PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY

LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED

LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN

BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI

SMA/MA DI SURAKARTA

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister

Program Studi Magister Pendidikan Sains

Oleh:

Delisma Wisnu Adi

NIM S831402017

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

ii

PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS DISCOVERY

LEARNING DENGAN PENDEKATAN PROBLEM BASED

LEARNING UNTUK MENINGKATKAN KEMAMPUAN

BERPIKIR KRITIS DAN KREATIF SISWA KELAS XI

SMA/MA DI SURAKARTA

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Magister

Program Studi Magister Pendidikan Sains

Oleh:

Delisma Wisnu Adi

NIM S831402017

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

iii

iv

v

vi

Delisma Wisnu Adi. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Discovery

Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk Meningkatkan

Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA Di

Surakarta. TESIS. Pembimbing I: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.,

Pembimbing II: Dr. Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Program Studi Magister

Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas

Maret Surakarta.

ABSTRAK

Penelitian dan pengembangan ini bertujuan untuk: 1) mengembangkan

modul pembelajaran Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan

Problem Based Learning (PBL) untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis

dan kreatif siswa, 2) mengetahui kelayakan modul pembelajaran Fisika berbasis

Discovery Learning dengan pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan

berpikir kritis dan kreatif siswa, 3) mengetahui efektivitas modul pembelajaran

Fisika berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL dalam meningkatkan

kemampuan berpikir kritis dan kreatif siswa.

Penelitian dan pengembangan ini menggunakan prosedur Borg & Gall

yang terdiri 10 tahap yaitu: 1) penelitian pendahuluan dan pengumpulan informasi

(research and information collectin), 2) perencanaan (planning), 3)

pengembangan produk (develop preliminary of product), 4) uji coba tahap awal

(preliminary field testing), 5) revisi produk utama (main product revision), 6) uji

coba lapangan utama (main field test), 7) revisi produk operasional (operational

product revision), 8) uji lapangan operasional (operational field testing), 9)

perbaikan produk akhir (final product revision), dan 10) mendesiminasikan dan

mengimplementasikan produk (dissemination and implementation). Ruang

lingkup materi modul yaitu materi Usaha dan Energi kelas XIMIPA SMA.

Sampel penelitian yaitu kelas XI IPA di SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6

Surakarta. Instrumen yang digunakan adalah angket, lembar observasi, dan tes.

Teknik Analisis penelitian yaitu analisis deskriptif, analisis kelayakan modul, dan

analisis tes kemampuan berpikir dengan uji t-multivariat.

Hasil penelitian dan pengembangan disimpulkan bahwa: 1) modul

pembelajaran Fisika dengan materi Usaha dan Energi telah berhasil

dikembangkan dengan sintaks pembelajaran berbasis Discovery Learning tahapan

pendekatan PBL untuk meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan kreatif, 2)

modul pembelajaran Fisika yang dikembangkan termasuk dalam kategori sangat

baik ditinjau dari kelayakan kualitas isi, kegrafikan, struktur modul, bahasa dan

penyajian pembelajaran serta keterbacaan, 3) modul pembelajaran Fisika berbasis

berbasis Discovery Learning dengan pendekatan PBL pada materi Usaha dan

Energi efektif meningkatkan kemampuan berpikir kritis berdasarkan hasil N-gain

score 0,40 (SMAN2) dan 0,40 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif

meningkatkan kemampuan berpikir kreatif berdasarkan hasil N-gain score 0,40

(SMAN2) dan 0,60 (SMAN6) dengan kategori sedang serta efektif meningkatkan

prestasi belajar.

Kata Kunci: Pengembangan modul fisika, Discovery Learning, Problem Based

Learning, kemampuan berpikir kritis, kemampuan berpikir kreatif.

vii

Delisma Wisnu Adi. 2016. The Development of Discovery based Learning

Module with Problem Based Learning Approach to empower Critical

thinking and Creative thinking Students ability on Class XI SMA/MA in

Surakarta. Consultant: Dr. Mohammad Masykuri, M.Si., Co-Consultant: Dr.

Nonoh Siti Aminah, M.Pd. Thesis. Science Education Magister Departement,

Teacher Training and Education Faculty, Sebelas Maret University, Surakarta.

ABSTRACT

Research and development aims to: 1) develop discovery learning physics-

based module with problem based learning approach to empower critical and

creative thinking ability students of class XI SMA/ MA, 2) to know the feasibility

of discovery learning physics-based module with problem based learning

approach to empower critical and creative thinking students ability, 3) to know the

effectiveness of discovery learning physics-based module with problem based

learning approach to empower critical and creative thinking students ability.

Research and development of physics learning modules using procedures

Borg & Gall comprising 10 stages, include: 1) research and information collectin,

2) planning, 3. develop preliminary of product, 4) preliminary field testing, 5)

main product revision, 6) main field test, 7) operational product revision, 8)

operational field testing, 9) final product revision, and 10) dissemination and

implementation. The instrument used was a questionnaire, observation sheets, and

test. The analysis used during development is descriptive analysis, feasibility

analysis module, and analytical thinking skills test through multivariate t-test.

Results of research and development is concluded that: 1) learning

modules physics with Works and Energy chapter has successfully developed with

syntax-based Discovery Learning stages PBL approach to empower the ability to

think critically and creatively, 2) learning modules physics developed are included

in the category of very well-reviewed of the feasibility of the quality of the

contents, kegrafikan, module structure, language and presentation of learning, 3)

physics-based learning modules based Discovery learning with PBL approach to

the Works and Energy chapter effectively empower critical thinking ability based

on the N-gain score each school 0,40 (SMAN2) and 0,40 (SMAN6) in the

medium category, and effectively empower creative thinking ability based on the

N-gain each school score of 0,40 (SMAN2) and 0,60 (SMAN6) with the medium

category.

Keywords: Physics module development, discovery learning, problem based

learning, critical thinking ability, creative thinking ability.

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan rahmat, taufik dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan Tesis dengan judul Pengembangan Modul Fisika Berbasis

Discovery Learning dengan Pendekatan Problem Based Learning Untuk

Meningkatkan Kemampuan Berpikir Kritis dan Kreatif Siswa Kelas XI SMA/MA

Di Surakarta dengan sebaik-baiknya untuk memenuhi sebagian dari persyaratan

guna mendapatkan gelar Magister Pendidikan Sains.

Dalam penulisan Tesis ini, penulis menyadari bahwa terselesaikannya

Tesis ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak. Untuk itu penghargaan dan

ucapan terimakasih, penulis sampaikan kepada yang terhormat:

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

Pendidikan UNS yang telah memberikan izin penelitian dalam menyelesaikan

Tesis ini.

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

Sains FKIP UNS sekaligus sebagai Pembimbing I yang telah memberikan

petunjuk, membantu memberikan arahan, bimbingan, dan dorongan sehingga

Tesis ini dapat penulis selesaikan.

3. Dra. Nonoh Siti Aminah M.Pd., Pembimbing II yang telah membantu

memberikan arahan dan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini.

4. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS

Surakarta yang telah membimbing dan memberikan ilmu selama penulis

menempuh kuliah di Program Pascasarjana.

5. Tim Penelitian Hibah Program Pasca Sarjana Tahun 2015 yang telah

memberikan dukungan dalam penyelesaian Tesis ini.

6. Kepala SMAN 2 Surakarta dan SMAN 6 Surakarta yang telah memberikan

izin untuk melaksanakan penelitian.

7. Ibu Dwi Fista Setyo Putri, S.Pd.,M.Pd. dan Ibu Mita Nugraheni, S.Pd. yang

telah memberikan izin untuk melaksanakan penelitian.

ix

8. Bapak-Ibu Dosen Sarjana Pendidikan Fisika FKIP UNS yang telah membantu

memberikan dorongan semangat dalam penyelesaian Tesis ini.

9. Teman-teman Mahasiswa Pendidikan Sains angkatan Februari 2014, yang

memberikan semangat kebersamaan dan semoga persaudaraan tetap terjaga.

10. Teman terbaik Fengky, Didik dan Septim, yang selalu memberi dorongan dan

semangat untuk penulis.

11. Rekan-rekan serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu

persatu yang telah banyak memberikan dukungan.

Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tesis ini masih banyak

kekurangan, maka penulis menerima kritik dan saran yang bersifat membangun

demi kesempurnaan penulisan di masa yang akan datang.

Akhirnya penulis berharap semoga Tesis ini bermanfaat bagi

perkembangan dunia pendidikan dan ilmu pengetahuan.

.

Surakarta, Januari 2016

Penulis

x

MOTTO

“Allah tidak membebani seseorang melainkan sesuai dengan kesanggupannya. Ia

mendapat pahala (dari kebajikan) yang diusahakannya dan ia mendapat siksa (dari

kejahatan) yang dikerjakannya….” (Q.S Al-Baqarah : 286)

“Barang siapa yang menjadikan mudah urusan orang lain, pasti Allah akan

memudahkannya di dunia dan di akhirat.” (HR. Muslim)

“Aturlah sebaik-baiknya waktu untuk Tuhanmu, nanti Tuhan yang akan mengatur

waktu terbaik untukmu.” (Anonim)

xi

PERSEMBAHAN

Tesis ini dipersembahkan kepada :

Bapak Sukarni dan Ibu Sarinah terkasih, terima

kasih atas doa dan kepercayaan yang diberikan

selama ini.

Anita Indah Setyoningsih yang selalu memberi

dukungan dan semangat.

Keluarga Kenzie Widura Kayana yang telah

memberikan doa dan dukungan.

xii

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................ ii

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... iii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iv

PERNYATAAN ORISINAL DAN PUBLIKASI TESIS ................................ v

ABSTRAK........................................................................................................ vi

ABSTRACT ....................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR ............................................................................. viii

MOTTO................................................................................................... x

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................... xi

DAFTAR ISI ........................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................... xvi

DAFTAR TABEL ................................................................................... xviii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ xix

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

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

B. Rumusan Masalah ........................................................................ 5

C. Tujuan Penelitian ......................................................................... 5

D. Spesifikasi Produk ........................................................................ 6

E. Asumsi dan Keterbatasan Penelitian ............................................. 7

F. Definisi dan Istilah ....................................................................... 8

G. Manfaat Penelitian........................................................................ 9

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

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

1. Hakikat Belajar ....................................................................... 10

2. Pembelajaran Fisika ................................................................ 17

3. Penelitian dan Pengembangan................................................. 18

4. Pengembangan Bahan Ajar Berbentuk Modul ......................... 24

5. Model Discovery Learning ..................................................... 31

xiii

6. Pendekatan Problem Based Learning (PBL) ........................... 33

7. Kemampuan Berpikir Kritis .................................................... 35

8. Kemampuan Berpikir Kreatif .................................................. 37

9. Materi Usaha dan Energi ........................................................ 38

B. Penelitian yang Relevan ............................................................... 43

C. Kerangka Berpikir ........................................................................ 48

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.................................................. 52

A. Tempat dan Waktu Penelitian ....................................................... 52

1. Tempat Penelitian ................................................................... 52

2. Waktu Peneltian ..................................................................... 52

B. Model Pengembangan dan Penelitian ........................................... 52

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research

and Information Collectin) ..................................................... 54

2. Perencanaan (Planning) .......................................................... 55

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) ...... 55

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing) .................. 56

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision) ....................... 56

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test).......................... 56

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision) .... 56

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing) ........... 57

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) .................. 58

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk

(Dissemination and Implementation) ...................................... 58

C. Teknik Pengumpulan Data ........................................................... 58

1. Sumber Data ........................................................................... 58

2. Teknik Pengambilan Data ...................................................... 59

D. Instrumen Penelitian ..................................................................... 59

E. Teknik Analisis Data ................................................................... 64

1. Kriteri Penilaian .................................................................... 64

2. Analisis Data Tahap Uji Pemakaian ........................................ 66

xiv

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ........................... 69

A. Hasil Penelitian ............................................................................ 69

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research

and Information Collectin) ..................................................... 69

2. Perencanaan (Planning) ......................................................... 75

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) ..... 76

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing) ................. 77

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision) ...................... 79

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test) ......................... 80

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision) ... 81

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing) .......... 82

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) ................. 88

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk

(Dissemination and Implementation) ..................................... 89

B. Pembahasan ................................................................................. 89

1. Penelitian Pendahuluan dan Pengumpulan Informasi (Research

and Information Collectin) ..................................................... 90

2. Perencanaan (Planning) ......................................................... 92

3. Pengembangan Produk (Develop Preliminary of Product) ..... 94

4. Uji Coba Tahap Awal (Preliminary Field Testing) ................. 96

5. Revisi Produk Utama (Main Product Revision) ...................... 98

6. Uji Coba Lapangan Utama (Main Field Test) ......................... 104

7. Revisi Produk Operasional (Operational Product Revision) ... 105

8. Uji Lapangan Operasional (Operational Field Testing) .......... 106

9. Perbaikan Produk Akhir (Final Product Revision) ................. 115

10. Mendesiminasikan dan Mengimplementasikan Produk

(Dissemination and Implementation) ..................................... 115

C. Keterbatasan Penelitian ................................................................ 116

BAB V KESIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN .............................. 117

A. Kesimpulan .................................................................................. 117

B. Implikasi ...................................................................................... 118

xv

1. Implikasi Teoritis ................................................................... 118

2. Implikasi Praktis .................................................................... 118

C. Saran ............................................................................................ 119

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................. 120

LAMPIRAN ............................................................................................ 125

xvi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Klasifikasi Media Pembelajaran Menurut Edgar Dale ............ 25

Gambar 2.2. Usaha yang Dilakukan Oleh Gaya F........................................ 39

Gambar 2.3. Usaha yang Ditentukan Sudut Antara Gaya Dengan

Perpindahan............................................................................ 39

Gambar 2.4 Sebuah Gaya yang Bekerja Pada Benda Menyebabkan

Perpindahan Δx. .................................................................... 41

Gambar 2.5. Alur Berpikir Penelitian .......................................................... 51

Gambar 3.1. Bagan Alur Prosedur Pengembangan ...................................... 53

Gambar 3.2. Desain Eksperimen Two-Group Pretest-Posttest Design ........ 58

Gambar 4.1. Cover Modul .......................................................................... 95

Gambar 4.2. Layout Konten Isi Modul ........................................................ 95

Gambar 4.3. Hasil Uji Kelayakan Modul oleh Validator Ahli ...................... 97

Gambar 4.4. Menghilangkan Simbol Titik (Dot) untuk Persamaan .............. 99

Gambar 4.5. Memperbaiki Garis, Keterangan Besaran dan Bentuk Pada

Gambar Simulasi .................................................................... 99

Gambar 4.6. Perbaikan Bacaan pada Pertemuan Kedua ............................... 100

Gambar 4.7. Memperbaiki Garis Penghubung pada Peta Konsep................. 100

Gambar 4.8. Menyamakan Kalimat Materi Pada Halaman Sampul Depan ... 101

Gambar 4.9. Menandai Kata Pada Keterangan Gambar Screenshoot Profil

Modul..................................................................................... 101

Gambar 4.10. Memperbaiki dan Mengganti Gambar Dalam Modul. ............ 102

Gambar 4.11. Merevisi Kalimat Yang Tidak Sesuai. ................................... 102

Gambar 4.12. Menambahkan Soal Pengayaan dan Kunci Jawaban. ............. 105

Gambar 4.13. Skor Keterbacaan dan Respon Siswa Uji Kelompok Kecil. .. 99

Gambar 4.14. Merevisi Kata Yang Salah. .................................................... 106

Gambar 4.15. Rata-rata Hasil Belajar Siswa Setelah Menggunakan Modul

xvii

Fisika dan Siswa Yang Tidak Menggunakan Modul. ........... 107

Gambar 4.16. Nilai Rata-rata Aspek Keterampilan Siswa pada Setiap SMA 108

Gambar 4.17. Nilai Rata-rata Aspek Sikap Siswa Pada Setiap SMA. ........... 109

Gambar 4.18. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kritis. ......................... 110

Gambar 4.19. Aspek Kemampuan Berpikir Kritis ....................................... 111

Gambar 4.19. Nilai Rata-rata Kemampuan Berpikir Kreatif ........................ 111

Gambar 4.21. Aspek Kemampuan Berpikir Kreatif. .................................... 112

Gambar 4.20. Hasil Respon Guru Fisika ..................................................... 116

xviii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Aspek dan Kata Operasional Berpikir Kritis Menurut

Facione (1990) ............................................................................ 36

Tabel 2.2. Indikator Berpikir Kreatif. .......................................................... 38

Tabel 3.1. Teknik Penilaian Angket Skala Likert ........................................ 61

Tabel 3.2. Range Persentase dan Kriteria Penilaian ..................................... 65

Tabel 4.1. Rangkuman Analisis Kebutuhan. ................................................ 69

Tabel 4.2. Hasil Analisis Bahan Ajar. ......................................................... 74

Tabel 4.3. Hasil Uji Validasi Ahli Terhadap Produk Penelitian. ................. 78

Tabel 4.4. Revisi/Masukan Valitador Ahli. ................................................. 79

Tabel 4.5. Hasil Uji Keterbacaan Dan Respon Siswa. ................................. 81

Tabel 4.6. Saran Siswa dan Revisi dari Hasil Uji Coba Kelompok Kecil ..... 81

Tabel 4.7. Rangkuman Hasil Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa. ....... 83

Tabel 4.8. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Hasil Belajar Siswa. .......... 83

Tabel 4.9. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Keterampilan Siswa. ......... 85

Tabel 4.10. Rangkuman Hasil Analisis Penilaian Sikap Siswa. ................... 86

Tabel 4.11. Data peningkatan Rata-rata Kemampuan Perpikir Kritis. ......... 86

Tabel 4.12. Data Rata-rata Kemampuan Perpikir Kreatif ............................ 87

Tabel 4.13 Hasil Uji Analisis Multivariat .................................................... 88

Tabel 4.13. Hasil Penyebaran Modul Fisika. ............................................... 89

xix

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Angket Analisis Kebutuhan Siswa ........................................... 126

Lampiran 2. Angket Analisis Kebutuhan Guru ............................................ 140

Lampiran 3. Analisis Bahan Ajar ................................................................ 151

Lampiran 4. Silabus .................................................................................... 169

Lampiran 5. Rencana Pelaksanaan Pembelajaran ........................................ 173

Lampiran 6. Screenshoot Halaman Modul ................................................... 200

Lampiran 7. Angket Validasi Ahli ............................................................... 218

Lampiran 8. Analisis Validasi Ahli ............................................................. 244

Lampiran 9. Angket Keterbacaan dan Respon Siswa ................................... 248

Lampiran 10. Analisis Uji Kelompok Kecil ................................................. 249

Lampiran 11. Lembar Isian Lembar Kerja Siswa (LKS) .............................. 250

Lampiran 12. Kisi-kisi Soal Pretest dan Posttest ......................................... 254

Lampiran 13. Analisis Soal Prestest dan Posttest (data notepad) .................. 262

Lampiran 14. Analisis data Hasil Pretest dan Posttest ................................. 290

Lampiran 15. Analisis Keterbacaan dan Respon Siswa Kelompok Besar ..... 307

Lampiran 16. Hasil Analisis SPSS Hasil Belajar ......................................... 310

Lampiran 17. Hasil Analisis Keterampilan Siswa ........................................ 316

Lampiran 18. Hasil Analisis Sikap Siswa .................................................... 317

Lampiran 19. Analisis Hasil Berpikir Kritis ................................................ 318

Lampiran 20. Analisis Hasil Berpikir Kreatif .............................................. 320

Lampiran 21. Hasil Analisis Data Multivariate Kemampuan Berpikir Kritis

dan Kreatif Siswa. .................................................................. 322

Lampiran 22. Analisis Hasil Diseminasi ..................................................... 330

Lampiran 23. Dokumentasi Kegiatan .......................................................... 331

Lampiran 24. Surat Ijin Penelitian ............................................................... 334