Desain Praktikum Berbasis STEM Penjernihan Air Menggunakan Koagulan Gel Lidah Buaya (Aloe vera) Pada Pembelajaran Materi Koloid untuk Meningkatkan Kreativitas Peserta Didik
1.
Latar Belakang
Pada abad 21,
masyarakat dihadapkan dengan berkembangnya revolusi industri 4.0 yang
mewajibkan peserta didik untuk menguasai 4C,
Communication (komunikasi),
Collaboration (kolaborasi), Critical
Thinking (berpikir kritis) dan Problem Solving (memecahkan masalah)
serta Creativity (kreativitas)
(Greenstein, 2012). Adanya fokus keterampilan 4C ini, diharapkan akan membantu
peserta didik untuk dapat menggunakan kemampuannya sebagai hasil dari proses
pembelajaran agar bermanfaat dalam memecahkan masalah dan dapat bersaing di
kehidupan nyata (Kemendikbud, 2019).
Namun, pada
kenyataannya peserta didik di Indonesia masih memiliki kemampuan berpikir yang
rendah dalam memecahkan masalah khusunya dibidang sains. Programme International for Student Assesment (PISA) melaporkan
hasil riset mengenai literasi sains peserta didik Indonesia yaitu berada di
bawah rata-rata internasional (<500).
Salah satu penyebab rendahnya skor literasi sains peserta didik
Indonesia yaitu masih memegang teguh prinsip menghafal tanpa mampu mengaitkan
dengan masalah kehidupan sehari-hari, sehingga
belum memiliki keterampilan untuk menjadi pemikir yang kreatif dalam
memecahkan masalah. Maka dari itu, keterampilan berpikir kreatif peserta didik menjadi
hal yang penting dalam kegiatan pembelajaran (OECD, 2016).
Kreativitas yang dimiliki
berkaitan erat dengan keterampilan berpikir memecahkan masalah. Tuntutan hidup
saat ini, dalam pekerjaan dan profesi lainnya menuntut adanya keterampilan
seperti bernalar, berfikir kreatif, membuat keputusan dan memecahkan masalah (Pusfarini
dkk., 2016). Menurut Boesdorfer dan Livermore (2017), kreativitas sebagai
motivasi peserta didik yang tinggi untuk
memberikan pengaruh positif terhadap cara belajar dan hasil belajar. Bagaimana
guru memotivasi peserta didik, agar hambatan belajar dapat
dikurangi, guru harus mencoba membuat berinovasi dalam mendesain pembelajaran
yang membuat peserta didik aktif dalam membangun
pengetahuannya.
Pengalaman
pembelajaran berbasis laboratorium merupakan komponen penting dari pembelajaran
kimia di sekolah menengah maupun di perguruan tinggi (Bretz, 2013). Kegiatan
laboratorium yang dilakukan secara terstuktur dapat memberikan kesempatan bagi
peserta didik untuk mengintegrasikan kemampuan kognitif, afektif dan psikomotor
(Novak, 2010). Melalui kegiatan laboratorium atau praktikum peserta didik dapat
mempelajari sains dan melakukan pengamatan langsung terhadap gejala-gejala
maupun proses sains untuk digunakan dalam menentukan dan memecahkan masalah (Hidayati, 2012).
Metode praktikum dengan pendekatan STEM dapat membantu peserta didik sehingga
mampu memecahkan masalah dalam kehidupan nyata, membuat pembaruan, menemukan/ merancang
hal baru, memahami diri, melakukan pemikiran logis dan menguasai teknologi.
STEM merupakan pendekatan pembelajaran yang menghubungkan empat bidang yaitu
sains, teknologi, engineering dan
matematika menjadi satu kesatuan yang holistik (Roberts, 2012).
Salah satu materi pembelajaran kimia yang dapat
disampaikan dengan praktikum menggunakan pendekatan STEM yaitu materi koloid. Materi
koloid merupakan salah satu materi yang memiliki muatan yang kontekstual dengan
kehidupan sehari-hari. Salah satunya yaitu sifat koloid koagulasi. Prinsip
koagulasi dapat digunakan untuk mengatasi kekurangan air bersih karena prinsip
koagulasi dapat digunakan untuk menjernihkan air yang keruh.
Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai koagulan
yaitu gel lidah buaya (Aloe vera). Penggunaan lidah
buaya (Aloe vera) sebagai
koagulan dikarenakan lidah buaya (Aloe vera) mengandung mucilage
atau gel yang dapat menurunkan kadar kekeruhan dalam air hingga
jernih yang dapat dapat menjadikannya sebagai koagulan alami pada proses
pemurnian air (Maharani, dkk., 2020). Penggunaan koagulan alami atau bahan alam dilakukan sebisa
mungkin untuk mengurangi penggunaan bahan sintetik yang menghasilkan efek
samping dalam penggunaannya. Penggunaan koagulan alami
ini akan lebih murah dibandingkan dengan penggunaan koagulan sintetik
yang biasa digunakan untuk pemurnian air (Idris, dkk.,
2013). Apabila ditinjau
dari aspek lingkungan, penggunaan koagulan sintetik dalam jumlah besar akan
menimbulkan limbah lumpur yang sulit didegradasi, dan mampu mengubah tingkat
keasaman air dan tanah disekitarnya, sehingga berdampak buruk bagi lingkungan (Hendrawati, dkk., 2016).
Berdasarkan uraian di atas, perlu dikembangkan desain
praktikum berbasis STEM penjernihan air menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe vera) pada pembelajaran materi
koloid untuk meningkatkan kreativitas peserta didik.
2.
Rumusan Masalah
Bagaimana bentuk desain praktikum berbasis STEM
penjernihan air menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe vera) pada pembelajaran materi koloid untuk meningkatkan
kreativitas peserta didik?
3.
Tujuan
Menghasilkan bentuk desain praktikum berbasis STEM penjernihan
air kotor menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe vera) pada pembelajaran materi koloid untuk meningkatkan
kreativitas peserta didik.
4.
Dasar Teori
4.1
Desain Praktikum Kimia
Desain praktikum adalah bentuk rancangan kegiatan
praktikum yang bertujuan untuk memudahkan
dalam melaksanakan praktikum sehingga tujuan praktikum dapat dicapai
secara optimal (Arsika dan Ramadhan, 2015).
4.2
Pratikum Kimia
Praktikum
merupakan salah satu pembelajaran yang berpusat pada
peserta didik dan menggambarkan strategi-strategi pembelajaran dimana guru
sebagai fasilitator. Melalui praktikum juga dapat mempelajari sains dan
pengamatan langsung terhadap gejala-gejala maupun proses sains untuk digunakan
dalam menentukan dan memecahkan masalah (Hidayati, 2012). Kegiatan praktikum
dilakukan untuk mempraktekkan antara pengetahuan, keterampilan dan sikap
menggunakan sarana laboratorium. Ranah keterampilan, pengetahuan dan sikap
dinilai pada saat melakukan kegiatan praktikum.
Pada ranah pengetahuan, mampu mendalami
teori yang dapat dinilai melalui tes, sedangkan ranah sikap adalah keterlibatan
peserta didik dalam praktikum meliputi
rasa ingin tahu, berani mengambil resiko, dan menghargai orang lain (Emda,
2014).
4.3
Pendekatan STEM
Pendekatan STEM adalah suatu pendekatan dibentuk berdasarkan
perpaduan beberapa disiplin ilmu yaitu sains, teknologi, engineering, dan matematika. Sains mencakup kajian alam yang melibatkan observasi dan pengukuran
sebagai wahana untuk menjelaskan secara objektif alam yang selalu berubah atau
berkaitan dengan alam untuk memahami alam semesta yang merupakan daar dari
teknologi. Teknologi mencakup inovasi-inovasi manusia yang digunakan untuk
memodifikasi alam agar memenuhi kebutuhan dan keinginan manusia, sehingga
membuat kehidupan lebih baik dan lebih aman atau modifikasi segala sesuatu yang
alamiah untuk memenuhi kebutuhan manusia. Engineering mencakup pengetahuan dan keterampilan
untuk mendesain atau merekayasa sebuah prosedur untuk menyelesaikan suatu
masalah. Matematika mencakup kemampuan dalam
menganalisis alasan dan mengkomunikasikan ide secara efektif serta cara
merumuskan, dan menafsirkan solusi untuk masalah matematika dalam menerapkan
berbagai situasi berbeda (Dugger,
2010).
Kolaborasi keempat
aspek tersebut dalam proses pembelajaran STEM akan
membantu peserta didik untuk mengumpulkan dan menganalisis serta memecahkan
permasalahan yang terjadi serta mampu untuk memahami hubungan antara suatu
permasalahan dan masalah lainnya. STEM dalam dunia pendidikan bertujuan selaras
dengan tuntutan pendidikan abad 21 (Nessa, dkk., 2017).
4.4
Kreativitas
Kreativitas merupakan suatu proses mental yang dilakukan
individu berupa gagasan ataupun produk baru atau mengkombinasikan antara
keduanya yang pada akhirnya akan melekat pada dirinya (Rachmawati, 2005). Berpikir
kreatif adalah kemampuan peserta didik dalam menentukan masalah dengan
menciptakan ide-ide yang tidak saling berhubungan menjadi suatu kesatuan yang
baru sebagai solusi dalam memecahkan masalah (Runco, 2005).
4.5
Materi Koloid
4.5.1
Analisis materi koloid dalam kurikulum
Tabel 1. KD, Materi Pokok, IPK Materi
Koloid
|
Kompetensi Dasar |
Materi Pokok |
IPK |
|
3.15 Menganalisis peran koloid dalam kehidupan
berdasarkan sifat-sifatnya
|
·
Sistem koloid ·
Sifat koloid ·
Pembuatan koloid ·
Peranan koloid dalam kehidupan sehari-hari dan industri |
3.15.1 Menganalisis pemanfaatan gel lidah buaya
sebagai koagulan berdasarkan kandungan senyawa kimia yang terdapat dalam
lidah buaya (Aloe vera) |
|
4.15 Mengajukan ide/gagasan untuk memodifikasi
pembuatan koloid berdasarkan pengalaman membuat beberapa jenis koloid |
4.15.1 Melaksanakan penjernihan air menggunakan koagulan
gel lidah buaya (Aloe vera) 4.15.2 Melakukan
pengecekan air hasil penjernihan |
Berdasarkan Tabel 1, materi koloid merupakan salah satu
materi pembelajaran kimia yang dapat diterapkan secara langsung dalam kehidupan
sehari-hari. Hal ini sesuai denga Kompetensi 3.15 dan 4.15. Sistem koloid merupakan
campuran heterogen antara dua zat atau lebih dari partikel-partikel zat yang
berukuran koloid (fase terdispersi) yang tersebar merata dalam zat lain (medium
pendispersi) (Purba, 2006). Cara untuk mengetahui koloid yaitu dengan mengenali
sifat-sifat dari koloid yang terdiri dari efek Tyndall, gerak Brown, muatan koloud,
elektroforesisi dan koloid pelindung.
4.5.2
Analisis Materi Koloid Pada Penjernihan Air dan Lidah Buaya
Salah satu proses yang
dilakukan untuk penjernihan air keruh menjadi air jernih adalah proses
koagulasi yang termasuk ke dalam metode penjernihan air secara kimiawi. Proses
koagulasi merupakan proses penggumpalan partikel-partikel penyususn kekeruhan
yang tidak dapat diendapkan secara gravitasi, menjadi partikel yang lebih besar
sehingga dapat diendapkan dengan cara pemberian koagulan (Permatasari dan
Apriliani, 2013). Tujuan utama koagulasi adalah pencampuran koagulan secara
lebih merata atau homogen sehingga terbentuk flok. Flok merupakan gumpalan
lumpur yang dihasilkan dalam proses koagulasi-flokulasi (Rifa’i, 2007).
Peritiwa koagulasi dapat terjadi jika sistem koloid yang berbeda muatan
dicampurkan sehingga terjadi koagulasi (penggumpalan) dan akhirnya mengendap
(Sudarmo, 2017). Koagulasi dapat digunakan untuk menjernihkan air.
Lidah buaya mengandung
senyawa polisakarida yaitu pektin, pektin tersusun atas asam galakturonat
dengan ikatan α-(1-4)-glikosida sehingga membentuk asam
poligalakturonat (Haryati,
2006). Pektin merupakan koloid yang reversibel dengan muatan negatif, sehingga
dapat digunakan sebagai koagulan alami dalam menjernihkan air.
4.6
Penjernihan air menggunakan gel lidah
buaya
Penjernihan air dengan metode koagulasi dapat menggunakan koagulan lidah buaya (Aloe vera). Penggunaan lidah buaya (Aloe vera) sebagai koagulan dikarenakan lidah buaya (Aloe vera) mengandung mucilage atau gel yang dapat menurunkan kadar kekeruhan dalam air hingga jernih yang dapat dapat menjadikannya sebagai koagulan alami pada proses pemurnian air (Maharani, dkk., 2020). Interaksi pektin dan ion Ca2+ yang terdapat pada air kotor dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1.
Interaksi Pektin dan Ion Ca2+
(Sumber: Hendrika,
dkk., 2018)
4.7
Praktikum Sebelumnya
Desain praktikum penjernihan
air dengan menggunakan koagulan lidah buaya (Aloe vera) yang akan dikembangkan ini menggunakan metode
eksperimen dengan desain single factor.
Komponen pengubahnya yaitu banyaknya gel lidah buaya yang digunakan untuk
menjernihkan air. Pada penelitian yang dilakukan oleh Pranata, dkk (2019)
melaporkan bahwa kadar optimum untuk menjernihan 1 L air yaitu dengan
menggunakan 1,2 gram gel lidah buaya. Pada desain praktikum ini ditentukan
banyaknya gel lidah buaya untuk menjernihkan 500 mL air keruh, sehingga dapat
digunakan sebagai prosedur baru untuk praktikum penjernihan air.
5.
Metode
Pengembangan Desain Praktikum
5.1 Metode Pengembangan
Metode pengembangan yang diterapkan adalah Design Based Research (DBR). Ada 4 tahap umum pada metode DBR, yaitu sebagai berikut (Amiel dan
Reeves, 2008): 1. Identifikasi dan analisis masalah, 2. Perancangan solusi, 3.
Siklus berulang dalam pengujian dan penyempurnaan rancangan, 4. Refleksi
untuk menghasilkan prinsip-prinsip desain dan implementasi.
5.2
Alur
Secara
ringkas, alur pengembangan diperlihatkan pada Gambar 2 berikut.
Gambar 2. Alur Pengembangan
5.3
Instrumen
Instrumen yang digunakan yaitu
format pengamatan praktikum, soal uraian untuk mengukur kreativitas peserta
didik dan lembar penilaian sikap kreatif. Seperti Tabel 2, 3 dan 4 di bawah ini.
Tabel 2. Format Pengamatan Penjernihan Air
Dengan Kadar Lidah Buaya Berbeda
Tabel
3. Format Pengamatan Optimasi
Tabel 4. Format penilaian
sikap kreatif
|
No |
Indikator Sikap Keatif |
Kriteria |
Skor |
Nomor Peserta Didik |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||||
|
1 |
Keterampilan berpikir lancar |
Bekerja lebih cepat dan melakukan lebih banyak dari yang lain |
1 |
|
|
|
|
|
|
Tugas dikerjakan tepat waktu |
1 |
|
|
|
|
|
||
|
2 |
Keterampilan berpikir luwes |
Memberikan jawaban yang bervariasi secara
tepat dan sesuai literatur |
1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
Keterampilan Berpikir orisinil |
Mencetuskan masalah, gagasan atau hal yang
berbeda dengan lancer dan tepat |
1 |
|
|
|
|
|
|
4 |
Berpikir detail (elaborasi) |
Mengembangkan gagasan orang lain |
1 |
|
|
|
|
|
|
5 |
Rasa ingin tahu |
Keinginan untuk mencari tahu, mendalami
pengetahuan |
1 |
|
|
|
|
|
|
6 |
Bersikap merasa tertantang |
Fokus dan tekun bekerja dalam
menyelesaikan menyelesaikan praktikum |
1 |
|
|
|
|
|
|
Skor Total |
|
|
|
|
|
|||
5.4
Pengumpulan Data
Pengumpulan data dilakukan
dengan mengamati hasil percobaan, yaitu mengamati hasil percobaan dan optimasi
yang dilakukan. Hasil yang diamati pada percobaan dapat dilihat pada Tabel 5 dan
Tabel 6 di bawah ini.
Tabel 5. Hasil
Pengamatan Penjernihan Air Dengan Kadar Lidah Buaya Berbeda
Tabel 6. Hasil Pengamatan Optimsasi
5.5 Analisa Data Analisa
Data
Analisa data yang dilakukan yaitu dengan
menentukan hasil yang paling baik dan mendekati standar keberhasilan praktikum
dari penambahan massa lidah buaya yang berbeda. Dari hasil percobaan tersebut
dilakukan optimasi untuk melihat konsistensi hasil percobaan. Hasil percobaan
dan optimasi digambarkan dengan diagram batang seperti pada Gambar 2 dan Gambar
3. Hasil optimasi penjernihan air menggunakan 0,3 gram gel lidah buaya
menunjukkan hasil pengamatan yang konsisten dalam menjernihkan air kotor
sebanyak 500 mL sehingga dapat digunakan sebagai prosedur baru.
Gambar 2. Diagram
Batang Hasil Percobaan Gambar 3.
Diagram Batang Hasil Optimasi
6.
Hasil
Prosedur baru penjernihan air
menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe
vera) yaitu menggunakan 0,3 gram gel lidah buaya untuk menjernihkan air kotor sebanyak
500 mL. Pengembangan desain praktikum ini mempunyai
beberapa karakteristik antara lain:
Judul
Praktikum : Penjernihan Air
Menggunakan Koagulan Gel Lidah Buaya (Aloe
vera)
Berbasis STEM untuk
Meningkatkan Kreativitas Peserta Didik
Tujuan
Praktikum : Peserta didik dapat
melakukan penjernihan air menggunakan koagulan
gel lidah buaya (Aloe vera)
Alat : 3 buah wadah
plastik, 1 buah sendok plastik, 1
buah blender, 1
buah ayakan, 1 buah gelas ukur 500 mL, 1 buah pisau
Bahan : 300 g lidah buaya, 1
L air kotor, 5 g kunyit, 2 buah kertas saring
Rancangan
desain praktikum yang baru dengan pendekatan STEM untuk meningkatkan
kreativitas peserta didik pada materi koloid dapat dilihat pada Tabel 7.
Tabel 7. Prosedur
Praktikum Berbasis STEM penjernihan air menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe vera)
|
Langkah Kerja |
|
1. Pembuatan gel lidah buaya ‐
Mencuci
hingga bersih dan mengupas kulit lidah buaya
‐
Memotong
lidah buaya menggunakan pisau ‐
Menghaluskan
lidah buaya dengan menggunakan blender hingga menjadi bubur ‐
Melakukan
penyaringan menggunakan ayakan hingga diperoleh gel lidah buaya |
|
2. Penjernihan
air menggunakan koagulan gel lidah buaya ‐
Mengambil
secara tepat air kotor sebanyak 500 mL ‐
Memasukkan
500 mL air kotor ke dalam wadah A ‐
Mengamati
warna dan bau air kotor pada wadah A ‐
Menguji
pH air kotor menggunakan ekstrak kunyit ‐
Mencatat
hasil pengamatan air kotor sebelum dilakukan penjernihan ‐
Mengambil
secara tepat air kotor sebanyak 500 mL air kotor ‐
Memasukkan
500 mL air kotor ke dalam wadah B ‐
Menambahkan
0,3 gram gel lidah buaya pada wadah plastik berisi 500 mL ‐
Melakukan
pengadukan selama 20 menit ‐
Mendiamkan
air selama 30 menit hingga terbentuk endapan di dasar wadah plastik ‐
Melakukan
penyaringan untuk memisahkan air dan endapan menggunakan kertas saring |
|
3. Pengamatan dan Pengujian pH Air ‐
Mengamati
warna dan bau air ‐
Menguji
pH menggunakan ekstrak kunyit ‐
Mencatat
hasil pengamatan air setelah dilakukan penjernihan |
7.
Kesimpulan
dan Implementasi
7.1
Kesimpulan
Bentuk desain praktikum penjernihan air menggunakan
koagulan gel lidah buaya (Aloe vera)
yaitu menggunakan 0,3 gram gel lidah buaya untuk menjernihakan 500 mL air
kotor. Desain praktikum dirancang dengan 4 bidang ilmu yaitu sains, teknologi, engineering dan matematika yang dapat
meningkatkan kreativitas peserta didik.
7.2 Implementasi
Implementasi desain praktikum berbasis STEM penjernihan air menggunakan koagulan gel lidah buaya (Aloe vera) untuk meningkatkan kreativitas peserta didik dalam bentuk LKS yang dapat digunakan pada materi koloid.
No comments:
Post a Comment