PENDAHULUANApa itu model?Dalam pengertian umum, model adalah representasi dari fenomena, objek,atau ide (Gilbert, 2000). Di ilmu pengetahuan, model adalahhasil mewakili objek, fenomena atau ide (target) dengan lebih akrab satu (sumber) (Tregidgo &Ratcliffe, 2000).Sebagai contoh, salah satu model struktur atom (target) adalah susunan planet yang mengorbit Matahari (sumber) (Tregidgo & Ratcliffe, 2000). Model hanya dapat berhubungan dengan beberapa sifat dari target.Beberapa aspek dari target harus dikecualikan dari model (Driel &Verloop, 1999).Misalnya, model tata surya dari model atom inti dikelilingi oleh elektron tetapi tidak termasuk delokalisasi elektron, antara lain aspek. Menurut teori fisika, Hestenes(1996)menggambarkan model sebagai representasi dari struktur dalam sistem fisik atau sifat-sifatnya. Sistem dapat terdiri dari satu atau lebih benda material. Model A mengacu pada sistem individual,meskipun individu yang mungkin menjadi contoh bagi keseluruhan kelashalan yang serupa.

Model Pendidikan SainsAda berbagai jenis model dalam ilmu pendidikan. Di antaranya adalah model konseptual yang dirancang sebagai alat untuk pemahaman atau ajaran sistem dan model mental yaitu apa yang di pikirkan orang dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal (Norman, 1983). Berdasarkan literatur, model konseptual termasuk model matematika, model komputer, dan model fisik yang dibahas. Selain model ini, ada lagi model yang disebut "model fisika" olehpendidikan physics-masyarakat.

Kategori ModelPada bagian ini, akan membahas model mental,model konseptual, danmodel fisika masing-masing Model konseptual adalah model matematika, komputer model, dan model fisik.

Model MentalModel mental psikologis representasi situasi nyata atau imajiner.Mental terjadi dalam pikiran seseorang sebagai orang yang merasakan dan conceptualizes situasi yang terjadi di dunia (Franco & Colinvaux, 2000).Norman(1983) menunjukkan bahwa model mental terkait dengan apa yang orang di kepala mereka dan apa yang menuntun mereka menggunakan hal-hal ini dipikiran mereka. Untuk memahami model mental,mereka Karakteristik harus dipertimbangkan. Model mental memiliki berbagai fitur (Franco & Colinvaux, 2000). Ini adalah:1) ModelMentalyanggeneratif.2) modelMentalmelibatkanpengetahuan tacit.3) ModelMentalsintetis4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia.

Sebelummenjelaskanmasing-masingfitur ini, salah satucontohtentangmodel mentaldariVosniadoudan(1992) studiBrewer, yang probeSDpemahaman siswa terhadap bumi, bentuknya, dandaerah di mana orang hidup, dapat membantu untukmemahami model mental. Dalam studi, mahasiswadiminta beberapa pertanyaan untuk mengetahui mental merekamodel bumi,bentuknya, dan daerah di manaorang hidup. Selama wawancara dengan siswa, merekajuga diminta untuk menggunakan gambar. Beberapa pertanyaanadalah "apa bentuk bumi? Jika Anda adalah untukberjalan selama beberapa hari dalam garis lurus di mana akan Andaberakhir? "Untuk menjawab pertanyaan ini, siswa perlumerujuk pengalaman mereka sebelumnya danpengetahuan untuk membuatmodel mental mereka.Menurut hasil penelitian mereka, berbagai mental yangModel ditemukan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar1.ModelEarth(Vosniadou, 1994)

ThebolaModelBumi: Bumi adalahsebuah boladenganorang yang tinggaldi sekitar itudi luar.

ModelBolarata: Bumi adalahsebuah bolatapidiratakandi kutub, ataupancaketebal.

Modelbola berongga: Bumi adalahsebuah bola beronggadengan orang-orangyang tinggaldi tanah datardi dalamnyaataudibuatdaridua belahan, yang lebih rendahdi manaorang hidupdan yangatas denganlangitseperti kubah.

ModelgandaBumi: Inimencakup duaunsur tanah, sebuahsatu putarandi langitdandatar, solid dandidukungbumi-tanah di manaorang hidup.

ModelEarthdisc: Bumimenyajikan fituryang samaseperti dalammodel bumipersegi panjang; Satu-satunya perbedaanadalah bahwabumiberbentuk sepertidisk.

ModelEarthpersegi panjang: Bumimunculsebagaidatar, padat, bendadidukungberbentuk sepertipersegi panjang.

Saya sekarangakankembali kemenggambarkanfitur model mental menggunakan model ini anak-anak sebagai contoh.1) Model Mental yang generatif (Franco & Colinvaux, 2000): Ini berarti bahwa orang atau siswa dapat menghasilkan informasi baru dan membuat prediksi sementara mereka menggunakan model mental. Misalnya, dalam Vosniadoudan studiBrewer, mereka bertanyapertanyaan seperti"jika Anda berjalanselama beberapa haridalam garis lurus, di manaAnda akanberakhir? Apakahadaakhiratautepi untuk bumi? "Ketika siswa mengatakan" ya"untuk yang kedua Pertanyaan, memintapertanyaan lebih lanjut seperti"bisa Anda jatuh itu akhir atau tepi? Di mana Andaakan jatuh? "Ini pertanyaanmembuatsiswa menjadikreatif karenamereka tidakdapat mengamatifenomena ini. Menurut modelbumisiswa, misalnya, disk, yang persegi panjang, dangandamodelbumimenunjukkanbahwa bumi memiliki keunggulanatau akhirdari manaorangbisa jatuh. juga, modelbola beronggamemiliki keunggulan, namunorang-oranghidup di dalam, dantidak mungkinbagi orang untukjatuh (Vosniadou &Brewer, 1992).2) modelMentalmelibatkanpengetahuantacit (Franco &Colinvaux,2000): Orangyang menggunakan model mentaltidak sepenuhnyamenyadari beberapaaspek darimodel mentalnya. Secara umum, siswa memiliki beberapaprasangkatentangfisikatau lainnyafenomena. Inibenar-benarimplisit. Mereka tidak sadar danorang tidak berpikirtentang mereka, tapi bukan merekamenggunakannya untukalasan. Salah satu contohakan menjelaskanaspekmodel mental. dariVosniadou danstudiBrewer(1994), dalamdiskdanpersegi panjang modelbumi, siswa memilikiprasangkabahwa tanahdatar. Anggapaniniimplisit, tetapi bisa

dibuateksplisitmelaluigambar mereka.3) ModelMentalsintetis(Franco & Colinvaux, 2000): ModelMentaldisederhanakanrepresentasidarisistem targetyang dapat menjadi fenomenaatauperistiwa. Artinya, mereka tidakdapat mewakili fenomenalengkap atauacara. Yang dimaksud denganrepresentasi? RepresentasiAtidak pernahlengkap reproduksidari apa yangdiwakilitetapi, membutuhkan seleksisadar atau tidak sadardariaspekapa yang akan diwakilidan apaaspek-aspek lainakan ditinggalkandari representasi(Franco &Colinvaux, 2000). dimemesanuntuk mengembangkanrepresentasi daritarget, beberapa aspekterisolasiuntukmembuat semacam penyederhanaan.4) ModelMentaldibatasi olehpandangan dunia(Franco &Colinvaux, 2000): Orang orangmengembangkan danmenggunakanmodel mentalsesuai dengankeyakinan mereka. Dengan kata lain, satu setketerbatasanmembentukmungkin modelmentalyangdigunakan orang. Di atas, siswa model mentaltentangmodelbumiterbentuk dan dikembangkan sesuai denganpengandaianmereka. Untuk Misalnya, siswa membangundiskdanmodelpersegi panjang bumidaripengandaianmerekayangbumi datar. Selain itu, untukbumiganda, bola berongga, dan modelbumidiratakan, mereka memilikianggapanyang yang merupakantanah dimana oranghidupdatar, tapi bumibulat. Oleh karena itu,model mentalbumimenurutmodel mentalsiswatersebut dibatasi oleh pengandaian, juga digunakan sebagai kesalahpahaman (Franco & Colinvaux, 2000). konseptual ModelSebuah model konseptual adalah eksternal representasi yang dibuat oleh guru, atau ilmuwan yang memfasilitasi pemahaman atau pengajaran sistem atau negara urusan di dunia (Greca & Moreire 2000 dan Wu et al., 1998). Menurut Norman (1983), model konseptual adalah representasi eksternal yang bersama oleh komunitas tertentu, dan memiliki koherensi mereka

dengan pengetahuan ilmiah masyarakat itu. Ini representasi eksternal bisa matematika formulasi, analogi, grafik, atau benda materi. Sebuah contoh sebuah objek bisa menjadi pompa air yang kadang-kadang digunakan untuk model baterai dalam sebuah sirkuit listrik. Sebuah analogi dapat dibangun antaraatom dantata surya. Model gas ideal adalah matematika formulasi (Greca & Moreire, 2000). Untuk datang ke titik, kita dapat mengatakan bahwa model konseptual yang disederhanakandan representasi ideal dari benda nyata, fenomena, atau situasi. Sejak model matematika, model komputer, dan model fisik adalah representasi eksternal, mereka akan dibahas pada bagian berikut di bawah model konseptual. Matematika Model Sebuah model matematika adalah penggunaan bahasa matematika untuk menggambarkan perilakusistem. Artinya, itu adalah keterangan atau rangkuman Fitur penting dari sistem dunia nyata atau Fenomena dalam hal simbol, persamaan, dan angka. Model matematika adalah perkiraan. Mereka tidak selalu menghasilkan apa yang sebenarnya diukur.

Gambar2.MatematikaModeling(Burghes &Borrie, 1979)

Contoh sederhana adalah "F = m * g". Jika kita ingin mengekspresikan gaya gravitasi pada bola jatuh tepat, kita harus mempertimbangkan kekuatan antara setiap kemungkinan pasangan atom dan jumlah vektor. F = m * g menghasilkan

nilai yang dekat cukup untuk digunakan dalam kebanyakan situasi. F = m * g hanya bekerja untuk jutaan molekul (seperti bisbol) dekat dengan permukaan bumi. Ini tidak bekerja untuk satu molekul karena kita perlu mempertimbangkan interaksi dengan molekul lain.Matematika menyediakan salah satu kuat alat untuk pemodelan dan pemecahan masalah dalam ilmu pengetahuan dan daerah lain. Misalnya, dalam kimia, dan fisika, kita menggunakan teknik matematika untuk model situasi dan memecahkan masalah(Hodgson et al., 1999). Burghes dan Borrie (1979) dijelaskanpemodelan matematika sebagai cara yang "dunia nyata" masalahyang diterjemahkan ke dalam model matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapat diterapkan pada dunia nyata situasi. Dengan kata lain, itu adalah penerapan matematika Science, Fisika, dan bidang lainnya.Proses pemodelan matematika dapat diringkas dalam gambar 2. Sisi kiri (kotak 1, 6, dan 7) merupakan dunia nyata. Sisi kanan (kotak 3 dan 4) merupakan matematika dunia. Bagian te nbngah Bagian (kotak 2 dan 5) merupakan hubungan antara yangnyata dan dunia matematika. Di bagian tengah, masalahnya adalah pertama disederhanakan dan diubah menjadi matematika bahasa dan kemudian, solusi matematis diterjemahkan kembali ke dunia nyata. Umumnya, dalam pemodelan matematis, menyiapkan masalah, validasi kualitatif, dan bagian prediksikualitatif yang penting sebelum mulai memecahkan masalah. Terkait dengan penjelasan ini dalam hal pemodelan matematika, di sini adalah contoh tentang bagaimana menggunakan model matematika untuk memecahkan fisika yang masalah. Dalam contoh ini, cara di mana masalah dijabarkan ke dalam model matematika dan juga, bagaimana hasilnya dapatditerapkan pada dunia nyata situasi yangditunjukkan (Burghes & Borrie, 1979). Contoh: sudut kritis untuk putters ditembak: ditembak A putter meletakkan penekanan pada membangun halus up kecepatan di lempar

lingkaran dan ini memungkinkan dia untuk mempercepat tembakan dalam garis lurus sampai titik release. Tapi apa sudut yang harus ia bertujuan untuk melepaskanditembak, dan apakah hal itu membuat perbedaan yang signifikan terhadap Jarak dilemparkan?Untuk model awal, dapat diasumsikan bahwa gerak dua dimensi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Kita dapat menduga bahwa tembakan daun dengan mempercepat υ di sudut α terhadaphorizontal, dan asumsi gravitasi konstan dan tidak ada kekuatan resistif, kita memiliki persamaan yang biasa gerak yang memberikan horisontalberkisar sebagai

R =v2sin2∝

g

Untuk maksimum R, sin2α harus sama dengan 1 yang memberikan sudut α kritis = 450 Oleh karena itu, untuk kam model matematika, sudut proyeksi optimal 450

Jadi, rentang menjadi

R = v2

g

Selain itu, kami membuat asumsi lain. Untuk Misalnya, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan dapat dianggap sebagai "titik" partikel. Kita bisa mengabaikan hambatan udara, juga, kita dapat mengasumsikan bahwa tembakan diproyeksikan dari permukaan tanah y = 0. Meskipun model ini memiliki beberapa keterbatasan, kita dapat memiliki beberapa kesimpulan. Misalnya, putter membuat kesalahan dari sudut kritis sebesar 10%; karena itu ia / dia melempar dengan49.50 rentang Menjadi

R= v2

g sin(2*45.90= v

2

g sin 990= 0.99 v

2

g

Jadi, memiliki sudut 4950hasil dalam 1% penurunan dalam kisaran. Dari sini, kita dapat menyimpulkan bahwa Model ini mengatakan bahwa sudut kritis tidak signifikan.bahwaadalah, efeknya tidak banyak. Hal ini lebih penting bahwa putter akan meningkatkan kecepatan proyeksi nya. Untuk Misalnya, ketika ia / dia meningkat 5% dalam kecepatan yang akan meningkat dari υ untuk 1.05υ, kisaran akan meningkat 10%. Menurut definisi Burghes dan Borrie (1979), contoh ini adalah model matematika karena itu menunjukkan penggunaan dunia nyata masalah –cara mencapai throw- terbaik dan menerjemahkannya ke matematika masalah dengan perumusan matematika Model. Jadi, putter ditembak memiliki lemparan terbaiknya setelah ini Masalah ini diselesaikan dengan menggunakan model matematis.

Gambar3.GerakShot (Burghes, 1980)

Akibatnya, ketika kita kembali ke Proses pemodelan matematika, kita bisa bertanya apaka kesimpulan ini setuju dengan pengalaman dunia nyata atau tidak. Inggris ditembak

putter, Geoffrey Capes adalah terkena untuk mencapai yang terbaik melempar pada sudut proyeksi sekitar 55 (Burghes & Borrie, 1979). Hestenes (1987) menggambarkan model sebagai objek pengganti, representasi konseptual nyata hal. Kebanyakan model dalam fisika adalah model matematika. Dengan kata lain, dalam model, fisik karakteristik yang diwakili oleh variabel kuantitatif seperti persamaan. Menurut Hestenes (1987), seorang matematika Model memiliki empat komponen: Satu set nama untuk benda-benda dan agen yang berinteraksi dengan benda-benda ini. Variabel deskriptif yang mewakili karakteristik objek; yaitu variabelobjek, negara variabel, dan variabel interaksi.Persamaan model yang menggambarkan Struktur model. Gambar 3.Gerak Shot (Burghes, 1980) Gambar 4.

Gambar4.MesinAtwooddimodifikasi(Hestenes, 1996)

Interpretasitentang variabeldeskriptif.Interpretasisangat pentinguntuk modelkarenatanpa interpretasipersamaanmodeltidak mengatakan apa saja.Persamaanyangabstraksendiri. Variabelobjek: Ini adalahdasarsifat objek. Misalnya, massa dan muatanyang variabel objekuntukelektron. Momen inersiadan bentukbentuk dan ukuranadalah variabelobjekuntuk Tubuhkaku. Jadi, kita dapat mengatakanbahwa variabelobjekyang nilaitetap untukobjek tertentu.Variabel state: Ini adalahsifat dasar yang dapat bervariasidengan waktu. Merekatidak tetapsepertinilai-nilai nilai objek. Misalnya, posisi dan kecepatanyang nilai-nilai negarauntuk objek. Variabelnegara dalamsatu model dapatvariabelobjek dalammodel lain. Sebagai contoh, meskipunmassaadalah variabelnegara dalammodelroket karenaberubah dengan waktu, itu adalahvariabel objek dalam modellain sepertimodelpartikelkarena konstan.

Variabelinteraksi: ini mewakili Interaksidari beberapa objekeksternal sepertigesekankekuatan, dengan objekyang dimodelkan. Misalnya, dalam mekaniksalah satu variabelinteraksigaya vektor. Kerja, energi potensial, dantorsiyanglain variabelinteraksi.ContohdariHestenes(1996) tentang model matematikadalam halmekanikadalam fisikamenjelaskanlebih eksplisitapamodelmatematis menurut dia. Pada Gambar4, SituasiPeta menunjukkansistem yang terdiridari2objek, dua massam1danm2 dihubungkan denganstringtak bermassa(S). benda-benda ini berinteraksidengan ageneksternal, meja(T), bumi(E), danpulley(P) seperti yang ditunjukkan dalamSistemSchema. ituvariabeldeskriptifditampilkan sebagaivektor gayatersebut sebagaiketeganganpada string, bobotmassa, dan massadalamInteraksiPeta. Persamaandari Modelyangditampilkandalam struktursementarauntuk seluruh sistemdua bendadanuntuk setiap objektunggal. Itu SistemSkemadanSubsystemSkemamenentukan komposisi, lingkungan, dan koneksidarisistem. SistemSkemamenentukansistemyang terdiridaridua bendadihubungkan denganstring(S), bumi(E), danpulley(P). Garis putus-putusyang ditutup tersebut memisahkansistem darilingkungannya. Dalam Hukuminteraksi, pertama,kekuatanpada setiap objekyang diwakili olehdiagram gaya. Kedua, besaran kekuatanyang ditentukanolehseperangkatInteraksi(kekuatan) Hukum. Pada bagianstrukturtemporal,persamaan gerakditulisdengan menggunakanHukum IINewtonF=mauntuk keduaduasistem partikeldanpartikel tunggal sistem.Bagian terakhiradalahinterpretasi persamaan.

ModelkomputerSebuahmodel komputeradalah sebuah program komputer yang

mencoba untukmensimulasikan perilakutertentu sistem. Dengan kata lain,sebuah model komputeradalahkomputer Programyangdibuat dengan menggunakanmodel matematisuntuk menemukansolusianalitisuntuk masalahyang memungkinkan prediksiperilakusistem yang kompleksdari setparameterdankondisi awal. Model komputermemungkinkan siswauntuk mengembangkan modelnumerikdaridunia nyata. Perangkat lunak ini disebut sistempemodelanatau bahasasimulasi (Holland, 1988). Simulasikomputer sepertimembuat mungkin bagisiswa untuk menganalisissistem yang kompleks. Kadang-kadang, sistem yang kompleksmembutuhkanbenar-benar sangatmatematikacanggihuntuk menganalisisdan merekatidak bisa dianalisistanpakomputer(Chabay &Sherwood, 1999). Simulasi komputerdapatmempekerjakan banyak representasiseperti gambar, dua dimensiatautiga-dimensi animasi, grafik, vektor, dan menampilkan datanumerikyangmembantu dalam memahamikonsep-konsep(Sherer etal., 2000). Ini simulasidapat berupaprogramikon-oriented atau program yang ditulisoleh pengguna. Sebagai contoh, javaapplet adalah programikonberorientasidi mana siswatidak perlu menulisprogramsimulasi, mereka hanyaperlu parameterperubahan. Dalam situasi ini, siswa hanyabisa menganalisismodelbukan menciptakanmodelmereka sendiri. Sebuah perangkat lunakalternatifadalahpemrogramanVpython bahasayang memungkinkansiswa untukmembuat sendiri model. Siswayang terlibatdalam menulis danmemodifikasiprogramjika diperlukan. Tujuan utamaadalah untuk memahami fenomena.Berikutadalah contohsimulasiNewtonian mekanikmelaluisimulasiikonberorientasi Program(Interaktif Fisika, Jimoyiannis&Komis, 2001). Pertama, biarkan saya menjelaskansedikittentang SoftwareFisikainteraktif. Ini menyediakan2-D simulasi denganmana siswa

dapatmensimulasikanprinsip-prinsip dasar mekanikaNewtonian. Siswa tidakperlu melakukan pemrograman. Merekacukup memasukkannilai-nilaivariabelseperti massa, atau kecepatan. Simulasiadalah yang dihasilkan oleh sistem. Banyak kuantitas fisikdapat diukur. Gambar 5 menunjukkan layar fisika interaktif.

Gambar 5.InteraktifFisikaLayarMenampilkan SimulasiJatuh Bebas(Jimoyiannis &Komis, 2001)

Gambar6.Visualisasiuntukorbit planetVPython.

yang mensimulasikanbolajatuhbebasdari ketinggiantertentudi medan gravitasibumi. Siswadapat melakukan percobaan dengan mengubahnilaiparameterdalam sistem,mempelajarihukum-hukum fisika, membuat asumsidan prediksi, danmembuat kesimpulandari representasistroboskopikdarikinematikasebuah fenomenadantampilansimultan posisi dan kecepatan. Siswa dapatmengulangmerekapercobaansetiap kalimereka perlumelakukannya. Juga, mereka dapatmemodifikasimassabolaatau memeganggravitasi konstan. Merekadapatmelihat hasilnya padakomputer layardan merekabisamendapatkannilai-nilaiposisiydankecepatanVydari objekbergerak. Contohlain yang berhubungan dengankomputer simulasiadalah dengan menggunakanperangkat lunakuntuk membuatsimulasidi Bahasa pemrogramanVPython. Vpythonmembuat siswa fokuspadaperhitunganfisikauntuk mendapatkan3- VisualisasiD. Siswadapat melakukanvektorsejatiperhitungan,yang meningkatkanpemahaman mereka tentang utilitasvektordannotasivektor. Sebagai contoh,siswadapatmempelajarigerakanbumidiorbit mengelilingi mataharidengan caramenulis program. Selanjutnya,

siswadapatmempelajarigerakanplanet sekitar bintangdengan menggunakanmodel komputerdariBumi danSun.Cetakansimulasiditampilkan dalamGambar 6.Gambar 6 menunjukkanbahwaplanetdenganmassa½ bahwamatahariyangmengorbitmataharidalamorbithampirmelingkar sementara mataharitidak dalamorbitnya. Sementarasiswamenulissendiri programsimulasikomputer dandapat bervariasimassa matahari danmassaplanet, merekaharusmengatasifisika.

Fg= Gm1m2d2

Dengan demikian, siswadapatmemahami bagaimanahukumgaya gravitasibekerjaantaraMataharidan Bumi, dan bagaimanaprinsipmomentum, Pnew = Pbefore + F∆t bekerja (G adalah yang universalgravitasikonstanm1, m2mewakilimassadua benda-sini adalah massaBumi danMatahari-dadalah jarakyang memisahkanbenda pusat, prinsipmomentumdibahasdalambagian 2.3.3). Contoh ditunjukkanpada Tabel1.

Tabel1.VPythonProgramuntukMemproduksiReal-Time3-D Animasipada Gambar6dariBumiPergidiMengorbitmengelilingi matahari

1.dariimporvisual yang*

2.Matahari=bola()3.sun.pos=vektor(-1e11,0,0)4.sun.radius=2e105.sun.color=color.yellow6.sun.mass=2e307.sun.p=vektor(0, 0, -1e4) *sun.mass[momentum awalmatahari]8.bumi=bola()9.earth.pos=vektor(1.5e11,0,0)10.earth.radius=1e1011.earth.color=color.red12.earth.mass=1e3013.earth.p=-sun.p14.untukdi[sun, bumi]:15.a.orbit=kurva(color = a.color, radius=2E9)16.dt=8640017.sementara1:18.Tingkat(100)19.dist=earth.pos-sun.pos[jarak antara bumidanmatahari]20.kekuatan=6.7e-11 *sun.mass*earth.mass*dist/mag(dist) **3[hukum gaya gravitasiantaramataharidanbumi]21.sun.p=sun.p+kekuatan*dt[memperbarui momentummatahari]22.earth.p=earth.p- force*dt[memperbarui momentumuntukbumi]23.untukdi[sun, bumi]:24.a.pos=a.pos+a.p/a.mass*dt25.a.orbit.append(pos =a.pos)26.CetakCatatan: Penjelasandi[] adalah fisikahubunganyang harusditetapkan olehsiswa. Hubungannya dalam fisikaadalah langkahmodelbangunan.

Figure 8. A Physical Model of the Solar System

Model Fisika

Model fisikdalam ilmupendidikan masyarakatdianggapsebagaimodelsituasi nyatadandapatdilakukan, menyentuh, ataudiadakan. Sebuah modelfisik digunakandalam berbagai konteksberartirepresentasifisik dari beberapahal. Hal itumungkinsatu item atauobjek sepertimobil atausistem besarseperti Tata Surya.Model fisikdalam ilmudanTeknologimemungkinkan kita untukmemvisualisasikansesuatu tentangHalyang diwakilinya.Itu adalah;modelyangfisik karakteristikmenyerupaikarakteristikfisiksistem yang dimodelkan. Sebagai contoh,di SD kelaskelas, mainandapat digunakan sebagaimodelfisikrekan-rekandunia nyata. Mainanmemodelkanbeberapam fungsidari objekdunia nyataseperti mobil(Rogers, 2000). Seperti disebutkan di atas, modelfisikTata Surya(Gambar 7) dapat dilakukan denganmewakili Mataharidansembilanplanetyang mengorbititu. beberapayang berbeda caradapat digunakanuntuk melakukan hal ini. Satu menggunakankardus lingkaranberwarnakertaskonstruksi

danstring untukmembuat model fisiktata surya kitaseperti yang ditunjukkanpada Gambar8 (http://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect/). Gambar7dari sistemsuryamenunjukkan ukuran relatifplanet, tetapitidak benar-benaruntuk skaladan menunjukkan tempatmerekadalam sistemsepertiMercurydi orbitpertama, Venusdiorbitkedua, Bumidiketiga orbit, Marsdiorbitsebagainya, Jupiterdalamorbitkelima, dll Juga, itu menunjukkanbahwasemuaplanetmengorbit Matahari Pada Gambar8, karenaberbagai ukuranMatahari danplanet-planetjauhterlalu besaruntuk mewakiliakurat, Mataharimenunjukkansebagai yang terbesar. Jupiter,Saturnus, Uranus, dan Neptunusadalahsedikit lebih kecildari Matahariitu sisaplanetyangjauh lebih kecil. ituSaturnus telahcincinharus dipertimbangkanjuga.Jadi, siswadapat melihatukuran relatifplanetdandapatmelihat bahwasembilan planetmengorbitmatahari. Selain itu,merekadapat melihat bahwa Mercurymasukorbitdalam,Venusberjalandi orbitkedua, dllSetelah itu, siswadapatmelihatsembilan planetmengorbit Matahari.fisikaModelModelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkansistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapat menjadi komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan caratumbukanelastis sempurna. Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematikaaturanmekanika klasik. MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan,Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkan

TitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh lain darifisikayang Modelkarenaidealdanterdiri darimassapartikelpada talitak bermassapanjanginvarianbergerak dimedangravitasihomogenBumiditidak adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000).Dalam halmodelfisika, siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat. Merekamenerapkan prinsip-prinsip dasardan menciptakanmodelsendiri. Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan, fisikaideal modelsituasidunia nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil atauprediksidari Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena. Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu adabeberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisafisikaModel Modelingberartisesuatu yang berbeda untuk fisikawan. Sebuah modelfisikadalamfisikapendidikan Masyarakatdianggapsebagaidisederhanakandandiidealkan sistem fisik, fenomena, atauidealisasi. Juga, model matematikadapatmenjadi komponenfisikayang Model. Misalnya, dalam modelfisikagas, yang gasdianggap sebagaibanyak bolakecilyangberinteraksidengan satu sama laindengan caratumbukanelastis sempurna.Karenagasideal, kitadapatmenerapkanmatematika aturanmekanikaklasik. MenurutGreca& Moreira(2001), modelfisikamenentukan, Misalnya, penyederhanaan, koneksi, dan kendalayang diperlukan. Sebagaicontohsalah satubisa memikirkanTitikModelpartikelsistemdalam mekanikaklasik. Sebuahbandul sederhanaadalah contoh lain darifisikayang

Modelkarenaidealdanterdiri darimassa partikelpada talitak bermassapanjanginvarianbergerak dimedan gravitasihomogenBumidi tidak adanyahambatankarena udara(Czudkova &Musilova, 2000). Dalam halmodelfisika, siswatidak menggunakan modelyangsudahdibuat. Merekamenerapkan prinsip-prinsip dasardan menciptakanmodelsendiri. Modelingmelibatkan membuatdisederhanakan, fisikaideal modelsituasidunia nyataberantakandengan cara perkiraan. Kemudian, hasil atauprediksidari Modeldibandingkandengansistem yang sebenarnya. Final panggung adalahuntukmemperbaikimodeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebih baik, jika diperlukan.Kadang-kadangmungkin tidak diperlukanuntuk memodifikasi modeluntuk mendapatkankesepakatanyang lebihtepatdenganrealworldyang fenomena. Meskipunkesepakatanmungkin baik, tidak akan pernahtepatkarenaselalu ada beberapa pengaruhlingkunganyang kitatidak bisapertimbangkan saatkita sedang membangunmodel. Misalnya, sedangkanbatuyang jatuh, tarikan gravitasibumi danhambatan udaraadalahpengaruhutama.Akan Tetapi, ada jugaefek lainseperti kelembaban, angin dan cuaca, rotasi bumi, bahkanplanet lain(Chabay & Sherwood, 1999). Membangunmodelfisikaselalu dimulaidari beberapa prinsip dasar. Tiga prinsipyangdigunakan dalam mekanikaikuti: Prinsipmomentum, yang sering dikenal sebagai"hukum kedua Newtontentang gerak": Sebuah perubahan momentumsama dengannetgaya kalidurasi

∆P→¿F

→ x ∆t

Prinsipenergi: Perubahandalampartikel energiadalahenergi finalminusenergi awal (Eawal–Eakhir). Perubahan inidi namakan(W) dilakukanolehgaya totalFdandiwakili∆E=W

Prinsipenergi inihanyasatu partikel. Energi prinsipsistemmultiparticleadalah∆Esistem = Wgayaluar,Esistem=¿ + …)+ UE1,E2… adalah energi partikel 'di sistem. U adalah energipotensial partikel berinteraksidalam sistem. Perbedaan penting antara partikel hubungan kerja-energi dan multiparticle yang Prinsip energi adalah energi potensial U yang terkait dengan interaksi di dalam sistem. The sudut Prinsip Momentum: Tingkat perubahan momentum sudut dari partikel relatif ke lokasi yang sama dengan torsi diterapkan pada partikel tentang lokasi itu. Ini adalah

dL→

dt = r x Fnet= τ

Prinsipmomentumsudutuntuk sistempartikelmulti adalah dLtotdt

=

τnet,externalyang merupakanlaju perubahantotalmomentum sudutsistemrelatif terhadaplokasi,Ltot=L1+L2+L3+…adalah sama dengannet torsikarenakekuatan eksternalyang diberikan padasistem yang relatif terhadaplokasi. Seperti yang telah disebutkansebelumnya,inimendasar prinsipyang diterapkanuntukmemprediksiatau menjelaskanperilaku darisistem.Dalampemodelanfisika(Chabay danSherwood, 1999), proses berikutdiikuti:Mulaidariprinsip-prinsip dasar jumlahperkiraan Membuat asumsidanperkiraanTentukanbagaimana modelsistem Jelaskan/memprediksifenomenafisik yang nyatadalam sistem Mengevaluasipenjelasan atauprediksi Singkatnya, pemodelanfisikaadalahanalisis sistem fisikyang kompleksdengan caramembuat perkiraansadar, penyederhanaan, danidealisasi. Ketika siswa membuat perkiraan atau

penyederhanaan, mereka harus mampu menjelaskan mengapa mereka membuat mereka. Misalnya, dalam pemodelan bola jatuh,di umum, hambatan udara diabaikan. Jadi, tidak ada kekuatan kontribusi dari hambatan udara. Sementara siswa melakukan kelalaian itu, mereka harus mampu memiliki alasan untuk ini.Sebagai contoh pemodelan, mempertimbangkan perhitunganpercepatan blok ditarik ke kanan dengan gaya F seperti terlihat pada Gambar berikut 9.

Gambar 9.MenarikBlok(Chabay &Sherwood, 2002)

Untukmenganalisissistem ini, kitaharus mulaidengan prinsipmomentum,

dPdt =

Fnet

Karena gesekan antarameja danblok, ada gaya gesekan, fselaingaya, F; menarik

block. Jadi, gayatotalFnet = F – f Dariprinsipmomentum, dPdt= Fnet

= F – f

Jadi dPdt = d(mv)dt = mdvdt = m a = F – f dari ini, dapat

disimpulkanbahwablokbergerakkonstan akselerasiyaitu a = F–fm

Dalamprogramfisikayang lebih tradisional, siswamenggunakanpercepatan konstanuntuk memecahkanmasalah bukannya mengembangkanmodelmereka sendiri. "Constant

percepatan"adalah model matematika yangsudah ditetapkan untukmereka. Mereka tidakrepot-repotmemikirkanudara perlawananatau gesekan. Mereka diajarkanuntuk memilih persamaanuntuk memecahkan masalah. Selain itu, meskipun siswamengabaikangesekanatau sesuatudalam sistemdengan sehubungan dengankondisi, mereka tidakmelakukannya secara sadar. Contoh berikut menunjukkanbagaimana membuat penggunaanpemodelanfisikauntuk menjelaskandunianyata Fenomena, yang jugadapat dianggapsebagaisuatufisika masalah.Naiktaman hiburan(Chabay &Sherwood,2002, p106): Ada sebuahtaman hiburanridebahwa beberapa orangcintadanbenciorang laindi manasekelompok orang berdiridi dindingruangsilinderdengan jari-jariR, sebagai ruangmulaiberputar padatinggidansudutyang lebih tinggi kecepatanω(Gambar 10). Ketikakritis tertentusudut kecepatantercapai, lantaitetespergi,meninggalkan orangterjebakdi dindingberputar. Jelaskanmengapa orangmenempeldindingtanpa jatuh. Sertakandiagramkekuatanhati-hatiberlabelseseorang, dan mendiskusika bagaimanamomentumseseorangberubah, dan mengapa.

Gambar 10.SebuahhiburanTamannaik(Chabay &Sherwood, 2002, p106)

Gambar11.FisikaDiagramPerson. iniInstanOrangyangBergerakdalamArah–z

Mulai dari prinsip fisika dasar yang merupakan prinsip momentum dalam situasi ini, kitadapat menentukan kekuatan dikenal dan menarik gaya diagram (Gambar 11). Pada Gambar 11, orang yang ditampilkan memiliki massa m dan bergerak ke arah z. Karena sifatnya gravitasi, bumi memberikan gaya mg yang menurun (-y). Dinding memberikan gaya gesekan yang memiliki y Komponen + f karena orang tersebut tidak jatuh, dan x Komponen FN normal dinding karena momentum seseorang berubah arah. Vertikal Komponen f kekuatan dinding adalah gaya gesekan. Jika dinding memiliki gesekan yang terlalu rendah, orang tidak akanmenempel ke dinding. Jadi, f FN(μ adalah koefisien gesekan). μ memiliki nilai yang berkisar antara 0,1 sampai 1,0. Kecepatan sudut harus cukup besar. Ada perubahan momentum ke dalam; jika net kekuatan adalah nol, orang akan bergerak di lurus line. Dari gerakan melingkar (tidak ada perubahan dalam arah y), dan prinsipmomentum, kita dapat menemukan FN menunjukkanmengapa orang tetap ke dinding tanpa jatuh.

Gerakan melingkar dengan konstan P = ¿P| Menggabungkan dua persamaan di atas,FN= ωp dan f= mg

P= mv =m = dRdt = mωR, FN=ωp=mω2R

Jadi, dengan menggunakan f FNkita dapat menemukanmg≤τ(mw2R) =

w2≥ gμgR2

Semakin kecil gesekan, semakin tinggi kecepatan sudut yang diperlukan. Ketika gaya gesekan lebih kecil dari gaya gravitasi, orang tidak dapat menempel ke dinding dan meluncur ke bawah. untuk ini Alasannya, kecepatan sudut harus cukup besar untuk membuat gaya gesekan lebih besar dari gravitasi kekuatan.

RINGKASANDANFINALPERTIMBANGANPenekanandarimakalah initerletakpada diskusidari berbagai jenismodeldanaplikasimodel danpemodelanterhadapajaran danilmubelajarkhususnya fisika. ini adalahmodelterutamamental;model konseptual, yang model matematika, model komputer, danfisikmodel; dan modelfisika. Tujuan darimakalah inimenyangkutberbeda jenis modeldalam pendidikansainsadalah untuk membantuguru dansiswauntuk belajarbagaimana menggunakandanmemilih model dalamprogram mereka. Juga, tujuanyang paling penting adalahuntuk membuatsiswadapatsecara aktifterlibat dalam memahamidanmempelajariduniafisik dengan membangun, menggunakan, ataumemilihmodeluntuk menggambarkan, menjelaskan, memprediksi, danmengontrolfenomena fisik (Wells etal., 1995). Jadi, siswatidakperlumenghafalmateri pelajaranataupersamaanuntukmereka mata kuliah.Merekabisamendapatkan merekadengan menggunakanmodel. Dari pengalaman saya dengansiswa yangmengambilTentu sajapengantar fisikadi Universitas Purdue, siswamenunjukkanbahwamereka dapat memahamilebih baik konsep, maknasemuapersamaan,danbagaimana mendapatkanmerekapersamaandalam fisikadengan menggunakanfisika model. Kutipan berikutmengeksplorasisiswa

pikiran tentangmodelfisika. Mahasiswa: ...masih ada lagiuntuk hanyafisikadari menghafalblokhumongousinipersamaanyang Gurumengatakankarya. Eh, danmenghubungkannya dengannomor dan mengetahui bagaimanauntuk menempatkanbersama-samapersamaan. Kami akan kembalidan-baik kitabisa-kita benar-benarmenciptakan Modelsisteminidan kamibisa, Anda tahu, menyingkirkan Faktor-faktorini karenatarikan gravitasidi siniadalah

dPdt = <−FN(f-mg), 0>Py= 0, jadi

dPydt

= 0

|dpdt∨¿ =ωp,p =|p|

benar-benar tidak akan mempengaruhi bagaimana saya melompat dari kursi adalah akan melakukan apa-apa. Jadi apa yang bisa kita mengabaikan bahkan meskipun memang ada kekuatan ada itu cukup yang kecil kita tidak perlu. Hanya jenis belajar tentang fisika di sangat terorganisasi dan akan kembali ke langkah-langkah dasarcara (Spring 2005).Akibatnya, model menyediakan aplikasi pengetahuan untuk dunia nyata situasi buatan untuk melihat bagaimana hal berlaku di dunianyata, bukan hanya melihat persamaan. Dengan kata lain, siswa belajar dan membantu memahami fenomena fisik.

REFERENSIModelFisikTata Surya(n.d.). DiperolehJuni15, 2005, dari (http: //csep10.physutk.edu/.astr161/lek/).Buckley, B.C., GOBERT, j. D., Kindfield, A.C.H., Horwitz, P.,Tinker, R.F., Gerlits, B., Wilensky, U., etal. (2004).-Model berbasis mengajardanbelajardenganbiologica:Apa yangmereka pelajari? Bagaimanamereka belajar? Bagaimana kitatahu? JurnalPendidikanSainsdan

Teknologi, 13, 23-41.Burghes, D.N.&Borrie, M.S.(1979). matematismodeling: Sebuahpendekatan baru untukmengajaryang diterapkanmatematika[versi elektronik]. fisikaPendidikan, 14, 82-86.Burghes, D.N.(1980). Pengajaranaplikasi matematika:pemodelanmatematikadalamilmu pengetahuan dan teknologi.InovasidanPerkembangan, 365-376.Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(2002). VolI: Materi danInteraksi: mekanikamodern. NewYork: JohnWiley&Sons, Inc.Chabay, R.W.&Sherwood, B.A.(1999). Membawaatomkefisikatahun pertama[versi elektronik]. Orang AmerikaJournalofPhysics, 67, 1045-1050.Czudkovà, L.&Musilovà, J.(2000). Pendulum: Abatu sandunganmekanikasekolah menengah.PendidikanFisika, 35, 428-435.Driel, F.H.V.&Verloop, N.(1999). Pengetahuangurutentangmodeldan pemodelandalam ilmu. [ElektronikVersi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,21, 1144-1153.Franco, C.&Colinvaux, D.(2000). Menggenggammodel mental.DalamJKGilbert&CJBoulter(Eds.), Pengembanganmodel dalamilmu pendidikan(pp.93-118). Dordrecht,Belanda: KluwerAcademic Publishers.Gilbert, JK, Boulter, CJ&Elmer, R.(2000). positioningmodel dalamilmu pendidikandandalam desain danPendidikan teknologi. DalamJ.K.Gilbert&C.J.Boulter(Eds.), Pengembanganmodeldalam ilmupendidikan (pp.3-17). Dordrecht, Belanda:KluwerAcademic Publishers.Greca, I.M.&Moreira, M.A.(2002). Mental, fisik,danmodel matematikadalampengajaran dan pembelajaranfisika[versi elektronik]. PendidikanSains, 1,

106-121.Greca, I.M.&Moreire, M.A.(2000). Model mental,modelkonseptual, dan pemodelan. [ElektronikVersi]. InternationalJournal ofPendidikanSains,1, 1-11.Hestenes, D.(1996, Agustus). Metodologi pemodelanuntukgurufisika. ProsidingInternasionalKonferensiSarjanaPendidikanFisika,College Park, MA.Hestenes, D.(1987). Menujuteoripemodelanfisikainstruksi. American JournalofPhysics, 55, 440-454.Hodgson, SM, Rojano, T., Sutherland, R.&Ursini, S.(1999).Pemodelan matematika: Interaksibudayadan praktek[versi elektronik]. pendidikanStudidiMatematika, 39, 167-183.Holland, D.(1988). Sebuah laboratoriumsoftware. Dynamicalpemodelan dansistemcellularmodeling. SSR, 407-416.Jimoyiannis, A.&Komis, V.(2001). Simulasi komputerdifisikamengajardanbelajar: Studi kasusdipemahaman siswageraklintasan[Electronic version]. Komputer&Pendidikan, 36,183-204.Norman,D.A.(1983). Beberapapengamatanpada modelmental.DalamD.Gentner&A.L.Stevens(Eds.), Mental(. pp7-14) model.Hillsdale, NewJersey: LawrenceErlbaumAssociates, Inc.Scherer, D., Dubois, P., &Sherwood, B.(2000). VPython: 3Dgrafisilmiahinteraktifbagi siswa.Komputasidalam Sains danTeknik, 82-88.Tata surya. (n.d.). Diperoleh15 Juni 2005, darihttp://csep10.phys.utk.edu/astr161/lect.Tregidgo, D.&Ratcliffe, M.(2000). Penggunaanmodeluntuk

meningkatkanpembelajaranmuridtentang sel. sekolahIlmuReview,81, 53-59.Vosniadou, S.&Brewer, W.F.(1992). ModelmentalBumi: Sebuah studi tentangperubahan konseptualdi masa kecil.Psikologikognitif, 24, 535-585.Vosniadou, S.(1994). Dalampemetaanpikiran. DalamS.A.Gelman&LAHirschfeld(Eds.), Universaldanculturespecificsifatmodel mentalanak-anakdaribumi. Cambridge: CambridgeUniversity Press.Wells, M., Hestenes, D., &Swackhamer, G.(1995). Ametode pemodelanfisikaSMAinstruksi[versi elektronik]. American JournalofFisika, 63, 606-619.

IJESEISSN: 1306 3065