J. Pijar MIPA, Vol. III No.1, Maret 2008 : 6 - 10. ISSN 1907-1744 STUDI BIBIT MANGROVE Rhizophora stylosa SEBAGAI BIOINDIKATOR AKUMULASI LOGAM TIMBAL (Pb) Surya Hadi1 dan Sucika Armiani2 1 Program Studi Kimia Fakultas MIPA Universitas Mataram Program Studi Biologi Fakultas MIPA Universitas Mataram 2 Abstrak. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian berbagai konsentrasi Pb terhadap pertumbuhan serta kandungan logam timbal (Pb) di dalam organ akar, batang dan daun bibit Rhizophora stylosa sebagai dasar telaahan potensi mangrove untuk dijadikan bioindikator akumulasi Pb. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen di rumah plastik dengan menumbuhkan bibit mangrove R. stylosa pada berbagai konsentrasi Pb di dalam media tanah. Percobaan dilanjutkan dengan menganalisis kandungan Pb dalam organ bibit R. stylosa dan media tanah. Desain percobaan menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) yang terdiri atas lima perlakuan konsentrasi Pb (0 ppm, 0,1 ppm, 1 ppm, 10 ppm dan 100 ppm). Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara statistik, pemberian berbagai konsentrasi Pb (0,1-100 ppm) tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan bibit R. stylosa selama 6 minggu pengamatan. Tetapi, pemberian perlakuan 100 ppm Cu menyebabkan konsentrasi Pb di dalam organ bibit R. stylosa secara nyata lebih tinggi dibandingkan kontrol dan perlakuan lainnya. Bibit R. stylosa terindikasi memiliki potensi sebagai bioindikator akumulasi pada tingkat pencemaran Pb yang lebih tinggi dari kandungan Pb di dalam organnya. Kata Kunci: Timbal (Pb), bioindikator, akumulasi, Rhizophora stylosa STUDY OF MANGROVE Rhizophora stylosa SEEDLING FOR BIOINDICATOR OF LEAD (Pb) ACCUMULATION Abstract. The overall aims of this research were to study the influence of treatments of Pb concentrations on the growth of Rhizophora stylosa and to measure concentrations of lead (Pb) in roots, steems and leaves of the plant as a way to identify potency of mangrove for bioindicator of lead accumulation. An experiment was carried out by growing mangrove R. stylosa with various Pb concentrations in soil media at a plastic house followed by analyzing Pb content in soil media and various organs of the plant. An experiment was designed according to Completely Randomized Designed (CRD), with various Pb concentrations (0 ppm, 0,1 ppm, 1 ppm, 10 ppm and 100 ppm) as treatments. The results showed that treatments of Pb concentration (0,1-100 ppm), during 6 weeks observation, statistically did not give influence on the growth of R. stylosa. However, the treatment of 100 ppm caused concentrations of Pb in the plant organ were higher than that of other treatments. R. stylosa seedling indicated to have potency as bioindicator accumulation, if Pb concentration in environment more higher than that of in R. stylosa organs. Key Words: Lead (Pb), bioindicator, accumulation, Rhizophora stylosa I. PENDAHULUAN Logam berat merupakan unsur logam dengan berat molekul tinggi dan dalam kadar rendah umumnya bersifat toksik bagi tumbuhan hewan dan manusia [1]. Secara alami, logam berat berasal dari proses alam dan mengalami siklus perpindahan dengan kisaran jumlah normal sehingga dapat diperuntukkan oleh makhluk hidup. Namun akibat aktivitas manusia seiring dengan kemajuan tekhnologi mengakibatkan logam berat di lingkungan meningkat signifikan [2]. Salah satu jenis logam berat yang menjadi perhatian karena bersifat sangat toksik bagi makhluk hidup adalah logam timbal (Pb). Keberadaan logam Pb di lingkungan perlu diwaspadai karena pada konsentrasi yang sedemikian rendah dapat berpengaruh terhadap biota disekitarnya sehingga dapat terakumulasi pada rantai makanan. Manusia sebagai konsumen terakhir dapat terancam atas terjadinya akumulasi logam berat, sedangkan dampak keracunan yang kronis baru terlihat setelah beberapa tahun [3]. Menyadari bahaya akan keberadaan logam Pb di alam terutama di lingkungan laut yang memiliki peranan penting dalam fungsi ekologis, maka diperlukan suatu antisipasi terhadap terjadinya peningkatan kadar pencemaran logam Studi Bibit Mangrove Rhizophora stylosa Sebagai Bioindikator .... (Surya Hadi & Sucika Armiani) berat yang lebih serius. Terdapat tiga komponen ekosistem yang dapat dipakai sebagai indikator pencemaran logam berat pada lingkungan laut yaitu air, sedimen dan organisme. Penggunaan air dan sedimen dianggap kurang efisien karena logam berat cenderung mengalami mobilisasi antar sedimen dan kolom air sehingga bentuk dan komposisinya pada kedua sistem tersebut dapat berubah-ubah dalam jangka waktu tertentu [4]. Oleh karena itu, diperlukan organisme sebagai indikator pencemaran. Spesies tumbuhan yang memiliki kemampuan mengakumulasi polutan dalam jumlah besar dalam jaringannya dapat digolongkan ke dalam jenis tumbuhan indikator akumulasi [5,6] Mangrove merupakan tumbuhan pesisir yang diketahui memiliki kemampuan dalam menyerap polutan dari lingkungannya [2]. Rhizophora stylosa adalah salah satu jenis mangrove yang sering dijumpai pada beberapa komunitas hutan mangrove di Indonesia [7]. Hasil studi pustaka menunjukkan bahwa kemampuan jenis tubuhan ini dalam mengakumulasi logam berat khususnya Pb belum terungkap jelas. minggu dengan volume air sesuai dengan volume kehilangan air yang hilang akibat evapotranspirasi. Bibit R. stylosa yang telah diberi perlakuan, diamati dan diukur pertumbuhannya selama 6 minggu. Parameter pengamatan meliputi pengkuran pertumbuhan dan kandungan Pb di dalam organ bibit R. stylosa dan dalam media tanah. Pengamatan terhadap pertumbuhan meliputi pertambahan terhadap tinggi tanaman (cm), diameter batang (cm), luas daun (cm2), pertambahan jumlah daun (helai) dan pertambahan jumlah tunas. Sedangkan untuk mengukur kandungan logam Pb di dalam organ R. stylosa dan di dalam media tanam, diukur dengan menggunakan metode spektroskopi dengan Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS). Data-data yang diperoleh dari hasil pengukuran parameter pertumbuhan kemudian dianalisa dengan menggunakan analisis keragaman pada taraf nyata 5%. III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Pertumbuhan Bibit R. stylosa II. METODE PENELITIAN Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimental yang ditata menurut Rancangan Acak Lengkap (RAL). Perlakuan-perlakuan yang diujikan terdiri atas lima aras konsentrasi Pb, yaitu 0,00 ppm (K0); 0,1 ppm (K1); 1,00 ppm (K2), 10 ppm(K3) dan Pb 100 ppm (K4). Eksperimen dilakukan di rumah plastik yang terletak di Kebun Koleksi Program Studi Hortikultura, Fakultas Pertanian Universitas Mataram, Lombok. Bibit mangrove yang digunakan adalah bibit mangrove dari jenis Rhizophora stylosa yang berusia sekitar 8 bulan. Percobaan dimulai dengan menanam bibit ke dalam pot plastik berlubang dengan media berisi tanah sebanyak 2 kg dan disiram dengan menggunakan air payau berdasarkan kapasitas lapang. Bibit tersebut diadaptasikan selama 1 minggu, setelah itu diberi perlakuan sesuai dengan masingmasing perlakuan. Sumber Pb yang digunakan pada penelitian ini adalah Pb asetat (Pb[C2H302]2). Pembuatan berbagai konsentrasi Pb dilakukan terlebih dahulu dengan membuat larutan stok 1000 ppm kemudian diencerkan sesuai konsentrasi perlakuan. Penyiraman setelah perlakuan dilakukan setiap Pengaruh berbegai konsentrasi Pb terhadap pertumbuhan bibit mangrove R stylosa yang diamati selama 6 minggu pengamatan disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 menunjukkan bahwa seluruh parameter pertumbuhan bibit R. stylosa meliputi pertambahan terhadap tinggi batang, diameter batang, luas daun, jumlah daun dan jumlah tunas, tidak berbeda nyata antar perlakuan yang dibandingkan. Hal ini menunjukkan bahwa pemberian berbagai konsentrasi Pb 0,1-100 ppm tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan bibit selama 6 minggu. Pb merupakan unsur yang non esensial dan bersifat toksik bagi tanaman [7]. Beberapa penelitian menyebutkan bahwa pemberian Pb pada tanaman, dapat menghambat proses fotosintesis, menghambat pertumbuhan akar dan batang tanaman, mempercepat terjadinya klorosis daun, mengganggu aktivitas enzim, menghambat penyerapan air oleh akar tanaman. Meskipun Pb dinyatakan bersifat toksik bagi tanaman, namun pada hasil penelitian ini belum menunjukkan pengaruh toksisitas Pb pada tanaman R. stylosa. Hal ini menunjukkan bahwa selama 6 minggu, J. Pijar MIPA Vol. III No. 1, Maret 2008 : 6 - 10. tanaman R. stylosa tergolong masih toleran terhadap toksisitas Pb Tumbuhan mangrove yang diketahui bersifat akumulator seperti Rhizophora mucronata dan Avicennia marina, memiliki mekanisme dalam menanggulangi materi toksik yang diserap dari lingkungan [2]. Mekanisme yang umum dikembangkan oleh tanaman adalah lokalisasi dan inaktivasi secara kimia. Lokalisasi merupakan mekanisme penangulangan dimana materi toksik disimpan pada bagian sel-sel organ tertentu sehingga materi toksik tersebut terdeposit dan tidak dapat mempengaruhi pertumbuhan tanaman. Inaktivasi secara kimia dilakukan dengan cara mengaktifkan enzim-enzim yang berperan dalam mensintesis zat pengkelat logam yang berfungsi mendetoksifikasi senyawa logam. Kemungkinan mangrove R. stylosa memiliki mekanisme yang sama dalam menanggulangi kehadiran logam Pb yang terdapat di lingkungannya. Oleh karena itu, dalam waktu 6 minggu pemberian Pb ke dalam media tanam belum berpengaruh terhadap pertumbuhan bibit R. stylosa. 3.2. Kandungan Pb Dalam Organ R. stylosa Hasil analisis terhadap kandungan logam timbal (Pb) menggunakan AAS pada organ akar, batang dan daun bibit R. stylosa yang ditumbuhkan selama 6 minggu digambarkan pada Gambar 1. Gambar 1 menunjukkan bahwa pada pemberian perlakuan Pb 0,1 ppm, 1 ppm dan 10 ppm ke dalam media tanam menyebabkan kandungan Pb di dalam akar bibit R. stylosa menjadi sedikit lebih tinggi dibandingkan kontrol, dengan perbedaan kandungan Pb masing-masing sekitar 16 % dari kontrol. Pada pemberian Pb 100 ppm ke dalam media tanam menyebabkan kandungan Pb di dalam akar bibit R. stylosa berbeda nyata dibandingkan kontrol, yaitu lebih tinggi sekitar 400%. Kandungan Pb di dalam organ batang yang diberi perlakuan 1 ppm dan 10 ppm lebih tinggi dibandingkan kontrol, tetapi pada pemberian konsentrasi tertinggi (100 ppm) menyebabkan kandungan Pb di dalam organ batang 8 sama dengan kontrol. Rendahnya kandungan Pb didalam organ batang pada perlakuan 100 ppm dibandingkan dengan kandungan Pb pada perlakuan 1 ppm dan 10 ppm, belum dapat dijelaskan secara pasti sehingga perlu diadakan penelitian yang lebih lanjut mengenai kemampuan translokasi Pb oleh tumbuhan mangrove terutama pada pemberian perlakuan 1 ppm hingga 10 ppm. Pemberian Pb 0,1 ppm dan 1 ppm ke dalam media tanam menyebabkan kandungan Pb di dalam organ daun bibit R. stylosa relatif hampir sama dengan kontrol, sedangkan pada perlakuan Pb 10 ppm dan 100 ppm ke dalam media tanam menyebabkan kandungan Pb di dalam daun bibit R. stylosa meningkat dibandingkan kontrol. Pada Gambar 1 di atas juga dapat dilihat perbandingan kandungan Pb antar organ. Kandungan Pb didalam akar memiliki kecenderungan lebih tinggi dibandingkan organ lainnya. Bahkan pada perlakuan 100 ppm, meski organ akar menunjukkan perbedaan kandungan Pb secara nyata dari kontrol, namun hal tersebut tidak terjadi hal yang serupa pada organ batang maupun daun pada perlakuan yang sama. Beberapa hasil penelitian menunjukkan bahwa akumulasi logam Pb pada mangrove Avicennia marina cenderung lebih tinggi pada akar dibandingkan pada batang dan daun [9,10]. Hal ini disebabkan karena lalu lintas ion melalui akar dilakukan secara antar sel sehingga terjadi akumulasi logam pada sel sel akar. Selain itu pada akar terdapat pita kaspari sel endodermis yang berfungsi sebagai barier yang bersifat selektif terhadap masuknya zat-zat terlarut yang akan diangkut melalui xylem. Fenomena lain dari hasil penelitian ini yang ditunjukkan oleh grafik pada Gambar 1 adalah kandungan Pb pada organ daun lebih tinggi dibandingkan pada batang. Akumulasi Pb pada organ tumbuhan secara berurutan tertinggi pada akar > daun > batang > bunga > biji [8]. Pernyataan tersebut diperkuat oleh hasil penelitian yang dilakukan oleh Kartikasari et al. (2002) mengenai akumulasi logam Cr dan Pb pada mangrove Avicennia marina, menunjukkan bahwa Studi Bibit Mangrove Rhizophora stylosa Sebagai Bioindikator .... (Surya Hadi & Sucika Armiani) urutan kandungan Pb dari yang paling tinggi adalah pada akar > daun > batang [10]. Tingginya kandungan Pb pada organ daun dibandingkan organ batang karena pengangkutan zat-zat terlarut yang telah memasuki xylem akar akan dibawa dan diakumulasi pada daun untuk proses fotosintesis, sedangkan pembuluh xylem dan floem batang lebih banyak berfungsi sebagai lalu lintas zat terlarut. minggu percobaan di dapatkan 55,19 mg/kg berat kering. Berkurangnya nilai konsentrasi Pb pada tanah tersebut mengindikasi adanya penyerapan Pb oleh akar bibit R. stylosa pada perlakuan 100 ppm. Dari hasil percobaan yang dilakukan, kandungan logam Pb pada organ akar cenderung menujukkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan organ lainnya. Indikasi tersebut Hubungan antara kandungan Pb di dalam media tanah dengan kandungan Pb pada tubuh mangrove R. stylosa disajikan pada Gambar 2. Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa kandungan Pb tersedia pada media tanah kontrol setelah 6 minggu perlakuan adalah 2,76 mg/kg berat kering. Pada pemberian perlakuan Pb 0,1-10 ppm, kandungan Pb setelah diberi perlakuan seharusnya meningkat dari kontrol masingmasing menjadi ± 2,86; 3,76 dan 12,76 mg/kg berat kering. Kisaran nilai ini hampir sama dengan kandungan Pb tersedia akhir percobaaan pada perlakuan yang sama yaitu terukur sebesar 2,81 dan 3,81 dan 11,84 mg/kg berat kering. Hal tersebut menunjukkan bahwa pada perlakuan 0,1 ppm hingga 10 ppm, tanaman cenderung tidak menyerap Pb dari media tanah. Meskipun memiliki kecenderungan tidak menyerap, namun jika dilihat dari kandungan Pb di dalam organ bibit R. stylosa, terutama pada organ akar yang sedikit lebih tinggi dibandingkan kontrol. Hal ini tidak menutup kemungkinan bahwa pada perlakuan Pb 0,1 ppm-10 ppm, bibit R. stylosa menyerap Pb dalam kadar yang relatif rendah. Berbeda halnya jika dibandingkan dengan perlakuan Pb 100 ppm, dimana kandungan Pb di dalam organ bibit R. stylosa, terutama pada akar jauh lebih tinggi dibandingkan kontrol. Tingginya kandungan Pb di dalam organ disertai dengan penurunan jumlah Pb yang cukup signifikan pada media tanah. Konsentrasi Pb tersedia di dalam tanah seharusnya berkisar pada ± 102,76 mg/kg berat kering, namun setelah 6 menunjukkan bahwa bibit R. stylosa cenderung mengakumulasi logam Pb pada akarnya, sehingga diantara organ yang diamati, akar merupakan organ yang paling potensial digunakan sebagai bioindikator akumulasi logam Pb. Tingginya kandungan Pb dalam akar bibit R. stylosa pada perlakuan 100 ppm, diduga berkaitan dengan mekanisme masuknya logam Pb ke dalam akar yang cenderung berlangsung secara pasif (difusi) [11]. Melalui mekanisme ini, logam Pb dapat masuk ke dalam akar bibit R. stylosa apabila konsentrasi Pb di lingkungan lebih tinggi dari kandungan logam Pb pada akar. Dengan demikian penggunaan bibit R. stylosa sebagai bioindikator akumulasi dapat dilakukan, apabila konsentrasi Pb di lingkungan cenderung meningkat pada tingkat konsentrasi yang lebih tinggi dibandingkan konsentrasi Pb di dalam tubuh tanaman. IV. KESIMPULAN DAN SARAN Berdasarkan hasil percobaan dan pengamatan terhadap pertumbuhan serta analisis kandungan logam Pb didalam organ akar, batang dan daun bibit R. stylosa akibat pemberian berbagai konsentrasi Pb setelah 6 minggu perlakuan, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1) Secara statistik, pemberian berbagai konsentrasi Pb (0,1-100 ppm) tidak berpengaruh terhadap pertumbuhan bibit R. stylosa, namun pada pemberian perlakuan 100 ppm, menyebabkan 9 J. Pijar MIPA, Vol. III No.1, Maret 2008 : 6 - 10. konsentrasi Pb di dalam organ bibit R. stylosa secara nyata lebih tinggi dibandingkan kontrol dan perlakuan lainnya. 2) Berdasarkan hal tersebut maka bibit R. stylosa memiliki potensi sebagai bioindikator akumulasi pada tingkat pencemaran Pb yang lebih tinggi dari kandungan Pb di dalam organnya. Untuk mengamati pengaruh logam Pb terhadap pertumbuhan, diperlukan jangka waktu penelitian yang lebih lama. Sebelum dipastikan menjadi bioindikator akumulasi, perlu dilakukan penelitian yang lebih lanjut untuk lebih memastikan mengenai mekanisme penyerapan dan kemampuan akumulasi Pb oleh akar tanaman mangrove R. stylosa. UCAPAN TERIMAKASIH Terima kasih kami ucapkan kepada Haji Abah A.K yang telah memberikan anakan R. stylosa secara cuma-cuma. Terima kasih juga kami ucapkan kepada Bapak Idris dan Abdul Haris yang telah membantu pelaksanaan analisis di laboratorium Kimia Analitik Universitas Mataram. DAFTAR PUSTAKA [1] Notohadiprawiro, T, 2006, Logam Berat Dalam Pertanian, Repro: Ilmu Tanah UGM, Yogyakarta [2] Arisandi, P., 2002, Mangrove Akar Bagi Kehidupan (http://www.ecoton. or.id/ Laut, tulisanlengkap.php?id=1345), di download pada hari: Rabu, 21 Maret 2007 pukul 16.00 WITA. [3] Onrizal, 2006, Restorasi Lahan Terkontaminasi Logam Berat, USU Respositori, Sumatra Utara. [4] Connel, D.W. dan Miller, G.J., 1995, Kimia dan Ekotoksikologi Pencemaran, UI Press, Jakarta. [5] Kovacs, M., 1992, Biological Indicators in Enviromental Protection, di dalam: Suana, I W., 2001, Laba-Laba Sebagai Bioindikator Pada Beberapa Kondisi Lingkungan, (http://tumoutou.net/3_sem1 012/I_wayan_ suana.htm), di download pada hari: Rabu, 31 Oktober 2007 pukul 13.00 WITA. [7] Anonim, 2003, Sekilas Tentang Mangrove, (http:// www.pusjuidkpsumbar. or.id/ mangrove.htm), di download pada hari: Selasa, 10 April 2007 pukul 13.00 WITA. [8] Sharma, P. dan Dubey, R.S., 2005, Lead Toxicity In Plants, (http://www.scielo.br/scielo.php? script=sci_arttext&pid=S167704202005000100004), di download pada hari: Jumat, 2 November 2007 pukul 13.00 WITA. [9] Amin, B., 2001. Akumulasi dan Distribusi Logam Berat Pb dan Cu Pada Mangrove (Avicennia marina) di Perairan Pantai Dumai, Riau, (http:// www.unri.ac.id/jurnal/ jurnal_natur/vol4(1) / Bintal.pdf.), di download pada hari: Rabu, 21 Maret 2007 pukul 11.30 WITA. [10] Kartikasari, V., Tandjung, S.D., Sunarto, 2002, Akumulasi Logam Berat Cr dan Pb Pada Tumbuhan Mangrove Avicennia marina, (http://ilib. ugm.ac.id/jurnal/detail.php?dataId=3578), di download pada hari: Rabu, 31 Oktober 2007 pukul 13.00 WITA. J. Pijar MIPA, Vol. III, No.1, Maret 2008 : 11 - 16. ISSN 1907-1744 BEBERAPA PERMASALAHAN MATEMATIKA PADA TAHUN PERTAMA BERSAMA BAGI MAHASISWA PENDIDIKAN MIPA Ketut Sarjana Program Studi Pendidikan Matematika PMIPA FKIP UNRAM, Lombok, NTB, Indonesia, e-mail : sarjana [email protected] Abstrak. Mengajar di perguruan tinggi agak bebeda dengan pendidikan sebelumnya seperti di sekolahsekolah. Disini lebih menitik beratkan kepada pertanyaan bagaimana dan mengapa serta mengurangi pertanyaan berapa. Karena pertanyaan mengapa dan bagaimana menuntut jawaban menganalisis dan membutuhkan ketajaman berlogika. Tahun pertama bersama bagi mahasiswa Pendidikan MIPA merupakan masa peralihan prilaku dan pengetahuan yang dibawa oleh mahasiswa dari Sekolah belum terakumulasi dengan baik. Disadari bahwa cara belajar di sekolah berbeda dengan cara belajar di pendidikan tinggi. Khusus untuk matematika sekolah, belajar suatu konsep atau prinsip siswa tidak secara ketat dituntut dapat membuktikan secara formal, melainkan siswa diharapkan dapat memahami konsep atau prinsip disesuaikan dengan tahap perkembangan mereka dan diharapkan pula dapat menggunakan prinsip matematika yang ada. Memperhatikan kondisi ini, maka pengajaran Kalkulus pada tahun pertama bersama masih menuntun, menyuruh cari tahu dalam rangka mengembangkan ketajaman pemahaman mereka. Pengajar sebaiknya mampu memberikan pelayanan akademik. Misalnya jika mahasiswa diberikan sebuah teorema, mahasiswa disuruh mencari contoh soal yang tidak memenuhi, mencari contoh penyangkal dari teorema tersebut. Disamping itu dapat juga dilakukan kegiatan bahwa apabila teorema yang diberikan berupa implikasi, mahasiswa disuruh untuk menentukan apakah kebalikan implikasi tadi masih tetap berlaku. Kata Kunci: Tahun pertama bersama, Pengajaran Kalkulus. MATHEMATICS PROBLEMS IN THE FIRST YEAR OF BASIC SCIENCE EDUCATION STUDENT’S Abstract. Teaching in university is rather different with the previous one in the schools. focuses on the how and why question. How and why question need durability mind. The first year of the basic science student is switchover attitude and knowledge taken by themselves from the school that is hasn’t been accumulated well. It has been realized that the way of learning in previous school is different from in the university. Especially in mathematics school, learning in concept or theorems the students did not need strongly in proving it formally, but the student is hoped to catch on the concept or theorem adapted with their growth- and also hoped to be able to use the available theorems. Therefore, calculus teaching in he first year still guides and tells the students to find out in order to develop their durability understanding. The teacher should be able to give academic services. Such us if the student is given a theorem, she/ he is told to look for the example of the questions and doesn’t fill it, look for the example of dissenter of it. Another that, it can also be done by an activity, that if the theorem given is an implication so the student is told to decide whether the reverse of the implication is valid. Key words : First Year, Teaching in Calculus. I. PENDAHULUAN Di dalam proses belajar mengajar ada 4 komponen yang terlibat yaitu: pengajar yang dalam hal ini dosen, mahasiswa, sarana dan metode yang dikembangkan. Yang belajar disini adalah mahasiswa. Slameto menyebut bahwa belajar dipandang sebagai proses usaha yang dilakukan mahasiswa untuk memeperoleh suatu perubahan tingkah laku yang baru secara keseluruhan sebagai hasil pengalamannya sendiri dalam interaksi dengan lingkungannya [7]. Belajar hanya dialami oleh mahasiswa sendiri. Itulah sebabnya mahasiswa sebagai penentu terjadinya proses belajar. Mahasiswa menggunakan kemampuan mentalnya untuk mempelajari bahan perkuliahan Selanjutnya yang mengajar disini adalah dosen. Kegiatan mengajar merupakan suatu proses kompleks tidak hanya sekedar menyampaikan informasi kepada mahasiswa, namun banyak kegiatan maupun tindakan yang harus direncanakan, terutama bila diinginkan hasil belajar yang baik pada seluruh mahasiswa. Seperti yang dikatakan Willian dan Boston dalam Ali menyebut bahwa mengajar J. Pijar MIPA , Vol. III No. 1, Maret 2008 : 11 - 16. merupakan upaya memberi perangsang, bimbingan, pengarahan dan dorongan kepada mahasiswa agar terjadi proses belajar [1]. Hasil belajar itu diperoleh dari interaksi mahasiswa dengan lingkungaannya yang sengaja direncanakan oleh dosen dalam perbuatan mengajarnya. Ini berarti bahwa mengajar merupakan suatu seni dan indikasi dari gagalnya pengajaran itu adalah mahasiswa tidak mengalami perubahan prilaku yang dikehendaki. Dengan demikian jelas terlihat bahwa keberhasilan belajar mahasiswa ditentukan oleh bagaiman seorang dosen melakukan kegiatan mengajar. Mengajar di perguruan tinggi agak bebeda dengan pendidikan sebelumnya seperti di sekolah-sekolah. Disini lebih menitik beratkan kepada pertanyaan bagaimana dan mengapa serta mengurangi pertanyaan berapa. Karena pertanyaan mengapa dan bagaimana menuntut jawaban menganalisis dan membutuhkan ketajaman berlogika. Namun pada kenyataannya tidaklah demikian. Tahun pertama bersama bagi mahasiswa Pendidikan MIPA merupakan masa peralihan prilaku dan pengetahuan yang dibawa oleh mahasiswa dari Sekolah belum terakumulasi dengan baik. Hal ini dapat disebabkan oleh karena cara belajar mereka. Disadari bahwa cara belajar di sekolah berbeda dengan cara belajar di pendidikan tinggi. Khusus untuk matematika sekolah, belajar suatu konsep atau prinsip siswa tidak secara ketat dituntut dapat membuktikan secara formal, melainkan siswa diharapkan dapat memahami konsep atau prinsip disesuaikan dengan tahap perkembangan mereka dan diharapkan pula dapat mengunakan prinsip matematika yang ada. Akibatnya sistem pengajaran di tahun pertama bersama masih berorientasi pada mahasiswa bukan berorientasi pada materi. Memperhatikan kondisi seperti apa yang diuraikan di atas, maka pengajaran Kalkulus pada tahun pertama bersama masih menuntun, menyuruh cari tahu dalam rangka mengembangkan ketajaman pemahaman mereka. Misalnya jika mahasiswa diberikan sebuah teorema, mahasiswa disuruh mencari contoh soal yang tidak memenuhi teorema tersebut. Disamping itu apabila teorema yang diberikan berupa implikasi, mahasiswa disuruh untuk menentukan apakah kebalikan implikasi tadi masih tetap berlaku. Jadi jelas bahwa tulisan ini bertujuan memberikan latihan kepada mahasiswa agar dapat memahami konsep,prinsip matematika dengan tajam. Ditengah pergaulan selama mengajar matakuliah Kalkulus ditemukan beberapa persoalan. Selain itu tidak tertutup kemungkinan masih segudang persoalan yang masih memerlukan penanganan secara serius. Berdasarkan penomena ini dicoba memaparkan persoalan – persoalan yang diberikan kepada mahasiswa sebagai berikut: a. Sin2 x dx = - cos 2x + c b. Sin 2 x dx = 1 3 Sin x c . 3 Masalah : Bagaimana hal ini dapat terjadi dan bagaimana bentuk terapinya? 2. Memahami definisi komposisi dua buah fungsi sbb : Misalkan f dan g dua buah fungsi sehingga dimana D(g) adalah daerah definisi dari f dan R(f) adalah daerah definisi f. Fungsi komposisi dari f dan g ( f dilanjutkan g ) ditulis gof adalah suatu fungsi yang daerah asalnya himpunan bagian dari D(f) dan aturannya ditentukan oleh (gof )(x) = g(f(x)). Daerah definisi fungsi gof ditulis D(gof ) adalah prapeta terhadap fungsi f . Daerah nilai dari gof ditulis R(gof ) adalah peta dari oleh fungsi g [3]. Masalah: Menurut definisi di atas D(gof) dan R(gof) ditentukan tanpa memperhatikan aturan dari gof. Apakah D(gof ) dan R(gof) dapat ditentukan scara langsung dari aturan fungsi gof ? 3. Rumus dibawah penting diingat, karena dapat digunakan untuk menentukan integral tertentu sebagai limit jumlah Riemann. Rumus tersebut adalah penjumlahan bilangan aseli berpangkat bilangan aseli : n a. i i 1 n (n 1) 2 n b. i 2 i 1 1 n ( n 1)( 2n 1 ) 6 3 Rumus b dan c dibuktikan dengan induksi matematik. Masalah : Pembuktian melalui induksi matemática baru dapat dilakukan jika kita telah mengetahui rumus umumnya. Dapatkah rumus umum itu dikontruksi sehingga diperoleh seperti rumus yang disajikan ? 4. Dimiliki teorema limit dari harga mutlak dari suatu fungsi seperti berikut: Misalkan R adalah himpunan bilangan riil dan A R , f : A R dan c R titik cluster dari A. Jika [6]. 1. Mahasiswa diberikan soal seperti berikut: a. Sin2 x dx = … b. Sin 2 x dx = … Selanjutnya mahasiswa menjawab persoalan tersebut sebagai berikut : 12 [4] n 2 ( n 1) 2 c. i 4 i 1 n Masalah : Jika dengan tidak ada bagaimana ? 5. Dimiliki teorema limit dari harga mutlak dari suatu fungsi seperti berikut : Beberapa Permasalahan Matematika pada Tahun Pertama Bersama .... (Ketut Sarjana) Jika f dan g dua buah fungsi yang masing-masing kontinu di x = c, maka fungsi f + g kontinu di x = c. [ 2 ]. Masalah : a. Jika salah satu dari fungsi f dan g diskontinu pada x = c, apakah mungkin fungsi f + g kontinu pada x = c ? b. Jika fungsi f dan g ke duanya diskontinu pada x = c, apakah mungkin fungsi f + g kontinu pada x = c ? II. PEMBAHASAN Untuk memperjelas dan mempertajam pemahaman mahasiswa dapat dilakukan dengan cara memberikan contoh soal, soal yang menyangkal atau soal yang tidak memenuhi kaidah yang diberikan. Hal ini sejalan dengan Dalil pengontrasan dan Variasi dari Brunner dalam Nyimas Aisyah yang mengatakan bahwa suatu konsep matematika akan mudah dipahami oleh mahasiswa apabila konsep itu dikontraskan dengan konsep-konsep yang lain, sehingga perbedaan antara konsep itu dengan konsep-konsep yang lain menjadi jelas [5]. Untuk keperluan ini sudah sepatutnya diperlukan kajian teori yang mendalam. Hal ini dimaksudkan agar jawaban atas persoalan yang ada dapat dipertangggung jawabkan dan tidak didasarkan atas pembenaran secara pribadi. 6.Dimiliki teorema hubungan antara kekontinuan disebuah titik dengan turunannya di suatu titik . Teorema tersebut adalah: Misalkan f adalah suatu fungsi yang terdefinisi pada selang terbuka I dan titik c termuat pada I. Jika fungsi f memiliki turunan pada x = c, maka fungsi f kontinu pada x = c [2]. Masalah : Apakah kebalikan teorema tersebut benar yaitu jika fungsi f kontinu pada x = c, apakah fungsi f memiliki turunan di x = c ? 2.1. PENJELASAN PERMASALAHAN No.1 7. Mahasiswa dihadapkan kepada bentuk soal seperti berikut: Untuk memberikan penjelasan mengenai permasalahan 1 dan bentuk penegasannya dapat dilakukan sebagai berikut: Jawaban mahasiswa bahwa Tentukan f ’(x) jika ! Sin2 x dx = – Cos 2x + C Selanjutnya mahasiswa menjawab seperti berikut : = ’ Hal ini berlaku untuk x 0. Jadi f (0) tidak ada Masalah: Bagaimana bentuk terapi dari keputusan yang dipilih oleh mahasiswa? 8. Mahasiswa diberikan soal seperti berikut : Tentukan Himpunan Penyelesaian dari (1 Sin 2 x) Sinx Cosx ! Selanjutnya mahasiswa menjawab dengan cepat sebagai berikut: (1 Sin 2 x) Sinx Cosx 1 – Sin 2x = (Sinx – Cos x)2 1 – 2Sin x Cos x = Sin2x – 2 Sin x Cos x + Cos2x 1 – 2Sin x Cos x = Sin2x + Cos2x – 2 Sin x Cos x 1 – 2Sin x Cos x = 1 – 2 sin x Cos x 1 – 1 = 2 Sin x Cos x – 2 Sin x Cos x 0=0 Masalah: Mahasiswa bingung, karena harga x yang dicari tidak ditemukan pada kesamaan terakhir, selanjutnya mahasiswa memutuskan bahwa himpunan penyelesaian dari persamaan di atas tidak ada. Bagaimana bentuk penegasan dari jawaban ini ? Sin 2 x dx 1 3 Sin x C dapat terjadi. 3 Hal ini disebabkan oleh karena mahasiswa menggunakann secara otomatis rumus Sin P dP = – Cos P + C dan P n dP = 1 P n 1 C , n rasioanal n 1 [ 2 ]. n 1 Mahasiswa tidak mengkaji lebih mendalam tentang rumus yang dimiliki. Sebagai antisipasi agar tidak terjadi hal yang serupa, maka setelah rumus tersimpan dalam memori anak sebaiknya diberikan tindak lanjut dengan cara memberikan beberapa kasus analogi seperti : Sin 2 x d(2x) = – Cos 2x + C ( x 1) n d(x+1) = n Sin x d(Sin x ) = 1 ( x 1) n 1 C n 1 1 Sin n 1 x C n 1 Setelah terjadi resistensi, barulah mulai memberikan pengontrasan dengan cara memberikan soal disertai suatu petunjuk. Ilustrasi mengenai hal ini dapat dilakukan kegiatan sebagai berikut : Sin 2 x dx ! Apakah Sin 2 x dx = Sin 2 x d(2x) ? Tentukan harga dari Memperhatikan ke delapan persoalan tadi jelas bahwa seorang pengajar sudah mestinya menyediakan dan memberikan fasilitas akademik kepada mahasiswa. Persolan tadi mengandung unsur menyuruh cari tahu, selanjutnya dituntun melalui proses tanya jawab. dan J. Pijar MIPA , Vol. III No. 1, Maret 2008 : 11 - 16. Supaya hal ini berlaku carilah hubungan d(2x) dengan dx. Setelah diperoleh jawaban bahwa dx = 1 d(2x), 2 kembalilah ke persoalan tadi yakni: 1 1 Sin 2 x Sin 2 x Sin 2 x d (2x) dx = . d(2x) = 2 2 Akibatnya gof dapat dibuat dengan persamaan (gof)(x) = 1 x2 . g(f(x)) = g(1 – x2 ) = Dari rumus ini diperoleh D(gof) = [-1,1] dan R(gof) = [0,1]. Hal ini sejalan dengan definisi yakni D(gof) = f1 (R(f)”D(g) = f-1([0, 1)) = [-1,1] dan R(gof) = g(R(f) )”D(g)) = g([0, 1)) = [0,1]. 2.3. PENJELASAN MASALAH No. 3 = - Rumus berikut: 1 Cos 2x + C 2 n a. i i1 2.2. PENJELASAN MASALAH No. 2 Untuk masalah 2, jika komposisi dua fungísi f dan g dapat dibuat, maka daerah definisinya yaitu D(gof ) dan R(gof ) secara umum tidak dapat ditentukan melalui rumus fungsi komposisi. Hal ini berarti bahwa : a. Ada salah satu contoh dimana D(gof ) dan R(gof ) tidak dapat ditentukan secara langsung rumus fungsi komposisinya. b. Ada salah satu contoh dimana D(gof ) dan R(gof ) dapat ditentukan secara langsung dari rumus fungís komposisinya. n 1 b. i2 n(n1)(2n1) 6 i1 n(n1) 2 n c. i3 i1 n2 (n1)2 4 [4] Dapat dibuktikan tanpa menggunakan induksi matematika. Artinya dengan jalan merekontruksi dan pemanfaatan Binomium Newton dan operasi penjumlahan berhingga rumus dapat dibuktikan. Hal ini dibuktikan sebagai berikut n a. Misalakn A = i = 1 + 2 + ...+ (n-1) + n disisi lain A i 1 n = i = n + (n-1) + ...+ 2 + 1 i 1 Ilustrasi mengenai pernyataan (a) diberikan contoh sebagai berikut : Contoh 1. Misalkan R adalah himpunan semua bilangan riil da fungís f dan g masing-masing didefinisikan sebagai berikut: f(x) = 1 2 x dan n Jadi 2 A = 2 i = (n + 1) + (n + 1) + ... + (n + 1) + (n +1) i 1 sebanyak n suku = n (n + 1) ....... [2] n 2 Akibatnya diperoleh bahwa g(x) = x – 1. Dalam hal ini D(f) = (- ~, ½ ], R(f) = [1, ~ ), D(g) = R dan R(g) = [-1, ~ ). Karena , maka gof dapat dibuat dengan rumusnya adalah (gof)(x) i 1 3 = g (f(x)) = g( 1 2 x ) = ( 1 2 x ) - 1 = - 2x. 3 n (n 1) 2 2 b. Dimiliki ( i + 1 ) - i = 3 i + 3i + 1. Dari sifat operasi penjumlahan berhingga diperoleh n n 3 2 i n ( i 1) i i 1 3 i 1 n n 3 i 2 3 i i 1 i 1 1 [ 2] i 1 Selanjutnya n dan ( n + 1)3 - 1 = 3 Dari sisi lain jika D(gof ) ditentukan dengan humus komposisi, maka diperoleh bahwa D(gof ) = R dan R(gof ) = R. Ini bertentangan dengan D(gof ) D(f) = (- ~, ½] dan R(gof) R(g) = [-1, ~ ) [ 6]. Ilustrasi mengenai pernyataan b) diberikan contoh berikut : g(x) = x . Dari rumus fungsi f dan g ini masing-masing diperoleh : D(f) = R, R(f) = (- ~ ,1], D(g) = [ 0, ~) dan R(g) = [ 0, ~). Jelas bahwa 2 + 3 i 1 n ( n 1) 2 + n n (n 1 ) 2 - n n 3 i 2 = ( n + 1)3 - 1 - 3 i 1 n 3 i 2 = n3 + 3n2 + 3n - i 1 Contoh 2. Misalkan R himpunan semua bilangan riil dan fungsi f dan g masing-masing didefinisikan f(x) = 1 – x2 dan i + 3 2 3 3 n - n - n = n3 + n 2 2 2 2 3 n 2 Jadi terbukti bahwa n i i 1 2 1 n ( n 1 )( 2n 1 ) 6 c. Dengan cara yang sama seperti b) dapat dilakukan sbb : 14 Beberapa Permasalahan Matematika pada Tahun Pertama Bersama .... (Ketut Sarjana) Dimiliki ( i + 1 )4 - i4 = 4i3 + 6i2 + 4i + 1. Melalui operasi penjumlahan berhingga diperoleh n n n 4 (i 1) i i 1 4 i 1 n n 4 i3 6i2 4i i 1 i 1 i 1 1 ( n + 1 )4 - 1 = 4 i + 6{ n(n + 1)(2n + 1)}+ i 1 6 1 n(n + 1)} + n 2 n = ( n + 1 ) 4 - 1 – 2n 3 - 5n 2 - 4n i 1 = n4 + 2n3 + n2 = n2 ( n + 1)2 2 n Jadi terbukti bahwa i 3 i 1 tidak ada. 1 3 4 i 3 tidak dan i 1 n 4{ Ini berarti n 5.5. PENJELASAN MASALAH No. 5 Dimiliki teorema bahwa jika f dan g dua buah fungsi yang masing-masing kontinu di x = c, maka fungsi f + g kontinu di x = c. Masalah : a. Jika salah satu dari fungsi f dan g diskontinu pada x = c, apakah mungkin fungsi f + g kontinu pada x = c ? b. Jika fungsi f dan g ke duanya diskontinu pada x = c, apakah mungkin fungsi f + g kontinu pada x = c ? Penyelesaian. a. Fungsi f + g tak mungkin kontinu di x = c. Misalkan f kontinu pada x = c tetapi fungsi g dinkontinu pada x = c. Andaikan f + g kontinu di x = c. Jadi menurut teorema fungsi (f + g) - f = g kontinu di x = c. Hal ini bertentangan dengan g diskontinu pada x = c. Jadi terbukti bahwa f + g fungsi diskontinu pada x = c. 2 n ( n 1) . 4 2.4. PENJELASAN MASALAH No. 4 Mengenai permasalahan 4 penegasannya sebagai berikut : Jika tidak ada, maka mungkin ada mungkin tidak ada. Sebagai ilustrasi diberikan 2 contoh soal yang mendukung pernyataan tersebut. Contoh 3. Pandang f(x) = 1, x > 0 x x = -1, x < 0 Fungsi f terdefinisi pada selang terbuka I yang memuat x = 0, kecuali mungkin di 0. Selanjutnya tidak ada karena . Tetapi untuk harga | f(x) | = 1 dan Contoh 4. Misalkan Selanjutnya . b. Fungsi f + g tidak bisa ditentukan kekontinuannya, artinya bahwa fungsi f + g bisa kontinu bisa juga tidak tergantung dari kontruksi fungsinya. Sebagai ilustrasi diberikan dua contoh yang memperkuat argumentasi tersebut. Pandang dua fungsi f dan g yang didefinisikan sbb: 2.6. PENJELASAN MASALAH No. 6 Misalkan f adalah suatu fungsi yang terdefinisi pada selang terbuka I dan titik c termuat pada I. Jika fungsi f memiliki turunan pada x = c, maka fungsi f kontinu pada x = c. Jelas kebalikan dari teorema tersebut tidak benar. J. Pijar MIPA, Vol. III No.1, Maret 2008 : 11 - 16. jawab merupakan himpunan bagian dari himpunan pengganti. Selain itu ada juga persamaan mutlak dan persamaan bersyarat. Persamaan mutlak adalah persamaan yang himpunan jawabannya sama dengan himpunan pengganti, sedangkan persamaan bersyarat adalah persamaan yang himpunan penyelesaiannya adalah himpunan bagian sejati dari himpunan penggati. Jadi memperhatikan persoalan tadi bahwa Himpunan jawab dari Artinya bahwa kita memiliki fungsi f kontinu pada x = c dan terdefinisi pada selag terbuka I, tetapi f tidak memiliki turunan di x = c. Sebagai ilustrasi dari jawaban tersebut diberikan contoh pendunkungnya seperti berikut: J = {x / 4 (1 Sin 2 x) Sinx Cosx adalah 2 n x hal ini dapat dicari sebagai berikut: Dimiliki Sin x – Cos x = (1 Sin 2 x) 0 dan Sin x – Cos x = Sin x – Sin x 2 2.7. PENJELASAN MASALAH No. 7 Jika f ( x) 1 x 3 Sinx , 1 2 1 . 3 3 maka f ' ( x ) x Cosx x Sinx = Selanjutnya keputusan mahasiswa tentang f ’(0) tidak ada adalah tidak benar, sebab sekalipun f ’(x) tidak menjangkau x = 0, tetapi f ’(x) ini tidak memberikan informasi ada atau tidaknya f ’(0) dan hal ini mungkin ada mungkin tidak ada. Dalam hal ini dengan menggunakan definisi diperoleh = 2Cos 3 f ’(0) = lim it f ( x) f (0) = lim it x 0 x0 x0 1 x 3 Sinx x 9 2n , n bilangan bulat} 4 Sin x 4 4 2 Sin x 4 Jadi Sin x 0 . Dari sini diperoleh bahawa 4 2n x 4 4 2n 1 ,n bilangan bulat atau 2n x 9 2n , n bilangan bulat. 4 III. KESIMPULAN DAN SARAN Kepada para pembina matematika dapat merumuskan kegiatan serupa untuk pokok bahasan lain pada matakuliah yang sama dan untuk pokok bahasan lain pada matakuliah yang berbeda sehingga terjadi pertukaran informasi diantara staf pengajar. = 1 lim it x 3 Sinx = 0 . x0 x 2.8. PENJELASAN MASALAH No. 8 Jawaban mahasiswa tentang himpunan jawaban dari (1 Sin 2 x) Sinx Cosx tidak ada adalah salah. Karena himpunan jawab dari ke dua persamaan tersebut sama dengan himpunan pengganti. Pada suatu persamaan dikenal adanya himpunan pengganti dan himpunan jawab. Himpunan penganti adalah himpunan semua x yang dapat digantikan ke persamaan, sedangkan himpunan jawab adalah himpunan semua x sehingga persamaan menjadi benar. Untuk sebarang persamaan jelas bahwa himpunan DAFTAR PUSTAKA [1] Ali, M.2002. Guru dalam Proses belajar Mengajar. Sinar Baru Algesindo. Bandung. [2] E. J. Purcell, dan D. Varberg. Kalkulus dan Geometri Analitik, Jilid I, edisi 4 terjemahan. Penerbit Erlangga. Jakarta. [3] K. Martono.1999. Kalkulus, Penerbit Erlangga. Jakarta. [4] L. Leithold. 1986. The Calculus with Analytic Geometri. Harper & Row,Publi- Publisher, New York. [5] N. Aisyah,dkk.2007. Pengembangan Pembelajaran Matematika SD. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Depdiknas [6 ] R. G. Bartle, dan D. Sherbert. 1982. Introduction to Real Analysis. John Wiley & Son, Inc, New York. [7]. Slameto. 2003. Belajar dan Faktor-faktor yang mepengaruhinya.Renika Cipta .Jakarta.