Pengaruh lingkungan Laboratorium BerbasisKomputer Terpadu dalam Pemahaman Siswa pada Konsep Fisika Sifat Gelombang BunyiDiajukan Dalam Memenuhi Mata Kuliah Studi Hasil Penelitian

Nama : Vivi SeptianiNIM: (06121411029)Dosen Pengasuh: Taufiq, S.Pd., M.Pd.

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKANPROGRAM STUDI PENDIDIKAN FISIKAUNIVERSITAS SRIWIJAYA2015Pengaruh Lingkungan Laboratorium Berbasis Komputasi Terpadu dalam Pemahaman Konsep Fisika Siswa pada Sifat Gelombang Bunyi

PenulisAudcharaporn Gunhaart , Niwat Srisawasdi LoeiPittayakom school, Loei-Dhansai Road, Loei 42000, Thailand Faculty of Education, Khon Kaen University,123 Mittraphap High-way, Khon Kaen 40002, Thailand

Kata Kunci : Lingkungan laboratorium ilmiah, laboratorium mikro komputer, simulasi komputer, pemahaman konseptual, perubahan konseptual.

AbstrakIntegrasi lingkungan laboratorium komputer seperti mikro komputer berbasis laboratorium (MBL) dan simulasi komputer disebutkan dalam komunitas ilmu keguruan dan praktisi serta dimanfaatkan sebagai bagian yang terintegrasi pada kelas berbasis inkuiri ilmiah, kedepannya dapat meningkatkan pengajaran ilmiah guru dalam proses belajar siswa dalam ilmu pengetahuan sebagai "alat kognitif terintegrasi". Pengaruh dari pembelajaran terstruktur dengan lingkungan laboratorium ilmu pengetahuan pada pemahaman konseptual siswa dan perubahan konseptual tentang sifat gelombang bunyi dipaparkan dalam makalah ini. 30 siswa Thailand Kelas 11 berpartisipasi dalam penelitian ini selama dua minggu. Metodologi penelitian yang digunakan adalah Metode campuran, dilakukan untuk mengeksplorasi hasil kuantitatif dan kualitatif dari pemahaman konseptual siswa sebelum dan setelah berpartisipasi dalam lingkungan, dan menjelaskan secara kualitatif fenomena perubahan pemahaman mereka. Hasil kualitatif menunjukkan bahwa pemahaman konseptual fisika siswa tentang sifat gelombang Bunyi meningkat sesudah mengikuti penelitian ini, dan hasil kuantitatif berdasarkan susunan pasangan uji Wilcoxon yang menunjukkan bahwa lingkungan ini menyebabkan prestasi mereka meningkat secara signifikan dan memperoleh skor konseptual lebih baik pada akhir pembelajaran. Selain itu, analisis kualitatif menunjukkan bahwa siswa mengalami perubahan pemahaman konseptual tentang sifat gelombang bunyi dalam tiga karakteristik seperti diferensiasi, kelas lanjutan, dan pembuatan ulang konsep. Temuan ini menyarankan bahwa lingkungan laboratorium ilmiah bisa membantu siswa untuk meningkatkan pemahaman mereka tentang konsep fisika tentang sifat gelombang bunyi melalui proses perubahan konseptual.

1. PendahuluanMasalah dan kesulitan belajar konseptual dalam ilmu pengatahuan telah ditemukan secara luas di semua usia dan level penelitian ilmu pengetahuan dalam dunia pendidikan (Zacharia, 2007). Siswa dari segala usia datang ke kelas sains dengan ide-ide biasa, pengalaman yang berbeda, konsepsi tidak terstruktur, dan pemahaman awal yang biasanya tidak ilmiah serta salah menafsirkan istilah-istilah dalam ilmu pengetahuan, penggambaran ilmu pengetahuan tak berarti mengenai dunia fisik, penjelasan yang tidak masuk akal tentang bagaimana dan mengapa segala sesuatu berfungsi selama bertahun-tahun tanpa henti tidak sesuai dengan pengalaman (Postner et al., 1982). Dasar ilmiah yang sering mengganggu proses konstruktif pembelajaran konseptual dalam ilmu pengetahuan dan mempengaruhi kemampuan siswa untuk mengubah penjelasan ilmiah tentang apa yang dipelajari di kelas menjadi pengetahuan yang berguna untuk proses penggambaran gagasan ilmiah (Duschl & Gitomer, 1991; Zacharia, 2007). Situasi ini memperkuat upaya pendidik dan peneliti pendidikan untuk mendorong perubahan konseptual dalam rangka pengenalan asimilasi atau akomodasi konsepsi ilmiah yang akurat (Postner et al, 1982).Praktek ilmiah berbasis penyelidikan ini harus dilakukan di laboratorium, ruang kelas, atau bidang di mana siswa diberi kesempatan untuk berinteraksi langsung dengan fenomena alam atau dengan data yang berasal dari fenomena tersebut (Pyatt & Sims , 2011). Penelitian telah menunjukkan bahwa siswa dapat memberikan pengalaman belajar yang efektif melalui penggunaan metode eksperimen berbasis penyelidikan yang sebenarnya (Hofstein & Lunetta, 2004) dan melalui penggunaan lingkungan laboratorium virtual yang mendukung eksperimen, seperti simulasi komputer yang interaktif (Zacharia & Anderson, 2003). Tidak hanya itu, penggunaan lingkungan yang nyata dan virtual dapat digunakan sebagai alat kognitif dalam lingkungan belajar untuk perubahan konseptual (Hofstein & Lunetta , 2004; Zacharia & Anderson, 2003). Selain itu, penggabungan lingkungan aktual dan virtual sebagai alat kognitif terpadu telah dilaporkan secara efisien dapat meningkatkan proses mekanisme perubahan pemahaman konseptual dalam keilmuan (Jaakkola, Nurmi, & Veemans, 2011; Olympiou & Zacharia 2012 ; Zacharia , 2007).

2. Tinjauan Pustaka2.1 . Integrasi lingkungan laboratorium komputer di bidang pendidikan sainsBaru-baru ini , pendekatan eksperimen kontemporer berbasis inkuiri dari laboratorium sains untuk pembelajaran (hands-on) dan virtual (simulasi) komputer berbasis penelitian laboratoarium merupakan integrasi yang terkini. Pengguna kedua lingkungan laboratorium komputer telah melaporkan bahwa mereka mendapatkan hasil pada proses perubahan konseptual, dan membantu siswa memperbaiki serta membenarkan pemahaman non ilmiah dan untuk meningkatkan pemahaman konsep-konsep ilmiah mereka (Jaakkola, Nurmi, & Veemans, 2011; Olympiou & Zacharia, 2012; Zacharia, 2007). Laboratorium komputer yang sebenarnya telah disebut "physicality" atau "eksperimen nyata" yang dapat meningkatkan kebenaran, penerapan proses ilmiah, praktek dan memfasilitasi konsep konkrit ke abstrak fenomena dunia nyata ( Pyatt & Sims, 2011). Sebaliknya, lingkungan virtual laboratorium komputer telah dimaksudkan untuk "Virtuality" atau "Simulasi eksperimen" yang lebih unggul dari segi portabilitas, keamanan, efisiensi biaya, meminimalkan kesalahan, amplifikasi atau pengurangan dimensi temporal dan spasial, fleksibel, cepat dan dinamis dalam menampilkan data (Zacharia ,2007). Para peneliti menemukan bahwa eksperimen simulasi komputer dapat dilakukan dengan berbagai perbaikan dan menghasilkan perubahan terhadap pemahaman lain yang berpegang pada peserta didik ( Bell & Trundle , 2008; Zacharia & Anderson, 2003; Zacharia , 2007).

3. Metode3.1 . Desain penelitianDalam rangka untuk mencari pengaruh Lingkungan laboratorium komputerisasi ilmiah pada pemahaman konseptual fisika siswa tentang sifat gelombang bunyi, penelitian ini menggunakan desain penelitian metodologi campuran. Para peneliti melakukan desain pra - eksperimen pada metodologi penelitian kuantitatif untuk membandingkan skor pemahaman konseptual pada awal dan akhir penelitian dari satu kelompok yang ditentukan, sebagai terhadap kelompok tersebut diberikan pretest-posttest. Selain itu, preneliti mengumpulkan data kualitatif seperti karakteristik pemahaman konseptual dan jenis perubahan konseptual, para peneliti melakukan desain penelitian fenomenologis untuk menjelaskan fenomena perubahan konseptual siswa, dengan menggunakan metode analisis isi.

3.2 . Peserta Penelitian30 siswa Thailand dari kelas XI berpartisipasi dalam penelitian ini. Penelitian dilakukan selama semester ke-2 tahun akademik 2010. Para peserta terdiri 17 laki-laki dan 13 perempuan dan usia mereka berkisar 15-17 tahun. Mereka semua sedang belajar dalam program IPA dan mereka memiliki keterampilan dasar yang memuaskan dalam menggunakan komputer, tetapi mereka tidak pernah punya pengalaman dengan menggunakan komputer untuk percobaan di laboratorium.

3.3 . Domain Pengetahuan KonseptualGelombang bunyi adalah topik mendasar yang terdapat di banyak kurikulum pendidikan dasar nasional. Dalam kurikulum pendidikan dasar di Thailand, sifat-sifat gelombang bunyi adalah topik yang ditekankan untuk hampir semua tingkatan. Untuk penelitian ini, pengetahuan konseptual yang dipelajari adalah sifat-sifat gelombang bunyi termasuk: 1) refleksi, yang dapat dijelaskan sebagai memantulan dari gelombang bunyi ketika mengenai suatu permukaan; 2) refraksi, yang dijelaskan oleh sebagian besar orang sebagai perubahan arah atau pembelokan gelombang bunyi, ketika keluar dari satu media ke media yang lain; 3) difraksi, yang dapat dijelaskan sebagai perubahan arah gelombang suara karena melewati sebuah celah atau penghalang ; dan 4) gangguan, yang dijelaskan sebagai fenomena yang terjadi ketika dua gelombang suara bertemu saat berjalan di sepanjang medium yang sama.

3.4. Bahan Pembelajaran3.4.1. Laboratorium berbasis mikrokomputer (MBL) Mikro komputer berbasis laboratorium (MBL) dari Vernier Software & Technology digunakan sebagai alat untuk berfikir ilmiah untuk meningkatkan pembangunan pemahaman konseptual fisika tentang sifat-sifat gelombang bunyi pada tingkat makroskopik (teramati), seperti ditunjukkan pada Gambar 1.

3.4.2 . Simulasi komputerSimulasi komputer Fisika Teknologi Pendidikan ( PhET ) digunakan sebagai alat kognitif belajar konseptual untuk meningkatkan pembangunan pemahaman konseptual fisika tentang sifat-sifat gelombang bunyi pada tingkat mikroskopis (unobservable), sebagai ditunjukkan pada Gambar 2 .

3.4.3 . Bentuk survei model mentalBentuk survei model mental adalah alat evaluasi untuk menentukan pemahaman konseptual siswa dalam model mental mereka. Penggambaran dan penalaran Ad hoc yang digunakan untuk mengembangkan formulir untuk para peserta, seperti yang ditampilkan di Gambar 3. Bentuk terdiri dari empat item yang pada sifat-sifat gelombang suara.

3.5. Pengumpulan dataUntuk menyelidiki karakteristik dari pemahaman konseptual siswa dan nilainya, tipe perubahan konseptual, bentuk survey model mental telah diberikan kepada masing-masing siswa pada awal dan akhir pembelajaran berbasis inkuiri tentang sifat gelombang bunyi sebagai pretes dan postes. Siswa telah menghadiri pembelajaran tentang sifat gelombang bunyi selama 2 minggu. Pada Akhirnya, semua data yang terkumpul telah dianalisis dalam 2 minggu setelahnya.

3.6 . Analisa DataUntuk analisis karakteristik pemahaman konseptual siswa, analisis konten berdasarkan konsep ontologi ilmiah yang dipelajari terutama digunakan untuk mereka menggambarkan Ad hoc dan penalaran baik pretest dan posttest. Setelah itu, penilaian dan sistem skor rubrik untuk mengevaluasi pemahaman konseptual dikembangkan dan kemudian penggambaran dan penalaran Ad Hoc ditandai dan dinilai secara kuantitatif. Analisis statistik Wilcoxon sesuai dengan susunan pasangan uji digunakan untuk membandingkan perbedaan antara skor pretest dan posttest. Untuk analisis siswa, jenis perubahan konseptual analisis konten berdasarkan Dykstra, Boyle, & kerangka Monarch, juga digunakan untuk menggambarkan analisa perubahan konseptual.

4. Hasil4.1 . Pemahaman konseptual Fisika dalam sifat gelombang bunyi.Perbandingan skor pre-test dan post-test pemahaman konseptual berdasarkan analisis statistik nonparametrik Wilcoxon sesuai dengan susunan pasangan uji menemukan bahwa skor postest siswa, pada pemahaman konseptual dalam fisika sifat gelombang bunyi secara signifikan lebih tinggi daripada pretest ( Z = -4,791 , p < .05 ). Statistik Wilcoxon sesuai dengan susunan pasangan uji siswa, pemahaman konseptual yang ditampilkan pada Tabel 1 .

4.2 . Perubahan Pemahaman Konseptual Siswa pada Gelombang BunyiPada Tabel 2, disajikan hasil siswa dalam perubahan pemahaman konseptual pada sifat gelombang bunyi. Perubahan pemahaman siswa pada peringkat tes untuk penilaian pemahaman konseptual fisika siswa, pemahaman konseptual telah ditemukan dalam tiga jenis seperti diferensiasi, kelas ekstensi, dan konseptualisasi, sekitar empat konsep fisika sifat gelombang suara termasuk refleksi, refraksi, difraksi, dan interferensi seperti yang ditampilkan di Tabel 2.

5. PembahasanHasil kuantitatif menunjukkan bahwa, skor post-test siswa, pemahaman konseptual dalam Fisika sifat gelombang bunyi lebih tinggi secara signifikan dibandingkan skor pre-test. Sejalan dengan itu, hasil kualitatif menunjukkan bahwa karakteristik siswa pada saat pre tes dalam sifat gelombang bunyi telah diubah dalam membandingkan dengan pemahaman konseptual mereka setelah dilakukan penelitian, lebih ilmiah dan lebih akurat dan diperpanjang sebagai pemahaman ilmiah. Analisis kualitatif juga mengungkapkan bahwa, perubahan konseptual dalam fisika sifat gelombang bunyi terjadi pada tiga jenis perubahan konseptual termasuk diferensiasi, kelas ekstensi, dan konseptualisasi. Temuan ini jelas menunjukkan efisiensi lingkungan laboratorium terpadu berbasis komputer (eksperimen aktual dan virtual) bahwa secara efektif dapat membantu siswa untuk mengubah dan mengubah konsepsi ilmiah dan alternatif mereka, masing-masing, untuk dapat diterima sebagai konsep ilmiah dalam komunitas ilmu pengetahuan. Oleh karena itu, jenis lingkungan belajar seperti ini dapat ditetapkan sebagai alat kognitif terpadu yang efektif bagi siswa untuk belajar suatu konsep ilmu.

6. KesimpulanMakalah ini melaporkan keefektifan penggunaan integrasi yang aktual; ( hands -on ) dan virtual ( simulasi ) lingkungan laboratorium komputer untuk membantu siswa, pembelajaran konseptual pada sifat gelombang bunyi. Jenis lingkungan belajar ilmu tertentu digambarkan bahwa hal itu dapat efektif untuk mengintegrasi alat kognitif untuk memperbaiki dan meningkatkan pemahaman siswa, pemahaman konseptual siswa terhadap sifat gelombang bunyi. Akhirnya, temuan penelitian ini menawarkan kepada guru fisika tentang pemahaman baru mengenai bagaimana membantu siswa mengubah konsep pemahaman lain yang diintegrasikan menggunakan Laboratorium Berbasis Komputer Terpadu.

Ucapan Terima KasihPenulis ingin mengucapkan terima kasih atas dukungan beasiswa oleh Lembaga Promosi Pengajaran Sains dan Teknologi ( IPST ), Thailand. Para penulis juga ingin mengakui Fakultas Pendidikan, Khon Kaen University, Thailand, untuk dukungan keuangan dari kontribusi studi ini, dan Khon Kaen University. ReferensiBell, R. L., & Trundle, K. C. (2008). The use of a computer simulation to promote scientific conceptions of moon phases. Journal of Research in Science Teaching, 45(3), 346-372.Duschl, R., & Gitomer, D. (1991). Epistemological Perspectives on conceptual change: implications for educational practice. Journal of Research in Science Teaching, 28 (9), 839- 858. Dykstra, D.I., Boyle, C.F., & Monarch, I.A. (1992). Studying conceptual change in learning physics. Science Education, 76, 615-652. Hofstein, A. & Lunetta, V.N. (2004). The laboratory in science education: Foundation for the 21 st century. Science Education, 88, 28-54. Jaakkola, T., Nurmi, S., & Veermans, K. (2011). A comparison of students' conceptual understanding of electric circuits in simulation only and simulation-laboratory contexts. Journal of Research in Science Teaching, 48(1), 71-93. Olympiou, G., Zacharia, Z.C. (2012). Blending physical and virtual manipulatives: An effort to improve students' conceptual understanding through science laboratory experimentation. Science Education, 96(1), 21-47. Posner, G.J., Strike, K.A., Hewson, P.W., & Gertzog, W.A. (1982). Accommodation of a scientific conception: Towards a theory ofconceptual change. Science Education, 66 (2), 211-227. Pyatt, K., & Sims, R. (2011). Virtual and physical experimentation in inquiry-based science labs: attitudes, performances and access. Journal of Science Education and Technology, DOI 10.1007/s10956-011-9291-6 Zacharia, Z.C. (2007). Comparing and combining real and virtual experimentation: An effort to enhance studentsconceptual understanding of electric circuits. Journal of Computer Assisted Learning, 23, 120-132. Zacharia, Z., & Anderson, O. (2003). The effects of an interactive computer-based simulation prior to performing a laboratory inquiry-based experiment on student conceptual under standing of physics American Journal of Physics, 71, 618.