[Type text] PENENTUAN MEKANISME ADSORPSI Cr(III) OLEH BIOMASSA S. cerevisiae Oleh : Amaria, Suyono, dan Toeti Koestiari Jurusan Kimia FMIPA Unesa
Dalam penelitian ini telah dikaji S. cerevisiae dari limbah proses fermentasi industri bir yang masih berpotensi sebagai adsorben untuk menurunkan kadar kation logam berat Cr(III) di perairan. Tujuan penelitian ini adalah menentukan : 1) gugus fungsional adsorben yang berperan dalam adsorpsi, 2) daya adsorpsi biomassa S. cerevisiae terhadap kation Cr(III) pada: (a) berbagai pH medium, (b) berbagai konsentrasi awal Cr(III), 3) mekanisme adsorpsi Penelitian ini mengikuti rancangan penelitian eksperimen, dengan tahap-tahap sebagai berikut : 1) pembuatan biomassa S. cerevisiae, 2) identifikasi gugus fungsional biomassa S. cerevisiae, 3) pengujian adsorben terhadap daya adsorpsi dengan pengaruh pH medium, variasi konsentrasi awal kation Cr(III) (kapasitas adsorpsi), 4) mekanisme adsorpsi, yang dikaji melalui penentuan jenis interaksi yang terjadi antara biomassa S. cerevisiae dengan kation logam. Jenis interaksi ditentukan dengan cara mendesorpsi kation logam Cr (III) yang telah jenuh dalam adsorben, dengan berbagai eluen yang memiliki kekuatan mendesorpsi berbeda. Eluen yang digunakan meliputi aquademineral, untuk mengetahui kation logam yang terperangkap, kalium nitrat untuk mengetahui jumlah yang mengalami pertukaran ion, asam nitrat untuk mengetahui jenis ikatan hidrogen, dan Na2EDTA untuk mengevaluasi kation logam yang membentuk kompleks. Pada penelitian ini, eksperimen dilakukan dalam skala laboratorium menggunakan sistem batch. Kadar kation logam Cr(III) di dalam air diukur menggunakan teknik Spektrofotometri Serapan Atom. Hasil-hasil penelitian yang diperoleh adalah: 1) Gugus fungsional biomassa S.cerevisiae yang berperan dalam adsorpsi adalah –OH, -COO - dan N-H. 2) Adsorpsi dengan pengaruh pH medium terjadi maksimum pada pH 3, sebesar 3.9873 mg/g, 3) Pengaruh konsentrasi awal Cr(III) dengan penerapan model isoterm adsorpsi Langmuir diperoleh kapasitas adsorpsi sebesar 2.10-4 mol/g, 4) Mekanisme adsorpsi Cr(III) pada biomassa S. cerevisiae didominasi oleh mekanisme pertukaran ion dengan urutan persentase desorpsi oleh KNO3 sebesar 26,73 %, H 2O 7,94 %, HNO3 7,03 %, dan Na2 EDTA 6,74 % . 5) Energi adsorpsi yang terlibat termasuk energi fisika, yaitu sebesar 13,38 kJ/mol. Kata kunci : Adsorpsi, Cr(III), S. cerevisiae
PENDAHULUAN S. cerevisiae merupakan mikrobia bersel tunggal, berukuran 5-15 mikron, yang mengandung protein, karbohidrat, lemak, vitamin, mineral, dan zat-zat nutrien yang lain (Young, 1985). Dinding sel S. cerevisiae tersusun atas glukan 30-35%, mannan 30%, protein 13 % , khitin 1-2% serta lemak 8,5-13,5% (Fardiaz, 1992). Menurut Volesky (1990, dalam Schiever and Volesky 2000) dinding sel fungi yang merupakan situs utama untuk deposisi logam mengandung polisakarida sampai 90 %. 542
[Type text] Menurut Gadd (1990) adsorpsi ion logam dengan S. cerevisiae terjadi pada permukaan sel. Meskipun beberapa peneliti (Patzak, et al., 1997; Suh, et al., 1998; Amaria,dkk, 2000,2003, 2005) telah menunjukkan kemampuan adsorpsi biomassa S.cerevisiae terhadap kation-kation logam berat, namun mekanisme adsorpsi kation logam dengan biosorben belum dipahami dan dijelaskan dengan baik, karena belum jelas senyawa kimianya. Biosorben-biosorben yang jenis selnya berbeda, struktur kompleks molekul yang membangunnya berbeda pula, sehingga situs ikatannya berbeda. Situs ikatan yang dapat berpartisipasi dalam ikatan adalah gugus karboksil, dapat membentuk kompleks maupun tarikan elektrostatik dengan kation logam (Schiewer dan Volesky, 2000). Akibatnya beberapa mekanisme adsorpsi menjadi beraksi ganda baik membentuk kompleks maupun elektrostatik. Kim, et al. (2005) menyatakan bahwa interaksi antara ligan-ligan pada adsorben dengan adsorbat dapat terjadi melalui pertukaran ion, kompleksasi, koordinasi dan mikropresipitasi. Dalam penelitian ini dipilih kation logam Cr(III) untuk dipelajari mekanisme adsorpsinya dengan biomassa S. cerevisiae. Berdasarkan klasifikasi Pearson, asam basa keras lunak (Douglas, et al. 1994) kation Cr(III) termasuk asam keras, sehingga akan membentuk ikatan yang kuat dengan basa keras, seperti –OH, -COO-, -NH2-, dengan sifat ikatannya cenderung ionik. Menurut Sehol (2004), bahwa adsorpsi Cr(III) pada asam humat yang diimobilisasi kitin didominasi oleh adsorpsi kimia. Tujuan penelitian ini ingin menentukan mekanisme adsorpsi yang terjadi antara kation logam Cr (III) dengan situs aktif yang terdapat pada biomassa S. cerevisiae dan menentukan gugus fungsional yang berperan dalam pengikatan kation (karena afinitas atom donor adsorben terhadap ion-ion logam berbeda-beda). Pada penelitian Amaria, dkk (2005) telah diprediksi gugus-gugus fungsional yang terdapat pada biomassa S. cerevisiae yaitu –OH, COO- dan NH2-. Untuk mencapai tujuan penelitian ini perlu dikaji pH adsorpsi, kapasitas adsorpsi S. cerevisiae terhadap kation Cr(III), serta energi adsorpsi. Dalam penelitian ini untuk mengetahui mekanisme adsorpsi yang terjadi secara fisika dilakukan desorpsi dengan eluen H2O (mekanisme pemerangkapan) dan desorpsi dengan HNO3 (pembentukan ikatan hidrogen),untuk mengetahui mekanisme adsorpsi kimia didesorpsi dengan KNO3 (pertukaran ion) dan dilakukan desorpsi dengan Na2EDTA (pembentukan kompleks). Untuk memperkuat hasil penelitian, data desorpsi fraksinasi sekuensial dikonfirmasikan dengan energi adsorpsinya dan juga dikonfirmasikan dengan hasil studi spektroskopi infra merah biomassa S. cerevisiae antara sebelum dan setelah diinteraksikan dengan kation logam. 543
[Type text] METODE PENELITIAN Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: S.cerevisiae dari limbah hasil fermentasi industri bir PT Multi Bintang Pacet Mojosari Jawa Timur, larutan CrCl3, HNO3 , KNO3 , Na2 EDTA, larutan buffer sitrat, aquades, aquademineral. Alat Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: sentrifus, shaker, neraca analitik, oven, pH meter merek Jenway, Spektrofotometer Serapan Atom Perkin Elmer 100, ayakan ukuran 100-200 mesh, freeze dryer, pengaduk magnetik, tabung sentrifus, corong, reaktor (wadah untuk mereaksikan adsorbat dengan adsorben terbuat dari bahan polipropilen), alat-alat gelas (gelas ukur, tabung reaksi, gelas kimia, labu Erlenmeyer, kaca pengaduk). Prosedur Kerja Penyiapan Adsorben Biomassa S. cerevisiae Biomassa S. cerevisiae diperoleh dari limbah hasil proses fermentasi industri bir. Limbah diendapkan, disaring, kemudian dicuci dengan aquades dan aqudemineral hingga pH netral. Kemudian dikeringkan dengan freeze dryer selama 2 hari. Selanjutnya diayak dengan ukuran 100-200 mesh dan disimpan dalam wadah kering, bersih dan tertutup rapat. Identifikasi Gugus Fungsional S. cerevisiae dengan Spektroskopi Infra Merah Seribu mg biomassa S. cerevisiae diinteraksikan dengan Cr(III) 500 mg/L pH 3, dikocok 350 rpm 2 jam, endapan dan filtrat dipisahkan dengan cara disentrifus 2500 rpm 10 menit. Endapan dioven 80oC sampai kering, kemudian endapan yang telah jenuh dengan Cr(III) dicampur dengan KBr kering dan dibuat pelet. Selanjutnya dianalisis dengan spektrofotometer Infra Red. Pengukuran juga dilakukan pada biomassa S. cerevisiae tanpa berinteraksi dengan Cr(III). Percobaan adsorpsi Cr(III) oleh Biomassa S. cerevisiae 1. Pengaruh pH medium Dua puluh lima ml larutan Cr(III) 100 mg/L yang telah dibuat dari larutan induk dengan kondisi pH 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 (dengan larutan buffer sitrat). Masing-masing larutan diinteraksikan dengan 100 mg biomassa dan dikocok selama 120 menit 350 rpm, kemudian disentrifus 10 menit 2500 rpm. Filtrat dipisahkan dari endapannya dan diukur 544
[Type text] dengan alat SSA pada panjang gelombang 357,9 nm. 2) Penentuan Kapasitas dan Energi Adsorpsi Dua puluh lima ml larutan Cr(III) pada konsentrasi 0; 5; 10; 25; 50; 75;100; 200; 300; 500 mg/L dibuat dengan mengencerkan larutan induk, kemudian masing-masing diinteraksikan dengan 100 mg adsorben biomassa S. cereviceae pada suhu 26 ± 1 oC dan dikocok 350 rpm selama 120 menit. Adsorpsi ini dilakukan pada pH optimum (hasil percobaan pengaruh pH). Filtrat dan endapan dipisahkan dengan cara disentrifus selama 10 menit 2500 rpm. Pengerjaan dilakukan 5 kali pengulangan. Kadar Cr(III) yang masih terdapat pada filtrat diukur dengan alat SSA (Spektrofotometer Serapan Atom) pada 357,9 nm. Kapasitas adsorpsi ditentukan dengan mengolah data ini dengan menggunakan isoterm adsorpsi Langmuir. Berdasaran data yang diperoleh kapasitas adsorpsi (n) dan konstanta kesetimbangan adsorpsi (K) dihitung berdasarkan model isoterm adsorpsi Langmuir, dan Energi (E) adsorpsi dihitung dengan persamaan E = RT Ln K 3) Penentuan Jenis Interaksi Sebanyak masing-masing 250 mg biomassa S. cerevisiae diinteraksikan dengan 50 ml larutan Cr(III) 500 mg/L pada pH 3 (sesuai hasil percobaan adsorpsi pengaruh pH). Kemudian dikocok selama 2 jam dan didiamkan selama 20 jam (semalam). Setelah interaksi, filtrat dan endapan dipisahkan dengan cara sentrifugasi. Pengerjaan ini dilakukan dengan 5 kali pengulangan. Filtrat yang diperoleh dianalisis dengan alat SSA. Endapan dicuci 1 kali dengan akuades untuk menghilangkan sisa filtrat yang menempel pada endapan. Kemudian endapan dikeringkan pada suhu 80oC selama 3 jam dan disimpan dalam eksikator semalam. Selanjutnya dilakukan desorpsi sekuensial untuk mengetahui jenis interaksinya (mekanisme adsorpsinya). Penentuan jenis interaksi yang terjadi antara biomassa S. cerevisiae dengan kation logam, dikaji dengan cara mendesorpsi kation logam Cr (III) yang telah jenuh di dalam adsorben, dengan berbagai eluen yang memiliki kekuatan mendesorpsi berbeda. Pola Pemerangkapan. Endapan dari hasil adsorpsi (S. cerevisiae – Cr) ditambah 50 ml akuademineral, dikocok 350 rpm selama 30 menit. Kemudian campuran disentrifus. Filtrat yang didapat dianalisis dengan alat SSA. Pola Pertukaran Ion dengan K+. Endapan dari hasil desorpsi dengan air, ditambah dengan 50 ml KNO3 1 M, dikocok 350 rpm selama 2 jam dan disentrifus. Filtrat dianalisis dengan alat SSA.
545
[Type text] Pembentukan Ikatan Hidrogen. Endapan hasil desorpsi dengan KNO3 ditambah 50 ml HNO3 0,5 M, dikocok 350 rpm selama 30 menit. Filtratnya dianalisis dengan Alat SSA. Pembentukan Kompleks. Endapan dari hasil desorpsi dengan HNO3 ditambah 50 ml Na2EDTA 0,1 M,
dikocok 350 rpm selama 18 jam, kemudian disentrifus.
Filtratnya dianalisis dengan spektrofotometer serapan atom. 5. Penghitungan Cr(III) yang teradsorpsi , terdesorpsi, kapasitas adsorpsi dan energi adsorpsi Kadar Cr(III) yang teradsorpsi oleh biomassa dihitung dari perbedaan kadar Cr(III) awal yang diinteraksikan dengan biomassa dan kadar Cr(III) pada filtrat setelah berinteraksi, selanjutnya digunakan perrsamaan 1 (Vijayaraghavan, et al, 2004) : (C C f )V q o ................................................................................................ (1) W q adalah Cr(III) yang teradsorpsi (mg/g); C0 and Cf are konsentrasi awal dan akhir Cr (mg/L), V adalah volume larutan (L) dan W adalah berat adsorben yang digunakan (g). Kadar Cr(III) yang didesorpsi dianalisis dan dihitung dengan persamaan 2 (Choi and Yun, 2004): % Desorpsi =
Cr (III ) yanglepaso leheluen( mg ) x100 Cr ( III )awalyangte radsorpsi(mg )
(2)
Model adsorpsi Langmuir dipilih untuk menentukan adsorpsi Cr(III), yang dirumuskan sebagai berikut (Oscik, 1982): C 1 C n n mK n m
(3)
n adalah kadar Cr(III) yang teradsorpsi adsorben dalam satuan mg/g atau mol/g, C is konsentrasi Cr(III) pada keadaan setimbang (mg/L). Dengan mem-plot-kan harga C/n terhadap C (kosentrasi Cr(III) pada saat setimbang) dapat ditarik garis lurus, sehingga dapat diperoleh harga tetapan kesetimbangan Langmuir K (mol.L-1)-1, dan kapasitas adsorpsi, nm (mol/g) yang ditentukan dari intersep dan slope. Proses adsorpsi larutan juga melibatkan interaksi ion-ion yang terdapat pada adsorbat dan adsorben. Oleh karena itu proses adsorpsi dapat dijelaskan dengan teori listrik lapisan ganda (electric double layer). Oleh Stern (Shaw, 1983) diusulkan bahwa model lapisan ganda ini dibagi dalam 2 bagian yang dipisahkan oleh suatu bidang (bidang
546
[Type text] Stern) yang ditempatkan pada sekitar jari-jari ion terhidrat dari permukaan padatan. Persamaan ini mengikuti persamaan Stern (Adamson, 1990):
C.exp[ Ze+ ]/kT 1
(1)
dengan C adalah konsentrasi ion logam pada keadaan setimbang, Ze adalah energi interaksi elektrostatik dan adalah energi ikatan kimia. Secara eksperimen energi interaksi elektrostatik dan energi ikatan kimia sulit dan tidak mungkin ditentukan (Stum dan Morgan, 1989), maka Stern mengasumsikan bahwa seluruh energi bebas standar adsorpsi sama dengan jumlah energi elektrostatik dan energi adsorpsi kimia yang terlibat dalam adsorpsi, dengan persamaan : Go = Ze+
(2)
Melalui beberapa langkah dan subtitusi persamaan adsorpsi, diperoleh persamaan: Energi = RT lnK HASIL DAN PEMBAHASAN Identifikasi Gugus Fungsional S. cerevisiae dengan Spektroskopi Infra Merah Untuk mengidentifikasi gugus fungsional yang terdapat pada biomassa S. cerevisiae dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer FTIR. Hasil identifikasi gugus fungsional S. cerevisiae sebelum berinteraksi dan setelah berinteraksi dengan Cr(III) disajikan pada Gambar 1 dan 2. Spektra biomassa S. cerevisiae yang disajikan pada Gambar 1, tampak vibrasi ulur gugus OH karboksilat pada 3425,3 cm-1, yang didukung oleh absorpsi pada 1033,8 cm-1, yang menunjukkan C-O karboksilat. Pita Pita 3425,3 cm-1 juga dapat menunjukkan vibrasi ulur N-H. Pada 1639,4 cm -1 menunjukkan vibrasi ulur gugus –COO- asimetri yang didukung absorpsi simetrinya pada 1380,9 nm-1. Bilangan gelombang 1639,4 cm-1 juga menunjukkan adanya gugus C=O peptida yang didukung oleh gugus N-H sebagai vibrasi tekuk pada 1523,7 cm -1. Pita 1380,9 cm-1 juga diidentifikasi sebagai vibrasi tekuk -OH asam karboksilat (Silverstein dkk,1991). Di samping itu pita 1033,8 cm-1 dapat ditunjukkan sebagai vibrasi ulur gugus C-O (asam karboksilat) dan C-N (amina) (Sastrohamidjojo,1992). Pita 910 cm-1 menunjukkan vibrasi ulur C-H. Spektra biomassa S. cerevisiae yang berinteraksi dengan Cr(III) pada pH 3 disajikan pada Gambar 2, menunjukkan adanya pergeseran relatif kecil, yaitu pada bilangan gelombang 1523,7 cm-1menjadi 1527,5 cm-1; 1033,8 cm-1menjadi 1037,6 cm-1 dan 910 cm-1 menjadi 894,9 cm-1. Hal ini menunjukkan bahwa Cr(III) yang teradsorpsi 547
[Type text] pada permukaan S. cerevisiae
terjadi melalui pori atau dengan mekanisme
pemerangkapan.
Gambar.1. Spektra inframerah biomassa S. cerevisiae sebelum berinteraksi berinteraksi dengan Cr (III)
Gambar 2. Spektra inframerah biomassa Saccharomyces cerevisiae setelah berinteraksi dengan Cr (III) 548
[Type text] Pengaruh pH medium Adsorpsi Cr (III) oleh biomassa S. cerevisiae pada pH 2, 3, 4, 5, 6, dan 7 disajikan pada Tabel 1. Visualisasikan adsorpsi Cr(III) dengan pengaruh pH medium disajikan pada Gambar 3. Tabel 1. Adsorpsi 100 mg Cr(III) oleh biomassa S. cerevisiae dengan berbagai harga pH medium pH 2 3 4 5 6 7
[Cr]eq (mg/L) 93.9587 84.0507 91.1125 92.8531 91.7892 95.4143
[Cr(III)] teradsorpsi (mg/L) 6.0413 15.9493 8.8875 7.1469 8.2108 4.5857
% [Cr(III)] teradsorp 6.0413 15.9493 8.8875 7.1469 8.2108 4.5857
[Cr(III)] teradsorpsi (mg/g) 1.5103 3.9873 2.2219 1.7867 2.0527 1.1464
Gambar 3 tampak bahwa adsorpsi Cr (III) dengan berbagai pH medium oleh biomassa S. cerevisiae maksimum pada pH 3 adalah sebesar 15.9493 %, atau dalam satu gram adsorben dapat teradsorpsi Cr (III) sebesar 3.9873 mg. Pada pH 2 adsorpsi Cr (III) adalah kecil dan pada pH 4-7 adsorpsi Cr (III) juga menurun.
n, adsorpsi Cr (mg/g)
5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 0
1
2
3
4
5
6
7
8
pH
Gambar 3 . Pengaruh pH medium terhadap adsorpsi Cr(III) oleh biomassa S. cerevisiae Adsorpsi kation logam pada adsorben sangat dipengaruhi oleh sifat permukaan adsorben dan larutan ion logamnya. Dengan kenaikan pH medium, ion logam yang terhidrat di dalam medium akan mengalami hidrolisis menurut persamaan umum berikut ini : [OH-]
[OH-]
[OH-]
[OH-]
M2+ --------> MOH + --------> M(OH)2 ------->M(OH)3- -------> M(OH)42549
[Type text] Di dalam medium air Cr (III) umumnya sebagai kompleks [Cr(H2O)6]3+ . Kompleks ini dengan kenaikan pH medium akan terhidrolisis seperti persamaan di atas, membentuk [CrOH]2+, kemudian [Cr(OH)2]+ dan selanjutnya membentuk [Cr(OH) 3] dan [Cr(OH)4](Minear and Keith, 1982). Cr (III) pada pH mendekati 6 mengendap sebagai [Cr(OH)3]. Sementara itu pada pH tinggi permukaan adsorben menjadi bermuatan negatif. Oleh karena itu akan terjadi tolak menolak dengan spesies logam yang bermuatan negatif, akibatnya adsorpsinya menurun. Adsorpsi Cr(III) terjadi maksimum pada pH 3, dikarenakan di dalam larutan lebih banyak terbentuk kompleks hidrokso logam (MOH+ ), sementara permukaan biomassa mengalami deprotonasi menjadi lebih bermuatan negatif sehingga terjadi gaya tarik menarik yang mengakibatkan adsorpsi meningkat. Penentuan Kapasitas Adsorpsi Visualisasi data adsorpsi Cr(III) oleh biomassa S.
cerevisiae pada berbagai
konsentrasi awal disajikan pada Gambar 4. Untuk mengetahui jumlah adsorbat (zat terlarut) yang terserap oleh adsorben dan hubungan antara jumlah zat terlarut yang terserap dengan jumlah zat terlarut pada saat setimbang dapat digunakan model isoterm adsorpsi Langmuir
C 1 C n nm K nm
n adalah jumlah zat terlarut yang terserap oleh adsorben dalam mol per gram adsorben sedangkan C adalah jumlah zat terlarut (konsentrasi) pada saat setimbang (mol/L).
n, ad sorp si Cr(mg/g)
1.20E-04 1.00E-04 8.00E-05 6.00E-05 4.00E-05 2.00E-05 0.00E+00 0.0E+00 2.0E-03
4.0E-03
6.0E-03
8.0E-03
1.0E-02
[Cr ]eq (m ol/L)
Gambar 4. Kurva isoterm adsorpsi Langmuir S. cerevisiae terhadap Cr (III) pada pH 3
550
[Type text]
1.00E+02
[Cr]eq/ n
8.00E+01
y = 6053.1x + 28.335 R2 = 0.9169
6.00E+01 4.00E+01 2.00E+01 0.00E+00 0.00E+00 2.00E-03 4.00E-03 6.00E-03 8.00E-03 1.00E-02 [Cr ]e q (m ol/L)
Gambar 5. Linieritas persamaan Isoterm Langmuir adsorpsi Cr (III) oleh biomassa S. cerevisiae Pada Gambar 4, terlihat bahwa secara keseluruhan isoterm adsorpsi memberikan bentuk isoterm Langmuir, yakni adsorpsi menunjukkan bahwa kenaikan konsentrasi awal diikuti dengan meningkatnya jumlah zat yang teradsorpsi sehingga tercapai keadaan setimbang. Dari kurva isoterm adsorpsi Langmuir, penerapan data-data pada Gambar 4 diperoleh persamaan linier seperti pada Gambar 5, dengan
Y = 6053,1x + 28,335,
kapasitas adsorpsi (nm), konstanta kesetimbangan adsorpsi, K dan penerapan harga K pada energi adsorpsi E = RT Ln K seperti disajikan pada Tabel 2. Tabel 2. Parameter Langmuir adsorpsi Cr (III) oleh biomassa S. cerevisiae pH medium 3
nm (mol/g ) 2.10-4
K (mol L -1 )-1 213.6263
E = - ΔG kJ/ mol-1 13,3790
Mekanisme Adsorpsi. Untuk mengetahui mekanisme adsorpsi atau jenis interaksi yang terjadi antara kation Cr(III) dengan biomassa S. cerevisiae dilakukan dengan cara menjenuhkan lebih dulu adsorben dengan kation Cr(III), kemudian mendesorpsinya dengan eluen-eluen yang memiliki kekuatan mendesorpsi berbeda, yaitu H 2O untuk mengetahui interaksi secara pemerangkapan, KNO3 untuk mengetahui mekanisme pertukaran ion, HNO3 untuk mengetahui mekanisme jenis ikatan hidrogen dan dengan eluen Na2 EDTA untuk mengetahui kation logam yang membentuk
kompleks. Hasil desorpsi kation logam
Cr(III) disajikan pada Tabel 3. Pada Tabel 3. tampak bahwa persentase desorpsi Cr(III) yang terbesar adalah dengan eluen KNO3 yang dapat digunakan menunjukkan mekanisme adsorpsi Cr(III) 551
[Type text] Tabel 3. Desorpsi kation Cr(III) pada biomassa S. cerevisiae Pelarut
Persentase Cr (III) yang terdesorpsi (%)
H2O KNO3 HNO3 Na2EDTA Jumlah
7,94 26,73 7,03 6,74 48,44
dengan situs aktif biomassa S. cerevisiae adalah mekanisme pertukaran ion, kemudian mekanisme adsorpsi berikutnya adalah melalui pemerangkapan, pembentukan ikatan hidrogen dan melalui pembentukan kompleks.
Apabila dikonfirmasikan pada harga
energi adsorpsinya, adsorpsi Cr(III) dengan biomassa S. cerevisiae menunjukkan adsorpsi fisika dan demikian pula jika dikaji bilangan gelombang data spektra FTIR S. cerevisiae yang belum dan telah berinteraksi dengan Cr(III) tampak ada pergeseran yang relatif kecil. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme adsorpsi Cr(III) dengan situs-situs aktif S. cerevisiae menjadi beraksi ganda, seperti yang dikemukakan Schiewer dan Volesky (2000) dan Kim, et al. (2005). Berdasarkan klasifikasi Pearson, kation Cr(III) termasuk asam keras, sehingga akan membentuk ikatan yang kuat dengan basa keras, seperti –OH, -COO -, -NH2-, dan gugus gugus fungsional ini yang telah teridentifikasi ada pada situs biomassa S. cerevisiae. SIMPULAN 1. Gugus fungsional biomassa S. cerevisiae yang berperan dalam adsorpsi adalah gugus hidroksil –OH (basa keras), -COO- (basa keras), dan N-H (basa keras). 2. Adsorpsi Cr (III) dengan berbagai pH medium oleh biomassa S. cerevisiae maksimum pada pH 3 adalah sebesar 15.9493 %, atau dalam satu gram adsorben
Cr (III)
teradsorpsi sebesar 3.9873 mg. 3. Kapasitas adsorpsi (nm) S. cerevisiae terhadap Cr(III) sebesar 2.10-4 mol/g konstanta kesetimbangan adsorpsi, K sebesar 213.6263 (mol L-1)-1 dan energi adsorpsi sebesar 13,3790 kJ/ mol-1, termasuk energi adsorpsi fisika. UCAPAN TERIMA KASIH Pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Departemen Pendidikan Nasional melalui Program Penelitian Fundamental yang telah mendanai penelitian ini dan kepada Jundi, Friska, Istiqomah yang membantu dalam pengumpulan data. 552
[Type text] DAFTAR PUSTAKA Adamson, A.W.,1990, Physical Chemistry of Surface, 4nd ed. John Wiley, New York. Amaria, S.E. Cahyaningrum, R. Agustini, 2005. Imobilisasi Saccharomyces cerevisiae Limbah Fermentasi Industri Bir melalui Pembentukan Sol Gel Silika dan Aplikasinya Untuk Adsorpsi Kation-kation Logam Berat, Lembaga Penelitian, Universitas Negeri Surabaya Amaria, Suyono, Cahyaningrum, S.E., 2003, Pemanfaatan Saccharomyces cereviceae dari Limbah Industri Bir Sebagai Bahan Penyerap Kation Timbal Dalam Medium air, Lembaga Penelitian, Universitas Negeri Surabaya. Amaria, Suyono, Isnawati, 2000, Penghilangan Timbal Menggunakan Biomassa Saccharomyces cereviceae dari Limbah Industri Bir, Lembaga Penelitian Universitas Choi S.B. and Yun, Y.S.,. Lead Biosorption by Waste Biomass of Corynebacterium glutamicum Generated from Lysine Fermentation Process, Biotechnology Letter 26: 331-336. Douglas, B. , McDaniel D., and Alexander, J.1994. Conceps And Models Of Inorganic Chemistry, Third Edition, John Wiley & Sons, Inc. Canada. Fardiaz, S. 1992. Mikrobiologi Pangan. Jakarta, Gramedia Pustaka Utama. Gadd,G.M., 1990, In Biotechnology. Biosorption , Chemistry and Industry : 421 –426 Kim, Tae Young, Sun-Kyu Park, Sung-Yong Cho, Hwan-Beom Kim, Yong Kang, SangDone Kim, dan Seung-Jai Kim, 2005. Adsorption of Heavy Metal by Brewery Biomass, Korean J. Chem. Eng., 22 (1) , 91-98. Oscik, J., 1982, Adsorption, Ellis Horwood Limited, England. Patzak M., Dostalek P., Fogarty R.V. Safarik I. and Tobin J.M, 1997, Develepment of Magnetic Biosorbents For Metal Uptake, Biotechnology Techniques, Vol.11, No. 7: 483 – 487. Ramelow, U.S., Guidry N.C.Fisk, S.D., 1996 A Kinetic study of Metal ion binding by Biomass Immobilized in polymer, Journal Hazardous Materials, 46. 37-55 Sastrohamidjojo,H., 1992, Spektroskopi Inframerah, Liberty, Yogyakarta. Schiewer, S. dan Volesky B.2000. Biosorption Processes for Heavy Metal Removal, Chapman and Hall, London. UK. Sehol, M. 2004. Immobilisasi Asam Humat Pada Kitin dan Alikasinya Sebagai Adsorben Cr(III), Tesis S2, Program Pasca Sarjana, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Shaw,D.J., 1983, Introduction to Colloid and Surface Chemistry, New York.: Butterworth & Co.Ltd. Silverstein, R.M.; Bassler,G.C. and Morrill T.C., 1991, Spectrosmetric Identification of Organic Compounds fifth Edition , John Wiley & Sons, Inc, New York. Stevenson, F.J., 1994, Humus Chemistry, John Wiley & Sons, Inc., New York. Stum,W. and Morgan,J.J., 1981, Aquatic Chemistry, New York : John Wiley and Sons. Suh J.H., Yun J.W. and Kim D.S.,1998., Comparison of Pb2+ Accumulation Characteristics Between Live and Dead Cells of Saccharomyces cerevisiae and Aureobasidium pullulans, Biotechnology Letters, Vol. 20, No.3 : 247-251. Vijayaraghavan, K.; Jegan, J.R.; and Velan, M. 2004. Copper removal from aqueous solution by marine green algae ulva Reticulata. Electronic Journal of Biotechnology. Vol. 7(1). Volesky, B and Holan, Z.R., 1995, Biosorption of Heavy Metal, Biotechnol. Prog. Vol 11, no.3. Young, M.M. 1985. Comprehensive Biotechnology. Oxford, Pergamon Press
553
ABSTRAK PENERAPAN PENILAIAN PSIKOMOTOR PADA MATERI HUKUM KEKEKALAN MASSA SISWA KELAS X-l SMA NEGERI 4 SURABAYA MELALUI LESSON STUDY Oleh: Dra. Sri Umiyati, Agus Widiyono, S.Pd., Lilik Sudariati, S.Pd., Dra. Dewi Farkhanah, Prapmiwati, S.Pd. Peserta Diklat Lesson Study Untuk Sekolah Kawasan di Surabaya
Kenyataan yang dihadapi guru saat ini adalah sulit melakukan penilaian aktivitas belajar siswa. Hal ini disebabkan oleh adanya jumlah siswa yang besar dalam satu kelas yaitu rata-rata 40 siswa. Untuk melakukan penilaian psikomotor sering kali dilakukan dengan mengamati aktivitas siswa secara global atau tidak rinci. Lesson Study merupakan model pembinaan profesi guru yang diharapkan dapat meningkatkan kualitas guru dan hasil belajar siswa, kegiatannya antara lain melibatkan beberapa observer (pengamat) ketika penerapan pembelajaran (do) selain seorang guru model. Pada tanggal 27 November 2007 diadakan kegiatan Open Lesson di kelas X-l SMA Negeri 4 Surabaya dengan Materi Hukum Kekekalan Massa dengan melibatkan observer yang cukup banyak (10-12 orang). Hasil observasi kegiatan tersebut dapat membantu guru untuk menilai siswa selama kegiatan pembelajaran berlangsung, bahkan penilaian dapat dilakukan lebih rinci pada aspek psikomotor.
Key word:Lesson Study, penilaian psikomotor
526
Pendahuluan Latar Belakang Proses pembelajaran di sekolah dewasa ini lebih dituntut kepada student centered, di mana siswa memegang peranan penting dalam mengembangkan dan memperbaiki konsepsinya, sedangkan tugas guru dalam proses ini menjadi fasilisator, merangsang pemikiran, menciptakan permasalahan, membiarkan siswa mengungkapkan gagasan dan konsepnya, serta kritis menguji konsep siswa. Yang terpenting untuk guru adalah mendengarkan dan menghargai gagasan pemikiran siswa apapun adanya, apakah pemikiran itu benar atau salah. Selain itu guru juga harus menguasai bahan secara luas dan mendalam sehingga dapat lebih fleksibel menerima gagasan, siswa yang berbeda dan juga harus dapat memberi penilaian yang tepat atas hasil belajar siswa. Ada dua hal yang berkaitan Kimia di SMA/MA, yaitu kimia sebagai produk (pengetahuan kimia yang berupa fakta, konsep, prinsip, hukum dan teori) temuan ilmuwan dan kimia sebagai proses (kerja ilmiah). Oleh sebab itu pembelajaran kimia dan penilaian hasil belajar kimia harus memperhatikan karakteristik ilmu kimia sebagai produk dan proses. Jadi penilaian terhadap siswa dalam belajar kimia tidak hanya meliputi aspek kognitif saja juga perlu aspek psikomotor yang selama ini sulit dilakukan oleh guru. Berdasarkan uraian di atas maka sangatlah diperlukan suatu pembenahan di dalam proses belajar mengajar untuk dapat meningkatkan kualitas pembelajaran siswa, salah satu upaya untuk meningkatkan kualitas pembelajaran., dan bagaimana penilaian psikomotor bisa dilakukan dengan tepat oleh guru, salah satu alternatifnya melalui kegiatan Lesson Study Sistem Penilaian Penilaian adalah istilah umum yang mencakup semua metode yang bisa digunakan untuk menilai unjuk kerja siswa baik secara individu maupun kelompok, sedangkan proses penilaian mencakup pengumpulan bukti untuk menunjukkan pencapaian belajar siswa, adapun aspek penilaian bisa berupa kognitif, psikomotor dan afektif. Dalam pembahasan ini menekankan pada penilaian psikomotor di mana penilaian psikomotor di SMA meliputi tiga jenis kegiatan : a. Presentasi b. Diskusi kelompok c. Praktikum Banyak aspek yang dapat dinilai pada kegiatan praktikum di antaranya : Menentukan alat dan bahan Menggunakan alat Membaca data Menarik kesimpulan Membuat diagram Membaca diagram Membedakan diagram Menyelesaikan soal Tampilan presentase Tampilan kemampuan menjawab pertanyaan
527
Ketepatan menggunakan alat Ketrampilan menggunakan bahan dsb
Dari sekian banyak aspek yang dinilai, walaupun guru hanya mengambil beberapa aspek saja, kenyataan yang dihadapi oleh guru sulit untuk melakukan kegiatan aktifitas siswa berupa penilaian psikomotor tadi, hal ini disebabkan oleh adanya jumlah siswa yang besar dalam 1 kelas terdapat 40 siswa, sehingga untuk melakukan penilaian psikomotor sering kali dilakukan dengan mengamati aktifitas siswa secara global atau tidak rinci yang akhirnya menghasilkan nilai yang tidak tepat. Dengan keadaan demikian perlu adanya upaya guru untuk meningkatkan kinerjanya secara kolaboratif untuk mencapai profesionalisme guru. Lesson Study Apa Lesson Study? Lesson study adalah model pembinaan profesi pendidik melalui pengkajian pembelajaran secara kolaboratif dan berkelanjutan berlandaskan prinsip-prinsip kolegalitas dan mutual_learning untuk membangun komunitas belajar. Gambar I memperlihatkan tahapan pelaksanaan pengkajian pembelajaran melalui kegiatan lesson study. Pelaksanaan pengkajian pembelajaran melalui kegiatan lesson study dilakukan dalam siklus-siklus kegiatan yang tiap siklusnya terdiri dari 3 tahapan (Plan, Do, See). Tahap pertama, Plan, membuat perencanaan pembelajaran yang berpusat pada siswa secara kolaboratif. Tahap kedua, DO, menerapkan rencana pembelajaran di kelas oleh seorang guru sementara guru lain mengamati aktifitas siswa dalam pembelajaran. Tahapan ketiga, SEE, diskusi pasca pembelajaran untuk merefleksikan efektifitas pembelajaran yang dilaksanakan langsung setelah pembelajaran selesai. Hasil refleksi merupakan masukan untuk perencanaan pada siklus berikutnya agar pembelajaran lebih baik dari siklus sebelumnya. Setiap tahapan pengkajian pembelajaran harus dilaksanakan secara kolaboratif dan tidak pernah berakhir melakukan perbaikan pembelajaran. PLAN (merencanakan pembelajaran yang berpusat pada siswa)
DO (melaksanakan pembelajaran dan observasi)
SEE (merefleksikan efektifitas pembelajaran untuk perbaikan)
Gambar 1. Siklus Kegiatan Lesson Study 528
Pengetahuan materi ajar maupun keterampilan guru membelajarkan siswa dibangun dalam komunitas belajar melalui sharing pendapat diantara anggota komunitas dengan lebih menekankan prinsip-prinsip kolegalitas dan mutual learning. Dosen bisa saja berada dalam komunitas belajar diantara guru-guru, akan tetapi dosen tidak perlu merasa superior dan tidak perlu menceramahi guru-guru. Dosen sebagai nara sumber memang perlu mengkoreksi kesalahan konsep-konsep melalui sharing pendapat yang didukung fakta yang benar secara santun dan bijak sehingga semua anggota komunitas belajar merasa nyaman. Mengapa Lesson Study? Ilmu penget ahuan dan teknol ogi cepat sekali berkem bang oleh karen a itu penget ahuan dan keterampila n guru pun harus selalu dimutahirkan secara periodik, sebulan sekali, setahun sekali, atau lima tahun sekali. Walau seorang guru lulus dari suatu lembaga pendidi kan guru terkemu ka, apabila yang bersangkutan tidak pemah diikut sertakan dalam pelatihan maka guru tersebut akan ketinggalan informasi perkembangan pengetahuan dan teknologi. Selanjutnya guru tersebut akan menyendiri melakukan persiapan dan tertutup terhadap inovasi serta saran untuk perbaikan. Kemungkinan besar guru seperti itu mendominasi kelas dengan ceramahnya, tidak memberi kesempatan kepada siswa untuk berkreatifitas. Sementara Peraturan Pemerint ah RI Nomor 19 Tahun 2005 tentang Standar Nasional Pendidika n, pasal 19, ayat 1 mengatakan bahwa "Proses pembelajaran pada satuan pendidikan diselenggarakan secara interaktif, inspiratif, menyenangkan, menantang, memotivasi peserta didik untuk berpartisipasi aktif serta memberi kan ruang yang cukup bagi prakars a, kreatifi tas, dan kemandi rian sesuai bakat, minat, dan perkembangan ftsik dan psikologis peserta didik. Selain itu Undang-Undang Nomor 14 Tahun 2005 tentang Guru dan Dosen mengis yaratkan bahwa guru profes ional harus memili ki 4 kompete nsi secara terpad u. Keempa t kompe tensi terseb ut melipu ti kompetensi pedagogi, kompetensi profesional, kompetensi kepribadian, dan kompetensi sosial. Kompetensi pedagogi dan kompetensi profesional dapat diindikasika n oleh kemampuan guru membuat perencanaan pembelajaran yang berpusat pada siswa dan keterampilan guru membelajarkan siswa, membuat siswa kreatif. Kompet ensi kepribad ian dapat ditunju kan guru melalui etos kerja, selalu bersema ngat dan kerja keras melakukan inovasi pembelajaran. Kemudian, kompetensi sosial tercermin dari kemampuan berkomunikasi secara efektif dan efisien. Pemutahiran pengetahuan dan keterampilan guru serta implementasi PP No 19 Tahun 2005 dan UU Nomor 14 Tahun 2005 merupakan tantangan bagi kita untuk melakukan pembinaan guru secara sistematik dan berkelanjutan bagi seluruh guru. Lesson study menawarkan solusi bagi pembinaan guru di Indonesia karena lesson study adalah model pembinaan profesi pendidik melalui pengkajian pembelajaran secara kolaboratif dan berkel anjutan berland askan prinsip -prinsip kolegali tas dan mutual learnin g untuk membang un komunit as belajar. Implementasi Lesson Study Melakukan persiapan Lesson Study Sebagaimana telah dikemukakan sebelumnya bahwa lesson study pada dasarnya meliputi tiga tahapan kegiatan yakni perencana an, implement asi, dan .refleksi . Untuk
529
mempersiap kan sebuah lesson study hal pertama yang sahgat penting adalah melakukan persiapan . Tahap awal persiapan dapat dimulai dengan melakuk an identi fikasi masalah pembelaj aran yang melipu ti materi ajar, teachin g material s, strate gi pembelajaran, dan siapa yang akan berperan menjadi guru. Materi ajar yang dipilih tentu harus disesuaikan dengan kurikulum yang berlaku serta program yang sedang berjalan di sekolah. Analisis mendalam tentang materi ajar yang dipilih perlu dilakukan secara bersama-sama untuk memperoleh alternatif terbaik yang dapat mendoro ng proses belajar siswa secara optimal . Pada tahapan analisis tersebu t perlu diperti mbangka n kedalaman materi yang akan disajikan ditinjau antara lain dari tuntutan kurikulum, latar belakang pengetahuan dan kema mpu an sisw a, komp eten si yang akan dike mban gkan , sert a kemu ngk inan -kemu ngki nan peng emba ngan dala m kait annya deng an mate ri terk ait. Dala m kait annya deng an mate ri ajar yang dikembangkan, juga perlu dikaji kemungkinan-kemungkinan respon siswa pada saat proses pembelajaran berlangsung. Hal ini sangat penting dilakukan terutama untuk mengantisipasi respon siswa yang tidak terduga. Jika materi ajar yang dirancang ternyata terlalu sulit bagi siswa, maka kemungkinan alternatif intervensi guru untuk menyesuaikan dengan tingkat kemampuan siswa perlu dipersiapkan secara matang. Sebaliknya, jika temyata materi ajar yang dirancang tcrlalu mudah bagi siswa maka kemungkinan intervensi yang bersifat pengembangan perlu juga dipersiapkan. Dengan demikian, sebelum implementasi pembelajaran berlangsung guru telah memiliki kesiapan yang mantap sehingga proses pembelajaran yang terjadi pada saat lesson study dilaksanakan mampu mengoptimalkan proses dan hasil belajar siswa sesuai dengan yang diharapkan. Selain aspek materi ajar, guru secara berkelompok perlu mendiskusikan strategi pembelajaran yang akan digunakan yakni meliputi pendahuluan, kegiatan inti, dan kegiatan akhir. Analisis kegiatan tersebut dapat dimulai dengan mengungkapkan pengalaman masing-masing dalam mengajarkan materi yang sama. Berdasarkan analisis pengalaman tersebut selanjutnya dapat dikembangkan strategi baru yang diperkirakan dapat menghasilkan proses belajar siswa yang optimal. Strategi pembelajaran yang dipilih antara lain dapat meliputi bagaimana melakukan pendahuluan agar siswa termotivasi untuk melakukan proses belajar secara aktif; aktivitas-aktivitas belajar bagaimana yang diharapkan dilakukan siswa pada kegiatan inti pembelajaran; bagaimana rancangan interaksi antara siswa dengan materi ajar, interaksi antar siswa, serta interaksi antara siswa dengan guru; bagaimana proses pertukaran hasil belajar (sharing) antar siswa atau antar kelompok harus dilakukan; bagaimana strategi intervensi guru pada level kelas, kelompok, dan individu; serta bagaimana aktivitas yang dilakukan siswa pada bagian akhir pembelajaran. Agar proses pembelajaran dapat berjalan secara mulus, maka rangkaian aktivitas dari awal sampai akhir pembelajaran perlu diperhitungkan secara cermat termasuk alokasi waktu yang tersedia. Juga telah tersusun format penilaian aspek psikomotor yang meliputi: Menentukan alat dan bahan, Menggunakan alat dan bahan, Membaca data, dan Menarik kesimpulan Pelaksanaan pembelajaran dalam Lesson Study Open Lesson dilakukan di SMA Negeri 4 Surabaya oleh guru peserta Pendidikan dan Latihan (Penlat) Lesson Study pada tanggal 27 November 2007, Mata pelajaran Kimia Materi ajar Hukum Kekekalan Massa di kelas X-1 diikuti oleh 12 guru dan salah satu guru sebagai guru model serta tiga orang dosen pendamping.
530
Sebelum melaksanakan proses pembelajaran, perlu dilakukan pertemuan singkat (briefing) yang dipimpin oleh Kepala Sekolah. Pada pertemuan ini, setelah Kepala Sekolah menjelaskan secara umum kegiatan lesson study yang akan dilakukan, selanjutnya guru yang bertugas untuk melaksanakan pembelajaran hari itu diberi kesempatan mengemukakan rencananya secara singkat. Informasi ini sangat penting bagi para observer terutama untuk merancang rencana observasi yang akan dilakukan di kelas. Selesai guru menyampaikan penjelasan, selanjutnya Kepala Sekolah mengingatkan kepada para observer untuk tidak mengganggu jalannya proses pembelajaran. Observer dipersilahkan untuk memilih tempat strategis sesuai rencana pengamatannya masing-masing. Setelah acara briefing singkat dilakukan, selanjutnya guru yang bertugas sebagai pengajar (guru model) melakukan proses pembelajaran sesuai dengan rencana. Walaupun pada saat pembelajaran hadir sejumlah observer, guru hendaknya dapat melaksanakan proses pembelajaran sealamiah mungkin. Berdasarkan pengalaman lesson study yang sudah dilakukan, proses pembelajaran dapat berjalan secara alamiah. Hal ini dapat terjadi karena observer tidak melakukan intervensi apapun terhadap siswa. Pelaksanaan kegiatan Refleksi Setelah kegiatan pembelajaran berakhir dilakukan refleksi (see), selain dihadiri seluruh guru yang terlibat, hadir pula kepala sekolah. Langkah-langkah kegiatan yang dilakukan dalam refleksi adalah sebagai berikut: ■ Pemand u memper kenal kan pesert a reflek si yang ada di ruang an sambi l menyeb utkan masin g-masin g bidang keahliannya. ■ Pemandu menyampaikan agenda kegiatan refleksi yang akan dilakukan (sekitar 2 menit). ■ Pemandu menjela skan aturan main tentan g cara memberi kan komentar atau mengaju kan umpan balik. Aturan tersebut meliputi tiga hal berikut: (1) Selama diskusi berlangsung, hanya satu orang yang berbicara (tidak ada yang berbicara secara bersamaan), (2) Setiap peserta diskusi memiliki kesempatan yang sama untuk berbica ra, dan (3) Pada saat mengaju kan pendap at, observe r harus mengaju kan bukti -bukti hasil pengamatan sebagai dasar dari pendapat yang diajukannya (tidak berbicara berdasarkan opini). ■ Guru yang melakukan pembelajaran diberi kesempatan untuk berbicara paling awal, yakni mengomentari tent ang pro ses pemb elaj aran yang tela h dila kuka nnya . Pad a kese mpat an itu, guru ters ebut haru s mengemukakan apa yang telah terjadi di kelas yakni kejadian apa yang sesuai harapan, kejadian apa yang tidak sesuai harapan, dan apa yang berubah dari rencana semula. (15 sampai 20 menit). ■ Ber iku tny a per wak ila n gur u yan g men jad i ang got a kel omp ok pad a saa t pen gem ban gan ren can a pembelajaran diberi kesempatan untuk memberikan komentar tambahan. ■ Pemandu memberi kesempatan kepada setiap observer untuk mengajukan pendapatnya. Pada kesempatan ini tiap observer memiliki peluang yang sama untuk mengajukan pendapatnya, ■ Pemandu berterimakasih kepada seluruh partisipan dan mengumumkan kegiatan lesson study berikutnya.
531
Kegiatan refleksi harus dilaksanakan segera setelah selesai pembelajaran. Hal ini dimaksudkan agar setiap kejadian yang diamati dan dijadikan bukti pada saat mengajukan pendapat atau saran terjaga akurasinya karena setiap orang dipastikan masih bisa mengingat dengan baik rangkaian aktivitas yang dilakukan di kelas. Dalam kegiatan ini paling tidak ada tiga orang yang harus duduk di depan yaitu Kepala Sekolah, Guru yang melakukan pembelajaran, dan tenaga ahli yang biasanya datang dari Perguruan Tinggi. Dalam acara ini, Kepala Sekolah bertindak sebagai pemandu diskusi. Hasil dan Pembahasan Berdasar hasil observasi terhadap aspek psikomotor siswa selama pembelajaran diperoleh data secara keseluruhan sebagai berikut :
Tabel 1. Penilaian Psikomotor No 1 2 3 4
Aspek Yang Dinilai Menentukan alat dan bahan Menggunakan alat dan bahan Membaca data Menarik kesimpulan
Nilai 91,66 80,83 75,00 74,16
Berdasarkan tabel di atas menunjukkan bahwa observer menilai siswa dalam menentukan alat dan bahan dengan nilai sebesar 91,66 dan dapat menggunakan alat dan bahan dengan nilai 80,83 ini berarti siswa dapat menjalani tugas praktek kelompok dengan baik, sedangkan pada membaca data dengan menarik kesimpulan berarti siswa masih dalam kategori cukup baik, ini diperoleh dengan nilia sebesar dan 74,16. Dengan data tabel tersebut diatas maka diperoleh rerata nilia sebesar 80,425 ini menunjukkan bahwa rerata skor tersebut masuk kategori baik, bila melihat rata rentang nilai sebagai berikut di bawah ini : 0 – 40 40 – 80 80 – 120
: Kurang : Cukup : Baik
Berikut penyajian hasil Angket Siswa setelah melakukan kegiatan praktek (perhatikan tabel 2). Tabel 2 Respon Siswa No 1
Respon, Tanggapan Siswa Terhadap KBM Berupa Praktek Apa pembelajaran hari ini menarik ? Jawaban : Menarik
532
Persentase 80 %
2
3
4
Apa yang didapat dari pembelajaran hari ini ? Jawaban : Menambah Pengetahuan / Pengalaman baru dalam melakukan praktek
97,5 %
Apa yang sebaiknya ditingkatkan pada pembelajaran ? Jawaban : Penguasaan Materi Peningkatan Disiplin Pengadaan fasilitas yang memadai
100 %
Apa yang seharusnya pembelajaran ? Jawaban : Ramai / Gaduh Mengabaikan aturan Tidak perhatian
100 %
tidak
dilakukan
pada
Jadi aspek penilaian psikomotor yang dilakukan melalui kegiatan lesson study yang melibatkan 12 orang observer menghasilkan suatu penilaian psikomotor yang bisa dipercaya dan rinci. Berdasarkan tabel 2 yang diperoleh dari respon siswa, dalam hal ini menunjukkan bahwa siswa sangat menyenangi pembelajaran ini bila dilihat pada prosentase yang mencapai 80 %, sedangkan pada pembelajarannya siswa merasa adanya pembelajaran dengan lesson study pengetahuan menjadi bertambah, ditambah pengalaman baru yang selama ini belum pernah didapat, ini ditunjukkan dengan hasil prosentase sebesar 97,5 %. Selanjutnya untuk peningkatan pada pembelajaran yang dilakukan pada lesson study mendapat tanggapan positif oleh siswa dengan prosentase sebesar 100 %, hal ini ditunjukkan pada penguasaan materi lebih ditingkatkan, peningkatan disiplin baik oleh guru, siswa dan observer, serta pengadaan fasilitas kebutuhan yang memadai, di samping ketiga unsur yang menjadi penilaian di atas, tidak kalah pentingnya pada unsur keempat atau terakhir ini 100 % siswa menghendaki dalam melakukan pembelajaran dengan praktek, siswa tidak ramai/gaduh, mentaati aturan-aturan dan perhatian yang serius. Kesimpulan dan Saran Kesimpulan Berdasarkan hasil dan pembahasan di atas tentang penilaian psikomotor yang dilakukan oleh observer, dan ditunjang respon siswa setelah mengikuti KBM, ternyata diperoleh hasil yang sinergis antara tim observer dengan respon siswa, maka dapat disimpulkan: 1. Penerapan Lesson Study dengan melibatkan banyak observer dapat mempermudah guru dalam melakukan penilaian psikomotor lebih rinci. 2. Siswa merasa senang dan tidak mersa terganggung belajar walaupun hadir sejumlah observer di kelas. Saran :
533
Sebaiknya kegiatan lesson study diadakan sebulan sekali karena disamping siswa menyenangi, maka akan berdampak peningkatan profesionalisme guru, selain peningkatan prestasi siswa. Sebagai sekolah kawasan nantinya maka sangatlah perlu adanya pioner-pioner lesson study dari tim yang dibina oleh lembaga-lembaga Dinas Pendidikan yang lebih profesional lagi, agar sekolah kawasan tidak menjadi impian semata melainkan kenyataan.
Daftar Pustaka Depdiknas, Direktorat Jendral Manajemen Pendidikan Dasar Dan Menengah Direktorat Pembinaan SMA, 2006. Silabus Mata Pelajaran Kimia. Ibrahim, M. Fida Rahmadiarti, Muhamad Nur dan Ismono. 200. Pembelajaran Kooperatif. Surabaya : UNESA University Press. Kurikulum 2004, Pola Induk Pengembangan Sistem Penilaian. Depdiknas. Lutfi, Achmad. 2007. Apa, Mengapa, dan Bagaimana Lesson Study. Makalah disampaikan dalam Pelatihan Lesson Study Guru SMP dan SMA Negeri Se-Kota Surabaya tanggal 19 s/d 28 Nopember 2007. Kerjasama antara Dinas Pendidikan Kota Surabaya dengan FMIPA Unesa. Mulyasa, E. 2002. Kurikulum Berbasis Kompetensi. Konsep, Karakteristik, dan Implementasi : Bandung : PT. Remaja Rosda Karya. Manuharawati. 2007. Iplementasi Lesson Study. Makalah disampaikan dalam Pelatihan Lesson Study Guru SMP dan SMA Negeri Se-Kota Surabaya tanggal 19 s/d 28 Nopember 2007. Kerjasama antara Dinas Pendidikan Kota Surabaya dengan FMIPA Unesa.
534
Pengembangan Media Pembelajaran Ekstraksi untuk Menunjang Perkuliahan Kimia Analitik II Drs. Sukarmin Jurusan Kimia FMIPA Unesa
[email protected]
Abstrak Salah satu kendala yang dihadapi mahasiswa dalam menempuh matakuliah Kimia Analitik II adalah keterampilan menggunakan alat-alat pemisahan ekstraksi. Kurang terampilnya mahasiswa dalam menggunakan alat-alat ekstraksi akan mengakibatkan data percobaan yang tidak valit serta terjadinya kecelakaan kerja. Selama ini untuk mentgatasi kendala tersebut, dilakukan demonstrasi pengunaan alat-alat ekstraksi sebelum mahasiswa melakukan eksperimen. Cara tersebut dirasa kurang efektif karena terlalu banyak waktu, tenaga, dan biaya yang dikeluarkan. Untuk mengatasi permasalahan tersebut, telah dikembangkan media pembelajaran ekstraksi. Media tersebut berisi ringkasan materi ekstraksi dan video ekstraksi yang menekankan langkah-langkah ekstraksi yang benar yang dikemas secara interaktig dengan software macromedia. Setelah mengikuti pembelajaran dengan menggunakan media ekstraksi diperoleh hasil: 1) mahasiswa mampu membuat instrumen penilaian kinerja ekstraksi. 2) mahasiswa dapat melaksanakan praktikum ekstraksi dengan benar. Kata kunci: Media pembelajaran, ekstraksi. PENDAHULUAN Matakuliah Dasar-dasar Pemisahan Kimia (DDPK) merupakan salah satu matakuliah rumpun kimia analisis. Materi yang diajarkan pada matakuliah DDPK terdiri dari: 1) destilasi, 2) ekstraksi, 3) kromatografi, 4) elektrografimetri. Pada setiap jenis pemisahan tersebut mahasiswa harus melakukan praktikum. Salah satu kendala yang dihadapi mahasiswa dalam menempuh matakuliah DDPK adalah keterampilan menggunakan alat-alat pemisahan ekstraksi. Kurang terampilnya mahasiswa dalam menggunakan alat-alat ekstraksi akan mengakibatkan data percobaan yang tidak valit serta terjadinya kecelakaan kerja. Selama ini untuk mengatasi kendala tersebut, dilakukan demonstrasi pengunaan alat-alat ekstraksi sebelum mahasiswa melakukan eksperimen. Cara tersebut dirasa kurang efektif karena terlalu banyak waktu, tenaga, dan biaya yang dikeluarkan. Setiap angkatan jurusan kimia menerima empat kelas, sehingga dosen harus mendemonstrasikan empat kali. Untuk mengatasi kendala di atas perlu dibuat media berbasis computer yang bersifat interaktif dan komunikatif dalam menggambarkan tata cara menggunakan alatalat ekstraksi. Dengan media tersebut dosen/mahasiswa dapat menjalankan/memutar media tersebut berulang kali. Jika waktu terbatas, mahasiswa dapat mempelajari di rumah masing-masing. Tujuan umum penelitian ini adalah pengembangan media ekstraksi berbasis komputer sebagai upaya meningkatkan kualitas pembelajaran Tujuan khususnya adalah menghasilkan media ekstraksi yang dapat menunjang pelaksanaan praktikum ekstraksi. Selain itu untuk mengetahui respon mahasiswa terhadap media yang dikembangkan.
535
PENGEMBANGAN MEDIA Pengembangan media dilakukan dengan menggunakan model 4D, yaitu define (pendefinisian), design (desain), Develop (pengembangan) dan Disseminate (diseminasi) oleh Thiagarajan, Semmel dan Semmel (1974). 1. Define (pendefinisian) Dari diagnostik awal ditemukan bahwa mahasiswa banyak mengalami kesulitan dalam melakukan percobaan ekstraksi. Mula-mula peneliti melakukan analisis awal untuk memilih metode yang tepat. Dari analisis tersebut terpilih metode pemodelan. Model yang digunakan adalah media interaktif yang didalamnya terdapat ringkasan materi, vodeo tentang langkah-langkah pemisahan ekstraksi dan cara mengolah data ekstraksi. 2. Design (desain) Pada tahap ini dilakukan disain media pembelajaran yang bersifat interaktif, artinya pemakai dapat melakukan interaksi secara langsung dengan media. Bagianbagian yang dimunculkan di layar komputer meliputi:. a. Halaman pembuka Halaman pembuka berisi judul media dan identitas peneliti b. Bagian menu Pada bagian ini berisi menu program. Pemakai dapat memilih program yang dikehendaki dengan cara “mengklik” tombol. c.Pendahuuan Berisi penjelasan tentang pengertian ekstraksi dan hukum distribusi nerntz d. Koefisien distribusi dan perbandingan distribusi Berisi penjelasan tentang cara menentukan koefisien distribusi pada disosiasi, asosiasi, dan pengompleksan
Gambar 1. Tampilan halaman koefisien distribusi untuk dissosiasi
536
e.Hasil ekstraksi Berisi penurunan rumus untuk menentukan hasil suatu ekstraksi dan contoh perhitungan.
Gambar 2. Contoh soal untuk perhitungan hasil ekstraksi f. Bagian percoban Berisi 1) prosedur percobaan, 2) alat dan bahan, 3) pengenceran, 4) ekstraksi, 5) titrasi, 6) Hitungan.
Gambar 3. Video interaktif pelaksanaan percobaan ekstraksi 3. Develop (pengembangan) Pada tahap ini dilakukan pemrograman, penyusunan instrumen, validasi dan ujicoba terbatas. Pemrogram dilakukan dengan program (software) utama Maromedia Flash. Program pendukung terdiri dari Macromedia FreeHand, Adobe Photoshop, dan Swis. Setelah pemrograman dan penyusunan instrumen selesai, dilakukan validasi media dan instrumen. Validasi dilakukan oleh dosen analitik. Dari hasil validasi dilakukan analisis dan revisi I. Setelah revisi I, dilakukan ujicoba terbatas kepada 10 mahasiswa. Dari hasil ujicoba terbatas, dilakukan analisis dan revisi II.
537
4 Disseminate (diseminasi) Pada tahap ini media interaktif yang telah dikembangkan diaplikasikan untuk mendukung proses perkuliahan Kimia Analitik II: Dasar-dasar pemisahan kimia . Pada tahap ini, aplikasi program dilakukan dalam tiga tahap, yaitu Tahap I: penjelasan materi dan Pemodelan pelaksanaan pemisahan ekstraksi. Tahap II. Mahasiswa melakukan simulasi pemisahan ekstraksi. Tahap III. Pelaksanaan praktikum dan pengolahan data dengan media interaktif. HASIL PENELITIAN 1. Prototipe media pembelajaran ekstraksi Media pembelajaran ekstraksi yang telah dikembangkan berisi menu pilihan, ringkasan materi ekstraksi, vodeo pelaksanaan praktikum, dan pengolahan hasil percobaan. Ringkasan materi terdiri dari pengertian ekstraksi, koefisien distribusi, perbandingan distribusi, hasil ekstraksi, dan conroh soal. Video pelaksanaan praktikum berisi prosedur praktikum, alat dan bahan, video pengenceran, video ekstraksi, video titrasi, dan perhitungan data hasil percobaan. Komponen-komponen tersebut disatukan dengan software macromedia flash untuk menghasilkan media pembelajaran yang interaktif. Media interaktif tersebut dikemas dalam satu CD. Untuk menjalankan program tersebut diperlukan seperangkat komputer dengan kualifikasi minimal pentium I yang dilengkapi dengan CD ROOM. Media tersebut dilengkapi dengan file autorun, sehingga begitu dimasukkan dalam CD ROOM program akan otomatis berjalan. 2. Penerapan Media Interaktif Setelah melalui tahap pendefinisian, desain dan pengembangan, selanjutkan dilakukan diseminasi. Diseminasi dilakukan dengan menerapkan media dalam perkuliahan. Diseminasi dilakuka pada mahasiswa prodi kimia angkatan 2003 yang memprogram matakuliah Kimia Analitik II. Diseminasi dilakukan dalam 3 tahap, dengan hasil sebagai berikut. a. Tahap I Tahap pertama diisi dengan menjelaskan teori pendukung pemisahan ekstraksi. Penjelasan dilakukan dengan menggunakan media pembelajaran ekstraksi. Setelah penjelasan teori pendukung selesai dilanjutkan latihan soal. Pada tahap ini memerlukan waktu satu kali pertemuan (4 sks). Pengerjaan soal-soal dilakukan secara berkelompok, sesuai kelompok praktikum. b. Tahap II Pada tahap ini, dilakukan pemodelan pelaksanaan ekstraksi. Pemodelan dipandu oleh media pembelajaran ekstraksi. Pemodelan diulang 3 kali, pada pemodelan pertamana penayangan dipandu oleh dosen. Pada penayangan kedua dan ketiga mahasiswa mengoperasikan sendiri. Mahasiswa diminta mengamati langkah-langkah percobaan dengan cermat dan mahasiswa diminta untuk menyusun instrumen kinerja untuk kegiatan praktikum pemisahan dengan ekstraksi tersebut. Instrumen kinerja tersebut untuk selanjutnya digunakan untuk penilaian mahasiswa pada saat simulasi. Langkah berikutnya adalah simulasi oleh masing-masing kelompok. Masing-masing kelompok mendemonstrasikan keterampilan menggunakan alat-alat demonstrasi. Untuk mengetahui kualitas kinerja masing-masing kelompok, dilakukan pengamatan dengan 538
menggunakan instrumen kinerja ekstraksi. Pengamatan dilakukan oleh kelompok lain. Hasil pengamatan didiskusikan untuk melakukan perbaikan kinerja. c. Tahap III Pada tahap ini setiap kelompok melakukan percobaan di laboratorium. Selama melakukan percobaan dilakukan pengamatan kinerja untuk mengetahui kualitas kinerja pada setiap langkah percobaan. Setelah melakukan percobaan, setiap kelompok mengumpulkan laporan sementara yang berisi data hasil pengamatan dan hasil perhitungan. Setelah semua proses pembelajaran ekstraksi selesai, mahasiswa diberi angket respon mahasiswa terhadap media pembelajaran yang telah dikembangkan. 3. Analisis data Pengamatan dilakukan pada 11 kelompok praktikum Prodi Kimia angkatan 2003. Hasil pengamatan selama melakukan percobaan adalah sebagai berikut. Tabel 1. Hasil kinerja percobaan ekstraksi No 1
2
3
4
5
6
Komponen yang diamati Memasang alat Corong pisah dalam posisi tegak Menutup kran corong pisah Mengambil larutan iod Mengambil iod dengan pipet gondok hingga tepat miniskus Memindahkan iod ke dalam corong pisah Mengambil klorofrom (dengan pompa ukur) Menekan pompa ke bawah Menggeser skrup hingga skala yang ditentukan Menarik pompa hingga ketinggian maksimal Menekan hingga posisi nol. Mengocok campuran Posisi jari telunjuk melindungi tutup corong pisah Tngan yang lain, posisi jari telunjuk dan ibu jari mengendalikan kran Mengarahkan corong pisah ke arah yang aman Mengeluarkan gas melalui kran dengan posisi kran di atas Memisahkan campuran Membuka tutup corong pisah Mengalirkan lapisan bawah hingga tepat batas lapisan Titrasi Menambahkan indikator Titrasi dihentikan pada saat tepat terjadi perubahan warna
Persentase (%) Benar Salah 100 100
0 0
100
0
91
9
100 100 82 100
0 0 18 0
100
0
100
0
91
9
100
0
100 82
0 18
100
0
100
0
Dari data tersebut menunjukkan bahwa dari 11 kelompok praktikum, 75% dapat melakukan langkap-langkah pemisahan ekstraksi dengan benar. Sedangkan 25% melakukan kesalahan kecil. Beberapa kelasahan yang dilakukan mahasiswa, langsung
539
dikomentari oleh pengamat. Hal ini dilakukan agar data yang diperoleh tidak mempengaruhi langkah berikutnya. Setelah melakukan proses pembelajaran tentang pemisahan ekstraksi, mahasiswa diminta tanggapannya tentang media pembelajaran ekstraksi yang telah digunakan dalam pembelajaran. Hasil angket disajikan pada tabel 2. Tabel 2. Hasil respon mahasiswa terhadap media pembelajaran ekstransi. No
Pernyataan
Teori Ekstraksi 1 Materi sesuai dengan tujuan instruksional 2 Membantu saya dalam memahami konsep ekstraksi 3 Mempermudah saya dalam memahami konsep “Koefisien Distribusi” 4 Mempermudah saya dalam memahami konsep “Perbandingan Distribusi” 5 Mempermudah saya dalam menurunkan rumus ‘Perbandingan Distribusi” 6 Mempermudah saya dalam memahami alur perhitungan “Hasil ekstraksi” 7 Isinya mudah dipahami 8 Desain menariK 9 Alur program komunikatif (mudah dijalankan) 10 Media seperti ini perlu dikembangkan untuk pokok bahasan lain Percobaan Ekstraksi 11 Memberikan gambaran yang jelas tentang langkahlangkah ekstraksi 12 Komentar tertulis dalam media sangat membantu dalam memfokuskan hal-hal penting dalam menggunakan alat. 13 Tata cara penggunaan corong pisah disajikan dengan jelas 14 Banyak keterampilan /pengetahuan baru yang saya peroleh dari media ini 15 Alur program komunikatif (mudah dijalankan) 16 Desain tampilan menarik. 17 Kualitas Video baik. 18 Media ini dapat mengantikan demonstrasi secara langsung 19 Simulasi perhitungan sangat membantu dalam pengolahan data hasil percobaan
STS
Penilaian TS S
0.0 0.0
0.0 2.9
14.3 34.3
85.7 62.9
0.0
2.9
17.1
80.0
0.0
5.7
37.1
57.1
0.0
2.9
14.3
82.9
0.0
5.7
28.6
65.7
0.0 0.0 0.0
0.0 5.7 8.6
48.6 57.1 31.4
51.4 37.1 60.0
0.0
0.0
48.6
51.4
0.0
2.9
42.9
54.3
0.0
0.0
48.6
51.4
0.0
5.7
74.3
20.0
0.0
14.3
45.7
40.0
0.0 0.0 0.0 0.0
8.6 14.3 22.9 20.0
45.7 57.1 48.6 57.1
45.7 28.6 28.6 22.9
0.0
8.6
57.1
34.3
SS
Berdasarkan data tersebut, dapat menunjukkan bahwa media ekstraksi dapat menunjang perkuliahan kimia analitik II. Hal ini didasarkan pada respon mahasiswa yang menyatakan bahwa 33% mahasiswa menyatakan setuju dan 64% mahasiswa menyatakan sangat setuju terhadap teori ekstraksi yang disajikan dalam media. Sedangkan respon mahasiswa terhadap percobaan ekstraksi yang dikemas dalam media pembelajaran ekstraksi,53% mahasiswa menyatakan setuju dan 36% mahasiswa sangat setuju.
540
Terdapat beberapa kekurangan yang perlu disempurnakan dalam penampilan media ekstraksi tersebut, yaitu desain media dan kualitas video. Peneliti akan terus berupaya untuk menyempurnakan penelitian ini
SIMPULAN Dari uraian di atas dapat diambil kesimpulan 1. Media pebelajaran ekstraksi dapat memperlancar pelaksanaan percobaan pemisahan dengan ekstraksi. 2. Mahasiswa memberi respon positif terhadap media pembelajaran ekstraksi.
DAFTAR PUSTAKA Arends, Richrad I. 1997. Classroom Instruction and Management. New York: Mc Graw-Hill Book Co. Brooks,D.W.1995. ”Retrospective Tutorial”. Journal of Chemical Education.Sept. Vol.72. No.9 .p233(4) Bruning, Roger H., Schraw, Gregory J. Ronning Royce R. 1995. Cognitive Psychology and Instruction. New Jersey: Prentice-Hall. Garnett,P., Hackling, Oliver,R. 1996. “Using Interactive Multimedia To Support Consept Developimentin Introductory Chemistry Teaching and Learning”. Profesional Development Centre, Showcasing Best at ECU, 11 December. (http://www.cowan.edu.au/eddev/showcas/garnet.htm) Heinich, R. 1999. Instructional Media and Technologies for Learning. USA: PrenticeHall Morrisey,D.J. et al. 1995. “Using Computer –Assisted Personalized Assigment for Freshman Chemistry” . Journal of Chemical Education.Feb. Vol 72.No.2 . p14(6) Potillo,L.A.Kantarjieff,K.A.1995. “ A self-Pace Computer Tutorial on Concept of Symetry” Journal of Chemical Education.May. Vol 72.No.5 .p399(2) Pratomo, Heru dan Widjajanti, Endang. 1995. Kurikulum 1994 SMU Sebagai Perwujudan Pelaksanaan Pendidikan Kimia Untuk Semua. Majalah Ilmiah Cakrawala Pendidikan. Mei 1995 h. 83-89. Sudjana,N., & Rivai,A. 1989. Teknologi Pengajaran. Bandung:Sinar Baru.
541
