## JPFS 6 (1) 2023 8 - 13
Jurnal Pendidikan Fisika dan Sains

## (JPFS)
Journal homepage: http:// journal.unucirebon.ac.id/index.php/jpfs
Kemampuan Pemecahan Masalah Siswa pada Topik Hukum Archimedes Menggunakan Pendekatan STEM

## Isti Fuji Lestari
Program Studi Pendidikan Fisika, Fakultas Pendidikan Islam dan Keguruan, Universitas Garut
* E-mail: istifujilestari@uniga.ac.id
DOI: https://doi.org/10.52188/jpfs.v6i1.325 Accepted: 6 Januari 2023 Approved: 21 Februari 2023 Published: 2 Maret 2023

## ABSTRAK
Penelitian  ini  dilatarbelakangi  oleh  rendahnya  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa  pada  topik hukum Archimedes. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui peningkatan kemampuan pemecahan masalah  siswa  pada  topik  hukum  Archimedes  menggunakan  pendekatan  STEM.  Metode  penelitian yang  digunakan  yaitu pre  experiment dengan  rancangan one  shot  pretest-posttest  group. Sampel penelitian dipilih satu kelas secara acak dari lima kelas di salah satu SMA Negeri di Kabupaten Garut. Data  kemampuan  pemecahan  masalah  diambil  dari  hasil  tes  awal  ( pretest )  dan  tes  akhir  ( posttest ) berbentuk soal uraian pada topik hukum Archimedes. Hasil penelitian ini menunjukkan peningkatan kemampuan  pemecahan  masalah  tertinggi  terdapat  pada  indikator  memfokuskan  masalah  dan peningkatan  paling  rendah  terdapat  pada  indikator  mengevaluasi  solusi.  Secara  umum,  peningkatan kemampuan  pemecahan  masalah  siswa  pada  topik  hukum  Archimedes  setelah  diterapkannya Pendekatan  STEM  yang  diintegrasikan  dengan  model  pembelajaran  experiential  Kolb  termasuk dalam kategori sedang.
Kata kunci: Hukum Archimedes, Kemampuan Pemecahan Masalah, Pendekatan STEM

## ABSTRACT
This research is motivated by the low problem-solving abilities of students on the topic of Archimedes' law.  This  study  aims  to  determine  increase  in  students'  problem  solving  abilities  on  the  topic  of Archimedes' law using the STEM approach. The research method used was a pre-experiment with a one-shot pretest-posttest group design. The research sample was randomly selected from five classes in one of the public high schools in Garut Regency. Data on problem solving skills were taken from the results of the pretest and posttest in the form of essay questions on the topic of Archimedes' law. The results of this study indicate that the highest increase in problem solving ability is found in the indicator  focusing  on  problems  and  the  lowest  increase  is  in  the  indicator  evaluating  solutions.  In general, the increase in students' problem solving abilities on the topic of Archimedes' law after the application of the STEM approach integrated with Kolb's experiential learning model is included in the medium category.
Keyword: Archimides Law, Problem Solving Skills, STEM Approach
@2023 Pendidikan Fisika FKIP Universitas Nahdlatul Ulama Cirebon __________________________________________________________________________________

## PENDAHULUAN
Perkembangan abad-21, khususnya di era industri 4.0 ini mendorong dunia pendidikan untuk dapat  mempersiapkan  generasi  yang  memiliki  keterampilan  agar  dapat  menghadapi  berbagai tantangan.  Salah  satu  keterampilan  abad-21  yaitu  kemampuan  pemecahan  masalah.  Kemampuan pemecahan  masalah  merupakan  kemampuan  yang  sangat  penting  bagi  siswa.  Siswa  yang  mampu memecahkan  suatu  permasalahan  akan  memperoleh  pengalaman,  menggunakan  pengetahuan  dan keterampilan  yang  sudah  dimilikinya  untuk  diterapkan  dalam  kehidupan  sehari-hari  (Elita,  Habibi, Putra, & Ulandari, 2019).
Berdasarkan predikat yang diperoleh Indonesia pada TIMSS 2011 dan 2015 siswa Indonesia masuk dalam  predikat Low Science Benchmark (Martin, Ina, & Pierre, 2015). Siswa Indonesia hanya memiliki beberapa pengetahuan dasar mengenai biologi, kimia, fisika dan IPA. Siswa belum mampu mendemonstrasikan  dan  menyampaikan  pengetahuan  biologi,  kimia,  fisika  dan  IPA  dalam  berbagai konteks.  Siswa  juga  kurang  mampu  mengkomunikasikan  dan  menjelaskan  konsep  terkait  dengan biologi,  kimia,  fisika  dan  IPA  dalam  kehidupan  sehari-hari  baik  secara  praktis,  abstrak  maupun eksperimen (Sumiantari, Suardana, & Selamet, 2019).
Begitupun hasil pengamatan di lapangan, ditemukan bahwa kemampuan pemecahan masalah siswa  masih  rendah.  Kemampuan  pemecahan  masalah  rendah  tersebut  dapat  terjadi  karena pembelajaran terfokus pada penekanan konsep saja tidak sampai pada pengaplikasian konsep tersebut. Siswa  hanya  menggunakan  perhitungan  matematis  saja  tidak  sampai  menerapkannya  dalam permasalahan dunia nyata. Siswa kurang terlibat aktif dalam pembelajaran dan tidak banyak latihan berpikir, sehingga menimbulkan anggapan bahwa fisika tidak dirasakan manfaatnya dalam kehidupan sehari-hari, terlebih untuk menghadapi tantangan pada abad-21 ini. Oleh karena itu, dibutuhkan suatu proses  pembelajaran  yang  dapat  mendorong  siswa  terlibat  aktif  dan  mendapatkan  pengalaman langsung  agar  dapat  meningkatkan  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa,  misalnya  model pembelajaran Experiential Kolb.
Model  pembelajaran  Experiential  Kolb  merupakan  model  pembelajaran  yang  dapat melibatkan siswa untuk aktif dalam pembelajaran dan menjadikan pengalaman sebagai dasar (Lestari, 2017). Model pembelajaran Experiential Kolb terdiri dari empat tahapan, yaitu:  pengalaman konkret, pengamatan  reflektif,  konseptualisasi  abstrak,  dan  percobaan  aktif.  Selain  menerapkan  model pembelajaran  Experiential  Kolb,  dibutuhkan    juga  suatu  pendekatan  tertentu  yang  dapat mengintegrasikan konsep desain teknologi dengan konsep sains dan matematika dalam pembelajaran agar  peningkatan  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa  pada  topik  Hukum  Archimedes  lebih optimal.  Oleh  karena  itu,  penelitian  ini  mengintegrasikan  model  pembelajaran  Experiential  Kolb dengan pendekatan STEM ( Science, Technology , Engineering, and Mathematics ).
Pembelajaran dengan pendekatan STEM dapat memberikan siswa suatu pengalaman belajar, pembelajaran  aktif  dan  bermakna  secara  kontekstual  (Quang,  2015).  Pendekatan  STEM  dapat meningkatkan keterampilan berpikir kritis siswa pada materi Fluida Statis, (Lestari & Muhajir, 2021). Selain itu, pendekatan STEM juga dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah fisika siswa pada konsep tekanan hidrostatis (Lestari, 2019). Salah satu materi fisika yang masih sulit dipecahkan oleh  siswa  adalah  hukum  Archimedes  (Purwanto,  2020).  Maka  kemampuan  pemecahan  masalah siswa  yang  diteliti  yaitu  pada  topik  Hukum  Archimedes.  Adapun  Integrasi  model  pembelajaran Experiential  Kolb  dengan  pendekatan  STEM  pada  topik  hukum  Archimedes  serta  kemampuan pemecahan masalah yang dilatihkan disajikan pada Tabel 1.

## Tabel 1. Integrasi Model Pembelajaran Experiential Kolb dengan Pendekatan STEM
Model Pembelajaran Experiential Kolb dengan Pendekatan STEM Kemampuan Pemecahan Masalah Pengalaman konkret:
Siswa mengidentifikasi isu/ permasalahan yang berkaitan dengan produk teknologi berdasarkan pengalamannya ( scientific process ). Misalnya: siswa mengidentifikasi permasalahan bagaimana merancang alat transportasi yang dapat mengapung di laut, mengingat Indonesia merupakan negara kepulauan.
• Memfokuskan masalah • Mendeskripsikan masalah
Pengamatan reflektif: Siswa mengamati dan mengajukan pertanyaan mengenai
• Mendeskripsikan masalah
Model Pembelajaran Experiential Kolb dengan Pendekatan STEM Kemampuan Pemecahan Masalah
demonstrasi peristiwa melayang, mengapung, dan tenggelam,
Kemudian berusaha menjawab pertanyaan yang diajukan sebelumnya tentang konsep gaya apung yang terdapat pada demonstrasi.

## Konseptualisasi Abstrak:
Siswa menggunakan logika dan pikiran untuk merumuskan konsep gaya apung menggunakan persamaan pada prinsip hukum Archimedes dan merancang solusi permasalahan yang dihadapi dengan membuat rancangan ( design ) produk teknologi alat transportasi air sederhana dengan tahapan pertama dan kedua sebagai acuan
• Merencanakan solusi Percobaan Aktif:
Siswa membuat pengalaman baru dengan menerapkan pengetahuan yang telah diperoleh pada tahap sebelumnya. Siswa melakukan hands-on activity secara berkelompok untuk membuat suatu produk teknologi sederhana ( construct ) berupa alat transportasi air sederhana sesuai rancangan yang telah dibuat untuk kemudian dipresentasikan dan dievaluasi.
• Menggunakan solusi
• Mengevaluasi solusi

## METODE
Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode pre eksperimen dengan rancangan one  shot  pretest-posttest  group .  Pemilihan  metode  ini  karena  hanya  ingin  mengetahui dampak  dari  penerapan  pendekatan  STEM  dalam  meningkatkan  kemampuan  pemecahan  masalah siswa  pada  topik  hukum  Archimedes  tanpa  menguji  efektivitasnya  jika  dibandingkan  dengan perlakukan lain (Cresswell, 2014; Fraenkel, 2012).
Penelitian  ini  terdiri  dari  tiga  tahapan.  Tahapan  pertama  siswa  diberikan  tes  awal  ( pretest ) kemampuan  pemecaahan  masalah  sebelum  diberikan  perlakuan.  Tahapan  kedua  siswa  mendapat perlakuan  pembelajaran  ( treatment )  dengan  pendekatan  STEM  pada  topik  hukum  Archimedes. Tahapan  ketiga  siswa  diberikan  tes  akhir  ( posttest )  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa. Rancangan penelitan dapat dilihat pada Tabel 2.

## Tabel 2. Rancangan Penelitian
Pretest Treatment Posttest O X O Keterangan:
O :  Pretest dan posttest untuk mengukur kemampuan pemecahan masalah siswa X :  Penerapan pendekatan STEM pada topik Hukum Archimedes
Populasi  penelitian  ini  meliputi  seluruh  siswa  kelas  XI  di  salah  satu  SMA  Negeri  di kabupaten  Garut  dengan  jumlah  sampel  40  siswa.  Teknik  pengambilan  sampel  dengan  cara pengambilan  kelas  secara  acak  ( random  class ).  Teknik  tersebut  dilakukan  mengingat  tidak memungkinkan jika diambil siswa secara acak dengan merubah formasi siswa yang sudah ada di kelas tersebut. Sehingga diambil satu kelas secara acak untuk dijadikan subjek penelitian.
Instrumen yang digunakan berupa tes kemampuan pemecahan masalah berbentuk soal uraian pada  topik  hukum  Archimedes.  Masing-masing  soal  disusun  berdasarkan  indikator  kemampuan pemecahan  masalah.  Validitas  instrumen  menggunakan  validitas  konstruk  yang  menunjukkan kesesuaian  soal,  kunci  jawaban,  rubrik  penskoran  dan  kalimat  soal  yang  digunakan.  Reliabilitas instrumen sebesar 0,79 dengan kategori tinggi. Peningkatan keterampilan berpikir kritis siswa diukur dengan  menggunakan  Gain  yang  dinormalisasi  (N-Gain).  N-Gain  yang  diperoleh  kemudian diinterpretasikan berdasarkan kategori menurut Hake (1999) yang disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3. Interpretasi Nilai N-Gain N-Gain (N) Kategori N < 0,3 rendah 0,3 £ N < 0,7 sedang 0,7 £ N tinggi

## HASIL
Data  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa  diperoleh  dari  hasil pretest dan postest yang berbentuk  soal  uraian  pada  topik  hukum  Archimedes  dengan  rentang  skor  0-15.  Distribusi  nilai peningkatan  kemampun  pemecahan  masalah  siswa  dapat  ditunjukkan  dengan  membandingkan  skor pretest - posttest dan N-Gain seluruh siswa pada topik hukum Archimedes.
Hasil penelitian menunjukkan data skor pretest sebesar 2,18 dan skor posttest sebesar 10,50 sehingga diperoleh nilai gain sebesar 8,33. Jika nilai gain tersebut dinormalisasi, maka diperoleh N- Gain sebesar  0,65  yang  termasuk  dalam  kategori  sedang.  Kemampuan  pemecahan  masalah  yang digunakan  dalam  penelitian  ini  terdiri  dari  kemampuan  memfokuskan  masalah,  mendeskripsikan masalah,  merencanakan  solusi  pemecahan  masalah,  menggunakan  solusi  pemecahan  masalah,  dan mengevaluasi solusi pemecahan masalah (Heller & Heller, 2010). Adapun peningkatan kemampuan pemecahan masalah untuk tiap indikator tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.

## Gambar 1. Rata-rata N-Gain Kemampuan Pemecahan Siswa Tiap Indikator
Berdasarkan  Gambar  1  dapat  diketahui  bahwa  N-Gain  paling  tinggi  terdapat  pada  indikator mendeskripsikan  masalah  (0,91),  sedangkan  paling  rendah  terdapat  pada  indikator  mengevaluasi solusi  (0,44).  Jika  rata-rata  skor  N-Gain  yang  diperoleh  dikonfirmasi  dalam  kategori  yang dikembangkan  oleh  Hake  (1998),  maka  indikator  dengan  kategori  tinggi  adalah  memfokuskan masalah dan mendeskripsikan masalah,. Indikator yang termasuk kategori sedang yaitu menggunakan solusi, merencanakan solusi, dan mengevaluasi solusi.

## PEMBAHASAN
Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk  mengetahui  sejauh  mana  pendekatan  STEM dapat  meningkatkan  kemampuan  pemecahan  masalah  siswa.  Berdasarkan  hasil  peneliltian menunjukkan  bahwa  peningkatan  tertinggi  terdapat    pada  indikator  memfokuskan  masalah  dan mendeskripsikan  masalah.  Hal  ini  sejalan  dengan  penelitian  yang  dilakukan  oleh  Purwanto  (2020), yang menunjukkan bahwa siswa mampu menerapkan usefull description dengan baik, yang kemudian menjadi ciri bahwa siswa tersebut termasuk dalam kategori expert .
0.91 0.89 0.45 0.64 0.44 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 Ra ta -r at a sk or N -G ai n ke m am pua n pe m ec aha n m as al ah si sw a ti ap indi ka tor
Namun  kemampuan  pemecahan  masalah  pada  indikator  mengevaluasi  merupakan  indikator paling  rendah.  Hal  tersebut  terjadi  karena  pada  pertemuan  kedua  masih  banyak  siswa  yang mengabaikan  indikator  mengevaluasi  solusi  pemecahan  masalah.  Sebagian  siswa  tidak  meninjau kembali  apakah  solusi  pemecahan  masalahnya  sudah  sesuai  dengan  permasalahannya  atau  belum. Secara  umum  kemampuan  pemecahan  masalah  pada  materi  fluida  statis  pada  setiap  indikator mengalami  peningkatan  sebagai  dampak  dari  penerapan  model  pembelajaran  berbasis  pengalaman dengan pendekatan STEM.
Jika dikaji lebih lanjut, kemampuan siswa dalam menggunakan solusi mengalami peningkatan lebih  besar  dibanding  dengan  kemampuan  merencanakan  solusi.  Deskripsi  data  di  bagian  awal menunjukkan peningkatan indikator menggunakan solusi berdasar perhitungan N-Gain sebesar 0,64, sedangkan  indikator  merencanakan  solusi  mengalami  peningkatan  sebesar  0,45.  Walaupun peningkatan  indikator  merencanakan  solusi  lebih  kecil  daripada  indikator  menggunkan  solusi,  hasil pretest menunjukkan  sebaliknya.  Hasil  ini  menandakan  bahwa  pengetahuan  awal  siswa  dalam merencanakan solusi sudah baik jika dibandingkan kemampuan menggunakan solusi. Hal inilah yang menyebabkan  peningkatan  indikator  menggunakan  solusi  lebih  besar  daripada  indikator merencanakan solusi.
Berbeda dengan indikator memfokuskan masalah yang mengalami peningkatan paling tinggi, indikator  mengevaluasi  solusi  pemecahan  masalah  mengalami  peningkatan  paling  rendah,  yaitu sebesar 0,44. Indikator mengevaluasi solusi pada pertemuan ini dilatihkan dengan pendekatan STEM pada  tahapan  percobaan  aktif.  Pada  tahap  ini  siswa  dilatih  untuk  menguji  solusi  yang  telah  mereka buat. Guru membimbing siswa untuk mengevaluasi solusi pemecahan yang siswa buat secara lisan. Kemudian  siswa  mengevaluasi  apakah  solusi  yang  mereka  buat  sesuai  dengan  permasalahan  yang mereka hadapi atau tidak. Namun hal ini dilakukan hanya pada salah satu kelompok yang melakukan persentasi.  Hal  ini  dapat  menjadi  salah  satu  penyebab  rendahnya  kemampuan  siswa  dalam mengevaluasi  solusi.  Selain  itu,  pada  proses  pemecahan  masalah  siswa  tidak  mengenali  masalah berdasarkan konsep yang mendasar dan tidak melakukan evaluasi terhadap solusi (Purwanto, 2020).
Faktor  lain  yang  dapat  menyebabkan  rendahnya  rata-rata  peningkatan  mengevaluasi  solusi berdasarkan  data  yakni  bentuk  instrumen  tes  kemampuan  pemecahan  masalah  yang  berupa  uraian terstruktur. Kelemahan dari soal uraian terstruktur adalah siswa harus bisa menjawab butir-butir soal pada urutan awal terlebih dahulu agar bisa mengerjakan soal selanjutnya (Lestari, 2019). Kemampuan mengevaluasi  solusi  dalam  instrumen  tes  diukur  pada  butir  terakhir.  Oleh  karena  itu,  hasil  yang didapatkan bergantung pada kemampuan siswa dalam mengerjakan soal pada butir-butir sebelumnya. Hal  inilah  yang  dapat  menyebabkan  indikator  mengevaluasi  solusi  merupakan  indikator  yang mengalami  rata-rata  peningkatan  yang  paling  rendah  diantara  indikator  kemampuan  pemecahan masalah lainnya.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  dan  pembahasan  dapat  disimpulkan  bahwa  pendekatan  STEM dapat meningkatkan kemampuan pemecahan masalah siswa pada topik hukum Archimedes. Rata-rata peningkatan kemampuan pemecahan masalah siswa berdasar nilai gain yang dinormalisasi ( N-Gain) sebesar  0.65  yang  termasuk  dalam  kategori  sedang.  Peningkatan  kemampuan  pemecahan  masalah siswa tertinggi terdapat pada indikator memfokuskan masalah (0.91), sedangkan peningkatan terendah terdapat pada indikator mengevaluasi solusi (0.44).

## UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan  terima  kasih  disampaikan  kepada  SMA  Negeri  di  Kabupaten  Garut  yang  telah memberikan  kesempatan  untuk  melakukan  penelitian  ini.  Terima  kasih  juga  kepada  Fakultas Pendidikan  Islam  dan  Keguruan  Universitas  Garut  atas  dukungannya  sehingga  penelitian  ini  dapat terselesaikan.

## REFERENSI
Creswell, J.W. (2014). Research Design: Quantitative, Qualitative, and Mixed Methods Approaches . United Stated of America: SAGE Publications.
Elita,  G.,  Habibi,  M.,  Putra,  A.,  &  Ulandari,  N.  (2019).  Pengaruh  Pembelajaran  Problem  Based Learning  dengan  Pendekatan  Metakognisi  terhadap  Kemampuan  Pemecahan  Masalah Matematis. Mosharafa: Jurnal Pendidikan Matematika , 8(3), 447-458.
Fraenkel,  J.R.,  Wallen,  N.E.,  dan  Hyun,  H.H.  (2012). How  to  Design  and  Evaluate  Research  in Education Eight Edition . New York: McGrow Hill Company.
Hake,  R.R.  (1999).  Analyzing  Change/Gain  Score.  American  Educational  Research  Associations Division Measurement
and
Research
Methodology. Diakses dari http://www.physics.indiana.edu/ ~sdi/AnalyzingChange-Gain.pdf
Lestari,  I.F.  (2017).  Model  Pembelajaran  Experiential  Kolb  untuk  Meningkatkan  Keterampilan Berpikir Kritis Siswa pada Materi Fluida Statis. Prosiding SNIPS, hlm 320-325.
Lestari,  I.F.  (2019).  Pendekatan  Science,  Technology,  Engineering,  and  Mathematic  (STEM)  untuk Meningkatkan  Kemampuan  Pemecahan  Masalah  Fisika  Siswa  pada  Konsep  Tekanan Hidrostatis. Jurnal Pendidikan Universitas Garut , Vol. 13 (1), hlm. 103-109.
Lestari, I.F., & Muhajir, S.N. (2021). Pendekatan STEM untuk Meningkatkan Keterampilan Berpikir Kritis Siswa pada Materi Fluida Statis. Jurnal Pendidikan dan Ilmu Fisika , Vol. 1 (1), hlm. 103-109.
Martin, M, O., Ina V.S Mullis., Pierre, F., & Martin, H. (2015). TIMSS 2015. International Results in Science.
Purwanto,  Rudi.  2020.  Kemampuan  Pemecahan  Masalah  Siswa  SMA  pada  Hukum  Archimedes. PALAPA: Jurnal Studi Keislaman dan Ilmu Pendidikan. Vol. 8(1), hlm 17-28.
Sumiantari,  N.L.E,  Suardana,  I.N.,  Selamet,  K.  (2019).  Pengaruh  Model  Problem  Based  Learning terhadap  Kemampuan  Pemecahan  Masalah  IPA  Siswa  Kelas  VIII  SMP.  JPPSI:  Jurnal Pendidikan dan Pembelajaran Sains Indonesia, Vol. 2(1), hlm 12-22.
Quang,  L.X.  dkk.  (2015).  Integrated  Science,  Technology,  Engineering  and  Mathematics  (STEM) Education  through  Active  Experience  of  Designing  Technical  Toys  in  Vietnamese  Schools. British Journal of Education, Society and Behaviuoral Science , 11(2), hlm. 1-12.