia mampu bernapas antara 15 18 kali. Cepat atau lambatnya manusia bernapas dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain, (1) Umur, umumnya makin bertambah umur seseorang akan makin rendah frekuensi pernapasannya. (2) Jenis kelamin, umumnya laki-laki lebih banyak gerak, sehingga lebih banyak memerlukan energi. (3) Suhu tubuh, makin tinggi suhu tubuh semakin cepat frekuensi pernapasannya. (4) Posisi tubuh, ini berpengaruh terhadap mekanisme inspirasi dan ekspirasi. (5) Kegiatan, karena orang yang giat melakukan kegiatan memerlukan lebih banyak energi dari pada orang yang sedang santai. g. Proses Bernapas Proses bernapas adalah proses pertukaran gas O 2 dengan CO 2 dalam ruangan tertutup yaitu alveolus dalam paru-paru. O 2 akan bergerak menembus
digilib.uns.ac.id 38 alveolus paru-paru pada saat inspirasi, kemudian diikat dan diangkut oleh darah menuju ke seluruh jaringan tubuh. oksigen yang masuk ke dalam darah sekitar 97% akan diangkut oleh hemoglobin/eritrosit, sedangkan yang 2-3 % lagi akan larut dan diangkut oleh plasma darah. Oksigen yang terikat dalam Hb dikenal dengan oksihemoglobin (HbO 2 ). Persamaan reaksi oksigen dengan hemoglobin adalah sebagai berikut: Hb + O 2 -> HbO 2 (pengikatan oksigen oleh darah di alveolus paru-paru) HbO 2 > Hb + O 2 (pelepasan oksigen oleh darah, selanjutnya oksigen diambil oleh sel-sel tubuh) Perpindahan oksigen dari atmosfer ke alveolus paru-paru, lalu ke darah, dan selanjutnya ke dalam jaringan tubuh dapat terjadi karena adanya perbedaan tekanan parsial oksigen. Tekanan udara adalah satu atmosfer atau 760 mmhg, sedangkan tekanan parsial oksigennya adalah 150 mmhg. Tekanan parsial oksigen pada kapiler darah adalah 100 mmhg, sedangkan tekanan parsial oksigen dalam jaringan tubuh antara 0 sampai 40 mmhg. Perbedaan tekanan yang memungkinkan oksigen berdifusi dari luar ke darah lalu ke jaringan. Tekanan parsial CO 2 yang tertinggi adalah jaringan tubuh. Berturut-turut semakin rendah pada darah dan di luar tubuh. Dengan cara yang sama CO 2 dapat berpindah secara difusi dari jaringan hingga keluar tubuh. h. Proses pengangkutan CO 2 Proses oksidasi biologi di dalam sel dan jaringan akan menghasilkan zat-zat sisa seperti CO 2 dan H 2 O. Zat-zat ini harus segera dikeluarkan dari dalam tubuh. CO 2 yang dihasilkan oleh jaringan akan keluar dari sel dan masuk ke dalam darah
digilib.uns.ac.id 39 untuk beredar bersama darah. Di dalam darah CO 2 akan diangkut ke paru-paru dalam tiga bentuk, yaitu (1) Diangkut dalam bentuk HCO - 3 (bikarbonat) oleh plasma darah (60%-70%). CO 2 bereaksi dengan H 2 O plasma (cairan sel) dari eritrosit dengan bantuan enzim karbonat anhidrase menyebabkan terbentuknya asam karbonat (H 2 CO 3 ). H 2 CO 3 lalu terurai menjadi ion H + dan HCO - 3 (bikarbonat). Ion H + dapat menyebabkan perubahan ph (keasaman), oleh sebab itu segera diikat oleh Hb menjadi HHb (asam hemoglobin). Ion HCO - 3 meninggalkan eritrosit masuk ke plasma darah. Kedudukan ion HCO - 3 di dalam eritrosit diganti oleh ion klor (Cl). Di dalam paru-paru reaksi yang berkebalikan terjadi. HCO - 3 yang telarut dalam plasma darah akan bergabung kembali dengan H + yang semula diikat Hb membentuk H 2 CO 3 kembali, juga dengan bantuan karbonat anhidrase. H 2 CO 3 lalu terurai kembali menjadi CO 2 dan H 2 O, kemudian akan dikeluarkan dari dalam paru-paru. Sementara itu Hb yang telah melepaskan H + akan mengikat kembali O 2 di alveolus. (2) CO 2 diikat oleh Hb membentuk karbominohemoglobin (25%) dengan persamaan reaksi CO 2 + Hb > HbCO 2. (3) CO 2 diangkut oleh plasma darah dalam bentuk senyawa asam karbonat / H 2 CO 3 (6% 10%). i. Pernapasan Buatan Menurut Despopaulus (2000: 82) pernapasan buatan diperlukan apabila ventilasi spontan tidak mencukupi atau gagal sama sekali. Pernapasan buatan selalu harus diusahakan karena jantung tetap berfungsi walaupun rangsangan pernapasan telah terhenti. Kekurangan oksigen selama beberapa detik menyebabkan kerusakan susunan saraf pusat yang irreversibel dan kematian.
digilib.uns.ac.id 40 Pernapasan dari mulut ke mulut merupakan suatu tindakan darurat sampai pernapasan spontan dapat dipulihkan. Dalam semua usaha pernapasan buatan, saluran udara udara harus dibersihkan. B. Penelitian Yang Relevan 1. Nuroso et.al.(2010) melakukan penelitian tentang keberhasilan pembelajaran dipengaruhi oleh kesesuaian tingkat berpikir dengan materi yang diajarkan. Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah menyelidiki tingkat perkembangan kognitif (kemampuan berpikir abstrak) siswa SMP di kota Semarang mendesain model pengembangan modul IPA Terpadu berdasarkan perkembangan kognitif. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan pengetahuan kepada guru IPA untuk menyusun modul berdasarkan perkembangan kognitif dan dapat memberikan sumbangan pemikiran tentang pentingnya penyusunan bahan ajar terutama modul yang disesuaikan berdasarkan perkembangan kognitif siswa. Penelitian ini adalah R & D (Research and Development), dan dilakukan sampai pada mendesain model pengembangan modul berdasarkan perkembangan kognitif. Hasil penelitian ini dapat disimpulkan: (1) perkembangan kognitif (kemampuan berpikir abstrak) siswa-siswi SMP di kota Semarang rata-rata masih rendah, (2) kemampuan berpikir abstrak rendah menyebabkan siswa mengalami kesulitan belajar IPA, (3) telah berhasil didesain model pengembangan modul IPA Terpadu berdasarkan perkembangan kognitif siswa yang langkah-langkahnya terdiri dari penentuan mata pelajaran yang menjadi objek pengembangan,
digilib.uns.ac.id 41 analisis kebutuhan modul, penyusunan dan pengembangan draft modul IPA Terpadu, tinjauan ahli dan uji coba. 2. Hasil Penelitian Sohibi et.al. (2012) bahwa penggunaan model pembelajaran berbasis masalah memberikan pengaruh lebih baik dari pada model pembelajaran inkuiri terbimbing dan model pembelajaran ekspositori terhadap kemampuan berpikir kritis siswa. eberapa faktor yang menyebabkan adanya perbedaan kemampuan berpikir kritis pada kelas eksperimen 1, kelas eksperimen 2 dan kelas kontrol adalah pada kelas eksperimen 1 siswa dituntut untuk berikir tingkat tinggi menyelesaikan masalah yang telah diberikan oleh guru melalui terlibat langsung dalam praktikum dengan mengamati, memahami, dan mencari sendiri jawaban permasalahan tersebut secara berdiskusi sehingga siswa merasa senang dalam pembelajaran. Dalam menyelasaikan masalah, siswa bekerja secara mandiri guru hanya sebagai fasilitator saja, dengan begitu siswa akan selalu berpikir bebas untuk memecahkan masalah tersebut. Pada kelas eksperimen 2 siswa juga dituntut untuk menyelesaikan masalah tetapi siswa dibimbing oleh guru dengan menjawab pertanyaan yang diajukan oleh siswa maupun guru sendiri yang memancing siswa dengan pertanyaan-pertanyaan yang mengacu pada pemecahan masalah, siswa juga mendapatkan bimbingan dengan LKS yang dipersiapkan oleh guru sehingga siswa kurang maksimal untuk berfikir sacara mandiri. Sedangkan pada kelas kontrol pembelajaran yang dialami siswa adalah siswa hanya mendengarkan penjelasan yang diberikan oleh guru, siswa
digilib.uns.ac.id 42 cenderung pasif dalam pembelajaran sehingga kemampuan berpikir kritis siswa menjadi pasif. 3. Hasil Penelitian Wibawa et.al. (2013) siswa merasa terbantu memahami materi dengan menggunakan bahan ajar IPA terpadu berbasis pendidikan karakter pada proses pembelajaran sehingga siswa dapat mencapai KKM. Sebelum pembelajaran berlangsung, setiap siswa difasilitasi satu bahan ajar sehingga dapat belajar mandiri. Bahan ajar dibagikan lebih awal dengan tujuan agar siswa mempunyai cukup waktu untuk mempelajari bahan ajar tersebut. Menurut Putri (2010), melalui belajar mandiri siswa akan 1) secara mandiri dapat memperbaiki kemampuannya untuk belajar melalui pemanfaatan strategi metakognisi dan motivasi; 2) secara proaktif dapat memilih, menentukan struktur dan menciptakan lingkungan belajar yang kondusif; 3) dan dapat berperan penting dalam memilih bentuk dan jumlah pengajaran yang ditentukan yang ditentukan. 4. Hasil penelitian dari Demirhan et.al. (2011) yang mereview bahwa kemampuan akademik seseorang mempengaruhi tingkat kemampuan berpikir kritisnya. Telah dilakukan tes terhadap 60 orang relawan guru. Pada tes yang pertama, kemampuan berpikir kritis belum terlihat signifikan. Selanjutnya diadakan pembinaan dan penambahan pengetahuan selama beberapa waktu dan di akhir pembinaan dilakukan tes yang kedua. Setelah mendapatkan pengetahuan tambahan, ternyata tingkat kemampuan berpikir kritis dari 60 relawan guru tersebut mengalami peningkatan.
digilib.uns.ac.id 43 5. Hasil penelitian dari Nizam (2014) tentang penelitian terhadap siswa dengan metode kuasi eksperimen, dimana terdapat kelas kontrol dan kelas eksperimen dengan siswa yang diberi keterampilan berpikir. Hasilnya bahwa terdapat perbedaan yang cukup signifikan diantara kelas control dan kelas eksperimen tentang tingkat kemampuan berpikir kritis dan berpikir kreatif. 6. Hasil penelitian dari Chaplin (2007) yang menjelaskan bahwa dengan menggunakan pelatihan model pembelajaran aktif, siswa akan lebih terlatih untuk lebih percaya diri dan semakin aktif mencari sumber-sumber pengetahuan baru. Sikap ini akan berdampak pada kemampuan berpikir tingkat tingginya. Setelah dilakukan tes pada akhir semester, kelas dengan siswa yang mendapatkan pelatihan mendapatkan nilai yang lebih baik jika dibandingkan dengan kelas kontrol. 7. Hasil penelitian Forawi (2012) yang mengemukakan bahwa di Dubai telah dikembangkan kurikulum 2012 atau K-12 yang menggunakan CTAS (Critical Thinking Attribute Survey) semacam tes untuk mengukur kemampuan tingkat berpikir. Sehingga diharapkan setelah selesai menggunakan kurikulum ini tingkat kemampuan berpikir kritis menjadi bertambah. Telah diujikan pada 120 guru dan menunjukkan hasil bahwa semua objek memiliki kemampuan berpikir kritis. 8. Hasil penelitian dari Arlias (2012) yang mengembangkan suatu modul fisika berdasarkan gaya belajar dan menggunakan desain dari Isman. Dengan pembelajaran menggunakan modul, ketika di akhir pembelajaran diadakan tes, ternyata modul sangat sesuai digunakan untuk pebelajar bergaya visual, aktif,
digilib.uns.ac.id 44 dan reflektif, namun tidak begitu sesuai untuk pebelajar bergaya verbal. Sedangkan untuk gender, ada tidaknya modul tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan. 9. Hasil penelitan dari Friedel et.al. (2008), penelitian menggunakan model kuasi eksperimen antara kelas yang diberikan model pembelajaran dengan model berpikir kritis dan model inkuiri. Ternyata pembelajaran dengan model inkuiri tidak berpengaruh terhadap kemampuan berpikir kritis responden, sedangkan kelas dengan model berpikir kritis tentunya unggul dalam skor kemampuan tersebut. Namun untuk masalah gender, baik untuk dengan menggunakan model berpikir kritis maupun inkuiri tidak menunjukkan perbedaan yang berarti. 10. Hasil penelitian anonim (2010) dalam International Journal of Science Education yang menunjukkan bahwa dengan menggunakan modul, pembelajaran sains akan lebih berarti. Mempunyai efek yang signifikan terhadap perilaku aktif responden, sehingga pembelajaran akan lebih bermakna. 11. Hasil penelitian dari Pummawan (2007) yang menghasilkan suatu e-modul dan produk yang dihasilkan mampu menunjang kemampuan akademik dan kemampuan ICT subjek penelitiannya. Namun untuk ketercapaian tujuan pembelajaran tetap tergantung setiap individu, tidak hanya semata-mata dikarenakan modul saja. 12. Hasil penelitian dari Oroh (2011) yang menghasilkan bahwa pola belajar dengan menggunakan modul ajar, relatif dapat meningkatkan sikap
digilib.uns.ac.id 45 kemandirian dan efektifitas belajar siswa. Penelitian ini dilakukan pada siswa SMK untuk mata pelajaran Ilmu Bangunan Gedung saja dan modul ajarnya tidak berbasis berpikir kritis. A. Kerangka Berpikir Berdasarkan latar belakang dan kajian teori yang telah diuraikan, dapat disusun kerangka pemikiran guna memperoleh jawaban sementara atas permasalahan yang dikemukakan. Guru memegang peranan penting dalam menyampaikan materi pembelajaran kepada siswa. Peranan ini membuat guru harus mampu menguasai dan mengembangkan materi yang dibutuhkan siswa. Pengembangan modul diperlukan untuk membantu siswa dalam memahami materi pembelajaran. Pembelajaran IPA Terpadu dengan menggnakan modul merupakan salah satu model implementasi kurikulum yang diharapkan dapat diimplementasikan di SMP/MTs. Adanya bahan ajar yang bersifat terpadu sangat diperlukan untuk menunjang kegiatan pembelajaran IPA Terpadu di SMP/MTs, tetapi saat ini bahan ajar yang bersifat terpadu masih kurang. Kemampuan critical thinking sebagaimana yang telah dikemukakan, merupakan sebuah kompetensi di luar peta kompetensi yang dikembangkan Bloom dan pencapaiannya tidak melalui level-level kognitif, walaupun tetap memerlukan basis pengetahuan pada bidang keilmuannya, karena tidak mungkin melakukan pengembangan pemikiran kritis tanpa berbasis dasar pengetahuan pada bidang mana seseorang mengembangkan kreativitas berpikirnya.
digilib.uns.ac.id 46 Indikator-indikator yang mewarnai modul IPA terpadu merupakan suatu inovasi yang dirancang untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis siswa. Indikatorindikator berpikir kritis yang digunakan adalah focus, reasons, inference, situation, clarity dan overview. Pembelajaran IPA secara terpadu mencakup dimensi sikap, proses, produk, aplikasi, dan kreativitas. KD-KD dalam pembelajaran IPA Terpadu mengandung konsep yang saling beririsan/tumpang tindih dan berkaitan tetapi tidak beririsan. Konsep-konsep atau KD-KD dalam pembelajaran IPA Terpadu harus dikaitkan dengan suatu tema tertentu agar dapat menghasilkan kompetensi yang utuh. Tema dalam pembelajaran IPA Terpadu dimunculkan dalam modul agar siswa menjadi tertarik untuk membaca modul tersebut. Penggunaan tema dalam pembelajaran IPA terpadu memiliki beberapa kekuatan dan manfaat, yaitu: penggabungan berbagai bidang kajian sehingga terjadi penghematan waktu. Pola belajar dengan menggunakan modul ajar, relatif dapat meningkatkan sikap kemandirian dan efektifitas belajar siswa. Modul yang dikembangkan adalah modul IPA terpadu berbasis berpikir kritis dengan tema ventilator bertujuan agar dapat membantu memberikan informasi yang jelas dan sistematis kepada siswa yang pada akhirnya dapat dijadikan sebagai sumber belajar. Pembelajaran dengan menggunakan modul memberikan kesempatan kepada siswa lebih banyak untuk belajar mandiri, membaca uraian, petunjuk di dalam lembaran kegiatan, dan menjawab pertanyaan-pertanyaan serta tugas-tugas yang harus diselesaikan. Berdasarkan uraian tentang masalah dan harapan dari peningkatan