## PENGEMBANGAN UKBM DENGAN PENDEKATAN ENGINEERING DESIGN PROCESS (EDP) UNTUK MENINGKATKAN LITERASI STEM SISWA SMA
1) Indri Widiyanti 1) Pramudya Dwi Aristya Putra 1) Firdha Kusuma Ayu Anggraeni
1) Program Studi Pendidikan Fisika FKIP Universitas Jember E-mail: widiyantiindri0@gmail.com

## Abstract
UKBM is a learning tool using the Semester Credit System (SKS) and is a small learning unit that is arranged sequentially by involving study time units. This  research  was  focused  on  developing  UKBM  with  the  Engineering  Design Process (EDP) approach in learning physics in senior high school. The purpose of  this  research  was  to  produce  a  valid  UKBM  and  to  determine  the effectiveness  of  UKBM  through  increasing  students'  STEM  literacy  after  using the  EDP-based  UKBM.  The  type  of  this  research  was  a  research  and development  (R&D)  model  with  the  ADDIE  model  consisting  of  five  stages, namely:  Analysis,  Design,  Development,  Implementation  and  Evaluation.  The results  of  the  validity  of  product  development  are  declared  valid  by  the  three validators with an average percentage of 88%, so that product development can be  implemented  in  schools.  The  results  of  the  effectiveness  obtained  from analyzing the results of the pre-test and post-test N-gain with the acquisition of N-Gain of 76.96% so that it is in the high category. The development of UKBM with  the  Engineering  Design  Process  (EDP)  Approach  to  improve  STEM literacy of high school students was declared valid and effective.
Key word : Engineering Design Process, STEM Literacy, UKBM

## PENDAHULUAN
Fisika menurut Prasetyo (dalam Harefa, 2019) adalah ilmu pengetahuan alam dapat dinyatakan sebagai kumpulan pengetahuan yang merupakan sebuah
penemuan  dari  suatu  kegiatan  kreatif,  cara berpikir  serta  cara  penyelidikan  yaitu  ilmu yang memberikan ilustrasi mengenai pendekatan-pendekatan  untuk  menyusun suatu pengetahuan. Menurut Giancoli (2001) Fisika  merupakan  ilmu  tentang  alam  yang tidak hidup ataupun sifat materi pada bidang yang  beragam  mulai  dari  materi  yang terbentuk dari berbagai partikel
submikroskopis hingga perilaku alam semesta sebagai kesatuan kosmos.
Menurut  Trianto  (dalam  Kusuma,
2015:  336-337)  terjadi  hambatan-hambatan yang  dihadapi  dalam  proses  pembelajaran, seperti  model  pembelajaran  yang  belum sesuai dengan kondisi siswa, media pembelajaran  yang  kurang  efektif  dalam proses pembelajaran, dan kondisi kelas yang cenderung  hanya  berpusat pada  guru.  Siswa hanya diarahkan sebatas menghafalkan teori dan  rumus  saja  dan  kurang  melibatkan permasalahan di kehidupan sehari-hari.
Adanya  hambatan  yang  dihadapi dalam  proses  pembelajaran  mengakibatkan terjadi  miskonsepsi.  Salah  satu  materi  yang
sering mengalami miskonsepsi adalah rangkaian arus bolak-balik (AC) dikarenakan materi tersebut banyak melibatkan  permasalahan  di  kehidupan sehari-hari.  Hal  ini  didukung  dengan penelitian  oleh  Agustin  R  D  (2018:141) mengatakan bahwa siswa mengalami kesulitan dan kesalahan dalam memecahkan permasalahan  pada  materi  arus  bolak-balik. Sedangkan  penelitian  yang  dilakukan  oleh penelitian  yang  dilakukan  Nugraeni  (2013) mengidentifikasi  terdapat  42  %  siswa mengalami  miskonsepsi,  16  %  tidak  paham konsep  dan  42%  siswa  memahami  konsep pada penerapan arus bolak-balik (AC).
Hasil  wawancara  dengan  guru  SMA Negeri 1 Kejayan mengatakan bahwa bahan ajar  yang  dibuat  hanya  berisi  soal-soal matematis  dan  konsep  tanpa  melibatkan aplikasinya  dalam  kehidupan  sehari-hari sehingga  terjadi  hambatan  pada  proses pembelajaran.  Oleh  karena  itu,  salah  satu solusi  alternatif  untuk  permasalahan  yang sudah  diapaprkan  adalah  perlu  adanya pengenalan pembelajaran
Engineering design Process (EDP). Menurut  Wind  Stefani  et  al,  2019:4, Engineering Design Process (EDP) merupakan proses pembelajaran yang
mengenalkan  pembelajaran  teknik  kepada siswa.  Siswa  dilatihkan  untuk  mampu menganalisis  permasalahan  nyata  melalui pengetahuan  yang  sudah  diperoleh  serta memberikan solusi dari permasalahan dalam bentuk produk. Engineering Design Process bertujuan untuk memberikan peluang
kepada  siswa  untuk  mengembangkan  dan menerapkan  aplikasi  konsep  fisika  (Berland et al., 2014). Pendekatan Engineering Design Process dalam  proses  pembelajaran  dapat menciptakan aktivitas
baru yang mengajarkan  desain  teknik  pada  siswa, sehingga melibatkan siswa untuk meningkatkan  literasi  STEM  ( Science, Technology,  Engineering  and  Mathmatics ).
Menurut  Tati  (2017:2),  literasi  STEM merupakan  kemampuan  mengidentifikasi, mengaplikasikan dan mengintegrasikan konsep dari science, technology, engineering and  mathematics dari  suatu  permasalahan yang  kompleks  serta  memiliki  pengetahuan dan keterampilan kreatif untuk
menyelesaikannya. Meningkatkan  literasi  STEM  pada siswa  perlu  adanya  pembaruan  terhadap kurikulum, teknologi dan proses pembelajaran  yang  efektif,  salah  satunya adalah  merancang  Unit  Kegiatan  Belajar Mandiri  (UKBM).  Unit  Kegiatan  Belajar Mandiri  merupakan  perangkat  pembelajaran dengan menggunakan Sistem Kredit Semester  (SKS)  dan  merupakan  satuan pembelajaran  kecil  yang  disusun  secara berurutan  dengan  melibatkan  satuan  waktu (Direktorat Pembinaan SMA, 2017:5)
Penelitian  Fajriyah  (dalam  Majid  & Linuwih,  2019:229)  mengatakan  bahwa penggunaan  UKBM  di  beberapa  sekolah  di Jawa  Timur,  masih  belum  efektif  karena kurangnya  petunjuk  secara  tertulis  maupun penekanan  dari  guru  dan  tampilan  yang kurang  menarik  sehingga  menyebabkan kurang  efektivitasnya  UKBM  maka  peneliti akan  melakukan  pengembangan  UKBM. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk mengkaji validitas UKBM dan menganalisis efektivitas  UKBM  melalui  peningkatan literasi STEM.

## METODE
Jenis penelitian ini merupakan penelitian  pengembangan (Research  & Development) . Penelitian dilakukan di SMA
Negeri 1 Kejayan yang ditentukan menggunakan  metode purposive  sampling dengan  subjek  uji  pengembangan  siswa semester 5 dengan 1 kelas uji pengembangan.  Teknik  pengumpulan  data pada  penelitian  ini  adalah  wawancara, lembar  angket,  validasi  ahli  dan  tes.  Desain penelitian menggunakan model ADDIE oleh
Dick  and  Carry  yang  terdiri  dari  5  tahap pengembangan,  yaitu: Analysis,  Design, Development, Implementation dan Evaluation . Pada penelitian ini teknik analisis data diperoleh  dari  validasi  UKBM  berbasis Engineering  Design  Process (EDP)  yang dilakukan oleh dua validator ahli. Data skor yang  diperoleh  dari  validator  dikonversi dalam  bentuk  persentase  menggunakan rumus :
(1) Sudijono (2009:43) Selanjutnya data hasil perhitungan diklasifikasikan  berdasarkan  kriteria  yang tercantum pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Kriteria Validitas Ahli No Presentase Interprestasi 1 Sangat valid 2 Valid 3 Cukup Valid 4 Tidak Valid 5 Sangat Tidak Valid (Sudaryono, 2011:36)
Selain itu, teknik analisis data juga diperoleh dari efektivitas UKBM berbasis Engineering
Design  Process (EDP).  Pada  penelitian  ini pengujian efektivitas diukur dari
peningkatan  hasil  literasi  STEM (science, technology,  engineering  and  mathematics) yang  didapatkan  dari  dari  hasil pre-test dan post-test . Selanjutnya hasil pre-test dan post- test dianalisis  menggunakan  N-gain score dengan rumus (2)
Hake & Ricard (2002)
Setelah data dianalisis dengan N-gain score, data  hasil  perhitungan  diklasifikasikan berdasarkan  kriteria  yang  tercantum  pada Tabel 2.
Tabel 2. Kriteria N-Gain
Klasifikasi Nilai <g> Kriteria Tinggi Sedang Rendah
(Simanjutak, 2012:5)

## HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Validitas Produk UKBM dengan pendekatan Engineering Design Process (EDP)
divalidasi  oleh  3  validator.  Instrumen pengukuran  untuk  validasi  UKBM  dengan pendekatan Engineering  Design  process (EDP)  terdiri  dari  20  indikator  yang dikelompokkan menjadi 4 aspek yaitu aspek isi, aspek bahasa, aspek penyajian dan aspek kegrafikan.
Aspek isi terdiri dari 7 indikator, yaitu kesesuaian  bahan  ajar  dengan  Kompetensi Inti dan Kompetensi Dasar, tujuan pembelajaran,  kebutuhan  siswa,  integrasi materi  dengan Engineering  Design  process (EDP), meningkatnya literasi STEM,
langkah-langkah  pembelajaran  K-13  dan kejelasan petunjuk. Aspek bahasa terdiri dari 5 indikator yaitu aspek keterbacaan, kejelasan  informasi  dan  arahan,  bahasa efektif dan efisien, kaidah bahasa Indonesia, dan  sifat  komunikatif.  Aspek  penyajian terdiri  dari  5  indikator  yaitu  bahan  ajar disajikan  menarik,  disajikan  secara  runtut, memiliki  kelengkapan  informasi,  mudah dipahami  siswa,  memberikan  motivasi. Aspek kegrafikan memiliki 3 indikator yaitu penggunaan  font,  layout  tata  letak  dan desain  tampilan.  Hasil  validasi  UKBM dengan  Pendekatan Engineering  Design Process (EDP) dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel  3. Tabel  Hasil  Validasi  UKBM dengan  Pendekatan Engineering  Design Process (EDP) Hasil rata-rata keempat aspek yang diperoleh  dari  2  validator  ahli  dan  1 validator  pengguna  sebesar  4,38.  Perolehan skor  rata-rata  dari  keempat  aspek  akan dikonversikan  dalam  bentuk  persentase sehingga  diperoleh  persentase  sebesar  88% yang  artinya  bahwa  produk  UKBM  dengan pendekatan Engineering  Design  Process (EDP) dikategorikan sangat valid. Dari hasil persentase  yang  diperoleh  maka  UKBM dengan  pendekatan Engineering  Design Process (EDP)  dinyatakan  layak  digunakan dan  dapat  diimplementasikan  ke  tempat  uji pengembangan.
2. Efektivitas Produk Efektivitas  UKBM  dengan  pendekatan Engineering Design Process (EDP) dianalisis  menggunakan  analisis  deskriptif kuantitatif  menggunakan  uji  N-gain  untuk mengetahui  efektivitas  bahan  ajar  yang dikembangkan  dalam  meningkatkan  literasi STEM (Science,  Technology,  Engineering and  Mathematics) .  Uji  N-gain  dapat diperoleh dengan menganalisis total rata-rata indikator pada pre-test dan post-test .
Menurut National Academy Of Science (dalam  Aninda  A  et  al  2019:9) literasi STEM ( Science, Technology,
Engineering and Mathematics ) terdiri dari 8 indikator  yaitu:  mengajukan  pertanyaan  dan mendefinisikan  masalah;  mengembangkan dan  menggunakan  model;  merencanakan dan  melakukan  investigasi;  menganalisis dan menafsirkan data; menggunakan
matematika, teknologi informasi dan komputer, dan berpikir komputasi; membangun eksplanasi ( science ) dan merancang  solusi  ( engineering );  terlibat dalam argumentasi berdasarkan bukti; memperoleh, mengevaluasi dan mengkomunikasikan informasi. Hasil peningkatan tiap indikator pre-test dan post- test pada Uji N-gain dapat dilihat Gambar 1.
Gambar 1. Grafik Hasil Peningkatan Literasi STEM Tiap Indikator
Indikator  pertama  literasi  STEM adalah mengajukan pertanyaan dan mendefinisikan  masalah.  Pada  indikator pertama siswa dapat mendefinisikan masalah  dari  permasalahan  yang  telah dipaparkan  dalam  soal.  Pada  uji  lapangan, indikator  pertama  dikategorikan  sedang dengan  persentase  uji  N-gain  sebesar  65%. Hasil  uji  N-gain  dapat  disimpulkan  bahwa terjadi  peningkatan  pada  indikator  pertama yaitu mengajukan pertanyaan dan mendefinisikan masalah.
Indikator  kedua  literasi  STEM  adalah membangun eksplanasi (science) dan merancang solusi ( engineering ). Pada indikator  kedua,  siswa  dapat  memuat informasi  berdasarkan  fakta  yang  berisi informasi bersifat keilmuan serta memberikan  solusi  dari  permasalahan  yang telah dipaparkan dalam soal. Indikator kedua dikategorikan  tinggi  baik  dengan  persentase uji  N-gain  sebesar  80%.  Hasil  uji  N-gain
dapat disimpulkan bahwa terjadi peningkatan  pada  indikator  kedua  yaitu membangun eksplanasi (science) dan merancang solusi ( engineering ). Indikator ketiga literasi STEM adalah
Menggunakan matematika, teknologi informasi  dan  komputer  dan  berpikir komputasi.  Pada  indikator  ketiga,  siswa berpikir  komputasi  dengan  cara  mendesain atau merancang alat dimana siswa menggunakan kemampuannya menghasilkan teknologi baru dengan ukuran dan komposisi bahan  yang  digunakan  (Aninda  A  et  al 2019:9).  Pada  proses  mendesain  dapat memotivasi siswa untuk mempelajari matematika  dan  konsep  science  yang memungkinkan  terciptanya  teknologi  baru (Stohlmann, 2012). Indikator ketiga dikategorikan  tinggi  dengan  persentase  uji N-gain  sebesar  78%.  Hasil  uji  N-gain  dapat disimpulkan bahwa terjadi peningkatan pada indikator  ketiga  yaitu  mengembangkan  dan menggunakan model.
Indikator  keempat  literasi  STEM adalah  mengembangkan  dan  menggunakan model. Pada indikator keempat, siswa dapat medesain,  merancang  atau  mengembangkat sketsa  atau  design  rekayasa  dari  solusi permasalahan. Indikator keempat dikategorikan  tinggi  baik  dengan  persentase uji  N-gain  sebesar  78%.  Hasil  uji  N-gain dapat
disimpulkan bahwa
terjadi peningkatan  pada  indikator  keempat  yaitu mengembangkan dan menggunakan model. Indikator kelima literasi STEM adalah merencanakan  dan  melakukan  investigasi. Pada indikator kelima, siswa dapat merencanakan  dan  melakukan  investigasi dari  sketsa  hasil  solusi  yang  telah  dibuat dengan  merencanakan  alat  dan  bahan  yang akan digunakan untuk menyelesaikan solusi. Indikator kelima dikategorikan tinggi, dengan  persentase  uji  N-gain  sebesar  89%. Hasil  uji  N-gain  dapat  disimpulkan  bahwa terjadi  peningkatan  pada  indikator  kelima
yaitu merencanakan dan melakukan investigasi.
Indikator  keenam  literasi  STEM adalah  memperoleh,  mengevaluasi  dan mengkomunikasikan informasi. Pada indikator keenam, siswa dapat mengkomunikasikan hasil solusi, sketsa dan rencana  pembuatan  sesuai  dengan  konsep materi.  Indikator  keenam  dikategorikan tinggi  dengan  persentase  uji  N-gain  sebesar 73%.  Hasil  uji  N-gain  dapat  disimpulkan bahwa  terjadi  peningkatan  pada  indikator keenam  yaitu  memperoleh,  mengevaluasi dan mengkomunikasikan informasi.
Indikator  ketujuh  literasi  STEM  yaitu terlibat argumentasi berdasarkan bukti. Pada indikator  ketujuh,  siswa  dapat  berargumen dengan memberikan penjelasan konsep yang digunakan  untuk  memperkuat  solusi  yang diberikan  dengan  benar.  Indikator  ketujuh dikategorikan  tinggi,  baik  pada  uji  terbatas maupun  uji  lapangan.  Pada  uji  terbatas selisih pre-test dan post-test sebesar  57 dengan  persentase  uji  N-gain  sebesar  74%. Sedangkan  pada  uji  lapangan,  selisih pre- test dan post-test 50  dengan  persentase  uji N-gain  sebesar  74%.  Hasil  uji  N-gain  dapat disimpulkan bahwa terjadi peningkatan pada indikator  ketujuh  yaitu  terlibat  argumentasi berdasarkan bukti.
Indikator  kedelapan  literasi  STEM yaitu  menganalisis  dan  menafsirkan  data. Pada  indikator  kedelapan,  siswa  dapat menganalisis dan menafsirkan data dari soal yang  dipaparkan  sehingga  mendapatkan hasil  yang  sesuai.  Indikator  kedelapan dikategorikan  tinggi,  baik  pada  uji  terbatas maupun  uji  lapangan.  Pada  uji  terbatas selisih pre-test dan post-test sebesar  37 dengan  persentase  uji  N-gain  sebesar  74%. Sedangkan  pada  uji  lapangan,  selisih pre- test dan post-test 50  dengan  persentase  uji N-gain  sebesar  75%,  sehingga  dapat disimpulkan terjadi peningkatan. Berdasarkan hasil analisis menggunakan  N-gain  score  menunjukkan
bahwa  terjadi  peningkatan  literasi  STEM siswa yang dilihat dari perbedaan hasil rata- rata pre-test dan post-test .  Mengacu  pada kriteria  Normalized  gain  menunjukkan bahwa  peningkatan  literasi  STEM  pada siswa  berada  pada  kategori  tinggi  dengan perolehan  N-Gain  sebesar  76.96%.  Oleh karena  itu  dapat  dinyatakan  bahwa  UKBM dengan  pendekatan Engineering  Design process (EDP)  pokok  bahasan  rangkaian arus  bolak-balik  dapat  dinyatakan  efektif untuk meningkatkan literasi STEM siswa.

## SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan pada penelitian Pengembangan  UKBM  dengan  Pendekatan Engineering  Design  Process (EDP)  antara lain:  (1)  UKBM  Dengan  Pendekatan Engineering Design Process (EDP) dikategorikan sanga valid oleh validator ahli dan  validator  pengguna  dengan  perolehan skor  rata-rata  4,38  dan  persentase  kevalidan 88%, sehingga produk
dapat diimplementasikan pada tempat uji pengembangan,  dan  (2)  UKBM  Dengan Pendekatan Engineering  Design  Process (EDP) dikategorikan efektif dalam
meningkatkan  literasi  STEM  siswa  SMA dengan  perolehan  skor  rata-rata  77.41% Skor  rata-rata  uji  N-gain  yang  diperoleh dikategorikan tinggi.

## DAFTAR PUSTAKA
Agustin, R. D., A. Harijanto, dan S. H. B Prastowo.  (2018).  Identifikasi  Miskonsepsi Siswa  Pada  Materi  Rangkaian  Arus Bolak-Balik  Menggunakan  Four-Tier Test  Di  SMA. Jurnal  Pembelajaran Fisika. 7(2):141-146 Aninda, A., A. Permanasari, dan D. Ardianto.  2019.  Implementasi  Pembelajaran Berbasis Proyek Pada Materi Pencemaran Lingkungan Untuk Meningkatkan  Literasi  STEM  Siswa SMA. Journal  Of  Science  Education and Practice. 3(2):1-16 Berland, L., R. Steingut, dan P. Ko. 2014. High  School  Student  Perceptions  Of  The Utility  of  The  Engineering  Design Process:  Creating  Opportunities  to Engage  In  Engineering  Practices  And Apply  Math  And  Science  Content. Journal  of  Science  Education  and Technology .  23(6):  705-720 Giancoli, Douglas C. 2001. Fisika Jilid 2 Edisi Kelima . Jakarta: Erlangga Harefah, A R. 2019. Peran Ilmu Fisika Dalam Kehidupan Sehari-hari. Jurnal Warta . 60 Kementrian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia. 2017. Panduan Pengembangan Unit Kegiatan Belajar Mandiri  (UKBM). Jakarta  Direktorat Jenderal Pendidikan Dasar dan Menengah. Bagian Pembinaan Sekolah Menengah Atas.
Kusuma, T.A., Indrawati, dan A. Harijanto.
2015.  Model  Discovery  Learning  Disertai Teknik  Probing  Prompting  Dalam Pembelajaran  Fisika  Di  MA. Jurnal Pendidikan Fisika . 3(4): 336-341
Majid M. I., dan L. Suharto . 2019. Pengembangan Unit Kegiatan Belajar Mandiri  (UKBM)  Materi  Usaha  dan Energi Berbasis Pembelajaran Kontekstual Untuk Meningkatkan Pemahaman  Konsep  Siswa. Unnes
Physics Education Journal . 8(3): 228-
238 Simanjutak, M. P. 2012. Peningkatan
Pemahaman  Konsep  Fisika  Mahasiswa
Melalui Pendekatan Pembelajaran Pemecahan  Masalah  Berbasis  Video.
Jurnal Pendidikan Fisika . 1(2): 55-60 Sudaryono., S. Guritno, dan U. Raharjo. 2011. Theory  and  Application  of  IT Research: Metodologi Penelitian Teknologi Informasi . Yogyakarta:
Andi Offset
Wind, A. S., M. Alemdar, J.A Lingle, M.
Roxanne dan Asilkalkan A. 2019. Exploring
Student Understanding Of The Engineering  Design  Process  Using Distraktor Analysis. International Journal of STEM Education . 6(4)