PENGEMBANGAN MODUL IPA TERPADU UNTUK SMP/MTs BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING (PBL) DENGAN TEMA FOTOSINTESIS UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS TESIS Disusun untuk Memenuhi Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Pendidikan Sains Oleh Joko Suparno S831402044 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017
ii
iii
iv
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis dengan judul PENGEMBANGAN MODUL IPA TERPADU UNTUK SMP/MTs BERBASIS PROBLEM BASED LEARNING (PBL) DENGAN TEMA FOTOSINTESIS UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS. Tesis ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat magister pada Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam penyusunan tesis ini penulis banyak mendapatkan bantuan, bimbingan, dan dorongan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis menyampaikan terimakasih 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 FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3. Prof. Dr. Widha Sunarno, M.Pd., selaku pembimbing I yang telah memberikan saran, pengarahan dan bimbingan sehingga penyusunan tesis ini dapat terselesaikan. 4. Prof. Dr. Ashadi, selaku pembimbing II yang telah memberikan saran, pengarahan dan bimbingan sehingga penyusunan tesis ini dapat terselesaikan. 5. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., selaku validator ahli pengembangan modul yang telah memberikan kritik, saran, dan masukan terhadap produk modul cetak ini. 6. Prof. Dr. Maridi, M.Pd., selaku validator ahli materi dan perangkat pembelajaran IPA yang telah memberikan kritik, saran, dan masukan pada produk modul cetak ini. 7. Dr. Sri Handayani, M.Hum., selaku validator ahli desain dan keterbacaan yang telah memberikan kritik, saran, dan masukan pada produk modul cetak ini. v
8. Drs. Martono, M.M., selaku kepala SMP Negeri 1 Mondokan yang telah memberikan izin penelitian di SMP Negeri 1 Mondokan. 9. Tri Wahyuni, S.Pd., M.Pd., selaku ahli praktisi IPA dilapangan yang telah memberikan kritik, saran, dan masukan terhadap produk modul cetak ini. 10. Bapak/Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan banyak ilmu khususnya untuk Pendidikan Sains/IPA. 11. Siswa Kelas VII SMP Negeri 1 Mondokan, Sragen yang telah bersedia berpartisipasi dalam penelitian ini. 12. Teman-teman mahasiswa Magister Pendidikan Sains FKIP angkatan Februari 2014. 13. Istri dan anak-anakku yang selalu memberikan do a dan semangat. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih jauh dari sempurna, maka penulis menerima segala saran dan kritik yang sifatnya membangun dari semua pihak demi kesempurnaan dimasa mendatang. Semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Surakarta, Februari 2017 Joko Suparno vi
Joko Suparno. 2017. Pengembangan Modul IPA Terpadu Untuk SMP/MTs Berbasis Problem Based Learning (PBL) Dengan Tema Fotosintesis Untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis. TESIS. Pembimbing I: Prof. Dr. Widha Sunarno, M.Pd., Pembimbing II: Prof. Dr. Ashadi. Program Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk: (1) mengetahui proses pengembangan karakteristik produk modul IPA terpadu yang berbasis PBL dengan tema fotosintesis, (2) mengetahui kelayakan produk modul IPA terpadu berbasis PBL dengan tema fotosintesis, (3) mengetahui keefektifan produk modul IPA terpadu berbasis PBL dengan tema fotosintesis. Penelitian ini merupakan Research and Development (R&D). Pengembangan dilakukan dengan mengacu pada model 4-D dengan tahapan Define, Design, Develop, dan Disseminate yang dikemukakan oleh Thiagarajan. Pengembangan modul ini dinilai berdasarkan kelayakan isi, penyajian, dan bahasa oleh dosen, guru, dan peer review. Berdasarkan validasi kelayakan isi, penyajian, dan bahasa modul kemudian diujicobakan kecil pada 10 siswa. Setelah direvisi, modul diujicobakan pada kelas. Kemampuan berpikir kritis siswa dianalisis dengan uji nonparametrik dua sampel berhubungan dengan uji Wilcoxon menggunakan software PASW Statistic 18. Hasil penelitian ini adalah (1) modul IPA terpadu berbasis masalah dengan tema fotosintesis dikembangkan menggunakan komponen pembelajaran berbasis masalah dengan menggunakan model 4-D meliputi Define, Design, Develop, dan Disseminate, (2) modul IPA terpadu yang dikembangkan layak untuk diterapkan pada tema fotosintesis. Kelayakan modul IPA terpadu berdasarkan penilaian dari ahli, praktisi, dan respon siswa yang secara keseluruhan memberikan kategori baik pada produk pengembangan, (3) modul IPA terpadu berbasis PBL dengan tema fotosistesis efektif meningkatkan kemampuan berpikir kritis (sig.0,000). Besarnya peningkatan dilihat dari gain score pada 4 aspek kemampuan berpikir kritis meliputi aspek kelancaran 0,43 (sedang), aspek keluwesan 0,30 (sedang), aspek keaslian 0.35 (sedang), dan aspek memperinci 0,33 (sedang). Kata kunci: pengembangan modul, modul ipa terpadu berbasis masalah,, kemampuan berpikir kritis, dan fotosintesis. vii
Joko Suparno. 2017. Development of Integrated Module To IPA SMP / MTs Based Problem Based Learning (Pbl) By Theme Photosynthesis To Improve Critical Thinking Ability. THESIS. Supervisor I: Prof. Dr. Widha Sunarno, M.Pd., Supervisor II : Prof. Dr. Ashadi. Science Education Program, the Faculty of Education, Sebelas Maret University, Surakarta. ABSTRACT This study aims to: (1) determine process development the characteristics of the product modules IPA integrated based PBL with the theme of photosynthesis, (2) determine the feasibility of product modules IPA-based integrated PBL with the theme of photosynthesis, (3) determine the effectiveness modules IPA-based integrated PBL with theme of photosynthesis. This study is a Research and Development (R & D). Development is done with reference to the 4-D model of the stages Define, Design, Develop and Disseminate proposed by Thiagarajan. Module development is assessed on the feasibility of the content, presentation, and language by lecturers, teachers, and peer review. Based on the validation of the feasibility of the content, presentation, and language modules smaller then tested at 10 students. Once revised, the modules tested to class. Critical thinking skills of students were analyzed with nonparametric test two samples associated with the Wilcoxon test using software PASW Statistics 18. Results of this study were (1) the modules IPA-based integrated problem with the theme of photosynthesis developed using components of problem-based learning with the use of model 4-D includes Define, Design, Develop and Disseminate, (2) the developed integrated to apply to the theme of fotosistesis. The feasibility of modules IPA-based integrated module on the assessment of experts, practitioner, and student respon, overall, provided good category in development product, and (3) the modules IPA-based integrated problem with the theme of photosynthesis is effective to increase critical thingking ability (sig. 0.000). The magnitude of the increase of 4 aspects of critical thinking skills include aspects of fluency 0.43 (moderate), flexibility aspect 0.30 (moderate), the aspect of authenticity 0.35 (moderate), and itemize aspects 0.33 (moderate). Keywords: development of modules, module-based integrated ipa problem,, critical thinking skills, and photosynthesis. viii
MOTTO Roda-roda kehidupan ini akan terus berputar, ketika dapat menikmati kesejukan angin berhembus pada posisi tinggi, semoga tak akan lupa dengan hembusan angin pada posisi terendah. Sabar, ikhlas dan selalu bersyukur. ix
PERSEMBAHAN Kupersembahkan karya ini untuk: 1. Allah SWT yang selalu mempermudah langkahku 2. Istri dan anakku yang selalu menjadi motivator terbesar dalam hidupku 3. Bapak Widha dan bapak Ashadi yang selalu memberi bimbingan dan semangat. Terima kasih atas kasih saying, pelajaran hidup dan bimbingan bapak selama ini. Semoga Allah menyelipkan pahala disetiap ilmu yang bapak berikan. 4. Bapak M. Masykuri, Bapak Maridi, Ibu Sri Handayani dan Ibu Tri Wahyuni yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk mengoreksi modul dan instrumenku. 5. Bapak Martono yang memberikan ijin untuk penyelesaian penelitian tesis saya. 6. Segenap guru, karyawan dan siswa SMP Negeri 1 Mondokan yang selalu membantuku dan menerimaku dengan senyuman. 7. Teman-teman Mahasiswa Pendidikan Sains angkatan 2014 FKIP UNS, terimakasih untuk kebersamaan dan perjuangan kita tidak akan pernah terlupakan. 8. Almamater UNS tercinta. x
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL..... i HALAMAN PERSETUJUAN..... ii HALAMAN PENGESAHAN..... iii HALAMAN PERNYATAAN..... iv KATA PENGANTAR... v ABSTRAK..... vii ABSTRACT..... viii MOTTO..... ix PERSEMBAHAN..... x DAFTAR ISI..... xi DAFTAR TABEL..... xiv DAFTAR GAMBAR..... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Identifikasi Masalah... 6 C. Rumusan Masalah... 6 D. Tujuan Penelitian... 7 E. Spesifikasi Modul... 7 F. Manfaat Penelitian... 7 G. Asumsi dan Keterbatasan Pengembangan Modul... 8 BAB II KAJIAN PUSTAKA... 10 A. Kajian Teori... 10 1. Hakekat IPA.. 10 2. Pembelajaran IPA.. 10 3. Problem Based Learning (PBL) 11 4. Modul Pembelajaran.. 13 5. Berpikir Kritis... 14 xi
6. Materi IPA Tema Fotosintesis... 16 B. Penelitian yang Relevan... 21 C. Kerangka Berpikir... 22 BAB III METODE PENELITIAN... 25 A. Model Pengembangan... 25 B. Tempat dan Waktu Penelitian.. 25 C. Prosedur Pengembangan... 25 1. Define (Pendefinisian) 26 2. Design (Perancangan). 28 3. Develop (Pengembangan)... 31 4. Disseminate (Penyebaran).. 32 D. Subjek Penelitian.. 32 E. Instrumen Pengumpulan Data... 33 F. Teknik Analisis Data... 38 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 45 A. Deskripsi Data Hasil Penelitian... 45 1. Tahap Pendefinisian.. 45 2. Tahap Perancangan 49 3. Tahap Pengembangan 50 4. Tahap Penyebaran.. 64 B. Pembahasan Hasil Penelitian dan Pengembangan... 65 1. Pembahasan Hasil Pendefinisian... 65 2. Pembahasan Hasil Perancangan... 68 3. Pembahasan Hasil Pengembangan... 71 4. Pembahasan Hasil Penyebaran... 85 C. Temuan Lapangan... 86 D. Keterbatasan Penelitian. 86 BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN 87 A. Kesimpulan 87 B. Implikasi 88 1. Implikasi Teoritis... 88 xii
2. Implikasi Praktis. 88 C. Saran.. 88 1. Saran untuk Guru... 88 2. Saran untuk Peneliti 88 DAFTAR PUSTAKA... 90 LAMPIRAN... 93 xiii
DAFTAR TABEL Tabel Halaman Tabel 2.1 Fase-fase Sintaks Pembelajaran Berbasis Masalah... 12 Tabel 3.1 Konversi Skor... 39 Tabel 4.1 Hasil Analisis Angket Pengungkap Kebutuhan Siswa... 46 Tabel 4.2 Hasil Analisis Angket Pengungkap Kebutuhan Guru... 47 Tabel 4.3 Hasil observasi sumber daya sekolah dan inventarisasi sumber belajar di SMP Negeri 1 Mondokan... 48 Tabel 4.4 Hasil Validasi Produk Oleh Dosen... 51 Tabel 4.5 Hasil Validasi Produk Oleh Guru... 51 Tabel 4.6 Hasil Validasi Produk Oleh Peer Review... 51 Tabel 4.7 Saran dan Hasil Revisi dari Dosen, Guru, dan Peer Review... 52 Tabel 4.8 Hasil Analisis Uji Coba Kecil... 53 Tabel 4.9 Saran dan Hasil Revisi Uji Coba Kecil... 54 Tabel 4.10 Deskripsi Data Kemampuan Berpikir Kritis Siswa... 55 Tabel 4.11 Distribusi Kemampuan Berpikir Kritis Siswa... 55 Tabel 4.12 Deskripsi Setiap Aspek Kemampuan Berpikir Kritis Peserta didik... 56 Tabel 4.13 N-Gain Setiap Aspek Kemampuan Berpikir Kritis Siswa... 57 Tabel 4.14 Uji Normalitas dan Homogenitas... 57 Tabel 4.15 Deskripsi Data Hasil Penilaian Psikomotorik... 58 Tabel 4.16 Distribusi Penilaian Psikomotorik... 59 Tabel 4.17 Deskripsi Data Hasil Penilaian Perilaku Berkarakter... 61 Tabel 4.18 Distribusi Penilaian Perilaku Berkarakter... 61 Tabel 4.19 Deskripsi Data Hasil Penilaian Keterampilan Sosial... 62 Tabel 4.20 Distribusi Penilaian Keterampilan Sosial... 63 Tabel 4.21 Respon Guru Terhadap Modul IPA terpadu Berbasis Masalah... 64 xiv
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman Gambar 2.1 Proses Fotosintesis... 17 Gambar 2.2 Organel Tempat Berlangsungnya Fotosintesis... 18 Gambar 2.3 Spektrum Elektromagnetik... 19 Gambar 2.4 Spektra Absorpsi.... 20 Gambar 2.5 Kerangka Berpikir Pengembangan Modul IPA Terpadu Berbasis Masalah.... 23 Gambar 3.1 Langkah-Langkah Prosedur Pengembangan... 26 Gambar 4.1 Histogram kemampuan berpikir kritis siswa... 56 Gambar 4.2 Histogram aspek kemampuan berpikir kritis siswa... 56 Gambar 4.3 Histogram distribusi frekuensi penilaian psikomotorik... 60 Gambar 4.4 Histogram distribusi frekuensi penilaian perilaku berkarakter.. 61 Gambar 4.5 Histogram distribusi frekuensi penilaian keterampilan sosial... 63 xv
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman Lampiran 1 Skenario Pengembangan dan Spesifikasi Produk yang dikembangkan... 93 Lampiran 2 Kisi-Kisi Penyusunan Angket pengungkap Kebutuhan Guru, Siswa dan Identifikasi Sumber Daya Sekolah... 94 Lampiran 3 Angket Pengungkap Kebutuhan Guru dan Siswa... 97 Lampiran 4 Lembar Observasi Sumber Daya Sekolah dan Inventarisasi Sumber Belajar di SMP N 1 Mondokan 103 Lampiran 5 Pertanyaan Wawancara Kepada Guru dan Siswa... 163 Lampiran 6 Hasil Angket Pengungkap Kebutuhan Guru dan Siswa... 169 Lampiran 7 Hasil Observasi Sumber Daya Sekolah dan Inventarisasi Sumber Belajar di SMP N 1 Mondokan 175 Lampiran 8 Hasil Wawancara Kepada Guru dan Siswa... 177 Lampiran 9 Tahapan dan Prosedur Pengembangan Modul... 179 Lampiran 10 Soal Pretest dan Postest. 181 Lampiran 11 Reliabilitas, Tingkat Kesukaran, dan Daya Pembeda... 189 Lampiran 12 Silabus... 198 Lampiran 13 Rencana pelaksanaan pembelajaran modul... 204 Lampiran 14 Hasil Analisis Lembar Validasi oleh Dosen, Guru dan Peer Review. 239 Lampiran 15 Hasil Uji Coba Kelompok Kecil.. 276 Lampiran 16 Kisi-kisi Tes Kemampuan Berpikir Kritis... 278 Lampiran 17 Hasil Pretest dan Posttest... 279 Lampiran 18 Hasil Analisis Pretest, Posttest dan N-Gain Rata-Rata. 281 Lampiran 19 Hasil Penilaian Psikomotorik Siswa. 294 Lampiran 20 Hasil Penilaian Afektif Siswa... 296 Lampiran 21 Hasil Penyebaran... 308 Lampiran 22 Surat Permohonan Ijin... 311 Lampiran 23 Surat Keterangan Uji Coba Instrumen... 313 xvi
Lampiran 24 Surat Keterangan Telah Melakukan Penelitian... 314 Lampiran 25 Foto Penelitian... 315 xvii