Kemampuan Argumentasi Ilmiah siswa MA Darul ulum Banda Aceh konsep Mekanika Gerak

 

Studi Eksplorasi pada siswa MA Darul Ulum Banda Aceh

(Untold-Research : Draf Disertasi yang tak selesai kami tulis kembali dengan beberapa Revisi semoga bermanfaat)

Samsul Bahri, S.Pd., M.Pd.

Guru Fisika MA Darul Ulum Banda Aceh 

Email: asamsulbahri@gmail.com

Abstrak

Penelitian ini bertujuan untuk mengukur kemampuan nalar argumentasi ilmiah konseptual siswa kelas 12 MA Darul Ulum Banda Aceh pada materi mekanika, khususnya kinematika dan dinamika. Metode yang digunakan adalah studi eksplorasi dengan teknik deep interview guna mengungkap secara mendalam cara berpikir dan argumentasi ilmiah siswa. Sampel penelitian terdiri dari siswa kelas 12 yang dipilih secara purposive. Data dikumpulkan melalui wawancara mendalam dengan serangkaian pertanyaan terbuka mengenai konsep-konsep fisika, seperti Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB), Hukum Newton (I, II, dan III), gesekan, kekekalan momentum, energi kinetik dan potensial, serta konsep-konsep lain dalam mekanika. Hasil penelitian menunjukkan bahwa meskipun sebagian siswa sudah mampu menghitung secara numerik, mereka seringkali gagal menyampaikan asumsi dan alasan konseptual yang mendasari perhitungan tersebut. Temuan ini mengindikasikan perlunya penguatan strategi pembelajaran yang tidak hanya berfokus pada penghafalan rumus, melainkan juga pada pengembangan kemampuan argumentasi ilmiah. Implikasi penelitian ini diharapkan dapat memberikan rekomendasi bagi para pendidik untuk meningkatkan pendekatan pembelajaran berbasis inkuiri dan diskusi argumentatif guna mengoptimalkan pemahaman konsep fisika siswa.

Kata Kunci: Nalar argumentasi ilmiah, mekanika, kinematika, dinamika, deep interview, MA Darul Ulum Banda Aceh

---

Pendahuluan

Kemampuan berpikir kritis dan kemampuan berargumentasi ilmiah merupakan kompetensi penting dalam pembelajaran fisika. Di era globalisasi dan informasi seperti sekarang, kemampuan untuk mengkritisi, mengaitkan data, dan menyusun argumen yang logis sangat diperlukan agar siswa tidak hanya mampu menghafal rumus, melainkan juga memahami konsep secara mendalam. Penelitian ini dilatarbelakangi oleh temuan bahwa banyak siswa pada jenjang kelas 12 di MA Darul Ulum Banda Aceh masih menunjukkan kesulitan dalam menyusun argumentasi ilmiah yang koheren. Misalnya, dalam penghitungan waktu jatuh sebuah benda pada GLBB, siswa sering kali fokus pada penerapan rumus matematis tanpa menjelaskan asumsi seperti pengabaian hambatan udara atau kekonstanan percepatan gravitasi.

Penelitian yang dilakukan oleh Samsul Bahri (2012) dalam Jurnal Serambi Ilmu mengungkapkan pentingnya penggunaan multiple representasi dan argumentasi ilmiah dalam pembelajaran fisika. Penelitian tersebut menyatakan bahwa argumentasi ilmiah merupakan proses berpikir yang kompleks dan mencakup penyusunan klaim, penyajian bukti, dan penalaran yang menghubungkan keduanya. Dalam konteks ini, penelitian yang akan dilaksanakan bertujuan untuk mengukur dan menganalisis secara mendalam bagaimana siswa mengartikulasikan pemahaman konsep mekanika melalui argumentasi ilmiah.

Seiring dengan meningkatnya tuntutan kurikulum yang menekankan pada pengembangan kompetensi berpikir kritis, penelitian ini dianggap relevan untuk memberikan gambaran mengenai kekuatan dan kelemahan argumentasi ilmiah siswa. Dengan pendekatan deep interview, penelitian ini diharapkan dapat menggali lebih jauh aspek kognitif dan afektif yang mempengaruhi proses argumentasi ilmiah siswa.

---

Tinjauan Pustaka

Argumentasi Ilmiah dan Pembelajaran Fisika
Menurut Bahri (2012), argumentasi ilmiah merupakan kegiatan berpikir yang melibatkan pengumpulan data, penyusunan klaim, serta pengembangan penalaran logis untuk menghubungkan bukti dengan klaim yang diajukan. Dalam pembelajaran fisika, argumentasi ilmiah tidak hanya membantu siswa dalam memahami konsep secara mendalam tetapi juga mengembangkan keterampilan berpikir kritis yang esensial untuk menghadapi permasalahan nyata.

Beberapa penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa siswa seringkali kesulitan dalam menyusun argumentasi yang utuh. Misalnya, dalam konteks grafik kinematika, siswa cenderung menghafal rumus tanpa memberikan penjelasan konseptual mengenai transformasi energi atau perubahan momentum (Parmalo et al., 2016; Risnawati et al., 2016). Temuan ini menyoroti perlunya pendekatan pembelajaran yang lebih menekankan pada pemahaman konsep dan pengembangan argumentasi ilmiah.

Strategi Pembelajaran dan Pendekatan Inkuiri
Pembelajaran berbasis inkuiri dan diskusi telah terbukti efektif dalam meningkatkan kemampuan berpikir kritis dan argumentasi ilmiah (Sulaiman, 2019). Dengan menerapkan pendekatan tersebut, guru dapat memberikan ruang bagi siswa untuk mengeksplorasi ide-ide, mengemukakan pertanyaan, dan membangun argumen secara sistematis. Penelitian ini akan mengkaji sejauh mana penerapan pendekatan tersebut berpengaruh pada kemampuan argumentasi ilmiah siswa, khususnya dalam konteks materi mekanika.

Kendala dalam Pengembangan Argumentasi Ilmiah
Hasil studi pendahuluan menunjukkan bahwa kendala utama yang dihadapi siswa meliputi:

1. Penghafalan Rumus Secara Mekanistik: Banyak siswa fokus pada penghitungan matematis tanpa pemahaman mendalam mengenai asumsi yang mendasari.
2. Kurangnya Penjelasan Asumsi: Misalnya, dalam soal GLBB, siswa sering kali gagal menyebutkan bahwa penghitungan didasarkan pada pengabaian hambatan udara dan asumsi gravitasi konstan.
3. Keterbatasan Pengembangan Penalaran: Siswa belum mampu mengintegrasikan konsep-konsep fisika secara menyeluruh untuk menghasilkan argumen ilmiah yang utuh.

Temuan-temuan ini mendorong perlunya penelitian lebih lanjut guna mengidentifikasi secara sistematis kendala-kendala yang muncul serta mengembangkan strategi pembelajaran yang dapat meningkatkan kemampuan argumentasi ilmiah siswa.

---

Metode Penelitian

Desain Penelitian
Penelitian ini menggunakan pendekatan kualitatif dengan metode studi eksplorasi. Teknik pengumpulan data utama adalah deep interview, yang memungkinkan peneliti menggali secara mendalam pandangan, proses berpikir, dan strategi argumentasi ilmiah siswa dalam menjawab soal-soal konsep mekanika. Desain penelitian ini bersifat deskriptif dan interpretatif untuk memahami fenomena yang terjadi di lapangan.

Sampel Penelitian
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah siswa kelas 12 MA Darul Ulum Banda Aceh yang dipilih secara purposive. Pemilihan sampel dilakukan berdasarkan kriteria tertentu, seperti kemampuan dasar dalam fisika dan keterlibatan aktif dalam diskusi kelas. Jumlah sampel yang diambil adalah 30 siswa, yang dianggap mewakili karakteristik populasi kelas 12 di sekolah tersebut.

Instrumen dan Prosedur Pengumpulan Data
Instrumen utama yang digunakan adalah pedoman wawancara mendalam yang mencakup pertanyaan-pertanyaan terbuka mengenai:

• Perhitungan dan pemahaman konsep Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB).
• Penerapan Hukum Newton (I, II, dan III) dan identifikasi gaya-gaya yang bekerja pada suatu benda.
• Penghitungan gaya gesekan dan pemahaman peran gesekan dalam mempertahankan kecepatan konstan.
• Penerapan konsep kekekalan momentum dan energi dalam tabrakan serta transformasi energi kinetik dan potensial.
• Pemahaman konsep gerak melingkar, percepatan sentripetal, dan hubungan antara kecepatan sudut serta kecepatan linear.

Prosedur pengumpulan data dilakukan dengan cara melakukan wawancara langsung di ruang kelas atau tempat yang nyaman bagi siswa. Wawancara direkam dan ditranskrip secara lengkap agar data yang diperoleh dapat dianalisis secara mendalam.

Teknik Analisis Data
Data yang diperoleh dari wawancara dianalisis dengan teknik analisis tematik. Peneliti mengidentifikasi tema-tema utama yang berkaitan dengan:

1. Penggunaan dan penerapan rumus matematika dalam perhitungan.
2. Penyebutan dan penjelasan asumsi dasar dalam perhitungan fisika.
3. Kemampuan menghubungkan bukti empiris dengan klaim konseptual.
4. Tingkat kedalaman penalaran dan pengintegrasian konsep-konsep fisika.

Setelah tema-tema tersebut diidentifikasi, peneliti melakukan triangulasi data dengan membandingkan hasil wawancara dengan dokumen pendukung, seperti catatan kelas dan hasil tes argumentasi ilmiah sebelumnya.

---

Hasil dan Pembahasan

1. Penghitungan pada Gerak Lurus Berubah Beraturan (GLBB)
Pada soal GLBB, siswa diminta menghitung waktu yang diperlukan sebuah bola untuk jatuh dari ketinggian 80 meter tanpa kecepatan awal. Hasil wawancara menunjukkan bahwa sebagian besar siswa mampu menghitung waktu jatuh menggunakan rumus $h = \frac{1}{2}gt^2$ dengan nilai gravitasi $g$ diasumsikan sebesar 9,8 m/s². Namun, ketika ditanya mengenai asumsi yang mendasari perhitungan tersebut, banyak siswa hanya menyebutkan pengabaian hambatan udara tanpa menjelaskan secara konseptual bagaimana hal tersebut mempengaruhi keakuratan hasil.

Pembahasan:

• Kekuatan: Siswa menunjukkan kemampuan matematis yang baik dalam mengaplikasikan rumus.
• Kelemahan: Kurangnya argumentasi yang mendalam mengenai asumsi; siswa tidak menyadari bahwa pengabaian hambatan udara merupakan simplifikasi dari kondisi nyata.
• Implikasi: Guru perlu menekankan pentingnya penyebutan asumsi dalam setiap perhitungan fisika agar siswa dapat memahami keterbatasan model matematis.

2. Penerapan Hukum Newton
a. Hukum Newton I (Inersia):
Dalam soal mengenai buku yang diam di atas meja, siswa umumnya mengidentifikasi adanya gaya gravitasi dan gaya normal yang bekerja berlawanan arah. Meskipun demikian, banyak siswa tidak menguraikan secara mendalam bagaimana kedua gaya tersebut saling menyeimbangkan sehingga menghasilkan keadaan kesetimbangan statis.

b. Hukum Newton II (F = m × a):
Pada soal kereta dengan massa 500 kg dan percepatan 2 m/s², siswa mampu menghitung gaya total yang bekerja. Namun, penjelasan mengenai hubungan antara massa dan percepatan serta alasan mengapa hasil perhitungan tersebut berlaku secara konseptual sering kali tidak lengkap.

c. Hukum Newton III (Aksi-Reaksi):
Ketika ditanya mengapa saat mendorong dinding tubuh tidak bergerak, sebagian siswa menyatakan bahwa dinding memberikan gaya yang sama besar namun berlawanan arah. Meski demikian, penjabaran mengenai contoh penerapan lain dari hukum aksi-reaksi kerap kali terbatas atau tidak disebutkan sama sekali.

Pembahasan:

• Kendala Umum: Siswa cenderung menghafal rumus dan konsep dasar tanpa mengintegrasikan penjelasan konseptual yang mendalam.
• Rekomendasi: Penerapan metode pembelajaran berbasis inkuiri dan diskusi kelompok dapat membantu siswa mengembangkan argumentasi yang lebih komprehensif.

3. Analisis pada Gaya Gesekan
Dalam soal mengenai gaya yang diperlukan untuk mempertahankan kecepatan konstan pada sebuah kotak bermassa 10 kg dengan koefisien gesekan 0,4, siswa mampu menghitung gaya gesekan dengan benar menggunakan rumus $F_{\text{gesekan}} = \mu \times m \times g$. Namun, diskusi tentang peran gesekan dalam menyeimbangkan gaya dorong dan mempertahankan kecepatan konstan tidak diuraikan secara menyeluruh.

Pembahasan:

• Pengamatan: Walaupun perhitungan numerik dilakukan dengan benar, penjelasan konseptual tentang peran gesekan kurang mendalam.
• Saran: Guru sebaiknya mengaitkan perhitungan matematis dengan fenomena fisika nyata melalui simulasi atau demonstrasi langsung agar siswa dapat menghubungkan teori dengan praktik.

4. Kekekalan Momentum dan Energi
Soal mengenai tabrakan elastis dua kereta mainan menunjukkan bahwa beberapa siswa memahami bahwa kedua kereta akan memantul dengan kecepatan yang sama, namun banyak yang kesulitan menjelaskan prinsip kekekalan momentum dan energi kinetik secara terintegrasi. Demikian pula, pada soal mengenai energi kinetik dan potensial, siswa mampu menghitung ketinggian maksimum bola, namun penjelasan tentang transformasi energi selama gerakan vertikal masih dangkal.

Pembahasan:

• Analisis: Keterampilan perhitungan matematis sudah memadai, namun kemampuan argumentasi ilmiah dalam mengaitkan konsep kekekalan dan transformasi energi masih perlu ditingkatkan.
• Implikasi: Penggunaan pendekatan pembelajaran berbasis eksperimen dan diskusi kasus dapat memperdalam pemahaman konseptual siswa.

5. Penguasaan Konsep Gerak Melingkar dan Rotasi
Dalam soal mengenai gerak melingkar, siswa diminta menghitung kecepatan linear dan percepatan sentripetal. Siswa yang telah menguasai rumus dasar, seperti $v = \frac{2\pi r}{T}$ dan $a_{\text{s}} = \frac{v^2}{r}$, sering kali tidak mengaitkan penjelasan tersebut dengan konsep kecepatan sudut. Demikian pula, pada soal mengenai dinamika rotasi, perhitungan torsi dilakukan dengan benar, tetapi hubungan antara torsi, momen inersia, dan percepatan sudut tidak dijelaskan secara menyeluruh.

Pembahasan:

• Kendala: Terjadi fragmentasi dalam pemahaman konsep antara kecepatan sudut, kecepatan linear, dan percepatan sentripetal.
• Rekomendasi: Pengintegrasian konsep melalui latihan soal dan demonstrasi visual (misalnya menggunakan software simulasi) dapat membantu siswa mengaitkan ketiga konsep tersebut secara utuh.

6. Hambatan dalam Penyusunan Argumentasi Ilmiah Secara Umum
Hasil wawancara mengungkapkan bahwa sebagian besar siswa cenderung hanya menghafal rumus dan langkah-langkah perhitungan tanpa mampu menyusun rantai argumentasi ilmiah yang koheren. Kendala utama yang muncul meliputi:

• Minimnya penjelasan asumsi dasar yang digunakan dalam perhitungan.
• Kurangnya kemampuan untuk mengaitkan bukti matematis dengan penalaran konseptual.
• Ketergantungan pada metode pembelajaran tradisional yang menekankan penghafalan daripada diskusi kritis.

Pembahasan:

• Faktor Penyebab: Pengalaman belajar yang kurang mendalam dalam hal diskusi argumentatif dan minimnya latihan analisis konseptual menjadi faktor penyebab utama.
• Implikasi Pendidikan: Guru perlu mengembangkan strategi pembelajaran yang mengutamakan pendekatan inkuiri, di mana siswa didorong untuk mempertanyakan, mendiskusikan, dan menyusun argumen ilmiah secara berkelompok maupun individu.
• Rekomendasi: Penggunaan metode pembelajaran aktif, seperti debat ilmiah atau proyek kolaboratif, diharapkan dapat meningkatkan kemampuan nalar argumentasi ilmiah siswa.

Perbandingan dengan Penelitian Terdahulu
Hasil penelitian ini sejalan dengan temuan-temuan sebelumnya yang menyatakan bahwa siswa sering kali menunjukkan kelemahan dalam menyusun argumentasi ilmiah yang mendalam. Studi oleh Risnawati et al. (2016) dan Parmalo et al. (2016) menyoroti kesulitan dalam interpretasi grafik kinematika dan transformasi energi. Penelitian Samsul Bahri (2012) juga menekankan pentingnya penggunaan multiple representasi dalam pembelajaran fisika untuk meningkatkan argumentasi ilmiah. Dengan demikian, penelitian ini memperkuat kembali argumen bahwa pengembangan kompetensi berpikir kritis dan argumentasi ilmiah harus menjadi fokus utama dalam pembelajaran fisika di tingkat sekolah menengah atas.

Implikasi Hasil Penelitian
Berdasarkan temuan yang diperoleh, terdapat beberapa implikasi penting bagi dunia pendidikan, khususnya dalam pengajaran fisika:

1. Pengembangan Strategi Pembelajaran:
   Guru perlu mengintegrasikan pendekatan inkuiri dan diskusi argumentatif dalam setiap materi pembelajaran. Misalnya, saat membahas GLBB atau Hukum Newton, guru dapat mengajukan pertanyaan kritis yang mendorong siswa untuk mempertanyakan asumsi dan mengaitkan konsep secara konseptual.

2. Pemanfaatan Teknologi dan Alat Bantu Visual:
   Penggunaan simulasi komputer, video demonstrasi, dan alat peraga interaktif dapat membantu siswa memahami fenomena fisika secara lebih menyeluruh dan mengembangkan argumentasi ilmiah yang kuat.

3. Pelatihan Guru:
   Guru perlu mendapatkan pelatihan khusus dalam menerapkan metode pembelajaran aktif dan inkuiri agar mampu mendampingi siswa dalam menyusun argumentasi ilmiah secara sistematis.

4. Penilaian Otentik:
   Sistem penilaian sebaiknya tidak hanya mengukur kemampuan perhitungan matematis, tetapi juga menilai kemampuan siswa dalam menyusun argumen ilmiah. Hal ini dapat dilakukan melalui penilaian formatif yang mengutamakan portofolio, presentasi, dan diskusi kelompok.

---

Kesimpulan

Penelitian ini mengungkapkan bahwa meskipun siswa kelas 12 MA Darul Ulum Banda Aceh sudah cukup mahir dalam melakukan perhitungan matematis pada konsep mekanika, terdapat kekurangan signifikan dalam kemampuan mereka untuk menyusun argumentasi ilmiah yang utuh. Temuan menunjukkan bahwa:

• Siswa cenderung menghafal dan menerapkan rumus secara mekanistik tanpa menjelaskan asumsi dasar yang mendasari perhitungan.
• Kemampuan untuk mengintegrasikan konsep-konsep fisika secara holistik melalui penalaran logis masih perlu dikembangkan.
• Pendekatan pembelajaran tradisional yang berfokus pada penghafalan kurang mendukung perkembangan kompetensi berpikir kritis dan argumentasi ilmiah.

Oleh karena itu, sangat disarankan agar para pendidik menerapkan strategi pembelajaran berbasis inkuiri, penggunaan media interaktif, serta evaluasi otentik yang mampu mengukur kemampuan argumentasi ilmiah siswa. Upaya-upaya tersebut diharapkan dapat meningkatkan kualitas pembelajaran fisika dan mempersiapkan siswa untuk menghadapi tantangan ilmu pengetahuan di tingkat yang lebih tinggi.

Penelitian ini memberikan kontribusi penting dalam memahami kendala-kendala dalam pengembangan argumentasi ilmiah siswa dan menawarkan dasar untuk pengembangan strategi pembelajaran yang lebih efektif di lingkungan sekolah menengah atas. Implikasi dari penelitian ini tidak hanya relevan untuk konteks MA Darul Ulum Banda Aceh, tetapi juga dapat diterapkan secara lebih luas untuk meningkatkan kompetensi berpikir kritis dan argumentasi ilmiah di berbagai jenjang pendidikan.

---

Daftar Pustaka

1. Bahri, S. (2012). Penggunaan Multiple Representasi dan Argumentasi Ilmiah dalam Pembelajaran Fisika. Jurnal Serambi Ilmu, 13(1), 46–50.
2. Parmalo, Y., Djudin, T., & Oktavianty, E. (2016). Deskripsi Kemampuan Menafsirkan Grafik Kinematika Siswa Kelas X SMA Negeri 3 Sungai Kakap. Jurnal Pendidikan dan Pembelajaran Khatulistiwa, 5(7).
3. Risnawati, M., Pasaribu, R., & Syamsu. (2016). Keterampilan Berpikir Kritis Siswa pada Konsep Mekanika di SMA Negeri 5 Palu. E-Jurnal Pendidikan Fisika.
4. Sulaiman, D. (2019). Kemampuan Pemecahan Masalah dan Argumentasi Ilmiah Siswa pada Materi Dinamika Gerak Rotasi. Jurnal Pendidikan Sains.
5. Samsul Bahri. (2012). Penggunaan Multiple Representasi dan Argumentasi Ilmiah dalam Pembelajaran Fisika. Jurnal Serambi Ilmu.

---

Artikel di atas diharapkan dapat menjadi acuan bagi peneliti dan pendidik dalam mengembangkan strategi pembelajaran yang meningkatkan kemampuan nalar argumentasi ilmiah siswa, khususnya pada mata pelajaran fisika. Dengan pendekatan yang lebih terintegrasi antara perhitungan matematis dan penalaran konseptual, diharapkan siswa dapat menguasai konsep-konsep mekanika secara lebih mendalam dan mampu mengaplikasikannya dalam konteks kehidupan nyata.