PENGEMBANGAN PETA KONSEP PADA MATA

Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
PENGEMBANGAN PETA KONSEP
PADA MATA KULIAH KIMIA PADATAN
Toeti Koestiari
FMIPA UNESA
Abstrak
Tujuan dari pembuatan Pengembangan Peta Konsep untuk mata kuliah
Kimia Padatan adalah untuk membantu dosen menyiapkan materi yang akan
diajarkan dan untuk mengetahui tingkat pemahaman mahasiswanya. Konsep yang
terdapat pada Kimia Padatan merupakan konsep yang abstrak/formal dan
melibatkan konsep-konsep yang sudah didapatkan mahasiswa pada mata kuliah
sebelumnya. Konsep/materi yang harus dikuasai mahasiswa terdiri dari Struktur,
sintesis, sifat, dan aplikasi padatan. Pengembangan peta konsep terdiri dari konsep
prasyarat, konsep inti, dan konsep yang ikut dibahas, serta dapat menjadi tugas
mahasiswa setelah konsep/materi diajarkan oleh dosen. Penataan yang dibuat oleh
mahasiswa dapat menjadi alat evaluasi terhadap pemahaman dan kreativitas
mahasiswa. Dengan memperhatikan peta konsep Novak, maka advanced
organizer diberikan oleh dosen.
Kata kunci: Pengembangan Peta konsep, Kimia Padatan, advanced organizer.
Pendahuluan
menempuh
mata
(Koestiari, 2004).
Mata kuliah Kimia Padatan
sampai saat ini merupakan mata
kuliah pilihan yang diberikan untuk
mahasiswa non kependidikan kimia
pada semester tujuh. Sebagai mata
kuliah
pilihan,
maka
untuk
mentransfer materi/konsep-konsep
dalam mata kuliah Kimia Padatan
perlu memperhatikan kondisi awal
para mahasiswa. Kondisi awal yang
dimaksudkan adalah adanya struktur
kognitif yang relevan dengan adanya
materi yang secara potensial
bermakna. Struktur kognitif disini
merupakan
bentuk
organisasi,
stabilitas
dan
kejelasan
dari
kumpulan pengetahuan dalam suatu
disiplin ilmu yang telah dimiliki
mahasiswa
sebelum
mereka
kuliah
ini
Pemahaman tentang struktur
kognitif yang relevan diperlukan
agar
dosen
mengetahui
cara
membimbing mahasiswanya untuk
dapat mengembangkan struktur
kognitifnya.
Dengan
demikian
apabila didalam struktur kognitif
tidak terdapat konsep-konsep yang
relevan, maka materi baru akan
dipelajari secara hafalan (Ausubel,
1968).
Agar materi/konsep baru
dapat diterima dengan baik dan
bermakna, maka dosen perlu
membuat peta konsep. Peta konsep
yang
dimaksudkan
disini
dikembangkan oleh Prabowo (1992)
yang tediri dari konsep pendukung
C - 199
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
yaitu konsep-konsep prasyarat, dan
konsep-konsep yang akan digunakan
untuk menjelaskan pokok bahasan
baru.
Berangkat dari pengeritan
konsep pendukung atau adanya
struktur kognitif yang relevan, maka
mahasiswa peserta mata kuliah
Kimia Padatan haruslah mahasiswa
yang telah mengikuti atau sedang
mengikuti perkuliahan Kimia Fisika
IV, dan Kimia Anorganik Fisik.
Disamping mata kuliah tadi tentu
saja mata kuliah yang termasuk
rumpun Kimia Fisika merupakan
prasyarat meskipun tidak seluruh
bahasan nantinya akan menjadi
konsep-konsep yang relevan..
dapat menelaah teori/konsep yang
diberikan
melalui
hubungan
matematik dan hubungan antar
konsep. Salah satu upaya agar dapat
dipahami dengan baik adalah dengan
menggunakan peta konsep yang
dibuat oleh dosen untuk ditampilkan
pada saat pembelajaran. Peta konsep
yang dikembangkan oleh Prabowo
menekankan pada analisis materi dan
berdasarkan peta konsep menurut
Ausubel Novak (1984). Peta konsep
ini berguna untuk mengetahui
konsep
yang
telah
diketahui
mahasiswa, menyelidiki adanya
miskonsepsi, serta sebagai alat
evaluasi
terhadap
tingkat
pemahaman
dan
kretivitas
mahasiswa.
Dasar Teori
Pembahasan
Untuk
pembuatan
peta
konsep dari mata kuliah Kimia
Padatan
diperlukan
pengertian
tentang makna konsep. Menurut
Moritz Schlick (Akta V B, 1985),
konsep merupakan suatu system
yang
terdiri
dari
pernyataan
pernyataan agar terpadu secara utuh
dan konsisten sehingga dapat
membentuk teori. Apabila tingkat
keumuman konsep tersebut makin
tinggi, maka konsep tersebut makin
teoritis. Hal ini sejalan dengan
pendapat Karplus (1979) bahwa
konsep terdiri atas dua macam, yaitu
konsep konkret dan konsep formal.
Materi dalam Kimia Padatan
adalah pokok bahasan yang terdiri
dari empat bahasan besar yaitu :
Struktur,
Sintesis,
Sifat
padatan/bahan, dan Aplikasi (Smart
& Moore, 2005). Ketiga pokok
bahasan yang disebutkan diawal,
berujung pada aplikasi padatan yang
terdiri dari bahan struktural dan
bahan
fungsional
(Ismunandar,
2006).
Sebagai contoh, untuk dapat
memahami pokok bahasan Struktur
padatan,
mahasiswa
harus
memahami konsep-konsep dasar
dalam kimia dasar, kimia anorganik,
kimia fisika yang
merupakan
konsep pendukung dalam mata
kuliah Kimia Padatan. Sesuai dengan
pengertian konsep pendukung, maka
Berdasarkan teori Piaget,
mahasiswa yang duduk disemester
tujuh diharapkan berada pada tingkat
penalaran formal, sehingga mereka
C - 200
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
mahasiswa
harus
mempunyai
pemahaman tentang konsep prasyarat
yaitu ”kristalografi” yang terdiri dari
konsep ”sistem kristal” dan ”indeks
Miller” yang sudah diperoleh di mata
kuliah Kimia Dasar dan diperdalam
di Kimia Fisika I. Kedua konsep ini
diperlukan untuk dapat memahami
konsep yang ikut dibahas yaitu
“difraksi
sinar
X”
dan
hamburan/emisi
dari
sebuah
elektron.
dalam konsep/prinsip ”ikatan pada
struktur padatan ionik” adalah
”struktur padatan ionik sederhana”
yang meliputi ”struktur padatan
dengan perbandingan kation : anion
= 1: 1 dan 1: 2”; dan konsep
”kovalen padatan ionik”. Pemahanan
tentang konsep ini diperlukan agar
mahasiswa dapat melanjutkan ke
konsep berikutnya yaitu konsep
”struktur padatan berlapis”.
Apabila konsep Struktur
padatan yang
diajarkan kepada
mahasiswa, maka peta konsep yang
dibuat oleh dosen (sesuai dengan
peta konsep yang dikem bangkan
oleh Prabowo) terdiri dari konsep
pendukung dan konsep yang dibahas.
Dengan memahami konsep
pendukung seperti yang telah
disebutkan, diharapkan mahasiswa
dapat
mengembangkan struktur
kognitifnya
yang
berhubungan
dengan
konsep-konsep
bidang
matematika yaitu “komputerisasi”.
Konsep matematika menjadi penting
karena salah satu konsep yang ikut
dibahas adalah “Penggambaran
struktur kristal”. Sruktur kristal
merupakan konsep abstrak yang
harus divisualisasikan dan dapat
digunakan oleh dosen sebagai tugas
bagi para mahasiswanya.
Konsep yang dibahas: Struktur
Padatan. Sub konsep pada materi
tersebut di antaranya adalah Ikatan
pada Struktur Padatan Ionik,
Ikatan pada Struktur
Padatan Kovalen, Struktur padatan
berlapis.
Konsep Pendukung: terdiri dari
konsep prasyarat dan konsep yang
ikut dibahas. Konsep Prasyarat:
Ikatan Ion dan Ikatan Kovalen,
Kristalografi (sistem kristal, jenis
dan sifat kristal, serta index
Miller).Konsep yang ikut dibahas:
Energi Kisi dan Siklus Born-Haber,
Kuantum ikatan, Sifat elektronik dan
difraksi
sinar
X,
Komputasi
(penggambaran struktur kristal).
Konsep
prasyarat
selanjutnya
adalah
penguasaan
mahasiswa tentang konsep ”ikatan
ion”,
dan
”ikatan
kovelen”,
sedangkan konsep yang ikut dibahas
adalah energi kisi dan siklus BornHaber”.
Konsep-konsep
ini
digunakan agar mahasiswa dapat
memahami adanya konsep/prinsip
”ikatan pada struktur padatan ionik”.
Konsep-konsep yang akan dibahas
C - 201
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
Pemetaan konsep di atas dapat dijelaskan pada Gambar 1 :
Kristalografi:
Ikatan Ion
Sistem Kristal & Index Miller
Ikatan Kovalen
termasuk
melibatkan
Lempung
contoh sehari hari
Struktur padatan
Struktur padatan ionik
terdiri dari
Struktur padatan kovalen
Struktur padatan berlapis
melibatkan
melibatkan
struktur 3 dimensi
Difraksi sinar X dan
Hukum Braag
Energi kisi dan Siklus
Born Haber
Penggambaran struktur
Kristal/komputasi
Gambar 1. Model Pengembangan Peta Konsep (Struktur Padatan)
Untuk memenuhi peta konsep
berdasarkan teori belajar Ausubel
yang dikembangkan oleh Novak
(1985),
maka
dosen
perlu
mengkaitkan
struktur
kognitif
mahasiswa dengan kejadian seharihari. Sebagai contoh adalah lempung
dengan salah satu jenisnya yaitu
kaolinit yang sering digunakan oleh
penduduk untuk bahan kendi.
Agar mahasiswa berpartisipasi
dan mampu menyerap konsep yang
diajarkan, maka dosen dapat
memberi tugas tentang contoh tipe
dan nama jenis kristal yang harus
dicari sendiri oleh mahasiswa dari
minimum dua buku teks . Kegiatan
memilih buku teks merupakan
kegiatan
mahasiswa
yang
memerlukan kemampuan membaca
cepat dan kemampuan dalam bahasa
Inggris.
Hasil
kegiatan
ini
merupakan laporan yang berupa
tulisan mengenai apa yang telah
dibacanya. Hasil evaluasi dosen
dapat digunakan untuk melihat
adanya miskonsepsi yang terjadi dan
untuk menetapkan apakah bahasan
dapat dilanjutkan.
Mineral
lempung
ini
termasuk klasifikasi phyllosilicates
tipe 1 : 1 dan digolongkan dalam
kaolinit-serpentin dengan muatan 0
(Grim, 1968). Sedangkan contoh
yang termasuk struktur padatan
berlapis adalah bentonit yang sering
digunakan untuk drilling mud pada
pertambangan minyak.
C - 202
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
Pokok Bahasan selanjutnya
adalah
konsep
Sintesis.
Materi/konsep tentang Sintesis yang
diberikan oleh dosen, terdiri dari
preparasi dan modifikasi polimer.
Bahasan Preparasi ditekankan pada
Reaksi Kimia Padat, Rute Prekursor,
dan Chimie Douce (Ismunandar,
2006) . Pada bahasan Reaksi Kimia
Padat, konsep prasyarat yang
diperlukan adalah stoikiometri dan
kesetimbangan fasa (diadram fasa
dua dan tiga komponen) yang telah
diajarkan pada Kimia Fisika II.
Sedangkan konsep yang ikut
dibahas
dalam
mempelajari
preparasi jenis ini adalah Hukum
Fick dan laju reaksi. Konsep Rute
Prekursor
melibatkan
konsep
prasyarat yaitu stoikiometri dan
koloid. Untuk bahasan ini konsep
yang ikut dibahas adalah sol, gel,
dan kopresipitasi. Konsep Chimie
Douce didukung oleh konsep
prasyarat antara lain : reaksi
substitusi, reaksi adisi, reaksi
kondensasi, reaksi polimerisasi,
koordinasi metal, dan reaksi induksi
radiasi (Schubert, 2000). Sedangkan
konsep yang ikut dibahas untuk
menerangkan preparasi jenis ini
adalah pilarisasi yang melibatkan
interkalasi-insersi dan pertukaran ion
yang dijelaskan melalui pemahaman
tentang ikatan kovalen dan ikatan
van der Waals, cacat struktur terdiri
dari konsep Cacat Stoikiometrik dan
Cacat Non-stoikiometrik (Effendi,
2008).
skripsinya, sehingga dosen dapat
memberi tugas tentang pembuatan
peta konsep setelah mahasiswa
menerima materi/konsep sintesis.
Agar
mahasiswa
memahami
pembuatan peta konsep, dosen dapat
memberi contoh peta konsep seperti
pada
bahasan
materi/konsep
Struktur. Tugas ini dapat dijadikan
tolok ukur kreativitas mahasiswa,
karena hasil penggambaran oleh
mahasiswa dapat bermacam.macam.
Apabila pada peta konsep
yang
dicontohkan,
lempung
dijadikan Advance Organizer maka
untuk tugas mahasiswa; dosen dapat
mengarahkan
agar
mereka
menggunakan pilarisasi (dengan
menentukan sendiri bahan struktural
dan bahan pemilar) sebagai advance
organizer. Hasil pembuatan peta
konsep ini dapat digunakan sebagai
bahan
evaluasi
pemahaman
mahasiswa.
Konsep berikutnya adalah
Sifat Padatan/bahan. Konsep ini
terdiri dari empat sub konsep yaitu
Sifat Elektronik, Optik, Magnetik
dan dielektrik, Analisis materi
padatan. Pada pemberian konsep
Sifat Elektronik, konsep prasyarat
yang harus dikuasai oleh mahasiswa
adalah konsep Ikatan dalam Padatan
(teori Elektron Bebas) , teori Orbital
Molekular, Semikonduktor (Si dan
Ge). Konsep yang ikut dibahas
adalah konsep pita energi dan pita
valensi, serta ikatan dalam senyawa
blok d.
Materi Sintesis padatan
disukai mahasiswa sebagai bahan
C - 203
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
Pada konsep Sifat Optik
padatan,
pembahasan meliputi
konsep Interaksi Cahaya dengan
Atom, Absorpsi dan Emisi radiasi
dari Semikonduktor, dan Fiber
Optik. Untuk memahami konsepkonsep ini diperlukan konsep
prasyarat antara lain : Absorpsi dan
Emisi, Fosforesensi dan Fluoresensi,
Ruby Laser. Konsep yang ikut
dibahas adalah konsep direct band
gap, indirect band gap, pita konduksi
dan pita valensi, polarisabilitas, dan
Rayleigh Scattering.
Dengan
mengetahui
dan
memahami materi diatas, maka
dosen dapat melanjutkan ke materi
bahasan tentang Aplikasi yang
meliputi
Superkonduktor dan
Nanomaterial (Smart & Moore,
2005), Gelas dan Semen (West,
1989)
Pada
Aplikasi
Superkonduktor akan dibahas sub
pokok
bahasan
tentang
Superkonduktor
konvensional,
Superkonduktor
suhu
tinggi,
Superkonduktor Feromagnetik. Pada
Aplikasi Nanomaterial akan dibahas
sub
pokok
bahasan
tentang
Konsekuensi Padatan berukuran
nano,
Dimensi
Nanomaterial,
Manipulasi Atom dan Molekul.
Aplikasi Gelas membahas tentang
pembentukan
gelas;
sedangkan
materi
tentang
semen
akan
melibatkan pembahasan tentang
pembentukan Portland semen dan
tipe Portland semen.
Pada konsep Sifat Magnetik
dan
dielektrik,
pembahasan
meliputi
konsep
feromagnetik,
ferimagnetik, polarisasi elektrik, dan
piezoelectric
kristal.
Konsep
prasyarat untuk konsep-konsep ini
adalah : paramagnetik, diamagnetik.
Konsep yang ikut dibahas adalah
muatan elektron, gerak spin dan
orbital elektron pada individual
atom, interaksi orbital d dan f, kurva
histerisis.
Pemahaman
sub
pokok
bahasan Superkonduktor didukung
oleh konsep prasyarat : sifat logam
pada sistem periodik, tahanan listrik,
temperatur kritis, sifat magnet
superkonduktor. Sedangkan konsep
yang ikut dibahas adalah : critical
field strength, critical current,
Silsbee effect, Josephson effect,
fonon. Pemahaman sub pokok
bahasan Superkonduktor suhu
tinggi
yang
terdiri
dari
superkonduktor
tipe-p
dan
superkonduktor tipe-n didukung oleh
konsep prasyarat : oksida logam
dan struktur padatan. Sedangkan
konsep yang ikut dibahas adalah:
Ketiga
sifat
tersebut
merupakan
indikator
karakter
padatan
maupun
keberhasilan
sintesis padatan. Untuk mengetahui
karakter
padatan
diperlukan
pembahasan mengenai Analisis
padatan. Konsep ini terdiri bahasan
mahasiswa adalah kegunaan setiap
instrumen yang dapat menunjukkan
karakter padatan antara lain X-ray
Diffration,
SEM-Edx,
Spektrofotometer IR, Gas sorption
analyzer. Konsep yang ikut dibahas
hukum Bragg, tingkat energi, teori
asam basa, adsorpsi-desorpsi.
C - 204
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
alloy, yttrium, barium, tembaga,
bismut,
kalsium,
stronsium.
Pemahaman
Superkonduktor
Feromagnetik
didukung
oleh
konsep
prasyarat:
konfigurasi
elektron 4 d, alloy; dengan konsep
yang ikut dibahas adalah struktur
padatan
logam alkali, sedangkan konsep
yang ikut dibahas: oksida gelas,
termodinamika pembentukan gelas,
kinetika pembentukan Kristal. Pada
materi tentang semen, konsep
prasyarat yang harus dikuasai
mahasiswa: diagram tiga fasa dan du
fasa. Konsep yang ikut dibahas
adalah
tentang
pembentukan
Portland semen dan tipe Portland
semen.
Pada
Aplikasi
Nanomaterial akan dibahas sub
pokok bahasan tentang Konsekuensi
Padatan berukuran nano, Dimensi
Nanomaterial, Manipulasi Atom dan
Molekul.
Agar
mahasiswa
memahami Konsekuensi Padatan
berukuran nano, diperlukan konsep
prasyarat : dimensi; struktur
padatan; dengan konsep yang ikut
dibahas molekul organik dan
bioorganik, struktur elektronik, sifat
optik dan magnetik serta mekanik.
Sedangkan pada sub pokok bahasan
Dimensi Nanomaterial, diperlukan
konsep prasyarat : sifat elektronik
dan magnetik; sedangkan konsep
yang ikut dibahas laser, sinar
tampak, AgBr, karbon, pirolisis,
pemanasan silikat. Untuk memahami
Manipulasi atom dan molekul
diperlukan konsep prasyarat tingkat
molekul tunggal, X-ray, radiasi UV,
foton pada cahaya tampak. Konsep
yng
ikut
dibahas
adalah
penggunaan SEM Scanning Electron
Microscope,
STM
(Scanning
Tunneling
Microscope),
AFM
(Atomic Force Microscopy)
Menggunakan
pemetaan
diatas,
mahasiswa
dapat
mengemukakan interestnya sebagai
advanced organizer misalnya pada
aplikasi di bidang kosmetika,
misalnya dengan memberikan perak
nanopartikel yang menurut bidang
studi kesehatan merupakan anti
bakterial yang sangat baik. Agar
dapat membuat nanopartikel lain
yang berfungsi sama, mahasiswa
diharuskan membaca jurnal dan
sekaligus melaporkan hasilnya.
Kesimpulan
Agar
mahasiswa
dapat
memahami materi/konsep Kimia
Padatan dengan baik, maka dosen
perlu membuat peta konsep, karena
materi yang terkandung didalamnya
sebagian besar merupakan konsep
abstrak. Peta konsep dalam hal ini
adalah pengembangan peta konsep
(Prabowo, 1992) yang terdiri dari
konsep prasyarat yang harus dikuasai
mahasiswa, konsep yang dibahas,
dan konsep yang ikut dibahas. Oleh
karena peta konsep ini mengacu pada
peta konsep Ausubel yang telah
dikembangkan oleh Novak (1984),
Aplikasi
Gelas
yang
membahas tentang pembentukan
gelas
memerlukan
konsep
prasyarat: viskositas, silikat, borat,
C - 205
Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014
maka pada gambar pengembangan
peta konsep diperlukan pengatur
awal
(advanced
organizer).
Pengembangan peta konsep yang
dibuat oleh mahasiswa dapat
dijadikan bahan evaluasi dosen.
Percepatan wakktu Penyelesaian
Skripsi.
Lembaga
Penelitian
Unesa.
Novak, Joseph D & Gowin, Bob
D. 1984. Learning How to Learn.
Cambridge.
Melbourne,
Sydney: Cambridge University
Press.
Daftar Pustaka
Ausubel, David P. 1963.
The
Psychology
of
Meaningful
Verbal
Learning.
New
York, London: Grune & Stratton,
Inc.
Prabowo. 1992. Unjuk Kerja Guru
dalam Pembelajaran Siswa untuk
Menguasai
Konsep dan
Membudayakan Sikap Ilmiah (
Studi
Kasus
Pengajaran
Fisika di Sekolah Menengah
Atas).Disertasi.
PPs
IKIP
Bandung
Effendy. 2008. Ikatan Ionik dan
Cacat-Cacat pada Kristal Ionik.
Malamg :Bayu
media.
Grim, Ralph E.
1968.
Clay
Mineralogy. New York, Toronto,
London,
Sydney
:
McGraw- Hill Book Company.
Smart, E. Lesley & Moore, Elaine A.
2005.
Solid State Chemistry.
London, New
York,
Singapore : Taylor and Francis
Group.
Ismunandar, 2006. Padatan Oksida
Logam. Bandung : Penerbit ITB
Schubert, Ulrich & Hüsing, Nicola.
2000.
Synthesis of Inorganic
Materials. New
York,
Brisbane, Singapore, Toronto :
Wiley-VCH
Karplus, Robert. 1980. Teaching
for
the
Development of
Reasoning,
Science
Education Information Report.
Ohio. The Ohio State University
College
of Education.
West, Anthony R. 1989. Solid State
Chemistry and Its Applications.
Singapore,
Toronto : John
Wiley & Sons.
Koestiari, Toeti; Kusumajaya, Alin;
Cahyaningrum, Sari Edi. 2004.
C - 206