Contoh Soal HOTS

Sekilas Sejarah Pengolahan Air dengan Teknologi Osmosis

    Proses osmosis melalui membran semipermeabel pertama kali diamati pada tahun 1748 oleh seorang ilmuwan Perancis bernama Jean Antoine Nollet. Namun, osmosis hanya sebuah fenomena yang diamati di laboratorium selama 200 tahun berikutnya. Hingga pada akhir tahun 1940-an, para peneliti mulai memeriksa cara-cara pengolahan air murni dari air asin (desalinasi), di mana pada tahun 1949, University of California at Los Angeles (UCLA) pertama menyelidiki desalinasi air laut dengan menggunakan membran semipermeabel. Para peneliti dari UCLA dan University of Florida berhasil memproduksi air tawar dari air laut pada pertengahan tahun 1950-an, tetapi fluks terlalu rendah untuk komersial. Hingga ditemukan teknik untuk membuat membran asimetris ditandai dengan "kulit" lapisan tipis efektif di atas wilayah substrat sangat berpori dan lebih tebal dari membran, oleh Sidney Loeb di UCLA dan Srinivasa Sourirajan di National Research Council of Canada, Ottawa. 

Pertanyaan 1.

Hingga kini, banyak pengolahan air yang menggunakan teknologi Osmosis Terbalik (Reverse Osmosis), dimana teknologi osmosis terbalik ini memiliki prinsip yang berkebalikan dengan prinsip osmosis seperti biasanya.

Di bawah ini yang merupakan prinsip teknologi osmosis terbalik (reverse osmosis) untuk mengolah air yang paling tepat adalah....

a. Pengolahan air dari air yang memiliki konsentrasi rendah menjadi air yang memiliki konsentrasi tinggi dengan melalui membran semipermeabel.

b. Pengolahan air dari air yang memiliki konsentrasi tinggi menjadi air yang memiliki konsentrasi rendah dengan melalui membran semipermeabel.

c. Pengolahan air untuk menghasilkan air murni dengan menggunakan membran semipermeabel.

d. Pengolahan air untuk menghasilkan air murni dengan adanya tekanan osmosis.

Pertanyaan 2.

Manakah di bawah ini yang merupakan pengaplikasian dari teknologi osmosis terbalik (reverse osmosis)?

a. Pemurnian air minum serta pemurnian air limbah.

b. Penelitian pada konsentrasi jus jeruk atau produksi protein whey bubuk.

c. Pengolahan nira menjadi sirup (gula cair) pada pabrik sirup.

d. Benar semua.

Resume artikel "Conceptual Understanding versus Algorithmic Problem Solving: Further Evidence from a National Chemistry Examination"

       Dalam penelitian ini, peneliti menganalisis lebih lanjut mengenai hasil ujian nasional dari perspektif pembelajaran konseptual versus pemecahan masalah algoritmik. Sampel dari penelitian ini adalah 499 siswa kelas 11 (usia sekitar 17 tahun) yang mengikuti berbagai cabang atau aliran yang mengarah ke semua jenis studi pendidikan tinggi di Yunani. Dengan menggunakan criteria kualitataif, peneliti membedakan pertanyaan menjadi: (i) pengetahuan-mengingat sederhana, (ii) konseptual, dan (iii) latihan yang baik (algoritmik), stoikiometri.

    Kimia sekolah adalah mata pelajaran yang kurang lebih bersifat internasional sehubungan dengan konten dan tujuannya. Di sekolah menengah atas, kimia biasanya disajikan sebagai versi kimia umum perguruan tinggi yang disederhanakan dan direduksi. Cirri utama dari cara kimia sekolah diajarkan dan diuji di seluruh dunia adalah bahwa penekanannya sering ditempatkan pada aturan pembelajaran dan algoritma yang memungkinkan siswa untuk berhasil menjawab pertanyaan ujian termasuk, termasuk “masalah” komputasi yang relatif rumit. Namun apa yang terjadi dalam kasus pertanyaan konseptual, bahkan yang tampaknya sederhana?

       Dalam penelitian ini, peneliti menekankan 3 poin: (a) bahwa berbagai penulis telah menggunakan berbagai metode untuk mengkategorikan pertanyaan sebagai pertanyaan algoritmik atau memerlukan pemahaman konseptual; (b) pertanyaan konseptual telah dikaitkan dengan keterampilan kognitif tingkat tinggi  (HOCS), dan pertanyaan algoritmik dengan keterampilan kognitif tingkat rendah (LOCS); (c) sejauh mana item ujian dikategorikan membutuhkan pemikiran konseptual.

METODE PENELITIAN

    Sampel penelitian terdiri dari 499 siswa (usia sekitar 17 tahun) yang mengikuti Ujian Nasional Yunani untuk kelas 11. Semua siswa berasal dari berbagai sekolah perkotaan dan mewakili populasi siswa di perkotaan di Yunani. Besarnya ukuran sampel membuatnya sangat mungkin menjadi sampel yang homogen, bahkan jika siswa berasal dari banyak sekolah yang berbeda. ujian berlangsung pada akhir tahun ajaran pada bulan Juni 1998-99, dan merupakan baian dari ujian penempatan universitas yang dimulai pada kelas sebelas dan diselesaikan pada akhir kelas dua belas. Kimia (kimia organik) merupakan salah satu mata pelajaran yang diujikan bagi seluruh siswa. Semua siswa mengambil kursus yang sama hingga akhir kelas sepuluh. Mulai kelas sebelas, siswa harus mengikuti salah satu dari 3 ranting yaitu positif branch (PB), theory branch (ThB), dan tecnology branch (TB).

    Pertama-tama harus dicatat bahwa siswa yang paling lemah bergabung dengan TB, sedangkan siswa yang secara akademis lebih kuat dipisahkan dalam dua cabang lain, mereka yang tertarik pada humaniora dan semacamnya masuk ke ThB, dan mereka yang tertarik pada sains, kedokteran, dan teknik masuk ke PB. Semua siswa mengikuti ujian akhir tahun yang sama dalam kimia (organik), dan hasil ujian inilah yang dianalisis dalam penelitian ini.

    Makalah kimia organik terdiri dari 4 bagian: Bagian 1 berisi sebagian besar pertanyaan recall, fixed-response,  sedangkan bagian 2 mencakup pengetahuan dan beberapa peertanyaan konseptual sederhana, bagian 3 dan 4 lebih sulit, keduanya melibatkan perhitungan stoikiometri.

HASIL DAN DISKUSI

a. Prestasi

    

    Dalam semua pertanyaan yang dipelajari di sini (tabel 1), PB memiliki pencapaian lebih tinggi daripada ThB, dan ThB lebih tinggi dari TB. Perbandingan statistik dari tiga cabang dengan menggunakan ANOVA satu arah untuk sampel independen dan penggunaan tes Tukey dan Schaffe menegaskan bahwa dalam semua pertanyaan (kecuali 2.3.b dimana perbedaan antara PB dan ThB tidak signifikan), PB memiliki kinerja unggul yang signifikan secara statistik pada p=0,01 untuk ThB dan TB. Di sisi lain, ThB memiliki kinerja yang jauh lebih unggul daripada TB pada pertanyaan 3.b, 4.a, 4.b, dan 4.c (pada p=0,05).

b. Konseptual versus algoritmik

    Pertanyaan algoritmik sederhana dapat menghasilkan skor tertinggi. Namun, di lain kasus pertanyaan algoritmik yang kompleks menyebabkan pencapaian siswa yang lebih rendah. Pada penelitian ini PB memiliki perbedaan skor rata-rata yang signifikan lebih kecil. Hal ini disebabkan pada PB memiliki siswa yang jauh lebih tinggi dengan kedua kemampuan yang tinggi pula. Pada hampir seluruh kasus PB memiliki skor yang lebih tinggi daripada ThB dan ThB lebih tinggi dibanding TB. Perbedaan ini ternyata dapat dikaitkan dengan karakteristik siswa pada setiap cabangnya. Selain itu, perbedaan ini juga dapat disebabkan karena pengalaman pendidikan siswa yang mungkin berbeda sehingga kesiapan tiap siswa dalam menghadapi ujian pun berbeda. Selanjutnya dilakukan pengujian lagi dengan membandingkan distribusi yang sesuai dengan pencapaian siswa PB dalam dua ujian yaitu ujian kimia organik untuk pendidikan umum dan ujian khusus dalam kimia umum dengan pertimbangan terdapat sampel PB yang berbeda pada dua kasus. Hasil yang diperoleh menunjukan bahwa siswa mendapat nilai yang jauh lebih tinggi dalam ujian kimia umum. Hal ini berarti bahwa meskipun tampak jarang siswa yang mampu memahami konsep juga tidak memiliki kemampuan menangani masalah, namun pada kenyataannya terdapat siswa yang seperti itu. Mereka ini merupakan siswa yang kurang tertarik dan berlatih dalam memproyeksikan atau memanipulasi matematika.

KESIMPULAN

    Dapat disimpulkan bahwa PB memiliki jumalh siswa paling banyak dengan kemampuan algoritmik terlepas dari kemampuan konseptual. pada ketiga cabang memiliki jumlah siswa dengan kemampuan konseptual yang hampir sama. Namun pada kemampuan algoritmik, hanya siswa PB dan ThB yang memiliki proporsi sama. Kemudian untuk prestasi dari 3 cabang, PB memiliki pencapaian rata-rata tertinggi, lalu disusul oleh ThB dan kemudian TB. 

Kurikulum 2013

Inti dari Kurikulum 2013 adalah terdapat pada upaya penyederhanaan dan tematik-integratif. Kurikulum 2013 disiapkan untuk mencetak generasi yang siap dalam menghadapi masa depan. Karena itu, kurikulum disusun untuk memgantisipasi perkembangan masa depan. 

A.  Alasan Pengembangan Kurikulum 2013

1. Tantangan masa depan, meliputi: adanya globalisasi, kemajuan teknologi informasi, masalah lingkunagn hidup, konverensi ilmu dan teknologi, kebangkitan industri kreatif dan budaya, pengaruh dan imbas teknosains, materi TIMSS dan PISA.
2. Kompetensi masa depan, meliputi: kemampuan berkomunikasi serta berpikir jernih dan kritis, kemampuan mempertimbangkan segi moral suatu permasalahan, kemampuan hidup dalam masyarakat yang mengglobal, memiliki minat luas dalam kehidupan, memiliki kesiapan untuk bekerja, memiliki rasa tanggung jawab terhadap lingkungan.
3. Persepsi masyarakat, meliputi: beban siswa terlalu berat, terlalu menitikberatkan pada aspek kognitif, kurang bermuatan karakter.
4. Fenomena negatif yang mengemuka, meliputi: narkoba, plagiarisme, perkelahian antarpelajar, korupsi, kecurangan dalam ujian, gejolak masyarakat.
5. Perkembangan pengetahuan dan pedagogi, meliputi: psikologi, discovery learning dan collaborative learning, neurologi.

B.  Filosofi Kurikulum 2013

1. Kurikulum sebagai materi, meliputi: mewakili pandangan teoritis (planning oriented), kurikulum sebagai wahan menyampaikan pengetahuan dari guru ke siswa, perencanaan pembelajaran sangat dominan dan ketat berdasarkan urutan logis dari materi pembelajaran.
2. Kurikulum sebagai produk, meliputi: mewakili pandangan produktif (result oriented), dipicu oleh kebutuhan pasar atas kompetensi yang harus dikuasai oleh lulusan (produk) program pendidikan.
3. Kurikulum sebagai proses, meliputi: pandangan praktis (action oriented), penekanan pada berpikir kritis yang diwujudkan dalam tindakan nyata dengan membangun kolaborasi antar pelaku pendidikan (siswa, guru, pengelola).
4. Kurikulum sebagai praksis kontekstual, meliputi: perluasan dari konsep kurikulum sebagai proses dengan penambahan perlunya komitmen bersama (antarpelaku pendidikan) menyepakati kegiatan-kegiatan untuk mencapai target tertentu, penguasaan materi pembelajaran diperoleh melalui siklus aksi dan refleksi berkelanjutan.

C.  Perubahan Mendasar dari Kurikulum Sebelumnya

      Terdapat 4 perubahan besar dalam Kurikulum 2013:

1. Konsep kurikulum. Standar Kompetensi Lulusan (SKL) diturunkan dari kebutuhan, Standar Isi diturunkan dari SKL melalui Kompetensi Inti yang bebas mata pelajaran, semua mata pelajaran harus berkontribusi terhadap pembentukan sikap, keterampilan, dan pengatahuan, mata pelajaran diturunkan dari kompetensi yang ingin dicapai, semua mata pelajaran diikat oleh kompetensi inti.
2. Buku yang dipakai. Buku ditulis mengacu pada konsep kurikulum (KI, KD, silabus), dalam mengajar ada 2 jenis buku yaitu buku siswa dan buku guru, buku siswa ditekankan pada activity base bukan merupakan bahan bacaan, setiap buku memuat model pembelajaran dan projek yang akan dilakukan oleh siswa, buku guru memuat panduan bagi guru dalam megajarkan materi pada siswa.
3. Proses pembelajaran. Setiap pembelajaran menggunakan pendekatan saintifik untuk meningkatkan kreativitas peserta didik, kegiatan pembelajaran yang dilakukan yaitu mengamati, menanya, mencoba, menalar, mencipta, mengkomunikasikan.
4. Proses penilaian. Proses penilaian yang mendukung kreativitas yaitu dengan mengukur tingkat berpikir siswa mulai dari rendah sampai tinggi, menekankan pada pertanyaan yang membutuhkan pemikiran mendalam (bukan sekedar hafalan), mengukur proses kerja siswa (bukan hanya hasil kerja siswa), menggunakan portofolio pembelajaran siswa. 

D.  Komponen Kurikulum 2013

1. Komponen Tujuan. K13 memiliki tujuan yaitu berkaitan dengan upaya mencerdaskan kehidupan bangsa. Kehadiran K13 ini turut serta dalam mewujudkan tujuan dari pendidikan itu sendiri yang meliputi Tujuan Pendidikan Nasional, Tujuan Institusional, Tujuan Kurikuler, dan Tujuan Instruksional.
2. Komponen Isi. Komponen isi meliputi segala hal yang akan diterima oleh peserta didik melalui proses belajar-mengajar yang diikutinya, mulai  dari jenis mata peajaran yang dipelajari hingga program dari tiap mata pelajaran tersebut.
3. Komponen Metode. Komponen ini meliputi segala unsur yang terlibat dalam sebuah perencanaan guna mencapai tujuan pembelajaran yang telah ditetapkan. Pada komponen ini, pendidik dituntut untuk memiliki kreativitas dalam memilih metode yang akan digunakan.
4. Komponen Evaluasi. Komponen evaluasi memiliki peran dalam memberikan penilaian terhadap suatu proses pembelajaran yang telah dilakukan. Ada 4 hal yang harus diperhatikan dalam melakukan evaluasi yaitu evaluasi harus tervaliditas, reliabilitas, efisiensi, dan bersifat praktis.

E.  Perbandingan Kurikulum 2013 dengan Kurikulum Sebelumnya (KTSP)

No.	Kurikulum 2013	KTSP
1.	SKL ditentukan terlebih dahulu, melalui Permendikbud No 54 Tahun 2013. Kemudian baru ditentukan standar Isi, yang berbentuk Kerangka Dasar Kurikulum yang dituang dalam Permendikbud No 67, 68, 69, dan 70 Tahun 2013	Standar Isi ditentukan terlebih dahulu melalui Permendiknas No 22 Tahun 2006. Kemudian ditentukan SKL melaui Permendiknas No 23 Tahun 2006
2.	Aspek kompetensi lulusan ada keseimbangan soft skills dan hard skills yang meliputi aspek kompetensi sikap, keterampilan, dan pengetahuan	Lebih menekankan pada aspek pengetahuan
3.	Di jenjang SD tematik terpadu untuk kelas I-VI	Di jenjang SD tematik terpadu untuk kelas I-III
4.	Jumlah jam pelajaran per minggu lebih banyak dan jumlah mata pelajaran lebih sedikit disbanding KTSP	Jumlah jam pelajaran lebih sedikit dan jumlah mata pelajaran lebih banyak disbanding K13
5.	Proses pembelajaran setiap tema di jenjang SD dan semua mata pelajaran di jenjang SMP/SMA/SMK dilakukan dengan pendekatan saintifik, yaitu standar proses dalam pembelajaran	Standar proses dalam pembelajaran terdiri dari eksplorasi, elaborasi, dan konfirmasi
6.	Teknologi Informasi dan Komunikasi bukan sebagai mata pelajaran, melainkan sebagai media pembelajaran	TIK sebagai mata pelajaran
7.	Standar penilaian menggunakan penilaian otentik, yaitu mengukur  semua kompetensi sikap, keterampilan, dan pengetahuan berdasarkan proses dan hasil	Penilaian lebih dominan pada aspek pengetahuan
8.	Pramuka menjadi ekstrakurikuler wajib	Pramuka bukan ekstrakurikuler wajib
9.	Peminatan (penjurusan) mulai kelas X untuk jenjang SMA/MA	Penjurusan mulai kelas XI
10.	BK lebih menekankan mengembangkan potensi siswa	BK lebih pada menyelesaikan masalah siswa

Taba's Inverted Model (Model Terbalik) / Model Kurikulum Taba

Model Konseptualisasi dalam bentuk persamaan, peralatan fisik, uraian atau analogi grafik yang menggambarkan situasi (keadaan) yang sebenarnya, baik berupa keadaan apa adanya maupun keadaan yang seharusnya. Pengembangan Kurikulum (curriculum development) merupakan istilah komprehensif di dalamnya mencakup perencanaan, penerapan, dan penilaian.

Model kurikulum menurut Taba dinamakan 'inverted model' atau model terbalik karena merupakan kebalikan dari model kurikulum yang ada sebelumnya. Kurikulum yang ada sebelumnya dikembangkan secara deduktif, sedangkan Taba mengembangkan kurikulum secara induktif. Menurut Taba esensial proses deduktif cenderung mengurangi kemungkinan adanya inovasi kreatif karena pengembangan secara deduktif dapat membatasi kemungkinan mengeksperimentasikan konsep-konsep baru kurikulum. Oleh karena itu, Taba mengembangkan kurikulum menggunakan cara pengembangan induktif yang disebut sebagai inverted model (model terbalik). Pengembangan model terbalik ini diawali dengan melakukan percobaan dan penyusunan teori serta diikuti dengan tahapan implementasi. Hal dilakukan guna mempertemukan teori dan praktek.

Kurikulum menurut Hilda Taba adalah: “a curriculum is a plan for learning, therefore what is know about the learning process and the development of individual has bearing on the shaping of the curriculum”. Kurikulum adalah suatu rencana belajar, oleh karena itu konsep-konsep tentang belajar dan perkembangan individu dapat mewarnai bentuk-bentuk kurikulum.

Berbeda dengan model yang dikembangkan Tyler, model Taba lebih menitik beratkan kepada bagaimana mengembangkan kurikulum sebagai suatu proses perbaikan dan penyempurnaan. Oleh karena itu, dalam kurikulum ini dikembangkan tahapan-tahapan yang harus dilakukan oleh para pengembang kurikulum. Model pengembangan ini lebih rinci dan lebih sempurna jika dibandingkan dengan model pengembangan Tyler. Model Taba merupakan modifikasi dari model Tyler. Modifikasi tersebut terutama penekanannya pada pemusatan perhatian guru. Teori Taba mempercayai bahwa guru merupakan faktor utama dalam pegembangan kurikulum. Pengembangan kurikulum yang dilakukan guru dan memposisikan guru sebagai inovator dalam pengembangan kurikulum. Merupakan karakteristik dalam model pengembangan Taba.

Model ini dimulai dengan melaksanakan eksperimen, diteorikan, kemudian diimplementasikan. Hal ini dilakukan untuk menyesuaikan antara teori dan praktik, serta menghilangkan sifat keumuman dan keabstrakan kurikulum, sebagaimana sering terjadi apabila dilakukan tanpa kegiatan eksperimental.

Keuntungan digunakannya inverted model ini adalah:

1. Membantu untuk menjembatani kesenjangan antara teori dan praktek karena produksi unit-unit tadi mengkombinasikan kemampuan teoritik dan pengalaman praktis.
2. Kurikulum yang terdiri dari unit-unit mengajar-belajar yang disiapkan oleh guru-guru lebih mudah diintroduser ke sekolah, berarti lebih mudah dimengerti dibandingkan dengan kurikulum yang umum dan abstrak yang dihasilkan oleh urutan tradisional.
3. Kurikulum yang terdiri dari kerangka umum dan unit-unit belajar-mengajar lebih berpengaruh terhadap praktek kelas dibandingkan dengan kurikulum yang ada.

Taba mengajukan pandangan yang berlawanan yaitu: langkah awal dimulai dengan perencanaan unit-unit belajar-mengajar yang spesifik, bukan diawali dengan desain kerangka yang umum. Lalu unit-unit tersebut diujicobakan dalam kelas yang kemudian akan digunakan sebagai dasar empirik untuk menentukan overall design.

a. Mengadakan unit-unit eksperimen bersama guru

Penyusunan unit diawali dengan mendiagnosis kebutuhan serta dilanjutkan dengan merumuskan tujuan. Kegiatan ini juga mempertimbangkan keseimbangan antara kedalaman serta keluasan materi pelajaran yang akan disusun. Kelompok tenaga pengajar membuat unit eksperiment sebagai ajang untuk melakukan studi tentang hubungan teori dan praktek. Untuk itu diperlukan (1) Perencanaan yang didasarkan atas teori yang kuat (2) Eksperimen didalam kelas yang dapat menghasilkan data empiris untuk menguji landasan teori yang digunakan. Hasil dari langkah ini berupa teaching-leaming unit yang masih bersifat draft yang siap diuji pada langkah berikutnya.

b. Menguji unit eksperimen

Unit-unit (teaching-learning units) yang telah dibuat pada langkah pertama selanjutnya diujicobakan pada kelas-kelas eksperimen dalam berbagai situasi dan kondisi belajar. Tujuan dari dilakukannya uji coba ini adalah untuk mengetahui tingkat validitas dan kelayakan unit-unit dalam pengajaran serta untuk mengetahui keyakinan terap bagi tenaga pengajar yang memiliki gaya mengajar dan kemampuan melaksanakan pengajaran unit yang berbeda-beda. Hasil uji coba ini dapat digunakan untuk menyempurnakan draft kurikulum.

c. Mengadakan revisi dan konsolidasi

Langkah ini dilakukan jika hasil pada langkah kedua menunjukkan perlunya perbaikan dan penyempurnaan unit-unit yang telah disusun. Revisi dan penyempurnaan draf teaching learning units dilakukan berdasarkan data dan informasi yang terkumpul selama langkah pengujian. Pada langkah ini dilakukan pula penarikan kesimpulan (konsolidasi) tentang konsistensi teori yang digunakan. Langkah ini dilakukan bersama oleh koordinator kurikulum dan ahli kurikulum. Produk langkah ini berupa teaching learning units yang telah teruji di lapangan. Bila hasilnya sudah memadai, maka unit-unit tersebut dapat disebarkan dalam lingkup yang lebih luas.

d. Mengembangkan keseluruhan kerangka kurikulum

    Perkembangan yang dipergunakan untuk melakukan kegiatan yang berdasarkan pada pertanyaan-pertanyaan apa isi unit-unit yang disusun secara berurutan itu telah berimbang ke dalamnya dan keluasannya, dan apakah pengalaman belajar telah memungkinkan belajarnya kemampuan intelektual dan emosional. Apabila proses penyempurnaan telah dilakukan secara menyeluruh maka langkah berikutnya mengkaji kerangka kurikulum yang dilakukan oleh para ahli kurikulum dan profesional lainnya. Produk dari langkah-langkah ini adalah dokumen kurikulum yang siap untuk diimplementasikan dan didesiminasikan.

e. Melakukan implementasi dan desiminasi

(sumber : https://srilestarilinawati.wordpress.com/)

Dalam langkah ini dilakukan penerapan dan penyebarluasan program ke daerah dan sekolah-sekolah dan dilakukan pendataan tetang kesulitan serta permasalahan yang dihadapi guru-guru di lapangan. Oleh karena itu perlu diperhatikan tentang persiapan dilapangan yang berkaitan dengan aspek-aspek penerapan kurikulum. Pengembangan kurikulum realitas dengan pelaksanaannya, yaitu melalui pengujian terlebih dahulu oleh staf pengajar yang profesional. Dengan demikian, model ini benar-benar memadukan teori dan praktek.

    Tanggung jawab tahap ini dibebankan pada administrator sekolah. Penerapan kurikulum merupakan tahap yang ditempuh dalam kegiatan pengembangan kurikulum. Pada tahap ini harus diperhatikan berbagai masalah : seperti kesiapan tenaga pengajar untuk melaksanakan kurikulum di kelasnya, penyediaan fasilitas pendukung yang memadai, alat atau bahan yang diperlukan dan biaya yang tersedia, semuanya perlu mendapat perhatian dalam penerapan kurikulum agar tercapai hasil optimal.

Kuliah Umum: Inovasi Kurikulum dalam Pendidikan Kimia (Prof. Dr. Claudia Bohrmann-Linde)

 A.    PENDIDIKAN KIMIA DI JERMAN

Pelajaran kimia di Jerman mulai diajarkan saat siswa berada di kelas 7 atau 8 (dengan umur ± 13 tahun) dengan waktu 2 jam/minggu selama 3 tahun. Kemudian ketika sudah lulus dari kelas 10, siswa memiliki porsi belajar kimia lebih banyak yaitu 6 jam/minggu.

Di dalam buku pelajaran kimia, biasanya tiap bab diawali dengan gambar atau hal-hal yang berhubungan dengan kegiatan sehari-hari kemudian dilanjutkan dengan langkah-langkah untuk melakukan eksperimen, karena kimia merupakan sains eksperimental sehingga mereka percaya bahwa kimia harus dieksplor dengan melakukan percobaan, mengamati, menjelaskan, dan menemukan beberapa konsep umum serta aturan-aturan dalam kimia.

Selanjutnya saat siswa naik kelas 11 dan 12 (atau 12 dan 13), mereka harus belajar (kursus) 3 jam/minggu untuk pelajaran dasar dan 5 jam/minggu untuk pelajaran kimia (jika mereka memilih kimia). Namun jika mereka tidak memilih untuk melanjutkan belajar kimia maka mereka harus mengambil pelajaran sains yang lain. Pelajaran kimia yang diperkenalkan kepada siswa biasanya dimulai dari konsep kehidupan sehari-hari yang umum (dari hal-hal sederhana menuju hal-hal yang kompleks) dengan harapan siswa dapat mendapatkan taste tentang apa yang dapat mereka eksplor berkaitan dengan kimia sehingga ini dapat membuka rasa ketertarikan siswa untuk melakukan research. 

Bagaimana cara jika kita ingin menjadi guru kimia di Jerman? Untuk menjadi guru kimia di Jerman tentu harus melanjutkan pendidikan ke perguruan tinggi, dimana dalam perguruan tinggi (di Jerman) mahasiswa yang ingin menjadi guru kimia tidak hanya mengambil kimia tetapi harus belajar dua subjek dengan mengkombinasikan kimia dengan subjek yang lain, misalnya dengan Bahasa Inggris. Tahapan untuk menjadi guru kimia secara singkat adalah menyelesaikan  S1 (3 tahun) dan S2 (2 tahun), kemudian dilanjutkan dengan magang di sekolah selama 2 tahun, dan terakhir adalah state exam.

 

    B. PENELITIAN INOVASI KURIKULUM

Penelitian ini dilakukan untuk mencoba mengkaji topik yang bisa relevan untuk perubahan yang terjadi 20 tahun ke depan dengan cara berupaya membuat eksperimen-eksperimen baru. Penelitian yang dilakukan berfokus pada energi dan perubahan energi. Beberapa pertanyaan yang mendasari penelitian:

     1. Perubahan Energi pada Sel Surya (energi panas menjadi energi listrik)

Sel surya berbasis silikon memiliki efisiensi di atas 20%, namun produksi sel surya berbasis silikon sangat memakan energi (energy consuming). Sehingga muncul pertanyaan adakah alternatif pengganti untuk sel surya? Inovasi yang diberikan adalah  sel tipe Gratzel dengan titanium dioksida (TiO₂).

     2. Perubahan Energi pada Sel Bahan Bakar (energi kimia menjadi energi listrik)

Beberapa contoh bahan bakar yaitu bahan bakar dari hidrogen, dan agen pengoksidasi seperti oksigen. Pertanyaan yang muncul yaitu adakah alternatif untuk sel bahan bakar alkalin? Inovasi yang diberikan adalah sel bahan bakar biologis dengan mikroorganisme (ragi).

     3. Perubahan Energi pada Fotosintesis (energi cahaya menjadi energi kimia)

Fotosintesis merupakan dasar kehidupan di planet bumi karena dari proses fotosintesis ini lah terjadi penyerapan karbondioksida dan kemudian menghasilkan oksigen yang digunakan oleh makhluk hidup untuk bernafas. Namun fotosintesis secara alami memiliki tingkat efisiensi yang rendah (1-2%). Pertanyaan yang muncul yaitu adakah fotosintesis buatan dengan pembentukan sumber energi serbaguna? Inovasi yang diberikan adalah produksi fotokatalitik hidrogen.

Dari pertanyaan-pertanyaan di atas, maka dibuat projek E³ (Exploring Energy by Experiments) dimana program ini diadakan untuk siswa kelas 11-13 dan dilakukan di laboratorium siswa “Chemis-Labothek”.  Projek ini akan fokus pada penelitian tentang energi dan perubahan energi dengan prinsip classic meets innovation.  

	Perubahan Energi	Klasik	Inovasi
Station 1	Energi cahaya → energi listrik	Sel surya silikon (panel)	Sel fotogalvanic TiO2
Station 2	Energi kimia → energi listrik	Sel bahan bakar alkalin	Sel bahan bakar mikrobiologi (ragi)
Station 3	Energi cahaya → energi kimia	Fotosintesis dengan elodea	Eksperimen photo-blue-bottle (botol cahaya biru) Produksi hidrogen fotokatalitik

    C. KESIMPULAN

1.     Integrasi topik terkini tentang pelajaran kimia sangat memungkinkan dan dapat dihubungkan dengan konten dan topik klasik tentang kimia.

2.   Adanya eksperimen mengenai konversi energi dapat menimbulkan kepekaan siswa untuk mempertanyakan suplai energi yang ada.

3.    Membandingkan beberapa eksperimen dapat membantu siswa untuk memahami perubahan energi sebagai prinsip utama.

E-MODUL

LARUTAN PENYANGGA

Standar Kompetensi:

Memahami sifat larutan penyangga, metode pengukuran, dan terapannya.

Tujuan Pembelajaran:

1. Mendeskripskan sifat dan prinsip kerja dari larutan penyangga.
2. Mengetahui cara menghitung pH larutan penyangga.
3. Mengetahui peranan larutan penyangga.

Materi Larutan Penyangga

1. Definisi Larutan Penyangga

   Larutan penyangga adalah larutan yang dapat mempertahankan nilai pH, meskipun volume larutan tersebut ditambahkan sejumlah asam atau basa, atau diencerkan dengan menambah volume air. Berdasarkan komposisi zat penyusunnya terdapat dua sistem larutan penyangga, yaitu:

a.) Larutan penyangga asam

    Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah (HA) dan basa konjugasinya. Sifat larutan ini mempertahankan pH pada daerah asam (pH<7). Contohnya larutan CH₃COOH + larutan NaCH₃COO (komponen penyangganya: CH₃COOH dan CH₃COO^-). Larutan penyangga asam dapat dibuat dengan mencampurkan suatu asam lemah dengan suatu basa kuat. Di mana asam lemah dicampurkan dalam jumlah berlebih, sehingga campuran akan menghasilkan garam yang mengandung basa konjugasi dari asam lemah bersangkutan. Basa kuat yang digunakan umumnya adalah natrium hidroksida, kalium hidroksida, barium hidroksida, dan kalsium hidroksida.

b.) Larutan penyangga basa 

  Larutan penyangga basa mengandung suatu basa lemah (B) dan asam konjugasinya (BH⁺). Sifat larutan ini mempertahankan pH pada daerah basa (pH>7). Contohnya larutan NH₃ + larutan NH₄Cl (komponen penyangganya: NH₃ dan NH₄⁺). Larutan penyangga basa dapat dibuat dengan cara mencampurkan suatu basa lemah dengan suatu asam kuat. Di mana basa lemahnya dicampurkan secara berlebih. 


2. Sifat-Sifat Larutan Penyangga

Berdasarkan grafik di atas, dapat disimpulkan sifat larutan penyangga sebagai berikut.
a.) Penambahan sedikit asam kuat dan basa kuat tidak akan mengubah pH larutan penyangga.
b.) pH larutan penyangga dapat berubah, jika penambahan asam kuat atau basa kuat dalam jumlah yang banyak.
c.) Daya penyangga suatu larutan penyangga bergantung pada jumlah mol komponennya, yaitu jumlah mol asam lemah dan basa konjugasinya atau jumlah mol basa lemah dan asam konjugasinya.

3. Menghitung pH Larutan Penyangga

a. Larutan penyangga asam
[H⁺] = Ka x a/g

pH = -log Ka a/g

dengan

Ka = tetapan ionisasi asam lemah

a = jumlah mol asam lemah

g = jumlah mol basa konjugasi       

a. Larutan penyangga basa

[OH^-] = Kb x b/g

pOH = -log Kb b/g

dengan

Kb = tetapan ionisasi basa lemah

b = jumlah mol basa lemah

g = jumlah mol asam konjugasi

4. Fungsi Larutan Penyangga

a.) Larutan penyangga dalam tubuh manusia
    Cairan tubuh terdapat dalam cairan intrasel maupun cairan ekstrasel. Sistem penyangga utama dalam cairan intraselnya, seperti H₂PO₄^- dan HPO₄^2- yang dapat bereaksi dengan satuan asam  dan basa. Sistem penyangga tersebut dapat menjaga pH darah yang hampir konstan, yaitu sekitar 7,4. Apabila pH darah lebih dari 7,45 akan mengalami alkalosis. Akibatnya terjadi hiperventilasi (bernapas berlebihan) dan muntah hebat.

b.) Larutan penyangga dalam industri kimia

  Larutan penyangga dalam industri digunakan untuk penanganan limbah. Larutan penyangga ditambahkan pada limbah untuk mempertahankan pH 5-7,5. Hal itu untuk memisahkan materi organik pada limbah, sehingga layak dibuang ke perairan. 

c.) Larutan penyangga dalam farmasi

  Obat-obatan dalam bentuk larutan seringkali bertindak sebagai sistem penyangga. Fungsinya untuk mempertahankan agar larutan obat tetap berada dalam trayek pH tertentu. 

E-MODUL

Poster Larutan Penyangga