Terjemah Jurnal Inter2.docx

Halaman 1 JURNAL PENELITIAN DALAM PENGAJARAN ILMU PENGETAHUAN VOL. 33, TIDAK. 1, PP. 65-77 (1996) Studi Mendalam tentang Kesalahpahaman dalam Stoikiometri dan Kimia Keseimbangan di Universitas Afrika Selatan PA Huddle dan AE Pillay Departemen Kimia, Universitas Witwatersrand, P. 0. Box 2050, WITS, Johannesburg, Afrika Selatan Abstrak Sebuah penyelidikan ke dalam upaya mahasiswa Kimia saya di Universitas Witwatersrand, Johannesburg, Afrika Selatan, menjawab pertanyaan dalam pemeriksaan yang melibatkan stoikiometri dan bahan kimia keseimbangan mengungkapkan bahwa mayoritas siswa tidak sepenuhnya memahami konsep baik. Hasil ini sejalan dengan penelitian yang dilakukan di negara lain dan tampaknya kesulitan utama dengan topik ini adalah bahwa mereka sangat abstrak dan pertama kali diajarkan kepada siswa sebelum mereka mencapai tahap formal pemikiran operasional. Contoh nyata (tidak terbuka untuk salah tafsir) perlu digunakan ketika topik ini pertama kali diperkenalkan kepada siswa, dan pembelajaran kooperatif dalam kelompok kecil harus didorong untuk memberi siswa kesempatan untuk mengidentifikasi dan memperbaiki kesalahpahaman mereka dalam lingkungan yang tidak mengancam. pengantar Tinjauan literatur mengungkapkan bahwa ada empat topik dalam domain kimia yang memberikan kesulitan paling banyak kepada peserta didik: keseimbangan kimia, mol, stoikiometri reaksi, dan pengurangan oksidasi (Hackling & Garnett, 1985). Dari jumlah tersebut, kesetimbangan kimia dinilai sebagai konsep yang paling sulit bagi siswa untuk dipahami (Wheeler & Kass, 1978). Ternyata ada dua alasan utama bagi siswa mengalami kesulitan di bidang ini; pertama, topiknya sangat abstrak (Ben-Zvi, Eylon, & Silberstein, 1988), dan kedua, kata-kata dari bahasa sehari-hari digunakan tetapi dengan makna yang berbeda (Bergquist & Heikkinen, 1990). Psikolog Piaget mengusulkan (Piaget & Inhelder, 1969) bahwa anak-anak melewati empat tahap perkembangan intelektual dimulai pada fase sensorik-motorik, melalui preopera- tahap operasional nasional dan konkret, ke fase operasional formal ketika berpikir abstrak menjadi mungkin. Tingkat di mana anak-anak melewati empat fase bervariasi, tetapi Piaget mengklaim bahwa fase operasional formal akan dicapai pada usia 13 hingga 17 tahun. Namun, studi dalam pengajaran sains didasarkan pada teori Piaget tentang pengembangan intelektual menyarankan pengelompokan usia ini optimis dan bahwa banyak siswa tidak berfungsi pada kognitif tingkat di mana mereka dianggap mampu (Wheeler & Kass, 1978). Shayer dan Adey (1981) juga

menemukan bahwa tahap penalaran formal dicapai oleh sebagian kecil murid sekolah menengah di Inggris dan bahwa pengembangan konsep di sekolah menengah sebagian besar masih terkait dengan representasi konkret. tion. Dengan demikian, banyak mahasiswa tahun pertama (kira-kira berusia 18-19 tahun) mungkin tidak dapat melakukannya 0 1996 oleh Asosiasi Nasional untuk Penelitian Pengajaran Sains Diterbitkan oleh John Wiley & Sons, Inc. CCC 0022-4308 / 96 / 010065- 13 Halaman 2 66 HUDDLE AND PILLAY berurusan dengan transformasi kognitif yang terkait dengan penalaran abstrak dan mungkin masih memerlukan contoh konkret sebelum konsep dapat dipahami. Anak-anak membawa pandangan instruksi dan penjelasan tentang fenomena alam yang berbeda dari pandangan yang dipegang oleh para ilmuwan (Driver & Oldham, 1986; Osborne, Bell, & Gilbert, 1983). Ini pandangan membentuk keseluruhan yang koheren dalam pikiran anak. Ketika anakanak ini diajar (oleh guru yang idenya sendiri mungkin salah!) (Bradley, Gerrans, & Long, 1989), mereka berusaha masuk akal dari apa yang dikatakan guru dengan memasukkannya ke dalam skema konseptual mereka yang ada dengan a proses asimilasi. Jika mereka mengalami kesulitan memahami konsep baru, mereka hanya mengakomodasi itu baik dengan menghafal atau dengan mengubah informasi agar sesuai dengan skema yang ada (Kelly, 1955). Dengan demikian, pada saat siswa tiba di universitas mereka dapat memiliki pandangan konsep baik itu murni interpretasi mereka sendiri dari peristiwa atau pandangan yang telah diubah oleh mereka pandangan guru tentang sains, dan keduanya mungkin merupakan konsepsi alternatif dari sains yang saat ini dimiliki dilihat. Telah terbukti bahwa kesalahpahaman, sekali tertanam dalam konseptual pelajar skema, sangat menentang remediasi (Novak, 1988). Kesalahpahaman ini “membuat akal "untuk pelajar dan hanya jika seseorang dapat menyajikan cara yang lebih masuk akal, masuk akal, dan berbuah (Posner, Strike, Hewson & Gerzog, 1982) untuk melihat konsep yang sama akan pelajar mengubah hidher kerangka pengetahuan. Afrika Selatan saat ini memiliki 15 departemen pendidikan dan jumlah yang sebanding

papan ujian matriculation (A level) (Bennell, Chetty, Chisholm, Monoyokolo & Taylor, 1992). Persyaratan dan permintaan kognitif mereka untuk ujian matrikulasi bervariasi secara luas. Mahasiswa menghadirkan diri di Universitas Witwatersrand dengan berbeda kualifikasi yang sulit untuk dibandingkan. Banyak siswa datang ke Universitas dari disadlatar belakang sekolah yang menguntungkan di mana minggu sekolah hilang setiap tahun karena kerusuhan, protes, dan guru mogok. Guru-guru di sekolah menengah hitam memiliki, paling tidak, sekolah membenci diri mereka sendiri; kurang dari 1% guru kulit hitam memiliki pendidikan tersier sama sekali (ANC Makalah Diskusi tentang Kebijakan Pendidikan, 1991). Mungkin karena alasan ini, hanya 15% murid kulit hitam belajar ilmu fisika dalam matrik dan ini lulus kurang dari 50%. Dari hitam yang sukses ini murid diambil 10-30% dari siswa di setiap program Kimia I di Universitas Indonesia Witwatersrand. Kebanyakan dari mereka adalah siswa bahasa Inggris kedua. Sisa dari kami siswa berasal dari sekolah menengah berbahasa Inggris, yang berkisar dari lembaga swasta kaya berisi guru-guru yang sangat kompeten dan laboratorium yang lengkap untuk sekolah-sekolah biasa-biasa saja dengan guru dengan kualifikasi buruk yang tidak melakukan demonstrasi atau percobaan dan "kapur dan bicara" adalah media instruksi. Pelajar India (yang membentuk kira-kira 25% dari kimia tahun pertama kami populasi) sebagian besar berpendidikan di sekolah mereka sendiri. Mereka sangat bergantung pada hafalan belajar untuk mencapai hasil yang baik dalam ujian matrikulasi mereka. Di University of the Witwatersdan, di mana penekanan dalam tes kimia dan pemeriksaan lebih pada pemahaman, ini siswa cenderung melakukan kurang baik dari yang diharapkan dari hasil matrikulasi mereka. Dengan demikian, populasi siswa kami yang sangat beragam sangat berbeda dari yang lain negara dan kami ingin memastikan apakah masalah yang dihadapi oleh siswa kami unik untuk konteks Afrika Selatan atau khas semua siswa. Mengingat latar belakang ini, kami memeriksa masalah khusus yang dihadapi oleh siswa di Universitas Witwatersrand dan di negara lain dalam dua topik abstrak stoikiometri dan keseimbangan kimia. Masalah Mahasiswa di Stoikiometri

Ben-Zvi et al. (1988) telah menunjukkan bahwa siswa memiliki kesulitan akut dalam berurusan dengan konsep abstrak diperlukan untuk melakukan perhitungan stoikiometrik menggunakan kontrol mol Halaman 3 STUDI kesalahpahaman DI STOIKIOMETRI DAN KESETIMBANGAN 67 kecuali Selain itu, bagi siswa untuk menyelesaikan masalah stoikiometri mereka juga harus dapat menerapkan a pemahaman menyeluruh tentang prinsip-prinsip yang terlibat dalam perhitungan rasio dan proporsi. Sander, dari Universitas Potchefstroom, Afrika Selatan, menemukan bahwa siswa di universitas Afrika Selatan Sities berperang untuk memecahkan masalah yang membutuhkan penalaran proporsional (Sander & van Wyk, 1994). Frazer dan Servant (1986) meneliti aspek stoikiometri dengan menentukan bagaimana penyok mengikuti perhitungan titrasi. Jawaban yang benar hanya diperoleh oleh para siswa (27% dari sampel) yang memiliki pemahaman tentang stoikiometri reaksi yang mendasarinya. Siswa yang lebih lemah menggunakan proporsi sederhana untuk membantu mereka memecahkan masalah dan mereka yang menggunakan algoritma M, v, = M, v, (di mana M = molaritas dalam mol dm-3, v = volume dalam dm-3) tidak terlalu berhasil dalam memecahkan masalah yang lebih kompleks. Mahasiswa Stoikiometri dan Kimia I di Universitas Witwatersrand Investigasi pertama kami dibuat ke kemampuan siswa Kimia I di Universitas Indonesia the Witwatersrand, Johannesburg, untuk memecahkan masalah yang melibatkan konsep stoikiometrik. Ini terlibat menganalisis jawaban siswa untuk masalah berikut yang diberikan pada mereka pada bulan Juni Pemeriksaan Kimia I 1993 : Jika fosfotit mineral (Ca, (PO,),) dipanaskan sampai 650 ° C dengan pasir (SiO,) dan kokas (C), produknya adalah kalsium silikat (CaSiOJs)), karbon monoksida, dan fosfor (P4 (g)). Hitung massa teoritis P, yang dihasilkan jika 6,2 kg fosfor, 4,0 kg pasir, dan 1,0 kg kokas dipanaskan dalam tungku hingga 650 "C. Masalahnya mengharuskan siswa untuk: 1. menyeimbangkan persamaan 2. tentukan jumlah setiap reaktan yang ada 3. berdasarkan stoikiometri persamaan seimbang, tentukan batasannya 4. akhirnya, menghitung jumlah salah satu produk yang terbentuk. reagen untuk reaksi dan,

Tabel 1 menunjukkan seberapa jauh siswa di berbagai kelas tahun pertama melanjutkan dengan masalah. Tabel 1 Analisis Jawaban Mahasiswa untuk Masalah Stoichiornetry Seimbang Jumlah Membatasi pereaksi Jawaban yang benar Kelas Tidak ada upaya Tidak ada persamaan ide reaktan detm. diidentifikasi diperoleh SEBUAH 5 2 94 90 61 54 B 2 3 87 74 44 37 C 2 3 94 72 SEMUA 2 2.5 91 76 39 33 45 38 Nore. Siswa Kelas A = Kimia I Jurusan (Rekayasa) (85). Kelas B = Kimia I Kedokteran, Kedokteran Gigi, dan Farmasi Siswa (267). Kelas C = Siswa Pembantu Kimia I (terutama Jurusan Biologi) (183). Total = 535 siswa. Semua nilai adalah persentase. "Tidak tahu" berarti siswa mencoba masalah tetapi berjalan dengan sedikit ide tentang bagaimana caranya

memproses. Halaman 4 68 HUDDLE AND PILLAY Studi ini mengungkapkan dua kesalahpahaman utama: 1. para siswa yang berasumsi bahwa "reagen pembatas" menyiratkan "stoikiometri terendah" dan karenanya, dari persamaan seimbang 2Ca, (PO,), + 6Si0, + 1OC - + 6CaSi0, + lOC0 + P, memilih fosforit (Ca, (PO,),) sebagai reagen pembatas tanpa perhitungan ing jumlah dua reaktan lainnya. 2. para siswa yang menghitung jumlah masing-masing reaktan; (Ca, (PO,), = 20 mol, SiO, = 67 mol, dan C = 83 mol), dan kemudian, mengabaikan stoikiometri dari persamaan yang seimbang, memutuskan bahwa fosfor hadir dalam jumlah paling sedikit dan, oleh karena itu, membatasi. (Seorang siswa benar-benar menulis “pembatas pereaksi = jumlah paling sedikit mol”). Sebagian besar siswa yang mengidentifikasi kokas dengan benar sebagai pereaksi pembatas memperoleh yang benar jawaban atas masalah; yaitu, sebagaimana Frazer dan Servant (I 986) temukan, para siswa yang memahami berdiri stoikiometri yang mendasari memperoleh jawaban yang benar. Dengan demikian, siswa di University of the Witwatersrand tampaknya mengalami kesalahpahaman serupa persepsi dalam stoikiometri untuk yang dialami oleh siswa di negara lain, tetapi kesulitan siswa Afrika Selatan mungkin diperburuk oleh sekolah yang buruk yang diterima oleh banyak dari mereka dan kegagalan guru mereka untuk mendorong pemahaman konsep yang mendalam. Pemenang (1981) menemukan bahwa pengembangan keterampilan proses dan pemikiran (abstrak) konseptual dalam bahasa Indonesia anak-anak tergantung pada guru yang telah mengatasi kesulitan yang dialami murid hidher. belajar materi yang sama. Mengingat kualifikasi pendidikan banyak Guru sains fisik Afrika Selatan (ANC Discussion Paper, 1991), tidak mungkin seperti ini guru dapat mengembangkan keterampilan proses dan pemikiran konseptual pada siswa mereka dan, pada kenyataannya, mereka cenderung sangat bergantung pada algoritma dan menghafal pembelajaran untuk mendapatkan murid mereka melalui perangkat pemeriksaan triculation. Kesalahpahaman Siswa dalam Kesetimbangan Kimia Kesalahpahaman berlimpah dalam konsep abstrak ini; 11 yang paling umum ditemukan di literatur kami

survei mendatang adalah: 1. laju reaksi maju meningkat seiring waktu dari pencampuran reaktan sampai keseimbangan didirikan (Hackling & Garnett, 1985); 2. pada kesetimbangan, jika kondisinya berubah, laju reaksi yang disukai dapat meningkat sementara laju reaksi lain berkurang (yaitu, sisi kiri dari Reaksi beroperasi secara independen dari sisi kanan (Hackling & Garnett, 1985); 3. [reaktan] = [produk] pada kesetimbangan (Gage, 1986); 4. tidak ada diskriminasi antara reaksi yang selesai dan reaksi yang dapat dibalik 5. Keyakinan bahwa reaksi ke depan berjalan sampai selesai sebelum reaksi sebaliknya terjadi 6. kegagalan untuk membedakan antara laju (seberapa cepat) dan sejauh mana (seberapa jauh) reaksi 7. kebingungan mengenai jumlah (mol) dan konsentrasi (molaritas) (Bergquist & 8. ekuilibrium dipandang berosilasi seperti pendulum dan tekanan Le Chatelier saat itu 9. kurangnya kesadaran sifat dinamis dari negara kimia disetimbangkan (Wheeler & Kass, 1978); mences (Wheeler & Kass, 1978); (Wheeler & Kass, 1978); Heikkinen, 1990); shift logic memperkuat kesalahpahaman ini (Bergquist & Heikkinen, 1990); (Gorodetsky & Gussenky, 1986); Halaman 5 STUDI KESALAHAN KONSUMSI DI STOICHIOMETRY DAN EQUILIBRIUM 69 10. menyamakan panjang panah dengan laju reaksi (Johnstone et al., 1977; Lingwood, 1993); 1 1 . penggunaan istilah sehari-hari, "bergeser," "sama," "stres," "seimbang," menyulap berbeda ide-ide visual untuk siswa dari yang dimaksudkan oleh guru. "Keseimbangan" khususnya dipandang sebagai konsep yang dipegang teguh dari gambar dua sisi statis (Bergquist & Heikkinen, 1990). Penelitian oleh Long (1987) telah menunjukkan bahwa kesalahpahaman ini juga lazim di kalangan guru-guru ilmu fisika matrik yang berkualifikasi baik di sekolah-sekolah tempat kami kebanyakan berkulit putih murid ditarik. Mahasiswa Ilmu Keseimbangan dan Kimia 1 di University of the Witwatersrand Studi kedua kami melibatkan analisis dari jawaban yang diberikan oleh mahasiswa di Universitas Indonesia Witwatersrand untuk masalah keseimbangan kimia dalam Ujian I Kimia Juni 1993.

Masalah pertama yang dianalisis adalah masalah kesetimbangan kimia langsung ke depan. Murid-murid harus membuat asumsi penyederhanaan bahwa jumlah air yang ada pada kesetimbangan adalah kira-kira sama dengan yang ada pada awalnya atau mereka memperoleh polinomial dalam x3. Bagian (i) dari pertanyaan dan petunjuk yang diberikan dimaksudkan untuk mengingatkan siswa untuk menggunakan asumsi penyederhanaan. Masalah saya: Ketika 1,00 mol H, O ditempatkan dalam wadah 50,0 dm3 dan dipanaskan hingga 1700 K, yang konstanta kesetimbangan untuk reaksi: 2H, O (g) - + 2H, + 0, adalah K, = 1,35 X lo- ”mol dm-3 (i) Berapakah nilai K, yang memberi tahu Anda tentang posisi keseimbangan? (ii) Hitung jumlah 0, yang ada pada kesetimbangan. [Petunjuk: Gunakan jawaban Anda untuk (i) ke buatlah perkiraan yang masuk akal untuk menghindari keharusan menyelesaikan persamaan kubik.] Meja 2 Analisis Mahasiswa Jawaban untuk Masalah saya Menyederhanakan Asumsi penyederhanaan Benar anggapan salah Volume Stoikiometri menjawab Kelas Tidak diadili Tidak ada ide yang tidak berlaku terapan salah 314 diabaikan dilakukan diperoleh ~ SEBUAH 14 19 12 5 19 5 29 11 B 6 23 23 13 27

11 22 12 C 10 28 32 13 22 10 22 2 D 7 17 53 ” 9 31 4 26 4 Semua 7 23 29 11 25 9 24 8 Nore. Siswa Kelas A = Kimia I Jurusan (Rekayasa) (85). Kelas B = Mahasiswa Kimia Kedokteran, Kedokteran Gigi, Farmasi (267). Kelas C = Siswa Pembantu Kimia I (terutama Jurusan Biologi) (183). Siswa Kelas D = Kimia I (107). (Jumlah no siswa = 642). Semua nilai adalah persentase. Persentase menambahkan > 100% lebih banyak siswa yang mengabaikan volume masih bisa memecahkan tiga perempat dari masalah atau siswa yang melakukan kesalahan stoichiometrical bisa masih mendapatkan jawaban yang benar jika mereka membuat asumsi penyederhanaan. “314 selesai” = siswa yang mengerti masalah dan metode mereka memecahkan itu dapat diterima tetapi mereka tidak mendapatkan jawaban yang benar. Murid-murid Chem I Major melangkah lebih jauh dengan masalah ini daripada kelompok A, B, dan C dan karenanya lebih siswa berada dalam posisi untuk membuat asumsi penyederhanaan.

Halaman 6 70 HUDDLE AND PILLAY Garis besar jawaban atas pertanyaan yang diberikan di bawah ini sebagai referensi akan dibuat untuk itu dalam pembahasan Tabel 2. saya saya 2H, O + 2 jam, + 0, Conc. mol j 0 - 2x 2x X saya Saya suka untuk memulai = 0,020 0 j 0,05Od11- ~ perubahan ! i 0,020 - 2x , = 0,020 pada kesetimbangan j Saya saya 2x X - 4x3 -0,020 mo13 dm-9 dan x = 1,11 X 10-5 mol dm-3 x3 = 5,40 X Analisis jawaban siswa mengungkapkan hal berikut: 1. Meskipun ada petunjuk, sejumlah besar siswa gagal melakukan penyederhanaan 2. Yang lebih memprihatinkan adalah jumlah siswa yang salah menerapkan penyederhanaan asumsi dan kemudian tidak dapat melanjutkan polinomial di x3. anggapan. Contoh kesalahan termasuk: 4x3 = 0 atau 4x3 = 1 karena x kecil (*) K, = 0 sebagai K, kecil!

0,020 - 2x = O! atau 0,020 - 2x 1 (*) Menyederhanakan dengan menyamakan 1 (*) mungkin disebabkan oleh kenyataan bahwa banyak masalah melibatkan 1 mol dari reaktan dalam 1 dm-3 dan karenanya asumsi penyederhanaan sering mengambil bentuk 1 - x = 1. Untuk menyelesaikan masalah ini guru perlu menggunakan contoh di mana berbagai reaktan digunakan dan harus benar-benar bekerja melalui langkah (matematika) untuk menunjukkan bahwa x relatif kecil nilai dari mana nilai tersebut dikurangi. 3. 25% siswa menunjukkan kurangnya pemahaman tentang stoikiometri. Tiga kesalahan utama yang ditemukan dirangkum dalam tabel di bawah ini: 2H, O + 2H, + 0, 0,020 - 3x 2x x (Sebuah) di 0,020 - 2x x x (b) keseimbangan 0,020 - x x x (c) Dua kesalahan pertama adalah yang paling umum dan menunjukkan bahwa siswa menambahkan jumlah produk terbentuk dan kurangi dari jumlah asli reaktan. Dalam (1) stoikiometri adalah diperhitungkan untuk menentukan jumlah H, dan 0, terbentuk tetapi ada kekurangan Halaman 7 STUDI KESALAHAN KONSUMSI DI STOICHIOMETRY DAN EQUILIBRIUM 71 memahami bagaimana mereka terbentuk dari air. [Perhatikan bahwa jika siswa membuat stoikiometri kesalahan tetapi menerapkan asumsi penyederhanaan dengan benar (yaitu, 0,020 - 3x = 0,020) yang mereka bisa masih mendapatkan jawaban yang benar untuk masalah ini.] Hasil ini mengkonfirmasi kurangnya pemahaman oleh siswa tentang stoiki- reaksi yang mendasari ometry. Analisis keseluruhan menunjukkan bahwa hanya 7,5% siswa yang mengelola bahan kimia langsung ini

masalah keseimbangan. Ini menjadi perhatian serius jika seseorang memperhitungkan bahwa Chemistry I Major mahasiswa di University of the Witwatersrand memerlukan minimal 60% dalam matrikulasi ujian dalam matematika dan ilmu fisika untuk mendaftar untuk kursus ini dan mahasiswa kedokteran mencakup sekitar 180 mahasiswa yang dipilih sendiri yang mencapai keseluruhan agregat A atau B hasil matrikulasi (yaitu, banyak dari siswa ini adalah di antara matrikulan teratas negara ini dan kurang dari 10% dari mereka dapat mengatasi masalah keseimbangan kimia sederhana!) Situasi ini mungkin muncul karena ujian matrikulasi kami menguji konten daripada pemahaman konsep. Ini terutama berlaku untuk departemen pendidikan kulit hitam (Bennell, Chetty, Chisholm, Monoyokolo, & Taylor, 1992). Masalah keseimbangan (di bawah) diberikan kepada kelas bantu lainnya pada bulan Juni 1993 pemeriksaan kurang mudah tetapi tidak memerlukan manipulasi stoikiometri. Di sebuah kelas 156 siswa, 28% memperoleh jawaban yang benar dan 8% hampir berhasil. Bagaimanapernah, 40% siswa yang mencoba masalah itu berkeliaran dengan sedikit gagasan tentang bagaimana caranya lanjutkan dan 15% lainnya membuat kesalahan serius dalam mencoba menentukan volume satu gas dalam campuran dua gas homogen. Masalah I1 Karbon dioksida direaksikan dengan grafit pada 1000 K dalam labu volume tetap sesuai ke persamaan: C (grafit) + CO, (g) .- 2CO (g) Pada kesetimbangan, campuran terdiri dari 28,1 mol % CO, dan 71,9 mol % CO total tekanan 2,00 atm. Asumsikan gas berperilaku ideal. (i) Hitung konsentrasi CO, dan CO pada kesetimbangan dan nilai (ii) Berapakah nilai K, memberi tahu Anda tentang posisi keseimbangan dalam hal ini konstanta kesetimbangan, K ,, pada 1000 K. reaksi? Jawaban siswa untuk bagian (ii) dari pertanyaan ini memberikan beberapa wawasan tentang konsepsi (mis) tentang keseimbangan yang dipegang oleh mahasiswa di University of the Witwatersrand. Siswa menyamakan nilai 1 untuk K, dengan sistem berada pada kesetimbangan [misalnya, "nilai

Kc (= 6,53) menunjukkan kepada kita bahwa keseimbangan belum tercapai tetapi sangat dekat ”; atau “K, = 0,045, reaksinya hampir mencapai kesetimbangan. ”Ini dapat dibandingkan dengan temuan Gage (1986) yang diyakini oleh siswa [reaktan] = [produk] pada keseimbangan. Pernyataan ini juga mengkonfirmasi temuan Gorodetsky dan Gussenky (1986) yang kurang dipahami oleh siswa sifat dinamis dari kondisi yang disetimbangkan secara kimia. Siswa kami dimanifestasikan dengan kesalahpahaman umum lainnya, ditunjukkan oleh kutipan dari jawaban mereka untuk bagian (ii): “Jika reaksi yang reversibel, lebih CO, dari CO akan dibuat”! Berikut adalah konfirmasi dari temuan Wheeler dan Kass (1978) bahwa siswa tidak dapat membedakan makan antara reaksi yang sampai selesai dan reaksi reversibel. Sebuah kutipan kedua yang “Keseimbangan lebih ke kanan. Laju reaksi maju tidak sama dengan laju reaksi Halaman 8 72 HUDDLE AND PILLAY reaksi terbalik "adalah manifestasi dari kegagalan oleh siswa untuk membedakan antara tingkat dan luasnya reaksi (Wheeler dan Kass, 1978) dan untuk menyamakan panjang panah dengan laju reaksi (Johnstone et al., 1977). (Tak satu pun dari pertanyaan tentang keseimbangan kimia dalam penelitian ini diselidiki pemahaman tentang Prinsip Le Chatelier.) Jadi, sekali lagi, terlepas dari beragam latar belakang pendidikan siswa kami, mereka bermanifestasi bersama kesalahpahaman yang sama dengan siswa dari negara lain dan tidak kurang kompeten dalam memecahkan masalah yang membutuhkan pemahaman tentang stoikiometri yang mendasari atau konsep dasar keseimbangan kimia daripada siswa dari negara lain (yaitu, langkah-langkah mengerikan tidak diperlukan untuk mengajar literatur siswa kami yang masih ada pada pengajaran sains cenderung relevan dengan Selatan Konteks Afrika). Jika seseorang memperhitungkan hasil dari kedua investigasi tersebut ketika melihat keseluruhannya tingkat kelulusan dan rata-rata kelas untuk Ujian Juni 1993 (Tabel 3), kemudian disadari Siswa kimia I di University of the Witwatersrand adalah contoh klasik Powell (1985) mengamati itu

. . . ada banyak bukti yang tumbuh tetapi sederhana bahwa banyak siswa, meskipun suksesful dalam arti konvensional untuk bisa lulus ujian, memiliki memadai pemahaman tentang konsep dasar dan repertoar kurang dikembangkan dari intelektual Tabel 3 Keseluruhan Hasil-Kimia I Pemeriksaan Juni 1993 Kelas Jumlah Kelas rata-rata (%) % Lulus Chem I Major Hitam lndia putih Hitam Indian putih Hitam Indian putih Hitam Indian putih Hitam Indian putih Semua kelas Secara keseluruhan Siswa berkulit hitam Pelajar India Siswa kulit putih Chem I Major (Eng) Chem I Medicals Chem I Aux (Phys, Math Maj) Chem I Aux (Jurusan Biologi) ” 107 23 18 66 86 27 8 51 270 48 114 108

149 25 26 98 182 22 42 118 794 145 203 446 64 55 62 68 61 55 52 65 61 54 58 67 59 53 54 62 53 44 49 56 59 53 56 63 83 60 83 91 78 67 75 82 79 52

78 90 77 64 69 83 63 60 50 72 76 56 71 83 * Banyak siswa yang mendaftar untuk kursus kimia ini tidak akan melakukan ilmu fisika sebagai mata pelajaran matrik yang bertentangan dengan sebagian besar siswa di kelas lain. Secara historis, Hasil siswa di kelas ini selalu lebih rendah daripada di kelas-kelas lain. Halaman 9 STUDI KESALAHAN KONSUMSI DI STOICHIOMETRY DAN EQUILIBRIUM 13 keterampilan. Banyak siswa memperoleh jargon disiplin tapi terus beroperasi dengan konsepsi yang cukup keliru. Seperti yang diharapkan dari situasi sekolah mereka yang rata-rata, kulit putih siswa berprestasi 10% lebih baik dari siswa kulit hitam dan 7% lebih baik dari siswa India di pemeriksaan ini. Penampilan siswa kulit putih yang lebih baik ini juga menghasilkan angka yang cukup besar tingkat kelulusan keseluruhan lebih tinggi (83%) daripada yang diperoleh oleh siswa India (71%) atau siswa kulit hitam (56%). SEBUAH Uji t untuk membandingkan perbedaan antara rata-rata siswa kulit hitam dan putih memberikan nilai seringkali < 0,001, menunjukkan bahwa siswa kulit putih mencapai nilai yang secara statistik lebih tinggi dalam ujian ini. Namun, uji t yang sama membandingkan hasil siswa India dan kulit putih menghasilkan 0,05 < t < 0,02, dengan demikian menunjukkan bahwa hasil ini sedikit berbeda secara signifikan. Dengan demikian, siswa kami (dari semua kelompok etnis) lulus ujian dan melanjutkan ke tahun studi yang lebih tinggi dengan sedikit pemahaman tentang stoikiometri dan keseimbangan kimia dan saat beroperasi di bawah kesalahpahaman serius dalam topik ini.

Sekali lagi, alasan utama bagi siswa mengalami kesulitan dengan konsep-konsep ini adalah bahwa mereka sangat abstrak. Wheeler dan Kass (1978) menemukan bahwa dalam penelitian terhadap 99 anak berusia 18 tahun di Kanada hanya 11 telah mencapai tahap operasional formal yang diperlukan untuk dapat mengatasi hal tersebut abstraksi dan pemikiran proposisional diperlukan untuk memahami konsep persamaan kimia librium. Bergquist dan Heikkinen (1990) telah menunjukkan bahwa keseimbangan adalah fundamental bagi memahami perilaku asam-basa, reaksi reduksi oksidasi, dan kelarutan. Penguasaan konsep-konsep yang terkait dengan keseimbangan memfasilitasi penguasaan konsepkonsep kimia lainnya ini. Jadi konsep yang harus dikuasai siswa untuk memberdayakan mereka dalam keterampilan yang diperlukan perhitungan kimia analitik adalah mereka yang menyebabkan paling sulit, paling rentan terhadap kesalahpahaman, semuanya saling terkait, dan kurangnya pemahaman tentang seseorang dapat menghambat pemahamanyang lain. Konsep-konsep ini mengharuskan siswa beroperasi dengan mudah di tingkat abstrak dan itu mereka dapat membedakan antara makna sehari-hari dan ilmiah dari kata-kata yang digunakan dalam pengajaran konsep-konsep ini. Lebih penting lagi, siswa harus memiliki pemahaman menyeluruh tentang stoikiometry. Kemungkinan Langkah-langkah untuk Mengatasi Mencegah Kesalahpahaman Siswa. Apa yang dapat dilakukan untuk meningkatkan pemahaman siswa tentang konsep mol, stoikiometri, dan keseimbangan kimia dan untuk memulihkan kesalahpahaman mereka dan meningkatkan analitis mereka keterampilan? Titik awal mungkin untuk menghapus beberapa konten dari kursus tahun pertama dan menghabiskan lebih banyak waktu mendapatkan dasar-dasar (terutama stoikiometri) yang benar sebelum pindah konsep yang lebih abstrak. Pada tahun 1986 Driver (Driver & Ofdham, 1986) menyarankan pengurangan konten di semua tingkat pendidikan untuk memungkinkan anak-anak berpacu untuk membangun konsep untuk diri. Karena masalah utama dengan konsep yang dijelaskan adalah bahwa mereka sangat abstrak, ada

kebutuhan untuk memperkenalkan mereka menggunakan analogi konkret. Untuk konsep mol, kami telah menemukan itu memetakan analogi selusin sapi yang memiliki 2 x 12 tanduk, 1 x 12 kepala, dan 4 X 12 kaki satu mol H2S0, memiliki 2 X 6,02 X atom hidrogen, 1 X 6,02 X atom belerang, dan 4 X 6.02 X atom oksigen telah banyak digunakan dalam konkretisasi konsep ini (Huddle et al., hasil yang tidak dipublikasikan). Berkenaan dengan keseimbangan kimia, Johnstone et al. (1977) memperingatkan seseorang untuk menjadi luar biasa hati-hati dalam memilih analogi; keseimbangan gergaji atau mekanis sederhana mungkin dikenakan Halaman 10 74 HUDDLE AND PILLAY salah tafsir dan harus dihindari. Karena penelitian ini dilakukan, metode konkret telah dirancang (Huddle & Ncube, 1994) untuk mengajarkan keseimbangan kimia dengan bermain game dengan kartu. Game ini dapat diperluas untuk mengatasi sebagian besar kesalahpahaman umum di keseimbangan kimia yang dikutip dalam artikel ini (Ncube & Huddle, 1994). Gim ini melibatkan menggambar grafik, yang dapat membantu beberapa siswa memvisualisasikan lebih konkret (lih. Wheeler & Kass, 1978) apa yang terjadi selama proses menuju keseimbangan dan ketika tekanan diterapkan pada sistem. Permainan ini telah diujicobakan pada tiga kelompok pendidik sains dengan berbagai kualifikasi dan pengalaman mengajar. Game revisi terakhir telah disajikan sebagai sistematis analogi untuk mengajar keseimbangan fisik dan kimia (Huddle & Ncube, 1995). Pemecahan masalah dalam sains didasarkan pada pemahaman tentang konsep dan aturan menghubungkan mereka; yaitu, hanya pemahaman yang bermakna (Ausubel, 1978) tentang konsep dan hubungan konseptual yang jelas di antara mereka dapat mengarah pada perilaku yang diinginkan dalam pemecahan masalah. Penguasaan konsep siswa tidak berasal dari kuliah! Bodner (1990) menunjukkan itu “Mengajar dan belajar bukanlah hal yang sama; kita dapat mengajar dan mengajar dengan baik tanpa memiliki siswa belajar. ”Hanya ketika siswa menjadi aktif dan harus berpikir bahwa pembelajaran terjadi. Konstruksi pengetahuan adalah proses yang harus dilakukan oleh pelajar.

Peran Tutorial Kelompok Kecil Dapat Bermain dalam Memperbaiki Kesalahpahaman Bergquist dan Heikkinen (1 990) menunjukkan bahwa untuk mempromosikan pembangunan konsep dan perbaikan setiap kesalahpahaman sangat penting untuk memberikan siswa dengan kesempatan untuk mengungkapkan ide-ide mereka. Hanya dengan demikian kesalahpahaman yang mendalam akan diidentifikasi, didiagnosis, dan diatasi. Pemenang (198 1) telah menyarankan bahwa tutorial kelompok kecil di mana siswa dapat menikmati “jika ini, maka itu dan karenanya ”logika dalam dialog dapat mengarah pada penalaran deduktif dan pencapaian formal pemikiran operasional. Herschbach (1993) mengemukakan bahwa pengajaran sains harus lebih sedikit menekankan pada derivasi dan manipulasi yang tidak melakukan apa pun terhadap pemikiran operasional formal dan menghabiskan lebih banyak waktu untuk eksplorasi dan kunjungan artistik yang mempromosikan pemikiran mendalam dan mengurangi siswa takut "tidak melakukannya dengan benar." Zoller (1993) telah menunjukkan bahwa perkuliahan tradisional dan belajar dalam kimia mungkin cocok dengan keterampilan kognitif tingkat rendah tetapi tidak melakukan apa pun meningkatkan keterampilan kognitif tingkat tinggi siswa. Sesi Tutorial Kelompok Kecil di University of the Witwatersrand Sejalan dengan filosofi di atas tentang konstruktivisme, sejak 1986 Departemen Kimia coba di University of the Witwatersrand telah menugaskan siswa untuk kelompok kecil untuk tutorial mereka sesi dan mendorong mereka untuk bekerja sama dalam masalah yang menyelidiki pemahaman tingkat mendalam dan yang sering kali tidak ada jawaban "benar". Masalah-masalah ini memaksa siswa dalam kelompok untuk berdebat di antara mereka sendiri untuk sampai pada jawaban. Kecemasan berkurang oleh fakta bahwa siswa bekerja bersama sebagai sebuah tim. Black (1993) menemukan bahwa ketika siswa pertama kali bekerja bersama mereka “Terkejut menemukan bahwa sesama siswa benar-benar mengambil pendekatan berbeda untuk (menyelesaikan) hal yang sama masalah. ”Para guru di sekolah melakukan latihan dengan sangat teliti sehingga para siswa percaya bahwa itu ada hanya satu cara, cara "benar", untuk menyelesaikan masalah. Siswa kami telah ditugaskan untuk tutorial kelompok kecil ini selama 8 tahun dan kami telah melakukannya membuat banyak perubahan untuk meningkatkan efektivitasnya (Huddle, Bradley, & Gerrans, 1992).

Perubahan paling berharga yang dibuat adalah membuat setiap siswa dalam kelompok untuk mempersiapkan hidher sendiri jawaban untuk setiap pertanyaan tutorial. Semua jawaban siswa dikumpulkan tetapi hanya satu naskah per kelompok dinilai oleh asisten pengajar. Nilai ini diperhitungkan untuk nilai mata pelajaran semua siswa dalam kelompok serta tanda individu siswa yang naskahnya ditandai. Demikian semuanya Halaman 11 STUDI KESALAHAN KONSUMSI DI STOICHIOMETRY DAN EQUILIBRIUM 75 siswa harus menyelesaikan semua masalah dan menyiapkan jawaban untuk semua pertanyaan diskursif yang diajukan dan harus memastikan bahwa semua siswa lain dalam kelompok juga melakukan hal yang sama. Terlepas dari kenyataan bahwa kita siswa bekerja sama dengan baik dalam tutorial dan nilai skrip mereka bagus, penelitian ini menunjukkan hal itu mereka masih bermanifestasi dengan kesalahpahaman serius dalam ujian Juni. Ini menggarisbawahi Pengamatan Novak (1988) bahwa kesalahpahaman, pernah tertanam dalam konseptual pembelajar Skema, sangat menentang perubahan. Remediasi adalah proses yang lambat yang membutuhkan waktu dan contoh nyata. Waktu yang dihabiskan untuk mendapatkan konsep yang benar pada awalnya akan menuai di tahun-tahun berikutnya ketika siswa membangun dengan benar konsep-konsep ini. Mempertimbangkan studi itu oleh Ingle dan Shayer (1971), Howe (1974), Wheeler dan Kass (1978), dan Bergquist dan Heikkinen (1990) secara konsisten menunjukkan konsep yang abstrak dari mol, stoikiometri, dan keseimbangan kimia dan penerapannya secara konseptual juga menuntut siswa sekolah rata-rata, kami bertanya apakah konsep kimia abstrak harus diajarkan sama sekali di sekolah-sekolah, terutama di Afrika Selatan. Johnstone (1992) percaya itu inti dari pendidikan setiap orang haruslah suatu kimia yang deskriptif dan fungsional (dan mungkin disertai dengan level formula dan grafik yang representasional) tetapi itu membutuhkan penalaran abstrak minimal. Levy (Levy, Kahn, Rollnick, Segall, dan Kotecha, 1993) menganjurkan sebuah "Sains untuk Semua" di sekolah-sekolah Afrika Selatan, yaitu, ilmu untuk warga negara untuk melengkapi dia

membuat keputusan berpendidikan tentang berbagai hal yang berkaitan dengan sains dalam kehidupan sehari-hari tetapi itu melibatkan sangat sedikit alasan abstrak. Di Afrika Selatan, di mana kualitas guru sains, aktif rata-rata, sangat buruk (Makalah Diskusi ANC, 1991) dan hasil penelitian kami di sini menunjukkan hal itu Pemahaman siswa tentang konsep kimia dasar kurang, kami yakin dapat mendukung port panggilan untuk lebih deskriptif, kurang abstrak, kimia di sekolah-sekolah dan kebutuhan untuk lebih banyak waktu di perguruan tinggi bagi siswa untuk membangun konsep untuk diri mereka sendiri dalam koperasi kecil kelompok menggunakan analogi konkret. Pendekatan yang ketat untuk konsep mol, stoikiometri, dan keseimbangan kimia kemudian bisa mendapatkan kembali tempat yang selayaknya di lembaga tersier ini. Referensi Makalah Diskusi ANC tentang Kebijakan Pendidikan (1991, Maret). Ausubel, DP (1978). Psikologi pendidikan: Pandangan kognitif (2nd ed.). New York: Holt, Reinhart dan Winston. Bennell, P., Chetty, D., Chisholm, L., Monoyokolo, M., & Taylor, N. (1992). Educustrategi pembaruan tion: Agenda untuk negosiasi. Makalah Diskusi dari Kebijakan Pendidikan Unit Universitas Witwatersrand. Ben-Zvi, R., Eylon, B., & Silberstein, J. (1988). Teori, prinsip, dan hukum. pendidikan Dalam Kimia, 25, 89-92. Bergquist, W., & Heikkinen, H. (1990). Gagasan siswa tentang keseimbangan kimia. Jurnal dari Pendidikan Kimia, 67 (12), 1000- 1003. Black, KA (1993). Apa yang harus dilakukan ketika Anda berhenti mengajarmenjadi panduan dan sumber daya. Jurnal dari Pendidikan Kimia, 70 (2), 140-144. Bodner, GM (1990). Mengapa pengajaran yang baik gagal dan siswa pekerja keras tidak selalu berhasil. Spectrum, 28 (1), 27-30. Bradley, JD, Gerrans, G. C., & Long, GC (1989) Konsep yang terkait dengan kimia equilibrium I. Spectrum, 27 (1), 13-15. Driver, R., & Oldham, V. (1986) Suatu pendekatan konstruktivis untuk pengembangan cuniculum di ilmu. Studi dalam Pendidikan Sains, 13, 105-122. Frazer, M. J., & Servant, D. (1986). Aspek perhitungan stoichiometq-titrasi. Pendidikan dalam Kimia, 23, 53-56. Halaman 12 16 HUDDLE AND PILLAY

Gage, BA (1986). Aspek kuantitatif dari sistem keseimbangan. Tesis PhD, Universitas Indonesia Maryland, College Park. Gorodetsky, M., & Gussarsky, E. (1986). Miskonseptualisasi keseimbangan kimia Konsep seperti yang diungkapkan oleh metode evaluasi yang berbeda. Jurnal Ilmu Pengetahuan Eropa tion, 8 (4), 427-441. Hackling, MW, & Garnett, PJ (1985). Kesalahpahaman dalam keseimbangan kimia. European Journal of Science Education, 7, 205-214. Herschbach, DR (1993). Paradigma dalam penelitian & perumpamaan dalam mengajar. Jurnal Pendidikan Kimia, 70 (5), 39 1. Howe, TV (1974). Masalah pendidikan dalam penulisan persamaan rumus kimia. MSc tesis, Universitas Glasgow. Huddle, PA, Bradley, JD, & Gerrans, GC (1992). Menuju tutorial yang lebih efektif sistem. Afrika Journal selatan dari Perguruan Tinggi, 6 (2), 11-16. Huddle, PA, & Ncube, C. (1994). Cara dinamis untuk mengajarkan keseimbangan kimia: Bagian I. Spectrum, 32 (3), 39-40. Huddle, PA, & Ncube, C. (1995). Analogi untuk mengajar fisika dan kimia kesetimbangan.Dikirim untuk publikasi. Ingle, RB, & Shayer, N. (1971). Persepsi siswa tentang konsep mol. Pendidikan di Kimia, 8, 182. Johnstone, AH (1982). Makro dan kimia mikro, School Science Review, 378. Johnstone, A. H., et al. (1977). Keseimbangan kimia dan kesulitan konseptualnya. Kelly, GA (1955) Psikologi dari konstruksi pribadi. New York: WW Norton. Levy, S., Kahn, M., Rollnick, M., Segall, R., & Kotecha, P. (1993). Pendidikan Nasional Inisiatif kebijakan: Ilmu Kurikulum Grup Report, Universitas of Witwatersrand, Johannesburg. Lingwood, MH (1993). Segmen garis terarah, laju reaksi dan keseimbangan kimia. Spectrum, 31 (2), 9-11. Long, C. (1987). Kesalahpahaman guru dalam keseimbangan kimia, B.Sc. (Hons.) Proyek, Universitas Witwatersrand. Ncube, C., & Huddle, PA (1994). Cara dinamis untuk mengajarkan keseimbangan kimia: Bagian 11. Spectrum, 32 (4), 2-3. Novak, JD (1988). Belajar sains dan sains belajar. Studi dalam Sains Pendidikan, 15, 77-101. Osborne, RJ, Bell, B. F., & Gilbert, JK (1983). Pengajaran sains dan pandangan anak-anak dunia, Jurnal Pendidikan Ilmu Eropa, 5 (1), 1-14.

Piaget, J., & Inhelder, B. (1969). Psikologi dari anak. New York: Buku Dasar. Posner, GJ, Strike, KA, Hewson, PW, & Gertzog, W. A. (1982). Akomodasi a konsepsi ilmiah: Menuju suatu teori perubahan konseptual. Pendidikan Sains, 66.211-227. Powell, J. (1985). Residu belajar. Pendidikan Tinggi, 14, 127-147. Sander, C. L., & van Wyk, CK (1994). Kemungkinan alasan untuk kurangnya dari aritmatika keterampilan memecahkan masalah mahasiswa tahun pertama. Makalah disajikan pada Konvensi ke-32 dari Institut Kimia Afrika Selatan. Shayer, M., & Adey, P. (1981). Menuju ilmu pengajaran sains. London: Heinemann . Victor, LR (1981). Universitas dan guru sains: menuju sains yang lebih efektif pengajaran. Spectrum, 19 (2), 62-64. Pendidikan dalam Kimia, 14, 169. Halaman 13 STUDI KESALAHAN KONSUMSI DI STOICHIOMETRY DAN EQUILIBRIUM I1 Wheeler, A. E., & Kass, H. (1978). Kesalahpahaman siswa dalam Kesetimbangan Kimia. Zoller, U. (1993). Apakah kuliah dan pembelajaran sesuai? Jurnal dari Pendidikan Kimia, Pendidikan Sains, 62 (2), 223-232. 70 (3), 195-197. Diterima 2 Mei 1994 Direvisi 18 April 1995 Accepted June 24, 1995