## Higher Order Thinking Real and Virtual Laboratory
(HOTRVL) untuk Meningkatkan Keterampilan Abad Ke-21 Mahasiswa Pendidikan Fisika
Yanti Sofi Makiyah 1 , Adam Malik 2 , Ernita Susanti 1 , Ifa Rifatul Mahmudah 1
1 Pendidikan Fisika Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Siliwangi
2 Pendidikan Fisika Fakultas Tarbiyah dan Keguruan UIN Sunan Gunung Djati Bandung
*e-mail: yanti.sofi@unsil.ac.id
(Masuk: 10-06-2019; revisi: 17-06-2019; diterima: 22-07-2019)
Abstrak : Mahasiswa pendidikan fisika di abad ke-21 ini dituntut untuk memiliki keterampilan  seperti  berpikir  kreatif  dan  kritis,  berkomunikasi,  memecahkan masalah,  berkolaborasi  serta  literasi  ICT  atau  yang  biasa  disebut  keterampilan abad  ke-21.  Keterampilan  tersebut  dapat  dilatih  dan  dikembangkan  melalui kegiatan Higher  Order  Thinking  Real  Laboratory (HOTRL)  atau Higher  Order Thinking  Virtual  Laboratory (HOTVL).  Artikel  ini  akan  menganalisis  efek  dari kedua jenis laboratorium tersebut atau Higher Order Thinking Real and Virtual Laboratory (HOTRVL)  terhadap  peningkatan  keterampilan  abad  ke-21  pada keterampilan berpikir kreatif dan kritis serta keterampilan berkomunikasi pada konsep  gaya,  rangkaian  listrik,  rangkaian  RLC  dan  Hukum  Hooke.  Pada HOTRVL  dilakukan  kegiatan  laboratorium  yang  real  menggunakan  alat praktikum di laboratorium sedangkan untuk virtual  laboratorium menggunakan aplikasi atau simulasi yang sesuai dengan konsep yang digunakan.
Kata kunci: Higher Order Thinking Real and Virtual Laboratory , Keterampilan Abad ke-21
Pendahuluan Abad  ke-21  menuntut  kreativitas,
inovasi, berpikir kritis, pemecahan masalah, dan keterampilan berkomunikasi sehingga
mahasiswa pendidikan  fisika  harus  disiapkan  untuk memiliki  keterampilan  tersebut  di  era industri  4.0  saat  ini.  Hal  tersebut  sesuai dengan  Malik  (2019)    bahwa  Standar Nasional  Pendidikan  Tinggi  menyiratkan bahwa setiap universitas perlu membekali siswa  dengan  keterampilan  abad  ke-21 termasuk  pemikiran  kritis,  pemikiran kreatif,  penyelesaian  masalah,  kooperatif, komunikasi  serta  literasi  ICT  yang dikenal keterampilan yang dapat ditransfer.  Secara  umum,  keterampilan yang dapat
ditransfer adalah keterampilan  yang  dikembangkan  dalam satu  situasi  untuk  ditransfer  ke  situasi lain,  dari  situasi  pembelajaran  di  kelas hingga situasi kehidupan nyata.
Penelitian  dan  pendapat  ahli tentang pentingnya keterampilan abad ke- 21  ini  dilatih  dan  dikembangkan  kepada mahasiswa  dan  pentingnya  implementasi praktis,  ide  muncul  untuk  berinovasi dalam kegiatan praktikum melalui pengembangan  model  praktis  (Hofstein, 2004; Deacon, 2011; Naaman, 2012; Cepni, 2017).  Instruksi  praktikum  dalam  proses melatih  dan  mengembangkan  beberapa keterampilan  berpikir  tingkat  tinggi, kemudian  diberi  nama  atau  istilah Laboratorium Higher  Order  Thinking (HOT Lab).
HOT  Lab  dapat  berupa  kegiatan laboratorium  yang real dan  atau virtual laboratorium . Salah satu desain laboratorium  yang  sesuai  untuk  melatih dan meningkatkan keterampilan abad  ke- 21 yaitu Higher Order Thinking Real and Virtual Laboratory (HOTRVL). HOTRVL merupakan Higher Order Thinking  Laboratory (HOT  Lab)  pada
laboratorium  real  dan  virtual  dengan kegiatan  praktikum  yang  menekankan pemecahan masalah dengan menggunakan keterampilan berpikir ting- kat tinggi yang terdiri dari beberapa pros-
es, yaitu memahami tantangan, menghasilkan ide, persiapan untuk peker- jaan  laboratorium,  melakukan  pekerjaan laboratorium,  berkomunikasi  dan  men- gevaluasi  hasil.  Desain  laboratorium  ini terdiri dari 11 fase kegiatan yang meliputi masalah  dunia  nyata,  menentukan  dan mengevaluasi  ide-ide,  pertanyaan  eksper- imental,  bahan  dan  peralatan,  prediksi, pertanyaan  tentang  metode,  eksplorasi, pengukuran,  analisis,  kesimpulan  dan presentasi.
Pada  HOTRVL, Higher  Order Thinking  Real  Laboratory (HOTRL) dilakukan  menggunakan  peralatan  yang terdapat  di  laboratorium  namun  jika terdapat keterbatasan peralatan di laboratorium  maka  hal  tersebut  menjadi hambatan  dalam  kegiatan  praktikum.
Salah  satu  solusi  untuk  mengatasi permasalahan tersebut yaitu Higher Order Thinking Virtual  Laboratory (HOTVL). HOTVL  adalah  kegiatan  laboratorium berpikir  tingkat  tinggi  yang  dirancang melalui  program  komputer  yang  dibuat seolah-olah  seperti  laboratorium  nyata. Laboratorium  virtual  dapat  berupa  web atau  aplikasi  yang  memungkinkan  siswa untuk  melakukan  percobaan  simulasi. Laboratorium  virtual  terdiri  dari  desain web  atau  aplikasi  yang  memungkinkan pengguna (mahasiswa) untuk mengoperasikan eksperimen simulasi (Beichner, 1990; Finkelstein, 2004;
Amrani,  2010).  Selain  itu,  laboratorium virtual  juga  dapat  memvisualisasikan fenomena  mikroskopis  yang  terkandung dalam konsep fisika.
Pada  kegiatan  HOTRVL  dapat dilatihkan dan dikembangkan keterampilan  abad  ke-21  melalui  fase kegiatan yang dilakukan sehingga mahasiswa  pendidikan  fisika  dapat meningkatkan  keterampilan  tersebut.
Oleh  karena  itu,    HOTRVL  dianalisis efeknya terlebih dahulu sebelum dilaksanakan dalam kurikulum
pembelajaran  fisika  yang  bermakna  dan pembelajaran  sepanjang  hayat  ( lifelong learning )  yang  sesuai  dengan  revolusi industri 4.0.

## Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  untuk menganalisis efek dari HOTRVL terhadap peningkatan  keterampilan  abad  ke-21 mahasiswa  ini  yaitu  studi  literatur.  Studi literatur  didasarkan  pada  dua  pertim- bangan  kriteria,  yaitu  (1)  literatur  yang dijadikan  dasar  memiliki  kaitan  langsung dengan  topik  pertanyaan  yang  ingin diungkap,  bukan  literatur  sekunder,  dan (2)  konten  dari  literatur  tersebut  dapat diyakini validitas dan kredibilitasnya, yai- tu  bersumber  dari  literatur  yang  dipub- likasikan  oleh  penerbit  yang  bereputasi internasional.  Berdasarkan  kriteria  terse- but,  beberapa  literatur  dipilih  menjadi sumber data utama dalam kajian ini.

## Hasil dan Pembahasan
Penelitian sebelumnya yang dilakukan  oleh  Setiawan  (2018),  Malik (2018)  dan  Safitri  (2019),  tentang  HOT Real  Lab dan  HOT Virtual  Lab untuk keterampilan  abad  ke-21  yang  dipilih yaitu  keterampilan  berpikir  kritis  dan kreatif serta keterampilan berkomunikasi. Berdasarkan hasil analisis data yang telah dilakukan  dapat  dinyatakan  bahwa HOTRVL dapat meningkatkan keterampilan  berpikir  kritis  dan  kreatif serta keterampilan berkomunikasi. Setiawan (2018) melakukan penelitian  pada  konsep  gaya  dan memperoleh  data  N-gain  keterampilan berpikir kritis untuk kelas HOT Real Lab (HOTRL)  60,2%  (kategori  sedang)  dan kelas  laboratorium  verifikasi  29,30% (kategori rendah) sehingga dapat dinyatakan  bahwa  ada  perbedaan  yang signifikan  untuk  keterampilan  berpikir kritis  mahasiswa  antara  kelas  HOTRL dibandingkan  dengan  kelas  laboratorium verifikasi. Ini berarti bahwa HOTRL lebih baik  daripada  laboratorium  verifikasi untuk meningkatkan keterampilan berpikir  kritis.  Pada    keterampilan berpikir kreatif dari kelas eksperimen dan
kelas kontrol keduanya mengalami peningkatan  namun  N-gain  dari  kelas eksperimen  lebih  tinggi  (0,7,  kategori tinggi) dibandingkan dengan kelas kontrol (0,29,  kategori  rendah)  sehingg  dapat disimpulkan  bahwa  ada  peningkatan secara  signifikan  keterampilan  berpikir kreatif  dari  kelas  eksperimen  (kelas HOTRL) lebih baik daripada kelas kontrol (kelas laboratorium verifikasi).
Penelitian  lain  yang  dilakukan Malik  (2018)  untuk  konsep  rangkaian listrik  dan  RLC  juga  menyatakan  hal sama  bahwa  kemampuan  berpikir  kritis mahasiswa  pada  kelompok  eksperimen dan kontrol meningkat. Nilai rata-rata N- gain  dalam  kelompok  yang  menggunakan HOTRL  (72,42%)  dikategorikan  lebih tinggi  dari  kelompok  yang  melakukan kegiatan  laboratorium  verifikasi  (29,34%) yang  memiliki  kategori  rendah. HOTRL berorientasi
untuk melatih dan mengembangkan  keterampilan  berpikir kritis dan berpikir kreatif dalam pemecahan  masalah  melalui  kegiatan praktikum.  Kegiatan  laboratorium  ini merupakan  pengembangan  dari problem solving  laboratory dengan  karakteristik menambahkan  alternatif  jawaban  untuk masalah  dunia  nyata  yang  tidak  sepele dan  menambahkan  aktivitas  presentasi setelah  menyelesaikan  praktikum.  Model verifikasi  laboratorium  dianggap  kurang mampu  mengembangkan  keterampilan berpikir  kritis  mahasiswa  karena  mereka hanya  melatih  keterampilan  berpikir tingkat  rendah.  Ini  konsisten  dengan Heller  (2010)  yang  menjelaskan  bahwa penerapan  laboratorium  verifikasi  tidak teralu  memberikan  efek  bagi  mahasiswa, terutama  dalam  keterampilan  sains, keterampilan  langsung,  dan  keterampilan berpikiran  langsung.  Hasil  penelitian HOT Virtual Lab (HOTVL) yang dilakukan  Safitri  (2019)  menunjukkan hasil  yang  sesuai  dengan  penelitian sebelumnya bahwa peningkatan keterampilan  berpikir  kreatif  kelompok eksperimen lebih tinggi daripada kelompok  kontrol.  Hal  ini  dikonfirmasi oleh N-gain yang diperoleh oleh kelompok eksperimen sekitar 0,59 sedangkan gain-N
yang  diperoleh  oleh  kelompok  kontrol sekitar  0,35.  Hasil  penelitian  ini  sejalan dengan penelitian yang dilakukan sebelumnya  oleh  Azar  (2011),  De  Jong (2013), Darrah (2014), Sari (2019).
Pada  keterampilan  komunikasi terdapat  tiga  aspek  keterampilan  yaitu penulisan  ilmiah  ( scientific  writing ), representasi informasi ( information representation ) dan presentasi pengetahuan  ( knowledge  representation ). Hasil  penelitian  yang  dilakukan  oleh Malik  (2018)  pada  kelompok  yang menggunakan  HOTRL  pada  konsep rangkaian  listrik  mengalami  peningkatan yang lebih tinggi daripada yang menggunakan laboratorium verifikasi. Hal tersebut  karena  mahasiswa  diberikan kesempatan  menerapkan  konsep  untuk memecahkan  masalah  yang  dihadapi dalam  kehidupan  sehari-hari.  Masalah tersebut akan dipecahkan dengan mencari dan  memilih  berbagai  sumber  referensi, mendiskusikan  informasi  yang  diperoleh, menentukan  dan  mengevaluasi  informasi yang  relevan  dengan  masalah,  membuat laporan dan mempresentasikan hasilnya.
Hasil  penelitian  untuk  aspek representasi  informasi  untuk  setiap indikator  (skema,  grafik,  verbal  dan matematika)  untuk  kedua  kelompok  juga meningkat  namun  peningkatan  HOTRL lebih  signifikan  dibandingkan  dengan laboratorium verifikasi. HOTRL memberikan  kesempatan  bagi  mahasiswa untuk berdiskusi secara kolaboratif dalam menentukan  dan  mengevaluasi  ide, memprediksi,
mengeksplorasi, menganalisis,
menyimpulkan, dan menyajikan  kegiatan  sedangkan  pada mahasiswa yang menggunakan laboratorium verifikasi kurang berkembang  karena  hanya  fokus  untuk membuktikan konsep yang sudah dipelajari sebelumnya. Kelebihan lain dari HOTRL mahasiswa memprediksi, menjawab metode pertanyaan, mengeksplorasi, mengukur dan menganalisis dapat mengembangkan indikator  grafik  sedangkan  mahasiswa yang menggunakan verifikasi laboratorium hanya melakukan
praktikum  sesuai  dengan  prosedur  yang telah ditentukan.
Berdasarkan hasil dan pembahasan studi  literatur  ini  maka  HOTRVL  secara signifikan dapat meningkatkan keterampilan  abad  ke-21  mahasiswa pendidikan fisika sehingga dapat diterapkan dalam kurikulum
pembelajaran  pendidikan  fisika  di  era revolusi industri 4.0.

## Penutup
HOTRVL  dapat  menjadi  pilihan kegiatan laboratorium yang dapat melatihkan dan mengembangkan keterampilan  abad  ke-21  mahasiswa pendidikan fisika pada konsep fisika yang dapat  diamati  dan  dilakukan  secara  real juga  untuk  konsep  fisika  yang  bersifat mikroskopik
yang membutuhkan visualisasi  atau  simulasi  menggunakan virtual  lab .  Selain  itu,  berdasarkan  hasil dan  pembahasan  studi  literatur  maka dapat  disimpulkan  bahwa  HOTRVL secara  signifikan  dapat  meningkatkan keterampilan abad ke-21 meliputi berpikir kritis  dan  kreatif  serta  keterampilan berkomunikasi  sehingga  HOTRVL  ini dapat  digunakan  dalam  pembelajaran fisika.

## Referensi
Amrani,  D.,  &  Paradis,  P.  (2010).  Use  of computer-based  data  acquisition  to teach  physics  laboratories:  case study-simple  harmonic  motion. Latin-American  Journal  of  Physics Education, 4(3), 511-514.
Azar,  A.,  &  Şengüleç,  Ö.  A.  (2011).
Computer-Assisted and Laboratory- Assisted  teaching  methods  in physics  teaching:  The  effect  on student  physics  achievement  and attitude  towards  physics. Eurasian Journal  of  Physics  &  Chemistry Education , 3(1), 43-50.
Beichner,  R.  J.  (1990).  The  effect  of
simultaneous  motion  presentation and  graph  generation  in  a kinematics lab. Journal of Research in  Science  Teaching ,  27(8),  803 – 815. doi:10.1002/tea.3660270809.
Çepni,  S.,  Kaya,  A.,  &  Küçük,  M.  (2005). Determining  the  physics  teachers’ in-service  needs  for  laboratories.  J. Turkish Educ. Sci , 3(2), 181-194.
Daineko,  Y.,  Dmitriyev,  V.,  &  Ipalakova,
M. (2017). Using virtual laboratories  in  teaching  natural sciences:  An  example  of  physics courses  in  university. Computer Applications in Engineering Education , 25(1), 39-47. Darrah,  M.,  Humbert,  R.,  Finstein,  J.,
Simon,  M.,  &  Hopkins,  J.  (2014). Are  virtual  labs  as  effective  as hands-on  labs  for  undergraduate physics?  A  comparative  study  at two  major  universities. Journal  of Science  Education  and  Technology ,
23(6), 803-814.
De Jong, T., Linn, M. C., & Zacharia, Z. C. (2013). Physical and virtual labora- tories  in  science  and  engineering education. Science ,  340(6130),  305-
308.
Deacon,  C,  &  Hajek,  A.  (2011)  Student perceptions  of  the  value  of  physics laboratories. International  Journal of  Science  Education 33  (7)  p  943 –
977.
Finkelstein, N. D., Perkins, K. K., Adams, W.,  Kohl,  P.,  &  Podolefsky,  N. (2004).  Can  computer  simulations replace real equipment in undergraduate laboratories?
Department  of  Physics:  University of Colorado, Boulder .
Heller,  P  &  Heller,  K.  (2010).  Problem solving  labs  in  cooperative  group problem  solving  in  physics. Re- search Report Departement of Phys- ics University of Minnesota . Hofstein,  A,  &  Lunetta,  VN.  (2004)  The laboratory  in  science  education: Foundation  for  the  21st  century Science Education 88 (1) p 28 – 54 Malik,  A,  &  Setiawan,  A.  (2016)  The development of higher order thinking  laboratory  to  improve transferable  skills  of  students. International Conference on Innovation  in  Engineering  and
Vocational Education (Bandung) 56 (Amsterdam: Atlantis Press) 36 – 40.
Malik,  A,  &  Setiawan,  A.  (2018).  HOT Lab – Based  Practicum  Guide  for Pre-Service  Physics  Teachers. Ma- terials  Science  and  Engineering 288(2018) .(https://doi:10.1088/1757- 899X/288/1/012027).
Malik, A. (2018). Using hot lab to increase pre- service physics teacher’s critical thinking  skills  related  to  the  topic of  RLC  circuit. Journal  of  Physics: Conf.  Series  1013  (2018)  012023
https://doi:10.1088/17426596/1013/1 /012023). Naaman,  MR,    &  Barnea,  N.  (2012) Laboratory activities. Eurasia Journal  of  Mathematics,  Science  & Technology Education 8 1 49-57. Safitri,  D,  &  Setiawan,  A.  (2019).  The  Ef-
fects  of  Higher  Order  Thinking (HOT)  Laboratory  Design  in  Hooke
Law  on  Student’s  Creative  Think- ing  Skills. IOP  Conf.  Series:  Jour- nal  of  Physics:  Conf.  Series  1204 (2019) 012037. (https://doi: 10.1088/1742-6596/1204/1/012037). Sari, U. (2019). The Effects of Virtual and Computer  Based  Real  Laboratory Applications  on  the  Attitude,  Moti- vation  and  Graphic  Skills  of  Uni- versity Students. International Journal  of  Innovation  in  Science and  Mathematics  Education,  27(1),
1-17.
Setiawan,  A,  &  Malik,  A.  (2018).  Effect  of Higher  Order  Thinking  Laboratory on the Improvement of Critical and Creative Thinking Skills. Materials Science and Engineering 306 (2018) 012008 .  (https://doi:10.1088/1757- 899X/306/1/012008).