PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS INTERACTIVE

DEMONSTRATION UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN

BERPIKIR KRITIS DAN PENGUASAAN KONSEP SISWA SMA/MA

PADA MATERI MEKANIKA FLUIDA

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan mencapai Derajat Magister

Program Studi Magister Pendidikan Sains

Oleh:

Prihantoro Eko Sulistyo

NIM S831408027

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 Interactive

Demonstration untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis dan

Penguasaan Konsep Siswa pada Materi Mekanika Fluida” ini adalah karya

penelitian saya sendiri dan bebas plagiasi, 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 secara tertulis digunakan sebagai acuan dalam

naskah ini yang disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.

Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat dalam karya ini, saya

bersedia menerima sanksi sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan

(Permendiknas No. 17, Tahun 2010).

2. Publikasi sebagian atau keseluruhan isi Tesis pada jurnal atau forum

ilmiah lain harus seizin dan meyertakan 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, Program

Magister Pascasarjana UNS studi Pendidikan Sains, FKIP UNS berhak

mempublikasikan pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh program studi

pendidikan sains, FKIP UNS. Apabila saya melakukan pelanggaran dari

ketentuan publikasi ini, saya bersedia mendapat sanksi akademik yang

berlaku.

Surakarta, ..................

Yang membuat pernyataan,

Prihantoro Eko Sulistyo

NIM 831408027

iii

PENGEMBANGAN MODUL FISIKA BERBASIS INTERACTIVE

DEMONSTRATION UNTUK MENINGKATKAN KETERAMPILAN

BERPIKIR KRITIS DAN PENGUASAAN KONSEP SISWA SMA/MA

PADA MATERI MEKANIKA FLUIDA

HALAMAN PERSETUJUAN

TESIS

Oleh:

Prihantoro Eko Sulstyo

NIM S831408027

Komisi

Pembimbing

Nama Tanda Tangan Tanggal

Pembimbing Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D.

NIP 19520915 197603 2 001 ....................... ............. 2016

Kopembimbing Dr. Sarwanto, M.Si

NIP. 19690901 199403 1 002 ....................... ............. 2016

Telah dinyatakan memenuhi syarat

pada tanggal ……………. 2016

Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret,

Dr. Mohammad Masykuri, M.Si.

NIP 19681124 199403 1 001

iv

v

MOTTO

“Karena sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan. Maka apabila kamu

telah selesai (dari suatu urusan), kerjakanlah dengan sungguh-sungguh (urusan)

yang lain”( QS. Al Insyiroh : 5-7 )

“Segala sesuatu yang diperjuangkan dengan sungguh-sungguh, pasti akan

memberi manfaat bagi yang memperjuangkan” (Penulis)

vi

PERSEMBAHAN

Dengan mengucap rasa syukur kepada Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayahNya, penulis mempersembahkan tesis ini

kepada:

Ibu dan Bapak tercinta atas do’a dan kasih sayangnya yang tak pernah putus

diberikan kepada anak-anaknya

Saudara dan sahabat yang selalu memberikan semangat yang selalu terselip

dalam bentuk kata-kata dan tindakan

Teman-teman Pendidikan Sains Minat Utama Fisika angkatan 2014 yang selalu

menjadi tempat berbagi, dan selalu memberi inspirasi

vii

Prihantoro Eko S. 2016. Pengembangan Modul Fisika Berbasis Interactive

Demonstration untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis dan

Penguasaan Konsep Siswa pada Materi Mekanika Fluida. Tesis. Pembimbing:

Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D. Kopembimbing: Dr. Sarwanto, M.Si., Program

Studi Magister Pendidikan Sains, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,

Universitas Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRAK

Hasil daya serap UN 2014 pada materi mekanika fluida di wilayah

Surakarta menggambarkan masih rendahnya pemahaman konsep siswa dan

tingkat berpikir siswa. Penelitian ini bertujuan: (1) mendeskripsikan karakteristik

modul Fisika berbasis interactive demonstration; (2) mengetahui kelayakan modul

Fisika berbasis interactive demonstration; (3) mengetahui efektivitas modul Fisika

berbasis interactive demonstration untuk meningkatkan keterampilan berpikir

kritis dan penguasaan konsep siswa pada materi mekanika fluida.

Penelitian pengembangan ini menggunkan model Borg and Gall yang

dirangkum oleh Tim Puslitjaknov (2008). Tahapan penelitian ini terdiri dari

analisis modul yang dikembangakan, mengembangkan draf modul awal, validasi

modul, uji coba terbatas dan revisi, uji coba lapangan dan revisi, dan diseminasi.

Modul disusun dengan tahapan Interactive Demonstration menurut Sokoloff &

Thornton yang terdiri dari demonstrasi awal, prediksi individu, prediksi

kelompok, prediksi kelas, prediksi akhir, demonstrasi hasil. Modul ini dinilai

berdasarkan kelayakan isi, penyajian, kegrafikan, bahasa, serta diuji coba pada

kelas kecil dan besar pada siswa, dan tahap penyebaran kepada guru fisika.

Instrumen penelitian yang digunakan adalah angket, lembar observasi, lembar

validasi, dan tes. Analisis data yang digunakan adalah analisis deskriptif,

kualitatif, cut off dan N-Gain .

Hasil penelitian ini sebagai berikut: (1) karakteristik modul fisika yang

dikembangkan memuat tahapan pembelajaran berbasis Interactive Demonstration

pada setiap kegiatan belajar disertai dengan komponen indikator keterampilan

berpikir kritis. Modul dilengkapi dengan penyampaian konsep melalui

demonstrasi sederhana; (2) modul layak berdasarkan penilaian ahli materi, ahli

media, ahli bahasa, guru fisika, dan peer review yang ditunjukkan dengan nilai

rata-rata 82,13 lebih besar dari nilai cut off 80,35. Serta didukung dengan respon

dari siswa dengan nilai 94,3% di atas nilai cut off 89,5% dalam kategori baik dan

hasil penyebaran dengan nilai 22,9% di atas nilai cut off 22,5% dalam

mengkategorikan baik; (3) keterampilan berpikir kritis siswa setelah

menggunakan modul Fisika berbasis Interactive Demonstration mengalami

peningkatan dalam kategori sedang dengan N-Gain sebesar 0,39. Peningkatan

penguasaan konsep siswa pada materi fluida statis 0,45 sedangkan untuk fluida

dinamis 0,35.

Kata kunci: modul fisika, Interactive Demonstration, keterampilan berpikir kritis,

penguasaan konsep

viii

Prihantoro Eko S. 2016. The Development of Interactive Demonstration

Physics Module on Fluids Mechanic to Increase Critical Thinking and

Concept Comprehesion for Student. Consultant: Prof. Dra. Suparmi, M.A.,

Ph.D. Co-Consultant: Dr. Sarwanto, M.Si.. Thesis. Sains Education Magister

Department, Sebelas Maret University of Surakarta.

ABSTRACT The UN (2014) result showed that students’ poor achievement at

Indonesia indicated their weak intellective ability. This research aims to: (1)

describe the characteristics of Interactive Demonstration Physics Module issues to

increase the critical thingking skills and concept comprehesion a fluids mechanic

material; (2) develop Interactive Demonstration Physics Module which feasible to

increase the critical thingking skills in a rotational dynamics and rigid body

material; (3) determine the effectiveness of Interactive Demonstration Physics

Module to increase student’s critical thinking and concept comprehesion .

This research method was R&D with model Borg and Gall proposed by

Tim Puslitjaknov (2008). Model Borg and Gall by Tim Puslitjaknov consists of

(1) analyzing the product to be developed, (2) development of preliminary

product, (3) expert validation and revision, (4) small-scale field trials and product

revision, (5) large-scale field trials and product revision, (6) Dessiminate. The

module was arranged with stage of Interactive Demonstration which were

demontration firt early, individual formulating prediction, group formulating

prediction, class formulating prediction and finale, result demontration,

confirmation and reflektion. In addition, this module was also equipped with a

critical thingking skills. The data collecting by using questionnaires for research

needs, validation sheets, critical thingking skills tests, questionnaires

psychomotor, affective questionnaire, questionnaire responses and questionnaire

disseminate. Analysis of the data used on defining stage were descriptive data

analysis.

The results of this study as follows: (1) the characteristics of Interactive

Demonstration module loaded with stage Interactive Demonstration and each

learning activities using indicators of critical thingking skills; (2) module were

categorized as proper based on materials experts, media specialists, linguists,

physics teacher, and peer review that showed the average score of 82,13 >

minimum score of proper level 80,35. The modul was supported by the response

of students with good results and disseminate results that categorized module is

very good; (3) critical thingking skills of students after using the

multirepresentation – Problem based learning physics module material had

increased in the medium category with N-Gain of 0.35.

Keywords: Physics module, Interactive Demonstration, Critical thingking skills,

Concept Coprehesion

ix

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT atas segala limpahan

rahmat dan hidayahNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis dengan judul

“Pengembangan Modul Fisika Multirepresentasi Berbasis PBL pada Materi

Dinamika Rotasi dan Kesetimbangan Benda Tegar untuk Meningkatkan

Keterampilan Berpikir Kritis Siswa SMA/MA Kelas XI” dengan sebaik-

baiknya.

Dalam penulisan tesis ini, penulis menyadari tidak akan selesai tanpa

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

penulis memberikan ucapan terima kasih kepada:

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

Pendidikan UNS yang telah memberikan ijin penelitian dalam menyelsaikan

tesis ini.

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

Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah memberikan petunjuk dan dorongan

sehingga tesis ini dapat penulis selesaikan

3. Prof. Dra. Suparmi, M.A., Ph.D, selaku Dosen Pembimbing I yang telah

membantu memberikan ilmu, arahan, motivasi dan dorongan semangat dalam

penyelesaian tesis ini.

4. Dr. Sarwanto, M. Si, selaku Dosen pembimbing II yang telah mengarahkan

dan memberi arahan serta semangat dalam penyelesaian tesis ini.

5. Bapak-Ibu Dosen Program Studi Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah

memberikan ilmu selama penulis menempuh pendidikan kuliah di Program

Pascasarjana

6. MAN 1 Surakarta, khususnya kepada Bapak Agus Nugruho, S.Pd dan Bapak

Sugiarto yang banyak membantu proses penelitian yang dilakukan penulis

7. Siswa-siswa kelas XI MAN 1 Surakarta atas bantuannya dalam pelaksanaan

penelitian ini

8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah

memberikan bantuan dalam penyelesaian tesis ini

x

Penulis menyadari bahwa penyusunan tesis ini masih memiliki banyak

kekurangan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat

penulis harapkan untuk memperbaiki dan menyempurnakan tesis ini. Penulis

berharap semoga tesis ini bermanfaat bagi kebaikan pembaca dalam dunia

pendidikan.

Surakarta, Desember 2016

Penulis

Prihantoro Eko S

xi

DAFTAR ISI

Halaman

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

HALAMAN ORISINALITAS ....................................................................... ii

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

HALAMAN MOTTO ................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN ................................................................... v

HALAMAN ABSTRAK ............................................................................... vi

HALAMAN ABSTRACT .............................................................................. vii

HALAMAN PRAKATA .............................................................................. ix

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

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xii

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

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

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

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

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

C. Tujuan Pengembangan ................................................................ 6

D. Spesifikasi Produk yang Dikembangkan ...................................... 7

E. Pentingnya Pengembangan ......................................................... 7

F. Asumsi dan Keterbatasan Pengembangan ................................... 7

G. Definisi Operasional .................................................................... 8

BAB II KAJIAN PUSTAKA DAN KERANGKA BERPIKIR ..................... 10

A. Landasan Teori ............................................................................ 10

B. Penelitian yang Relevan .............................................................. 37

C. Kerangka Berpikir ....................................................................... 38

BAB III METODE PENELITIAN ................................................................ 41

A. Jenis Penelitian ............................................................................ 41

B. Prosedur Penelitian dan Pengembangan ..................................... 41

BAB IV HASIL PENELITIAN ..................................................................... 58

A. Hasil Studi Pendahuluan ............................................................. 58

xii

B. Pengembangan Produk ................................................................ 62

C. Pengujian Produk ........................................................................ 80

D. Penyebaran Produk ....................................................................... 88

E. Pembahasan .................................................................................. 89

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 104

A. Simpulan ...................................................................................... 104

B. Implikasi ....................................................................................... 105

C. Saran ............................................................................................ 105

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 107

LAMPIRAN .................................................................................................. 111

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1Urutan Tingkat Pembelajaran Level of Inquiry ............................... 14

Tabel 2.2 Kisi Kisi-Kisi Soal Test Of Logical Thinking ............................... 15

Tabel 2.3 Perbedaan Antara Buku Teks Biasa dengan Modul...................... 18

Tabel 2.4 Indikator Berpikir Kritis................................................................. 24

Tabel 3.1 Kisi-Kisi Soal Test Of Logical Thinking ............................................. 44

Tabel 3.2 Kategori Skor TOLT...................................................................... 45

Tabel 3.3 Pola Keterkaitan skor TOLT dan Level of Inquiry....................... 45

Tabel 3.4 Kriteria Kelayakan Modul ............................................................ 47

Tabel 3.5 Kriteria Kelayakan Modul ............................................................. 48

Tabel 3.6 Kategori Kemampuan Sikap .......................................................... 49

Tabel 3.7 Kategori Kemampuan Ketrampilan ............................................... 49

Tabel 3.8 Kriteria Penilaian Validitas ............................................................ 51

Tabel 3.9 Hasil Validasi Soal ......................................................................... 51

Tabel 3.10 Kriteria Tingkat Kesukaran ........................................................ 53

Tabel 3.11 Hasil Tingkat Kesukaran soal Uji Coba ............................................ 53

Tabel 3.12 Hasil Daya Beda Soal Uji Coba ................................................... 54

Tabel 3.13 Klisifikasi Uji Gain ...................................................................... 54

Tabel 3.14 Desain Penelitian Eksperimen ..................................................... 55

Tabel 4.1 Rangkuman Hasil Angket Permasalahan Siswa ............................ 59

Tabel 4.2 Rangkuman Hasil Angket Analisis Kebutuhan Siswa ................... 61

Tabel 4.3 Kompetensi Dasar Aspek Pengetahuan dan Indikator ................... 63

Tabel 4.4 Revisi Validator Materi .................................................................. 70

Tabel 4.5 Revisi Validator Bahasa ................................................................. 73

Tabel 4.6 Revisi Validator Media .................................................................. 75

Tabel 4.7 Revisi dari Reviewer ...................................................................... 76

Tabel 4.8 Revisi dari Peer Reviewer.............................................................. 77

Tabel 4.9 Revisi Uji Coba Kecil .................................................................... 78

Tabel 4.10 Rangkuman Hasil Validasi........................................................... 78

Tabel 4.11 Rangkuman Hasil penilaian Uji Coba Kecil................................. 79

xiv

Tabel 4.12 Rangkuman Hasil Keterbacaan Siswa....................................... 79

Tabel 4.13 Hasil Pretest Siswa Fluida Statis ................................................. 81

Tabel 4.14 Hasil Pretest Siswa Fluida Dinamis........................................... 81

Tabel 4.15 Nilai Postest pada Materi Fluida Statis ........................................ 82

Tabel 4.16 Nilai Postest pada Materi Fluida Dinamis ................................... 82

Tabel 4.17 Nilai N Gain pada Materi Fluida Statis ........................................ 82

Tabel 4.18 Nilai N Gain pada Materi Fluida Dinamis ................................... 83

Tabel 4.19 Nilai Sikap pada Kelas Fluida Statis ............................................ 83

Tabel 4.20 Nilai Sikap pada Kelas Fluida Dinamis ....................................... 83

Tabel 4.21 Nilai Keterampilan ....................................................................... 84

Tabel 4.22 Nilai Hasil Belajar Aspek Pengetahuan ....................................... 84

Tabel 4.23 Hasil Pretest Keterampilan Berpikir Kritis Siswa... .................... 84

Tabel 4.24 Hasil Postest Keterampilan Berpikir Kritis Siswa..................... 85

Tabel 4.25 Nilai N gain Keterampilan Berpikir Kritis ................................... 85

Tabel 4.26 Hasil Penilaian Produk pada Uji Coba Lapangan ........................ 86

Tabel 4.27 Rangkuman Respon Siswa Terhadap Produk............................. 86

Tabel 4.28 Rangkuman Saran dari Uji Coba Lapangan............................... 87

Tabel 4.29 Rangkuman Saran pada Tahap Penyebaran Produk .................... 88

Tabel 4.30 Hasil Penilaian Produk pada Tahap Penyebaran.......................... 89

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Balok Dicelupkan dalam Fluida................................................. 25

Gambar 2.2 Alat Pengukur Tekanan pada Fluida .......................................... 25

Gambar 2.3 Benda Diam dalam Fluida .......................................................... 26

Gambar 2.4 Alat Pengangkat Mobil Hidrolik ................................................ 27

Gambar 2.5 Alat Ukur Tekanan Udara .......................................................... 28

Gambar 2.6 Balok yang Tenggelam dalam Fluida......................................... 29

Gambar 2.7 Jarum Diangkat dari Permukaan Fluida.................................. 31

Gambar 2.8 Meniskus ................................................................................... 31

Gambar 2.9 Bola yang Tercelup dalam Fluida Kental .................................. 33

Gambar 2.10 Fluida Mengalir pada Sebuah Pipa........................................... 35

Gambar 2.11 Tandon Air Berlubang .............................................................. 36

Gambar 2.12 Aliran Udara pada Sayap ............................................................ 37

Gambar 3.1 Prosedur Pengembangan Borg and Gall .................................... 42

Gambar 4.1 Contoh Revisi dari Validator Materi ......................................... 72

Gambar 4.2 Contoh Revisi dari Validator Materi .......................................... 72

Gambar 4.3 Contoh Revisi dari Validator Bahasa ......................................... 74

Gambar 4.4 Contoh Revisi dari Validator Media .......................................... 75

Gambar 4.5 Histogram Peningkatan Keterampilan Berpikir Kritis .............. 99

Gambar 4.6 Histogram Peningkatan Penguasaan Konsep Fluida Statis ........ 100

Gambar 4.7 Histogram Peningkatan Penguasaan Konsep Fluida Dinamis ... 101

xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1 Angket Analisis Kebutuhan Guru ........................................................ 111

2 Angket Analisis Kebutuhan Siswa ...................................................... 115

3 Rekap Hasil Analisis Kebutuhan Guru ................................................ 119

4 Rekap Hasil Analisis Kebutuhan Siswa ............................................... 122

5 Kisi-Kisi TOLT .................................................................................... 125

6 TOLT ................................................................................................... 132

7 Hasil TOLT .......................................................................................... 138

8 Uji Validator Bahasa ............................................................................. 140

9 Uji Validator Materi .............................................................................. 145

10 Uji Validator Media .............................................................................. 154

11 Lembar Penilaian Produk ..................................................................... 164

12 Keterbacaan Modul Fisika ................................................................... 168

13 Validasi Guru (praktisi) ....................................................................... 169

14 Soal Uji Coba Fluida Statis .................................................................. 173

15 Soal Uji Coba Fluida Dinamis .............................................................. 178

16 Rubrik Soal Uji Coba Fluida Statis ...................................................... 183

17 Rubrik Soal Uji Coba Fluida Dinamis ................................................. 188

18 Hasil Uji Coba Fluida Statis dan Dinamis ........................................... 194

19 Silabus .................................................................................................. 196

20 RPP Kelas X ........................................................................................ 201

21 RPP Kelas XI ........................................................................................ 227

22 Nilai Pretetst Kelas Kontrol dan Eksperimen ...................................... 245

23 Nilai Posttest Kelas Kontrol dan Eksperimen ...................................... 249

24 Soal Pretetst Fluida Dinamis ............................................................... 254

25 Soal Pretetst Fluida Statis ..................................................................... 256

26 Nilai Kognitif KB 1-5 ........................................................................... 259

27 Nilai Sikap ........................................................................................... 269

28 Lembar Observasi Sikap ...................................................................... 279

xvii

29 Nilai Keterampilan................................................................................ 281

30 Lembar Observasi Keterampilan ......................................................... 286

31 Analisis Soal Uji Coba Fluida Statis Dinamis ...................................... 288

32 Kisi-Kisi Soal Uji Kompetensi Modul ................................................. 290

33 Peningkatan Keterampilan Berpikir Kritis ........................................... 307

34 Peningkatan Penguasaan Konsep ......................................................... 308

35 Angket Penyebaran Modul ................................................................... 309

36 Perhitungan Kriteria Kelayakan Modul ................................................ 311

37 Hasil Penelitian Uji Coba Lapangan .................................................... 316

38 Uji Homogenitas ................................................................................... 317

39 Hasil Uji Dua Rata-Rata ....................................................................... 319

40 Masukan Validator Ahli ....................................................................... 322

41 Hasil Validasi Uji Coba Kecil .............................................................. 344

42 Hasil Validasi Penyebaran Modul ........................................................ 345

43 Foto-Foto Penelitian ............................................................................. 346