Apa Itu Energi?

Pada siklus pembelajaran empiris-abduktif. Untuk menjelaskan konsep energi, pada awalnya siswa disuruh melakukan eksperimen dengan menggunakan bola Newton, bandul, dan beberapa sistem tambahan yang menggambarkan berbagai sumber energi dan perpindahan energi, yang disebut sebagai eksplorasi awal. Kemudian para siswa dapat mengajukan pertanyaan dan mengemukakan hipotesis yang mungkin saja terjadi untuk menjelaskan sifat dan transfer energi dari satu bagian sistem (sumber energi) ke bagian yang lain (penerima energi). Definisi energi dalam istilah gerak, gerak disimpan, dan asal perpindahan transfer gerak.

Kemudian siswa diberikan informasi awal, yaitu bahwa alam semesta terdiri dari benda-benda yang selalu bergerak relatif terhadap satu sama lain. Gerakan ini dapat menyebabkan tabrakan antara objek dan perubahan arah gerakannya atau dua benda tersebut menempel satu sama lain, dalam kasus ini gerakan relatif akan dihentikan atau ditangkap dan disimpan. Gerakan yang disimpan itu mungkin dapat dilepaskan jika benda ditabrak oleh benda bergerak atau benda.

Melalui penyelidikan ini, siswa memperoleh pemahaman tentang energi sebagai gerak dan gerak tersimpan yang dapat dilepas untuk menyebabkan hal-hal lain bergerak yaitu, melakukan pekerjaan dan istilah-istilah lainnya seperti energi potensial, energi kinetik, dan daya.

Pada bagian eksplorasi pertama siswa diminta untuk melakukan demonstrasi dimana setiap siswa atau kelompok siswa ditantang untuk mengidentifikasi variabel yang berbeda. Kemudian mengkondisikan siswa untuk melakukan tes. Saat setiap variabel diuji, semua siswa dapat mengamatinya. Kemudian mereka menulis hasil pengamatannya di papan tulis. Siswa akan menghasilkan pertanyaan kausal berdasarkan pengamatan mereka. Dan menulisnya kembali di papan tulis.

Pada akhir bagian ini kita mendiskusikan hipotesis alternatif siswa memiliki siswa yang akan dilanjutkan ke bagian 2 dalam bentuk diskusi yang sebaiknya harus mendorong siswa untuk berpikir tentang apa yang kemungkinan apa yang terjadi tentang percobaan tersebut.

Kemudian dilanjutkan pada Ekplorasi bagian 2 dimana siswa melakukan percobaan dan variabel yang harus diuji oleh siswa meliputi jumlah ring, panjang string, jumlah pendulum, jarak antara pendulum dan ketatnya string horisontal.

Bagian berikutnya adalah pengenalan istilah dengan membandingkan pengamatan pada eksplorasi bagian 1 dan 2 dimana siswa telah mengamati gerak dan transfer gerak dari satu objek, melalui objek-objek yang tidak bergerak ke objek lain yang menerima gerak. Dalam tahap ini diperkenalkan istilah sumber gerak, gerak penerima, dan transfer gerak untuk merujuk pada obyek dan interaksi mereka.

Tahap berikutnya adalah penerapan konsep yang dilakukan secara diskusi dengan beberapa contoh tambahan seperti sumber energi, transfer energi dan lain-lain. Contohnya seperti gerakan lengan seseorang yang berasal dari gerakan (energi) dari otot-otot mereka. Gerakan (energi) dari pesawat kertas berasal dari gerakan (energi) dari tangan dan lengan seseorang. Gerakan (energi) dari bantingan pintu yang berasal dari gerakan (energi) dari molekul udara yang terjadi secara tiba-tiba oleh angin. Gerakan api dari sepotong pembakaran kayu yang berasal dari energi potensial yang tersimpan di hutan. Sehingga dalam tahap ini siswa  dapat menerapkan konsep-konsep tersebut ke dalam beberapa konteks yang baru. Definisi energi sebagai gerakan akan diperkuat saat siswa mengidentifikasi sumber gerak dalam beberapa objek.

Akhirnya siswa mendiskusikan pengamatan dan jawaban mereka terhadap pertanyaan-pertanyaan yang diajukan dalam buku siswa.

Memikirkan Kembali Isi dari Mata Pelajaran Fisika

Sebagai hasil dari penelitian dua dekade terakhir, peneliti pendidikan fisika mengetahui banyak sekali tentang bagaimana konsep fisika siswa dan apa yang membuat instruksi menjadi efektif. Beberapa penelitian merekomendasikan pembelajaran yang lebih menekankan pada aktifitas siswa atau pembelajaran yang berbasis inkuiri dan fokus penelitian terhadap kemampuan kognitif siswa lebih meningkat.

Pada saat meningkatnya jumlah informasi yang tersedia, dan ketika kesuksesan dunia kerja lebih banyak ditentukan oleh keterampilan pekerja untuk dipindahkan dan kecerdasan emosional daripada basis pengetahuan mereka, memasukkan angka ke dalam hafalan persamaan-persamaan fisika tampaknya seperti latihan yang sia-sia. Sayangnya kebanyakan pengalaman yang dilakukan dalam mata pelajaran fisika adalah kegiatan memasukkan angka yang tidak berguna.

Mengatasi Fragmentasi

Biasanya, guru mengajarkan topik-topik fisika secara terpisah antara satu topik dengan topik yang lainnya, bahkan juga terjadi pada mata pelajaran yang lain. Sehingga tidak mengejutkan bila siswa tidak mampu melihat hubungan antara topik satu dengan yang lainnya dan bahwa kesatuan ilmu fisika yang ilmuwan temukan sebenarnya sangatlah menarik. Kesulitan menghubungkan antar topik ini juga diperburuk oleh buku teks yang menyediakan pertanyaan diakhir bab yang menunjukkan seolah-olah hanya merujuk pada isi satu bab tersebut.

Anggota konferensi merekomendasikan untuk mengatasi fragmentasi tersebut dengan cara berfokus pada bagaimana sistem berubah terhadap waktu. Sebagai contoh, perubahan ruang, suhu dan kelistrikan dapat diperlakukan secara bersama-sama dibandingkan dalam bab yang terpisah pada kinematika, fisika termal, dan elektromagnetisme.

Penekanan karakteristik hirarkis ide-ide fisika juga berfungsi untuk menekankan kesatuan fisika. Physicists think in terms of Fisikawan berpikir tentang konsep sentral dan prinsip-prinsip dasar, seperti bidang dan konservasi energi, tetapi siswa awalnya cenderung berpikir tentang fragmen yang tidak berhubungan dari semua informasi pada tingkat yang sama pentingnya. Ketika sifat hirarkis fisika dibuat secara tegas untuk siswa dan mereka diwajibkan untuk alasan dari prinsip-prinsip dasar, pembelajaran mereka meningkat.

Fisika untuk Hari Ini

Pada dasarnya, tidak terlalu sulit mengenalkan siswa pada aspek-aspek fisika kontemporer jika fokusnya adalah interpretasi kualitatif tentang fenomena dan prinsip-prinsip dasar karena di banyak sekolah menengah dan mata kuliah pengenalan fisika di universitas hanya memuat topik-topik 100 tahun yang lalu. Bahkan pada tingkat yang lebih tinggi, siswa jarang membahas topik tentang penelitian fisikawan yang sedang digunakan saat ini.

Penelitian tradisional fisika telah dibagi menjadi dua, yaitu teoritis dan eksperimen. Namun saat ini bidang kajiannya memiliki kelas ketiga, yaitu komputasi, yang merupakan aspek terpenting dalam fisika untuk hari ini. Karena pendekatan dengan menggunakan komputer untuk menghasilkan pengetahuan, sangat cocok untuk topik fisika kontemporer seperti dinamika nonlinier.

Batas-Batas yang Kabur

Walaupun beberapa kajian penelitian interdisipliner baru yang melibatkan fisika, seperti biofisika memberikan kesempatan bagi fisikawan untuk bekerja sama dengan orang-orang dari disiplin ilmu yang lain yang kemungkinan berpikir dan berpendapat secara berbeda. Namun, yang penting diingat adalah bahwa fisika hanya digunakan untuk menjawab pertanyaan apa dan bagaimana, sedangkan pertanyaan mengapa hanya dapat dijawab dengan menggunakan kajian agama, filsafat dan pandangan dunia. Sebaiknya seorang guru fisika tidak perlu menyiapkan konfrontasi antara fisika dan pandangan hidup siswa mereka, tetapi membatasi penjelasan fisika hanya untuk pertanyaan yang dapat dijawab oleh fisika.

Organisasi Konseptual

Jika kita sebagai seseorang yang ingin mengajarkan fisika secara efektif, apa yang kita ajarkan harus dipengaruhi oleh apa yang kita ketahui tentang bagaimana siswa belajar. Penelitian pendidikan fisika telah menunjukkan secara meyakinkan bahwa bahkan sebelum guru memasuki ruang kelas, siswa telah memiliki ide-ide mereka sendiri tentang dunia dan bagaimana dunia tersebut bekerja, yang kebanyakan sangat berbeda dari penjelasan ilmiah. Untuk menjadi masuk akal bagi siswa dan membimbingnya kepada pembelajaran yang bermakna, kurikulum fisika seharusnya secara jelas memperhitungkan konsep alternatif siswa tersebut dan mencakup strategi khusus untuk membantu siswa mengembangkan pemahaman ilmiah yang dapat diterima. Salah satu strateginya adalah untuk mengenalkan gambaran baru mengenai fenomena fisika.

Urutan isi materi fisika juga penting. Faktor-faktor yang berpengaruh pada urutan topik dan konsep yang diajarkan meliputi tingkat keabstrakannya dan kompleksitas dan sejauh mana mereka akrab terhadap siswa baik melalui daily life experience or previous teaching. pengalaman kehidupan sehari-hari atau pengajaran sebelumnya.

Penekanan yang berbeda untuk orang yang berbeda

Dalam dunia dengan teknologi yang semakin berkembang, beberapa literasi sains untuk semua warga negara menjadi prasyarat baik pada kehidupan sosial maupun pemanfaatannya secara berkelanjutan dan bertanggung jawab atas penggunaan sumber daya di bumi. Oleh karena itu untuk memahami sepenunya tentang isu-isu yang terkait tentang pemanasan global, modifikasi genetik makanan, dan sumber daya yang tidak bisa diperbaharui dengan sumber daya yang bisa diperbaharui, masyarakat harus memahami proses dimana pengetahuan ilmiah dihasilkan, diuji dan dimodifikasi dan mereka harus mampu menilai tingkat kepercayaan dari informasi yang mereka peroleh. Ini merupakan bagian dari belajar cara berpikir ilmiah yang sangat penting untuk diterapkan dalam berbagai konteks dan yang lebih penting lagi adalah mengetahui mana pertanyaan sains yang dijawab secara pasti dan mana yang dijawab secara sementara.

Siswa adalah objek utama sebagai langkah pertama untuk mewujudkan warga negara yang melek sains. Oleh karena itu mereka membutuhkan buku teks baru yang dapat membantu mereka memahami bagaimana pengetahuan ilmiah dibangun.

Guru juga perlu mengetahui bukan hana fisika tetapi bagaimana membuat fisika dapat dimengerti oleh para siswa mereka. Mereka harus dapat menjelaskan mengapa bagian-bagian tertentu dianggap perlu, mengapa siswa sebaiknya harus mengetahuinya, dan bagaimana kaitannya dengan bagian-bagian yang lain baik dalam disiplin maupun tidak, baik dalam teori maupun dalam praktekhow it relates to other propositions, both within the discipline and without, both in theory and in practice." 12 dengan strategi pengajaran yang efektif, analagi, ilustrasi, penjelasan, representasi, dan demonstrasi untuk dapat membuat materi lebih mudah dipahami.

Asal Usul dan cara-cara untuk mengetahui

Masyarakat harus mampu menilai tingkat kepercayaan dari informasi yang mereka terima. Oleh karena itu sejarah dan filsafat sains penting untuk diajarkan di sekolah menengah dan sebagai mata kuliah pengantar di universitas karena dapat membantu mereka memahami bagaimana pengetahuan ilmiah dibuat dan berkembang, dan mengapa beberapa pengetahuan dinilai tidak ilmiah dan pengetahuan lainnya sangat berharga karena dengan alasan budaya atau tidak. Fokus yang lebih besar pada sejarah dan filsafat ilmu akan membantu mengungkapkan sifat dinamis dari pengetahuan ilmiah dan akan memberikan fisika, wajah yang lebih manusiawi sehingga siswa tidak akan menganggap bahwa ilmu pengetahuan itu sebagai fakta-fakta yang tak terbantahkan karena pada dasarnya pengetahuan ilmiah itu terdiri dari model yang dibuat oleh manusia pada waktu dan tempat tertentu dan dapat berevolusi atau digantikan oleh informasi-informasi yang baru tersedia.

Keterampilan

Belajar fisika membutuhkan keterampilan tertentu, yang juga dapat menjadi sarana untuk mengembangkan keterampilan dibidang lainnya. Kesalahan guru adalah menganggap bahwa siswa mereka akan mengembangkan keterampilanya di sepanjang jalan kehidupan mereka, oleh karena itu keterampilan yang mereka dapat diperoleh secara serampangan. Seharusnya keterampilan dapat dikembangkan melalui pengajaran fisika termasuk pemikiran ilmiah dan penalaran, keterampilan eksperimental, pemecahan masalah, dan komputasi. Sehingga walaupun sebagian besar siswa fisika tidak menjadi fisikawan dan peneliti, mereka akan merasakan kegunaan fisika untuk memperoleh tingkat kompetensi dalam keterampilan yang dibutuhkan. Namun keterampilan tersebut tetap harus terjalin dengan isi materi pelajaran. Doing physics requires certain skills, and it can also be a vehicle for the development of certain others.Guru dapat membantu siswa mereka mengembangkan keterampilan tersebut dengan, misalnya, menunjukkan kepada mereka sifat hirarkis fisika, memberi sarana kepada mereka untuk membahas implikasi dari solusi masalah mereka, dan mengharuskan mereka untuk memberikan penjelasan verbal dan fenomena yang dapat dikembangkan melalui kegiatan pembelajaran kooperatif.

Menuju kurikulum abad ke-21

Kekuatan fisika tidak terletak pada tubuh pengetahuan maupun aplikasinyamodern world. tetapi cara berpikirnya. Sehingga cara berpikir ini harus menjadi fokus dari pembelajaran fisika walau bahkan isi mata pelajarannya dan penekanannya masih menjadi bahan perdebatan. Karena keindahan dan kekuatan berpikir seorang fisikawan melibatkan kemampuan untuk mengidentifikasi mana sebagian kecil prinsip-prinsip dasar dan konsep-konsep kunci yang dapat digunakan untuk mendeskripsikan dan memprediksikan berbagai fenomena fisika.

other contexts.Sebuah kurikulum fisika untuk abad ke-21 harus mencakup dimensi manusia tentang apa yang merupakan kegiatan yang sangat manusiawi, generasi pengetahuan tentang dunia fisika. Bahwa pengetahuan generasi tidak terjadi dalam ruang hampa, melainkan selalu tertanam dalam waktu dan tempat, yang dipengaruhi oleh sejarah dan budaya, gairah dan prasangka. their physics courses with an increased sense of wonder and excitement at the marvels of the physical world aSehingga seharusnya siswa seharusnya datang dan pergi pada mata pelajaran fisika mereka  dengan peningkatan rasa heran dan kegairahan pada keajaiban dunia fisika dan cara-cara cerdas di mana manusia telah mencoba dan terus mencoba untuk memahami mereka.

Sedikit Itu Lebih Baik: Meringkas Kurikulum yang Terlalu Padat

Pendekatan yang biasanya dilakukan dalam pembelajaran sains di sekolah adalah pendekatan dengan kosakata dan keterangan yang berat dalam sains aktual yang terus berlanjut hingga sekolah menengah. Sains menjadi latihan dalam menghafal istilah-istilah teknis yang didapat dalam buku teks, yang mungkin mencakup lusinan topik. Padahal, metode ini gagal untuk menghasilkan literasi sains.

Banyak ahli mendeskripsikan bahwa kurikulum sains memiliki topik yang banyak tetapi inti sari yang kurang. Oleh karena itu, mereka merekomendasikan “diet” kurikulum sains sebagai solusi untuk membantu mengeluarkan suatu bangsa dalam keterpurukan prestasi sains.

Sedikit itu memang lebih baik. Sebenarnya guru telah melakukan sendiri pengurangan kurikulum dengan mengurangi topik dalam buku teks mereka, tetapi dengan pendekatan yang sembrono. Oleh karena itu ahli merekomendasikan sekolah untuk menciptakan lebih banyak waktu untuk studi yang mendalam tentang pengurangan jumlah topik yang diajarkan, peringkasan infomasi atau sub topik yang tidak perlu, penekanan hanya pada kosa kata teknis dan menghilangkan pengulangan kata.

Esensi dalam Diet Kurikulum Sains

Langkah pertama adalah melihat bagaimana siswa mempelajari sains. Hasilnya adalah tidak ada konsistensi antara apa yang seharusnya siswa ketahui dan lakukan dalam sains dengan apa yang diajarkan guru di dalam kelas. Beberapa topik sering kali diajarkan dua kali, sedangkan yang lainnya tidak sama sekali. Mengulangi topik tanpa mengembangkan pemahaman yang lebih luas merupakan ciri khas suatu kurikulum yang padat. Sebaliknya, kurikulum seharusnya meninjau kembali dan mengembangkan topik yang telah dipelajari pada tingkatan kelas sebelumnya.

Langkah berikutnya adalah meninjau poin penting dalam sebuah kurikulum dengan merancang garis besar suatu proses untuk memangkas topik, sub topik dan kosa kata. Sebaiknya langkah ini dilakukan secara bertahap dan guru dilibatkan dalam pengambilan keputusan, sehingga proses perubahan dapat dikelola dengan baik. Berikut ini adalah langkah-langkahnya:

1.    Membuat daftar topik dalam kurikulum saat ini atau buku teks.

2.    Membandingkan daftar tersebut dengan tolak ukur tujuan pembelajaran.

3.    Membuat daftar kedua tentang topik-topik yang mungkin untuk dieliminasi karena tidak berhubungan dengan tujuan pembelajaran.

4.    Meminta guru sains untuk menentukan sebuah topik pada satu waktu dan menyisakan waktu tambahan untuk topik tersebut.

5.    Mengevaluasi dampak dari perubahan tersebut.

6.    Kemudian mengulangi kelima langkah tersebut dengan melibatkan lebih banyak topik.

Diet yang Seimbang untuk Pembaharuan

Meringkas kurikulum sains dan menyelaraskannya kepada standar nasional dan daerah adalah bagian dari proses pembaharuan. Bagian lainnya adalah memilih tipe materi kurikuler yang benar. Kemudian baru memungkinkan kita untuk meringkasnya hingga setengah dari kurikulum sains dan membiarkan kita menggunakan kurikulum dengan materi yang lebih sedikit.

Untuk menghasilkan sebuah kurikulum yang berkualitas adalah dengan mengurangi isi. Tetapi tetap melibatkan siswa dalam sains dan dunia nyata serta memberikan waktu untuk siswa untuk mengkomunikasikan pemikiran dan pemahaman mereka.

Sebagai contoh di kelas biologi, pada cara berpikir lama, guru memberikan percobaan kromatografi dan siswa telah menghafalkan definisi dari fotosintesis. Hal ini kemungkinan dapat membuat siswa keliru dengan mempercayai bahwa tumbuhan medapatkan makanannya dari tanah. Sedangkan cara baru akan membiarkan siswa untuk mendiskusikan pemahaman dan membandingkan pemikiran mereka dengan apa yang mereka pelajari di dalam laboratorium. Sehingga siswa akan mampu menjelaskan pengertian fotosintesis dengan kata-kata mereka sendiri, mendemonstrasikan pemahaman mereka terhadap konsep, bukan hanya istilah teknis.

Proses baru memang membutuhkan waktu, tetapi memiliki kesempatan yang lebih baik untuk menghasilkan penguasaan terhadap topik. Penekanan pada kosakata teknis memang merupakan kunci kesuksesan dalam diet kurikulum sains.

Berkomitmen pada Diet

Hanya untuk berpikir secara menyeluruh tentang apa yang harus ditinggalkan dan dibuang dalam kurikulum, membutuhkan waktu hingga dua atau tiga tahun. Proses tersebut harus mencakup program pengembangan substansial profesional, dan mungkin juga melibatkan kemitraan dengan organisasi luar serta upaya pendidikan masyarakat. Dengan mengikutsertakan masyarakat memberikan kesempatan pada administrator dan guru untuk membagi penelitian dengan mereka.

Penting untuk diingat bahwa standar dan tolak ukur nasional dimaksudkan untuk mendeskripsikan inti yang sebenarnya tentang apa yang siswa harus ketahui tentang sains. Tentu saja, beberapa siswa sekolah menengah siap untuk mencerna topik sains yang lebih canggih dalam mata pelajaran sains tingkat tinggi.

Seperti diet yang lain, meringkas kurikulum juga dapat menimbulkan rasa sakit, karena guru akan meninggalkan beberapa topik dan aktifitas favorit mereka. Tetapi hasilnya akan senilai dengan usaha yang dilakukan.

Kuliah Millikan 1999: Dunia Kerja, Pikiran Siswa, dan Sistem Pembelajaran Fisika

Ada pemahaman yang berkembang tentang hasil yang diinginkan untuk pendidikan dan bagaimana kerja dari pikiran siswa serta mengapa mereka memiliki kesulitan belajar mata pelajaran seperti fisika. Percobaan beberapa tahun terakhir dengan sistem pembelajaran terbaru menunjukkan bahwa kita dapat berbuat lebih baik dalam membantu pikiran mereka untuk memperoleh beberapa hasil yang diinginkan.

Gambaran Sistem Pendidikan

Tiga tujuan penting dalam pendidikan fisika, pertama, kita harus memilih pengetahuan konseptual, keterampilan proses, dan karakter personal yang kita ingin diperoleh siswa, yang merupakan materi pokok. Kedua, kita harus menentukan karakteristik pikiran siswa. Yang terakhir, kita harus membangun sebuah sistem pendidikan yang cocok dengan pikiran dan yang dicapai materi pokok.

Karakteristik dari Sumber-Hasil yang Diinginkan Untuk Instruksi Kami

Secara tradisional, tujuan dari seperempat atau satu semester mata pelajaran fisika telah membantu siswa mempelajari konsep fisika dalam 10 atau 15 bab dalam sebuah buku dan mempelajari dan menyelesaikan permasalahan pada akhir bab.

Pada tahun 1956, Benjamin Bloom dan lainnya melaporkan sebuah upaya untuk menilai pembelajaran siswa, yang dikenal sebagai taksonomi Bloom untuk keterampilan kognitif. Objek berbentuk sebuah hirarki dimana keterampilan yang lebih tinggi berada di atas level keterampilan yang lebih rendah. Meskipun mereka sering digunakan secara bersama-sama dalam praktek nyata.

Pendidikan tradisional kita berfokus pada level 1 (pengetahuan), sedikit yang dideskripsikan pada level 2 (pemahaman) dan level 3 (aplikasi). Tiga kemampuan berikutnya (analisis, sintesis, dan evaluasi) jarang diperhatikan dalam instruksi mata pelajaran fisika kita, bahkan pada tingkat yang lebih tinggi.

Dunia kerja merekomendasikan berbagai keterampilan, seperti pemecahan masalah, kerja tim, dan kemampuan komunikasi yang baik. Hal ini karena tidak semua lulusan fisika yang mengejar gelar Ph.D dan sedikit dari mereka yang menjadi profesor. Kebanyakan dari mereka memiliki karir dibidang industri, sektor swasta otonom seperti perusahaan kecil, perusahaan pengembangan perangkat lunak, dan perusahaan konsultan mereka sendiri, dan bekerja dalam bidang fisika, teknik, matematika, kimia, dan geosains pada badan yang dikelola pemerintah serta mengajar fisika di sekolah menengah atau mengajar dan melakukan riset di perguruan tinggi. Hanya sedikit dari pengetahuan fisika yang digunakan untuk bidang pekerjaan tersebut.

Keterampilan yang digunakan oleh mantan lulusan fisika tidak bisa dikembangkan jika tidak ada dasar pengetahuannya. Tetapi isi dari pengetahuan yang mungkin kurang penting untuk digunakan, membantu siswa belajar untuk berpikir, belajar untuk belajar, dan mempelajari keterampilan lain yang diharapkan studi ini. Mencoba mempelajari konsep dan menyelesaikan masalah dalam satu bab buku dalam seminggu tidak tampak sebagai cara untuk mengembangkan keterampilan yang dibutuhkan dalam dunia kerja. Akan lebih baik jika siswa belajar suatu materi lebih mendalam dengan jumlah topik yang sedikit.

Kita dapat menggunakan taksonomi Bloom dan meminta penelitian tentang dunia kerja untuk membantu memilih tujuan dari siswa mata pelajaran fisika, sains, dan teknik. Tujuan setiap orang mungkin berbeda, tetapi diharapkan akan menggambarkan pekerjaan yang luas diwakili oleh penelitian seperti ini.

Karakteristik pikiran dan Kesesuaiannya

Pengetahuan konseptual dalam pembelajaran sering kali dalam bentuk simbol yang abstrak. Simbol memiliki makna yang tepat dan dikombinasikan dalam aturan yang harus digunakan dengan benar. Sebaliknya, pikiran manusia menghubungkan dengan baik gambaran-gambaran yang menekankan fitur kualitatif  bukan merupakan informasi tepat yang rinci. Manusia diakui mengikuti pola hewan yang mencoba untuk mencocokkan pengalaman baru dengan peristiwa sebelumnya. Tetapi gambaran simbol fisika bukanlah peristiwa sebelumnya yang umum. Manusia dapat mempelajari sebuah sistem simbol-simbol yang abstrak.

Permulaan siswa fisika adalah sebagai seorang anak kecil, tanpa perintah, berhasil memperoleh makna kata-kata dan aturan untuk menggunakannya untuk berkomunikasi dengan orang lain. Kata sangat abstrak baik dalam bentuk tulisan dan dalam variasi intonasi yang disebabkan oleh suara mereka. Namun anak mengembangkan makna untuk beberapa kata-kata abstrak dengan menghubungkan mereka terhadap citra visual simultan benda nyata atau perilaku nyata (pengalaman kinestetik). Kemampuan anak untuk memperoleh bahasa baru menurun sesuai dengan usia. Otak tampaknya membuat hubungan-hubungan dengan cara yang membuat akuisisi ini lebih sulit. Dalam pendidikan fisika, siswa memiliki Pelajaran fisika pertama mereka baik setelah usia ketika bahasa akuisisi lebih mudah. Pendidikan fisika tradisional kita sering memperkenalkan kuantitas atau konsep baru menggunakan kuantitas lainnya dan konsep dalam bentuk simbol yang abstrak yang tidak memiliki arti bagi siswa. Citra (rujukan) jarang digunakan ketika memperkenalkan konsep baru dan kuantitas. Siswa yang diajarkan dengan cara ini tidak sukses pada tes yang mengukur pemahaman konseptual mereka.

Sistem Pembelajaran yang Membantu Pikiran Mencapai Hasil yang Diinginkan

Beberapa bagian penting dari sistem pembelajaran yang dapat membantu membuat kesesuaian dengan pikiran, yaitu:

1.    Problem solving, merupakan keterampilan untuk menyelesaikan permasalahan kompleks dunia yang sebenarnya. Keterampilan ini ada pada urutan teratas dari daftar keterampilan yang sering digunakan dalam dunia kerja.

Permasalahan dunia nyata berbeda dengan masalah yang ditemukan dalam buku teks. Permasalahan dunia nyata sulit untuk didefinisikan karena pemecah masalah tidak menghitung kuantitas tertentu yang tidak diketahui.

Pemecah masalah harus memutuskan  apakah pengetahuan konseptual digunakan pada beberapa masalah kecil dan informasi yang tidak diketahui yang dibutuhkan untuk menyelesaikan beberapa bagian masalah. Ini membutuhkan siswa untuk mengatur dan mempelajari mengakses pengetahuan konseptual.

Sebaliknya permasalahan diakhir bab meminta nilai pasti dari satu atau dua kuantitas yang tidak diketahui dan menyediakan semua informasi yang tidak diketahui yang dibutuhkan untuk masalah dan tidak lebih. Permasalahan ini tidak ada kemiripan dengan permasalahan dunia yang sebenarnya.

Oleh karena itu dalam beberapa tahu terakhir, tipe permasalahn alternatif dikembangkan untuk membantu siswa mempelajari keterampilan lebih baik, yang dibutuhkan untuk menyelesaikan permasalahan yang sebenarnya. Sebagai contoh: Case Study Problems, Context Rich Problems, Video-Enhanced Problems, Physlets, Synthesis Multimedia Problems, Estimation Problems, dan Experiment Problems.

2.    Desain, merupakan keterampilan yang paling sering digunakan lulusan fisika dalam dunia kerja. Desain melibatkan sintesis pengetahuan siswa untuk menyelesaikan beberapa tugas yang merupakan keterampilan Bloom yang berada pada level tertinggi.

3.    Epistemologi

Siswa menggunakan beberapa proses sains untuk memperoleh pemahaman fisika mereka. Mereka mengamati fenomena, membuat penjelasan kualitatif, dan desain percobaan untuk membuktikan penjelasan mereka. Mereka memilih kuantitas fisika untuk digunakan dalam deskripsi kuantitatif dari fenomena tersebut dan menemukan percobaan atau hubungan teoritis antara kuantitas ini. Mereka menggunakan landasan konsep untuk membuat prediksi tentang hasil pembuktian percobaan yang baru. Kemudian mengaplikasikannya untuk menganalisis permasalahan tersebut. Siswa mengembangkan keterampilan proses investigasi yang dibutuhkan dalam dunia kerja.

4.    Active Learning

Banyak penelitian mengindikasikan bahwa pencapaian siswa meningkat ketika siswa berpartisipasi secara aktif dalam pembelajaran, yaitu ketika mereka berinteraksi dengan rekan untuk alasan proses fisika baik secara kualitatif maupun kuantitatif. Proses berbicara dan mendengar siswa meningkatkan pembelajaran mereka dan mudah-mudahan meningkatkan keterampilan komunikasi.

5.    Kerja tim, merupakan kemampuan yang berpengaruh penting dalam menghasilkan pendapatan dan produktifitas. Penelitian menemukan bahwa cooperative learning berpengaruh besar dalam pencapaian daripada pembelajaran berbasis instruksi.

6.    Learning to learn

Miskonsepsi dan Remediasi pada Materi Mekanika

Kebanyakan soal Mekanika dapat dipecahkan dengan tiga hukum saja, yaitu Hukum I, II dan III dan Hukum Gravitasi Newton. Sebenarnya pengetahuan seperti fakta atau prinsip yang perlu dihafalkan dalam Fisika lebih sedikit daripada dua mata pelajaran lain seperti Biologi dan Kimia.

Namun, kebanyakan siswa/mahasiswa tidak berhasil dalam mengerjakan soal-soal fisika. Banyak dari materi fisika, khususnya Mekanika, siswa membawa pengaruh intuisi dan prakonsep yang telah terbentuk oleh pengalaman dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini karena sepanjang hidupnya siswa/mahasiswa telah berpengalaman dengan gaya dan benda yang bergerak. Pengalaman tersebut belum tentu menghasilkan pengetahuan yang benar yang sesuai dengan ilmu. Intuisi dan prakonsep tersebut sering justru mengganggu pelajaran Mekanika daripada membantu. Oleh karena itu, setiap pengajar harus menyadari dulu seperti apa dan prakonsep dan pengalaman yang sudah ada di dalam kepala siswa dan kemudian dia harus menyesuaikan pelajaran dan cara mengajarnya dengan prapengetahuan tersebut.

Daftar Miskonsepsi pada Materi Mekanika

No	Miskonsepsi	Kenyataan	Solusi
1	Sebagian siswa menganggap bahwa benda hanya bisa diam kalau sama sekali tidak ada gaya yang bekerja padanya, maka gaya gravitasi dan gaya normal dianggap nol.	Benda diam ketika resultan gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan nol.	Guru mendemonstrasikan dua orang mendorong meja dalam arah yang berlawanan.
2	Sebagian siswa tidak memahami hakekat gaya normal.	Gaya normal adalah gaya reaksi terhadap deformasi, gaya normal adalah Hooke. Buku menekan meja, atom-atom permukaan meja ditekan ke bawah (seperti menekan pegas) lalu permukaan meja yang dideformasi menekan kembali dan menghasilkan gaya normal pada buku.	Guru menekankan konsep gaya normal dapat dengan menunjukkan video atau menganalogikannya dengan analogi pegas.
3	Siswa sering menganggap gaya normal sebagai lawan dari gaya gravitasi pada benda.	Gaya normal tegak pada permukaan.	Guru menekankan bahwa karena gaya normal tersebut adalah reaksi dari terhadap deformasi maka sudah seharusnya arahnya tegak pada permukaan apapun.
4	Banyak siswa tidak memahami akibat Hukum Newton I.	Benda diam hanya bisa terus diam kalau resultan gaya sama dengan nol dan resultan dari semua momen adalah nol. Jika resultan gaya pada benda tidak nol maka bendanya akan dipercepat.	Guru melakukan demosntrasi, dapat dengan balok.
5	Dalam keadaan diam gesekan selalu nol (tidak ada gesekan statis, hanya ada gesekan dinamis).	Jika benda didorong dan tidak bergerak gaya gesekan dianggap lebih besar daripada gaya dorong atau tidak ada. Selain itu gesekan statis diberlakukan sebagai gaya tetap daripada gaya reaksi yang besarnya tergantung gaya aksi yang menyebabkannya.	Guru menekankan konsep gaya gesekan dapat dengan menunjukkan video, dapat pula di demonstrasikan secara langsung dengan mendorong meja ataupun lemari.

Melihat Perbedaan Lembar Kegiatan Praktikum Problem Solving dan Verifikasi pada Materi Pemantulan Cahaya

LKS Problem Solving

A.      Masalah

1.      Saat bersembunyi di balik sebuah dinding ketika bermain petak umpet, jika mengintip teman yang sedang menjaga secara langsung kemungkinan kepalamu akan terlihat olehnya. Oleh karena itu, saat kamu melihat pecahan cermin yang berserakan di dekat posisimu bersembunyi, salah satu pecahan cermin itu lalu kamu gunakan untuk mengintai temanmu. Apa yang dapat kamu lakukan supaya kamu dapat melihat temanmu menggunakan cermin tersebut?

2.      Di depan meja rias, ibumu mengamati bayangannya di cermin pada meja rias tersebut. Kamu melihat ibu tampak menoleh ke kiri dan ke kanan dengan mata tetap memperhatikan dirinya di cermin. Saat kamu bertanya, ibu menjawab ingin memastikan bahwa tatanan rambut bagian belakang terlihat rapi. Ibu juga mengatakan bahwa tampaknya tidak mudah melihat bagian belakang kepalanya. Apa yang akan kamu sarankan kepada ibu supaya beliau dapat melihat bagian belakang kepalanya tanpa harus bersusah payah menoleh ke kanan dan ke kiri?

B.       Alat dan Bahan

Untuk dapat menjawab permasalahan tersebut diperlukan alat-alat sebagai berikut, yaitu:

-          Meja optik

-          Rel presisi

-          Pemegang slaid diafragma

-          Lampu

-          Diafragma 1 celah

-          Cermin

-          Lensa 100 mm

-          Catu daya

-          Mistar

-          Busur derajat

-          Kertas milimeter blok

C.       Prediksi

Dengan menggunakan peralatan yang telah di jelaskan sebelumnya, kalian bisa menjawab permasalahan di atas dengan mengamati jalannya sinar yang dipantulkan cermin dan menggambarkan perjalanan sinar tersebut di atas kertas milimeter blok.

1.      Apa yang terjadi jika berkas sinar datang ke sebuah cermin datar?

Jawab: .......................................................................

2.      Bagaimana sinar pantul, jika sinar datang memiliki sudut tertentu terhadap garis horizontal?

Jawab: .......................................................................

D.      Pertanyaan Metode

1.      Apa itu sudut datang?

Jawab: ........................................................................

2.      Apa itu sudut pantul?

Jawab: .............................................................

3.      Bagaimana sinar diarahkan ke cermin supaya sudut datang sinar bernilai tertentu (tidak nol)?

Jawab: .............................................................

4.      Bagaimana cara menggambar berkas sinar datang dengan sudut datang tertentu?

Jawab: .............................................................

5.      Bagaimana cara memperoleh besarnya sudut pantul?

Jawab: .............................................................

6.      Bagaimana menentukan pengaruh sudut datang terhadap sudut pantul?

       Jawab: .............................................................

7.      Berapa banyak pengukuran yang harus dilakukan agar hasilnya baik?

Jawab: .............................................................

8.      Bagaimana bentuk tabel yang digunakan untuk mencatat informasi tentang sudut datang dan sudut pantul hasil percobaan?

Jawab: .............................................................

E.       Eksplorasi

1.      Susunlah alat-alat yang diperlukan seperti gambar di atas dengan urutan sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik. Lensa dipasang pada jarak 10 cm dari sumber cahaya. Jika perlu, putarlah lampu sehingga filamennya pada posisi tegak.

2.      Gambarkan garis vertikal dan horizontal pada kertas seperti yang tampak pada gambar di bawah ini.

3.      Letakkanlah kertas di atas meja optik. Letakkan cermin dengan permukaan datar berhimpit dengan garis vertikal tersebut. Cermin di atas kertas harus menghadap diafragma.

4.      Nyalakanlah lampu.

5.      Jatuhkan sinar sedemikian rupa sehingga sinar datang dan sinar pantul tepat di perpotongan garis horizontal dan garis vertikal. Amati perjalanan sinarnya dan tandai sinar datang dan sinar pantulnya dengan menggunakan pensil (berupa titik pada lintasan sinar).

F.        Pengukuran

Setelah mengeksplorasi alat-alat praktikum, kalian dapat melakukan hal-hal berikut.

1.   Menyingkirkan cermin dari atas meja optik kemudian gunakanlah mistar dan pensil untuk menghubungkan tanda yang menandai jalannya sinar datang dan sinar pantul.

2.   Gunakanlah busur derajat untuk mengukur besarnya sudut pantul. Perhatikan bagaimana besar sudut pantul tiap-tiap pengukuran dengan besar sudut datang yang berbeda-beda dan masukkan data hasil pengamatan ke dalam tabel yang telah di rancang.

G.      Analisis

1.      Perhatikan bagaimana keadaan sinar-sinar yang dipantulkan cermin datar!

2.      Bandingkan antara sudut datang dan sudut pantul!

H.      Kesimpulan

1.      Bagaimana hubungan antara sudut sinar datang dan sudut sinar pantul?

Jawab: .............................................................

2.     Apa yang dapat kamu simpulkan berdasarkan hasil pengamatanmu terhadap pemantulan sinar pada cermin datar? Dapatkah kamu menjelaskan kaitannya dengan masalah yang diterangkan di poin A?

Jawab: .............................................................

LKS Praktikum Verifikasi

A.    Tujuan Percobaan

Menyelidiki sifat pemantulan cahaya.

B.     Alat dan Bahan

-          Meja optik

-          Rel presisi

-          Pemegang slaid diafragma

-          Lampu

-          Diafragma 1 celah

-          Cermin

-          Lensa 100 mm

-          Catu daya

-          Mistar

-          Busur derajat

-          Kertas milimeter blok

C.     Persiapan Percobaan

1.      Susunlah alat-alat yang diperlukan seperti pada gambar di atas dengan urutan sumber cahaya, lensa, diafragma, meja optik. Lensa dipasang pada jarak 10 cm dari sumber cahaya. Jika perlu, putarlah lampu sehingga filamennya pada posisi tegak. Letakkan kertas milimeter blok di atas meja optik.

2.      Taruhlah cermin di atas kertas menghadap diafragma.

3.      Nyalakanlah lampu.

D.    Langkah-langkah Percobaan

1.   Gambarkan garis vertikal dan horizontal pada kertas seperti yang tampak pada gambar di bawah ini.

2.     Letakkanlah kertas di atas meja optik. Letakkan cermin dengan permukaan datar berhimpit dengan garis vertikal tersebut.

3.      Nyalakan lampu, arahkan sinar datang (sinar yang keluar dari diafragma) ke arah permukaan datar tepat di perpotongan antara garis vertikal dan horizontal.

4.      Tandai jejak sinar pada kertas milimeter blok.

5.    Matikan lampu, ambillah kertas dari meja optik. Buatlah garis pada jejak sinar yang telah ditandai.

6.    Ukurlah besar sudut antara garis horizontal dan jalannya sinar datang (sudut datang) dan sudut antara garis horizontal dan sinar pantul (sudut pantul), masukkanlah hasil pengukuran pada tabel hasil pengamatan.

7.      Lakukanlah 3 kali percobaan dengan langkah yang sama dengan sudut datang yang berbeda.

E.     Hasil Pengamatan

(isilah titik-titik di bawah ini)

No	Sudut Datang (i)	Sudut Pantul (r)
1	........................o	........................ o
2	........................ o	........................ o
3	........................ o	........................ o

F.      Kesimpulan

1.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

2.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

3.      Jika sudut datang............, berapakah sudut pantul?

Jawab: .....................

4.   Apa yang dapat kalian simpulkan tentang besar sudut datang dan besar sudut pantul dari ketiga pengamatan dengan sudut datang yang berbeda tersebut?

Jawab: .....................