14

BAB II

PENERAPAN CHALLENGE BASED LEARNING UNTUK MENINGKATKAN PENGUASAAN KONSEP LISTRIK DINAMIS DAN

KETERAMPILAN BERPIKIR KREATIF SISWA SMA

A. Pendekatan Pembelajaran Berbasis Tantangan (Challenge Based

Learning)

IPA sangat berkaitan dengan fenomena-fenomena dalam kehidupan sehari-

hari. Banyak kejadian atau fakta dari kehidupan sehari-hari terkadang

menimbulkan pertanyaan dalam benak manusia. Pertanyaan-pertanyaan tersebut

tentunya memerlukan sebuah jawaban yang ilmiah dan realistik, dan jawaban

yang realistik dapat diperoleh dengan membuktikannya melalui penelitian atau

yang biasa disebut metode ilmiah. Metode ilmiah tersebut merupakan serangkaian

kegiatan atau eksperimen yang dilakukan secara sistematis baik dalam

laboratorium maupun di luar laboratorium.

Dalam membelajarkan IPA kepada peserta didik, tentunya kita

membutuhkan sebuah sarana atau alat bantu yang efektif agar pembelajaran

menjadi bermakna dan tujuan dari pembelajaran itu sendiri dapat tercapai. Sarana

tersebut dapat berupa sebuah model, metode, strategi, pendekatan dalam

pembelajaran. Pelajaran Fisika yang merupakan rumpun pelajaran IPA tentunya

juga membutuhkan sarana yang efektif dalam penyampaiannya dan laboratorium

merupakan salah satu sarana bantu dalam penyampaian materi tersebut karena

dalam pembelajarannya kita harus melakukan hal-hal yang nyata dan masuk akal.

Pembelajaran berbasis tantangan adalah sebuah model mengajar baru yang

menggabungkan aspek penting seperti pembelajaran berbasis masalah,

pembelajaran berbasis proyek dan pembelajaran kontekstual (ctl) yang di

pada permasalahan nyata dalam dunia (Johnson, 2009). Pembelajaran ini

menjadikan penyelesaian masalah sebagai perhatian utama, memberikan akses

pada peralatan abad 21, mengharuskan siswa bekerja secara kolaborasi dan

memanage waktu dibawah bimbing

Challenge-found who participated in this pilot project, challengebrings relevance to class work. By giving students the opportunity to focus on a challenge of global significance, yet apply developing local solutions, challengewhere students can direct their own research into realthink critically about how to apply what they learn. The result, as this study shows, is increased echallenge, creative application of technology, and increased student satisfaction with schoolwork. (Johnson, 2009)

Layaknya pembelajaran berbasis masalah, pembelajaran berbasis tantangan

adalah sebuah pengalamanan

bekerjasama untuk belajar tentang isu

permasalahan sebenarnya, dan mengambil tindakan. Aktivitas berbasis proyek dan

Pembelajaran berbasis tantangan adalah sebuah model mengajar baru yang

menggabungkan aspek penting seperti pembelajaran berbasis masalah,

pembelajaran berbasis proyek dan pembelajaran kontekstual (ctl) yang di

pada permasalahan nyata dalam dunia (Johnson, 2009). Pembelajaran ini

menjadikan penyelesaian masalah sebagai perhatian utama, memberikan akses

pada peralatan abad 21, mengharuskan siswa bekerja secara kolaborasi dan

waktu dibawah bimbingan guru (Johnson, 2009).

Gambar 2.1 Challenge Based Learning (CBL)

-based learning is such a model. As the teachers and students found who participated in this pilot project, challengebrings relevance to class work. By giving students the opportunity to focus on a challenge of global significance, yet apply developing local solutions, challenge-based learning creates a space where students can direct their own research into real-world matters and think critically about how to apply what they learn. The result, as this study shows, is increased engagement, extra time spent working on the challenge, creative application of technology, and increased student satisfaction with schoolwork. (Johnson, 2009)

Layaknya pembelajaran berbasis masalah, pembelajaran berbasis tantangan

adalah sebuah pengalamanan pembelajaran kolaboratif dimana guru dan siswa

bekerjasama untuk belajar tentang isu-isu hangat, menawarkan solusi bagi

permasalahan sebenarnya, dan mengambil tindakan. Aktivitas berbasis proyek dan

15

Pembelajaran berbasis tantangan adalah sebuah model mengajar baru yang

menggabungkan aspek penting seperti pembelajaran berbasis masalah,

pembelajaran berbasis proyek dan pembelajaran kontekstual (ctl) yang difokuskan

pada permasalahan nyata dalam dunia (Johnson, 2009). Pembelajaran ini

menjadikan penyelesaian masalah sebagai perhatian utama, memberikan akses

pada peralatan abad 21, mengharuskan siswa bekerja secara kolaborasi dan

Challenge Based Learning (CBL)

ased learning is such a model. As the teachers and students found who participated in this pilot project, challenge-based learning brings relevance to class work. By giving students the opportunity to focus on a challenge of global significance, yet apply themselves to

based learning creates a space world matters and

think critically about how to apply what they learn. The result, as this ngagement, extra time spent working on the

challenge, creative application of technology, and increased student

Layaknya pembelajaran berbasis masalah, pembelajaran berbasis tantangan

pembelajaran kolaboratif dimana guru dan siswa

isu hangat, menawarkan solusi bagi

permasalahan sebenarnya, dan mengambil tindakan. Aktivitas berbasis proyek dan

16

berbasis masalah adalah fokus dari pertanyaan pemandu atau permasalahan.

Dalam pembelajaran berbasis tangangan, pertanyaan atau permasalahan

digantikan dengan sebuah tantangan. Tugas atau "tantangan" yang harus

diselesaikan termasuk cara yang akan dibangun, desain dan penerapan solusi

untuk masalah terkait gejala ilmiah (Baloian).

Challenge Based Learning meliputi penggunaan permasalahan dalam

dunia nyata dimana pembelajar dapat mengaplikasikan pengetahuan dan

keterampilan pemecahan masalah. Tantangan yang didesain secara efektif

untuk belajar dapat secara sukses mengikutsertakan pembelajar untuk

memformulasikan intuisi tentang tantangan berdasarkan pengetahuan awal

dan pengalamannya. Tantangan semestinya didesain untuk membantu

pembelajar menemukan hubungan yang penting tentang mengaplikasikan

pengetahuan dan menghadirkan hubungan ke dalam beberapa konsep untuk

membantu pembelajar membedakan bagaimana konsep digunakan dan

hubungan antara yang satu dengan yang lainnya untuk membangun

pengetahuan yang mendalam dan abadi (Tn, 2009).

Pembelajaran berbasis tantangan dapat membantu siswa membangun:

1. Kesadaran terhadap pemikiran sendiri

2. Perencanaan yang efektif

3. Meningkatkan kesadaran dan penggunaan terhadap akal

4. Memperbaiki keterampilan dalam mengevaluasi efektivitas tindakan

5. Keterampilan mengambil posisi disaat situasi membutuhkan hal tersebut

17

6. Kecakapan dalam menggunakan tugasnya ketika jawaban atau solusi tidak

semerta-merta jelas terlihat

7. Meningkatkan keinginan untuk mendobrak keterbatasan pengetahuan dan

kemampuan yang dimilikinya.

8. Cara-cara baru untuk meninjau situasi di luar batas dari standar

konvensional

Selain hal tersebut di atas, pembelajaran berbasis tantangan juga mampu

melatih keterampilan berpikir dan belajar (Learning and thinking skills)

diantaranya critical thinking and problem solving skills, communication skills,

creativity and innovation skills, collaboration skills, information and media

literacy skills, contextual learning skills serta keterampilan/kecakapan hidup

(life skills) diantaranya leadership, ethics, accountability, adaptability,

personal productivity, personal responsibility, people skills, self direction, dan

social responsibility (Johnson, 2009).

Tugas utama guru dalam pembelajaran berbasis tantangan adalah dari

membagikan informasi hingga memandu mengkonstruksi pengetahuan oleh

siswanya tentang permasalahan yang diketahui. Siswa memperhalus

permasalahan, membangun pertanyaan percobaan, menginvestigasi topik

menggunakan materi sumber yang bermacam-macam dan mengerjakan

berbagai kemungkinan solusi sebelum mengidentifikasi alasan yang paling

masuk akal (Johnson, 2009).

18

Kerangka pembelajaran berbasis tantangan dapat dilihat pada gambar

2.2

Gambar 2.2 Kerangka Challenge Based Learning

The Big Idea (ide besar/gagasan utama): Sebuah konsep luas yang dapat

dieksplor dalam banyak cara, yang menarik, dan penting bagi siswa SMA dan

masyarakat luas. Contoh: kreatifitas, perdamaian, perang, pemanasan global,

keterbatasan sumber daya alam dan lain sebagainya.

Essential Question (Pertanyaan penting): Melalui desain, gagasan utama

boleh berasal dari gambaran hal-hal yang menarik bagi siswa dan dibutuhkan bagi

masyarakat. Pertanyaan esensial mengidentifikasi apa yang penting untuk

diketahui tentang gagasan utama dan memperhalus dan

mengkontektualisasikannya.

The Challenge (tantangan): Dari pertanyaan esensial, tantangan

dilemparkan yang berupa pertanyaan untuk membentuk jawaban spesifik atau

solusi yang dapat dihasilkan secara nyata, tindakan berarti.

Publishing – Student Samples

Publishing – Student Reflection/Documentation

Guiding Questions Guiding Resources Guiding Activities

Solution – Action

Assessment

Big Idea

Essential Question

The Challenge

19

Guiding Questions (Pertanyaan pemandu): Digeneralisasikan oleh siswa,

pertanyaan ini mewakili pengetahuan yang diperlukan oleh siswa untuk

menemukan dengan benar tantangannya.

Guiding Activities (Aktivitas pemandu): Pelajaran, simulasi, game, dan tipe

aktivitas lainnya yang membantu siswa menjawab pertanyaan pemandu dan

membangun pondasi bagi mereka membangun solusi yang inovatif, berwawasan,

dan realistik.

Guiding Resources (Sumber pemandu): Difokuskan pada sumber yang

dapat berupa podcasts, website, video, database, ahli (experts), dan lainnya yang

dapat mendukung aktivitas dan membantu siswa dalam membangun solusi.

Solutions (Solusi): Tiap-tiap tantangan dinyatakan secara luas untuk

mempertimbangkan berbagai solusi. Tiap solusi harus bijaksana, realistik, dapat

dilakukan, dapat diartikulasikan secara jelas dan dipublikasikan dalam sebuah

publikasi format multimedia seperti video singkat.

Assessment (Penilaian): Solusi dinilai dari hubungannya dengan tantangan,

kesesuaian terhadap konten, kemurnian komunikasi, dapat diaplikasikan, dan

kemanjuran ide dan hal-hal umum lainnya. Proses individu sebagai tim ketika

mendapatkan solusi dapat juga dinilai.

Publishing (Publikasi): Proses tantangan mengijinkan banyak kesempatan

untuk mendokumantasikan pengalaman dan mempublikasikannya kepada

khalayak umum. Siswa dianjurkan untuk mempublikasikan hasil mereka secara

online, dan mengumpulkan feedback.

20

B. Pendekatan Pembelajaran Konvensional (Tradisional)

Pendekatan pembelajaran dapat diartikan sebagai titik tolak atau sudut

pandang kita terhadap proses pembelajaran, yang merujuk pada pandangan

tentang terjadinya suatu proses yang sifatnya masih sangat umum, di dalamnya

mewadahi, menginsiprasi, menguatkan, dan melatari metode pembelajaran dengan

cakupan teoretis tertentu. Dilihat dari pendekatannya, pembelajaran terdapat dua

jenis pendekatan, yaitu: (1) pendekatan pembelajaran yang berorientasi atau

berpusat pada siswa (student centered approach) dan (2) pendekatan

pembelajaran yang berorientasi atau berpusat pada guru (teacher centered

approach) Sudrajat (2008).

Prince dan Felder (2006) dalam Rochmad (2008) menyatakan pembelajaran

tradisional adalah pembelajaran dengan pendekatan deduktif, memulai dengan

teori-teori dan meningkat ke penerapan teori. Di bidang sain dan teknik dijumpai

upaya mencoba pembelajaran dan topik baru yang menyajikan kerangka

pengetahuan, menyajikan teori-teori dan rumus dengan sedikit memperhatikan

pengetahuan utama mahasiswa, dan kurang atau tidak mengkaitkan dengan

pengalaman mereka. Pembelajaran dengan pendekatan deduktif menekankan pada

guru mentransfer informasi atau pengetahuan. Bransford (Prince dan Felder,

2006) dalam Rochmad (2008) melakukan penelitian dibidang psikologi dan

neurologi. Temuannya adalah: ”All new learning involves transfer of information

based on previous learning”, artinya semua pembelajaran baru melibatkan

transfer informasi berbasis pembelajaran sebelumnya.

21

Major (2006) dalam Rochmad (2008) menyatakan dalam pembelajaran

dengan pendekatan deduktif dimulai dengan menyajikan generalisasi atau konsep,

dikembangkan melalui kekuatan argumen logika. Contoh urutan pembelajaran: (1)

definisi disampaikan; dan (2) memberi contoh, dan beberapa tugas mirip contoh

dikerjakan siswa dengan maksud untuk menguji pemahaman siswa tentang

definisi yang disampaikan. Major (2006) dalam Rochmad (2008) menyarankan

dalam pembelajaran dengan pendekatan deduktif: (1) mulailah dengan

menyatakan generalisasi secara jelas; (2) tulis definisi dipapan tulis; (3) jelaskan

istilah-istilah dalam definisi; (4) secara hati-hati tekankan hubungan-hubungan

sifat dalam generalisasi; (5) ilustrasikan dengan contoh; dan (6) berilah

kesempatan siswa memberi atau mengerjakan contoh berikutnya.

Pendekatan deduktif ditandai dengan pemaparan konsep, definisi dan

istilah-istilah pada bagian awal pembelajaran. Pendekatan deduktif dilandasi oleh

suatu pemikiran bahwa proses pembelajaran akan berlangsung dengan baik bila

siswa telah mengetahui wilayah persoalannya dan konsep dasarnya

(Suwarna,2005) dalam Idahariyanti (2009).

Burrowes (2003) dalam Warpala menyampaikan bahwa pembelajaran

konvensional menekankan pada resitasi konten, tanpa memberikan waktu yang

cukup kepada siswa untuk merefleksi materi-materi yang dipresentasikan,

menghubungkannya dengan pengetahuan sebelumnya, atau mengaplikasikannya

kepada situasi kehidupan nyata. Lebih lanjut dinyatakan bahwa pembelajaran

konvensional memiliki ciri-ciri, yaitu: (1) pembelajaran berpusat pada guru, (2)

terjadi passive learning, (3) interaksi di antara siswa kurang, (4) tidak ada

22

kelompok-kelompok kooperatif, dan (5) penilaian bersifat sporadis. Menurut

Brooks & Brooks (1993) dalam Warpala, penyelenggaraan pembelajaran

konvensional lebih menekankan kepada tujuan pembelajaran berupa penambahan

pengetahuan, sehingga belajar dilihat sebagai proses “meniru” dan siswa dituntut

untuk dapat mengungkapkan kembali pengetahuan yang sudah dipelajari melalui

kuis atau tes terstandar.

Berdasarkan definisi atau ciri-ciri tersebut, penyelenggaraan pembelajaran

konvensional merupakan sebuah praktik yang mekanistik dan diredusir menjadi

pemberian informasi. Dalam kondisi ini, guru memainkan peran yang sangat

penting karena mengajar dianggap memindahkan pengetahuan ke orang yang

belajar (pebelajar). Dengan kata lain, penyelenggaraan pembelajaran dianggap

sebagai model transmisi pengetahuan (Tishman, et al., 1993) dalam Warpala.

Dalam model ini, peran guru adalah menyiapkan dan mentransmisi pengetahuan

atau informasi kepada siswa. Sedangkan peran para siswa adalah menerima,

menyimpan, dan melakukan aktivitas-aktivitas lain yang sesuai dengan informasi

yang diberikan (Warpala).

Pembelajaran yang didasarkan pada asumsi-asumsi menurut model

transmisi memandang bahwa pengetahuan terdiri dari potongan-potongan fakta

(O’Malley & Pierce, 1996) dalam Warpala. Siswa mempelajari pengetahuan atau

keterampilan dari bagian-bagian ke keseluruhan. Diasumsikan bahwa penguasaan

terhadap pengetahuan atau keterampilan yang kompleks dapat dicapai secara

langsung apabila siswa sebelumnya telah mempelajari bagian-bagian pengetahuan

tersebut (Oliver & Hannafin, 2001) dalam Warpala. Dalam kondisi ini para siswa

23

harus secara cepat dan seksama melalui aktivitas-aktivitas mendengarkan,

membaca, dan mencatat untuk memperoleh informasi. Terkadang para siswa perlu

juga melakukan aktivitas laboratorium dan/atau menjawab pertanyaan yang

berkaitan dengan informasi tersebut. Di sisi lain, guru berperan memproses

pengetahuan dan/atau keterampilan yang diperlukan para siswa. Terhadap

pemrosesan pengetahuan atau keterampilan tersebut, guru terkadang perlu

menambahkan penguatan berupa gambar, simbol, tabel, atau jenis yang lain

sebagai sumber belajar. Sumber belajar tersebut sebagian besar sifatnya tekstual

(bukan kontekstual).

Sumber belajar dalam pendekatan pembelajaran konvensional lebih banyak

berupa informasi verbal yang diperoleh dari buku dan penjelasan guru atau ahli.

Sumber-sumber inilah yang sangat mempengaruhi proses belajar siswa. Oleh

karena itu, sumber belajar (informasi) harus tersusun secara sistematis mengikuti

urutan dari komponen-komponen yang kecil ke keseluruhan (Herman, et al.,

1992; Oliver & Hannafin, 2001) dan biasanya bersifat deduktif (Warpala).

C. Pendekatan Challenge Based Learning dan Pembelajaran Konvensional

dalam penelitian

Pendekatan Challenge Based Learning memiliki karakteristik yang

membedakannya dengan pendekatan pembelajaran konvensional. Adapun

perbedaan pendekatan tersebut dalam penelitian ini terdapat pada tabel 2.1

24

Tabel 2.1 Perbandingan Pendekatan Challenge Based Learning (CBL) dan pendekatan pembelajaran konvensional

Fase Pembelajaran

Kelas Eksperimen Kelas Kontrol Pendekatan CBL Pendekatan Konvensional

Kegiatan Pendahuluan

• Guru membagikan Lembar Kerja Kelompok (LKK) jika pembelajaran dilakukan dengan praktikum dan Lembar Kerja Siswa (LKS) jika pembelajaran tanpa praktikum.

• Dalam LKK/LKS terdapat beberapa permasalahan dan pertanyaan tantangan yang harus diselesaikan oleh siswa baik dalam kelompok maupun mandiri.

• Dilakukan pre-test (tantangan fase I) yang terdapat pada LKK/LKS untuk melatih keterampilan berpikir lancar dengan memberikan 3 menit waktu untuk menyelesaikannya.

• Apersepsi

• Guru membagikan Lembar Kerja Kelompok (LKK) jika pembelajaran dilakukan dengan praktikum namun tidak membagikan Lembar Kerja Siswa (LKS) jika pembelajaran tanpa praktikum.

• Dalam LKK/LKS tidak terdapat pertanyaan tantangan.

• Tidak melakukan pre-test • Apersepsi

Kegiatan Inti • Pada saat dilakukan praktikum, Lembar Kerja Kelompok (LKK) menyediakan sebuah fenomena (permasalahan) dan pertanyaan tantangan (tantangan Fase II) serta berisi pertanyaan-pertanyaan pemandu yang berkaitan dengan prosedur praktikum.

• Sebelum melakukan kegiatan praktikum, terlebih dahulu Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk memahami fenomena dan pertanyaan tantangan yang terdapat dalam LKK serta memberikan kesempatan kepada siswa untuk memberikan jawaban sementara mereka.

• Dalam mengawali kegiatan praktikum, Guru tidak menjelaskan terlebih dahulu materi yang akan pelajari melalui kegiatan praktikum

• Praktikum dilakukan selain untuk mengkonstruksi konsep dalam diri siswa, juga digunakan untuk menyelesaikan pertanyaan tantangan.

• Diakhir kegiatan praktikum dilakukan kegiatan presentasi kelompok

• Pada saat pembelajaran menggunakan metode ceramah disertai diskusi dan demonstrasi siswa diberikan Lembar Kerja Siswa (LKS)

• Lembar Kerja Siswa (LKS) menyediakan sebuah fenomena (permasalahan) dan pertanyaan tantangan (tantangan Fase II)

• Sebelum melakukan kegiatan pembelajaran menggunakan metode ceramah disertai diskusi dan demonstrasi, terlebih dahulu

• Pada saat dilakukan praktikum, Lembar Kerja Kelompok (LKK) hanya menyediakan pertanyaan-pertanyaan pemandu yang berkaitan dengan prosedur praktikum.

• Sebelum melakukan kegiatan praktikum, terlebih dahulu Guru menjelaskan secara singkat materi yang akan pelajari melalui kegiatan praktikum

• Praktikum dilakukan hanya untuk mengkonstruksi konsep dalam diri siswa

• Diakhir kegiatan praktikum tidak dilakukan kegiatan presentasi kelompok

• Pada saat pembelajaran menggunakan metode ceramah disertai diskusi dan demonstrasi siswa tidak diberikan Lembar Kerja Siswa (LKS)

• Penjelasan yang diberikan oleh Guru hanya untuk mengkonstruksi konsep dalam diri siswa

25

Fase Pembelajaran

Kelas Eksperimen Kelas Kontrol Pendekatan CBL Pendekatan Konvensional

Guru memberikan kesempatan kepada siswa untuk memahami fenomena dan pertanyaan tantangan yang terdapat dalam LKS serta memberikan kesempatan kepada siswa untuk memberikan jawaban sementara mereka kemudian dilanjutkan dengan penjelasan oleh guru.

• Penjelasan yang diberikan oleh Guru selain untuk mengkonstruksi konsep dalam diri siswa, juga digunakan untuk menyelesaikan pertanyaan tantangan

Kegiatan Penutup

• Guru memberikan tugas rumah (tantangan fase III) kepada siswa

• Guru tidak memberikan tugas rumah kepada siswa

Untuk memudahkan guru dalam mengkordinir dalam penerapan CBL, guru

menggunakan Lembar Kerja Kelompok (LKK) atau Lembar Kerja Siswa (LKS).

Penggunaan LKK atau LKS tentunya sangat membantu guru dalam

mengkomunikasikan fenomena (permasalahan) dan pertanyaan tantangan yang

harus dikerjakan oleh siswa karena dengan adanya panduan yang tertulis, maka

pengorganisasian tantangan akan lebih terstruktur dengan baik dan akan menjadi

pengingat pada saat guru terlupa terhadap susunan tantangan yang hendak

dihadirkan, sehingga ketika terdapat siswa yang kurang paham terhadap fenomena

(permasalahan) dan pertanyaan tantangan yang disampaikan secara lisan oleh

guru, siswa dapat membacanya melalui LKK atau LKS.

Tantangan yang dihadirkan dalam pendekatan CBL pada dasarnya terbagi

dalam tiga fase, yaitu tantangan fase I yang berupa kegiatan pre-test (pada

kegiatan pendahuluan), tantangan fase II (pada fase pembelajaran kegiatan inti)

yang mengarah kepada permasalahan yang harus diselesaikan dengan adanya

kegiatan pemandu baik yang berupa kegiatan praktikum maupun penjelasan guru,

diskusi dan demonstrasi, dan tantangan fase III yang berupa tugas rumah.

26

Tantangan fase II yang terdapat pada kegiatan inti disampaikan sebelum kegiatan

praktikum/ penjelasan guru, diskusi dan demonstrasi, kemudian siswa membuat

jawaban sementara terhadap pertanyaan tantangan. Setelah kegiatan praktikum/

penjelasan guru, diskusi dan demonstrasi siswa diperintahkan untuk mengoreksi

dan membenarkan jawaban sementara mereka, kemudian dilanjutkan dengan

diskusi secara klasikal untuk mencari jawaban/solusi yang tepat.

Tujuan diadakannya tantangan fase I (pre-test) dan apersepsi, tantangan

fase II (pada kegiatan inti pembelajaran) dan tantangan fase III (pekerjaan rumah)

pada dasarnya merupakan sebuah perencanaan untuk penyesuaian terhadap

teknik-teknik kreatif yang dapat digunakan dalam pembelajaran menurut Supriadi

(2001), yaitu diantaranya adalah adanya pemanasan, pemikiran dan perasaan yang

berakhir terbuka (open ended). Tantangan fase I (pre-test) dan apersepsi bertujuan

sebagai pemanasan, tantangan fase II mempersiapkan siswa melalui teknik

berpikir dan tantangan fase III (pekerjaan rumah) mempersiapkan siswa pada

perasaan yang berakhir terbuka (open ended), dan juga mempersiapkan siswa

pada tahap inkubasi. Wallas (supriadi, 2001) mengemukakan bahwa proses kreatif

melalui empat tahap, yaitu: persiapan, inkubasi, iluminasi, dan verifikasi. Tahap

inkubasi yaitu tahap dimana proses pemecahan masalah ”dierami” dalam alam

pra-sadar. Individu seakan-akan melupakannya. Tahap inkubasi ini dapat

berlangsung lama (berhari-hari atau bertahun-tahun) atau sebentar (beberapa

menit atau beberapa jam), sampai timbul inspirasi atau gagasan untuk

memecahkan masalah. Dengan adanya pekerjaan rumah, mungkin saja siswa

langsung bergegas mengerjakannya ketika sesampai dirumah, namun juga sangat

27

memungkinkan terdapat siswa yang memikirkan secara mendalam terlebih dahulu

sembari melakukan aktivitasnya sehari-hari sebelum kemudian dia

menuangkannya dalam bentuk solusi.

D. Konsep sebagai Komponen Pengetahuan Fisika

Belajar merupakan proses pembentukan pengetahuan. Pembentukan

pengetahuan umumnya diawali dengan observasi terhadap kejadian atau obyek

berdasarkan konsep yang telah kita miliki. Konsep sebagai gambaran mental dari

gejala alam mempunyai lingkup yang luas mengenai keteraturan kejadian atau

obyek yang dinyatakan dengan suatu label, Novak dalam Liliasari (2002).

Woodruff dalam Amin (1994) mendefinisikan konsep sebagai berikut (1)

suatu gagasan yang relatif sempurna dan bermakna; (2) suatu pengertian tentang

suatu obyek; (3) produk subyektif yang berasal dari cara seseorang membuat

pengertian terhadap obyek-obyek atau benda-benda melalui pengalamannya.

Ehrenberg dalam Costa (1989) mengemukakan ”Concept is the set of

attributes or characteristics common to any and all instances (people, objects,

events, ideas) of a given class (type, kind, category) or the characteristics that

make certain items examples of a type of thing and that distinguish any and all

examples from nonexamples.” Konsep adalah sekumpulan atribut atau

karakteristik umum terhadap beberapa dan semua contoh (orang, obyek, kejadian,

ide) dari kelompok tertentu (bentuk, jenis, kategori) atau karakteristik yang

menjadikan bagian tertentu sebagai contoh dari sesuatu yang membedakannya

dari non contoh. Concept label is one or more terms used to refer to any and all

examples of a given concept. Label konsep merupakan satu atau lebih istilah yang

28

digunakan untuk menggambarkan beberapa dan seluruh contoh dari konsep

tersebut. Examples is any and all individual items that have the characteristics of

a given concept (class). Contoh adalah beberapa dan semua item tersendiri yang

memiliki karakteristik dari konsep tersebut. Nonexamples is any and all individual

items that may have some but not all the characteristics that makes items

examples of a given concept (class). Bukan contoh adalah beberapa dan semua

item tersendiri yang mungkin memiliki beberapa tetapi tidak seluruhnya karakter

yang membuat item contoh dari konsep tersebut.

Ausubel dalam Dahar (1989) mengemukakan bahwa konsep diperoleh

dengan dua cara yaitu melalui formasi konsep (concept formation) dan asimilasi

konsep (concept assimilation). Formasi konsep erat kaitannya dengan perolehan

ilmu melalui proses induktif. Dalam proses induktif anak dilibatkan belajar

penemuan (discovery learning). Melalui belajar penemuan, peserta didik akan

merasakan suatu yang dipelajarinya akan bertahan lebih lama dibandingkan

dengan cara belajar klasik (hafalan). Sementara perolehan konsep melalui

asimilasi erat kaitannya dengan proses deduktif. Dalam proses ini peserta didik

memperoleh konsep dengan cara menghubungkan atribut konsep yang sudah

dikenalnya dengan gagasan yang relevan yang sudah dalam struktur kognitifnya.

Berdasarkan atribut-atribut, konsep dapat dibagi menjadi delapan kelompok

menurut Heron dalam Liliasari (2002) yaitu (1) konsep konkrit, yaitu konsep

yang contohnya dapat dilihat; (2) konsep abstrak, yaitu konsep yang contohnya

tak dapat dilihat; (3) konsep dengan atribut kritis yang abstrak tetapi contohnya

dapat dilihat; (4) konsep yang berdasarkan suatu prinsip; (5) konsep yang

29

melibatkan penggambaran simbol; (6) konsep yang menyatakan proses; (7)

konsep yang menyatakan sifat; (8) konsep-konsep yang menunjukkan atribut

ukuran. Fisika yang sangat erat kaitannya dengan fenomena sehari-hari pada

dasarnya terbentuk atas konsep-konsep yang memiliki atribut konkrit (misalnya

gerak), abstrak (misalnya medan magnet), atribut kritis namun abstrak (misalnya

cahaya), prinsip (ketidakpastian heisenberg), proses (eksperimental), sifat

(isolator), ukuran (massa jenis), hingga atribut yang dinyatakan dalam simbol-

simbol.

Penguasaan adalah kemampuan menerangkan sesuatu dengan kata-kata

sendiri, mengenal sesuatu yang dinyatakan dengan kata-kata yang berbeda dengan

kata-kata yang terdapat dalam buku teks (Burhanudin, 1982). Seorang siswa

dikatakan telah menguasai konsep apabila ia mampu mendefinisikan,

mengidentifikasikan dan memberi contoh atau bukan contoh dari konsep,

sehingga dengan kemampuan ini ia bisa membawa suatu konsep dalam bentuk

lain yang tidak sama dengan buku teks. Dengan penguasaannya seorang siswa

mampu mengenali prosedur atau proses menghitung yang benar dan tidak benar

serta mampu menyatakan dan menafsirkan gagasan untuk memberikan alasan

induktif dan deduktif sederhana baik secara lisan, tertulis, atau

mendemonstrasikan (Depdiknas, 2008).

Dalam mempelajari konsep, kita membutuhkan adanya kreativitas dalam

diri kita. Kreativitas tersebut kita butuhkan sebagai bentuk penciptaan/konstruksi

pengetahuan dalam pikiran kita. Melalui penciptaan/konstruksi tersebut kita dapat

membentuk sendiri pola pikir (mindset), sehingga dengan demikian kita akan

30

lebih mudah dalam memahami ataupun mengingan sebuah konsep. Richard Paul

dalam bukunya critical and creative thinking mengungkapkan:

In learning new concept, in making sense of our experience, in apprehending a new subject field or language, in reading, writing, speaking, and listening, our mind engage in full-fledge (though commonplace) creative act. To understand how and why this is so, we need not appleal to the esoteric, the recondite, or the arcane.

Dalam mempelajari sebuah konsep baru atau sebuah subjek baru, kita

membutuhkan adanya kreativitas, dalam memahami sesuatu yang cukup sulit

dipahami oleh kebanyakan orang, kita membutuhkan adanya kreativitas.

Kreativitas yang dimaksud di sini dapat berupa sebuah cara yang kita

tempuh/lakukan agar kita dapat dengan mudah memahami dan mengingat sebuah

konsep. Cara yang kita lakukan tersebut bisa saja hanya diri kita sendiri yang

memahami, namun yang terpenting adalah kita akan lebih mudah dalam

mengingat/memahami sesuatu/sebuah konsep. Salah satu contoh bentuk usaha

kita dalam mengkonstruk/menciptakan pola pikir kita dalam memahami sebuah

konsep adalah dengan adanya analogi, atau penggunaan singkatan-singkatan kata-

kata sehingga dengan demikian kita akan lebih mudah mengingatnya. Berbagai

cara yang ditempuh oleh masing-masing individu dalam menciptakan sebuah

“analogi” tersebut tergantung pada tingkat kreativitas masing-masing individu.

Indikator penguasaan konsep dihubungkan dengan tingkat berfikir domain

kognitif Bloom dalam Anderson dkk. (2001) terdiri dari enam tingkatan dengan

aspek belajar yang berbeda-beda, yaitu ingatan (remember), pemahaman

(understand), penerapan (apply), analisis (analyze), evaluasi (evaluate), dan kreasi

(create). Aspek ingatan (remember) berhubungan dengan kemampuan mengingat

31

(recall) berbagai informasi yang telah diterima sebelumnya. Aspek pemahaman

(understand) berhubungan dengan kemampuan menjelaskan pengetahuan dan

informasi yang telah diketahui dengan kata-kata sendiri. Aspek penerapan (apply)

berhubungan dengan kemampuan menggunakan atau menerapkan informasi yang

telah dipelajari ke dalam situasi baru. Aspek analisis (analyze) berhubungan

dengan kemampuan menguraikan bagian-bagian tertentu dan menentukan

hubungan-hubungannya. Aspek evaluasi (evaluate) berhubungan dengan

kemampuan membuat penilaian dan keputusan tentang nilai suatu pendapat,

metode, produk dengan menggunakan kriteria tertentu. Aspek kreasi (create)

berhubungan dengan kemampuan menggabungkan unsur-unsur secara bersama

untuk membentuk suatu hubungan yang fungsional, mengorganisasi kembali

bagian-bagian ke dalam pola atau struktur yang baru.

Penguasaan konsep yang dimaksud dalam penelitian ini adalah kemampuan

siswa untuk mengingat (remember; C1), memahami (understand; C2), menerapan

(apply; C3), dan analisis (analyze; C4) konsep listrik dinamis baik konsep secara

teori maupun dalam penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

E. Keterampilan Berpikir Kreatif (KBK)

Secara umum berpikir dapat didefenisikan sebagai status proses kognitif,

yaitu suatu kegiatan mental untuk memperoleh pengetahuan. Dalam proses

berpikir terjadi kegiatan yang kompleks, reflektif dan kreatif (Preissen dalam

Costa, 1985). Keterampilan merupakan suatu kemampuan melakukan sesuatu

dengan baik. Kinerja keterampilan meliputi pengetahuan mengenai apa yang

harus dilakukan, kapan dilakukan dan bagaimana melakukannya.

32

Keterampilan berpikir adalah keterampilan-keterampilan yang relatif

spesifik dalam memikirkan sesuatu yang diperlukan seseorang untuk memahami

sesuatu informasi (gagasan, konsep, teori dan sebagainya), memecahkan masalah

dan lain-lain. Pengetahuan dan keterampilan berpikir merupakan suatu kesatuan

yang saling menunjang. Ketrampilan berpikir dapat dikelompokkan menjadi

keterampilan berpikir dasar dan keterampilan berpikir kompleks. Novak (1979)

mengemukakan bahwa proses berpikir dasar merupakan gambaran dari proses

berpikir rasional yang mengandung sekumpulan proses mental dari yang

sederhana menuju kompleks (Liliasari, 1999).

Berdasarkan analisis faktor, Guilford (dalam Dedi Supriadi, 2001: 7)

menemukan bahwa ada 5 sifat yang menjadi ciri kemampuan berpikir kreatif,

yaitu kelancaran (fluency), keluwesan (flexibility), keaslian (originality),

penguraian (elaboration) dan perumusan kembali (redefinition). Kelancaran

adalah kemampuan untuk menghasilkan banyak gagasan, jawaban, penyelesaian

masalah atau pertanyaan. Keluwesan adalah kemampuan untuk mengemukakan

bermacam-macam pemecahan atau pendekatan terhadap masalah. Keaslian

adalah kemampuan untuk mencetuskan gagasan dengan cara-cara yang asli, bukan

klise. Penguraian adalah kemampuan untuk menguraikan sesuatu secara

terperinci, mengembangkan suatu gagasan, dan Perumusan kembali adalah

kemampuan untuk meninjau suatu persoalan berdasarkan perspektif yang berbeda

dengan apa yang sudah diketahuin oleh orang banyak. Munandar (2009)

menjelaskan beberapa indikator pada sifat yang menjadi ciri kemampuan berpikir

kreatif antara lain terdapat pada tabel 2.2

33

Tabel 2.2 Indikator Keterampilan Berpikir Kreatif (KBK). KBK Perilaku Siswa (Indikator)

Berpikir Lancar

• Menghasilkan banyak gagasan/jawaban yang relevan • Arus pemikiran lancar

Berpikir luwes

• Menghasilkan gagasan-gagasan yang seragam • Mampu mengubah cara atau pendekatan • Arah pemikiran yang berbeda-beda

Berpikir orisinil

• Memberikan jawaban yang tidak lazim, yang lain dari yang lain, yang jarang diberikan kebanyakan orang

Berpikir memperinci

• Mengembangkan, menambah, memperkaya suatu gagasan • Memperinci detail-detail • Memperluas suatu gagasan.

(Munandar, 2009)

Berpikir kreatif menurut Lawson (1980) dimaknai sebagai sesuatu proses

kreatif, yaitu merasakan adanya kesulitan, masalah, kesenjangan informasi,

adanya unsur yang hilang dan ketidakharmonisan, mendefenisikan masalah secara

jelas, membuat dugaan-dugaan tersebut dan kemungkinan perbaikannya,

pengujian kembali atau bahkan mendefenisikan ulang masalah dan akhirnya

mengkomunikasikan hasilnya.

Berpikir kreatif menurut Perkins dalam Sidharta (2003) adalah

kemampuan untuk membentuk kombinasi baru, untuk memenuhi suatu keperluan

atau untuk memperoleh suatu hasil (produk) yang asli dan sesuai dengan kriteria

pokok pertanyaan. Menurut Liliasari (1999), keterampilan berpikir kreatif adalah

kemampuan mengembangkan,menemukan ide yang asli, estetis dan konstruktif

yang berhubungan dengan pandangan dan konsep serta menekankan pada aspek

berpikir intuitif dan rasional khususnya dalam menggunakan informasi dan bahan

untuk memunculkan atau menjelaskannya dengan perspektif asli pemikir.

Menurut (Sidharta, 2003) pengalaman atau pembelajaran yang

memberikan kesempatan kepada siswa untuk memperoleh keterampilan-

34

keterampilan dalam pemecahan masalah akan mewujudkan pengembangan

kemampuan berpikir. Oleh karena itu mengajar akan berarti memberikan

kesempatan kepada siswa untuk melatih penggunaan konsep-konsep dasar untuk

berpikir. Pengalaman ini diperlukan siswa untuk melatih penggunaan konsep-

konsep dasar untuk berpikir. Pengalaman ini diperlukan agar siswa memiliki

struktur konsep yang dapat berguna dalam menganalisis dan mengevaluasi suatu

permasalahan. Keterampilan berpikir selalu berkembang dan dapat dipelajari

(Nickerson dalam Liliasari, 1999).

Wallas (supriadi, 2001) mengemukakan bahwa proses kreatif melalui empat

tahap, yaitu: persiapan, inkubasi, iluminasi, dan verifikasi. Tahap persiapan adalah

ketika individu mengumpulkan informasi atau data untuk memecahkan suatu

masalah. Ia mencoba memikirkan berbagai kemungkinan pemecahan terhadap

masalah yang dihadapi. Pada tahap inkubasi, proses pemecahan masalah

”dierami” dalam alam pra-sadar. Individu seakan-akan melupakannya. Tahap

inkubasi ini dapat berlangsung lama (berhari-hari atau bertahun-tahun) atau

sebentar (beberapa menit atau beberapa jam), sampai timbul inspirasi atau

gagasan untuk memecahkan masalah. Tahap ini disebut iluminasi, yaitu pada

gagasan muncul untuk memecahkan masalah. Pada tahap verifikasi, gagasan yang

muncul tersebut dievaluasi secara kritis dan dihadapkan pada realitas. Jika pada

tahap persiapan, inkubasi, dan iluminasi proses berpikir divergen yang menonjol,

maka dalam tahap verifikasi, yang menonjol adalah berpikir konvergen.

Triffinger mengungkapkan model untuk mendorong belajar kreatif terdiri

dari tiga tingkatan, yaitu Tingkat I: Fungsi Divergen. Pada tingkat ini

35

dimaksudkan untuk menekankan keterbukaan dan kemungkinan-kemungkinan.

Pada bagian pengenalan (kognitif), fungsi-fungsi divergen meliputi perkembangan

dari kelancaran (fluency), kelenturan (flexibility), keaslian (originality), dan

keterperincian (elaboration) dalam berpikir. Meskipun tidak divergen, tahap ini

telah berkontribusi kegiatan-kegiatan intelektual, seperti pengenalan (cognition)

dan ingatan (memory).

Tingkat II: Proses pemikiran dan perasaan yang majemuk. Pada tingkat ini,

faktor-faktor pengenalan dan afektif diperluas dan diterapkan. Segi pengenalan

pada tingkat II ini meliputi penerapan, analisis, sintesis, dan penilaian (evaluasi).

Disamping itu, termasuk juga transformasi dari beraneka produk atau penelitian,

dan pemikiran yang melibatkan analogis dan kiasan (metaphor). Tingkat III:

Keterlibatan dalam tantangan-tantangan nyata. Dalam ranah pengenalan, hal ini

berarti keterlibatan dalam mengajukan pertanyaan-pertanyaan yang mandiri dan

yang diarahkan sendiri. Belajar kreatif siswa mengarah pada identifikasi

tantangan-tantangan atau masalah-masalah yang berarti, mengajukan pertanyaan-

pertanyaan yang berkaitan dengan masalah-masalah tersebut, dan pengelolaan

sumber-sumber yang mengarah pada perkembangan hasil atau produk (Supriadi,

2001). Teknik-teknik kreatif yang dapat digunakan dalam pembelajaran

diantaranya adalah adanya pemanasan, pemikiran dan perasaan yang berakhir

terbuka.

Keterampilan berpikir kreatif yang akan diteliti dalam penelitian ini akan

dibatasi pada kelancaran (fluency), keluwesan (flexibility), dan penguraian

(elaboration). Hal tersebut disebabkan pada pembelajaran berbasis tantanga yang

36

telah diterapkan dalam penelitian ini, ketiga kemampuan tersebut yang lebih dapat

diasah dan dievaluasi. Dalam pembelajaran, siswa kurang terlatih untuk

menemukan ide asli (originality), dan perumusan kembali (redefinition) karena

dalam pembelajaran, tujuan yang terpenting yang ingin dicapai adalah siswa dapat

menemukan/mengemukakan ide yang berkaitan dengan solusi mereka terhadap

permasalahan yang dihadirkan. Analisis terhadap kelemahan maupun kendala

yang mungkin dihadapi dalam penerapan solusi tersebut tidak dipermasalahkan

dalam pembelajaran ini, yang terpenting adalah siswa berani mengemukakan ide

mereka. Selain hal tersebut, bila meninjau dari segi evaluasi, kemampuan

mengemukakan ide asli (originality) dan perumusan kembali (redefinition) lebih

sulit dalam melakukan standardisasi terhadap indikator ketercapaian kemampuan

tersebut dan penilaian terhadap ide asli (originality) khususnya hanya dapat

dilakukan oleh ahli (expert).

F. Kaitan antara Pendekatan Challenge Based Learning, Penguasaan

Konsep dan Keterampilan Berpikir Kreatif

Pembelajaran dikelas hendaknya tidak sekedar penyampaian materi atau

konsep-konsep sebagaimana informasi faktual, namun juga harus memperhatikan

ketercapaian tujuan dari pembelajaran itu sendiri. Variabel yang ditingkatkan

dalam penelitian ini adalah penguasaan konsep dan keterampilan berpikir kreatif.

Penerapan Pendekatan Challenge Based Learning, variabel tersebut dapat

ditingkatkan melalui tahapan pembelajaran yang mengikuti kerangka dari

pendekatan tersebut. Keterkaitan antara pendekatan Challenge Based Learning,

37

Penguasaan Konsep dan Keterampilan Berpikir Kreatif dapat dilihat pada tabel

2.3

Tabel 2.3 Kaitan antara Pendekatan Challenge Based Learning, Penguasaan Konsep dan Keterampilan Berpikir Kreatif

Kegiatan Pembelajaran CBL Penguasaan

Konsep Keterampilan

Berpikir Kreatif Pendahuluan Tantangan Fase I (Pre-test) dan apersepsi

Mengingat (C1) Fluency

Kegiatan Inti Tantangan Fase II (Praktikum/menjawab pertanyaan tantangan)

Memahami (C2), Mengaplikasi (C3), Menganalisis (C4)

Flexibility, Elaboration

Penjelasan guru disertai diskusi dan demonstrasi

Memahami (C2), Mengaplikasi (C3), Menganalisis (C4)

Flexibility, Elaboration

Kegiatan Penutup Tantangan fase III (Pekerjaan Rumah)

Mengingat (C1), Memahami (C2), Mengaplikasi (C3), Menganalisis (C4)

Fluency,Flexibility, Elaboration

Supriadi (2001) mengemukakan teknik-teknik kreatif yang dapat digunakan

dalam pembelajaran diantaranya adalah adanya pemanasan, pemikiran dan

perasaan yang berakhir terbuka (open ended). Sedangkan Wallas (dalam supriadi,

2001) mengemukakan bahwa proses kreatif melalui empat tahap, yaitu: persiapan,

inkubasi, iluminasi, dan verifikasi. Berdasarkan teori tersebut, disusun kegiatan

pembelajaran CBL beserta keterampilan berpikir kreatif dan penguasaan konsep

yang dapat dilatihkan seperti yang terdapat pada tabel 2.2 di atas.

Pada kegiatan pendahuluan, dilakukan tantangan fase I yang berupa

pelaksanaan pre-test yang dilanjutkan dengan apersepsi sebagai sebuah

pemanasan bagi siswa sebelum mereka mengikuti pembelajaran. Waktu yang

disediakan dalam pre-test adalah 3 menit sehingga pelaksanaan ini akan melatih

38

siswa keterampilan berpikir lancar. Pelaksanaan apersepsi misalnya dengan

menanyakan pengertian arus listrik kepada siswa akan melatih penguasaan konsep

siswa pada ranah mengingat (C1) pada materi yang pernah mereka dapatkan

dibangku SMP.

Pada kegiatan inti yang merupakan tahap pemikiran, diberikan tantangan

fase II dengan diiringi kegiatan pemandu yang berupa praktikum atau penjelasan

guru disertai diskusi dan demonstrasi. Melalui kegiatan praktikum dapat melatih

siswa dalam penguasaan konsep pada ranah kognitif memahami (C2) karena

dengan melakukan siswa akan lebih paham; mengaplikasi (C3) karena kegiatan

yang dilakukan pada dasarnya berkaitan dengan teori yang sedang mereka

pelajari, misalnya pada materi hukum ohm yang dilakukan melalui praktikum,

penambahan baterai akan sama konteksnya dengan meningkatnya tegangan listrik

di rumah mereka yang membuat lampu menyala lebih terang; menganalisis (C4)

terhadap berbagai kemungkinan dan hal-hal yang turut berpengaruh dalam

praktikum mereka, misalnya menganalisis hal-hal apa saja yang akan turut

berpengaruh dengan adanya penambahan baterai (tegangan) dan mengapa hal

tersebut dapat terjadi. Kegiatan praktikum juga akan melatih keterampilan

berpikir kreatif siswa pada aspek berpikir luwes (Flexibility) karena melalui

praktikum siswa akan terlatih untuk memandang proses analisis data tidak hanya

pada satu sudut pandang atau satu variabel saja, sebagai contoh hambatan

penghantar listrik akan turut dipengaruhi tidak hanya pada luas penampangg,

namun juga dipengaruhi oleh panjang penghantar, jenis panghantar, dan bahkan

suhu penghantar tersebut; Keterampilan berpikir memerinci (Elaboration) akan

39

terlatih pada saat siswa menjelaskan tahap demi tahap prosedur pelaksanaan

pengambilan dan pengolahan data. Melalui penjelasan guru disertai diskusi dan

demonstrasi siswa akan menjadi lebih paham karena pada dasarnya proses diskusi

secara tidak langsung akan menjadi umpan bagi siswa untuk mengeluarkan

pendapat mereka dan mengungkapkan ketidakpahaman mereka, dengan demikian

guru akan mencoba untuk membuat mereka lebih paham. Dalam memberikan

penjelasan kepada siswa tentunya guru akan mengaitkan teori dengan kenyataan

sebagai bentuk pengaplikasian konsep. Melalui umpan balik dan diskusi siswa

akan dilibatkan dalam menganalisis materi yang sedang dibahas, misalnya pada

saat mengajarkan huku Kirchhoff, guru melibatkan siswa dalam proses analisis

kuat arus yang melalui percabangan, dan menurunkan rumus dalam penggunaan

loop. Keterampilan berpikir luwes (Flexibility) akan terlatih ketika guru

menjelaskan dengan berbagai kondisi yang berbeda. Misalnya ketika guru

menjelaskan tentang susunan kombinasi hambatan dengan menyediakan 3 buah

bola lampu identik dengan hambatan tertentu dihubungkan dengan tegangan

tertentu, siswa diperuntahkan menentukan hambatan kombinasi lampu mana yang

menghasilkan cahaya paling terang. Dengan demikian siswa akan mencoba

berbagai sudut pandang susunan hambatan (bola lampu) den menghitung besarnya

arus total. Keterampilan berpikir memerinci (Elaboration) akan terlatih ketika

mereka mengerjakan permasalahan diatas dengan detail.

Pada kegiatan penutupan merupakan tahap perasaan yang berakhir terbuka

(open ended). Guru memberikan beberapa pertanyaan-pertanyaan yang bertipe

sumbang saran, kemudian siswa diberikan tantangan fase III yang berupa tugas

40

rumah. Tugas rumah dapat membantu siswa dalam mengembangkan proses

berpikir mereka karena pada dasarnya proses belajar dapat terjadi kapan saja,

dimana saja, dengan siapa saja, dan bersumber dari mana saja. Dalam

mengerjakan pekerjaan rumah, tentunya siswa akan turut melibarkan proses

berpikir mereka. Waktu yang dimiliki oleh siswa di rumah tentunya akan lebih

banyak bila dibandingkan dengan ketika mereka belajar suatu mata pelajaran di

sekolah, mobilitas siswa ketika di rumah tentunya lebih besar bila dibandingkan

ketika mereka berada di sekolah, dan kesempatan untuk berinteraksi dengan

berbagai sarana, prasarana serta sumber-sumber belajar ketika siswa di rumah

tentunya akan lebih luas bila dibandingkan dengan ketika siswa di sekolah. Hal

tersebut tentunya sangat memungkinkan bagi siswa untuk mengembangkan aspek

yang begitu banyak dari potensi yang terdapat pada dirinya, termasuk kemampuan

berpikir mereka. Siswa akan mencoba mengingat (C1) konsep yang telah mereka

pelajari di sekolah di saat mengerjakan tugas rumah, di saat siswa mengalami

kesulitan dalam mengerjakan tugas rumah, tentunya siswa akan belajar

memahami (C2) kembali konsep yang benar-benar belum mereka kuasai, proses

belajar memahami tersebut dapat dilakukan dengan bertanya kepada orang-orang

yang mungkin mereka temui dalam kehidupan mereka. Kemampuan

mengaplikasi (C3) konsep yang mereka dapatkan akan terlatih pada saat siswa

mulai mencari solusi dari permasalahan yang berkaitan dengan listrik, siswa akan

terlatih kemampuan menganalisis (C4) mereka ketika mereka mencoba

mengintegrasikan berbagai konsep yang mereka miliki dengan berbagai

permasalahan / fenomena yang begitu kompleks dalam kehidupan mereka.

41

Keterampilan berpikir lancar (Fluency) akan terlatih ketike mereka mencoba

memikirkan sebanyak mungkin permasalahan yang berkaitan dengan

listrik,keterampilan berpikir Flexibility dapat mereka latih kerika mereka mencoba

berbagai cara / solusi yang mungkin ditempuh atau dengan cara meocobanya

dengan cara langsung dengan barang-barang disekitar mereka misalnya,dan

keterampilan berpikir terperinci (Elaboration) tentunya dapat siswa latih ketika

mereka mencoba secara lebih detail. Bernagai aspek kemampuan penguasaan

konsep dan keterampilan berpikir siswa akan secara luas terbuka kesenpatannya

untuk dilatih ketika mengerjakan tugas rumah, baik secara autodidak maupun

melalui bertanya / belajar dengan orang-orang yang mungkin mereka temui.

G. Konsep listrik dinamis

1. Arus Listrik

Dalam konduktor logam terdapat elektron-elektron yang bebas dan mudah

untuk bergerak sedangkan pada konduktor elektrolit, muatan bebasnya berupa

ion-ion positif dan negatif yang juga mudah bergerak (Adiwarsito, 2009).

Bila dalam konduktor ada medan listrik; maka muatan muatan tersebut

bergerak dan gerakan dari muatan-muatan ini yang dinamakan arus listrik. Yang

disebut sebagai arus listrik (konvensional) adalah aliran partikel-partikel

bermuatan positif yang melalui konduktor (walau sesungguhnya elektron-elektron

bermuatan negatiflah yang melalui konduktor). Arus listrik disebabkan oleh

adanya beda tegangan listrik (potensial) antara dua titik dalam rangkaian tertutup.

Arah kuat arus listrik mengalir dari titik berpotensial tinggi ke titik berpotensial

rendah (Adiwarsito, 2009).

42

2. Kuat Arus.

Young (2004) mendefinisikan arus sebagai sebarang gerak muatan dari satu

daerah ke daerah lainnya. Young mendefinisikan arus, yang dinyatakan oleh i,

sebagai arah dimana ada aliran muatan positif. Jadi kita menjelaskan arus seakan-

akan arus itu terdiri seluruhnya dari aliran muatan positif, walaupun dalam kasus

dimana kita mengetajui bahwa arus yang sesungguhnya ditimbulkan oleh

elektron. Sementara dalam Adiwarsito mendefinisikan kuat arus (i) sebagai

jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang persatuan waktu. Definisi

tersebut dapat diformulasikan dengan rumus 2.1

idq

dt=

............................................................................................... (2.1)

dq = jumlah muatan (Coulomb)

dt = selisih waktu (detik)

i = kuat arus (Coulomb/detik = Ampere)

Kita dapat menyatakan arus dalam kecepatan penyimpangan dari muatan yang

bergerak. Jika kita tinjau gambar 2.3 di bawah ini dimana muatan bergerak dalam

sebuah konduktor dengan luas penampang A. Misalkan ada n buah partikel

bermuatan per satuan volume, anggaplah semua partikel tersebut bergerak dengan

kecepatan yang sama dengan V. Dalam selang waktu dt, setiap partikel bergerak

sejarak V.dt. Volume silinder tersebut adalah A.V.dt, dan banyaknya partikel di

dalamnya adalah n.A.V.dt (Young, 2004).

Gambar 2.3 Muatan dalam konduktor

43

Jika setiap partikel mempunyai muatan q, muatan dq yang mengalir selama waktu

dt adalah:

dq = n.e.V.A.dt ................................................................................ (2.2)

sehingga diperoleh besarnya :

idq

dtn e V A= = . . .

............................................................................. (2.3)

Rapat arus (J) didefinisikan sebagai kuat arus persatuan luas yang dapat

diformulasikan sebagai:

J

i

An e V= = . .

Ampere/m2 ........................................................... (2.4)

3. Hukum Ohm

Hubungan antara tegangan, kuat arus dan hambatan dari suatu konduktor

dapat diterangkan berdasarkan hukum Ohm sebagai ”the current through a

conductor between two points is directly proportional to the potential difference

across the two points, and inversely proportional to the resistance between them”

(http://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law). Deskripsi hubungan tersebut dapat

dituliskan dengan persamaan matematika:

� � �

� ................................................................................................ (2.5)

Dalam fisika, definisi Hukum Ohm yang juga digunakan untuk menyatakan

berbacam-macam generalisasi yang berasal dari hukum yang dikemukakan oleh

Ohm, yang secara matematis dapat dituliskan:

� � �� .............................................................................................. (2.6)

44

Dimana J adalah rapat arus pada sebuah tempat (location) dalam sebuah

material panghantar, E adalah medan listrik dan σ adalah parameter yang

tergantung pada jenis material yang disebut konduktivitas (atau dalam buku

pelajaran lebih lazim disebut ρ = hambat jenis atau resistivitas)

(http://en.wikipedia.org/wiki/Ohm%27s_law).

Hambatan kawat konduktor biasanya dituliskan sebagai “R”. Pada gambar

2.4 terdapat sebuah arus melalui sebuah kawat penghantar dimana dalam kawat

penghantar tersebut terdapat hambatan.

Gambar 2.4 Arus listrik melalui hambatan R

Jika besarnya beda potensial antara ujung-ujung kawat (A dan B) adalah VA

dan VB, maka besarnya kuat arus yang melalui kawat tersebut dapat didefinisikan

dalam persamaan 2.7 (Adiwarsito, 2009)

iV V

RA B=

−

....................................................................................... (2.7)

I = kuat arus (A)

VA - VB = beda potensial titik A dan titik B (V)

R = hambatan (ohm)

Sedangkan besarnya hambatan dari suatu konduktor dinyatakan dalam persamaan

2.8

R = ρ.L

A ........................................................................................... (2.8)

R = hambatan satuan = ohm

L = panjang konduktor satuan = meter

45

A = luas penampang satuan = m2

ρ = hambat jenis atau resistivitas satuan = ohm meter

Dari hubungan 2.8 di atas dapat disimpulkan bahwa :

1. Hambatan berbanding lurus dengan panjang konduktor.

2. Hambatan berbanding terbalik dengan luas penampang konduktor.

3. Hambatan berbanding lurus dengan resistivitas atau hambat jenis dari

konduktor tersebut.

Harga dari hambat jenis/resistivitas anatara nol sampai tak terhingga.

ρ = 0 disebut sebagai penghantar sempurna (konduktor ideal).

ρ = ~ disebut penghantar jelek (isolator ideal).

Hambatan suatu konduktor selain tergantung pada karakteristik dan geometrik

benda juga tergantung pada temperatur. Sebenarnya lebih tepat dikatakan harga

resistivitas suatu konduktor adalah tergantung pada temperatur. Gambar 2.5

dibawah ini menunjukkan bagaimana hubungan antara resistivitas suatu

konduktor dengan temperatur.

Gambar 2.5 Grafik hubungan antara hambatan jenis dan temperatur konduktor.

Resitivitas sebuah konduktor logam hampir selalu bertambah dengan suhu yang

semakin bertambah, seperti yang terlihat pada gambar 2.5 di atas. Jika suhu

bertambah, ion-ion konduktor itu bergetar dengan amplitudo yang semakin besar,

yang membuat lebih cenderung terjadi tumbukan elektron yang bergerak dengan

46

ion. Hal tersebut merintangi penyimpangan elektron melalui konduktor sehingga

akan merintangi arus (Young, 2004).

Pada jangkauan suhu yang tidak terlalu tinggi (sampai dengan kurang dari 1000C,

resitivitas sebuah logam secara aproksimasi dapat dinyatakan oleh persamaan 2.9

..00)(

tt

∆+= αρρρ ....................................................................... (2.9)

).1(0)(

tt

∆+= αρρ ......................................................................... (2.10)

ρ)(t = hambat jenis atau resistivitas akhir (setelah kenaikan suhu)

ρ0 = hambat jenis atau resistivitas mula-mula (sebelum kenaikan suhu)

α = koefisien suhu hambat jenis

.t∆ = Perubahan / kenaikan suhu

Karena hambatan berbanding lurus dengan hambat jenis, maka diperoleh :

R(t) = R0 ( 1 + α.∆t ) ....................................................................... (2.11)

R(t) = Hambatan akhir

R0 = Hambatan mula-mula

4. Susunan Hambatan (Tahanan)

Beberapa tahanan dapat disusun secara :

1) Seri

2) Paralel

3) Kombinasi seri dan paralel

1) Susunan Seri

Hambatan listrik yang disusun secara seri dapat dilihat pada gambar 2.6

47

Gambar 2.6 Kuat arus listrik dalam hambatan seri

Berdasarkan gambar 2.6 di atas, bila tahanan-tahanan : R1, R2, R3, ...

disusun secara seri, maka Kuat arus (I) yang lewat masing-masing tahanan sama

besar :

i = i1 = i2 = i3 = .... ......................................................................... (2.12)

Besarnya tegangan pada hambatan yang disusun seri (VS) atau besarnya

tegangan/beda potensial antara ujung a dan d adalah

VS = Vad = Vab + Vbc + Vcd + ... ....................................................... (2.13)

Besarnya hambatan pengganti (RS) dari rangkaian seri adalah

RS = R1 + R2 + R3 + ... ................................................................... (2.14)

2) Susunan Paralel

Gambar 2.7 menunjukkan salah satu contoh bentuk susunan hambatan

listrik yang disusun secara paralel.

Gambar 2.7 Kuat arus listrik melalui hambatan paralel

Berdasarkan gambar 2.7 di atas, bila hambatan disusun secara paralel, maka

Beda potensial pada masing-masing ujung tahanan besar ( VA = VB ). Besarnya

arus total yang melalui hambatan paralel tersebut adalah sama dengan jumlah

seluruh kuat arus yang melalui masing-masing hambatan. Secara matematis kuar

48

arus yang melalui hambatan paralel seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.7

dapat dituliskan seperti persamaan 2.15

i = i1 + i2 + i3 + .... ........................................................................... (2.15)

Besarnya hambatan pengganti (Rp) dapat dirumuskan sebagai:

1 1 1 1

1 2 3R R R Rp

= + + +... ................................................................. (2.16)

3) Kombinasi Susunan Seri Dan Paralel

Selain disusun secara seri dan paralel, hambatan penghantar listrik juga

dapat disusun secara kombinasi antara susunan seri dan susunan paralel. Susunan

hambatan penghantar listrik kombinasi dapat dicontohkan pada gambar 2.8

Gambar 2.8 Rangkaian kombinasi susunan seri dan paralel

Besarnya hambatan total pada rangkaian paralel adalah sebagai berikut:

1

��

1

�2�

1

�3 ................................................................................... (2.17)

Sedangkan besarnya hambatan kombinasi total (RTotal)merupakan jumlah

dari hambatan R1 dengan hasil hambatan paralel, yang dapat dirumuskan pada

persamaan 2.18

������ � �1 � � ........................................................................... (2.18)

5. Jembatan Wheatstone

Jembatan Wheatstone dipakai untuk mengukur besar tahanan suatu

penghantar (Adiwarsito, 2009).

I1 R1

R2

R3

I1

I3

I2

49

Gambar 2.9 Jembatan wheatstone

Jembatan wheatstone terdiri dari empat tahanan disusun segi empat dan

Galvanometer (Adiwarsito, 2009).

1) R1 dan R2 biasanya diketahui besarnya.

2) R3 tahanan yang dapat diatur besarnya sehingga tidak ada arus yang

mengalir lewat rangkaian B-C-G (Galvanometer = Alat yang digunakan untuk

mendeteksi ada tidaknya arus yang melalui suatu kawat/rangkaian).

3) RX tahanan yang akan diukur besarnya.

Bila arus yang lewt G = 0, maka :

RX . R2 = R1 . R3 ............................................................................ (2.19)

RR R

RX = 1 3

2

.

................................................................................... (2.20)

6. Alat Ukur Kuat Arus Dan Beda Potensial/Tegangan

a. Amperemeter

Amperemeter memenuhi hal-hal berikut:

1) Dipakai untuk mengukur kuat arus.

2) Mempunyai hambatan yang sangat kecil.

3) Dipasang seri dengan alat yang akan diukur.

50

Sebuah Amperemeter yang mempunyai batas ukur maksimum I Ampere

dan tahanan dalam Rd Ohm, supaya dapat dipakai untuk mengukur arus yang kuat

arusnya n x I, maka Amperemeter harus dipasang hambatan Shunt secara paralel

sebesar:

Rn

RS d=−1

1 ................................................................................. (2.21)

RS = Hambatan Shunt

Rd = Hambatan Dalam

n = Besarnya faktor pengali (kelipatan) dari I

b. Voltmeter

Voltmeter memenuhi hal-hal berikut:

1) Dipakai untuk mengukur beda potensial.

2) Mempunyai tahanan dalam yang sangat besar.

3) Dipasang paralel dengan alat (kawat) yang hendak diukur potensialnya.

Untuk mengukur beda potensial n x batas ukur maksimumnya, harus dipasang

tahanan depan (RV) secara seri dengan hambatan dalam Rd yang besarnya:

Rv = ( n - 1 ) Rd .............................................................................. (2.22)

Rv = Hambatan Depan

Rd = Hambatan Dalam

n = Besarnya faktor pengali (kelipatan) dari I

7. Hukum Kirchhoff

a) Hukum Kirchhoff I (Hukum titik cabang)

a. Kuat arus dalam kawat yang tidak bercabang dimana-mana sama besar.

51

b. Pada kawat yang bercabang, jumlah dari kuat arus dalam masing-masing

cabang dengan kuat arus induk dalam kawat yang tidak bercabang = 0.

∑ i = 0 .............................................................................................. (2.23)

Gambar 2.10 Kuat arus listrik dalam kawat bercabang

Pada gambar 2.10 di atas, besarnya kuat arus induk akan sama dengan

jumlah dari setiap kuat arus yang melalui setiap cabang. Secara matematis dapat

dituliskan dengan persamaan 2.24

� � �� � �� � �� ............................................................................ (2.24)

c. Jumlah arus yang menuju suatu titik cabang sama dengan jumlah arus yang

meninggalkannya.

Gambar 2.11 Jumlah arus masuk = arus keluar

Gambar 2.11 menunjukkan adanya arus yang masuk ke dalam sebuah

percabangan dan ada arus yang keluar dari percabangan. Besarnya jumlan arus

yang masuk ke dalam cabang akan sama dengan arus yang keluar dari cabang

tersebut. Hal tersebut dapat dituliskan melalui persamaan:

I masuk = I keluar

atau

i1 + i2 + i3 = i4 + i5 ........................................................................... (2.25)

52

2. Hukum Kirchoff II ( Hukum rangkaian tertutup itu )

Jumlah aljabar gaya gerak listrik (GGL) dalam satu rangkaian tertutup

(LOOP) sama dengan jumlah aljabar hasil kali i x R dalam rangkaian tertutup itu

(Adiwarsito, 2009).

Σ ε = Σ i.R ...................................................................................... (2.26)

Untuk menuliskan persamaan diatas, perlu diperhatikan tanda dari pada

GGL, yaitu sebagai berikut :

: positif

: negatif Gambar 2.12 Tanda pada GGL

Gambar 2.12 di atas menunjukkan simbol yang sering dipakai dalam

sebuah rangkaian. Gambar tersebut menunjukkan bahwa jika arus (tanda anak

panah) bertemu dengan kutub negatif (ditandai dengan garis yang lebih pendek),

artinya dalam rangkaian tersebut tegangannya bertambah (naik) dan ditandai

dengan tanda positif. Sebaliknya jika arus (tanda anak panah) bertemu dengan

kutub positif (ditandai dengan garis yang lebih panjang), artinya dalam rangkaian

tersebut tegangannya berkurang (turun) dan ditandai dengan tanda negatif. Arus

listrik (i) adalah arah acuan dalam loop itu, sehingga ketika arah i searah dengan

arah loop, maka i berharga positif dan sebaliknya jika arah i berlawanan dengan

arah loop maka i berharga negatif. Contoh pemakaian Hukum Kirchoff misalnya

dari rangkaian listrik di bawah ini :

53

Gambar 2.13 Rangkaian listrik

Misalkan kita hendak menghitung besarnya arus yang mengalir pada

masing-masing tahanan pada gambar 2.13 di atas, maka cara yang dapat ditempuh

adalah dengan cara sebagai berikut:.

a. Tentukan masing-masing arus yang mengalir pada R1, R2, R3, R4, R5 dan r

adalah i1, i2, i3, i4, i5 dan I

b. Arah referensi pada masing-masing I loop adalah : arah searah dengan

jarum jam.

Pertama-tama berlaku Hukum kirchhoff II.

Gambar 2.14 Analisis loop dalam rangkaian listrik

Pada lopp I : i1 R1 + i3 R3 - i2 R2 = 0 ................................... ( 1 )

Pada loop II : i4 R4 - i3 R3 - i5 R5 = 0 ................................... ( 2 )

Pada loop III ; i2 R2 + i5 R5 + i.rd = ε ................................... ( 3 )

Selanjutnya berlaku Hukum Kirchoff I .

Pada titik A : i = i1 + i2 ........................................................ ( 4 )

A

i C D

B

54

Pada titik D : i4 + i5 = i ........................................................ ( 5 )

Pada titik C : i2 + i3 = i5 ....................................................... ( 6 )

Dengan 6 buah persamaan di atas, dapat dihitung i1 ; i2 ; i3 ; i4 ; i5 dan i .

H. Penelitian yang relevan

Pembelajaran berbasis tantangan (CBL) dibangun berdasarkan kesuksesan

daripada model pembelajaran berbasis masalah (Problem Based Learning) dimana

siswa turut serta dalam skenario kerja atau permasalahan dalam kehidupan nyata

secara langsung. Seperti dalam pembelajaran berbasis masalah, tugas utama guru

mulai dari membagi informasi untuk memandu mengkonstruksi pengetahuan oleh

para siswanya berkaitan dengan permasalahan yang terdefinisikan. Siswa

menemukan kembali permasalahan, membangun pertanyaan penelitian,

menginvestigasi topik menggunakan sumber utama secara luas dan bervariasi, dan

mengerjakan bermacam-macam solusi yang mungkin sebelum mengidentifikasi

satu penalaran yang paling mungkin. Berikut ini beberapa hasil studi

internasional menggunakan pembelajaran berbasis masalah:

1) Liu, Min. 2005. Motivating Students Through Problem-based Learning.

University of Texas – Austin. Hasil studi menunjukkan ada peningkatan yang

signifikan terhadap pengetahuan sains siswa dari pre-test ke post-test. Sikap

siswa, pengetahuan sains dan motivasi terhadap sains lebih tinggi setelah

pembelajaran. Pembelajaran memberikan dampak yang positif pada siswa

kelas 6. Tidak ada perbedaan yang signifikans antara gender terhadap

pengetahuan sains, sikap dan motivasi siswa.

55

2) Awang , Halizah and Ishak Ramly. 2008. Creative Thinking Skill

Approach Through Problem-Based Learning: Pedagogy and Practice in

the Engineering Classroom. International Journal of Social Sciences 3;1

© www.waset.org Winter 2008. Hasil studi mengindikasikan bahwa

pembelajaran berbasis masalah dapat meningkatkan keterampilan berpikir

kreatif siswa bila dibandingkan dengan yang menggunakan pendekatan

konvensional.

3) Ak.noglu, Orhan and Ruhan Özkardes Tandogan. 2007. The Effects of

Problem-Based Active Learning in Science Education on Students’ Academic

Achievement, Attitude and Concept Learning. Eurasia Journal of Mathematics,

Science & Technology Education, 2007, 3(1), 71-81. Tujuan dari studi ini

adalah untuk mendeterminasikan efek problem-based active learning pada

pendidikan sains terhadap prestasi akademik dan konsep pembelajaran.

Instrument pengukuran yang di gunakan adalah tes prestasi, pertanyaan

terbuka. Dan pertanyaan skala sikap. Data yang diperoleh dan dievaluasi

menunjukkan bahwa problem-based active learning memberikan efek positif

terhadap prestasi akademik, konsep pembelajaran siswa, serta menjaga

miskonsepsi menjadi kecil.