ALAT SEDERHANA UNTUK PERAGAAN PERPINDAHAN KALOR PADA GAS DAN PROSES TERJADINYA ANGIN PUTING BELIUNG
Mujahidin Agus*)
A. Latar Belakang
Penggunaan alat peraga atau media pembelajaran merupakan satu aspek penentu ketercapaian tujuan pembelajaran. Namun sudah menjadi masalah umum yang dihadapi guru adalah terbatasnya media atau alat peraga, sehingga pelaksanaan pembelajaran
lebih banyak berlangsung tanpa variasi dan akhirnya kegiatan belajar tidak menarik bagi siswa. Pada dasarnya, masalah itu dapat diatasi bila guru memunyai kepedulian dan kreativitas yang cukup. Terlebih lagi karena salah satu tugas guru adalah menjadi perancang, pembuat, dan pengguna alat peraga, sehingga media dan alat peraga yang dibutuhkan tidak selamanya hanya dapat dipenuhi dengan cara membeli. Di sisi lain, ternyata masih banyak materi atau konsep ilmu yang memerlukan alat peraga dalam penyajiannya tetapi alat peraganya tidak tersedia atau sulit diperoleh. Bahkan malah mungkin alat tersebut belum pernah dibuat sebelumnya dan tidak tersedia di pasar. Selain itu, banyak juga fenomena alam yang dialami sehari-hari oleh siswa tetapi sulit mengamatinya secara langsung. Fenomena yang dimaksud misalnya perpindahan kalor secara konveksi dan pemuaian gas, tekanan udara terbuka/tertutup, serta terjadinya angin, angin puting beliung atau tornado, hujan, dan arus laut. Oleh karena itu, alternatif yang dapat dilakukan adalah membuat media atau alat peraga sederhana, misalnya dengan memanfaatkan barang bekas. Berbekal kreativitas yang cukup, media dan alat peraga yang harganya tinggi jika dibeli dalam bentuk barang jadi, dapat diperoleh dengan biaya lebih ringan.
Tujuan karya ini adalah untuk mengatasi permasalahan seperti: 1. Ketiadaan alat peraga, khususnya berkaitan dengan pembuktian proses perpindahan kalor secara konveksi pada gas/udara dan proses terjadinya angin dan angin puting beliung/tornado. 2. Kurangnya motivasi guru untuk menerapkan pembelajaran yang kreatif dengan membuat atau menciptakan alat peraga sendiri. 3. Jarangnya siswa dilibatkan secara aktif dalam pembelajaran sehingga siswa kurang menikmati kegiatan belajar.
Keunggulan ide ini antara lain adalah: 1. Siswa terlibat aktif dalam pembuatan dan penggunaan alat peraga. 2. Pelibatan siswa secara aktif akan meningkatkan motivasi belajarnya. Siswa tidak sekadar tahu tapi juga mampu mengamati, menganalisis, menginterpretasi, dan akhirnya memahami substansi fenomena alam yang diamatinya melalui percobaannya sendiri. 3. Alat peraga ini dapat menampilkan peristiwa alam di hadapan siswa sehingga tidak perlu melakukan pengamatan langsung di lapang yang memang sangat sulit dilakukan. 4. Bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan alat ini mudah diperoleh di pelosok desa sekalipun sehingga biayanya murah. Selain itu, karena sangat sederhana maka pembuatannya pun mudah dan cepat. Pada proses pembelajaran sebelumnya, tidak tersedia alat peraga yang dibutuhkan untuk percobaan padahal sulit mengamati proses arus konveksi pada udara serta terjadinya angin puting beliung secara langsung dan siswa tidak pernah terlibat dalam pembuatan alat peraga.
B. Uraian Isi:
Inovasi yang dilakukan adalah menciptakan alat peraga proses perpindahan kalor secara konveksi dan dapat digunakan untuk peragaan proses terjadinya angin dan terjadinya angin puting beliung. Jadi alat tersebut dapat dipakai melakukan beberapa jenis peragaan. Alat peraga itu dapat diterapkan dalam pembelajaran fisika kelas X pada semester 2 dengan kompetensi dasar: menganalisis cara perpindahan kalor. Dapat pula dipergunakan oleh guru geografi dalam menyajikan kompetensi dasar: menganalisis atmosfer dan dampaknya terhadap kehidupan di muka bumi untuk kelas X semester 2.
Konsep yang mendasari adalah perlunya melibatkan siswa dalam pengamatan langsung terhadap peristiwa alam yang ditemui mereka sehari-hari tetapi ternyata hal itu sangat sulit dilakukan. Oleh sebab itu, diperlukan alat sederhana yang dapat menghadirkan peristiwa alam yang sama dengan kenyataan. Selain itu, juga didasari oleh pemikiran bahwa banyak barang bekas terbuang percuma yang dapat dijadikan alat peraga untuk membantu guru melakukan pembelajaran yang kreatif dan menyenangkan serta efektif membelajarkan siswa.
Alat peraga rancangan penulis seperti tampak pada foto berikut. alat dan bahan yang dibutuh-kan untuk membuatnya adalah: 1. Pisau tajam atau cutter. 2. Mistar. 3. Toples plastik bekas, 1 buah. 4. Lilin, 1 batang. 5. Batu pipih (+ diameter 5 cm). Dalam penggunaannya dibutuhkan alat dan bahan yaitu: 1. Korek api. 2. Lidi, 1 batang. 3. Obat anti nyamuk bakar. 4. Plaster.
Foto 1. Alat peraga siap pakai
Cara pembuatannya: 1. Buat tiga buah lubang (A, B, dan C) masing-masing berdiameter 3, 2, dan 1 cm pada dinding toples. Tinggi ketiga lubang itu dari alas toples adalah 4 cm. Upayakan lubang-lubang tersebut berjarak sama satu dengan lainnya. 2. Buat lagi satu lubang (D) berdiameter 1 cm pada sisi yang lurus dengan lubang "A". Jarak lubang ini 5 cm dari mulut toples. 3. Potonglah lilin sepanjang 4 cm dari ujungnya yang bersumbu. Bakarlah bagian bawahnya lalu rekatkan ke atas batu pipih. 4. Baringkan toples dengan lubang "A" dan "D" terletak pada posisi atas. Masukkan batu berlilin tersebut ke dalamnya dan letakkan tepat di bawah lubang "A". Tutuplah toples itu dengan rapat. Alat telah siap. Cara 1 untuk peragaan perpindahan kalor secara konveksi: 1. Sebelum digunakan, lubang "B" dan "C" harus ditutup rapat dengan plaster hingga udara tidak dapat melaluinya. 2. Bakarlah obat anti nyamuk bakar hingga baranya dapat berasap. 3. Bakarlah lidi lalu gunakan apinya untuk menyulut lilin di dalam toples. 4. Dekatkan asap obat anti nyamuk ke lubang "D". 5. Amati gerakan asap yang masuk ke dalam toples. 6. Bandingkan bila penutup toples dibuka dan asap didekatkan ke tempat itu.
Foto 2. Penggunaan cara 1 pada peragaan perpindahan kalor secara konveksi dan peragaan proses terjadinya angin.
Peristiwa yang terjadi dari hasil peragaan tersebut adalah asap akan masuk ke dalam toples melalui lubang "D" maupun mulut toples dan keluar melalui lubang "A". Peristiwa tersebut merupakan peragaan perpindahan kalor secara konveksi pada udara/gas, yaitu perpindahan kalor karena adanya aliran molekul zat. Udara panas di atas api akan bergerak ke atas dan memanaskan udara dingin di atasnya. Sedangkan udara dingin di dalam toples akan bergerak ke arah sumber panas dan juga menjadi panas. Begitu pula udara dingin di luar toples akan bergerak masuk ke dalam toples kemudian menjadi panas setelah berada di dekat api. Demikianlah perpindahan kalor terus terjadi selama terdapat perbedaan suhu antara udara di dalam toples (sekitar sumber panas) dengan udara di luar toples. Dalam kajian geosains (meteorologi) peristiwa tersebut berkaitan dengan proses terjadinya angin, yaitu angin bergerak dari daerah yang bertekanan udara tinggi (di luar toples) ke daerah yang bertekanan udara rendah (di dalam toples, sekitar sumber panas). Percobaan tersebut menjadi pembuktian Hukum Buys Ballot.
Penggunaan cara 2 adalah: 1. Bukalah penutup toples lalu letakkan dengan posisi berdiri. Tutuplah rapat-rapat lubang "D" dengan plaster. 2. Letakkan batu dan lilin berdiri tegak di dalam toples. 3. Bakarlah obat anti nyamuk bakar hingga dapat berasap. 4. Bakarlah lidi lalu gunakan apinya untuk menyulut lilin di dalam toples. 5. Dekatkan asap ke lubang "A" lalu amati gerakan asapnya. 6. Bandingkan bila lubang "A" ditutup dan lubang "B" dibuka dan bila lubang "A" dan "B" ditutup atau hanya lubang "C" yang terbuka. Pada peragaan ini, asap akan masuk melalui lubang yang terbuka dan keluar melalui mulut toples. Peristiwa perpindahan kalor dan proses terjadinya angin sama halnya dengan percobaan pertama.
Foto 3. Penggunaan cara 2 pada peragaan perpindahan kalor secara konveksi dan peragaan proses terjadinya angin.
Alat peraga hasil kreasi penulis sangat mudah, murah, dan cepat dibuat sehingga alat ini dapat dibuat dan digunakan oleh siswa di dalam kelas. Biaya yang dikeluarkan dalam pembuatannya kurang dari Rp 5.000,- (US$4). Alat ini lebih sederhana daripada alat peraga yang sering ditampilkan dalam sejumlah buku cetak fisika, seperti gambar berikut.
Penulis pernah membuat alat seperti pada gambar di atas untuk membandingkan biaya dan kesulitan pembuatannya. Pembuatan alat itu memakan biaya Rp 122.000,- (US$10). Kesulitan yang ditemui selain biaya tinggi adalah: 1. Harus memesan khusus kaca yang memiliki dua buah lubang. 2. Sulit dibuat dalam waktu singkat karena harus memakai lem kaca. 3. Cukup rumit bila siswa membuatnya sendiri. 4. Jika lilinnya habis, sulit dilakukan penggantian. 5. Bobotnya cukup berat dan berisiko besar karena mudah pecah.
Cara penggunaan untuk peragaan terjadinya angin puting beliung atau tornado adalah: 1. Bukalah penutup toples lalu letakkan toples dengan posisi berdiri. 2. Letakkan batu berlilin dalam posisi tegak tepat di bagian tengah toples. 3. Biarkan lubang "A", "B", dan "C" dalam keadaan terbuka. 4. Bakarlah tiga potong obat anti nyamuk bakar hingga berasap. 5. Nyalakan lilin di dalam toples. 6. Dekatkan masing-masing satu sumber asap ke lubang "A", "B", dan "C". 7. Amati apa yang terjadi dengan gerakan asap di dalam toples.
Foto 4. Penggunaan alat untuk peragaan proses terjadinya angin puting beliung atau tornado.
Peristiwa yang terjadi pada peragaan tersebut adalah asap akan masuk ke dalam toples melalui ketiga lubang yang ada. Gerakan asap di dalam toples saling bertubrukan dan membentuk pusaran yang bergerak ke atas. Aliran udara/asap tersebut memeragakan proses terjadinya angin puting beliung atau tornado. Tornado seringkali terjadi seiring dengan pembentukan angin badai (thunderstorms). Badai ini berawal dari pembentukan awan cumulonimbus. Pada proses itu, massa udara hangat yang lembab bergerak ke atas dan semakin tinggi. Sedangkan udara dingin kering di bagian atas awan akan bergerak turun. Interaksi kedua gerakan udara itu membentuk pusaran yang menghisap udara di bagian bawah bergerak ke atas, sehingga udara di sekeliling tempat itu akan bergerak mengisi bagian bawah tornado (corner region). Pusaran angin akan terus terbentuk sampai udara hangat yang akan mengisi corner region menjadi lemah dan berkurang, maka gerakan udara akan didominasi oleh udara dingin yang turun. Akhirnya tornado itu pun akan berakhir.
Foto 5. Penggunaan alat untuk peragaan arus konveksi oleh siswa.
Foto 6. Penggunaan alat untuk peragaan terjadinya tornado.
C. Pelaksanaan Pembelajaran/Bimbingan dengan Menggunakan Karya Inovasi:
Pelaksanaan pembelajaran terdiri dari beberapa langkah, yaitu: 1. Pembuatan rencana pelaksanaan pembelajaran. 2. Pada pertemuan sebelum hari penyajian, siswa diminta membawa alat dan bahan pembuatan alat peraga pada pekan depan. Siswa dibagi berkelompok, maksimal tiga orang per kelompok. 3. Pada hari penyajian, guru membimbing siswa untuk membuat alat peraga. 4. Pada saat pembuatan alat peraga guru melakukan penilaian proses. 5. Setelah alat peraga selesai dibuat. Guru menjelaskan cara pengunaan alat peraga. Siswa diminta untuk membuat laporan pengamatan. 6. Guru melakukan penilaian proses pada saat siswa melakukan peragaan. 7. Siswa membuat laporan pengamatan, analisis, dan interpretasi hasil peragaan secara individu. 8. Siswa berdiskusi dalam kelompok untuk merangkum hasil pengamatan, analisis, dan interpretasi. 9. Guru membmbing siswa dalam berdiskusi kelas dan menyimpulkan hasil percobaan. Sebaiknya pula mendiskusikan topik tentang manfaat pengetahuan yang diperoleh melalui percobaan itu dalam kehidupan sehari-hari.
Pembelajaran dengan menggunakan alat peraga.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembelajaran yang menggunakan alat peraga rancangan penulis, yaitu: 1. Jumlah siswa dalam kelompok sebaiknya tidak lebih dari tiga orang agar setiap siswa berkesempatan terlibat dalam pembuatan dan melakukan percobaan sendiri. 2. Sebaiknya diberikan batas waktu untuk membuat alat peraga (misalnya tujuh menit) dan guru memberikan nilai bonus bagi kelompok yang selesai dalam kurun waktu tersebut. Demikian pula dalam melakukan percobaan dan membuat laporan, juga diberi batas waktu (misalnya 35 menit). 3. Tidak ada salahnya jika guru meminta siswa untuk berhati-hati dalam membuat dan menggunakan alat peraga, sebab mereka harus memakai benda tajam dan korek api. Selain itu, juga harus tetap menjaga kebersihan kelas. 4. Ruang kelas tempat peragaan harus bebas dari tiupan angin. 5. Sebaiknya setiap siswa diminta untuk membuat laporan pengamatan, analisis, dan interpretasi secara individu dan langsung dikumpulkan setelah selesai. Selanjutnya siswa diminta melakukan diskusi kelompok untuk menghasilkan laporan kelompok. Hal ini ditujukan agar penilaian yang dilakukan benar-benar otentik. Selain itu, siswa dilatih untuk dapat mengembangkan ide dan kreativitasnya masing-masing. 6. Sebaiknya guru bekerja sama dengan teman sejawat dalam melakukan penilaian proses agar keaktifan siswa dapat terdeteksi dengan baik.
D. Hasil-hasil yang sudah dicapai dan keunggulan dari pelaksanaan pembelajaran/bimbingan tsb:
Hasil pengajaran dengan menggunakan alat peraga, adalah: 1. Hasil penilaian proses belajar relatif sama antarsiswa, sebab semuanya terlibat aktif dalam proses pembelajaran. 2. Analisis hasil ulangan harian menunjukkan tingkat penguasaan materi relatif berimbang baik antarsiswa maupun antarkelas, seperti tampak pada tabel berikut:
Sedangkan keunggulan karya inovasi penulis adalah: 1. Minat siswa untuk membuat dan melakukan percobaan sendiri sangat 1. Tinggi. Hampir semua siswa terlibat dalam membuat alat peraga, dan 2. Semuanya terlibat aktif dalam melakukan peragaan. Siswa mengikuti 3. Pelajaran dengan hati senang dan bergairah. 2. Siswa yang aktif dalam melakukan diskusi kelompok dan diskusi kelas lebih banyak dibandingkan metode lain, baik dalam mengajukan pertanyaan maupun menjawab pertanyaan dan mengemukakan pendapat. 3. Umumnya siswa menyatakan dapat memahami dengan baik hasil peragaan dan memeroleh pengetahuan baru karenanya. 4. Tingkat pemahaman akan materi pelajaran setiap siswa relatif baik dan merata. 5. Siswa dapat berlatih melakukan penelitian sederhana melalui pengamatan, analisis, dan interpretasi fenomena yang dikaji. 6. Siswa dapat melihat bukti nyata dan memahami fenomena alam yang sulit diamati secara langsung di lapang. 7. Dapat melatih siswa untuk berpikir ilmiah, analitik, kreatif, dan inovatif untuk dikembangkan dalam kehidupan sehari-hari. 8. Menambah jenis kompetensi siswa, bukan hanya dalam penguasaan materi ajar (kognitif) semata, tapi juga kemampuan lain seperti keberanian berbicara di depan umum dan kemampuan menuangkan gagasan dalam bentuk tulisan serta kompetensi psikomotorik dan afektif lainnya. 9. Menambah koleksi alat peraga sederhana yang mudah dan murah dibuatnya untuk dapat dipergunakan dan dikembangkan oleh guru maupun siswa di seluruh Indonesia.
Daftar referensi:
Ariwibowo, Y., 2007. Geografi untuk Sma/Ma Kelas X. Jakarta: Ganeca Exact.
Barus, PK. & Imam, P., 1997. Fisika 2 untuk Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Kelas 2. Jakarta: Balai Pustaka.
Encyclopaedia Britannica Library, 2008. Heat Transfer: convection (cd).
Encyclopaedia Britannica Library, 2008. Tornado (cd).
Kanginan, M. 2007. Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
Microsoft Encarta Premium, 2009. Heat transfer: convection (cd).
Microsoft Encarta Premium, 2009. Tornado (cd).
Sellers, AH. & Robinson, PJ. 1988. Contemporary Climatology. England:Longman group (fe) ltd.
Mujahidin Agus*)
A. Latar Belakang
Penggunaan alat peraga atau media pembelajaran merupakan satu aspek penentu ketercapaian tujuan pembelajaran. Namun sudah menjadi masalah umum yang dihadapi guru adalah terbatasnya media atau alat peraga, sehingga pelaksanaan pembelajaran
lebih banyak berlangsung tanpa variasi dan akhirnya kegiatan belajar tidak menarik bagi siswa. Pada dasarnya, masalah itu dapat diatasi bila guru memunyai kepedulian dan kreativitas yang cukup. Terlebih lagi karena salah satu tugas guru adalah menjadi perancang, pembuat, dan pengguna alat peraga, sehingga media dan alat peraga yang dibutuhkan tidak selamanya hanya dapat dipenuhi dengan cara membeli. Di sisi lain, ternyata masih banyak materi atau konsep ilmu yang memerlukan alat peraga dalam penyajiannya tetapi alat peraganya tidak tersedia atau sulit diperoleh. Bahkan malah mungkin alat tersebut belum pernah dibuat sebelumnya dan tidak tersedia di pasar. Selain itu, banyak juga fenomena alam yang dialami sehari-hari oleh siswa tetapi sulit mengamatinya secara langsung. Fenomena yang dimaksud misalnya perpindahan kalor secara konveksi dan pemuaian gas, tekanan udara terbuka/tertutup, serta terjadinya angin, angin puting beliung atau tornado, hujan, dan arus laut. Oleh karena itu, alternatif yang dapat dilakukan adalah membuat media atau alat peraga sederhana, misalnya dengan memanfaatkan barang bekas. Berbekal kreativitas yang cukup, media dan alat peraga yang harganya tinggi jika dibeli dalam bentuk barang jadi, dapat diperoleh dengan biaya lebih ringan.
Tujuan karya ini adalah untuk mengatasi permasalahan seperti: 1. Ketiadaan alat peraga, khususnya berkaitan dengan pembuktian proses perpindahan kalor secara konveksi pada gas/udara dan proses terjadinya angin dan angin puting beliung/tornado. 2. Kurangnya motivasi guru untuk menerapkan pembelajaran yang kreatif dengan membuat atau menciptakan alat peraga sendiri. 3. Jarangnya siswa dilibatkan secara aktif dalam pembelajaran sehingga siswa kurang menikmati kegiatan belajar.
Keunggulan ide ini antara lain adalah: 1. Siswa terlibat aktif dalam pembuatan dan penggunaan alat peraga. 2. Pelibatan siswa secara aktif akan meningkatkan motivasi belajarnya. Siswa tidak sekadar tahu tapi juga mampu mengamati, menganalisis, menginterpretasi, dan akhirnya memahami substansi fenomena alam yang diamatinya melalui percobaannya sendiri. 3. Alat peraga ini dapat menampilkan peristiwa alam di hadapan siswa sehingga tidak perlu melakukan pengamatan langsung di lapang yang memang sangat sulit dilakukan. 4. Bahan yang dibutuhkan dalam pembuatan alat ini mudah diperoleh di pelosok desa sekalipun sehingga biayanya murah. Selain itu, karena sangat sederhana maka pembuatannya pun mudah dan cepat. Pada proses pembelajaran sebelumnya, tidak tersedia alat peraga yang dibutuhkan untuk percobaan padahal sulit mengamati proses arus konveksi pada udara serta terjadinya angin puting beliung secara langsung dan siswa tidak pernah terlibat dalam pembuatan alat peraga.
B. Uraian Isi:
Inovasi yang dilakukan adalah menciptakan alat peraga proses perpindahan kalor secara konveksi dan dapat digunakan untuk peragaan proses terjadinya angin dan terjadinya angin puting beliung. Jadi alat tersebut dapat dipakai melakukan beberapa jenis peragaan. Alat peraga itu dapat diterapkan dalam pembelajaran fisika kelas X pada semester 2 dengan kompetensi dasar: menganalisis cara perpindahan kalor. Dapat pula dipergunakan oleh guru geografi dalam menyajikan kompetensi dasar: menganalisis atmosfer dan dampaknya terhadap kehidupan di muka bumi untuk kelas X semester 2.
Konsep yang mendasari adalah perlunya melibatkan siswa dalam pengamatan langsung terhadap peristiwa alam yang ditemui mereka sehari-hari tetapi ternyata hal itu sangat sulit dilakukan. Oleh sebab itu, diperlukan alat sederhana yang dapat menghadirkan peristiwa alam yang sama dengan kenyataan. Selain itu, juga didasari oleh pemikiran bahwa banyak barang bekas terbuang percuma yang dapat dijadikan alat peraga untuk membantu guru melakukan pembelajaran yang kreatif dan menyenangkan serta efektif membelajarkan siswa.
Alat peraga rancangan penulis seperti tampak pada foto berikut. alat dan bahan yang dibutuh-kan untuk membuatnya adalah: 1. Pisau tajam atau cutter. 2. Mistar. 3. Toples plastik bekas, 1 buah. 4. Lilin, 1 batang. 5. Batu pipih (+ diameter 5 cm). Dalam penggunaannya dibutuhkan alat dan bahan yaitu: 1. Korek api. 2. Lidi, 1 batang. 3. Obat anti nyamuk bakar. 4. Plaster.
Cara pembuatannya: 1. Buat tiga buah lubang (A, B, dan C) masing-masing berdiameter 3, 2, dan 1 cm pada dinding toples. Tinggi ketiga lubang itu dari alas toples adalah 4 cm. Upayakan lubang-lubang tersebut berjarak sama satu dengan lainnya. 2. Buat lagi satu lubang (D) berdiameter 1 cm pada sisi yang lurus dengan lubang "A". Jarak lubang ini 5 cm dari mulut toples. 3. Potonglah lilin sepanjang 4 cm dari ujungnya yang bersumbu. Bakarlah bagian bawahnya lalu rekatkan ke atas batu pipih. 4. Baringkan toples dengan lubang "A" dan "D" terletak pada posisi atas. Masukkan batu berlilin tersebut ke dalamnya dan letakkan tepat di bawah lubang "A". Tutuplah toples itu dengan rapat. Alat telah siap. Cara 1 untuk peragaan perpindahan kalor secara konveksi: 1. Sebelum digunakan, lubang "B" dan "C" harus ditutup rapat dengan plaster hingga udara tidak dapat melaluinya. 2. Bakarlah obat anti nyamuk bakar hingga baranya dapat berasap. 3. Bakarlah lidi lalu gunakan apinya untuk menyulut lilin di dalam toples. 4. Dekatkan asap obat anti nyamuk ke lubang "D". 5. Amati gerakan asap yang masuk ke dalam toples. 6. Bandingkan bila penutup toples dibuka dan asap didekatkan ke tempat itu.
Peristiwa yang terjadi dari hasil peragaan tersebut adalah asap akan masuk ke dalam toples melalui lubang "D" maupun mulut toples dan keluar melalui lubang "A". Peristiwa tersebut merupakan peragaan perpindahan kalor secara konveksi pada udara/gas, yaitu perpindahan kalor karena adanya aliran molekul zat. Udara panas di atas api akan bergerak ke atas dan memanaskan udara dingin di atasnya. Sedangkan udara dingin di dalam toples akan bergerak ke arah sumber panas dan juga menjadi panas. Begitu pula udara dingin di luar toples akan bergerak masuk ke dalam toples kemudian menjadi panas setelah berada di dekat api. Demikianlah perpindahan kalor terus terjadi selama terdapat perbedaan suhu antara udara di dalam toples (sekitar sumber panas) dengan udara di luar toples. Dalam kajian geosains (meteorologi) peristiwa tersebut berkaitan dengan proses terjadinya angin, yaitu angin bergerak dari daerah yang bertekanan udara tinggi (di luar toples) ke daerah yang bertekanan udara rendah (di dalam toples, sekitar sumber panas). Percobaan tersebut menjadi pembuktian Hukum Buys Ballot.
Penggunaan cara 2 adalah: 1. Bukalah penutup toples lalu letakkan dengan posisi berdiri. Tutuplah rapat-rapat lubang "D" dengan plaster. 2. Letakkan batu dan lilin berdiri tegak di dalam toples. 3. Bakarlah obat anti nyamuk bakar hingga dapat berasap. 4. Bakarlah lidi lalu gunakan apinya untuk menyulut lilin di dalam toples. 5. Dekatkan asap ke lubang "A" lalu amati gerakan asapnya. 6. Bandingkan bila lubang "A" ditutup dan lubang "B" dibuka dan bila lubang "A" dan "B" ditutup atau hanya lubang "C" yang terbuka. Pada peragaan ini, asap akan masuk melalui lubang yang terbuka dan keluar melalui mulut toples. Peristiwa perpindahan kalor dan proses terjadinya angin sama halnya dengan percobaan pertama.
Alat peraga hasil kreasi penulis sangat mudah, murah, dan cepat dibuat sehingga alat ini dapat dibuat dan digunakan oleh siswa di dalam kelas. Biaya yang dikeluarkan dalam pembuatannya kurang dari Rp 5.000,- (US$4). Alat ini lebih sederhana daripada alat peraga yang sering ditampilkan dalam sejumlah buku cetak fisika, seperti gambar berikut.
Penulis pernah membuat alat seperti pada gambar di atas untuk membandingkan biaya dan kesulitan pembuatannya. Pembuatan alat itu memakan biaya Rp 122.000,- (US$10). Kesulitan yang ditemui selain biaya tinggi adalah: 1. Harus memesan khusus kaca yang memiliki dua buah lubang. 2. Sulit dibuat dalam waktu singkat karena harus memakai lem kaca. 3. Cukup rumit bila siswa membuatnya sendiri. 4. Jika lilinnya habis, sulit dilakukan penggantian. 5. Bobotnya cukup berat dan berisiko besar karena mudah pecah.
Cara penggunaan untuk peragaan terjadinya angin puting beliung atau tornado adalah: 1. Bukalah penutup toples lalu letakkan toples dengan posisi berdiri. 2. Letakkan batu berlilin dalam posisi tegak tepat di bagian tengah toples. 3. Biarkan lubang "A", "B", dan "C" dalam keadaan terbuka. 4. Bakarlah tiga potong obat anti nyamuk bakar hingga berasap. 5. Nyalakan lilin di dalam toples. 6. Dekatkan masing-masing satu sumber asap ke lubang "A", "B", dan "C". 7. Amati apa yang terjadi dengan gerakan asap di dalam toples.
Peristiwa yang terjadi pada peragaan tersebut adalah asap akan masuk ke dalam toples melalui ketiga lubang yang ada. Gerakan asap di dalam toples saling bertubrukan dan membentuk pusaran yang bergerak ke atas. Aliran udara/asap tersebut memeragakan proses terjadinya angin puting beliung atau tornado. Tornado seringkali terjadi seiring dengan pembentukan angin badai (thunderstorms). Badai ini berawal dari pembentukan awan cumulonimbus. Pada proses itu, massa udara hangat yang lembab bergerak ke atas dan semakin tinggi. Sedangkan udara dingin kering di bagian atas awan akan bergerak turun. Interaksi kedua gerakan udara itu membentuk pusaran yang menghisap udara di bagian bawah bergerak ke atas, sehingga udara di sekeliling tempat itu akan bergerak mengisi bagian bawah tornado (corner region). Pusaran angin akan terus terbentuk sampai udara hangat yang akan mengisi corner region menjadi lemah dan berkurang, maka gerakan udara akan didominasi oleh udara dingin yang turun. Akhirnya tornado itu pun akan berakhir.
C. Pelaksanaan Pembelajaran/Bimbingan dengan Menggunakan Karya Inovasi:
Pelaksanaan pembelajaran terdiri dari beberapa langkah, yaitu: 1. Pembuatan rencana pelaksanaan pembelajaran. 2. Pada pertemuan sebelum hari penyajian, siswa diminta membawa alat dan bahan pembuatan alat peraga pada pekan depan. Siswa dibagi berkelompok, maksimal tiga orang per kelompok. 3. Pada hari penyajian, guru membimbing siswa untuk membuat alat peraga. 4. Pada saat pembuatan alat peraga guru melakukan penilaian proses. 5. Setelah alat peraga selesai dibuat. Guru menjelaskan cara pengunaan alat peraga. Siswa diminta untuk membuat laporan pengamatan. 6. Guru melakukan penilaian proses pada saat siswa melakukan peragaan. 7. Siswa membuat laporan pengamatan, analisis, dan interpretasi hasil peragaan secara individu. 8. Siswa berdiskusi dalam kelompok untuk merangkum hasil pengamatan, analisis, dan interpretasi. 9. Guru membmbing siswa dalam berdiskusi kelas dan menyimpulkan hasil percobaan. Sebaiknya pula mendiskusikan topik tentang manfaat pengetahuan yang diperoleh melalui percobaan itu dalam kehidupan sehari-hari.
Pembelajaran dengan menggunakan alat peraga.
Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pembelajaran yang menggunakan alat peraga rancangan penulis, yaitu: 1. Jumlah siswa dalam kelompok sebaiknya tidak lebih dari tiga orang agar setiap siswa berkesempatan terlibat dalam pembuatan dan melakukan percobaan sendiri. 2. Sebaiknya diberikan batas waktu untuk membuat alat peraga (misalnya tujuh menit) dan guru memberikan nilai bonus bagi kelompok yang selesai dalam kurun waktu tersebut. Demikian pula dalam melakukan percobaan dan membuat laporan, juga diberi batas waktu (misalnya 35 menit). 3. Tidak ada salahnya jika guru meminta siswa untuk berhati-hati dalam membuat dan menggunakan alat peraga, sebab mereka harus memakai benda tajam dan korek api. Selain itu, juga harus tetap menjaga kebersihan kelas. 4. Ruang kelas tempat peragaan harus bebas dari tiupan angin. 5. Sebaiknya setiap siswa diminta untuk membuat laporan pengamatan, analisis, dan interpretasi secara individu dan langsung dikumpulkan setelah selesai. Selanjutnya siswa diminta melakukan diskusi kelompok untuk menghasilkan laporan kelompok. Hal ini ditujukan agar penilaian yang dilakukan benar-benar otentik. Selain itu, siswa dilatih untuk dapat mengembangkan ide dan kreativitasnya masing-masing. 6. Sebaiknya guru bekerja sama dengan teman sejawat dalam melakukan penilaian proses agar keaktifan siswa dapat terdeteksi dengan baik.
D. Hasil-hasil yang sudah dicapai dan keunggulan dari pelaksanaan pembelajaran/bimbingan tsb:
Hasil pengajaran dengan menggunakan alat peraga, adalah: 1. Hasil penilaian proses belajar relatif sama antarsiswa, sebab semuanya terlibat aktif dalam proses pembelajaran. 2. Analisis hasil ulangan harian menunjukkan tingkat penguasaan materi relatif berimbang baik antarsiswa maupun antarkelas, seperti tampak pada tabel berikut:
Sedangkan keunggulan karya inovasi penulis adalah: 1. Minat siswa untuk membuat dan melakukan percobaan sendiri sangat 1. Tinggi. Hampir semua siswa terlibat dalam membuat alat peraga, dan 2. Semuanya terlibat aktif dalam melakukan peragaan. Siswa mengikuti 3. Pelajaran dengan hati senang dan bergairah. 2. Siswa yang aktif dalam melakukan diskusi kelompok dan diskusi kelas lebih banyak dibandingkan metode lain, baik dalam mengajukan pertanyaan maupun menjawab pertanyaan dan mengemukakan pendapat. 3. Umumnya siswa menyatakan dapat memahami dengan baik hasil peragaan dan memeroleh pengetahuan baru karenanya. 4. Tingkat pemahaman akan materi pelajaran setiap siswa relatif baik dan merata. 5. Siswa dapat berlatih melakukan penelitian sederhana melalui pengamatan, analisis, dan interpretasi fenomena yang dikaji. 6. Siswa dapat melihat bukti nyata dan memahami fenomena alam yang sulit diamati secara langsung di lapang. 7. Dapat melatih siswa untuk berpikir ilmiah, analitik, kreatif, dan inovatif untuk dikembangkan dalam kehidupan sehari-hari. 8. Menambah jenis kompetensi siswa, bukan hanya dalam penguasaan materi ajar (kognitif) semata, tapi juga kemampuan lain seperti keberanian berbicara di depan umum dan kemampuan menuangkan gagasan dalam bentuk tulisan serta kompetensi psikomotorik dan afektif lainnya. 9. Menambah koleksi alat peraga sederhana yang mudah dan murah dibuatnya untuk dapat dipergunakan dan dikembangkan oleh guru maupun siswa di seluruh Indonesia.
Daftar referensi:
Ariwibowo, Y., 2007. Geografi untuk Sma/Ma Kelas X. Jakarta: Ganeca Exact.
Barus, PK. & Imam, P., 1997. Fisika 2 untuk Sekolah Lanjutan Tingkat Pertama Kelas 2. Jakarta: Balai Pustaka.
Encyclopaedia Britannica Library, 2008. Heat Transfer: convection (cd).
Encyclopaedia Britannica Library, 2008. Tornado (cd).
Kanginan, M. 2007. Fisika untuk SMA Kelas X. Jakarta: Erlangga.
Microsoft Encarta Premium, 2009. Heat transfer: convection (cd).
Microsoft Encarta Premium, 2009. Tornado (cd).
Sellers, AH. & Robinson, PJ. 1988. Contemporary Climatology. England:Longman group (fe) ltd.
