i

PENGEMBANGAN MODUL IPA TERPADU BERBASIS PBL DENGAN

PENEKANAN BERPIKIR KRITIS PADA TEMA POLUSI UDARA

UNTUK SISWA KELAS VII MTs. MU’ALLIMAT

NAHDLATUL WATHAN PANCOR

TESIS

Disusun untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai

Derajat Magister Program Studi Magister Pendidiakan Sains

Oleh:

SITI HUURUN IN

NIM S831308041

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016

ii

iii

iv

PERNYATAAN ORISINALITAS DAN PUBLIKASI ISI TESIS

Saya menyatakan dengan sebenarnya bahwa:

1. Tesis yang berjudul: “Pengembangan Modul IPA Terpadu Berbasis PBL

dengan Penekanan Berpikir Kritis pada Tema Polusi Udara Untuk Siswa

Kelas VII MTs. Mu’allimat NW Pancor” ini adalah karya saya sendiri dan bebas

plagiat, serta tidak dapat 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 dan disebutkan dalam sumber acuan serta daftar pustaka.

Apabila di kemudian hari terbukti terdapat plagiat karya ilmiah ini, maka 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 harus

seijin dan menyertakan tim pembimbing sebagai author dan FKIP 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 Magister Pendidikan Sains PPs-UNS

berhak mempublikasikannya pada jurnal ilmiah yang diterbitkan oleh Program

Studi Pendidikan Sains. Apabila saya melakukan pelanggaran dari ketentuan

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

Surakarta, Januari 2016

Mahasiswa

Siti Huurun In

NIM S831308041

v

MOTTO

“Dan barang siapa berjihad, maka sesungguhnya jihadnya itu untuk dirinya

sendiri. Sungguh Allah Mahakaya (tidak memerlukan sesuatu) dari seluruh alam

(QS. Al-Ankabut: 6)”

”Jika kamu bersungguh-sungguh, maka kesungguhan itu untuk kebaikanmu

sendiri”

vi

PERSEMBAHAN

Karya ini dipersembahkan untuk:

Kedua orangtuaku yang telah memberikan dukungan baik moral

maupun materil demi terselesaikannya tesis ini.

Kedua saudaraku beserta seluruh anggota keluargaku

yang selalu memberikan semangat melalui doa agar tesis

ini dapat terselesaikan.

Sahabat Cerdasku yang selalu memberikan kekuatan bathin agar

tesis ini dapat diselesaikan.

Teman-teman tersayangku yang selalu memberikan

dorongan semangat dan doa agar tesis ini dapat

terselesaikan.

Seseorang yang masih dirahasiakan Allah untukku, yang secara

tidak nyata memberikan dukungan semangat untuk dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Alloh SWT atas rahmat dan karunia-Nya

sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang berjudul Pengembangan Modul IPA

Terpadu Berbasis PBL dengan Penekananan Berpikir Kritis pada Tema Polusi Udara

untuk Meningkatkan Hasil Belajar ini dengan baik.

Penyelesaian tesis ini tidak lepas dari kesulitan karena keterbatasan

kemampuan. Berkat bantuan, bimbingan, dan motivasi yang diberikan berbagai pihak

kepada penulis, maka tesis ini dapat terselesaikan. Untuk itu 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. M. Masykuri, M.Si., selaku Kepala Program Studi Magister Pendidikan Sains.

3. Dr. Baskoro Adi Prayitno, M.Pd., sebagai dosen pembimbing pertama yang telah

berkenan memberikan bimbingan, pengarahan, motivasi, dan saran hingga

terselesaikannya tesis ini.

4. Dr. Sarwanto, S.Pd., M.Si., sebagai dosen pembimbing kedua yang telah berkenan

memberikan bimbingan, pengarahan, motivasi, dan saran hingga terselesaikannya

tesis ini.

5. Prof. Dr. Maridi, M.Pd., selaku validator ahli materi yang telah memberikan saran

untuk perbaikan isi modul.

6. Dr. Nunuk Suryani, M.Pd. selaku validator validator ahli media yang telah

berkenan memberikan fasilitas, pengarahan, saran, dan motivasi hingga

terselesaikannya usulan tesis ini.

7. Herman Wijaya, M.Pd., sebagai ahli bahasa yang telah memberikan saran untuk

perbaikan tata tulis kebahasaan modul.

8. Nur ‘Aini, M.Pd. dan Hj. Fahriyah, M.Pd. selaku praktisi yang telah memberikan

kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan modul.

9. Kedua orang tuaku yang selalu memberikan motivasi untuk terselesainya tesis ini.

10. Segenap dosen program Studi Magister Pendidikan Sains FKIP UNS yang telah

memberikan ilmu pengetahuan kepada penulis.

viii

11. Hj. Bq. Rohmayani, M.Pd. dan H. Burhanuddin, M.Pd. selaku kepala MTs.

Mu’allimat NW Pancor dan kepala MTs. NW Pancor yang telah memberikan

fasilitas sehingga terselesainya penelitian ini.

12. Teman-teman mahasiswa program Studi Magister Pendidikan Sains angkatan

September 2013 atas kerja sama dan motivasinya.

Penulis sadar sepenuhnya bahwa dalam penulisan tesis ini masih jauh dari

sempurna, maka dari itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis

harapkan. Semoga tesis ini bermanfat bagi yang membacanya.

Surakarta, Januari 2016

Penulis

ix

Siti Huurun In. 2015. Pengembangan Modul IPA Terpadu Berbasis PBL dengan

Penekanan Berpikir Kritis pada Tema Polusi Udara untuk Siswa Kelas VII MTs.

Mu’allimat NW Pancor. Tesis. Pembimbing I: Dr. Baskoro Adi Prayitno, M.Pd.

Pembimbing II: Dr. Sarwanto, M.Si. Program Studi Magister Pendidikan Sains,

Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan (1) mendeskripsikan karakteristik modul IPA Terpadu

berbasis PBL dengan penekanan bepikir kritis pada tema polusi udara untuk

meningkatkan hasil belajar; (2) menguji kelayakan modul IPA Terpadu berbasis PBL

dengan penekanan bepikir kritis pada tema polusi udara untuk meningkatkan hasil

belajar; (3) menguji keefektifan modul IPA Terpadu berbasis PBL dengan penekanan

bepikir kritis pada tema polusi udara untuk meningkatkan hasil belajar.

Penelitian ini mengacu pada model pengembangan 4D oleh Thiagarajan yang

terdiri dari 4 tahap: 1) tahap pendefinisian, 2) tahap perancangan, 3) tahap

pengembangan, dan 4) tahap penyebaran. Subyek pengembangan untuk kelayakan

modul divalidasi oleh ahli media, ahli materi, ahli bahasa dan guru IPA (praktisi).

Pengumpulan data dilakukan dengan angket, lembar observasi, dan wawancara. Jenis

data yang diperoleh adalah data kualitatif dan data kuantitatif. Data kualitatif adalah

data tentang hasil observasi, wawancara, serta saran saat validasi dan ujicoba produk

terhadap kelayakan modul IPA Terpadu berbasis PBL hasil pengembangan. Sedangkan

data kuantitatif diperoleh dari penilaian hasil validasi modul, penilaian angket pada

ujicoba terbatas, ujicoba skala besar, angket penyebaran, dan hasil belajar.

Hasil penelitian ini adalah: (1) karakteristik modul IPA terpadu berbasis PBL

dengan penekanan berpikir kritis pada tema polusi udara adalah modul pembelajaran

IPA terpadu dengan penggunaan tema kondisi lingkungan yang memayungi beberapa

materi IPA yang terkait, dengan menerapkan model pembelajaran PBL dalam

penyampaian materi tersebut, serta diperkuat dengan aspek keterampilan berpikir kritis

pada setiap kegiatan PBL dalam modul, (2) kelayakan modul dinilai oleh validator ahli

media, bahasa, dan materi serta melibatkan 2 praktisi, dan 10 siswa dalam uji skala

kecil. Penilaian yang diberikan ahli dan praktisi berupa angket dalam bentuk penilaian

berskala dan kesimpulan penilaian dalam kategoi sangat baik yang berarti layak,

sedangkan 10 siswa memberikan penilaian melalui jawaban siswa terhadap kegiatan

dalam modul dan respon dalam bentuk angket, dengan hasil jawaban cukup atau sesuai

dengan alat ukur jawaban (kunci jawaban) dan respon siswa sangat baik yang berarti

layak, (3) modul efektif untuk digunakan dalam pembelajaran IPA dengan memberikan

pengaruh positif terhadap hasil belajar IPA sesuai penilaian gain score 0,35 untuk

kognitif, 0,5 untuk afektif, dan 0,45 untuk psikomotor, dengan N-gain ternormalisasi

sedang dan penilaian terhadap jawaban siswa pada setiap kegiatan dalam modul serta

respon siswa dalam penilaian angket kategori sangat baik.

Kata Kunci: Modul, IPA Terpadu, Problem Based Learning, Berpikir kritis.

x

Siti Huurun In. 2015. Development of Integrated Science Module Based of PBL by

Emphasis Critical Thinking on the theme of Air Pollution for VII Grade Students of

MTs. Mu'allimat NW Pancor. Thesis. Advisor: Dr. Baskoro Adi Prayitno, M.Pd., Co-

advisor: Dr. Sarwanto, M.Si., Master of Science Education, Faculty of Teacher Training

and Education, University of Sebelas Maret Surakarta.

ABSTRACT

This research aims to (1) describe the characteristics of Integrated Science

module based PBL with emphasis critical thinking on the theme of air pollution to

improve learning outcomes; (2) determine the feasibility of Integrated Science module

based PBL with emphasis critical thinking on the theme of air pollution to improve

learning outcomes; (3) determine the effectiveness of the Integrated Science module

based PBL with emphasis critical thinking on the theme of air pollution to improve

learning outcomes.

This research refers to the 4D development model by Thiagarajan which

consists of four phases: 1) The definition phase, 2) design phase, 3) the development

phase, and 4) deployment phase. The subject for the development of the feasibility of

module validated by media expert, materials expert, linguist and science teacher

(practitioner). Data was collected by questionnaire, observation sheets, and interviews.

The type of data that be obtained are qualitative and quantitative data. Qualitative data

is data about results of observation, interviews, and advices when validating and testing

the product on the feasibility of Integrated Science module based PBL development

results. While quantitative data was obtained from the assessment results of module

validation, assessment questionnaire on a limited trial, a large-scale test, questionnaire

dissemination, and learning outcomes.

Results of this research are: (1) the characteristics of module IPA-based

integrated PBL with emphasis on critical thinking on the theme of air pollution is

learning modules science integrated with the use of the theme of environmental

conditions which cover several materials science-related, by applying the learning

model PBL in the delivery of such materials, and reinforced with critical thinking skills

aspects of the operations of PBL in the module, (2) the feasibility of module assessed by

validators media expert, language, and materials and involves 2 practitioners, and 10

students in small-scale trials. Assessment provided experts and practitioners in the form

of questionnaires in the form of scale assessment and conclusions of assessment in

category very good which means feasible, while 10 students provide an assessment

through the students' answers to the activities in the module and the response in the

form of questionnaire, the results of answers fairly or in accordance with the measuring

instrument answer (the answer key) and the response was very good students, which

means feasible, (3) The effective module for use in learning science with a positive

impact on learning outcomes of science corresponding gain score of 0.35 for cognitive,

0,5 for affective, and 0,45 for psychomotor, as N- gain medium normalized and an

assessment of the students' answers on any activities in the module as well as the

responses of students in the assessment questionnaires excellent category.

Keywords: Module, Integrated Science, Problem Based Learning, Critical thinking.

xi

DAFTAR ISI

Halaman

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

PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................................................ ii

PENGESAHAN ....................................................................................................... iii

PERNYATAAN ....................................................................................................... iv

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

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

KATA PENGANTAR .............................................................................................. vii

ABSTRAK ............................................................................................................... ix

ABSRACT ................................................................................................................. x

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

DAFTAR TABEL .................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ xiv

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ xv

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

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

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

C. Tujuan Penelitian ............................................................................ 7

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

E. Spesifikasi Produk .......................................................................... 8

F. Asumsi dan Ketebatasan .................................................................. 9

G. Definisi Istilah ................................................................................ 10

BAB II KAJIAN PUSTAKA ............................................................................. 11

A. Landasan Teori ............................................................................... 11

1. Pembelajaran IPA Terpadu ....................................................... 11

2. Modul Pembelajaran .................................................................. 19

3. Model Pembelajaran PBL .......................................................... 24

4. Berpikir Kritis ............................................................................ 30

5. Hasil Belajar .............................................................................. 35

6. Polusi Udara .............................................................................. 42

xii

B. Penelitian Relevan ........................................................................... 48

C. Kerangka Berpikir ........................................................................... 55

BAB III METODE PENELITIAN ....................................................................... 60

A. Model Pengembangan ..................................................................... 60

B. Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................... 60

C. Subyek Penelitian ............................................................................ 60

D. Prosedur Pengembangan .................................................................. 61

E. Jenis Data ......................................................................................... 66

F. Metode Pengumpulan Data .............................................................. 66

G. Teknik Analisis Data ....................................................................... 70

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 72

A. Deskripsi Data Hasil Penelitian ....................................................... 72

1. Tahap Pendefinisian.................................................................... 72

2. Tahap Perancangan .................................................................... 76

3. Tahap Pengembangan ................................................................ 78

4. Tahap Penyebaran ...................................................................... 88

B. Pembahasan Hasil Penelitian ........................................................... 89

C. Temuan Lapangan ........................................................................... 107

D. Keterbatasan Penelitian ................................................................... 108

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 109

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 112

LAMPIRAN-LAMPIRAN ........................................................................................ 116

xiii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Model Keterpaduan Fogarty ..................................................................... 14

Tabel 2.2 Sintaks PBL .............................................................................................. 27

Tabel 2.3 Sintak Berpikir Kritis ............................................................................... 32

Tabel 2.4 Sintak PBL dengan Penekanan Berpikir Kritis ........................................ 34

Tabel 2.5 Kategori Hasil Belajar Kognitif ............................................................... 38

Tabel 3.1 Kriteria Reliabilitas .................................................................................. 68

Tabel 3.2 Kriteri Daya Pembeda .............................................................................. 69

Tabel 3.3 Kriteri Tingkat Kesukaran Soal ................................................................ 69

Tabel 3.4 Kriteria Nilai Rerata Total Masing-masing Komponen ........................... 70

Tabel 4.1 Saran Perbaikan Ahli ............................................................................... 79

Tabel 4.2 Hasil Validasi Modul oleh Ahli ................................................................ 80

Tabel 4.3 Hasil Validasi Modul oleh Praktisi ........................................................... 80

Tabel 4.4 Rangkuman Perbandingan Jawaban Siswa dengan Kunci Jawaban ........ 81

Tabel 4.5 Respon Ujicoba Terbatas .......................................................................... 82

Tabel 4.6 Hasil Belajar Ranah Kognitif ................................................................... 83

Tabel 4.7 Hasil Belajar Ranah Afektif ..................................................................... 84

Tabel 4.8 Hasil Belajar Afektif sebelum Menggunakan Modul ............................... 84

Tabel 4.9 Hasil Belajar Psikomotor sebelum Menggunakan Modul ........................ 84

Tabel 4.10 Hasil Belajar Ranah Psikomotor ............................................................ 85

Tabel 4.11 Rangkuman Jawaban Siswa dalam Ujicoba Skala Besar ....................... 86

Tabel 4.12 Respon Siswa dalam Ujicoba Skala Besar .............................................. 88

Tabel 4.13 Hasil Angket Respon Guru ..................................................................... 89

Tabel 4.14 Perbaikan Modul Berdasarkan Saran Guru ............................................ 89

xiv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Karakteristik Pembelajaran PBL .......................................................... 25

Gambar 2.2 Kerangka Berpikir ................................................................................ 59

Gambar 3.1 Tahapan Pengembangan 4D ................................................................. 65

Gambar 4.1 Histogram Hasil Belajar Afektif Siswa ................................................ 84

Gambar 4.2 Histogram Hasil Belajar Psikomotor Siswa ......................................... 85

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Hasil Observasi Sekolah ....................................................................... 109

Lampiran 2 Hasil UN dan US MTs. Mu’allimat NW Pancor .................................. 110

Lampiran 3 Kisi-kisi Angket Pengungkap Kebutuhan ............................................. 112

Lampiran 4 Hasil Analisis Pengungkap Kebutuhan ................................................. 114

Lampiran 5 Silabus ................................................................................................... 120

Lampiran 6 RPP ....................................................................................................... 126

Lampiran 7 Draft Kerangka Modul ........................................................................... 153

Lampiran 8 Instrumen Validasi Soal Kognitif ......................................................... 158

Lampiran 9 Soal Kognitif (Try Out) Siswa ............................................................... 172

Lampiran 10 Hasil Try Out Siswa ............................................................................ 179

Lampiran 11 Hasil Pre-test dan Post-test ................................................................. 183

Lampiran 12 Uji Normalitas, Homogenitas, dan Uji T ............................................. 185

Lampiran 13 Rubrik Instrumen Validasi .................................................................. 190

Lampiran 14 Hasil Validasi Ahli ............................................................................... 200

Lampiran 15 Hasil Penilaian Modul oleh Ahli ......................................................... 222

Lampiran 16 Jawaban Kegiatan Siswa pada Ujicoba Terbatas ................................ 234

Lampiran 17 Respon Siswa pada Ujicoba Terbatas ................................................. 240

Lampiran 18 Rangkuman Hasil Respon Siswa pada Ujicoba Terbatas .................... 242

Lampiran 19 Respon Siswa pada Ujicoba Skala Besar ............................................ 244

Lampiran 20 Rangkuman Hasil Respon Siswa pada Ujicoba Skala Besar ............... 246

Lampiran 21 Respon Guru pada Tahap Penyebaran ................................................. 247

Lampiran 22 Rangkuman Hasil Respon Guru .......................................................... 249

Lampiran 23 Rangkuman Hasil Respon Modul ....................................................... 251

Lampiran 24 Perhitungan N-Gain ............................................................................ 252

Lampiran 25 Perijinan .............................................................................................. 259