1 IDENTIFIKASI PEMAHAMAN KONSEP LAJU REAKSI BERDASARKAN GRAFIK PADA SISWA KELAS XI IPA Ike Nuriva, Suhadi Ibnu, Yahmin Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang E-mail:
[email protected] Abstrak: Laju reaksi merupakan salah satu kajian dalam kimia yang membahas seberapa cepat atau lambat suatu reaktan habis atau suatu produk terbentuk. Konsep ini tidak dapat dijelaskan dengan metode ceramah saja. Perlu adanya peran media visual yang dapat memaparkan bagaimana proses itu berlangsung, misalnya dengan menggunakan grafik. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pemahaman siswa pada konsep laju reaksi berdasarkan grafik. Penelitian ini menggunakan rancangan penelitian deskriptif kuantitatif-kualitatif dengan metode survei. Populasi dalam penelitian ini adalah seluruh siswa kelas XI IPA SMA negeri di Kota Malang. Sampel penelitian diambil dengan teknik cluster random sampling dengan dua tahap. Tahap pertama mengundi empat dari sepuluh SMA negeri di Kota Malang. Tahap kedua mengundi dua kelas IPA dari masing-masing SMA terpilih. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase siswa yang memahami konsep laju reaksi berdasarkan grafik adalah 64,94% yang berarti cukup besar siswa yang memahami konsep.
Kata-kata kunci: grafik, pemahaman konsep, laju reaksi
Abstract: Reaction rate is one of the chemical topics that discusses how fast or slow a reactant changes into products. This concept can not be well explained merely by lecturing method. It needs the role of visual media that can explain how the process takes place, for example by using a graph. The population of research was all of year XI science students of State Senior High Schools in Malang. Samples were taken by two step cluster random sampling technique. First step was to draw four of ten state senior high schools. Second step was to draw two classes of each selected school. This research aimed to determine the students understanding of reaction rate concepts presented as graphs. This research was conducted using quantitative-qualitative descriptive method. The research results showsed the percentage of students who understood the concepts of reaction rate based on the graph was 64,94%, which means quite enough students understood the concepts well .
Keywords: graph, concepts understanding, reaction rate
Ilmu kimia merupakan cabang dari ilmu pengetahuan alam yang mempelajari sifat materi, struktur materi, perubahan materi, hukum dan prinsip yang mendeskripsikan perubahan materi, serta konsep dan teorinya (Effendy, 2010:1). Pembahasan ilmu kimia mencakup sistem yang cukup kompleks, mulai dari atom, molekul, senyawa serta persamaan reaksi yang melibatkan ketiganya (Sastrawijaya, 1988:58). Pembahasan yang demikian menuntut ilmu kimia untuk dipahami secara menyeluruh baik dari segi mikroskopik, makroskopik dan simbolis. Laju reaksi merupakan salah satu pokok bahasan yang memaparkan tentang seberapa cepat atau lambat suatu reaktan habis atau suatu produk terbentuk (Manitoba, 2013:255). Konsep ini tidak dapat dijelaskan hanya dengan metode ceramah saja. Perlu adanya media visual yang membantu dalam menjelaskan konsep-konsep tersebut sehingga mempermudah siswa dalam mengkontruksi konsep.
2 Salah satu media visual yang dapat digunakan untuk menjelaskan konsep tersebut adalah grafik. Grafik merupakan pemaparan visual yang menghubungan dua sifat. Tiap titik pada grafik memberikan suatu nilai untuk suatu sifat dan nilai lain untuk sifat lainnya (Sastrawijaya, 1988:181). Grafik dapat dibentuk dari data yang diperoleh dari hasil eksperimen, sehingga hubungan antar data dapat dipahami dengan mudah. Dari hasil observasi terhadap buku-buku SMA yang ada, banyak sekali konsep laju reaksi yang digambarkan dengan grafik, misalnya ungkapan laju reaksi, orde reaksi, faktor–faktor yang mempengaruhi laju reaksi, energi aktivasi dan distribusi energi kinetik molekul. Banyaknya konsep laju reaksi yang digambarkan dengan grafik menuntut siswa harus paham bagaimana menafsirkan grafik-grafik yang ada. Jika siswa salah mengartikan atau menafsirkan grafik, maka akan terjadi miskonsepsi pada siswa atau paling tidak pemahaman yang benar tidak dapat dikembangkan dengan luas.Tujuan penelitian ini, untuk mengetahui pemahaman siswa mengenai konsep laju reaksi yang dipaparkan dengan grafik. Konsep-konsep tersebut meliputi: (1) grafik ungkapan laju reaksi; (2) grafik yang menunjukkan orde reaksi reaktan; (3) faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi yang dipaparkan dengan grafik; (4) grafik energi aktivasi; dan (5) grafik distribusi energi kinetik molekul.
METODE PENELITIAN Penelitian ini menggunakan rancangan penelitian deskriptif gabungan kuantitatif dan kualitatif. Populasi pada penelitian ini adalah semua siswa kelas XI IPA SMA negeri di Kota Malang tahun ajaran 2012/2013. Sampel penelitian diambil dengan menggunakan teknik cluster random sampling dengan dua tahap. Tahap pertama mengundi SMA-SMA negeri yang akan dilibatkan dan tahap kedua mengundi kelas-kelas yang akan digunakan dari masing-masing SMA terpilih. Peneliti mengambil empat dari sepuluh SMA negeri di Kota Malang secara acak. Dari tiap-tiap sekolah diambil dua kelas yang dipilih secara acak juga sehingga total sampel yang digunakan sebanyak delapan kelas dari empat SMA negeri di Kota Malang. Penelitian dilakukan pada bulan Maret-April 2013 di SMAN 1 Malang, SMAN 3 Malang, SMAN 4 Malang dan SMAN 10 Malang. Pelaksanaan penelitian disesuaikan dengan jadwal mata pelajaran kimia. Untuk uji coba instrumen tes dilaksanakan pada tanggal 8 Maret 2013 pada siswa kelas XI IPA 2 dan XI IPA 5 SMAN 3 Malang. Dalam pengambilan data terhadap sampel penelitian digunakan instrumen tes yang telah memenuhi kriteria kevalidan. Data dikumpulkan dan dianalisis dengan memanfaatkan persentase sebagai langkah awal dari keseluruhan proses analisis. Data yang telah dikumpulkan kemudian ditabulasikan dan dihitung persentase siswa untuk tiap kategori yang selanjutnya dideskripsikan. Persentase siswa yang menjawab benar untuk setiap kategori ditentukan dengan rumus: Pn =
∑ siswa sesuai kategori ∑ seluruh siswa
x 100%
3 Dimana, Pn = persentase siswa yang menjawab benar pertanyaan pada tiap kategori. Kriteria yang digunakan untuk menentukan proporsi siswa yang memahami konsep laju reaksi berdasarkan grafik adalah sebagai berikut. a. Bila Pn antara 0% - 30% : kecil sekali siswa yang memahami konsep b. Bila Pn antara 31% - 55% : sebagian kecil siswa yang memahami konsep c. Bila Pn antara 56% - 65% : cukup besar siswa yang memahami konsep d. Bila Pn antara 66% - 80% : sebagian besar siswa yang memahami konsep e. Bila Pn antara 81% - 100% : besar sekali siswa yang memahami konsep (Nurkancana dan Sumartana, 1986:118 dengan modifikasi)
HASIL PENELITIAN a. Hasil Jawaban Siswa pada Tiap Butir Soal Tes Sampel yang digunakan dalam penelitian ini sebanyak delapan kelas dari empat SMA Negeri di Kota Malang, yaitu kelas XI IPA 5 dan 6 SMAN 1 Malang, XI IPA 1 dan 4 SMAN 3 Malang, XI IPA 1 dan 2 SMAN 4 Malang, serta XI IPA 1 dan 3 SMAN 10 Malang. Tes diikuti sebanyak 224 siswa dengan rincian 63 siswa SMAN 1 Malang, 54 siswa SMAN 3 Malang, 61 siswa SMAN 4 Malang, dan 46 siswa SMAN 10 Malang. Hasil jawaban siswa pada tiap butir soal tes ditunjukkan pada tabel berikut. Tabel 1 Hasil Jawaban Siswa pada Tiap Butir Soal Tes No. Soal Kunci Jumlah Siswa yang Menjawab Jawaban A B C D Tidak menjawab/memberikan jawaban lain B 7 199 15 3 0 1 D 1 9 1 212 1 2 C 33 10 173 8 0 3 B 1 202 21 0 0 4 C 86 2 132 0 4 5 A 97 61 57 9 0 6 A 147 73 0 3 1 7 B 157 34 21 10 2 8 A 180 18 17 9 0 9 C 7 2 215 0 0 10 C 14 2 206 2 0 11 B 10 191 1 21 1 12 B 6 210 5 1 2 13 C 8 8 206 1 1 14 D 4 35 9 175 1 15 D 8 17 78 119 2 16 D 10 9 19 182 4 17 A 112 85 22 3 2 18 D 28 64 43 85 4 19 A 115 46 31 28 4 20
Jumlah siswa yang tertera pada tabel di atas merupakan jumlah siswa menjawab pada tiap option. Jumlah tersebut belum dipisah antara siswa yang menjawab dengan benar beserta alasannya dan menjawab dengan benar tetapi alasan salah atau kosong.
4
b. Persentase Siswa yang Paham tiap sub Materi Berdasarkan Tabel 1 dapat diketahui berapa banyak siswa yang memilih option yang tepat tiap butir soal. Jumlah siswa tersebut masih dibagi lagi menjadi tiga kategori, yaitu jumlah siswa yang menjawab dengan benar beserta alasannya, siswa yang menjawab dengan benar tetapi alasannya salah, dan jumlah siswa yang menjawab dengan benar tetapi alasannya kosong. Jumlah siswa tersebut kemudian dibagi jumlah siswa yang mengikuti tes, sehingga diperoleh persentase tiap kategori. Persentase siswa yang paham tiap sub Materi ditunjukkan pada tabel berikut. Tabel 2 Persentase Siswa yang Paham Tiap Sub Materi No. Sub Materi Persentase Siswa yang Paham Grafik ungkapan laju reaksi 84,38% 1 2 3 4 5 6
Grafik yang menggambarkan orde reaksi Faktor-faktor laju reaksi yang dipaparkan dengan grafik Grafik energi aktivasi
59,43%
Grafik distribusi energi kinetik molekul Konsep laju reaksi berdasarkan grafik
37,06%
79,47% 64,38%
64,94%
Makna Besar sekali siswa yang memahami konsep Cukup besar siswa yang memahami konsep Sebagian besar siswa yang memahami konsep Cukup besar siswa yang memahami konsep Sebagian kecil siswa yang memahami konsep Cukup besar siswa yang memahami konsep
PEMBAHASAN a. Pemahaman Grafik Ungkapan Laju Reaksi Tabel 4.2 menunjukkan bahwa persentase siswa yang memahami konsep grafik ungkapan laju reaksi adalah 84,38% yang berarti besar sekali siswa yang memahami konsep. Siswa dapat memahami grafik dengan tepat bahwa semakin lama konsentrasi reaktan berkurang sedangkan konsentrasi produk bertambah. Hal inilah yang menyebabkan terdapat tanda (-) di depan konsentrasi molar reaktan dan tanda (+) di depan konsentrasi molar produk. Miskonsepsi siswa pada konsep ini adalah (1) 3,125% siswa memilih option A sebagai jawaban dan 6,70% siswa memilih option C karena menganggap laju reaksi selalu bernilai positif; (2) 0,45% siswa beranggapan semakin lama konsentrasi reaktan bertambah; (3) 0,45% siswa beranggapan semakin lama konsentrasi produk berkurang; (4) 1,34% siswa beranggapan konsentrasi reaktan harus lebih sedikit daripada produk dan waktu berbanding terbalik dengan produk; (5) 0,45% siswa beranggapan semakin besar konsentrasi produk, semakin lama yang dibutuhkan. Besarnya persentase siswa yang memahami grafik ungkapan laju reaksi mengindikasikan bahwa soal tersebut termasuk dalam kriteria soal mudah. Soal mudah atau yang disebut dengan soal generik atau soal dasar merupakan soal kimia langsung, dengan kata-kata yang jelas, dan mempunyai prosedur baku pemecahan (Sastrawijaya, 1985:182).
5 Grafik ungkapan laju reaksi merupakan grafik awal yang diperkenalkan pada materi laju reaksi dan tidak terlalu sulit untuk dipahami. Hanya ada dua variabel yang harus dilihat oleh siswa, yaitu perubahan konsentrasi produk dan perubahan konsentrasi reaktan per satuan waktu. Kesalahan dan miskonsepsi siswa dalam menjawab soal tersebut dikarenakan siswa bingung dengan tanda (+) dan (-) di depan konsentrasi molar produk atau reaktan. Pemahaman awal siswa mengenai laju reaksi adalah laju reaksi selalu bernilai positif sehingga konsep itulah yang dihafal oleh siswa. Kean dan Middlecamp (1985: 12) menyatakan bahwa tahap pertama dalam belajar kimia adalah penghafalan. Penghafalan materi yang bersifat fakta memberikan dasar informasi kepada siswa. Hal inilah yang menyebabkan ketika siswa diminta merumuskan ungkapan laju reaksi berdasarkan grafik, siswa tetap memakai pemahaman awal mereka sehingga tidak memperhatikan tanda (+) dan (-) yang menandakan perubahan konsentrasi molar produk atau reaktan. b. Pemahaman Grafik yang Menggambarkan Orde Reaksi Ada delapan soal yang diberikan untuk mengukur berapa banyak siswa yang memahami konsep tersebut dan miskonsepsi apa yang terjadi. Persentase siswa yang memahami grafik yang menggambarkan orde reaksi adalah 59,43% yang berarti cukup besar siswa yang memahami konsep. Nilai tersebut merupakan persentase rata-rata dari persentase siswa yang memahami tiap soal. Persentase siswa yang tidak terlalu besar itu dikarenakan siswa banyak melakukan kesalahan yang mungkin disebabkan sebagai berikut. Kurangnya penggunaan grafik dalam pembelajaran menyebabkan konsep orde reaksi lebih bersifat hafalan. Siswa lebih cenderung menghafal bentuk grafik untuk orde reaksi tertentu daripada memahami grafik yang menggambarkan orde reaksi suatu reaktan. Konsep ini masih diajarkan dengan metode ceramah atau tanpa melibatkan aspek mikroskopiknya sehingga menimbulkan kesulitan bagi siswa dalam mengkontruksi konsep secara bermakna (Sudria, 2011:26). Siswa mengalami kesulitan dalam menafsirkan grafik yang diberikan. Siswa masih bingung atau belum memperhatikan sifat yang digambarkan pada sumbu x dan y pada grafik. Hal ini mengindikasikan kemampuan grafis siswa rendah dan perlu dilakukan upaya untuk meningkatkan kemampuan tersebut. c. Pemahaman Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Laju Reaksi yang Dipaparkan dengan Grafik Persentase siswa yang memahami konsep faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi yang dipaparkan dengan grafik adalah 79,47% yang berarti sebagian besar siswa yang memahami konsep. Nilai tersebut diperoleh dari persentase rata-rata sisa yang memahami empat soal yang diberikan mengenai faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi yang dipaparkan grafik. Nilai tersebut mengindikasikan bahwa siswa dapat memahami grafik yang diberikan. Grafik laju reaksi yang dipengaruhi faktor-faktor tertentu merupakan grafik yang sederhana, yaitu grafik yang tidak memuat banyak variabel sehingga tidak begitu menyulitkan siswa untuk menganalisis grafik. Selain itu, siswa dapat mentransformasi grafik yang memaparkan bagaimana faktor-faktor tersebut dapat mempengaruhi laju reaksi secara tidak langsung. Namun, terdapat persentase
6 miskonsepsi yang cukup besar pada faktor luas permukaan. Sebanyak 19,20% siswa menganggap luas permukaan serbuk lebih kecil daripada batangan. Miskonsepsi ini terjadi karena siswa beranggapan bahwa luas permukaan yang dimaksud adalah besar ukuran partikel serbuk dan batangan bukan luas permukaan bidang sentuh serbuk dan batangan. d. Pemahaman Grafik Energi Aktivasi Persentase siswa yang memahami konsep grafik energi aktivasi adalah 64,38%, berarti cukup besar siswa yang memahami konsep. Proporsi siswa terendah terletak pada indikator menentukan letak Ea atau ∆H pada suatu grafik. Hal ini mungkin disebabkan sebagai berikut. Siswa menghafal gambar grafik energi untuk reaksi endoterm dan eksoterm tetapi tidak memahami grafik tersebut Siswa tidak dapat membedakan grafik energi untuk reaksi eksoterm atau endoterm Siswa mengalami kesulitan dalam menjelaskan hubungan entalpi dan energi aktivasi pada grafik energi (Kolomuc dan Tekin, 2011:93).Siswa belum bisa memaknai konsep energi aktivasi dan ∆H dengan tepat dan menyeluruh. Kedua konsep tersebut merupakan konsep abstrak yang membutuhkan pemahaman melalui definisi karena tidak menunjuk langsung pada realitas lingkungan fisik Kemampuan grafis siswa rendah sehingga siswa tidak bisa menganalisis grafik dengan tepat Siswa belum memahami konsep sebelumnya yaitu termokimia secara menyeluruh. Nakhleh (1992:191) mengemukakan bahwa siswa mengalami kesulitan dalam memahami konsep-konsep kimia pada saat mereka mulai belajar sehingga mengakibatkan mereka tidak dapat mengerti secara penuh pada konsep sebelumnya. e. Pemahaman Grafik Distribusi Energi Kinetik Molekul Persentase siswa yang memahami konsep grafik energi kinetik molekul adalah 37,06% yang berarti sebagian kecil siswa yang memahami konsep. Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Arviani (2011) menunjukkan bahwa sebanyak 38,5% siswa yang diteliti juga mengalami kesulitan pada materi grafik distribusi energi kinetik molekul. Hasil penelitian tersebut tidak jauh berbeda dengan hasil yang diperoleh peneliti. Kean dan Middlecamp (1985:26) menyatakan bahwa adanya hasil penelitian yang tidak jauh berbeda mengindikasikan telah terjadi kegagalan dalam kimia secara berulang yang disebabkan karena kegagalan dalam mempelajari konsep kimia dengan baik. Kegagalan dalam mempelajari konsep ini dimungkinkan karena tidak semua buku penunjang kimia SMA membahas materi ini, meskipun ada hanya sedikit sekali pembahasan mengenai konsep ini. Hal ini didukung oleh hasil observasi peneliti pada beberapa buku penunjang kimia SMA, misalnya buku karangan Unggul Sudarmo, Michael Purba dan Sunardi. Selain itu, grafik distribusi energi kinetik molekul merupakan grafik yang kompleks. Grafik tersebut tidak memaparkan secara langsung bagaimanakah perubahan suhu atau keberadaan katalis dapat mempengaruhi distribusi molekul.
7 Siswa harus bisa mentransformasi konsep energi kinetik molekul, energi aktivasi, dan mekanisme terjadinya reaksi dengan distribusi fraksi molekul dengan energi kinetik tertentu jika dipengaruhi suhu dan katalis. Siswa tidak hanya dituntut memiliki kemampuan grafis yang baik melainkan juga kemampuan statistik. Hal inilah yang menyebabkan siswa kesulitan dalam menjawab soal grafik distribusi energi kinetik molekul.
KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan pemaparan di atas dapat diketahui bahwa persentase siswa yang memahami konsep laju reaksi berdasarkan grafik adalah 64,94% yang berarti cukup besar siswa yang memahami konsep. Nilai tersebut merupakan persentase rata-rata siswa yang paham dari kelima sub materi yang diukur, yaitu: (1) 84,38% siswa yang memahami grafik ungkapan laju reaksi; (2) 59,43% siswa yang memahami grafik yang menggambarkan orde reaksi; (3) 79,47% siswa yang memahami grafik yang mengambarkan laju reaksi yang dipengaruhi faktor-faktor tertentu; (4) 64,38% siswa yang memahami grafik energi aktivasi; (5) 37,06% siswa yang memahami grafik distribusi energi kinetik molekul. Secara umum dapat disimpulkan juga semakin lama grafik-grafik pada materi laju reaksi memaparkan konsep yang lebih kompleks, sehingga semakin sukar grafik-grafik tersebut untuk dipahami. Hal ini membutuhkan kemampuan menafsirkan grafik yang semakin tinggi mulai dari kemampuan grafis sampai kemampuan statistik yang baik. Berdasarkan hasil penelitian, peneliti menyampaikan beberapa saran sebagai upaya peningkatan pemahaman konsep laju reaksi berdasarkan grafik sebagai berikut. (1) Peran media visual grafik lebih dikuatkan dalam menjelaskan materi laju reaksi secara detail. Guru juga bisa mengkombinasikan dengan metode praktikum sehingga siswa dapat memahami konsep dengan benar dan menyeluruh. (2) Guru memberikan penguatan konsep yang lebih mendalam pada materi-materi yang menimbulkan miskonsepsi pada siswa seperti sebagai berikut. (a) Luas permukaan serbuk lebih besar dari pada batangan bukan lebih kecil. Hal ini perlu diberikan penguatan konsep mengenai luas permukaan yang dimaksud adalah luas permukaan bidang sentuh reaktan bukan bentuk ukuran reaktan.; (b) penempatan letak energi aktivasi dan ∆H pada grafik energi potensial reaksi eksoterm dan endoterm. (3) Konsep distribusi energi kinetik molekul harus dijelaskan lebih detail baik dari segi mikroskopis maupun pemaparan grafik.
DAFTAR RUJUKAN Arviani, Vina. 2011. Identifikasi Pemahaman Konsep Laju Reaksi Siswa Kelas XI SMA Brawijaya Smart School Malang. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang. Effendy. 2010. A Level Chemistry for Senior High School Students Volume 1A. Malang: Bayumedia. Fitria, Lia Hidayatul. 2012. Identifikasi Pemahaman Konseptual, Algoritmik, dan Grafik Siswa Kelas XI IPA SMA Negeri 1 Malang pada Materi Laju Reaksi. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UM.
8 Kean dan Middlecamp. 1985. Panduan Belajar kimia Dasar. Jakarta: Gramedia. Kolomuc dan Tekin. 2011. Chemistry Teacher’s Misconceptions Concerning Concept of Chemical Reaction Rate. Eurasian Journal of Physics and Chemistry Education, 3(2): 84-101. Manitoba. 2013. Grade 12 Chemistry: A Foundation for Implementation. Winnipeg: Manitoba Education School Programs Division. Nakhleh, M. B. 1992. Why Some Students Don’t Learn Chemistry. Journal of Chemistry Education, 69(3): 191-196. Nurkancana dan Sumartana. 1986. Evaluasi Pendidikan. Surabaya: Usaha Nasional. Sastrawijaya, Tresna. 1988. Proses Belajar Mengajar Kimia. Jakarta: Depdikbud Dirjen Dikti PPLPTK. Sudria, dkk. 2011. Pengaruh Pembelajaran Interaktif Laju Reaksi Berbantuan Komputer Terhadap Hasil Belajar Siswa. Jurnal Pendidikan dan Pengajaran, 44(1-3): 25-33.
