Penyelesaian Soal-soal Gerak Tanpa Rumus

UPAYA MENINGKATKAN KEMAMPUAN KONSEP GERAK

MELALUI PEMBELAJARAN KONSEPTUAL INTERAKTIF

BERBASIS KONSTRUKTIVISME DENGAN MODEL BELAJAR

KOOPERATIF STADS TANPA FORMULASI

              PADA MATA PELAJARAN FISIKA

A.     Latar Belakang Masalah

 Belajar Fisika bagi sebagian besar siswa masih menjadi momok yang menakutkan, karena sulit. Hal Ini disebabkan rumus yang seharusnya menjadi alat mempercepat perhitungan soal, justru akhirnya mempersulit siswa. Penyelesaian soal fisika menjadi sulit karena anak terbelenggu dengan banyaknya rumus. Ini tidak bisa dimungkiri karena sistem pengajaran fisika di sekolah masih banyak yang berorientasi pada penyelesaian soal dengan rumus. Begitu banyak rumus yang harus dihafal, tetapi anak tidak banyak yang memahami konsep yang diturunkan dalam rumus itu. Metode pembelajaran fisika yang mudah, menarik, dan menantang bagi anak didik merupakan impian bagi setiap guru fisika.

 Salah satu upaya untuk meningkatkan kemampuan siswa untuk menyelesaikan soal-soal berhitung pada mata pelajaran fisika   dengan memperdalam pemahaman konsep sebelum menerapkan atau menggunakan suatu bentuk rumus tertentu. Sebagaimana dinyatakan oleh pakar fisika Indonesia Prof DR Yohanes Surya yakni lupakan rumus dan perdalam pemahaman konsep "Rumus dalam Fisika pada dasarnya adalah penurunan dari sebuah konsep. Penyelesaian soal Fisika tanpa rumus di tingkat SMP atau SMA bisa dilakukan dan justru lebih mudah jika anak didik lebih memahami konsep," katanya pada peserta pelatihan guru fisika Rintisan Sekolah Bertaraf Internasional di Pondok Remaja PGI Cipayung Jawa Barat pada tanggal 4-7  Desember 2007.

 Bertitik tolak dari pelatihan  tersebut kami mencoba untuk  melakukan terobosan baru untuk mencoba mengembangkan  pembelajaran fisika melalui pembelajaran konseptual interaktif .

B.     Pembelajaran Konseptual Interaktif

Pembelajaran konseptual interaktif atau Interactive conceptual intruction (ICI) merupakan landasan pembelajaran keterampilan berpikir. Yaitu pendekatan belajar untuk membentuk konsep atau pengertian berdasarkan kemampuan berfikir. Dalam pendekatan belajar ini siswa diharapkan mampu membuat pengertian sesuatu setelah melihat data, fakta realitas untuk menghubungkan satu dengan lainnya sehingga menjadi suatu konsep. Model pembelajaran ini adalah salah satu alternative model pembelajaran perubahan konseptual yang berbasis konstruktivisme

Interactive conceptual instruction atau ICI yang dikembangkan oleh Savinainen dan Scott (2002) sangat mendukung perkembangan keterampilan berpikir siswa dimulai dari tingkatan pemahaman konsep yang memerlukan suatu proses interaktif yang memberi peluang mengembangkan gagasan melalui proses dialog dan berpikir (Santyasa, dkk. 2004).

Model ICI terdiri atas empat tahapan yang tidak dapat dipisahkan, yaitu 1). Conceptual focus, 2). Classroom interaction, 3) ). Use of texts. 4) Classrom based assessement

1.      Conceptual Focus.

Yaitu pengembangan ide-ide baru yang berfokus pada pemahaman konseptual dengan sedikit atau bahkan tanpa formulasi matematik. Pada tahap ini, pembelajaran dimulai dengan pendemonstrasian fenomena-fenomena yang berkaitan dengan pokok bahasan yang akan dipelajari

2.      Classroom Interaction merupakan tahapan model ICI yang kedua.

Pada tahapan ini dilibatkan interaksi-interaksi kelas. Siswa dibentuk menjadi kelompok-kelompok yang heterogen. Tahapan ini didasari premis bahwa pembuatan makna merupakan dialog antar komunitas kelas untuk megembangkan gagasan melalui proses berpikir. Dalam interaksi kelas, terjadi pembelajaran yang melibatkan teman sebaya.

3.      Use of texts.

Penggunaan buku, LKS atau hand out dimaksudkan untuk meningkatkanpemahaman siswa secara lebih mendalam. Belajar dengan menggunakan buku tek, LKS atau hand out dapat melibatkan siswa dalam metakognisi, proses-proses berpikir, keterampilan berpikir kritis dan kreatif, keterampilan berpikir inti, dan menghubungkan pengetahuan yang diperoleh melalui diskusi dengan pengetahuan yang didapat pada buku, LKS atau hand out.

4.      Classrom based assessement

Untuk mengetahui apakah siswa telah menguasai materi yang telah dipelajari atau belum diperlukan penilaian atau asesmen . Penilaian merupakan kegiatan pengumpulan informasi hasil belajar untuk menetapkan apakah siswa telah menguasai kompentensi yang telah ditetapkan. Berdasarkan data dan informasi yang diperoleh, seorang guru dapat memberikan keputusan terhadap prestasi siswanya. Dalam hal ini, penilaian yang dilakukan lebih berfokus pada penilaian berbasis kelas (classrom based assessement). Dengan demikian dalam pelaksaannya, penilaian tersebut bersifat internal, artinya dilakukan oleh guru yang bersangkutan terus-menerus dan merupakan bagian yang tak terpisahkan dengan kegiatan proses belajar mengajar. Penilaian disini dibagi menjadi dua bagian yaitu penilaian proses(kuis) dan penialian ulangan harian.

C.     Pendekatan Pembelajaran Berbasis Konstruktivisme

         Pendekatan Konstruktivisme menjadi pilihan utama dalam pembelajaran ini. Pendekatan kostruktivisme menegaskan bahwa pengetahuan tersebut dibangun dalam pikiran siswa melalui asimilasi dan akomodasi. Asimilasi adalah penyerapan informasi baru dalam pikiran. Sedangkan akomodasi adalah menyusun kembali struktur pikiran adanya informasi tersebut menjadi tepat. Belajar merupakan proses aktif untuk mengembangkan  skemata sehingga pengetahuan terkait bagaikan jaring laba-laba dan bukan sekedar tersusun secara hierarkirs. Disamping itu pengetahuan tidak diperoleh secara pasif oleh seorang siswa, melainkan melalui tindakan. Dan proses transfer akan menjadi lebih efektif dan mudah apabila konteks berangkat dai hal-hal yang menjadi persepsi , kebutuhan dan interpretasi siswa. Tujuan dari pembelajaran Pendekatan kostruktivisme adalah belajar bagaimana belajar (learning how to learn) . Penyajian isi belajar ditekankan kepada penggunaan pengetahuan secara bermakna yang melibatkan keterampilan terintegrasi dengan menggunakan masalah dan konteks yang nyata.

D.    Model Belajar Kooperatif STADS

Pembelajaran kooperatif dengan model STADS menurut Slavin, merupakan model pembelajaran kooperatif yang paling sederhana dan mudah untuk dilaksanakan. STADS terdiri atas lima komponen pokok , yaitu penyajian kelas, tim, kuis, perbaikan perorangan dan prestasi tim.

          Penyajian kelas(class presentation) digunakan untuk memberikan informasi atau menjelaskan kegiatan yang harus dilaksanakan oleh masing-masing tim. Penjelasan bersifat umum, dan merupakan model pembelajaran yang terkait dengan materi ajar baru serta dikembangkan dalam situasi diskusi terbuka. Disini penyajian diberikan setelah eksperimen dan membahas masalah-masalah yang berkaitan dengan hasil eksperimen dan tindak lanjutnya.

         Setiap tim (team) yang dibentuk, terdiri atas 4-5 orang siswa, dengan karakteristik dan latar belakang yang beragam ditinjau dari potensi akademik dan jenis kelamin. Pembentukan tim bertujuan untuk membelajarkan setiap individu anggota tim serta mengikuti kuis dengan sebaik-baiknya. Setelah mengikuti penyajian guru yang dikembangkan dalam situasi diskusi kelas , setiap anggota tim bekerja sama untuk membahas masalah-masalah yang dihadapi oleh setiap anggota. Seluruh anggota tim menomorsatukan keberhasilan tim. Dalam hal ini, para anggota tim dituntut untuk melakukan yang terbaik bagi tim sehingga ia dapat menyumbangkan keberhasillannya bagi muatimnya. Sebaliknya, tim harus memperhatikan juga kepentingan anggotanya agar semua anggota berhasil dalam mengikuti kuis dan memberi nilai tambah bagi timnya.

         Kuis(quizzes) untuk anggota tim diberikan setelah mengikuti penyajian guru dan bekerja sama dalam timnya. Pada waktu pelaksanaan kuis, anggota tim dilarang untuk membantu teman satu tim. Jadi, mereka harus berusaha sendiri untuk menjawab soal kuis.

         Sedangkan perbaikan perorangan (individual improvement scores) merupakan nilai dari hasil kuis dan nilai keaktifan lain yang diperoleh setiap siswa yang ikut menentukan nilai dari tim. Konsep perbaikan perorangan ini dikembangkan agar setiap anggota tim terpacu untuk memperoleh kinerja belajar yang terbaik atau tujuan belajar tercapai dengan baik. Semakin baik dan semakin tinggi nilai yang diperoleh seorang anggota tim, maka semakin besar sumbangannya tersebut bagi prestasi tim.

         Tim yang berprestasi (Team recognition) berhak atas suatu penghargaan kelas untuk topik yang telah diselesaikan. Angka tim juga mendukung sampai dengan 20% untuk menentukan grade mereka.

E.     Materi Gerak

         Dalam fisika gerak didefinisikan sebagai perpindahan kedudukan atau letak suatu benda dari suatu benda atau titik tertentu yang digunakan sebagai titik acuan. Sebagai contoh ada dua buah kendaraan yaitu sedan dan truk. Sedan yang sedang mengalami kerusakan ditarik oleh sebuah truk. Perhatikan ilustrasi gambar dibawah ini.

Dari ilustrasi diatas dapat dijelaskan bahwa sedan tidak bergerak terhadap truk tetapi bergerak terhanadap travel light. Hal ini disebabkan karena kedudukan sedan dan truk slalu tetap atau dengan kata lain jarak antara sedan dan truk selalu tetap sedangkan kedudukan sedan dan travel light selalu berubah.

         Di dalam konsep gerak dikenal istilah jarak dan perpindahan. Jarak didefinisikan sebagai panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda tanpa memperhatikan arah, sedangkan perpindahan adalah panjang lintasan yang ditempuh oleh suatu benda dengan memperhatikan arah dan ditinjau dari benda lain yang digunakan sebagai titik acuannya. Perhatikan ilustrasi berikut ini.

 

Berapakah jarak dan perpindahan yang ditempuh oleh seorang dari titik A ke titik C melalui titik B?

Dari ilustrasi diatas, menurut fisika anak tersebut dari titik A ke titik C melalui B menempuh jarak 450 meter, sedangkan perpindahan anak tersebut dari titik A ke titik C adalah 150 meter.

         Pada gerak lurus beraturan ( GLB) terdapat besaran kelajuan dan kecepatan. Kelajuan adalah jarak yang ditempuh tiap satu satuan waktu, sedangkan kecepatan adalah perpindahan yang ditempuh tiap satu satuan waktu.

         Sedangkan pada gerak lurus berubah beraturan (GLBB) dikenal dengan istilah percepatan dan perlambatan. Percepatan adalah pertambahan kecepatan tiap sekon sedangkan perlambatan adalah pengurangan kecepatan tiap sekon Atau percepatan didefinisikan sebagai perubahan kecepatan tiap waktu .

F.       Penyelesaian soal-soal tentang materi gerak tanpa fomulasi/rumus

Ahli fisika Indonesia, Prof Dr Johanes Surya, PhD, saat ini sedang mengembangkan pembelajaran fisika tanpa menggunakan rumus. Pengembangan fisika tanpa rumus ini sudah diujicobakan di beberapa sekolah di daerah dan cukup berhasil.
''Selama ini masih banyak guru yang belum memahami konsep fisika. Akhirnya, pengajaran hanya sebatas rumus. Akibatnya siswa cenderung tidak menyukai fisika karena telanjur dianggap sulit,'' ujar Johanes yang juga Rektor Universitas Multimedia Nusantara pada pelatihan guru fisika Rintisan Sekolah Bertaraf Internasional di Pondok Remaja PGI Cipayung Jawa Barat pada tanggal 4-7 Desember  2007. Lebih lanjut Yohanes menyatakan, selama ini guru-guru di sekolah untuk menyelesaikan soal tadi menggunakan 'rumus yang panjang-panjang'. Akibatnya, kebanyakan siswa tak mampu mengikutinya.
Menurut Johanes, jika diharuskan menghapal rumus untuk belajar fisika justru membuat siswa makin membenci pelajaran tersebut. Oleh karena itu, pengajaran idealnya harus dimulai dari mengerti konsep, membangun logika, setelah itu baru menuangkannya dalam bentuk rumus.

Pada materi pokok bahasan gerak sebagian besar  soal-soalnya  yang dapat kita selesaikan tanpa menggunakan formula atau rumus. Pembahasan awal lebih ditekankan pada penekanan konsep. Dengan menguasai konsep yang baik, para siswa dapat mengerjakan soal-soal tanpa menggunakan rumus yang baku. Cukup dengan menggunakan logika dan matematika sederhana, para siswa dapat mengerjakan soal dengan cepat dan benar.

               Untuk dapat menyelesaikan tentang kelajuan atau kecepatan pada materi pokok bahasan gerak , para siswa harus memahami arti dari kelajuan atau kecepatan beserta satuannya, contoh soal sebagai berikut, sebuah sepeda motor bergerak lurus dengan kecepatan tetap 60 km/jam. Hitung berapa jarak yang ditempuh sepeda motor tersebut setelah 2 jam . Kecepatan sepeda motor 60 km/jam, artinya tiap 1 jam sepeda motor tersebut berpindah 60 km. Maka dalam 2 jam, motor berpindah sejauh 2 X 60 km = 120 km. Para siswa pasti akan menjawab dengan cepat, jika ditanya berapa jarak yang ditempuh setelah 3 jam, 4 jam atau ½ jam.

               Contoh soal-soal lain yang lebih komplek. Sebuah kereta menempuh jarak 30 km selama 20 menit. Berapakah jarak yang ditempuh kereta selama 1 jam?  Penyelesaiannya :

Jika dalam 20 menit kereta menempuh jarak 30 km maka dalam 40 menit kereta menempuh jarak 60 km dan dalam 1 jam atau 60 menit menempuh jarak 90 km. Atau dapat dibuat sebuah tabel sebagai berikut.

Waktu (menit)	Jarak (km)
20	30
40	60
60	90

Mobil A bergerak dengan kecepatan 20 m/s dan berada 200 meter di belakang mobil B. Mobil B bergerak searah dengan A dan memiliki kecepatan 10 m/s. Kapan mobil A akan menyusul mobil B?

Penyelesaiannya:

Mobil A bergerak dengan 20 m/s, artinya 1 sekon mobil A menempuh jarak 20 m. Mobil B bergerak dengan 10 m/s, artinya 1 sekon mobil B menempuh jarak 10 m. Kedua mobil saling mendekat , sehingga tiap sekon jarak mereka menjadi 20 - 10 = 10 m. Karena jarak keduanya mula-mula 200 m, maka mobil A akan menyusul mobil B setelah 200/10 = 20 sekon.

                Contoh soal yang lain, Dua mobil bergerak saling mendekati pada jarak 300 m. Mobil A bergerak dengan kecepatan 20 m/s dan mobil B bergerak pada kecepatan 10 m/s. Kapan mereka akan bertemu?

Penyelesaiannya: mobil A bergerak dengan kecepatan 20 m/s, artinya 1sekon mobil A menepuh jarak  20 m. Sedangkan mobil B bergerak dengan kecepatan 10 m/s, artinya 1 sekon mobil B menempuh jarak 10 m. Karena kedua mobil akan berpapasan maka tiap 1 sekon keduanya saling mendekat 10 m + 20 m = 30 m. Jika jarak mula-mula kedua mobil 300 m, maka kedua mobil akan bertemu setelah = 10 sekon

               Untuk menyelesaikan soal-soal gerak pada gerak lurus berubah beraturan, siswa harus memahami konsep percepatan atau perlambatan. Contoh soal sebagai berikut, sebuah mobil balap sedang bergerak dengan kecepatan 10 m/s. Kemudian, mobil dipercepat dengan percepatan 3 m/s². Hitung berapa kecepatan dan jarak tempuh mobil selama selang waktu 5 sekon.

Penyelesaiannya:

Percepatan 3 m/s² artinya kecepatan mobil bertambah 3 m/s tiap sekonnya. Dalam 1 sekon kecepatan mobil bertambah 3 m/s, maka dalam 5 sekon kecepatan mobil bertambah 3 X 5 = 15 m/s. Kecepatan mobil mula-mula 10 m/s, kemudian bertambah 15 m/s, sehingga kecepatan mobil sekarang 10 + 15 = 25 m/s.

   Sedangkan untuk menghitung jarak dapat menggunakan metode rata-rata. Jika mula-mula kecepatan mobil 10 m/s, maka setelah 5 sekon jaraknya menjadi 50 m. Jika kecepatan mobil menjadi 15 m/s, maka setelah 5 sekon jaraknya menjadi 75 m. Kalau kecepatannya berubah antara 10 m/s sampai 15 m/s, berarti jarak tempuhnya antara 50 m dan 75 m. Karena perubahan kenaikannya  teratur maka jaraknya di tengah-tengah antara 50 m dan 75 m yaitu  (50 + 75 ) : 2= 62,5 m. Atau menggunakan metode grafik sebagai berikut .

Jarak yang ditempuh mobil = luas di bawah kurva = luas trapesium :

= 62,5 m

               Penurunan rumus juga dapat dilakukan oleh siswa tersendiri, setelah mereka mampu menyelesaikan soal tanpa rumus, kemudian mereka mencoba menghubungkan beberapa variabel dengan mengganti angka-angka yang diperoleh selama perhitungan.

               Soal –soal seperti di atas dapat dibuat dengan  beberapa variasi . tetapi penyelesaiannya tetap sama yaitu pahami konsep, membangun logika atau berpikir kemudian selesaikan dengan hitungan matematika sederhana. Untuk lebih meningkatkan ketrampilan dan kecepatan berpikir siswa perlu diadakan metode resitasi atau dril latihan-latihan soal dari yang sederhana sampai  soal  yang komplek.

G.    Penutup

Dari uraian di atas nampak bahwa pembelajaran konseptual interaktif berbasis konstrutivisme dengan model kooperatif STADS tanpa formulasi adalah merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan pemahaman konsep siwa tentang konsep gerak. Selain itui pengembangan model pembelajaran tersebut dapat memberikan suatu image yang positif bahwa mata pelajaran fisika tidak selalu identik dengan rumus, tetapi lebih menekan pada pemahaman konsep dan  mengembangkan logika berpikir . Sehingga hal tersebut akan mengubah pandangan siswa, bahwa pelajaran fisika tidak sulit, tetapi mudah, gampang dan menyenangkan .  Untuk itu disarankan kepada pihak terkait untuk dapat mengaplikasikan hasil pengembangan model ini dalam pembelajaran, mensosialisasikannya, serta mengembangkan lebih lanjut dengan cakupan yang lebih luas agar keunggulan dari model ini dapat lebih terlihat

H.    Daftar Pustaka

   Artoto Arkundato. dkk 2007. Pengembangan Dalam Pembelajaran Fisika. Jakarta : Universitas Terbuka, Departemen Pendidikan Nasional.

   M.Saekhan Muchith, M.Pd.  2008. Pembelajaran Kontekstual. Semarang : Rasail Media Group

Prof . Yohanes Surya, Ph.D. 2008. IPA Fisika Gasing Jilid 1. Jakarta : PT Kandel dan PT Grasindo

Prof . Yohanes Surya, Ph.D. 2007. Buku Peserta Workshop GASING Sekolah Bertaraf Internasional. Bogor : Surya Institute