HOW EFFECTIVE ARE SIMULATED MOLECULAR-LEVEL EXPERIMENTS FOR TEACHING DIFFUSION AND OSMOSIS? ( SEBERAPA EFEKTIF SIMULASI MOLEKULER- TINGKAT PERCOBAAN UNTUK MENGAJARAKAN DIFUSI DAN OSMOSIS)

Latar Belakang Masalah

Difusi dan osmosis adalah materi penting dalam biologi dimana difusi terlibat hampir pada semua proses kimia dalam organisme hidup, sementara osmosis ( difusi air melalui membran semipermeabel), seperti keseimbangan garam pada ikan, fungsi ginjal, dan lain- lain.

Disfusi dan osmosis merupakan konsep sentral, namun siswa sering sekali  mengalami kesalahpahaman dalam cara kerja kedua proses molekuler sel ini. Dugaan penulis bahwa hal ini terjadi karena siswa sulit untuk melihat langsung dan memahami kedua proses ini secara molekuler. Oleh karena itu penulis mengujikan software Osmobeaker sehingga diharapkan akan meluruskan kesalahpahaman siswa tentang konsep osmosis dan difusi.

Tujuan Penelitian

Untuk meluruskan kesalahpahaman siswa tentang konsep difusi dan osmosis dengan melakukan simulasi laboratorium menggunakan software osmobeaker.

Metode penelitian

Miskonsepsi

Prosedur Penelitian diawali dengan penyelidiki tingkat kesalah pahaman siswa tentang proses difusi dan osmosis. Diambil sampel dari mahasiswa yang telah menyelesaikan kurus biologi pengantar untuk menjawab secara tulisan beberapa pertanyaan tentang kedua proses ini kemudian diwawancara secara singkat dan diminta untuk menjawab kembali secara lisan.

Pertanyaan yang diambil oleh peneliti berasal dari pertanyaan yang telah diambil dari penelitian sebelumnya ( 5-8 pertanyaan dari survei difusi)

Kedua hasil tes ini dibandingkan dengan uji t. Penelitian selanjutnya dipilih sampel dari mahasiswa (mereka berasal dari 11 universitas di Wilayah Boston) yang minimal telah menyelesaikan pembelajaran difusi dan osmosis, sampel ini diminta untuk menggunakan simulasi laboratorium Osmobeaker,sebelum dan sesudah perlakuan mahasiswa diberikan tes tulisan.

Kedua hasil tes awal dan akhir pada penelitian miskonsepsi terhadap konsep osmosis dan difusi dibandingkan dengan uji t. Begitu pula pada penggunaan  simulasi laboratorium Osmobeaker,sebelum dan sesudah perlakuan mahasiswa diberikan tes tulisan.

Hasil dan Pembahasan

Diketahui ada 8 kesalah pahaman yang paling umum terjadi pada konsep osmosis dan difusi, diantaranya: ukuran dari suatu zat terlarut akan memberikan efek yang berbeda terhadap osmosis. Miskonsepsi ini dapat diperbaiki setelah siswa menggunakan simulasi Osmobeaker, seperti siswa dapat memahami bahwa kosentrasi zat terlarut lebih berperan dari zat pelarut dalam peristiwa osmosis bukan ukuran partikel zatnya.

Beberapa kesalahpahaman yang ditemukan dalam penelitian yaitu:

A)    Molekul Memiliki Motion Arah ke Bawah Konsentrasi (Difusi dan Osmosis). Kesalahpahaman siswa dalam berpikir molekul ingin pindah dari tinggi ke konsentrasi rendah, baik karena kekuatan tertentu, karena mereka akan menuju daerah konsentrasi yang lebih rendah, atau melalui beberapa keinginan antropomorfik untuk menjauh dari tinggi konsentrasi. Sebagai contoh, seorang mahasiswa menyatakan bahwa,''Sebuah molekul di daerah konsentrasi tinggi merasa kekuatan untuk menyamakan konsentrasi dan bergerak menuju rendah.
Ketika siswa diminta untuk menggambar panah menunjukkan arah di mana molekul akan cenderung bergerak stabil. Banyak siswa yang keliru dalam menggambar.

B)    Equilibrium Apakah statis (Difusi dan Osmosis). 

Banyak siswa mengalami kesulitan dengan ekuilibrium dinamis, penalaran bahwa  setelah sistem mencapai kesetimbangan, semua khususnya
gerakan berhenti. Sebagai contoh, seorang siswa menyatakan,''Mereka
[molekul] tidak lagi bergerak di sekitar dan stasis, sampai lebih air atau garam atau jenis lain reaksi akan terjadi.''

C)    Jumlah dibandingkan Konsentrasi Apakah Penting (Osmosis).

Meskipun siswa menyatakan bahwa osmosis akan berlanjut sampai ''konsentrasi air adalah sama pada kedua belah pihak,''saat diminta untuk menggambar ini, mereka sering menarik konsentrasiyang tidak merata air. Sebagai contoh, Gambar 2 menunjukkan contoh dari siswa jawaban untuk pertanyaan di mana siswa diminta untuk menggambar konsentrasi air yang sama di setiap sisi, tetapi sebaliknya, mereka sering mengambil nomor yang sama molekul air di setiap sisi.

  

D)    Difusi Terjadi di Kecepatan Sama Terlepas dari perbedaan konsentrasi (Difusi). Kebanyakan siswa memahami difusi molekul yang akan bergerak dari tinggi ke konsentrasi rendah, tetapi sering tidak menyadari bahwa perbedaan dalam konsentrasi menentukan seberapa cepat hal ini terjadi dan jarang tahu mengapa itu benar. Sebagai contoh, satu pertanyaan pada survei kami menyatakan bahwa beberapa pewarna ditambahkan ke sisi kanan dari tangki ikan mulai berubah warna air di tengah tangki setelah 20 menit dan bertanya apakah itu akan memakan waktu kurang, saat yang sama, atau lebih waktu untuk warna pada sisi kiri untuk mulai mengubah. Lima dari 15 siswa berpikir itu akan meluangkan waktu yang sama, dengan alasan-alasan yang mirip dengan:''Saya menganggap itu akan mengambil jumlah waktu yang sama untuk melakukan perjalanan jarak yang sama.''

E)     Difusi Terjadi Karena Molekul zat terlarut ke daerah Konsentrasi zat terlarut tinggi dan ini menyebabkan mereka  untuk Sebarkan Out (Difusi). Kesalahpahaman ini tidak hanya umum di kalangan
siswa, juga muncul dalam contoh yang digunakan oleh beberapa pengantar biologi teks (misalnya, Freeman, 2002, yang dinyatakan
memiliki gambaran yang baik dari proses-proses). ketika ditanya mengapa difusi terjadi, mahasiswa menunjukkan kesalahpahaman ini dengan
pernyataan seperti:''molekul A yang dimulai di daerah tinggi konsentrasi akan erat dikelilingi oleh molekul lain dari jenis yang lama. Selama difusi, molekul akan
terpisah dari molekul-molekul lain. . . .''

F)     Kebingungan dalam Menghitung dan MembandingkanKonsentrasi (Osmosis). Beberapa siswa tidak nyaman dengan konsep rasio. Dalam kasus lain, mereka tidak memahami bagaimana menghitung konsentrasi. Hal ini terutama bermasalah ketika siswa diminta  untuk membandingkan konsentrasi dalam volume dari dua ukuran yang berbeda. Satu pertanyaan kita digunakan untuk alamat  ini adalah gambar tomatdi dalam botol (pertanyaan 4 pada tes osmosis). Jar memiliki jauh lebih tinggi terlarut konsentrasi dan juga total volume jauh lebih besar dari tomat. Ketika diminta untuk memprediksi jumlah air dalam tomat pada kesetimbangan, banyak siswa memilih jumlah berdasarkan jumlah molekul air atau garam dalam
luar dan dalam solusi, bukan menyamakan konsentrasi zat terlarut di kedua solusi.

G)    Kepadatan Molekuler Peningkatan tidak berhubungan denganTekanan atau
Volume (Osmosis). Banyak siswa tidak menerjemahkan peningkatan molekul dalam suatu daerah menjadi peningkatan tekanan di daerah itu. Kami melihat ini, misalnya, dalam pertanyaan di Gambar 2a di mana lima dari 31 siswa tidak menyadari bahwa mengubah jumlah molekul pada satu sisi kontainer juga akan mengubah tekanan dan dengan demikian volume, seperti yang ditunjukkan oleh posisi piston.

H)    Zat terlarut yang berbeda Memiliki Perbedaan Efek padaOsmosis
(Osmosis). Siswa dengan kesalahpahaman ini digunakan hanya beberapa
ketika menghitung konsentrasi larutan (misalnya, garam tetapibukan gula) atau diasumsikan bahwa partikel ukuran yang berbedaakan memiliki
efek yang berbeda (yaitu, protein menambahkan lebih kekonsentrasi zat terlarut
dari garam).

Kesimpulan

Simulasi Osmobeaker dapat mengatasi beberapa miskonsepsi tentang peristiwa osmosi dan disfusi pada sel secara molekuler.

Rumusan Hasil Analisis

Keunggulan dari artikel ini adalah mereka mengunakan software Osmobeaker yang dirancang dan disempurnakan berdasarkan hasil penelitian serupa sebelumnya. Kelemahan penelitian ini adalah mahasiswa yang menjadi sampel tidak diberi pelatihan terlebih dahulu mengenai cara kerja simulasi osmobeaker sehingga bila ada yang mengalami kendala pengoperasional programmnya maka miskonsepsi yang terjadi tidak akan mendaptkan perbaikan.