PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS PROBLEM BASED

LEARNING (PBL) UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN

BERPIKIR KRITIS PADA MATERI USAHA

DAN ENERGI DI SMA/MA

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister

Program Studi Magister Pendidiakan Sains Minat Utama Fisika

Oleh:

Ulfatun Handayani

S831402075

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

ii

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:

1. Tesis yang berjudul: “Pengembangan Modul Fisika Berbasis Problem Based

Learning (PBL) untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis pada

Materi Usaha dan Energi Di SMA/MA” ini adalah karya saya sendiri dan bebas

plagiat, serta tidak terdapat karya ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk

memperoleh gelar akademik serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah

ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali tertulis digunakan sebagai acuan

dalam naskah tesis ini dapat dibuktikan terdapat unsur-unsur plagiasi, maka saya

bersedia menerima sanksi, baik tesis beserta gelar magister saya dibatalkan serta

diproses sesuai dengan peraturan perundang-undangan yang berlaku.

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi tesis pada jurnal atau forum ilmiah harus

seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan FKIP UNS sebagai

institusinya. Apabila dalam waktu sekurang-kurangnya satu semester (enam bulan

sejak pengesahan Tesis) saya tidak melakukan publikasi dari sebagian atau

keseluruhan Tesis ini, maka Program Studi Pendidikan Sains FKIP UNS berhak

mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Program Studi

Pendidikan Sains FKIP UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan

publikasi ini, maka saya bersedia mendapatkan sanksi akademik yang berlaku.

Surakarta, 2016

Mahasiswa

Ulfatun Handayani

NIM S831402074

iii

iv

v

MOTTO

“Bahwa Allah tidak akan merubah keadaan suatu kaum sebelum

mereka mengubah keadaannya sendiri”

(Q.S Ar-Ra’du 11 )

“Barang siapa menempuh satu jalan untuk mencari ilmu pengetahuan

maka Allah akan memudahkan kepadanya

jalan menuju surga.”

(H.R. Muslim)

“Tetaplah berusaha dan jangan ada kata putus asa, teruslah berdoa

dan berihktiar pasti ada jalan keluar untuk meraih keinginan

dan cita-cita yang kita impikan.”

(Penulis)

vi

PERSEMBAHAN

Tesis ini ku persembahkan Kepada:

1. kedua orang tuaku (Bpk Hanafi and Ibu Hamimah) yang sangat ku cintai,

yang selalu memberikan dukungan berupa moril, material, dan spiritual

kepada penulis. Atas ridho kalian yang selalu mendukung kerja kerasku

serta menyertai perjuanganku dengan ketulusan do’a yang tiada

hentinya.

2. AdekQ (Muhidin Al-Zarkani) yang selalu ngangenin sehingga penulis

termotivasi dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini.

3. Keluaragaku, Saudara-saudaraku, and Teman-temanku yang selalu

mendukung kerja kerasku serta menyertai perjuanganku dengan

ketulusan do’a yang tiada hentinya, semoga Allah SWT membalasnya

dengan balasan yang setimpal.

4. Almamaterku Universitas Sebelas Maret yang telah menjadi layar dalam

mengarungi samudera kehidupan ini.

Amin Ya Robbal ‘Alamin.

Thank You All…..

vii

Ulfatun Handayani. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Problem Based

Learning (PBL) Untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Pada Materi

Usaha dan Energi Di SMA/MA. Tesis. Pembimbing: Dr. M. Masykuri, M.Si.

Kopembimbing: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Program Studi Magister Pendidikan

Sains Minat Utama Fisika, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

ABSTRAK

Penelitian ini bertjuan untuk; (1) mengetahui karakteristik modul Fisika berbasis

Problem Based Learning (PBL) pada materi usaha dan energi di SMA/MA; (2)

mengetahui kelayakan modul Fisika berbasis PBL pada materi usaha dan energi di

SMA/MA; (3) mengetahui modul fisika berbasis PBL efektif untuk meningkatkan

keterampilan berpikir kritis pada materi usaha dan energi di SMA/MA

Metode penelitian ini adalah R&D dengan mengacu model 4-D (four D model)

yang dikemukakan oleh Thiagarajan. Model 4-D terdiri dari define (pendefinisian),

design (perancangan), develop (pengembangan), dan disseminate (penyebarluasan).

Modul tersebut disusun dengan muatan berbasis Problem Based Learning (PBL) yang

terdiri dari siswa terlibat aktif pada pemecahan masalah, siswa dapat memecahkan

masalah dengan mengumpulkan data, siswa mengembangkan hasil karyanya, dan siswa

dapat menganalisis hasil pemecahan masalahnya. Selain itu, modul juga dilengkapi

dengan tahapan PBL yang dimunculkan sebagai kerangka dalam modul karena

merupakan bagian dari pendekatan saintifik yang perlu dikembangkan pada kurikulum

2013. Modul dinilai berdasarkan kelayakan materi, media, dan bahasa, serta uji coba

(terbatas dan kelompok besar) kepada siswa, dan tahap penyebaran pada Guru Fisika.

Pengumpulan data penelitian menggunakan angket analisis kebutuhan, lembar validasi,

angket respon, dan angket disseminate (penyebaran).

Hasil penelitian sebagai berikut: (1) modul fisika disusun dengan berbasis PBL

untuk meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa memiliki ciri yaitu langkah

pembelajaran pada modul disesuaikan dengan langkah pembelajaran berbasis PBL; (2)

modul dikategorikan layak dengan hasil perhitungan (ahli materi, ahli media, ahli

bahasa, guru, dan teman sejawat) yang menunjukkan nilai rata-rata 86,78 > cut off

85,12 serta didukung dengan respon positif dari siswa dan hasil disseminate yang

dilakukan pada Guru fisika yang mengkategorikan modul sangat baik; (3) penggunaan

modul tersebut dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa berdasarkan hasil

perhitungan N-Gain menunjukkan nilai 0,43 dengan kategori sedang.

Kata kunci: Modul, Problem Based Learning (PBL), Keterampilan Berpikir Kritis.

viii

Ulfatun Handayani. 2016. Development of Physics Module Basis Problem Based

Learning (PBL) to Increase the Critical Thinking Skill of Effort and Energy

Material in SMA/MA. Thesis. Consultant: Dr. M. Masykuri, M.Si.Co-Consultant: Dr.

Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Study Program of Master Degree of Physics Sains

Education, Education and Teacher faculty, Sebelas Maret University.

ABSTRACT

This research was purposed; (1) to know the characteristics of physics module

basis Problem Based Learning (PBL) in effort and energy material in SMA/MA (2) to

know the expedience of physics module basis Problem Based Learning (PBL) in effort

and energy material in SMA/MA; (3) to know the of physics module basis PBL

effectively can increase a critical thinking skill in effort and energy material in

SMA/MA.

This research was R&D method referenced to 4-D model (four D model) which

was pointed by Thiagarajan. 4-D model consist of define, design, develop and

disseminate. This module was arranged with load basis Problem Based Learning (PBL)

consisted of student who active in problem solving, student can solve the problem by

collecting the data, student develops his activity, and student can analyse the result of

the problem solving. In other hands, a module was also completed by PBL stage which

was appeared as a framework in module because it was a part of scientific approach that

necessitate to develop in curriculum 2013. A module was valued through of the

expedience of material, media, language, and test (small or big groups) to students, and

spread phase to the physics teachers. Technique of collecting data used questionnaire

and requirement analysis manual, validation paper, response requirement, and

disseminate requirement.

The results of this research were; (1) physics module was arranged with basis

PBL to increase the critical thinking skill of student had characteristic as the teaching

step in the module relied on the teaching step of PBL (2) a module can be categorized in

reasonable with extrapolation result (material expert, median expert, language expert,

teacher and close friends) that showed average value 86, 78 > cut off 85, 12 and

supported with positive response from student and disseminate result that was done to

the physic teacher who categorized very good module (3) the usage of the module can

increase the student critical thinking skill through the count result N-Gain showing 0.43

with average category.

Keyword: Module, Problem Based Learning (PBL), the critical thinking skill

ix

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena limpahan rahmat

dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul

“Pengembangan Modul Fisika Berbasis Problem Based Learning (PBL) untuk

Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis pada Materi Usaha dan Energi di

SMA/MA”. Sholawat serta salam penulis haturkan kepada Nabi Muhammad SAW,

yang telah menuntun ummat sehingga bisa mengenal yang baik dan yang tidak baik.

Dalam penyusunan tesis ini, penulis menyadari tidak akan selesai tanpa bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis

mengucapkan terimakasih kepada:

1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., selaku Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan izin

penelitian dalam menyelesaikan tesis ini.

2. Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., selaku Kepala Program Studi Magister Pendidikan

Sains Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta

dan sekaligus selaku dosen Pembimbing yang telah memberikan motivasi,

bimbingan, arahan, ide dan pemikiran yang berharga sehingga tesis ini terselesaikan

dengan baik.

3. Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd., selaku dosen Kopembimbing yang telah

memberikan motivasi, bimbingan, arahan, ide dan pemikiran yang berharga

sehingga tesis ini terselesaikan dengan baik.

4. Bapak dan Ibu Dosen, khususnya Program Studi Magister Pendidikan Sains

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta yang

telah banyak memberikan bimbingan dan ilmu pengetahuan kepada penulis selama

menempuh kuliah di Program Pascasarjana.

5. Ibu Aminah, S.Pd, Guru Fisika SMA Negeri I Suralaga yang telah mengijinkan dan

membantu selama pelaksanaan penelitian.

6. Siswa-siswi SMA I Suralaga yang telah membantu terlaksananya penelitian.

7. Kedua orang tua, adek, dan segenap keluarga yang telah memberikan doa, motivasi,

serta dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.

x

8. Teman-teman mahasiswa Program Studi Magister Pendidikan Sains Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta minat utama

Fisika angkatan 2014 yang telah banyak memberikan motivasi, dukungan dan

masukan dalam penyusunan tesis ini.

9. Semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu

penulis dalam menyelesaikan penyusunan tesis ini.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tesis ini masih banyak

kekurangannya, oleh karena itu penulis berharap kepada semua pihak untuk

memberikan saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan tesis ini.

Pada akhirnya penulis berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi dunia pendidikan.

Surakarta, 2016

Penulis

xi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ........................................... ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................................ iii

PENGESAHAN PENGUJI ...................................................................................... iv

MOTTO .................................................................................................................... v

PERSEMBAHAN .................................................................................................... vi

ABSTRAK ............................................................................................................... vii

ABSTRACT ............................................................................................................... viii

PRAKATA ............................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ............................................................................................................ xi

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xvi

BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

A. Latar Belakang Masalah ............................................................................... 1

B. Rumusan Masalah ......................................................................................... 6

C. Tujuan Penelitian .......................................................................................... 6

D. Manfaat Penelitian ........................................................................................ 7

E. Spesifikasi Produk yang Dikembangkan ...................................................... 7

F. Asumsi dan Keterbatasan yang Dikembangkan ........................................... 8

G. Definisi Istilah .............................................................................................. 8

BAB II LANDASAN TEORI .................................................................................. 10

A. Tinjauan Pustaka ........................................................................................... 10

1. Problem Based Learning (PBL) .............................................................. 10

a. Pengertian PBL .................................................................................. 10

b. Teori Belajar yang Mendukung PBL ................................................. 11

c. Karakteristik PBL .............................................................................. 12

d. Langkah-langkah Tahapan PBL ......................................................... 14

xii

e. Kelebihan dan Kekurangan PBL ....................................................... 16

2. Modul ....................................................................................................... 17

a. Pengertian Modul ............................................................................... 17

b. Tujuan dan Manfaat Penyusunan Modul ........................................... 18

c. Prinsip-prinsip Penyusunan Modul .................................................... 19

d. Karakteristik Modul Pembelajaran Fisika ......................................... 19

e. Komponen-komponen Penyusun Modul Fisika ................................. 19

f. Langkah-langkah Penyusun Modul Fisika ......................................... 22

g. Kelebihan dan Kekurangan Modul Fisika ......................................... 23

3. Pembelajaran Fisika ................................................................................ 24

4. Keterampilan Berpikir Kritis .................................................................. 26

a. Pengertian Berpikir Kritis ................................................................. 26

b. Komponen dan langkah-langkah berfikir kritis ................................ 28

c. Karakteristik Keterampilan Berpikir Kritis ...................................... 29

5. Usaha dan Energi .................................................................................... 30

a. Usaha ................................................................................................ 30

b. Energi ............................................................................................... 31

c. Daya .................................................................................................. 31

B. Penelitian yang Relevan ............................................................................... 31

C. Kerangka Berpikir ........................................................................................ 34

BAB III METODE PENELITIAN PENGEMBANGAN ........................................ 36

A. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................................ 36

B. Subyek Penelitian .......................................................................................... 36

C. Desain Pengembangan ................................................................................... 36

D. Prosedur Pengembangan ............................................................................... 38

E. Instrumen Pengumpulan Data ....................................................................... 41

F. Teknik Analisis Data .................................................................................... 43

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ......................................... 48

A. Deskripsi hasil prosedur pengembangan produk .......................................... 48

1. Tahap Pendefinisian (Define) ................................................................. 48

2. Tahap Perancangan (Design) ................................................................... 51

3. Tahap Pengembangan (Develop) ............................................................ 54

xiii

4. Tahap Penyebaran (Disseminate) ........................................................... 64

B. Pembahasan .................................................................................................. 65

C. Temuan Dilapangan ...................................................................................... 76

D. Keterbatasan Penelitian ................................................................................ 77

BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN ............................................ 79

A. Kesimpulan ................................................................................................... 79

B. Implikasi ....................................................................................................... 80

C. Saran ............................................................................................................. 80

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................... 81

LAMPIRAN ............................................................................................................. 85

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sintaks Problem Based Learning (PBL) ..................................................... 15

Tabel 2.2 Hubungan Media Pembelajaran dengan Tujuan Pembelajaran ................... 22

Tabel 2.3 Aspek Keterampilan Berpikir Kritis ............................................................ 30

Tabel 3.1. Analisis Validasi Produk Oleh Para Ahli ................................................... 42

Tabel 3.2 Aturan Pemberian Skor ............................................................................... 43

Tabel 3.3 Kriteria Kategori Penilaian Ideal ................................................................ 44

Tabel 3.4 Kriteria Penilaian Modul ............................................................................. 45

Tabel 3.5 Skor Angket Berdasarkan Skala Likert ....................................................... 45

Tabel 3.6 Distribusi Frekuensi ..................................................................................... 46

Tabel 3.7 Kategori N-Gain .......................................................................................... 47

Tabel 4.1. Hasil Analisis Validasi Produk Oleh Para Ahli ........................................... 54

Tabel 4.2 Hasil Validasi dan Revisi Modul Oleh Validator ........................................ 56

Tabel 4.3 Hasil Angket Uji Coba Terbatas .................................................................. 61

Tabel 4.4 Hasil Angket Keterbacaan Modul pada Uji Coba Terbatas ........................ 62

Tabel 4.5 Hasil Revisi Setelah Uji Coba Terbatas ...................................................... 62

Tabel 4.6 Penilaian Psikomotorik ................................................................................. 63

Tabel 4.7 Penilaian Keefektifan ................................................................................... 64

Tabel 4.8 Hasil Analisis Respon Guru Terhadap Modul Berbasis PBL ..................... 65

Tabel 4.9 Aspek Keterampilan Berpikir Kritis ............................................................ 71

Tabel 4.10 Hasil Keterlaksanaan Sintak PBL ............................................................. 72

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Kerucut Pengalaman Edgar Dale ............................................................ 21

Gambar 3.1 Langkah-langkah Pengembangan Modul Fisika Berbasis PBL .............. 37

Gambar 3.2 Rentang Skor Angket Berdasarkan Skala Likert ..................................... 46

Gambar 4.1 Tampilan Halaman Depan ....................................................................... 52

Gambar 4.2 Petunjuk Penggunaan Modul ................................................................... 52

Gambar 4.3 Tampilan Awal Modul ............................................................................. 52

Gambar 4.4 Tampilan Forum Diskusi dan Rancangan Eksperimen ........................... 53

Gambar 4.5 Tampilan Materi dan Soal Evaluasi ......................................................... 53

Gambar 4.6 Tampilan Cover Belakang Modul ........................................................... 53

Gambar 4.7 Diagram Penilaian Psikomotorik .............................................................. 63

Gambar 4.8 Diagram Penilaian Keefektifan................................................................. 64

Gambar 4.9 Diagram Keterampilan Berpikir Kritis .................................................... 71

Gambar 4.10 Diagram Keterlaksanaan Sintak PBL .................................................... 72

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lam. Halaman

1. Angket Analisis Kebutuhan Guru .................................................................... 85

2. Angket Analisis Kebutuhan Siswa ................................................................... 88

3. Angket Validasi Modul Komponen Materi ...................................................... 91

4. Angket Validasi Modul Komponen Kebahasaan ............................................ 95

5. Angket Validasi Modul Komponen Media ..................................................... 98

6. Angket Validasi Modul Komponen Guru dan Teman Sejawat ....................... 111

7. Angket Keterbacaan Modul .............................................................................. 121

8. Angket Respon Siswa ....................................................................................... 122

9. Silabus .............................................................................................................. 125

10. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran (RPP) ...................................................... 129

11. Keterlaksanaan Langkah Pembelajaran PBL ................................................... 138

12. Instrumen Soal Validitas .................................................................................. 139

13. Instrumen Berpikir Kritis ................................................................................. 146

14. Hasil Angket Analisis Kebutuhan Guru ........................................................... 151

15. Hasil Angket Analisis Kebutuhan Siswa .......................................................... 156

16. Hasil Analisis Angket Keterbacaan Modul ...................................................... 159

17. Hasil Analisis Angket Respon Siswa .............................................................. 160

18. Hasil Analisis Angket Penilaian Produk oleh Validator .................................. 162

19. Hasil Analisis Angket Penyebaran Modul ........................................................ 172

20. Hasil Analisis Keterlaksanaan Langkah Pembelajaran PBL ............................ 175

21. Hasil Analisis Aspek Keterampilan Berpikir Kritis ......................................... 176

22. Hasil Analisis N-Gain Score Siswa .................................................................. 178

23. Hasil Analisis Quest ......................................................................................... 179

24. Hasil Analisis Pengamatan Aspek Psikomotor dan Keefektifan Siswa ........... 212

25. Hasil UN dan US SMA Negeri 1 Suralaga Tahun 2014 dan 2015 ................... 214

26. Lembar Kerja Siswa (LKS) .............................................................................. 216

27. Foto Hasil Penelitian ........................................................................................ 218