...

Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik, dan Simbolik

by user

on
Category: Documents
7

views

Report

Comments

Transcript

Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik, dan Simbolik
208 Jurnal Pendidikan Sains, Volume 1, Nomor 2, Juni 2013, Halaman 109-120
Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik, dan
Simbolik Titrasi Asam-Basa Siswa Kelas XI IPA SMA serta
Upaya Perbaikannya dengan Pendekatan Mikroskopik
Putu Indrayani
Pendidikan Kimia-Pascasarjana Universitas Negeri Malang
Jl. Semarang 5 Malang. Email: [email protected]
Abstrak: Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui: (1) tingkat pemahaman makroskopik, mikroskopik
dan simbolik siswa; (2) kesalahan pemahaman makroskopik, mikroskopik dan simbolik siswa; (3) keefektifan pendekatan mikroskopik sebagai upaya untuk meningkatkan kemampuan siswa dalam menyelesaikan soal-soal makroskopik, simbolik dan mikroskopik pada materi titrasi asam-basa. Penelitian
ini menggunakan rancangan penelitian deskriptif dan rancangan penelitian eksperimen semu. Data
penelitian adalah pemahaman makroskopik, simbolik dan mikroskopik siswa pada materi titrasi asambasa. Pemahaman siswa diukur dengan instrumen tes yang meliputi: (1) tes pemahaman makroskopik,
(2) tes pemahaman simbolik, dan (3) tes pemahaman mikroskopik. Validitas isi diuji oleh tim ahli dan
reliabilitas soal tes makroskopik dan mikroskopik dihitung menggunakan Spearman-Brown sedangkan
reliabilitas soal tes simbolik dihitung menggunakan Alpha Cronbach’s. Data yang diperoleh dianalisis
dengan menggunakan analisis deskriptif dan uji statistik menggunakan Anacova. Hasil penelitian adalah sebagai berikut. (1) Tingkat pemahaman makroskopik siswa adalah tinggi, sedangkan tingkat
pemahaman simbolik dan mikroskopik siswa adalah sangat rendah. (2) Kesalahan pemahaman makroskopik yang teridentifikasi adalah siswa tidak memahami bahwa warna yang ditunjukkan oleh indikator
berhubungan dengan sifat larutan. Kesalahan pemahaman simbolik yang teridentifikasi adalah: (i)
siswa tidak dapat menulis reaksi ionisasi; dan (ii) siswa tidak dapat memilih rumus yang digunakan
untuk menghitung pH larutan. Kesalahan pemahaman mikroskopik yang teridentifikasi adalah siswa
tidak dapat memberikan gambaran mikroskopik dari larutan asam kuat, basa kuat, asam lemah, basa
lemah, dan larutan garam karena mereka tidak memahami ionisasi yang terjadi. (3) Pendekatan mikroskopik menghasilkan peningkatan kemampuan siswa dalam menyelesaikan soal-soal makroskopik, simbolik dan mikroskopik lebih tinggi dibandingkan pendekatan konvensional. (4) Temuan terpenting dalam penelitian ini adalah siswa beranggapan bahwa garam baru dapat terbentuk jika jumlah mol asam
dan mol basa yang bereaksi sama.
Kata kunci: representasi, makroskopik, mikroskopik, simbolik, pendekatan mikroskopik
I
lmu kimia adalah cabang dari sains yang berkaitan
dengan sifat materi, struktur materi, perubahan
materi, hukum-hukum dan prinsip-prinsip yang
menggambarkan perubahan materi, serta konsepkonsep dan teori-teori yang menafsirkan (menjelaskan) perubahan materi (Slaubaugh & Parsons, 1972).
Kean & Middlecamp (1985) menyatakan bahwa salah satu karakteristik ilmu kimia adalah sebagian besar
konsep-konsepnya bersifat abstrak, seperti struktur
atom, ikatan kimia dan konsep asam-basa. Sifatnya
yang abstrak menyebabkan kimia cenderung menjadi
pelajaran yang sulit bagi kebanyakan siswa (Taber,
2002 dalam Sirhan 2007). Selain sifatnya yang abstrak, kesulitan mempelajari kimia juga disebabkan
oleh kompeksnya perhitungan yang terlibat, bahasa
yang jarang digunakan dalam kehidupan sehari-hari,
serta perbedaan level-level representasi yang digunakan para ahli kimia dalam menjelaskan fenomena
kimia (Gabel & Bunce 1994 dalam Sheppard 2006).
Fenomena kimia digambarkan dan dijelaskan oleh para ahli kimia menggunakan level-level representasi yang meliputi representasi makroskopik, mikroskopik, dan simbolik. Representasi makroskopik merupakan level konkret, dimana pada level ini siswa
mengamati fenomena yang terjadi, baik melalui percobaan yang dilakukan atau fenomena yang terjadi
pada kehidupan sehari-hari. Fenomena yang diamati
dapat berupa timbulnya bau, terjadinya perubahan
Indrayani, Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik dan Simbolik...
warna, pembentukan gas dan terbentuknya endapan
dalam reaksi kimia. Representasi mikroskopik merupakan level abstrak yang menjelaskan fenomena makroskopik. Representasi ini memberikan penjelasan
pada level partikel dimana materi digambarkan sebagai susunan dari atom-atom, molekul-molekul dan ionion, sedangkan representasi simbolik digunakan untuk
merepresentasikan fenomena makroskopik dengan
menggunakan persamaan kimia, persamaan matematika, grafik, mekanisme reaksi, dan analogi-analogi
(Johnstone 1982 dalam Chandrasegaran, Treagust,
& Mocerino 2007).
Bowen & Bunce (1997) mengungkapkan bahwa pemahaman konseptual dalam kimia melibatkan
kemampuan untuk merepresentasikan dan menerjemahkan masalah kimia ke dalam bentuk representasi
makroskopik, mikroskopik, dan simbolik. Penyajian
konsep kimia dengan tiga level representasi secara
simultan merupakan aspek penting yang perlu diperhatikan oleh guru dalam proses pembelajaran kimia.
Namun, pembelajaran kimia umumnya cenderung
membatasi pada level makroskopik dan level simbolik
saja, representasi mikroskopik cenderung diabaikan.
Hal ini menyebabkan siswa cenderung kesulitan untuk memahami konsep-konsep kimia yang kebanyakan bersifat abstrak (berada pada tingkatan molekuler
atau mikroskopik). Disamping itu, Gabel (1993) juga
mengungkapkan bahwa pembelajaran kimia yang hanya menekankan pada level simbolik dan pemecahan
masalah menyebabkan siswa kesulitan untuk mengembangkan pemahaman konseptual dalam kimia.
Fakta di atas berakibat negatif terhadap pemahaman siswa. Pemahaman pada level mikroskopik
yang cenderung tertinggal. Penelitian yang menunjukkan rendahnya pemahaman mikroskopik telah dibuktikan. Hinton dan Nakhleh (1999) dalam penelitiannya pada materi reaksi kimia, menyatakan bahwa
tidak ada seorang partisipan pun yang menunjukkan
pemahaman yang jelas pada karakteristik mikroskopik dari ion-ion poliatom serta terdapat partisipan yang
memiliki beberapa kesalahpahaman pada aspek mikroskopik yang substansial pada reaksi kimia. Chittleborough, Treagust dan Mocerino (2002) dalam penelitiannya mengungkapkan bahwa sebagian besar siswa mampu mengaitkan representasi simbolik terhadap fenomena makroskopik, tetapi ketika siswa ditanya tentang arti representasi mikroskopik, hanya beberapa siswa yang memiliki penggambaran mikroskopik untuk fenomena partikular. Pemahaman pada
level mikroskopik yang cenderung tertinggal dapat
menyebabkan siswa mengalami kesulitan dalam me-
209
ngembangkan pemahaman konseptual serta dapat
menyebabkan terjadinya kesalahan konsep. Tasker
dan Dalton (2006) mengungkapkan bahwa banyaknya kesalahan konsep yang terjadi dalam kimia berasal dari ketidakmampuan siswa untuk memvisualisasikan struktur dan proses pada level mikroskopik.
Barke, et al. (2009) menambahkan bahwa kesalahan konsep (miskonsepsi) siswa juga dapat disebabkan oleh beberapa hal. Pertama, konsep yang
dikembangkan siswa sebelumnya (students preconcepts) kurang tepat, yaitu siswa salah menginterpretasikan gejala atau peristiwa yang dihadapi dalam
hidupnya. Kedua, miskonsepsi dapat bersumber dari
pembelajaran di sekolah (school-made misconceptions) yaitu pembelajaran dari guru yang kurang terarah sehingga siswa salah dalam menginterpretasikan
terhadap suatu konsep tertentu. Disamping itu, miskonsepsi juga dapat berasal dari gurunya yang memiliki miskonsepsi pada konsep kimia tertentu. Calik dan
Ayas (2004) dalam penelitiannya menemukan adanya
persamaan miskonsepsi antara siswa tingkat 8 dengan calon guru yang membelajarkan siswa tersebut.
Hal ini mengindikasikan bahwa miskonsepsi yang dimiliki oleh siswa diturunkan dari miskonsepsi yang
dimiliki oleh guru mereka.
Materi asam-basa merupakan salah satu materi
yang cenderung sulit dipahami siswa. Sheppard
(2006) mengungkapkan bahwa topik asam-basa merupakan materi yang padat secara konseptual dan
membutuhkan pemahaman yang dintegrasikan pada
banyak konsep pengantar kimia seperti karakteristik
partikel dalam materi, sifat dan komposisi larutan,
struktur atom, ikatan ionik dan kovalen, simbol, formula dan persamaan reaksi, ionisasi serta kesetimbangan. Disamping padat secara konseptual materi asam
basa juga bersifat abstrak sehingga menyebabkan
siswa cenderung sulit memahaminya. Sheppard
(2006) menyatakan kesulitan siswa dalam memahami
materi asam-basa ditunjukkan dengan banyak terjadinya kesalahan konsep pada materi ini. Konsep asambasa merupakan konsep yang mendasari materi titrasi
asam-basa. Jika konsep asam-basa yang mendasari
materi titrasi asam-basa belum dipahami siswa, maka
siswa cenderung mengalami kesulitan untuk memahami materi titrasi asam-basa. Kesalahan konsep juga terjadi pada materi titrasi asam-basa. Schmidt
1995 (dalam Sheppard, 2006) dalam penelitiannya
melaporkan bahwa siswa menganggap produk dari
reaksi netralisasi selalu memiliki pH 7 dan siswa
menggambarkan netralisasi sebagai pengaruh yang
tersembunyi (hidden persuader), selain itu siswa
210 Jurnal Pendidikan Sains, Volume 1, Nomor 2, Juni 2013, Halaman 109-120
juga memiliki kesulitan dalam memahami apa yang
terjadi terhadap nilai pH selama proses titrasi berlangsung. Sheppard juga menemukan bahwa enam
dari enam belas siswa menggambarkan proses netralisasi sebagai pencampuran fisika dari asam dan
basa yang tidak menghasilkan produk, tidak memiliki
persamaan reaksi karena yang terjadi adalah perubahan fisika dan proses direpresentasikan menggunakan
diagram dengan tanpa bereaksinya spesies-spesies
kimia. Siswa lainnya menggambarkan netralisasi sebagai proses dominasi asam terhadap basa dimana
asam lebih kuat daripada basa. Ketika siswa ditanya
kapan indikator akan berubah warna, jawaban yang
paling sering terjadi adalah pada pH 7. Sebagian besar
siswa menduga bahwa indikator akan berubah warna
ketika larutan menjadi netral. Beberapa siswa menjelaskan kurva titrasi pada waktu sebelum titik ekivalen,
pada titik ekivalen dan setelah titik ekivalen merupakan sifat berdasar waktu (time-dependent nature)
untuk interaksi antara asam dan basa. Berdasarkan
hasil laporan tersebut nampak bahwa siswa memiliki
pemahaman yang relatif rendah terkait interaksi kimia, netralisasi dan pH.
Materi titrasi asam-basa yang diberikan di kelas
XI program IPA pada semester empat, diperoleh setelah materi asam-basa. Sebagaimana disebutkan diatas bahwa materi asam-basa merupakan materi
yang bersifat abstrak, konsekuensinya materi tersebut membutuhkan penjelasan sampai pada level mikroskopik. Level mikroskopik tidak dapat dipisahkan
dari dua level representasi yang lainnya karena mengandung informasi yang saling terkait (inter-connectedness) dengan dua level representasi yang lainnya. Representasi makroskopik dalam materi titrasi
asam-basa diperoleh dari aktivitas eksperimen dengan mengamati gejala makroskopik dari hasil percobaan yaitu terjadinya perubahan warna dari indikator.
Kemudian fenomena makroskopik yang ditimbulkan
tersebut direpresentasikan secara simbolik dengan
menggunakan persamaan reaksi dan menentukan pH
larutan menggunakan persamaan matematika. Adanya informasi yang saling terkait antara tiga level
representasi ini menyebabkan siswa harus mampu
‘bergerak’ dari satu level representasi ke level representasi yang lainnya.
Pentingnya peranan tiga level representasi dalam
proses pembelajaran kimia, menyebabkan peneliti
ingin mengetahui pemahaman siswa tentang materi
titrasi asam-basa pada tiga level representasi. Selain
itu materi titrasi asam-basa merupakan salah satu
masalah penting yang harus diteliti mengingat masih
relatif rendahnya pemahaman siswa terkait netralisasi dan pH (Sheppard, 2006). Pentingnya penelitian
ini juga disebabkan karena materi asam-basa yang
mendasari materi titrasi asam-basa merupakan materi yang sulit bagi kebanyakan siswa karena konsepnya yang bersifat abstrak (Suyanti, 2010).
Keabstrakan materi asam-basa dapat diminimalisir dengan memberikan penjelasan menggunakan
representasi mikroskopik (level molekuler). Pendekatan dalam pembelajaran kimia yang menggunakan
level molekuler untuk menjelaskan suatu fenomena
kimia disebut sebagai pendekatan mikroskopik. Davidowitz & Chittleborough, (2009) menyatakan level
molekuler tidak dapat diamati secara langsung, oleh
karena itu merupakan suatu hal yang penting untuk
memberikan gambaran/visualisasi pada level molekular kepada siswa. Hal ini dilakukan untuk membantu
siswa dalam mengembangkan model mental siswa,
mengingat penjelasan kimia yang hampir selalu bergan-tung pada level molekular atau level mikroskopik.
Gabel (1993) mengindikasikan pengajaran yang
melibatkan karakteristik materi dalam skala partikel
(level mikroskopik) akan membantu siswa membuat
hubungan antara tiga level representasi dalam pembelajaran kimia. Adanya penjelasan pada karakteristik
materi dalam skala partikel (level mikroskopik) akan
meningkatkan pemahaman siswa. Hal ini disebabkan
karena dengan adanya penjelasan pada level mikroskopik, maka level mikroskopik tidak dapat dipisahkan
dengan level sensori (makroskopik) atau representasi
simbolik. Akibatnya satu atau dua level yang lain akan
masuk secara simultan. Oleh karena itu adanya penjelasan karakteristik materi dalam skala partikel (level
mikroskopik) kepada siswa, menyebabkan siswa cenderung dapat menghubungkan pengetahuannya pada
dua atau tiga level representasi. Devetak, et al.,
(2007) menambahkan bahwa representasi mikroskopik merupakan elemen penting, tidak hanya untuk
menjelaskan pengamatan eksperimental kepada siswa, tetapi juga dalam proses evaluasi pengetahuan
siswa.
Penggunaan representasi mikroskopik dalam
pembelajaran kimia selain dapat meningkatkan pemahaman siswa juga memiliki keuntungan yang lain yaitu
(1) memberikan pemahaman konseptual yang utuh
dan menyeluruh kepada siswa, sehingga siswa tidak
membuat interpretasi sendiri dalam memberikan
gambaran mikroskopik. Hal ini dapat membantu mengurangi terjadinya miskonsepsi, karena banyak miskonsepsi yang terjadi dalam kimia berasal dari ketidakmampuan untuk memvisualisasikan struktur dan
Indrayani, Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik dan Simbolik...
proses pada level mikroskopik (Tasker dan Dalton,
2006), (2) dapat menjelaskan suatu konsep mikroskopik dan mengaplikasikannya dalam memecahkan masalah masalah matematik, (3) menjelaskan pengamatan eksperimental kepada siswa dan dapat digunakan
untuk mengevaluasi pengetahuan siswa (Devetak,
et al., 2007), serta (4) dapat meningkatkan ingatan
siswa, karena dengan adanya penjelasan pada level
mikroskopik pengetahuan yang diperoleh siswa menjadi utuh pada tiga level representasi (Devetak, et
al., 2004).
Beberapa hasil penelitian terkait penggunaan representasi mikroskopik terhadap pemahaman siswa
dilakukan oleh beberapa peneliti. Smith dan Metz
(1996:235) dalam penelitiannya menyimpulkan bahwa
strategi mengajar kimia menggunakan bantuan visual
secara mikroskopik dapat menjelaskan konsep sebelum menerapkan perhitungan matematika. Hal ini
akan meningkatkan pemahaman dan ingatan siswa
dengan memberi kesempatan siswa menggambarkan
representasi kimia secara mikroskopik. Pertanyaan
yang melibatkan representasi mikroskopik dapat
mengevaluasi pemahaman siswa pada beberapa konsep kimia.
Devetak, et al., (2007) menyatakan bahwa dengan melibatkan representasi mikroskopik dalam proses pendidikan dalam kelas kimia dapat membantu
siswa untuk mengembangkan pemahaman mendalam
pada konsep-konsep serta mengembangkan kemampuan memecahkan masalah. Hasil interviu dengan
siswa menunjukkan bahwa mereka akan memperoleh pemahaman materi kimia larutan lebih baik jika
konsep tersebut dijelaskan pada level mikroskopik.
Berdasarkan uraian tersebut dan beberapa hasil
penelitian yang mendukung, maka diharapkan pembelajaran ulang dengan pendekatan mirkoskopik dapat meningkatkan pemahaman siswa pada materi titrasi asam-basa.
METODE
Penelitian ini menggunakan rancangan penelitian
deskriptif dan rancangan penelitian eksperimen semu.
Rancangan penelitian deskriptif digunakan untuk
mendeskripsikan pemahaman makroskopik, simbolik
dan mikroskopik siswa serta kesalahan pemahaman
siswa pada soal-soal makroskopik, simbolik dan mikroskopik pada materi titrasi asam-basa, sedangkan
rancangan penelitian eksperimen semu yaitu nonequivalent control group design digunakan untuk
mengetahui keefektifan penggunaan pendekatan mi-
211
kroskopik untuk meningkatkan pemahaman makroskopik, simbolik dan mikroskopik siswa. Subjek penelitian ini adalah siswa kelas XI-IPA 2 (kelas eksperimen) dan XI-IPA 3 (kelas kontrol) SMA Negeri 2
Sumbawa Besar. Kelas eksperimen diberi pembelajaran ulang dengan pendekatan mikroskopik dan kelas
kontrol diberi pembelajaran ulang tanpa pendekatan
mikroskopik.
Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini
meliputi tes pemahaman makroskopik, simbolik dan
mikroskopik. Tes pemahaman makroskopik berbentuk tes uraian berupa penyimpulan hasil pengamatan
sifat larutan asam-basa yang ditunjukkan dengan perubahan warna indikator pada titrasi asam-basa.
Pengamatan sifat larutan dilakukan sebelum titik ekuivalen, pada titik ekuivalen dan setelah titik ekuivalen. Tes simbolik berbentuk tes uraian berupa penulisan persamaan reaksi netralisasi dan menghitung pH
larutan dari titrasi asam-basa sebelum titik ekuivalen,
pada titik ekuivalen dan setelah titik ekuivalen.Tes
mikroskopik berupa gambaran mikroskopik titrasi
asam-basa berdasarkan konsep asam-basa Arrhenius
dan Bronsted-Lowry sebelum titik ekuivalen, pada
titik ekuivalen dan setelah titik ekuivalen dengan bentuk pilihan ganda dengan lima alternatif jawaban. Validitas isi diuji oleh tim ahli dan reliabilitas soal tes makroskopik dan mikroskopik dihitung menggunakan
Spearman-Brown dan reliabilitas soal tes simbolik
dihitung menggunakan Alpha Cronbach’s.
Analisis deskriptif digunakan untuk memperoleh
simpulan tentang tingkat pemahaman siswa dalam
menyelesaikan soal-soal pada level makroskopik, mikroskopik dan simbolik serta kesalahan pemahaman
yang terjadi pada level makroskopik, mikroskopik dan
simbolik. Data tingkat pemahaman diperoleh dari hasil pretes sedangkan data kesalahan pemahaman diperoleh dari wawancara.
Analisis statistik yang digunakan dalam penelitian
terdiri dari uji prasyarat dan uji hipotesis. Uji prasyarat meliputi uji normalitas dan uji homogenitas. Uji
normalitas dilakukan dengan uji Kolmogorov-Smirnov
dan uji homogenitas dilakukan dengan uji Levene.
Uji hipotesis dilakukan dengan uji anacova.
HASIL & PEMBAHASAN
Tingkat Pemahaman Siswa
Tingkat Pemahaman Makroskopik
Rerata persentase tingkat pemahaman makroskopik siswa dalam menentukan sifat larutan berda-
212 Jurnal Pendidikan Sains, Volume 1, Nomor 2, Juni 2013, Halaman 109-120
sarkan perubahan warna indikator untuk kelas eksperimen dan kelas kontrol pada keadaan sebelum titik
ekuivalen sebesar 84,0% dan untuk kelas kontrol
75,3%, pada titik ekuivalen untuk kelas eksperimen
sebesar 73,5% dan kelas kontrol sebesar 82,0% sedangkan pada keadaan setelah titik ekuivalen untuk
kelas eksperimen sebesar 84,0% dan kelas kontrol
sebesar 70,8%. Angka ini menunjukkan bahwa secara umum tingkat pemahaman makroskopik siswa baik untuk kelas eksperimen maupun kelas kontrol tergolong tinggi. Sebagian kecil siswa masih salah dalam
menyimpulkan sifat larutan yang ditentukan dari perubahan warna indikator. Hal ini mungkin disebabkan
karena siswa belum dapat memahami dengan benar
hubungan antara warna indikator dengan sifat larutan.
Tingkat Pemahaman Simbolik (Persamaan
Reaksi Netralisasi)
Secara umum tingkat pemahaman simbolik siswa dalam menuliskan persamaan reaksi netralisasi
baik kelas eksperimen dan kelas kontrol sebelum diberi perlakuan memiliki pola yang sama untuk keempat jenis titrasi yaitu, rerata persentase untuk kategori
benar menuliskan zat yang terbentuk dan fase zat
(BZBF) yaitu 54,4% lebih besar daripada rerata persentase benar menuliskan zat yang terbentuk (BZ)
yaitu 12,3%. Hal ini mungkin disebabkan karena semua zat yang bereaksi dan yang terbentuk berfase
aqueous (aq) kecuali air yang berfase liquid (l), sehingga siswa tidak megalami kesulitan dalam menuliskan fase zat. Sedangkan rerata persentase untuk
kategori benar menuliskan zat yang terbentuk dan
fase zat dan reaksi netralisasi (BZBFBR) sangat rendah yaitu 3,6 %. Hal ini menunjukkan bahwa siswa
mengalami kesulitan dalam menuliskan reaksi netralisasi titrasi asam-basa.
Pemahaman siswa tentang reaksi netralisasi
menurut konsep asam-basa Arrhenius bukan persamaan reaksi ionisasinya melainkan pengertian asam
dan basa menurut Arrhenius, hal ini menunjukkan
bahwa siswa mengalami kesulitan dalam menuliskan
reaksi ionisasi dari HCl dan NaOH yang pada akhirnya H+ dan OH  akan bereaksi membentuk molekulmolekul air. Sehingga terjadilah reaksi netralisasi.
Perhitungan pH Larutan
Persentase tingkat pemahaman simbolik siswa
dalam menentukan pH larutan pada keempat jenis
titrasi asam-basa kelas eksperimen dan kelas kontrol
untuk kategori benar menentukan mol zat (BM)
42,9%, kategori benar menentukan mol dan konsen-
trasi zat (BMBK) 5,4% dan kategori benar menentukan mol, konsentrasi zat (BMBKBP) 22,7%. Rerata
persentase untuk kategori BM lebih besar daripada
rerata persentase untuk kategori BMBK. Hal ini menunjukkan bahwa siswa mengalami kesulitan dalam
menentukan konsentrasi zat yang bereaksi. Kemungkinan disebabkan karena siswa tidak memahami dengan benar bahwa konsentrasi merupakan mol dibagi
volume total larutan, sehingga jika perhitungan konsentrasi tidak menggunakan volume larutan total, akan
berimbas pada perolehan konsentrasi yang salah.
Dalam hal ini lebih dari separuh siswa tidak mengalami kesulitan dalam menentukan mol zat yang bereaksi dan yang tersisa pada keadaan sebelum titik ekuivalen. Hal ini mungkin disebabkan karena siswa sudah mengetahui volume dari masing-masing zat yang
bereaksi dengan tepat, sehingga mol yang diperoleh
pun akan benar. Sedangkan rerata persentse kategori
BMBKBP adalah 22,7%, hal ini menunjukkan bahwa
kemampuan simbolik siswa dalam menentukan pH
larutan titrasi asam-basa masih tergolong sangat rendah. Hal ini disebabkan karena pemahaman siswa
tentang konsep asam-basa, larutan penyangga dan
hidrolisis garam belum baik dan benar, padahal untuk
menentukan pH larutan untuk keempat jenis titrasi
asam basa memerlukan pemahaman yang baik tentang konsep asam kuat basa kuat, asam lemah basa
lemah, larutan penyangga serta hidrolisis garam.
Tingkat Pemahaman Mikroskopik
Tingkat pemahaman mikroskopik untuk keempat jenis titrasi melibatkan gambaran mikroskopik
berdasarkan konsep asam-basa Arrhenius dan konsep
asam-basa Bronsted-Lowry. Rerata persentase kelas
eksperimen dan kelas kontrol untuk kemampuan mikroskopik sebelum diberi perlakuan pada keempat
jenis titrasi berdasarkan konsep asam-basa Arrhenius
sebesar 18,5% dan berdasarkan konsep asam-basa
Bronsted-Lowry sebesar 22,9%. Secara umum dapat disimpulkan bahwa tingkat pemahaman mikroskopik siswa dalam menentukan gambaran mikroskopik
sebelum titik ekuivalen masih rendah. Hal ini mungkin
disebabkan karena siswa berpengetahuan bahwa garam dalam air tidak terurai, semisal NaCl dalam air
tetap menjadi NaCl, tidak terurai menjadi ion Na+
dan ion Cl  . Akibatnya dalam memilih gambaran
mikroskopik, siswa memilih jawaban yang terdapat
NaCl tidak terurai. Rerata persentase kemampuan
mikroskopik berdasarkan konsep asam-basa Bronsted-Lowry lebih besar daripada rerata persentase
kemampuan mikroskopik berdasarkan konsep asam-
Indrayani, Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik dan Simbolik...
basa Arrhenius, hal ini bukan disebabkan sematamata karena siswa lebih memahami konsep asambasa Bronsted-Lowry dibandingkan konsep asambasa Arrhenius, namun disebabkan karena pilihan jawaban benar pada opsi jawaban gambaran mikroskopik berdasarkan konsep asam-basa Arrhenius, sama
dengan opsi jawaban benar pada opsi jawaban gambaran mikroskopik berdasarkan konsep asam-basa
Bronsted-Lowry hanya saja ion H+ diganti dengan
ion H3O+, sehingga sebagian siswa memilih opsi jawaban tersebut.
Disamping itu rendahnya kemampuan siswa dalam menentukan gambaran mikroskopik mungkin disebabkan karena siswa tidak mampu melihat hubungan antara representasi simbolik dengan gambaran
mikroskopik. Sehingga menurut siswa antara representasi simbolik dengan gambaran mikroskopik tidak
saling berkaitan. Hal ini menunjukkan siswa kesulitan
dalam mentransfer dan menghubungkan antara fenomena makroskopik, representasi simbolik dan dunia
mikroskopik. Dalam hal ini kebanyakan siswa mengalami kesulitan untuk ‘bergerak’ diantara TingkatTingkat representasi.
Faktor lain yang dapat menyebabkan rendahnya
pemahaman mikroskopik siswa karena umumnya
pembelajaran kimia yang hanya menekankan pada
Tingkat makroskopik dan simbolik saja, Tingkat mikroskopik cenderung diabaikan. Akibatnya siswa
membuat interpretasi sendiri tentang gambaran mikroskopik berdasarkan pemahaman makroskopik dan
simbolik yang diperoleh. Hal ini didukung oleh pernyataan Mocerino (2002), yang menyatakan bahwa representasi mikroskopik yang ada pada siswa merupakan hasil dari interpretasi siswa dari informasi yang
mereka terima.
Kesalahpahaman Siswa
Pada Tingkat Makroskopik
Kesalahan yang dialami siswa dalam menentukan sifat larutan berdasarkan perubahan warna indikator adalah siswa belum memahami hubungan antara perubahan warna indikator dengan sifat larutan.
Siswa menentukan sifat larutan bukan berdasarkan
warna indikator tetapi berdasarkan jumlah mol masing-masing reaktan. Akibatnya sifat larutan pada
titik ekivalen adalah netral. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman pada Tingkat makroskopik pertama adalah pada titik ekivalen sifat larutan selalu
netral.
213
Kesalahan lain yang dialami siswa dalam menentukan sifat larutan adalah siswa menentukan sifat
larutan sudah berdasarkan perubahan warna indikator tetapi tidak menghubungkan warna indikator dengan range pH yang dimiliki oleh indikator tersebut.
sehingga ketika warna indikator tidak berubah siswa
menganggap sifat larutan juga tidak berubah. Siswa
tidak memahami bahwa indikator fenolftalein yang
digunakan pada titrasi asam kuat dan basa kuat
mempunyai range pH antara 8,2-10,0 (tak berwarnamerah muda), sehingga pada titik ekuivalen warna
larutan tetap tak berwarna karena pH larutan masih
kurang dari 8,2. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman pada tingkat makroskopik kedua adalah sifat
larutan adalah tetap apabila warna indikator juga tetap
atau tidak berubah.
Pada Tingkat Simbolik
Kesalahan yang dialami siswa dalam menuliskan
persamaan reaksi netralisasi berdasarkan konsep asam-basa Arrhenius adalah siswa tidak memahami
reaksi netralisasi. Siswa mengartikan reaksi netralisasi sebagai pengertian asam basa menurut Arrhenius.
Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman simbolik
pertama adalah reaksi netralisasi menurut konsep asam-basa Arrhenius adalah pengertian asam-basa
menurut konsep asam-basa Arrhenius. Kesalahan
lain pada pemahaman simbolik siswa terjadi pada
penentuan pH larutan pada titrasi asam kuat basa
kuat setelah titik ekuivalen. Siswa mengalami kesulitan dalam menentukan rumus yang digunakan dalam
menentukan pH larutan. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman simbolik kedua adalah penentuan pH
larutan setelah titik ekivalen pada titrasi asam kuat
dan basa kuat menggunakan rumus asam lemah.
Kesalahan lainnya pada pemahaman simbolik
siswa terjadi pada penentuan pH larutan pada titrasi
asam lemah dan basa kuat setelah titik ekuivalen.
Siswa belum memahami dengan benar tentang konsep larutan penyangga dan hidrolisis garam. Sehingga
diperoleh kesalahan pemahaman simbolik ketiga adalah penentuan pH larutan pada titrasi asam lemah
dan basa kuat pada titik ekuivalen menggunakan rumus larutan penyangga dan setelah titik ekuivalen
menggunakan rumus hidrolisis. Kesalahan lain pada
pemahaman simbolik siswa terjadi pada penentuan
pH larutan pada titrasi asam lemah dan basa lemah
sebelum titik ekuivalen. Siswa belum memahami dengan benar tentang konsep larutan penyangga. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman simbolik keempat adalah penentuan pH larutan pada titrasi asam
214 Jurnal Pendidikan Sains, Volume 1, Nomor 2, Juni 2013, Halaman 109-120
lemah dan basa lemah sebelum titik ekuivalen menggunakan rumus larutan penyangga.
Pada Tingkat Mikroskopik
Kesalahan yang dialami siswa dalam memberikan gambaran mikroskopik disebabkan karena pemahaman siswa yang belum benar tentang derajat ionisasi asam kuat, basa kuat, asam lemah dan basa lemah, serta pemahaman siswa tentang ionisasi garamgaram yang terbentuk dari asam kuat basa kuat, asam
lemah basa kuat, basa lemah asam kuat serta asam
lemah dan basa lemah. Pemahaman ini akan berimbas terhadap gambaran mikroskopik garam-garam
yang terbentuk apakah akan terionisasi sempurna,
terionisasi sebagian atau tidak terionisasi. Kesalahan
pada pemahaman mikroskopik siswa adalah bahwa
siswa beranggapan bahwa garam dalam air tidak terionisasi. Siswa tidak memahami bahwa garam yang
terbentuk dari asam kuat basa kuat akan terionisasi
sempurna. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman
mikroskopik pertama adalah siswa beranggapan bahwa garam yang terbentuk tidak terionisasi.
Kesalahan lain pada pemahaman mikroskopik
siswa adalah bahwa siswa beranggapan bahwa garam dalam air tidak terionisasi. Siswa tidak memahami
bahwa pada titrasi basa lemah dan asam kuat pada
titik ekuivalen garam yang terbentuk akan mengalami
hidrolisis, sehingga larutan sudah tidak netral lagi hidrolisis kation (M+) akan menghasilkan H+ akibatnya
larutan akan bersifat asam. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman mikroskopik kedua adalah siswa
beranggapan bahwa pada titik ekuivalen dalam larutan hanya ada garam sehingga larutan bersifat netral.
Kesalahan lain pada pemahaman mikroskopik
siswa adalah bahwa siswa beranggapan bahwa asam
lemah dan basa lemah terionisasi sempurna. Siswa
belum memahami dengan benar bahwa asam lemah
dan basa lemah tidak terionisasi sempurna. Sehingga
diperoleh kesalahan pemahaman mikroskopik ketiga
adalah siswa beranggapan bahwa asam lemah dan
basa lemah terionisasi sempurna. Kesalahan lain pada pemahaman mikroskopik siswa adalah bahwa siswa beranggapan bahwa larutan bersifat asam atau
basa dilihat dari ada atau tidaknya kation atau anion
dari garam yang terbentuk. Siswa beranggapan bahwa pembawa sifat basa dari MOH adalah ion M+.
Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman mikroskopik keempat adalah bahwa siswa beranggapan pembawa sifat basa dari MOH adalah kationnya yaitu
M+ .
Kesalahan lain pada pemahaman mikroskopik
siswa adalah bahwa siswa beranggapan bahwa larutan bersifat asam atau basa dilihat dari ada atau tidaknya kation atau anion dari garam yang terbentuk.
Siswa telah memahami bahwa berdasarkan konsep
asam-basa Bronsted-Lowry dihasilkan H3O+, tetapi
mereka tidak memahami bagaimana terbentuknya
H3O+. Sehingga diperoleh kesalahan pemahaman mikroskopik kelima adalah siswa beranggapan H3O+
terbentuk dari H2O yang bereaksi dengan H+.
Keefektifan Pendekatan Mikroskopik
Sebagai Upaya untuk Meningkatkan
Pemahaman Siswa
Berdasarkan hasil analisis kovarian (Anakova)
dengan bantuan program SPSS 16.0 for windows,
terlihat bahwa nilai probabilitas Sig (0,000) < 0,05
sehingga dapat diputuskan bahwa Ho ditolak, berarti
ada pengaruh yang positif dan signifikan antara pemberian pembelajaran ulang dengan pendekatan mikroskopik terhadap tingkat pemahaman makroskopik,
simbolik dan mikroskopik siswa.
Hal di atas memperlihatkan bahwa pemberian
pembelajaran ulang dengan pendekatan mikroskopik
mampu meningkatkan pemahaman konseptual siswa,
hal ini dimungkinkan karena: (1) adanya penjelasan
pada tingkat mikroskopik dapat membantu siswa dalam menjelaskan pengamatan eksperimental yang telah dilakukan (Devetak, et al., 2007); (2) dapat membantu siswa dalam menghubungkan gambaran mikroskopik dengan aplikasinya dalam memecahkan
masalah matematik, dalam hal ini penulisan persamaan reaksi netralisasi dan penentuan pH larutan pada
titrasi asam-basa; (3) dapat meningkatkan ingatan
siswa, karena dengan adanya penjelasan pada Tingkat
mikroskopik pengetahuan yang diperoleh siswa menjadi utuh pada tiga Tingkat representasi (Devetak, et
al., 2004).
Temuan Penelitian Terpenting
Selain ditemukan kesalahan pemahaman pada
Tingkat makroskopik, simbolik dan mikroskopik, juga
ditemukan kesalahan pemahaman konseptual pada
materi titrasi asam-basa. Pemahaman konseptual adalah pemahaman tentang teori-teori, fakta-fakta, aturan-aturan, deskripsi dan peristilahan kimia. Siswa
berpengetahuan garam belum bisa terbentuk ketika
mol HCl dan mol NaOH tidak seimbang. Garam baru
Indrayani, Analisis Pemahaman Makroskopik, Mikroskopik dan Simbolik...
terbentuk ketika mol HCl dan mol NaOH seimbang
yaitu pada titik ekivalen. Siswa berpemahaman bahwa HCl dan NaOH tidak dapat bereaksi bila jumlah
molnya belum seimbang. Hal ini menunjukkan bahwa
siswa tidak memahami konsep ikatan kimia, ionisasi
dan kesetimbangan kimia. Hal ini didukung oleh pernyataan Sheppard (2006) yang menyatakan bahwa
topik asam-basa merupakan materi yang padat secara konseptual dan membutuhkan pemahaman yang
diintegrasikan pada banyak konsep ikatan kimia seperti karakteristik partikel dalam materi, sifat dan
komposisi larutan, strukur atom, ikatan ionik dan kovalen, simbol, formula dan persamaan reaksi, ionisasi
serta kesetimbangan.
Terjadinya kesalahan pemahaman konseptual
tersebut juga disebabkan karena konsep-konsep yang
mendasari materi asam-basa belum dipahami siswa
dengan baik dan benar. Akibatnya siswa cenderung
mengalami kesulitan dalam memahami konsep-konsep selanjutnya. Hal ini sejalan dengan salah satu
karakteristik ilmu kimia yang diungkapkan oleh Kean
dan Middlecamp (1985) yaitu konsep kimia bersifat
berurutan dan berjenjang. Sehingga siswa mengalami
kesulitan, yang dapat mengakibatkan terjadinya kesalahan pemahaman dalam mengaitkan pengetahuan
yang telah ada sebelumnya dengan pengetahuan
yang baru dipelajari.
Kesalahan pemahaman konseptual ini mungkin
juga disebabkan karena penjelasan pada tingkat mikroskopik yang cenderung diabaikan. Hal ini mengakibatkan siswa membuat interpretasi sendiri tentang
gambaran mikroskopik berdasarkan pemahaman makroskopik dan simbolik yang diperoleh. Mocerino
(2002), juga menyatakan bahwa representasi mikroskopik yang ada pada siswa merupakan hasil dari interpretasi siswa dari informasi yang mereka terima. Konsekuensinya siswa mungkin akan mengalami kesalahan pemahaman atau kesalahan konsep. Hal ini
didukung oleh pernyataan Tasker dan Dalton (2006)
yang menyatakan bahwa banyaknya kesalahan konsep yang terjadi dalam kimia berasal dari ketidakmampuan siswa untuk memvisualisasikan struktur dan
proses pada tingkat mikroskopik.
SIMPULAN & SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan
yang telah diuraikan, maka dapat diambil simpulan
sebagai berikut. (1) Tingkat pemahaman makroskopik
215
siswa adalah tinggi, sedangkan tingkat pemahaman
simbolik dan mikroskopik siswa adalah sangat rendah. (2) Kesalahan pemahaman makroskopik yang
teridentifikasi adalah siswa tidak memahami bahwa
warna yang ditunjukkan oleh indikator berhubungan
dengan sifat larutan. Kesalahan pemahaman simbolik
yang teridentifikasi adalah: (i) siswa tidak dapat menulis reaksi ionisasi; dan (ii) siswa tidak dapat memilih
rumus yang digunakan untuk menghitung pH larutan.
Kesalahan pemahaman mikroskopik yang teridentifikasi adalah siswa tidak dapat memberikan gambaran
mikroskopik dari larutan asam kuat, basa kuat, asam
lemah, basa lemah, dan larutan garam karena mereka
tidak memahami ionisasi yang terjadi. (3) Pendekatan
mikroskopik menghasilkan peningkatan kemampuan
siswa dalam menyelesaikan soal-soal makroskopik,
simbolik dan mikroskopik lebih tinggi dibandingkan
pendekatan konvensional. (4) Temuan terpenting dalam penelitian ini adalah siswa beranggapan bahwa
garam baru dapat terbentuk jika jumlah mol asam
dan mol basa yang bereaksi sama.
Saran
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat diajukan beberapa saran yaitu: (1) dalam membelajarkan
dan mengevaluasi materi titrasi asam-basa sebaiknya
guru melibatkan tiga level representasi makroskopik,
mikroskopik dan simbolik sehingga siswa mendapatkan pemahaman konseptual yang utuh; (2) perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang bagaimana korelasi antara pemahaman makroskopik, mikroskopik
dan simbolik baik pada materi titrasi asam-basa maupun materi kimia yang lainnya.
DAFTAR RUJUKAN
Barke, H.D, Hazari, A & Yitbarek, S. 2009. Students Misconception and How To Overcome. In Misconceptions In Chemistry. New York: Springer.
Bowen, C.W., & Bunce, D.M. 1997. Testing for Conceptual
Understanding in General Chemistry. The Chemical Educator, Volume 2 Issue 2.
Calik, M & Ayas, A. 2005. A Comparison of Level Understanding of Eight-Grade Students and Science
Teachers Related to Selected Chemistry Concepts.
Journal of Research in Science Teaching, Vol.
42(6), 638-667.
Chandrasegaran, A.L, Treagust, D.F & Mocerino, M. 2007.
The development of A Two-Tier Multiple-choice
Diagnostic Instrument For Evaluating Secondary
216 Jurnal Pendidikan Sains, Volume 1, Nomor 2, Juni 2013, Halaman 109-120
School Students’ Ability To Describe And Explain
Reactions Using Multiple Levels of representation.
Chemistry education Research and Practice, Vol.
8(3), 293-307.
Chittleborough, G.D., Treagust, D.F & Mocerino, M. 2002.
Constraints to the development of First Year University Chemistry Students’ Mental Model of
Chemical Phenomena. Teaching and Learning Forum 2002: Focusing on the Students.
Davidowitz, B., & Chittleborough, G.D. 2009. Linking The
Macroscopic and Sub-microscopic Levels: Diagrams. In J. K. Gilbert and D. F. Treagust (Eds.),
Multiple Representation of Chemical Education.
New York: Springer.
Devetak, I, Urbancic, M., Wissiak-Grm, K.S., Krnel, D., &
Glazar, S. A.2004. Submicroscopic As A Tool For
evaluating Students’ Chemical Conceptions. Acta
Chimica Slovenica, Vol. 51, 799-814.
Devetak, I., Vogrinc, J., & Glazar, S.A. 2007. Assessing 16Year-Old Students’ Understanding of Aqueous Solution at Submicroscopic Level. Research In
Science Education, Vol 39, 157-179.
Gabel, D.L. 1993. Use of the Particle Nature of Matter in
Developing Conseptual Understanding. Journal
of Chemical Education,Vol 70(3), 193-194.
Hinton, M.E., & Nakhleh, M.B. 1999. Students’ Microscopic, Macroscopic and Symbolic Representations
of Chemical Reaction. The Chemical Educator, Vol
4(5):158-167.
Kean, E. & Middlecamp, C. 1985. Panduan Belajar Kimia
Dasar. Jakarta: Gramedia.
Sirhan, G. 2007. Learning Difficulties in Chemistry: An
Overview. The Journal of Turkish Science Education, 4(2), 2-20.
Slaubaugh, W.H. & Parsons, T.D. 1972. General Chemistry
3rd Edition. New York: Mc Graw-Hill Book Company.
Sheppard, K. 2006. High School Students’ Understanding
of Titrations and Related Acid-Base Phenomena.
Chemistry Education Research and Practice, Vol
7(1). 32-45.
Smith, K.J., & Metz, P.A. 1996. Evaluating Students Understanding of Solution Chemistry Through Microscopic Representation. Journal of Chemical Education, Vol 73(3): 233-235.
Suyanti. 2010. Strategi Pembelajaran Kimia. Yogyakarta:
Graha Ilmu.
Tasker, R & Dalton, R. 2006. Research Into Practice: Visualization Of The Molecular World Using Animations. Chemistry education Research and Practice, 7(2),
141-159.
Fly UP