Pembelajaran Tiga Dunia Kimia
Kimia merupakan salah satu cabang ilmu yang mempelajari tentang
materi berupa sifat fisis dan kimianya, perubahan materi, serta energi yang
menyertai perubahan materi tersebut. “Belajar kimia itu kok susah sih?” Kimia
itu pelajaran yang banyak rumus, hafalannya setumpuk, dan seolah-olah tidak ada
dalam kehidupan sehari-hari karena hanya bisa dilakukan di laboratorium saja.
Mungkin seperti itu persepsi awal kebanyakan orang.
Namun, kesulitan belajar kimia
sebenarnya bisa diminimalkan dengan proses pembelajaran “tiga dunia”. Yuk kita simak penjelasannya dalam artikel ini.
Skema pembelajaran “Tiga Dunia” pada
kimia. Diterjemahkan dari Linking the Macroscopic and sub-microscopic Levels:
Diagrams (Davidowitz dan Chittleborough, 2009).
Para ahli pendidikan di bidang kimia telah sepakat bahwa mereka
membedakan kimia ke dalam tiga “dunia” atau “tingkatan”, yaitu dunia makroskopik,
dunia submikroskopik, dan dunia simbolik. Dunia makroskopik mengacu pada
pengamatan fenomena kimia atau persepsi langsung yang dialami oleh seseorang
dari percobaan di laboratorium atau kehidupan sehari-hari. Pengamatan ini
dilakukan dengan menggunakan panca indra yang dapat mengamati fenomena kimia
seperti perubahan warna, terbentuknya gelembung gas, terbentuknya endapan,
pelarutan garam, pH larutan dan perubahannya, adanya spektrum cahaya, dan
perubahan suhu dalam reaksi kimia.
Fenomena kimia yang terjadi pada dunia makroskopik dapat
dijelaskan berdasarkan sifat, bentuk, gerakan dan interaksi partikel pada dunia
submikroskopik, seperti molekul, atom, ion dan elektron. Dunia submikroskopik
merupakan penjelasan yang nyata dan tidak kasat mata melalui pendekatan konsep
teori ilmiah dalam bidang kimia yang dapat digunakan untuk menjelaskan susunan
serta pergerakan partikel (ion, elektron, molekul, dan atom).
Dunia simbolik kemudian digunakan untuk meringkas
konsep-konsep yang ada pada dunia submikroskopik. Dunia simbolik merupakan
representasi yang melibatkan penggunaan simbol-simbol kimia secara kualitatif
dan kuantitatif, yang meliputi rumus kimia, persamaan reaksi, bentuk gambar,
diagram, aljabar, grafik, mekanisme reaksi, simbol kimia, struktur kimia,
nomor, stoikiometri, perhitungan matematik, analogi dan model kit.
Selama belajar kimia, informasi yang kita peroleh dari dunia
makroskopik, submikroskopik, dan simbolik yang dijelaskan atau dipraktikkan
oleh guru akan diproses melalui tiga mode memori. Informasi dari lingkungan
luar pertama kali akan dirasakan (dipersepsikan) oleh memori sensorik (panca
indra), diolah dalam memori jangka pendek, kemudian berasimilasi dan
diakomodasi ke dalam memori jangka panjang lalu disimpan sebagai struktur kognitif
kemudian digunakan kembali saat mengingat.
Mengapa kita sering lupa rumus kimia
dibandingkan pengalaman praktikum? Ternyata memori kita memiliki kemampuan yang
berbeda untuk setiap informasi yang masuk melalui indra yang berbeda. Apa itu
memori? Memori adalah kemampuan otak untuk memilih, memproses, menyimpan,
mempertahankan kemudian mengingat kembali informasi. Semakin banyak indra yang
terlibat dalam memperoleh informasi, maka kemampuan mengingat kembali informasi
dalam memori akan semakin cepat dan tersimpan lama. Inilah pembelajaran yang
biasa disebut pembelajaran bermakna (meaningful learning).
Model pemrosesan informasi Johnstone.
Diterjemahkan dari Learning at the Macro Level: The Role of Practical Work.
(Tsaparalis, 2009).
Pengetahuan Dunia Makroskopik
Pengetahuan kimia setiap orang pada dunia makroskopik mula-mula
diperoleh melalui pengamatan suatu kejadian atau fenomena yang teramati
langsung menggunakan panca indra. Kemampuan mengamati dan menghubungkan
fenomena dunia makroskopik ini dapat dilakukan melalui persepsi manusia yaitu
proses yang menyangkut masuknya pesan atau informasi ke dalam otak manusia
secara terus menerus mengadakan hubungan dengan lingkungannya. Hubungan ini
dilakukan menggunakan panca indra, yaitu indra penglihatan, pendengaran,
peraba, perasa dan penciuman.
Kegiatan pengamatan ini dapat mengetahui fenomena yang berkaitan
dengan konsep yang dipelajari. Fenomena ini dapat diamati melalui kegiatan
praktikum, demonstrasi percobaan, melihat video percobaan, atau mengamati peristiwa
yang ada dalam kehidupan sehari-hari. Dunia makroskopik ini merupakan bagian
proses belajar yang paling menyenangkan dan paling sederhana. Bila bagian ini
dihilangkan dari pembelajaran, diperkirakan akan menurunkan ketertarikan banyak
orang untuk belajar kimia.
Pemahaman Dunia Submikroskopik
Pemahaman dunia submikroskopik dari beberapa fenomena yang
kita amati (dunia makroskopik), tentang pertanyaan “mengapa dan bagaimana”
justru seringkali terabaikan karena berbagai alasan. Misalnya, warna pelangi
yang selalu tersusun atas wana merah, jingga, kuning, hujau, biru, dan ungu
dianggap biasa karena selalu muncul sesaat setelah hujan. Padahal, berbagai
fenomena yang ada dalam kehidupan sehari-hari kita itu timbul karena adanya
interaksi berbagai partikel pada dunia submikroskopik.
Fenomena atau gejala kimia yang teramati pada dunia makroskopik
dapat dijelaskan berdasarkan susunan dan struktur partikel penyusun materi dan
perubahannya atau disebut pemahaman dunia submikroskopik. Bila pemahaman secara
submikroskopik tidak diungkap, tentunya kita akan bingung bagaimana penjelasan
secara ilmiah dari fenomena yang terjadi tersebut.
Oleh karena itu, kemampuan bertanya “mengapa dan bagaimana” pada
saat melihat bagaimana fenomena dunia makroskopik tersebut dapat terjadi
sangatlah penting. Berbagai temuan penelitian para ahli pendidikan kimia
menunjukan bahwa rendahnya pemahaman seseorang tentang struktur materi menjadi
penyebab kesulitan-kesulitan lainnya dalam mempelajari kimia.
Kesukaran belajar kimia banyak disebabkan karena kurangnya
pemahaman kita mengenai apa yang terjadi pada dunia submikroskopik. Dengan
pemahaman dunia submikroskopik ini dapat membantu agar terhindar dari kegiatan
menghafal penjelasan terhadap setiap fenomena serta memudahkan kita untuk memahami
arti dari simbol-simbol yang digunakan.
Penguasaan Dunia Simbolik
Secara umum, pembelajaran kimia saat ini di sekolah memang lebih
sering menggunakan lambang matematik, rumus dan persamaan untuk memperlihatkan
hubungan dunia makroskopik dan submikroskopik. Hal ini tidak mengherankan
karena dunia simbolik inilah yang memang sering dievaluasi seperti ulangan
harian, ujian sekolah, dan ujian nasional.
Penguasaan dunia simbolik akan lebih mudah jika kita telah
menguasai pengetahuan dunia makroskopik dan pemahaman dunia submikroskopik. Hal
ini disebabkan karena dunia simbolik merupakan terjemahan dari pengalaman atau
peristiwa yang teramati pada eksperimen dan representasi dunia
submikroskopiknya ke dalam bentuk simbol-simbol, rumus-rumus dan perhitungan. Biasanya
kita akan merasa kesulitan jika pemahaman dunia simbolik ini tidak ditunjang
oleh kedua dunia tersebut. Akibatnya kita merasakan bahwa belajar kimia sangat
sulit karena terlalu banyak beban memori yang harus kita gunakan untuk
menghafal rumus dan simbol-simbol lainnya.
Contoh Pembelajaran
“Tiga Dunia” Pada Air
Kita tentu pernah melihat proses air menguap seperti saat
memasak air, menjemur pakaian, atau saat mengaduk minuman panas. Menguap
merupakan gejala yang terjadi pada molekul-molekul zat cair meninggalkan
permukaan cairan dari wujud cair ke wujud gas. Nah, gejala ini terjadi karena
molekul-molekul pada bagian permukaan cairan memiliki energi yang dapat
mengatasi gaya antaraksi di antara molekul-molekul cairan.
Gaya antaraksi antarmolekul pada permukaan cairan tersebut
dinamakan tegangan permukaan. Jadi, molekul-molekul yang menguap memiliki
energi lebih besar daripada tegangan permukaan. Mari kita perhatikan gambar
proses penguapan air berikut.
Proses penguapan air. Sumber:
General, Organic, and Biological Chemistry (Smith, 2010).
Berdasarkan pengetahuan dunia makroskopik kita bisa melihat ada
segelas air dan ada ruang kosong di atasnya. Seiring berjalannya waktu
muncullah sedikit embun menempel di dinding gelas tersebut. Sementara itu,
berdasarkan pemahaman dunia submikroskopik sesungguhnya dalam suatu wadah yang
berisi air terjadi proses penguapan pada suhu tertentu. Pada saat itulah
terjadi dua peristiwa yaitu penguapan dan pengembunan.
Saat menguap, molekul air
meninggalkan permukaan cairan dari wujud cair ke wujud gas sedangkan saat
kondensasi/mengembun, molekul air berubah wujud dari gas ke bentuk cair.
Penjelasan dunia submikroskopik tersebut dapat menggunakan simbol untuk
mempersingkat penjelasan. Air disimbolkan sebagai H2O,
uap air (gases) menjadi H2O(g), sedangkan air berwujud cair (liquid) menjadi H2O(l). Dengan demikian, secara sederhana perubahan wujud
air dari cair menjadi gas dapat disimbolkan dengan H2O(l) → H2O(g) dan
sebaliknya perubahan wujud air dari gas menjadi cair dapat disimbolkan dengan H2O(g) → H2O(l).Dari contoh ini kita bisa lihat pembelajaran “tiga dunia”
sangatlah penting untuk memahami pelajaran kimia. Berdasarkan penjelasan di
atas dapat disimpulkan bahwa belajar kimia adalah belajar ketiga dunia
tersebut. Sesuai dengan karakteristiknya, ilmu kimia merupakan ilmu yang
didasari oleh teori sifat partikulat dari suatu materi pada dunia
submikroskopik dan makroskopik dengan tingkat submikrospiknya dapat dijelaskan
menggunakan model untuk mewakilinya atau dunia simbolik.
Bila ada salah satu dunia yang tidak dipelajari berarti kita
belum belajar ilmu kimia secara utuh. Karena setiap dunia memiliki peranan
penting dalam ilmu kimia, keberhasilan kita dalam mempelajari ketiga dunia
tersebut seharusnya menjadi bagian yang dievaluasi setelah proses pembelajaran
di sekolah.
Nah, mulai sekarang yuk kita belajar kimia dengan pendekatan
pembelajaran “tiga dunia” agar pengetahuan serta pemahaman kita lebih utuh
sesuai dengan harapan dan pesan para ilmuwan berdasarkan hasil penelitian yang
ilmiah. Selamat mencoba bersama guru sains atau guru kimia kalian di sekolah.
Penulis:
Yunus Adiantor SL S.Pd., M.Sc.
Staf Pengajar Kimia.