PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI SMA/MA DI SURAKARTA TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains Oleh: Delisma Wisnu Adi NIM S831402017 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016
PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI SMA/MA DI SURAKARTA TESIS Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister Program Studi Magister Pendidikan Sains Oleh: Delisma Wisnu Adi NIM S831402017 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 ii
iii
iv
v
Delisma Wisnu Adi. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Discovery Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA Di Surakarta. TESIS. Pembimbing I: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Pembimbing II: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Program Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. ABSTRAK Penelitian dan pengembangan ini bertujuan untuk: 1) mengembangkan modul pembelajaran Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan Problem Based Learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa, 2) mengetahui kelayakan modul pembelajaran Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa, 3) mengetahui efektivitas modul pembelajaran Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa. Penelitian dan pengembangan ini menggunakan prosedur Borg & Gall yang terdiri 10 tahap yaitu: 1) penelitian pendahuluan dan pengumpulan informasi (research and information collectin), 2) perencanaan (planning), 3) pengembangan produk (develop preliminary of product), 4) uji coba tahap awal (preliminary field testing), 5) revisi produk utama (main product revision), 6) uji coba lapangan utama (main field test), 7) revisi produk operasional (operational product revision), 8) uji lapangan operasional (operational field testing), 9) perbaikan produk akhir (final product revision), dan 10) mendesiminasikan dan mengimplementasikan produk (dissemination and implementation). Ruang lingkup materi modul yaitu materi Usaha dan Energi kelas XIMIPA SMA. Sampel penelitian yaitu kelas XI IPA di SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6 Surakarta. Instrumen yang digunakan adalah angket, lembar observasi, dan tes. Teknik Analisis penelitian yaitu analisis deskriptif, analisis kelayakan modul, dan analisis tes kemampuan berpikir dengan uji t-multivariat. Hasil penelitian dan pengembangan disimpulkan bahwa: 1) modul pembelajaran Fisika dengan materi Usaha dan Energi telah berhasil dikembangkan dengan sintaks pembelajaran berbasis Discovery Learning tahapan pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif, 2) modul pembelajaran Fisika yang dikembangkan termasuk dalam kategori sangat baik ditinjau dari kelayakan kualitas isi, kegrafikan, struktur modul, bahasa dan penyajian pembelajaran serta keterbacaan, 3) modul pembelajaran Fisika berbasis berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL pada materi Usaha dan Energi efektif meningkatkan kemampuan berpikir kritis berdasarkan hasil N-gain score 0,40 (SMAN2) dan 0,40 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif meningkatkan kemampuan berpikir kreatif berdasarkan hasil N-gain score 0,40 (SMAN2) dan 0,60 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif meningkatkan prestasi belajar. Kata Kunci: Pengembangan modul fisika, Discovery Learning, Problem Based Learning, kemampuan berpikir kritis, kemampuan berpikir kreatif. vi
Delisma Wisnu Adi. 2016. The Development of Discovery based Learning Module with Problem Based Learning Approach to empower Critical thinking and Creative thinking Students ability on Class XI SMA/MA in Surakarta. Consultant: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Co-Consultant: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Thesis. Science Education Magister Departement, Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta. ABSTRACT Research and development aims to: 1) develop discovery learning physicsbased module with problem based learning approach to empower critical and creative thinking ability students of class XI SMA/ MA, 2) to know the feasibility of discovery learning physics-based module with problem based learning approach to empower critical and creative thinking students ability, 3) to know the effectiveness of discovery learning physics-based module with problem based learning approach to empower critical and creative thinking students ability. Research and development of physics learning modules using procedures Borg & Gall comprising 10 stages, include: 1) research and information collectin, 2) planning, 3. develop preliminary of product, 4) preliminary field testing, 5) main product revision, 6) main field test, 7) operational product revision, 8) operational field testing, 9) final product revision, and 10) dissemination and implementation. The instrument used was a questionnaire, observation sheets, and test. The analysis used during development is descriptive analysis, feasibility analysis module, and analytical thinking skills test through multivariate t-test. Results of research and development is concluded that: 1) learning modules physics with Works and Energy chapter has successfully developed with syntax-based Discovery Learning stages PBL approach to empower the ability to think critically and creatively, 2) learning modules physics developed are included in the category of very well-reviewed of the feasibility of the quality of the contents, kegrafikan, module structure, language and presentation of learning, 3) physics-based learning modules based Discovery learning with PBL approach to the Works and Energy chapter effectively empower critical thinking ability based on the N-gain score each school 0,40 (SMAN2) and 0,40 (SMAN6) in the medium category, and effectively empower creative thinking ability based on the N-gain each school score of 0,40 (SMAN2) and 0,60 (SMAN6) with the medium category. Keywords: Physics module development, discovery learning, problem based learning, critical thinking ability, creative thinking ability. vii
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat, taufik dan hidayah-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tesis dengan judul Pengembangan Modul Fisika Berbasis Discovery Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA Di Surakarta dengan sebaik-baiknya untuk memenuhi sebagian dari persyaratan guna mendapatkan gelar Magister Pendidikan Sains. Dalam penulisan Tesis ini, penulis menyadari bahwa terselesaikannya Tesis ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penghargaan dan ucapan terimakasih, penulis sampaikan kepada yang terhormat: 1. Prof. Dr. Joko Nurkamto., M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan UNS yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan Tesis ini. 2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS sekaligus sebagai Pembimbing I yang telah memberikan petunjuk, membantu memberikan arahan, bimbingan, dan dorongan sehingga Tesis ini dapat penulis selesaikan. 3. Dra. Nonoh Siti Aminah M.Pd., Pembimbing II yang telah membantu memberikan arahan dan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini. 4. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS Surakarta yang telah membimbing dan memberikan ilmu selama penulis menempuh kuliah di Program Pascasarjana. 5. Tim Penelitian Hibah Program Pasca Sarjana Tahun 2015 yang telah memberikan dukungan dalam penyelesaian Tesis ini. 6. Kepala SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6 Surakarta yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian. 7. Ibu Dwi Fista Setyo Putri, S.Pd.,M.Pd. dan Ibu Mita Nugraheni, S.Pd. yang telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian. viii
8. Bapak-Ibu Dosen Sarjana Pendidikan Fisika FKIP UNS yang telah membantu memberikan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini. 9. Teman-teman Mahasiswa Pendidikan Sains angkatan Februari 2014, yang memberikan semangat kebersamaan dan semoga persaudaraan tetap terjaga. 10. Teman terbaik Fengky, Didik dan Septim, yang selalu memberi dorongan dan semangat untuk penulis. 11. Rekan-rekan serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah banyak memberikan dukungan. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tesis ini masih banyak kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap semoga Tesis ini bermanfaat bagi perkembangan dunia pendidikan dan ilmu pengetahuan.. Surakarta, Januari 2016 Penulis ix
MOTTO Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari kejahatan) yang dikerjakannya. (Q.S Al-Baqarah : 286) Barang siapa yang menjadikan mudah urusan orang lain, pasti Allah akan memudahkannya di dunia dan di akhirat. (HR. Muslim) Aturlah sebaik-baiknya waktu untuk Tuhanmu, nanti Tuhan yang akan mengatur waktu terbaik untukmu. (Anonim) x
PERSEMBAHAN Tesis ini dipersembahkan kepada : Bapak Sukarni dan Ibu Sarinah terkasih, terima kasih atas doa dan kepercayaan yang diberikan selama ini. Anita Indah Setyoningsih yang selalu memberi dukungan dan semangat. Keluarga Kenzie Widura Kayana yang telah memberikan doa dan dukungan. xi
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... ii HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv PERNYATAAN ORISINAL DAN PUBLIKASI TESIS... v ABSTRAK... vi ABSTRACT... vii KATA PENGANTAR... viii MOTTO... x HALAMAN PERSEMBAHAN... xi DAFTAR ISI... xii DAFTAR GAMBAR... xvi DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR LAMPIRAN... xix BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Rumusan Masalah... 5 C. Tujuan Penelitian... 5 D. Spesifikasi Produk... 6 E. Asumsi dan Keterbatasan Penelitian... 7 F. Definisi dan Istilah... 8 G. Manfaat Penelitian... 9 BAB II LANDASAN TEORI... 10 A. Tinjauan Pustaka... 10 1. Hakikat Belajar... 10 2. Pembelajaran Fisika... 17 3. Penelitian dan Pengembangan... 18 4. Pengembangan Bahan Ajar Berbentuk Modul... 24 5. Model Discovery Learning... 31 xii
6. Pendekatan Problem Based Learning (PBL)... 33 7. Kemampuan Berpikir Kritis... 35 8. Kemampuan Berpikir Kreatif... 37 9. Materi Usaha dan Energi... 38 B. Penelitian yang Relevan... 43 C. Kerangka Berpikir... 48 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 52 A. Tempat dan Waktu Penelitian... 52 1. Tempat Penelitian... 52 2. Waktu Peneltian... 52 B. Model Pengembangan dan Penelitian... 52 1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research and Information Collectin)... 54 2. Perencanaan (Planning)... 55 3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product)... 55 4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing)... 56 5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision)... 56 6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test)... 56 7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision)... 56 8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing)... 57 9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision)... 58 10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk (Dissemination and Implementation)... 58 C. Teknik Pengumpulan Data... 58 1. Sumber Data... 58 2. Teknik Pengambilan Data... 59 D. Instrumen Penelitian... 59 E. Teknik Analisis Data... 64 1. Kriteri Penilaian... 64 2. Analisis Data Tahap Uji Pemakaian... 66 xiii
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 69 A. Hasil Penelitian... 69 1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research and Information Collectin)... 69 2. Perencanaan (Planning)... 75 3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product)... 76 4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing)... 77 5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision)... 79 6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test)... 80 7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision)... 81 8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing)... 82 9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision)... 88 10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk (Dissemination and Implementation)... 89 B. Pembahasan... 89 1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research and Information Collectin)... 90 2. Perencanaan (Planning)... 92 3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product)... 94 4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing)... 96 5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision)... 98 6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test)... 104 7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision)... 105 8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing)... 106 9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision)... 115 10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk (Dissemination and Implementation)... 115 C. Keterbatasan Penelitian... 116 BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN... 117 A. Kesimpulan... 117 B. Implikasi... 118 xiv
1. Implikasi Teoritis... 118 2. Implikasi Praktis... 118 C. Saran... 119 DAFTAR PUSTAKA... 120 LAMPIRAN... 125 xv
DAFTAR GAMBAR Gambar 4.15. Rata-rata Hasil Belajar Siswa Setelah Menggunakan Modul xvi Halaman Gambar 2.1. Klasifikasi Media Pembelajaran Menurut Edgar Dale... 25 Gambar 2.2. Usaha yang Dilakukan Oleh Gaya F... 39 Gambar 2.3. Usaha yang Ditentukan Sudut Antara Gaya Dengan Perpindahan... 39 Gambar 2.4 Sebuah Gaya yang Bekerja Pada Benda Menyebabkan Perpindahan Δx.... 41 Gambar 2.5. Alur Berpikir Penelitian... 51 Gambar 3.1. Bagan Alur Prosedur Pengembangan... 53 Gambar 3.2. Desain Eksperimen Two-Group Pretest-Posttest Design... 58 Gambar 4.1. Cover Modul... 95 Gambar 4.2. Layout Konten Isi Modul... 95 Gambar 4.3. Hasil Uji Kelayakan Modul oleh Validator Ahli... 97 Gambar 4.4. Menghilangkan Simbol Titik (Dot) untuk Persamaan... 99 Gambar 4.5. Memperbaiki Garis, Keterangan Besaran dan Bentuk Pada Gambar Simulasi... 99 Gambar 4.6. Perbaikan Bacaan pada Pertemuan Kedua... 100 Gambar 4.7. Memperbaiki Garis Penghubung pada Peta Konsep... 100 Gambar 4.8. Menyamakan Kalimat Materi Pada Halaman Sampul Depan... 101 Gambar 4.9. Menandai Kata Pada Keterangan Gambar Screenshoot Profil Modul... 101 Gambar 4.10. Memperbaiki dan Mengganti Gambar Dalam Modul.... 102 Gambar 4.11. Merevisi Kalimat Yang Tidak Sesuai.... 102 Gambar 4.12. Menambahkan Soal Pengayaan dan Kunci Jawaban.... 105 Gambar 4.13. Skor Keterbacaan dan Respon Siswa Uji Kelompok Kecil... 99 Gambar 4.14. Merevisi Kata Yang Salah.... 106
Fisika dan Siswa Yang Tidak Menggunakan Modul.... 107 Gambar 4.16. Nilai Rata-rata Aspek Keterampilan Siswa pada Setiap SMA 108 Gambar 4.17. Nilai Rata-rata Aspek Sikap Siswa Pada Setiap SMA.... 109 Gambar 4.18. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kritis.... 110 Gambar 4.19. Aspek Kemampuan Berpikir Kritis... 111 Gambar 4.19. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kreatif... 111 Gambar 4.21. Aspek Kemampuan Berpikir Kreatif.... 112 Gambar 4.20. Hasil Respon Guru Fisika... 116 xvii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Aspek dan Kata Operasional Berpikir Kritis Menurut Facione (1990)... 36 Tabel 2.2. Indikator Berpikir Kreatif.... 38 Tabel 3.1. Teknik Penilaian Angket Skala Likert... 61 Tabel 3.2. Range Persentase dan Kriteria Penilaian... 65 Tabel 4.1. Rangkuman Analisis Kebutuhan.... 69 Tabel 4.2. Hasil Analisis Bahan Ajar.... 74 Tabel 4.3. Hasil Uji Validasi Ahli Terhadap Produk Penelitian.... 78 Tabel 4.4. Revisi/Masukan Valitador Ahli.... 79 Tabel 4.5. Hasil Uji Keterbacaan Dan Respon Siswa.... 81 Tabel 4.6. Saran Siswa dan Revisi dari Hasil Uji Coba Kelompok Kecil... 81 Tabel 4.7. Rangkuman Hasil Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa.... 83 Tabel 4.8. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Hasil Belajar Siswa.... 83 Tabel 4.9. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Keterampilan Siswa.... 85 Tabel 4.10. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Sikap Siswa.... 86 Tabel 4.11. Data peningkatan Rata-rata Kemampuan Perpikir Kritis.... 86 Tabel 4.12. Data Rata-rata Kemampuan Perpikir Kreatif... 87 Tabel 4.13 Hasil Uji Analisis Multivariat... 88 Tabel 4.13. Hasil Penyebaran Modul Fisika.... 89 xviii
DAFTAR LAMPIRAN xix Halaman Lampiran 1. Angket Analisis Kebutuhan Siswa... 126 Lampiran 2. Angket Analisis Kebutuhan Guru... 140 Lampiran 3. Analisis Bahan Ajar... 151 Lampiran 4. Silabus... 169 Lampiran 5. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran... 173 Lampiran 6. Screenshoot Halaman Modul... 200 Lampiran 7. Angket Validasi Ahli... 218 Lampiran 8. Analisis Validasi Ahli... 244 Lampiran 9. Angket Keterbacaan dan Respon Siswa... 248 Lampiran 10. Analisis Uji Kelompok Kecil... 249 Lampiran 11. Lembar Isian Lembar Kerja Siswa (LKS)... 250 Lampiran 12. Kisi-kisi Soal Pretest dan Posttest... 254 Lampiran 13. Analisis Soal Prestest dan Posttest (data notepad)... 262 Lampiran 14. Analisis data Hasil Pretest dan Posttest... 290 Lampiran 15. Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa Kelompok Besar... 307 Lampiran 16. Hasil Analisis SPSS Hasil Belajar... 310 Lampiran 17. Hasil Analisis Keterampilan Siswa... 316 Lampiran 18. Hasil Analisis Sikap Siswa... 317 Lampiran 19. Analisis Hasil Berpikir Kritis... 318 Lampiran 20. Analisis Hasil Berpikir Kreatif... 320 Lampiran 21. Hasil Analisis Data Multivariate Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa.... 322 Lampiran 22. Analisis Hasil Diseminasi... 330 Lampiran 23. Dokumentasi Kegiatan... 331 Lampiran 24. Surat Ijin Penelitian... 334