pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual kimia bagi

Seminar Nasional FMIPA Undiksha 166
PEMBELAJARAN PENGEMBANGAN PEMAHAMAN
KONSEPTUAL KIMIA BAGI PEBELAJAR PEMULA
I Made Kirna
Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA Undiksha
e-mail:[email protected]
Abstrak : Pemahaman konseptual kimia merupakan salah satu permasalahan dalam pembelajaran kimia,
lebih-lebih bagi pebelajar kimia pemula. Artikel ini merupakan gagasan untuk mengembangkan pemahaman
konseptual kimia yang berlandaskan pada karakteristik kajian kimia yang terdiri dari tiga aspek, yaitu
makroskopis, submikroskopis, dan simbol. Refleksi historis perkembangan ilmu kimia, karakteristik kajian
kimia, dan elaborasi temuan-temuan penelitian pembelajaran kimia dijadikan basis kajian untuk memperoleh
suatu gagasan desain pembelajaran kimia bagi pebelajar pemula yang dapat memfasilitasi belajar bermakna
dan mendorong pemahaman yang dapat diaplikasikan. Hasil kajian medorong pada suatu desain
pembelajaran spesifik kimia menggunakan pendekatan inkuiri yang mensikronisasi kajian makroskopis,
submikroskopis, dan simbol. Pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual kimia semestinya
menggunakan fenomena nyata yang bervariasi yang dijadikan konteks untuk memahami esensi kajian kimia
yang sifatnya submikroskopis.
Abstract: Conceptual understanding is one of the critical problems in learning chemistry, especially for
novice learners. This article is an idea to develop a conceptual understanding of chemistry based on the three
main aspects of chemistry that are consisted of macroscopic, submikroskopic, and symbol. The reflections
on the historical studies of chemistry development, the characteristic of chemistry concepts, and the
elaboration of learning research findings were used as the basis of studies to obtain an idea of designing
learning chemistry for novice learners that could facilitate meaningful learning and promotes deep
understanding that can be applied. The results of the study proposed a chemistry specific leraning design
using inquiry approach that synchronize macroscopic, submikroskopis, and symbolic aspect of chemistry.
The learning of conceptual understanding development of chemistry should use various real phenomenons
which is used as contexts for understanding the submikroskopic aspect as an essential of chemistry.
Kata-kata kunci: pembelajaran kimia, pemahaman konseptual, pendekatan inkuiri
PENDAHULUAN
Miskonsepsi merupakan permasalahan umum dalam pembelajaran kimia di sekolah
menengah dan perguruan tinggi yang signifikan menghambat belajar dan pengembangan kognitif.
Penelitian pendidikan kimia banyak melaporkan permasalahan miskonsepsi ini, namun sampai
sekarang miskonsepsi masih merupakan permasalahan dalam pembelajaran kimia yang
memerlukan penanganan serius. Hal yang sama direfleksikan oleh Johnstone (2000: 34),
“Research literature has been dominated by work on misconceptions, but little has as yet
appeared about how to reverse these or to avoid them altogether”. Pemecahan permasalahan
miskonsepsi memerlukan pembelajaran dengan strategi khusus. Pembelajaran tradisional sulit
mengatasi permasalahan miskonsepsi atau pengubahan konseptual (Ates, 2003; Coll & Treagust,
2001) karena miskonsepsi bersifat resisten.
Pembelajaran kimia pemula merupakan titik awal yang penting dalam mengembangkan
pemahaman konseptual dan pengubahan konseptual yang tidak ilmiah. Mengembangkan
pemahaman konseptual menurut konsensus ilmiah ini merupakan salah satu tujuan penting dalam
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 167
mempelajari sains (Calik, dkk., 2007; Zimrot & Ashkenazi, 2007; Niaz, 2005). Sayangnya,
pembelajaran kimia belum banyak mengadopsi kemajuan dari hasil penelitian pendidikan kimia.
Pembelajaran algoritmik masih dominan dilakukan yang mengkontribusi rendahnya pemahaman
konseptual kimia (Niaz, 2005; Stamovlasis et al, 2005). Pembelajaran algoritmik dengan fokus
utama test yang juga cenderung algoritmik mengarahkan pebelajar untuk belajar hafalan (rote
learning), tidak membantu mengembangkan model mental dalam menjelaskan fenomena kimia.
Pembelajaran kimia pemula sangat penting diarahkan pada pengembangan konseptual dengan
strategi yang dikaji dengan cermat karena metode dan strategi pembelajaran juga mengkontribusi
miskonsepsi.
Pemahaman konseptual mendasar merupakan landasan kognitif sebelum dituntut untuk
mampu memahami pengetahuan yang lebih kompleks, seperti apply skills dan apply generic skills
atau keterampilan tingkat tinggi yang dikemukakan oleh Merrill, use a generality dan find a
generality (Reigeluth, 1999). Beberapa konsep kimia mendasar yang umum dipelajari bagi
pebelajar pemula berhubungan dengan topik-topik: pengenalan materi, sifat materi, massa,
volume, densitas, fase, partikel materi, unsur, senyawa, campuran, dan perubahan materi. Konsepkonsep kimia mendasar, seperti partikel materi, unsur, senyawa, campuran, dan perubahan materi
mempunyai sifat abstraksi yang tinggi dan telah banyak dilaporkan temuan miskonsepsinya (Kind,
2004; Baker, 2009).
Target pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual sesungguhnya tidak cukup
hanya pada pengubahan miskonsepsi. Pembelajaran pemahaman yang mendalam (deep
understanding) diharapkan mendorong pengetahuan yang tidak inert, yaitu pengetahuan yang
dapat diaplikasikan, seperti yang dikemukakan oleh Wiske & Beatty (2009: 232) bahwa “The
teaching for understanding framework emphasizes goals that require students to go beyond “the
information given”, to construct their own understanding, and to apply their knowledge flexibly
and creatively. Oleh sebab itu, pemikiran desain pembelajaran pengembangan pemahaman
konseptual bermakna, baik dalam mereduksi miskonsepsi maupun mendorong pengetahuan yang
dapat diaplikasikan, sangat penting dikaji.
Tulisan ini merupakan suatu pemikiran pembelajaran pengembangan konseptual kimia
menurut pandangan konstruktivisme yang didasarkan pada karakteristik kajian kimia. Pemikiran
ini mencoba mewujudkan suatu desain pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual
spesifik bidang ilmu, mengingat setiap bidang ilmu memiliki karakteristik kajian tersendiri.
Pertanyaan pokok yang ingin dijawab adalah: (1) mengapa pengembangan pemahaman konseptual
kimia memerlukan desain pembelajaran yang khusus? dan (2) Bagaimanakah desain pembelajaran
pengembangan pemahaman konseptual bagi pebelajar kimia pemula?
PEMBAHASAN
Karakteristik Ilmu kimia dan Miskonsepsi
Ilmu kimia adalah sains IPA yang khusus mempelajari struktur, susunan, sifat, dan
perubahan materi, serta energi yang menyertai perubahan tersebut. Kimia melihat struktur dan
susunan materi dari sisi partikel materi yang non-observable yang menentukan sifat-sifat materi
(observable). Proses-proses kimia dan semua realitas kimia (fenomena makroskopis) secara
paradigmatik dapat dijelaskan dari perspektif molekular (submikroskopis) sehingga kimia
dipandang sebagai submicroscopic science (Wu, dkk., 2001). Johnstone (2000) menyatakan bahwa
kajian kimia terdiri dari tiga aspek yang saling terkait satu dengan yang lain yang dilukiskan
sebagai triangle, yaitu makroskopis, submikroskopis, dan simbol, seperti digambarkan pada
Gambar 1.
Makroskopis
Submikroskopis
is
Simbol
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 168
Gambar 1. Kaitan Tiga Aspek Kajian Kimia
Aspek makroskopis atau realitas kimia merupakan fenomena yang bisa diobservasi
(dilihat, dirasakan, dan dicium). Aspek submikroskopis adalah kajian terhadap fenomena yang
tidak bisa diobservasi, seperti: atom, molekul, ion, dan struktur. Aspek representasional atau
simbol adalah bahasa yang digunakan untuk mengkomunikasikan kimia, seperti: notasi atau
formula kimia, persamaan matematika, dan grafik. Ketiga aspek ini mengkontribusi kualitas
pemahaman pebelajar yang akan direfleksikan dalam model mental mereka saat menjelaskan
fenomena (Stieff, 2005).
Paparan di atas sangat jelas memperlihatkan bahwa sebagian aspek kimia bersifat “kasat
mata”, artinya dapat dibuat fakta kongkritnya (makroskopis), dan sebagian aspek yang lain “tidak
kasat mata”, artinya tidak bisa dibuat fakta kongkritnya (submikroskopis). Namun demikian,
aspek kimia yang “tidak kasat mata” masih bersifat “kasat logika”, artinya kebenarannya bisa
dibuktikan dengan menggunakan logika matematika atau kajian teoritik. Aspek submikroskopis
yang tidak kasat mata merupakan model teoritis yang sulit dikonstruksi pebelajar, namun tidak
bisa diabaikan.
Kimia adalah bidang sains yang diberi tugas khusus ‘mengarungi dunia submikroskopis’.
Dibandingkan dengan fisika, kimia lebih banyak menjawab pertanyaan ‘why’ yang memerlukan
kemampuan menalar pada aspek yang tidak kasat mata. Penalaran yang kuat diperlukan untuk bisa
mengkonstruksi banyak konsep imaginatif yang digunakan dalam kajiannya. Karakteristik inilah
yang memunculkan miskonsepsi. Miskonsepsi kimia bersifat konsisten dan cukup persisten.
Konsistensi dan persistensi miskonsepsi kimia ini bisa dilihat dari beberapa temuan, seperti: (1)
jenis miskonsepsi terhadap konsep kimia yang sama tidak jauh berbeda antara siswa pada junior
high school dengan senior high school (Arizona State university, 2001), (2) miskonsepsi siswa di
junior dan high school di Taiwan sama dengan (similar) dengan yang ditemukan di negara Barat
(Chiu, 2005), (3) siswa pemula, sekolah menengah atas dan universitas mengalami miskonsepsi
yang mirip yang berhubungan dengan konsep partikel materi.
Pengetahuan tentang miskonsepsi sangat berguna dalam mengembangkan pembelajaran
kimia bermakna. Pembelajaran yang menggunakan basis temuan miskonsepsi ternyata efektif
untuk mengembangkan pemahaman konseptual (Muller, dkk., 2008). Untuk bisa lebih
mempertibangkan resiko miskonsepsi yang sangat bervariasi dalam mengelola pembelajaran, maka
pengembang dan pengelola pembelajaran di samping semestinya mengetahui jenis miskonsepsi
yang sudah ditemukan, juga diharapkan memahami hal-hal mendasar yang menyebabkan
timbulnya miskonsepsi kimia.
Munculnya miskonsepsi bisa dilihat dari dua sisi umum, yaitu karakteristik konsep, dan
pembelajaran. Dari sisi karakteristik konsep kimia: (1) Konsep dasar kimia bersifat abstrak, esensi
kimia adalah kajian secara submikroskopis dan spatial in nature (Wu, dkk., 2001), (2) Makna
konseptual kimia sering bertentangan dengan pengamatan kasat mata, (3) Beberapa istilah yang
digunakan sama dengan dalam kehidupan sehari-hari, terkait dengan budaya, tetapi mempunyai
makna yang berbeda dengan makna konceptual kimia, dan (4) Real word chemistry sangat
kompleks untuk dikaji secara komprehensif dalam pembelajaran kimia, sehingga kasus dalam
pembelajaran kimia cenderung parsial (exemplar models) terkait dengan konsep yang sedang
dibahas
Dari sisi pembelajaran: (1) pembelajaran kimia cenderung algoritmik, verbalisme,
perdefinisi dan contoh (Niaz, 2005; Stamovlasis, dkk., 2005), (2) pembelajaran hanya
menekankan fenomena fisis (makro) dan terkesan penjejalan fakta (marshals of evident)
sehingga tidak efektif (Gabel,1999), (3) dalam pembelajaran, kajian submikroskopis
sering diabaikan ataupun cenderung dilaksanakan secara parsial dengan kajian
makroskopis dan simbol, (4) kurikulum kimia terkesan kurang hierarkis dan tidak lengkap
(incompleteness), (5) bahasa dan tidak konsistennya paparan yang digunakan dalam
buku teks (Chiu, 2005), dan (6) bentuk-bentuk pemodelan, analogi, dan penjelasan dari
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 169
guru yang tidak bisa mempresentasikan makna konseptual secara menyeluruh bisa
menyisakan kekeliruan penafsiran atau miskonsepsi yang bersifat konsisten (Chiu, 2005).
Aspek Submikroskopis dalam Pembelajaran Kimia
Pemikiran kekimiaan sebenarnya sudah ada dengan ditemukannya peralatan dari
perunggu, besi, gelas, keramik., tembaga, dan emas pada peradaban Mesopotania dan Babilonia
(6500-4000SM). Selama ribuan tahun (6500 SM s/d akhir abad 19 M), pengetahuan kekimiaan
didasarkan pada teknologi yang sifatnya coba-coba karena basis teori kimia, yaitu kajian secara
submikroskopis masih gelap. Pemahaman hakikat partikel materi yang bersifat abstrak
memerlukan pemikiran filosofis, suatu pemikiran yang sistematis rasional-empiris, yang sangat
lama untuk bisa sampai kepada sumbangan yang cukup berarti pada hakikat atom, seperti
bentuknya yang diyakini sekarang, yaitu atom mekanika gelombang (atom modern).
Gelapnya pemahaman tentang partikel materi menyebabkan bangunan konsepsi kimia
sangat lemah dan cenderung jatuh kepada mitis. Pembelajaran kimia di era alkimia sampai
sebelum era atom lebih banyak didasarkan kepada eksperimen ”coba-coba” dimana bangun
konsepsi kimianya hanya melihat fenomena benda fisis dari sisi makroskopis. Banyak konsepsi
kimia yang didefinisikan dari sudut pandang makroskopis ini, secara samar memuat kajian
submikroskopis karena disadari bahwa apa yang terjadi pada tataran submikroskopislah yang
menentukan fenomena makroskopis. Konsepsi yang bersifat abstrak dan rumusan yang samar ini
menjadikan ilmu kimia sulit dipahami. Konsepsi kimia yang didefinisikan hanya dari sudut
pandang makroskopis ini masih diwarisi sampai sekarang. Sebagai contoh: “unsur adalah zat
murni yang tidak bisa diuraikan menjadi lebih sederhana”; “senyawa adalah zat yang bisa
diuraikan menjadi lebih sederhana”. Bagi pebelajar kimia pemula, konsepsi tentang unsur dan
senyawa di atas masih buram.
Tanpa dukungan teoritis tentang partikel materi: atom, molekul, dan ion, perkembangan
ilmu kimia berjalan sangat lambat. Ilmu kimia baru bisa berdiri kokoh mulai pada abad 20 setelah
ditemukannya konsepsi tentang atom modern sebagai dampak positif dari revolusi fisika.
Walaupun pemikiran kekimiaan sudah berkembang mulai dari awal peradaban manusia, tetapi
kimia masih tergolong ilmu yang muda dibandingkan dengan matematika, fisika dan biologi.
Namun, dengan dipahaminya hakikat tentang atom modern, kimia telah menunjukkan
perkembangan yang luarbiasa cepat pada abad 20. Kimia sebagai salah satu ilmu dasar (basic
science) telah memberikan perannya yang sangat besar dalam mendukung perkembangan sains
dan teknologi.
Berdasarkan refleksi historis perkembangan kimia di atas, kimia berkembang pesat karena
mantapnya pemahaman tentang partikel materi. Fakta historis tersebut seharusnya diadopsi dalam
mengelola pembelajaran kimia. Ilmu kimia akan mudah dipahami oleh pebelajar apabila
memberikan penekanan pada kajian submikroskopis. Namun adopsi refleksi historis di atas kurang
bergema dalam pembelajaran kimia. Walaupun teori atom yang merupakan landasan kajian
submikroskopis sudah diformulasikan secara meyakinkan, namun pembelajaran kimia sampai
sekarang ini masih banyak mewarisi materi-materi kimia seperti sebelum abad 20. Konsep-konsep
yang dijadikan subjek pelajaran kimia, utamanya konsepsi kimia mendasar, masih dirumuskan
dalam rumusan yang hanya menekankan fenomena makroskopis. Demikian pula, paparan materi
kimia sangat miskin dengan kajian pada tataran submikroskopis. Hal ini dapat dilihat jelas pada
paparan buku ajar/buku teks yang digunakan. Konsepsi kimia yang didefinisikan dari sudut
pandang submikroskopis jarang ditemui, seperti: ”zat adalah materi yang partikelnya hanya satu
jenis”; ” unsur adalah adalah zat yang partikel materinya terbentuk dari satu jenis atom, bisa atom
bebas ataupun molekul unsur”; ”senyawa adalah zat yang partikel materinya adalah molekul yang
terbetuk dari atom-atom yang jenisnya berbeda”.
Redefinisi dari konsepsi kimia perlu dilakukan dalam pembelajaran kimia. Redefinisi
konsepsi kimia seharusnya mencakup ketiga aspek kajian kimia, yaitu makroskopis,
submikroskopis, dan simbol. Sebgai contoh konsepsi tentang unsur. Unsur dari sudut pandang
makroskopis adalah zat yang tidak bisa diuraikan menjadi lebih sederhana. Unsur dari sudut
pandang aspek submikroskopis adalah zat yang partikel materinya terbentuk dari satu jenis atom,
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 170
bisa atom bebas ataupun molekul unsur. Dari aspek simbol, unsur adalah zat yang lambang/rumus
kimianya mengandung satu jenis lambang atom. Penyampaian konsepsi kimia dari ketiga aspek
kajian kimia tersebut akan memberikan bangunan pemahaman konseptual yang mendalam dan
bermakna sehingga mengurangi resiko miskonsepsi.
Pembelajaran Pengembangan Konseptual
Menurut pandangan konstruktivisme, belajar merupakan proses konstruksi pengetahuan
oleh pebelajar berdasarkan pengetahuan yang dimiliki. Belajar atau bagaimana pebelajar belajar
merupakan titik berat dari pandangan ini, sehingga pembelajaran pada hakikatnya adalah
membantu pebelajar mengkonstruksi atau mengembangkan konseptualnya. Beberapa aspek berikut
memainkan peranan penting dalam memfasilitasi pengembangan konseptual, seperti beberapa
pemikiran yang dikompilasi oleh Niaz (2005), yaitu: (1) pembelajaran perlu mengaitkan antara
proses pengembangan teori oleh ilmuwan dan penguasaan pengetahuan oleh pebelajar, (2) sebagai
prasarat pengubahan konseptual, sangat penting pebelajar diberikan pandangan yang bertentangan
dan kontradiksi dengan pengetahuan awalnya dan memberikan teori rival, (3) mengembangkan ide
baru sains dalam bentuk aslinya, tidak dalam bentuk fakta saja, tetapi konsep yang dibangun secara
berhati-hati dan heuristik, (4) kerangka teori yang baru harus masuk akal oleh pebelajar untuk
memfasilitasi progressive transitions dalam pemahaman, dan (5) mendesain eksperimen yang
interaktif untuk membangun situasi atau pengalaman dimana pebelajar dikondisikan pada konflik
kognitif.
Tujuan penting pembelajaran adalah pebelajar dapat mengembangkan model mental yang
menyerupai model konseptual yang diterima oleh masyarakat ilmiah, dimana model ini cocok
dengan struktur pengetahuan yang sudah ada. Dalam hal ini, pengembangan atau pengubahan
konseptual adalah sama dengan perbaikan miskonsepsi. Posner(1982) mengemukakan 4 hal
penting agar terjadi pengubahan konseptual, yaitu : dissatisfied, intelligibility, plausibility, dan
fruitfulness. Agar terjadi pengubahan konseptual, maka pembelajaran harus mampu
menggoyahkan pandangan pebelajar, informasi yang diberikan harus dapat dipahami (sesuai
dengan tingkatan perkembangan pebelajar), masuk akal, dan dirasakan bermanfaat. Cara yang lain
dalam menangani pengubahan konseptual, khususnya miskonsepsi, adalah memandang
miskonsepsi sebagai pengetahuan awal produktif yang cacat (Smith dkk., 1993). Menurut
pandangan ini, strategi pegubahan miskonsepsi yang efektif adalah melalui pendekatan
penyempurnaan (refinement) bukannya konflik kognitif. Penggunakan demosntrasi multi konteks
menggunakan pendekatan refinement cocok untuk semua topik kimia karena pebelajar mempunyai
keterbatasan pengalaman dengan konteks (Ashkenazi & Weaver, 2007).
Pandangan konstruktivisme memberi penekanan pada belajar aktif. Pembelajaran
pengubahan konseptual memerlukan partisipasi aktif pebelajar. Pembelajaran yang pasif tidak
efektif dalam pengubahan konseptual. Pembelajaran pengembangan konseptual juga
membutuhkan negosiasi makna melalui interaksi sosial. Penciptaan lingkungan belajar yang aktif
dan interaktif penting difasilitasi oleh pengelola pembelajaran pengembangan konseptual.
Teori fleksibelitas kognitif yang berakar pada pandangan konstruktivisme mengemukakan
bahwa makna suatu konsep dibangun dalam konteks tertentu (Jacobson & Spiro, 1995).
Pembelajaran yang kaya dengan konteks akan memfasilitasi belajar bermakna. Pembelajaran
pengembangan konseptual membutuhkan berbagai format atau konteks. Pembelajaran informasi
yang kompleks akan berlangsung dengan efektif apabila pebelajar dibiarkan berinteraksi dengan
berbagai format lingkungan belajar. Penggunaan banyak konteks dapat mengembangkan
pengetahuan yang tidak inert (transferable).
Pengembangan Pemahaman Konseptual Kimia melalui Pembelajaran Sinkronisasi Kajian
Makroskopis dan Submikroskopis
Miskonsepsi yang banyak dialami oleh pebelajar kimia berhubungan dengan kurangnya
model mental tentang kajian submikroskopis. Karakteristik materi kimia yang bersifat abstrak dan
esensi kimia yang berada pada tataran submikroskopis berimplikasi pada pengelolaan
pembelajaran yang agak berbeda dengan sains IPA yang lain. Pembelajaran pengembangan
konseptual kimia sangat penting mengupayakan pengintegrasian 3 aspek kajian makroskopis,
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 171
submikroskopis dan simbol. Pembelajaran pengembangan konseptual yang berhubungan dengan
model mental tidak efektif tanpa mengajak pebelajar berpikir pada tataran submikroskopis.
Esensi kimia yang tidak kasat mata dan cenderung berbeda dan bahkan bertentangan
dengan penampakan fisisnya (makroskopis) membutuhkan model kongkritisasi untuk bisa
memahami aspek submikroskopis. Penekanan pada aspek submikroskopis penting dikaitkan secara
langsung (sinkronisasi) dengan fenomena makroskopis agar pebelajar mempunyai pemahaman
yang utuh tentang kajian kimia. Pengaitan atau sinkronisasi informasi merupakan salah satu
prinsip penting yang dapat mengurangi extraneous cognitive load (Mayer, 2003). Belajar kimia
bermakna memerlukan kaitan antara kajian yang bersifat makroskopis, submikroskopis, dan
simbol.
Pemahaman aspek submikroskopis yang tidak kasat mata mengharuskan pebelajar mampu
mengembangkan model mental tentang perilaku partikel submikroskopis, seperti atom, molekul,
dan ion. Model mental ini merupakan jembatan untuk memahami fenomena makroskopis dan
simbol. Simbol kimia sering keliru dipahami karena keterbatasan pebelajar dalam mengaitkan
realitas kimia (makroskopis) dengan kajian secara submikroskopis. Simbol kimia mengaitkan
antara realitas kimia dengan teori, dan ini sangat penting dalam kajian kimia. Pebelajar sering
diasumsikan mampu mengintegrasikan ketiga aspek di atas, padahal kemampuan dalam transfer
pemahaman dari realitas kimia kepada representasi simbol tidak terjadi secara otomatis, tetapi
perlu dilatih dan diberikan penekanan khusus (Chittleborough, dkk., 2002).
Pembelajaran pengembangan konseptual kimia menggunakan paradigma sinkronisasi 3
aspek kajian kimia, yaitu makroskopis, submikroskopis, dan simbol sangat relevan dengan
pembelajaran menurut pandangan konstruktivisme, seperti sudah dipaparkan di atas.
Pertanyaannya adalah: “Bagaimanakah langkah-langkah umum pembelajaran yang
mensinkronisasi kajian makroskopis dan submikroskopis sesuai dengan pandangan
konstruktivisme dan tingkatan berpikir pebelajar?”; “Dari aspek yang mana pembelajaran kimia
dimulai?”
Penelitian Kirna (2009 dan 2010) menunjukkan bahwa pembelajaran kimia yang
menekankan aspek submikroskopis, selain makroskopis dan simbol menggunakan pendekatan
inkuiri pada pebelajar pemula SMP kelas VII dapat meningkatkan pemahaman konsep kimia
mendasar: partikel materi, zat, unsur, senyawa, campuran, dan perubahan materi. Siswa SMP kelas
VII, yang usia rata-ratanya baru memasuki fase operasional formal, menurut perkembangan
kognitif Piaget, ternyata telah mampu diajak berpikir pada tataran submikroskopis kimia.
Elaborasi terhadap temuan penelitian di atas mendorong pemikiran bahwa pembelajaran
untuk membangun pemahaman konsep mendalam seharusnya memberikan perhatian pada aplikasi
aktif pengetahuan sebagai aspek esensial dari belajar. Pembelajaran pengembangan pemahaman
konseptual tidak cukup hanya puas pada tingkatan pemahaman yang non-transferabel, tetapi
pemahaman yang dapat diaplikasikan. Oleh sebab itu, pembelajaran kimia harus berpijak pada
fenomena kimia nyata sebagai konteks untuk memahami konsepsi kimia.
Seperti esensi belajar menurut pandangan konstruktivisme, pembelajaran pemahaman
konsep mendalam memerlukan belajar aktif dan berpikir kreatif sehingga siswa mengembangkan
pikirannya (strech their mind) untuk membangun dan mengaplikasikan pengetahuannya.
Pembelajaran harus berangkat dari tugas-tugas nyata, mengacu pada gagasan awal siswa,
memberikan visualisasi ataupun mendorong siswa memvisualisasi pemahaman, dan memfasilitasi
siswa latihan mengaplikasikan konsep. Kemampuan dalam mengaplikasikan konsep kimia yang
hakikatnya adalah submikroskopis memiliki kendala tersendiri dibandingkan dengan ilmu yang
lain. Penegasan secara eksplisit cara berpikir siswa dalam menjelaskan fenomena kimia dari sudut
submikroskopis perlu dilakukan dalam pembelajaran. Dengan demikian, pembelajaran kimia
penting memfasilitasi siswa untuk memvisualisasikan penjelasannya menggunakan kajian
submikroskopis.
Pembelajaran pemahaman kimia mendalam seharusnya berangkat dari sejumlah fenomena
nyata (konkrit), konsep partikel materi, kemudian simbol. Pola berpikir belajar sains dari
fenomena kongkrit (aspek makroskopis), konseptual (aspek submikroskopis) dibalik fenomena,
kemudian bagaimana fenomena itu direpresentasikan (simbol) merupakan tahapan berpikir yang
perlu dilatihkan dalam pembelajaran pemahaman mendalam. Langkah pembelajaran dari aspek
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 172
makroskopis, submikroskopis dan simbol juga seharusnya disesuaikan dengan perkembangan
tahapan berpikir menurut kontinum dari kongkrit ke abstrak.
Secara diagram, pemikiran tentang desain pembelajaran pengembangan pemahaman
konseptual kimia sesuai dengan hakikat kajian kimia menggunakan pendekatan inkuiri adalah
seperti digambarkan pada Gambar 2
Pemahaman mendalam yang mendorong
pengetahuan dapat diaplikasikan
Pemecahan kasus
baru yang sejenis
(inferences based
on inferences)
Pemahaman
(inferences based
on observation)
Aspek simbol
Aspek
submikroskopis
Peran penting
visualisasi
Pembuktian/obser
vasi
Explorasi gagasan
awal
(what happen if…
& why…)
Pemberian kasus
(environmental
stimuli)
Aspek
Makroskopis
Hakikat
Kajian Kimia
Gambar 2. Kaitan Pembelajaran Pengembangan Pemahaman Konseptual Kimia Menggunakan
Pendekatan Inkuiri dan Tiga Aspek Kajian Kimia
Gambar 2 memberikan gambaran secara cukup rinci tentang langkah pembelajaran
menggunakan pendekatan inkuiri dan kaitannya dengan karakteristik kajian kimia. Secara umum,
pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual kimia sebaiknya berangkat dari kajian
makroskopis yang dijadikan konteks dalam mengembangkan konseptual kimia yang esensinya
submikroskopis. Untuk memfasilitasi pengaitan dunia makroskopis dengan submikroskopis,
pebelajar semestinya dikenalkan fenomena nyata (makroskopis) terlebih dahulu, kemudian
dilanjutkan dengan eksplanasi yang diarahkan pada kajian secara submikroskopis. Konteks yang
diberikan adalah konteks yang mampu menjelaskan konsep secara lebih luas, menarik, serta
relevan dengan pengembangan konseptual dan tingkat perkembangan pebelajar.
Makna dari konsep ilmiah akan diperoleh dari aplikasinya dalam menjelaskan konteks,
maka untuk memfasilitasi proses pengembangan/pengubahan konseptual, pebelajar semestinya
dikenalkan dengan sejumlah konteks yang bervariasi (Ashkenazi & Weaver, 2007). Penggunaan
konteks yang bervariasi bermanfaat dalam mengembangkan konseptual atau mengubah
miskonsepsi karena over-generalisasi ataupun over- simplifikasi (Zimrot & Ashkenazi, 2007).
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 173
Penggunaan konteks yang bervariasi akan meningkatkan kualitas pemahaman konseptual sehingga
pebelajar mempunyai pengetahuan yang fleksibel untuk memecahkan permasalahan.
SIMPULAN
Karateristik kajian kimia yang terdiri dari tiga pilar kajian, yaitu makroskopis,
submikroskopis dan simbol memerlukan desain pembelajaran yang sfesifik yang berbeda dengan
bidang ilmu yang lain. Esensi kajian kimia adalah aspek submikroskopis yang menjadi jembatan
pemahaman pada aspek makroskopis dan sub mikroskopis. Oleh sebab itu, aspek submikroskopis
semestinya menjadi penekanan utama dalam pembelajaran kimia. Visualisasi yang sifatnya
kongkritisasi kajian submikroskopis penting dilakukan dalam pembelajaran pengembangan
pemahaman konseptual bagi pebelajar kimia pemula.
Pembelajaran pengembangan pemahaman konseptual kimia yang dapat mendorong
kemampuan dalam mengaplikasikan konsep sangat penting berangkat dari fenomena nyata (aspek
makroskopis). Melalui strategi pertanyaan deskriptif dan kausal, fenomena nyata dijadikan basis
untuk memahami kajian aspek submikroskopis dan simbol kimia. Pemberian kasus atau fenomena
yang bervariasi akan mendorong pengetahuan yang fleksibel karena pebelajar memiliki
pengalaman memecahkan permasalahan yang bervariasi. Dengan demikian, pembelajaran
pengembangan pemahaman konseptual sangat penting secara sadar memfasilitasi pebelajar
mengaplikasikan pengetahuannya melalui pemberian kasus atau fenomena nyata yang bervaiasi.
Pebelajar kimia pemula, menurut kurikulum KTSP adalah siswa SMP kelas 1 yang usia
rata-ratanya sekitar 12 tahun. Menurut psikologi perkembangan Piaget, pebelajar pada usia ini
merupakan masa awal pada tingkat operasional formal yang mampu berpikir pada tataran abstrak.
Dengan demikian, pengkajian secara mendalam teori dan model pembelajaran kimia ideal
(sinkronisasi makroskopis dan submikroskopis) pada pebelajar pemula menjadi menarik dan
sangat perlu dilakukan.
DAFTAR RUJUKAN
Arizona State University. 2001. Student Preconceptions and Misconceptions in Chemistry,
Integrated Physics and Chemistry Modeling Workshop. Version 1.35, (on line),
(http://assessment-ws.wikispaces.com/file/view/chemistry-misconceptions.pdf,
diakses tanggal 22 Agustus 2007)
Ashkenazi, G., & Weaver, G. C. 2007. Using lecture demonstrations to promote the refinement of
concepts: the case of teaching solvent miscibility. Chemistry Education Research and
Practice, 8 (2): 186-196
Ates, S. 2003. The effects of Learning Cycle on College Students’ Understandings of Different
Aspect in Resistive DC Circuit. Electronic Journal of Science Education, 9(4).
Barke, D. H., Al Hazari & YitBarek, S. 2009. Misconceptions in Chemistry: Addressing
Perceptions in Chemical Education. Berlin: Springer.
Calik, M., Ayas, A.A., & Coll, R. K. 2007. Enhancing Pre-Service Elementary Teachers’
Conceptual Understanding of solution Chemistry With Conceptual Change Text.
International Journal of Science and Mathematics Education, 5: 1Y28
Chittleborough, G.D., Treagust, D. F, Mocerino, M. 2002. Constraints to the development of first
year university chemistry students’ mental models of chemical phenomena. Teaching and
Learning Forum 2002: Focusing on the Student. Curtin University of Technology.
Chiu, Mei H. 2005. A National Survey of Studets’ Conceptions in Chemistry in Taiwan. Chemical
Education International, (on line), 6(1). (http://www.iupac.org /publications/cei), diakses
24 Agustus 2007)
Coll, R. & Treagust, D. 2001. Learners’ use of analogy and alternative conceptions for chemical
bonding: A cross-age study. Australian Science Teachers’ Journal, 48(1): 24Y32.
Gabel, D. 1999. Improving Teaching and Learning through Chemistry Education Research: A
Look to the Future. Journal of Chemical Educatin, 76: 548-554.
Seminar Nasional FMIPA Undiksha 174
Jacobson, M. J. & Spiro, R. J. 1995. Hypertext learning environments, cognitive flexibility, and
the transfer of complex knowledge: An empirical investigation. Journal of Educational
Computing Research, 12: 301 - 333.
Johnstone, A.H. 2000. Chemical education research: Where from here? University Chemistry
Education, 4: 34-38.
Kind, Vanessa. 2004. Beyond Appearances: Students’ misconceptions about basic chemical ideas.
2nd Ed. School of Education Durham University, (on line), (http://www. email:
[email protected]. diakses tanggal 26 Agustus 2007).
Kirna, 2009. Pengembangan Pemahaman Konseptual Kimia pada Pebelajar Pemula dengan
Model Sinkronisasi Makroskopis dan Sub-mikroskopis Berbantuan Multimedia Interaktif.
Laporan penelitian tidak diterbitkan. Singaraja: Undiksha.
Kirna. 2010. Pengaruh Hypermedia Dalam Pembelajaran Menggunakan Strategi Siklus Belajar
Terhadap pemahaman dan Aplikasi Konsep Kimia pada Siswa SMP yang memiliki dua
gaya Belajar Berbeda. Disertasi tidak diterbitkan. Malang: PPS UM.
Mayer, R. 2003. The promise of multimedia learning: Using the same instructional design methods
across different media. Learning and Instruction, 13(2): 125-140
Muller, D. A., Lee, K. J., & Sharma, S. D. 2008. Coherence or Interest : Which is most Important
in On Line Multimedia Learning ?. Australian Journal of Educational Technology, 24(2):
211-221
Niaz, M. 2005. How To Facilitate students’ Conceptual Understanding of Chemistry ?--- A
History and Philosophy of Science Perspective. Chemical Education International, (on
line), 6(1), (http://www.
Posner, G. J., Strike, K. A., Hewson, P. W., & Gertzog, W. A. 1982. Accommodation of a
scientific conception: Toward a theory of conceptual change. Science Education, 66(2):
211-227.
Reigeluth, C. M, 1999. Instructional Design Theory and Models. Vol. 2. London: Lawrence
Erlbaum Associates
Stamovlasis, D., Tsaparlis, G., Kamilatos, C., Papaoikonomou, D., & Zarotiadou, E. 2005.
Conceptual Understanding Versus Algoritmic Problem Solving : Further Evidence from a
National Chemistry Examination. Chemistry Education Research and Practice, 6(2):104118.
Stieff, M. 2005. Connected Chemistry—A Novel Modeling Environment for the Chemistry
Classroom, (on line), 82 (3), (http://www.JCE.DivCHED.org, diakses 22 September
2007).
Wiske, M. S. & Beatty, B. J. 2009. Fostering Understanding Outcome. Dalam C.M. Reigeluth &
A.A Carr-Cheliman (Eds.). Instructional-Design Theories and Models: Building a
Common Knowledge Base, Vol. 3 (hlm 225-247). New York: Routledge.
Wu, H.K., Krajcik, J. S., & Soloway, E. 2001. Promoting understanding of chemical
representations: Students’ use of a visualization tool in the classroom. Journal of Research
in Science Teaching, 38(7): 821-842.
Zimrot, R., Ashkenazi, G. 2007. Interactive lecture demonstrations: a tool for exploring and
enhancing conceptual change. Chemistry Education Research and Practice, 8 (2): 197-211