Perpustakaan Digital ITB

Peningkatan literasi sains dan pemerataan keterampilan peserta didik merupakan agenda strategis dalam pendidikan global saat ini, sebagaimana tercermin dalam indikator-indikator yang dievaluasi melalui Programme for International Student Assessment (PISA). Capaian literasi sains Indonesia yang masih berada di bawah rerata negara-negara OECD mengindikasikan adanya kesenjangan mendasar dalam proses pembelajaran sains, khususnya kimia, yang selama ini cenderung disampaikan secara prosedural dan hafalan tanpa penguatan pada kemampuan bernalar sistematis. Salah satu penyebab utama kesenjangan tersebut adalah karakteristik konsep-konsep kimia yang bersifat abstrak dan multirepresentasional serta mencakup level makroskopik, submikroskopik, dan simbolik yang seringkali sulit untuk dijembatani melalui metode pembelajaran konvensional. Di sisi lain, keterampilan Computational Thinking (CT) yang meliputi dekomposisi masalah, pengenalan pola, abstraksi, dan penyusunan algoritma, telah diakui secara luas sebagai keterampilan abad ke-21 yang esensial namun belum terintegrasi secara eksplisit dalam kurikulum kimia di tingkat menengah maupun awal perguruan tinggi di Indonesia. Maka dari itu, penelitian ini bertujuan untuk merancang, mengintegrasikan, dan menguji kelayakan suatu media pembelajaran interaktif berbasis modul dan platform web kimia yang disusun dengan berlandaskan pada model multiple representation dan kerangka Computational Thinking. Pendekatan ini diharapkan mampu menjembatani kesenjangan antara pemahaman konseptual yang abstrak dengan keterampilan pemecahan masalah yang terstruktur, sekaligus memberikan pengalaman belajar yang kontekstual dan relevan dengan tuntutan literasi sains global. Secara metodologis, penelitian ini dilaksanakan melalui dua tahap utama yang saling berkesinambungan. Tahap pertama merupakan tahap komputasi kimia kuantum, yang difokuskan pada penentuan nilai pKa senyawa asam melalui perbandingan dua metode komposit -3c, yaitu r²SCAN-3c dan ?B97X- 3c. Perhitungan dilakukan dengan pendekatan cluster-continuum solvation menggunakan gugus air eksplisit pada berbagai ukuran klaster yang dikombinasikan dengan model solvasi implisit SMD pada saat melakukan optimasi. Hasil analisis menunjukkan bahwa metode ?B97X-3c memberikan konvergensi dan konsistensi hasil yang lebih optimal dibandingkan r²SCAN-3c, yang pada beberapa sistem dianion menunjukkan penyimpangan akibat self-interaction error yang melekat pada fungsional meta-GGA. Untuk memperkaya pemahaman visual mengenai dinamika molekular sistem yang dikaji, dilakukan pula simulasi Molecular Dynamics (MD) menggunakan metode BLYP, yang hasilnya kemudian divisualisasikan dalam bentuk representasi tiga dimensi yang informatif dan mudah diinterpretasikan oleh peserta didik dalam web pembelajaran. Tahap kedua penelitian ini berfokus pada pengembangan dan integrasi produk pembelajaran. Hasil visualisasi komputasi dari tahap pertama diintegrasikan ke dalam sebuah platform web yang dirancang secara khusus untuk mendukung pembelajaran kimia berbasis multiple representation dan CT terkhusus dalam topik kesetimbangan larutan. Produk yang dihasilkan kemudian melalui proses validasi dan uji keterbacaan oleh dosen ahli di bidang kimia, mahasiswa, dan guru SMA. Proses validasi ini mencakup aspek kelengkapan materi, kesesuaian konten dengan capaian pembelajaran, serta kualitas bahasa dan penyajian, dengan menggunakan skala Likert sebagai instrumen penilaian kelayakan. Selanjutnya, untuk mengukur efektivitas media dalam mengembangkan keterampilan CT peserta didik, dilakukan evaluasi pedagogis melalui desain tes awal-tes akhir yang instrumennya disusun mengikuti sintaks CT dan Taksonomi Bloom. Analisis terhadap data hasil tes dilakukan menggunakan pendekatan pemodelan Rasch, yang memungkinkan pengukuran kemampuan peserta didik dan tingkat kesulitan butir soal pada satu skala interval yang setara, sehingga diperoleh gambaran profil kognitif peserta didik yang lebih akurat dan objektif dibandingkan analisis skor mentah. Hasil validasi oleh dosen ahli maupun mahasiswa pada media pembelajaran yang dikembangkan memenuhi kriteria kelayakan dengan kategori sangat baik, baik dari segi kelengkapan, kesesuaian konten, dan kebahasaan dengan diperlukannya revisi di beberapa bagian. Adapun analisis Rasch mengonfirmasi bahwa instrumen tes yang digunakan memiliki tingkat validitas dan reliabilitas yang memadai, serta mampu mengukur profil kemampuan kognitif peserta didik secara konsisten, sebagaimana ditunjukkan oleh peningkatan reliabilitas individu dari kondisi tes awal ke tes akhir. Secara keseluruhan, penelitian ini menegaskan bahwa integrasi antara model multiple representation, kerangka Computational Thinking, serta pendekatan komputasi kimia kuantum dan visualisasi molekularnya, dapat menghasilkan sebuah produk pembelajaran yang tidak hanya layak secara saintifik didukung oleh akurasi metode komputasi yang digunakan tetapi juga layak secara pedagogis, sebagaimana dibuktikan melalui proses validasi ahli dan evaluasi keterampilan kognitif peserta didik. Dengan demikian, hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi nyata dalam upaya peningkatan literasi sains dan pemerataan keterampilan abad ke-21 bagi peserta didik di Indonesia, sekaligus menjadi model pengembangan media pembelajaran kimia yang dapat direplikasi pada topik-topik kimia lainnya.