## PEMBUATAN SEL BATERAI BERBASIS BAHAN ALAM MELALUI PEMBELAJARAN STEM
A. M. Setiawan 1 , Dian Nugraheni 2 , Munzil 3 , Muhammad Fajar Marsuki 4 , Nida Husnayaini 5 , Fitroh Hanifiyah 6
1,2,3,4,5,6 Universitas Negeri Malang, Malang, 65145
Email Korespondensi: agung.mulyo.fmipa@um.ac.id
Diajukan: 1 January 2020; Diterima: 2 February 2020; Diterbitkan: 30 April 2020
Abstrak: Penelitian ini bertujuan  untuk  menganalisis bagaimana pembelajaran STEM dilaksanakan di  dalam kelas  dengan  topik  sel  baterai  berbasis  bahan  alam.  Empat  bidang  keilmuan  yang  menjadi  dasar  dalam pembelajaran STEM seperti Science, Technology, Engineering, dan Mathematics , sangat cocok diterapkan pada topik ini. Bahan alam yang digunakan sebagai  sumber energi  listrik pengganti baterai  yaitu lemon, apel, jeruk nipis, kentang, timun, dan tomat. Metode yang digunakan dalam penelitian ini yaitu metode deskriptif kualitatif. Implikasi  dari  hasil  penelitian  ini  dapat  memberikan  kontribusi  pengembangan  pengajaran  Sains  melalui pembelajaran STEM.
Kata Kunci: Baterai, Bahan Alam, Listrik, STEM.
Abstract: This study aims to analyze how STEM learning is carried out in the classroom with the topic of battery cells based on natural materials. The four scientific fields that form the basis of STEM learning, such as Science, Technology, Engineering, and Mathematics, are very suitable to be applied to this topic. Natural materials used as a source of electrical energy to replace batteries are lemons, apples, limes, potatoes, cucumbers, and tomatoes. The method used in this research is descriptive qualitative method. The implications of the results of this study can contribute to the development of science teaching through STEM learning.
Keywords: Batteries, Natural Materials, Electricity, STEM.

## Pendahuluan
Menurut  Yuenyong  (2016),  STEM merupakan sebuah pembelajaran yang didasarkan pada empat bidang keilmuan yakni Science, Technology, Engineering, dan Mathematics .  Keempat  bidang  ilmu  tersebut diintegrasikan  untuk  menyelesaikan  berbagai permasalahan  dalam  kehidupan  sehari-hari melalui  sebuah  pembelajaran  di  dalam  kelas (Anggraini    Huzaifah,  2017).  Selain  itu melalui  STEM,  mahasiswa  dididik  untuk mengkonstruksi  pengetahuannya  sendiri  agar konsep yang mereka pahami dapat diaplikasikan dalam dunia kerja (Turner, 2013).
Keunggulan STEM dalam pembelajaran yakni melibatkan kemampuan 4C  dari keterampilan abad 21, yaitu Creativity, Critical thinking,  Collaboration, dan Communication (Fikri, dkk., 2019). Semua kemampuan tersebut harus  dimiliki  mahasiswa  agar  siap  dalam melalui  tantangan  di  abad  21  ini.  Selain  itu, keunggulan  lain  dalam  pembelajaran  STEM yaitu  dapat  meningkatkan  minat  belajar  dan
pemahaman konsep mahasiswa secara mandiri (Permanasari, 2016).
Baterai  merupakan  sebuah  bahan  yang tidak  ramah  di  lingkungan,  harganya  mahal, dan  kandungannya  berupa  logam  berat (Fadilah, 2015). Sebagai sumber energi listrik, banyaknya  penggunaan  baterai  pada  barang- barang elektronik dapat menyebabkan pencemaran  lingkungan.  Selain  itu,  minimnya teknologi terbaru sebagai sumber energi listrik alternatif masih kurang terdengar informasinya hingga  saat  ini.  Oleh  karena  itu  dibutuhkan bahan  alam  yang  dapat  menghasilkan  listrik dan ramah lingkungan.
Listrik  dapat  mengalir  karena  adanya perpindahan elektron bebas dari ion-ion dalam sebuah  zat  atau  larutan.  Larutan  seperti senyawa  asam  seperti  asam  sulfat,  asam oksalat,  asam  format,  dan  asam  sitrat merupakan  jenis  larutan  elektrolit.  Dalam  sel volta, larutan elektrolit ini berfungsi menghantarkan  ion  dari  anoda  ke  katoda sehingga  mampu  mengalirkan  arus  listrik (Suryaningsih,  2016).  Larutan  ini  ternyata
dapat  ditemukan  pada  bahan-bahan  alam seperti lemon, apel, jeruk nipis, kentang, timun, dan tomat. Oleh karena itu, bahan alam tersebut dapat  digunakan  sebagai  bahan  alternatif pengganti  sel  baterai  sebagai  sumber  energi listrik.
Pembuatan  sel  baterai  berbasis  bahan alam  sangat  tepat  jika  dijadikan  topik  dalam sebuah kerangka pembelajaran STEM di dalam kelas.  Sebab  mahasiswa  didorong  untuk membangun pengetahuannya dalam mengintegrasikan keempat bidang ilmu STEM, yakni  berupa  aspek  fisika,  kimia,  dan  biologi dari  bahan  alam  dalam  bidang Science , teknologi  baru  dan  terbarukan  yang  ramah lingkungan dalam bidang Technology , keterampilan mengkonstruksi sel baterai dalam bidang Engineering , dan perhitungan matematis  untuk  menguji  sel  baterai  yang efektif dan efisien dalam bidang Mathematics . Pengetahuan yang dibangun mahasiswa tersebut  selanjutnya  bisa  diwujudkan  berupa produk  atau  prototipe  yang  dapat  ditunjukkan dalam  proses  pembelajaran  di  kelas.  Sehingga melalui kajian ini, diharapkan dapat memberikan  kontribusi  dalam  pengembangan pengajaran  sains  melalu  pembelajaran  STEM dengan  topik  pembuatan  sel  baterai  berbasis bahan alam.

## Pembahasan
Tahapan  dalam  pembelajaran  STEM menurut  Yuenyong  (2016)  terdiri  dari  7 tahapan, yaitu (1) Identification of social issues ,
(2) Identification of potential solution , (3) Need for  knowledge ,  (4) Decision-making ,  (5) Development of prototype or product , (6) Test and  evaluation  of  the  solution ,  dan  (7) Socialization  and  completion  decision .  Dari semua  tahapan  tersebut,  sintaks  pembelajaran STEM  yang  disusun  peneliti  dengan  topik pembuatan  sel  baterai  dari  bahan  alam, ditampilkan pada Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Sintaks Pembelajaran STEM No. Stage Activity 1 Identificati on of social issues 1. Meminta mahasiswa untuk mendiskusikan baterai  yang  mereka gunakan dalam kehidupan sehari-hari dan limbah baterai yang
No. Stage Activity menyebabkan pencemaran lingkungan 2. Dosen menaikkan tingkat pertanyaan tentang  apa  saja  sel penyusun baterai 3. Dosen menaikkan kembali tingkat pertanyaan tentang kemungkinan sel penyusun  baterai  dari bahan  alam,  contoh: apel,  tomat, jeruk  nipis, kentang,  lemon,  dan timun. 2 Identificatio n of potential solution 1. Mahasiswa dibagi menjadi beberapa kelompok untuk berdiskusi 2. Mahasiswa membuat desain  Sel  Baterai  dari bahan alam melalui aspek STEM yaitu:
a. Science ✓ Fisika:
Rangkaian seri dan paralel bahan alam, serta kekuatan nyala lampu yang dihasilkan sebagai daya listrik ✓ Kimia: Reaksi redoks yang terjadi pada bahan alam ✓ Biologi: Buah sebagai bahan alam b. Technology :
Teknologi baru dan terbarukan  dari  Sel Baterai c. Engineering : Rancangan/model/ KIT  Sel baterai yang paling efisien d. Mathematics : Perhitungan biaya penyusun sel baterai dan kesimetrian model yang dibuat
3. Mahasiswa melakukan diskusi terhadap analisis biaya dari
No. Stage Activity pembuatan Sel Baterai dari bahan alam 3 Need for knowledge 1. Mahasiswa  melakukan percobaan bersama anggota  kelompoknya untuk menentukan variabel dalam pembuatan  sel  baterai berbahan  alam  yang menghasilkan nyala lampu yang paling terang. Contoh variabelnya  yaitu  jenis bahan alam, jumlah bahan, dan susunan dari rangkaian sel baterai. 2. Mahasiswa  di  setiap kelompok membuat model  sel  baterai  dari bahan  alam  yang  telah disediakan Dosen, yaitu: (a) jeruk nipis, (b) tomat,  (c)  kentang,  (d) apel,  (e)  lemon,  (f) Timun. 3. Mahasiswa  di  setiap kelompok membandingkan hasil nyala  lampu  dari  bahan alam  tersebut  dengan nyala lampu dari baterai AA. 4. Mahasiswa  melakukan diskusi  mengapa  listrik dapat muncul dan mengalir  dari  bahan alam  yang  digunakan. Apakah tergantung jenis bahannya, massa bahannya, ukuran bahan, atau faktor lainnya. 5. Mahasiswa  melakukan diskusi bersama anggota kelompoknya, bagaimana proses terjadinya  arus  listrik dari  bahan  alam  yang digunakan sehingga dapat  diukur  kuat  arus dan tegangan listriknya. 4 Decision- making 1. Setelah mendapatkan pengetahuan yang dibutuhkan untuk membuat sel  baterai dari bahan alam yang menghasilkan nyala
No. Stage Activity lampu paling terang, setiap kelompok membuat  gambar  desain sel baterai. 2. Mahasiswa membuat gambar desain sel baterai yang  paling  menarik, efisien, dan menghasilkan nyala lampu paling terang dibandingkan dengan baterai AA. 5 Developme nt of prototype or product Setiap  kelompok  mahasiswa membuat  produk  sel  baterai berbahan  alam  dari  gambar desain  yang  telah  dibuat sebelumnya.  Alat  dan  bahan yang  digunakan  yaitu:  (a)
Bahan:  Apel,  tomat,  jeruk nipis,  kentang,  lemon,  atau timun; (b) Alat: kabel, lampu LED, Multimeter, Stereoform,  lem,  paku,  dan uang logam. 6 Test and evaluation of the solution Setiap kelompok mahasiswa melakukan uji dan evaluasi dari produk yang telah dibuat. 1. Uji produk meliputi:
(a) Apakah produk yang dibuat sudah sesuai dengan gambar desain? (b) Apakah lampu LED dapat menyala? (c) Berapakah kuat arus listrik yang mengalir dari bahan alam? (d) Berapakah tegangan listrik bahan alam yang dihasilkan? 2. Evaluasi produk dibuat berdasarkan perbaikan dari hasil uji produk yang dilakukan sebelumnya 7 Socializatio n and completion decision stage Setiap  kelompok  melakukan presentasi  dari  produk  final sel  baterai  dari  bahan  alam yang  telah  mereka  buat dengan kriteria berikut, yaitu: 1. mempresentasikan ide dan  desain  terbaik  dari produk
2. mempresentasikan bagaimana pengoperasian produk
No. Stage Activity sel  baterai  dari  bahan alam 3. mempresentasikan proses  timbulnya  arus listrik dari produk 4. menerima  masukan  dari kelompok lain atau Dosen sebagai penyempurnaan terhadap produk
Di tahap 1, Identification of social issues , dosen mengangkat isu-isu sosial atau permasalahan yang ada di lingkungan mahasiswa  untuk  dipecahkan  di  dalam  kelas. Isu  sosial  tersebut  dalam  penelitian  ini  berupa banyaknya  limbah  baterai  akibat  penggunaan barang-barang  elektronik.  Barang  elektronik dapat  hidup  atau  dioperasikan  karena  adanya sumber  tegangan  berupa  baterai  yang  mampu mengalirkan  listrik.  Baterai  bekas  yang  sudah dipakai tersebut lama-kelamaan akan menyebabkan limbah yang mencemari lingkungan, seperti pada gambar 1. Oleh karena itu,  diperlukan  sebuah  baterai  yang  ramah lingkungan  dan  mudah  di  daur  ulang.  Dalam penelitian ini, topik pembelajaran STEM yang diangkat yaitu pembuatan sel baterai dari bahan alam.
Gambar 1. Limbah Baterai (sumber: suarasurabaya.net)
Di  tahap  2, Identification  of  potential solution , mahasiswa diarahkan untuk mengidentifikasi  solusi  pembuatan  sel  baterai dari  bahan  alam  berdasarkan  4  aspek  dalam STEM.  Empat  aspek  tersebut  yaitu Science, Technologi,  Engineering, dan Mathematics . Aspek Science terdiri  dari  ilmu  Fisika,  Kimia, dan Biologi. Oleh karena itu dalam pelaksanaan pembelajarannya  nanti,  mahasiswa  harus
meninjau  keempat  aspek  tersebut  dalam memecahkan sebuah persoalan.
Di  tahap  3, Need  for  knowledge , mahasiswa diminta untuk melakukan percobaan  tentang  pembuatan  sel  baterai  dari bahan  alam  seperti  lemon,  apel,  jeruk  nipis, kentang, timun, dan tomat seperti pada gambar 2.  Percobaan  yang  dilakukan  selanjutnya dianalisis sehingga diperoleh variabel apa saja yang  mempengaruhi  sel  baterai  tersebut,  dan bagaimana model yang paling baik dan efisien nantinya.  Hasil  ini  selanjutnya  menjadi  dasar untuk  pelaksanaan  di  tahap  4,  yaitu decision- making .
Gambar 2. Bahan Alam Pengganti Baterai Sebagai Solusi Alternatif (sumber: ilgusto.com)
Di tahap 4, Decision-making , mahasiswa diarahkan  untuk  membuat  gambar  desain  sel baterai  yang  paling  menarik,  efisien,  dan menghasilkan nyala lampu paling terang. Nyala lampu LED yang dihasilkan mahasiswa dari sel baterai  bahan  alam  tersebut  dibandingkan dengan  baterai  AA.  Lampu  LED  dan  baterai AA  yang  akan  digunakan  ditampilkan  pada gambar  3.  Terang  atau  lemahnya  nyala  lampu ini  mengindikasikan  daya  listrik,  kuat  arus listrik,  dan  besar  tegangan  listrik  yang dihasilkan oleh bahan alam.
Gambar 3. Aneka Lampu LED dan Baterai AA (sumber: shopee.co.id)
Di tahap 5, Development of prototype or product , mahasiswa diarahkan untuk membuat produk  sel  baterai  berbahan  alam  dari  gambar desain yang telah dibuat sebelumnya. Di tahap 6, Test  and  evaluation  of  the  solution ,
mahasiswa  diminta  untuk  melakukan  uji  dan evaluasi  dari  produk  yang  telah  dibuat. Sedangkan  di  tahap  7, Socialization  and completion decision stage , mahasiswa diminta untuk  melakukan  presentasi  dari  produk  final sel  baterai  dari  bahan  alam yang  telah  mereka buat.  Adapun  kriteria  yang  perlu  diperhatikan dalam presentasi produk ini yaitu ide dan desain produk, cara pengoperasian produk, dan proses timbulnya arus listrik dari produk. Selanjutnya dari  semua  tahap  tersebut,  mahasiswa  akan menerima  saran  dari  kelompok  lain  dan  juga Dosen, agar produk yang dihasilkan mengalami penyempurnaan.

## Simpulan, Saran, dan Rekomendasi
Pembuatan  sel  baterai  berbasis  bahan alam  dapat  dilaksanakan  di  kelas  melalui pembelajaran  STEM.  Aspek-aspek  dalam pembelajaran STEM seperti Science, Technology,  Engineering, dan Mathematics dapat  membuka  pola  pikir  mahasiswa  dalam memecahkan  sebuah  persoalan.  Sebab  STEM merupakan pembelajaran yang mengaitkan dan mengintegrasikan  keempat  aspek  tersebut secara logis, realistis, dan komprehensif. Bahan alam yang digunakan seperti lemon, apel, jeruk nipis, kentang, timun, dan tomat, pada dasarnya dapat digunakan sebagai pengganti baterai yang ramah  lingkungan.  Oleh  karena  itu  penelitian ini  diharapkan  dapat  memberikan  kontribusi lebih  lanjut  dalam  pengembangan  pengajaran Sains melalui pembelajaran STEM.

## Daftar Pustaka
Anggraini,  F.  I.,    Huzaifah,  S.  (2017). Implementasi  STEM  dalam  pembelajaran IPA di Sekolah Menengah Pertama. Seminar Nasional Pendidikan IPA, 1(1), 722-731.
Fadilah,  S.  (2015).  Pembuatan  Biomaterial  dari Limbah  Kulit  Pisang  (Musa  Paradisiaca). Prosiding  Simposium  Nasional  Inovasi  dan Pembelajaran Sains, 4(2), 25-29.
Fikri,  M.  R.,  Muslim,  M.,  Purwana,  U., Karyawan, K. (2019). Upaya Meningkatkan Kreativitas  Siswa  Dalam  Membuat  Karya Fisika Melalui Model Pembelajaran Berbasis STEM  ( Science,  Technology,  Engineering and Mathematics ) Pada Materi Fluida Statis. WaPFi  (Wahana  Pendidikan  Fisika),  4(1), 73-76.
Permanasari,  A.  (2016). STEM  Education :  Inovasi Dalam Pembelajaran Sains. Prosiding SNPS, 3(3), 23-34.
Seattha,  P.,  Tupsai,  J.,  Sranamkham,  T. Yuenyong,  C.  (2016). Students’  view  on STEM  in  learning  about  circular  motion through  STS  approach .  AIP  Conference Proceedings, 1775 (030063) Suryaningsih,  S. (2016). Belimbing Wuluh (Averrhoa  Bilimbi)  sebagai  Sumber  Energi dalam  Sel  Galvani.  Jurnal  Penelitian  Fisika dan Aplikasinya (JPFA), 6(1), 11-17.
Turner, K.B. (2013). Northeast Tennessee Educators’  Perception  of  STEM  Education Implementation . Doctor of Education Dissertation. East Tennessee: East Tennessee State University.