Pidato

ANIMASI SIMULASI PEMBELAJARAN FISIKA

BERBASIS KOMPUTER

Bismillahirrahmaaniraahiim

Assalamu ‘alaikum wa rahmatullaahi wa barakaatuhuh

Yang terhormat

Rektor/ Ketua Senat, Sekretaris dan para Anggota Senat Universitas Maret Surakarta

Para Pejabat Sipil, Militer, dan Kepolisian

Para Dekan dan Pembantu Dekan, Diterktur dan para Asisiten Direktur Program Pascasarjana

Para Ketua Lembaga, Kepala Biro, Ketua UPT serta seluruh Pejabat di Lingkungan Univesrsitas Sebelas Maret Surakarta

Ketua Jurusan, Ketua Laboratorium, Ketua Program Studi, dan Staf Pengajar di Universitas Sebelas Maret

Para Staf Administrasi, Kepala Sekolah, Teman Sejawat, Mahasiswa, seluruh Keluarga, dan semua Tamu Undangan

Alhamdu lillaahi rabbil ’aalamiin, segala puji syukur saya panjatkan ke hadirat Allah s.w.t. yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, dan inayah-Nya, sehingga pada acara Sidang Senat Terbuka hari ini, saya mendapat kesempatan untuk menyampaikan pidato pengukuhan sebagai Guru Besar dalam Bidang Ilmu Fisika Dasar pada Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Ibu, Bapak, dan Hadirin yang terhormat

Sejak dilahirkan ke dunia, semuanya akrab dengan fenomena atau gejala alam yang ada di sekitar kita. Ketika lahir bayi menangis memberikan respons terhadap pengaruh suhu lingkungan, tekanan udara, suara yang terdengar, dan fenomena lain yang ada di sekitarnya. Manusia dalam kehidupannya tidak bisa lepas dari gejala alam yang dijumpainya.

Fisika mengkaji fenomena alam yang ada di sekitar kita. ”Sebagai bagian dari Ilmu Pengetahuan Alam, fisika mengkaji perilaku alam dan penyebabya dengan rentang ukuran mahalebar mulai dari yang paling mungil dalam ukuran atom hingga jagat raya atau alam semesta dalam ukuran kosmologis” (Wospakrik, 2005). Kajian fisika cukup luas, dan fisika mempunyai andil dalam memberikan sumbangan pada kemajuan peradaban manusia, khususnya dalam perkembangan teknologi suatu bangsa.

Banyak orang yang beranggapan bahwa ilmu fisika itu sulit dan membosankan. ”Selama ini fisika dianggap pelajaran yang sulit dan menakutkan. Para siswa baik SMP maupun SMA menganggap bahwa ilmu fisika hanya untuk orang pintar” (Surya, 2008). Untuk mengubah paradigma tersebut, maka perkenankanlah saya untuk menyampaikan gagasan dalam upaya melakukan pembelajaran fisika yang sederhana, mudah dicerna, menarik bagi siswa dan menyenangkan. Gagasan tersebut saya tuangkan dalam pidato Pengukuhan Guru Besar ini, dengan judul : ”ANIMASI SIMULASI PEMBELAJARAN FISIKA BERBASIS KOMPUTER ”.

Hadirin yang Terhormat

Pengkajian fisika mencakup tiga aspek, yaitu fisika sebagai produk, proses, dan sikap ilmiah. Fisika sebagai produk merupakan tubuh pengetahuan yang meliputi konsep-konsep, prisip-prinsip, hukum-hukum, dan teori-teori fisika. Produk fisika diperoleh dan dikembangkan melalui ketrampilan yang lebih dikenal sebagai metode ilmiah. ”The scientific processes as observation, measurement, experimentation, and the other operation included in the scientific method” (Sund & Trowbridge, 1973). Orang yang berkecimpung di dalam fisika akan mendapatkan sikap ilmiah seperti jujur, cermat, berpikir kritis, rasa ingin tahu, menghormati pendapat orang lain, dan sebagainya.

Hasil belajar fisika meliputi aspek kognitif, psikomotorik, dan afektif. Hasil belajar aspek kognitif lebih dekat dengan produk fisika, aspek psikomotorik berkaitan erat dengan proses fisika, dan aspek afektif berhubungan dengan sikap ilmiah. Agar belajar siwa menjadi lebih bermakna, siswa tidak hanya menghafal fakta ataupun konsep fisika saja, tetapi juga mencakup aspek psikomotorik, dan afektifnya. Dengan kata lain pembelajaran fisika harus sesuai dengan hakekat atau karakteristik bidang studi fisika.

Hadirin yang Terhormat

Di sekolah, mengapa fisika menjadi sulit, dan ditakuti bagi siswa?. Sering kita jumpai dalam pembelajaran fisika terdapat banyak persamaan-persamaan matematika yang rumit-rumit. Memang telah disadari bahwa fisika tidak bisa lepas dari matematika, karena dalam mendiskripsikan fisika, selain digunakan bahasa verbal juga digunakan matematika sebagai bahasa pengantarnya. Bagi Sekolah Bertaraf Internasinal (SBI) pembelajaran fisika menjadi bertambah sulit bagi guru, karena bahasa verbalnya menggunakan Bahasa Inggris. Hal ini dapat menyebakan penguasaan konsep fisikanya menjadi tidak optimal.

Banyak upaya yang telah dilakukan, antara lain dengan penerapan model pembelajaran yang aktif, inovatif, kreatif, efektif, dan menyenangkan (PAIKEM) dalam pembelajaran fisika di sekolah. Tugas utama yang paling mendasar bagi para guru fisika adalah melakukan pembelajaran yang menarik, sehingga para siswa senang dengan fisika. Telah disadari bahwa fisika sebagai ilmu dasar merupakan sokoguru kemajuan teknologi, dan pelajaran fisika sudah dikenalkan sejak usia dini.

Hadirin yang Terhormat

Pembelajaran fisika di sekolah perlu memanfaatkan laboratorium. Seiring dengan perkembangan informasi dan komunikasi yang berbasis komputer, maka ada dua laboratorium fisika di sekolah, yaitu laboratorium nyata dan laboratorium maya. Dengan bantuan komputer, maka dapat diciptakan laboratorium yang bersifat maya. “Melalui imajinasi visual, siswa dapat menciptakan gagasan mereka sendiri, dan imajinasi cukup efektif sebagai suplemen kreatif dalam belajar” (Silberman, 2006). Dewasa ini bagi anak cukup familiar dengan komputer sebagai fasilitas di rumah maupun di sekolah. Pengusaan konsep awal fisika, dan kemampuan mengoperasikan komputer pada dasarnya sudah dimiliki oleh para siswa. “Semua pengetahuan dan pemahaman sudah berada dalam diri pelajar/pembelajar dan hanya perlu diangkat ke kesadaran” (Win Wenger, 2001). Dengan menggunakan laboratorium maya ketrampilan berpikir siswa dapat ditingkatkan.

Laboratorium maya sangat membantu sekolah yang fasilitas laboratorium riilnya kurang memadai. Selain itu, laboratorium maya sangat cocok bagi siswa yang memiliki gaya belajar visual. ”Siswa dengan gaya belajar yang bertipe visual lebih mudah mengingat apa yang dilihat daripada apa yang didengar, dan mengingat dengan asosiasi visual” (DePoter & Hernacki, 2007, 116). Komuninasi maya sekarang sudah merambah ke berbagai aspek kehidupan manusia, maka pembelajaran fisika yang dikemas dalam bentuk animasi simulai yang dapat diakses melaui internet sangat relevan dengan perkembangan teknologi komunikasi di dunia maya.

Banyak dijumpai paket pembejaran fisika yang sudah dikemas dalam bentuk CD yang beredar di pasaran, namun teknik penyajiannya tidak berbeda jauh dari buku teks, sehingga perlu disediakan paket pembelajaran yang lebih interaktif dan tidak terjadi miskonsepsi. Perangkat lunak (soft ware) pembelajaran fisika dengan animasi simulasi dapat dikemas dalam bentuk CD yang setiap saat dapat dibuka dan dipelajari baik di rumah maupun di sekolah. Paket Animasi Simulasi Pembelajaran Fisika juga dapat diakses pada webblog dengan alamat : http://psains.blogspot.com, dan email : widha_fisikauns@yahoo.com.

Hadirin yang Terhormat

Selanjutnya, marilah kita cermati konsep-konsep fisika yang mudah dicerna oleh siapapun, baik siswa, mahasiswa, maupun orang awam sekalipun. Konsep-konsep yang didiskripsikan dalam pembahasan di sini tanpa diramu dengan persamaan-persaman matematika yang rumit-rumit, tetapi cukup menggunakan aritmatika sederhana, dan lebih didominasi dengan penggunaan logika. ” Konsep fisika yang pertama akan kita pelajari adalah gerak, burung terbang, planet berputar, pohon tumbang, seluruh alam semesta berbegrak” (Larry Gonick & Art Huffman, 2007). Gerak meupakan konsep yang fundamental dalam fisika, oleh karena itu dalam kajian ini diawali dengan pembahasan gerak dan khususnya pada gerak lurus beraturan.

Gerak Lurus beraturan

Benda yang bergerak mempunyai kecepatan. Apa artinnya benda bergerak dengan kecepatan 5 m/dt ?

5 m/dt

Artinya dalam 1 detik benda menempuh jarak 5 m. Setelah 10 detik benda menempuh jarak 50 m.

Benda A dan B bergerak dengan kecepatan yang sama, yaitu 10 m/dt. Apa artinya dua benda bergerak dengan kecepatan yang sama?

10 m/dt

A

B 10 m/dt

Artinya dalam waktu yang sama bola A dan B menempuh jarak yang sama. Jika bola A dan B bergerak dengan kecepatan yang sama yaitu 8 m/dt, maka setelah bergerak 5 detik, keduanya menempuh jarak = 5 x 8 m = 40 m.

Bola C dan D bergerak dengan kecepatan yang berbeda. Apa artinya dua bola bergerak dengan kecepatan yang berbeda ?

C 10 m/dt

12 m/dt

D

Misalnya bola C bergerak dengan kecepatan 10 m/dt dan bola D bergerak dengan kecepatan 12 m/dt. Ini berarti bahwa dalam 1 detik selisih jarak yang ditempuh kedua = 12 m -10 m = 2 m. Jika kedua bola sudah bergerak selama 5 detik, maka selisih jarak yang ditempuh bola C dan D sejauh 5 x 2 m = 10 m. Setelah bergerak 30 detik selisih jarak yang ditempuh bola C dan D sejauh = 30 x 2 m = 60 m.

A 3 m/dt 2 m/dt B

Pengendara sepeda A dan B bergerak saling mendekati. Apa artinya dua pengendara sepeda bergerak saling mendekati? Artinya jarak kedua pengendara sepeda semakin pendek, dan akhirnya bertemu. Jika masing-masing pengendara sepeda bergerak dengan kecepatan 3 m/dt dan 2 m/dt, maka setelah satu detik jarak kedua pengendara sepeda berkurang sejauh = 3 m + 2 m = 5 m. Andaikan jarak mula-mula keduanya 100 m, setelah berapa detik kedua pengendara sepeda berpapasan? Kedua pengendara sepeda berpapasan setelah bergerak = 100 : 5 = 20 detik. Di mana dua pengendara sepeda bertemu ? Keduanya bertemu, setelah pengendara sepeda A bergerak sejauh = 20 x 3 m = 60 m, atau setelah pengendara sepeda B menenpuh jarak sejauh = 20 x 2 m = 40 m.

Dalam jarak tertentu benda A mengejar bola B yang juga sedang bergerak. Apa artinya A mengejar B ?.

5 m/dt 3 m/dt

Artinya benda A mempunyai kecepatan yang lebih besar dibandingkan dengan benda B, jarak kedua benda semakin pendek, dan akhirnya bola B tersusul oleh benda A. Ketika benda A mengejar B, dalam satu detik jaraknya semakin pendek sejauh = 5 m – 3 m = 2 m. Jika jarak mula-mula kedua benda sejauh 100 m, maka setelah berapa detik benda A menyusul benda B. Berapa jarak yang telah ditempuh oleh benda B ketika tersusul oleh benda A. Benda A dapat menyusul benda B setelah bergerak 100 : 2 = 50 detik. Ketika tersusul oleh benda A benda B telah bergerak sejauh = 3 m x 50 = 150 m.

Contoh soal: Seekor kucing melihat tikus pada jarak 10 m. Tikus tahu ada kucing segera berlari dengan kecepatan 5 m/dt. Setelah 4 detik kucing mengejar tikus dengan kecepatan 7 m/dt. Berapa detik tikus dapat tertangkap kucing? Setelah berlari berapa jauh kucing dapat menangkap tikus ? ( dengan anggapan kucing dan tikus bergerak lurus dan tidak ada percepatan). Jawab: Setelah 4 detik kucing baru mengajar tikus, ini berarti tikus sudah lari sejauh = 4 x 5 m = 20 m. Dengan demikian jarak kucing dan tikus menjadi = 10 m + 20 m = 30 m. Jarak kucing dan tikus semakin pendek, dalam 1 detik jarak keduanya semakin dekat sebesar = 7 m – 5 m = 2 m. Ini berarti tikus dapat ditangkap kucing setelah = 30 : 2 = 15 detik. Kucing dapat menangkap tikus setelah berlari = 7 m x 15 = 105 m. Dengan kata lain setelah tikus lari sejauh = 5 m x 15 = 75 m.

Contoh lain (soal olimpiade fisika): Bangunan berbentuk kotak yang berukuran panjang 20 m dan lebar 15 m. Dari pojok bangunan dua ekor serangga bergerak menyusuri tepi bangunan dengan arah yang berlawanan. Serangga A lari dengan kecepatan 3 m/dt, dan serangga B berlari dengan kecepatan 2 m/dt.

3 m/dt

2 m/dt

15 m

20 m

Setelah berapa detik kedua serangga bertemu ? Di mana kedua serangga bertemu ? Setiap detik jarak kedua serangga semakin pendek sejauh = 3 m + 2 m = 5 m. Keliling kotak = (20 m + 15 m) x 2 = 70 m. Jadi kedua serangga bertemu setelah mereka bergerak = 70 : 5 = 14 detik. Mereka bertemu setelah serangga A bergerak sejauh = 14 x 3 m = 42 m, dan serangga B telah bergerak sejauh = 14 x 2 m = 28 m.

Apabila dibandingkan dengan kebiasaan para guru fisika dalam pembelajaran gerak lurus beraturan, selalu menngunakan persamaan : s = v x t. Dalam hal ini s sebagai jarak yang ditempuh dengan satuan meter, v sebagai kecepatan gerak benda dalam m/dt, dan t merupakan waktu atau lama benda bergerak dalam satuan detik. Persamaan gerak ini, jika diterapkan pada beberapa kasus seperti uraian di atas dapat menyebabkan siswa menjadi pusing, sehingga dapat berakibat bahwa fisika itu sulit.

Gerak Lurus Berubah Beraturan

Benda A bergerak dengan percepatan 2 m/dt² . Apa artinya bergerak dengan percepatan 2 m/dt² ? Ini berarti setiap satu detik kecepatannya bertambah 2 m/dt.

2 m/dt²

Setelah 5 detik kecepatan benda A menjadi = 5 x 2 m/dt. Setelah bergerak 10 detik kecepatannya menjadi = 10 x 2 m/dt = 20 m/dt

Sebuah benda mula-mula bergerak dengan kecepatan 6 m/dt, setelah 2 detik kecepatannya menjadi 10 m/dt. Berapakah percepatan gerak benda tersebut ?

6 m/dt 10 m/dt

Selama 2 detik pertambahan kecepatannya = 10 m/dt – 6 m/dt = 4 m/dt. Jadi percepatan gerak benda tersebut sebesar = 4 m/dt : 2 detik = 2 m/dt².

Bola bergerak dengan kecepatan 5 m/dt. Kemudian gerak bola dipercepat, dalam waktu 4 detik kecepatannya menjadi 10 m/dt. Berapakah jarak yang ditempuh bola ?

5 m/dt 10 m/dt

4 detik

Jika bola bergerak terus menerus dengan kecepatan 5 m/dt, maka dalam waktu 4 detik jarak yang ditempuhnya = 4 x 5 m = 20 m. Jika bola bergerak terus menerus dengan kecepatan 10 m/dt, maka dalam waktu 4 detik jarak yang ditempuhnya = 4 x 10 m = 40 m. Oleh karena kecepatan bola bertambah secara teratur dari 5 m/dt menjadi 10 m/dt, maka jarak yang ditempuh bola adalah tengah-tengah antara 20 m dan 40 m, yaitu = (20 + 40) : 2 = 30 m.

Hadirin yang Terhormat

Sebagai ilustrasi, dalam pembelajaran fisika tentang gerak lurus berubah beraturan, seorang guru biasanya menggunakan persamaan : v_t = v_o + a.t dan s_t = v_o t + ½ a t². Dalam hal ini v_o = keceapatan awal, v_t = kecepatan pada waktu t, a = percepatan gerak, dan s_t = jarak yang ditempuh selama t.

Contoh: Pesawat terbang bergerak lurus dengan percepatan 10 m/dt². dan kecepatan awalnya 30 m/dt. Setelah bergerak 6 detik berapa kecepatan pesawat terbang, berapa jarak yang ditempuhnya? Apabila diselesaikan dengan menggunakan persamaan secara matematik, maka dapat dilakukan sebagai berikut : Setelah bergerak 6 detik, kecepatan pesawat terbang adalah : v_t = v_o + a.t = 30 + 10 x 6 = 90 m/dt. Jarak yang ditempuh pesawat : s_t = v_o t + ½ a t² = 30 x 6 + ½ 10 x 6² = 180 + 180 = 360 m.

Apabila diselesaikan dengan uraian, maka dapat dinyatakan sebagai berikut : Percepatan pesawat 10 m/dt², artinya setiap detik kecepatan bertambah 10 m/dt. Dalam 6 detik pertambahan kecepatannya = 6 x 10 = 60 m/dt, sehingga kecepatan pesawat menjadi = 30 m/t + 60 m/dt = 90 m/dt. Jika pesawat bergerak terus menerus dengan kecepatan 30 m/dt, maka dalam waktu 6 detik jarak yang ditempuhnya = 30 x 6 m = 180 m. Jika pesawat bergerak terus menerus dengan kecepatan 90 m/dt, maka dalam waktu 6 detik jarak yang ditempuhnya = 90 m x 6 m = 540 m. Oleh karena kecepatan pesawat bertambah secara teratur dari 30 m/dt menjadi 90 m/dt, maka jarak yang ditempuh pesawat adalah tengah-tengah antara 180 m dan 540 m, yaitu = (180 + 540) : 2 = 720 : 2 = 360 m.

Hadirin yang Terhormat

Gerakan vertikal ke atas dan ke bawah pada dasarnya sama dengan gerak lurus berubah beraturan, dengan mendapatkan percepatan gravitasi dari bumi. Untuk memudahkan pembahasan, nilai percepatan gravitasi bumi sebesar 10 m/dt². Sebagai contoh kasus, sebuah peluru ditembakkan vertikal ke atas dengan kecepatan awal 30 m/dt. Berapa detik peluru mencapai tinggi maksimum, dan berapa jaraknya, jika percepatan gravitasi bumi 10 m/dt² ?

Tinggi maksimum ————————————

t = ?

h = ?

30 m/dt

Jika diselesaikan dengan menggunakan persamaan matematika, dapat dinyatakan seperti berikut ini. Ketika peluru mencapai ketinggian maksimum v_t = 0. Ini berarti v_t = v_o – g t atau 0 = 30 – 10 t. Dengan demikian t = 3 detik, dan tinggi maksimum adalah s_t = v_o t – ½ a t² = 30 x 3 – ½ 10 x 3² = 90 – 45 = 45 m.

Jika diselesaikan secara uraian, dapat dinyatakan seperti berikut ini. Semakin ke atas gerakan peluru semakin lambat, setiap detik kecepatannya berkurang 10 m/dt. Peluru mencapai tinggi maksimum kecepatannya = 0, dan ditempuh dalam waktu = (30 – 0) : 10 = 3 detik. Apabila peluru bergerak dengan kecepatan 30 m/dt secara terus-menerus, maka jarak yang ditempuhnya = 30 m x 3 = 90 m. Jika peluru bergerak dengan kecepatan 0 m/t secara terus menerus, maka jarak yang ditempuhnya = 0 m. Oleh karena kecepatan peluru berkurang secara teratur dari 30 m/dt menjadi 0 m/dt, maka jarak yang ditempuh peluru adalah tengah-tengah antara 90 m dan 0 m, yaitu sebesar = (90 – 0) : 2 = 45 m.

Ditinjau kembali suatu kasus, sebutir kelapa lepas dari dahannya dan setelah 2 detik jatuh di tanah. Buah kelapa jatuh karena pengaruh gravitasi bumi dan percepatan gerakannya 10 m/dt². Berapakah ketinggian pohon kelapa tersebut. Jika diselesaikan dengan menggunakan persamaan matematik dapat dinyatakan sebagai berikut. Karena jatuh dari dahannya, maka kecepatan awal atau v_o = 0. Ketinggian pohon kelapa adalah s_t = v_o t – ½ a t² = 0 + ½ 10 x 2² = 20 m.

Apabila diselesaikan secara uraian, maka dapat dinyatakan seperti berikut ini. Gerakan kelapa yang jatuh setiap detik kecepatannya bertambah 10 m/dt. Setelah 2 detik buah kelapa jatuh di tanah dengan kecepatan 20 m/dt. Ketika kelapa bergerak dengan kecepatan 0 m/dt, maka jarak yang ditempuhnya = 0 m. Jika buah kelapa bergerak dengan kecepata 20 m/dt secara terus menerus, maka setelah 2 detik jarak yang ditempuhnya 40 m. Ketinggian pohon kelapa adalah tengah-tengah antara 0 m dan 40 m, yaitu = (40 – 0) : 2 = 20 m.

Oleh karena keterbatasan waktu, maka pembahasan gerak lurus diakhiri pada tinjauan gerak jatuh bebas. Konsep-konsep fisika yang lain pada dasarnya dapat ditampilkan melalui pembahasan yang mengutamakan pada penggunaan logika atau penalaran. Penyajian konsep-konsep fisika dengan pengguanaan aritmatika yang sederhana tersebut di atas ditampilkan dalam bentuk animasi simulasi yang berbasis komputer. Artinya paket pembelajarannya dikemas dalam bentuk CD dan agar interaktif, maka perlu dijalankan dengan menggunakan komputer. Penyajian konsep-konsep fisika tersebut di atas dikemas dalam bentuk animasi simulasi yang dapat diakses pada webblog dengan alamat: http://widhauns.blogspot.com atau pada alamat: http://psain.blogspot.com

Kesimpulan

Berdasarkan uraian tersebut di atas, dapat ditarik berbagai kesimpulan. Dalam pembelajaran fisika, khususnya fisika dasar dapat digunakan paradigma baru, para siswa jangan selalu dihadapkan pada penggunaan persamaan matematik yang mereka anggap rumit. Penggunaan persamaan matematika dalam pembelajaran fisika yang tidak proposional dapat menimbulkan kesan bagi siswa bahwa fisika itu sulit. Pada hal tugas guru fisika adalah mampu menyajikan pembelajaran fisika yang menyenangkan, sehingga para siswa menjadi lebih tertarik dan senang dengan fisika.

Untuk mengubah paradigma fisika itu sulit, maka dalam pembelajaran fisika dan penyelesaian soal-soal lebih ditekankan pada penggunaan logika yang dilandasi oleh konsep-konsep fisika. Dalam pembelajaran fisika bagi anak-anak perlu dibantu dengan penggunaan berbagai media. Sebagai media pembelajaran dapat digunakan benda asli maupun tiruannya ataupun dalam media dua dimensi dan tiga dimensi.

Dengan kemajuan teknologi dan informasi, terutama penggunanan komputer dalam browsing maupun dalam komunitas webblog, maka perlu disediakan animasi simulasi pembelajaran fisika yang dikemas dalam bentuk keping CD maupun yang dapat diakses melalui internet. Model penyajian fisika dengan animasi simulasi dapat diakses pada alamat : http://widhauns.blogspot.com dengan email : widhauns@gmail.com atau pada alamat : http://psain.blogspot.com dengan email : widha_fisikauns@yahoo.com . Semoga dengan alamat-alamat yang ada di weblog tersebut dapat memberikan konstribusi dalam meningkatkan ranking pada webometrik bagi Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonsesia.