Distilasi sederhana - Pembelajaran STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) PBL (Problem Based Learning) 4C (Critical thinking, Collaborative, Comunicative, Creative)

Teacher Introduction

Contoh :

Dari hasil fermentasi alcohol diperoleh = etanol 10%,

1.      Bagaimana  meningkatkan konsentrasinya supaya layak dijual? 

Yang diperdagangkan  70% dan 95% ..... didistilasi!

2.     Apakah dapat dilakukan dengan distilasi sederhana?

3.      Berapa konsentrasi yang bisa dihasilkan dari distilasi sederhana?

4.      Dapat  distilasi sedrehana menghasilkan konsentrasi  70% atau 95%

https://www.footprints-science.co.uk/index.php?type=Distillation&section=Section1&info=10

5.      Bagaimana kita bisa tahu konsentrasi distilat  = 95%? Bisa dibuktikan ketika praktik

6.      Kapan kita dapat memperoleh distilat 95% dari distilasi sederhana ?

Apakah sampai produk bawah (residu) habis?

Apakah sampai produk bawah ½ atau ¼  dari volume awalnya ?

Dapatkah dihitung menggunakan neraca massa?

Missal :

100 g etanol kadar 10% didistilasi sederhana menjadi distilat  95% dan produk bawah = 1%. Berapa distilat yang dihasilkan (ditampung) ?

Dari hasil perhitungan = Distilat 95% = 9,57 g , produk bawah 1% = 90,43g

Hipotesa: berdasarkan perhitungan neraca massa ketika distilat ditampung = 9,57g konsentrasinya 95%, produk bawah 1% sebanyak  90,43 g

Apakah hiptesa tersebut benar?

Dilakukan eksperimen:

Objectives (mutlak/ pasti/ sebenarnya/ nyata) 

Tujuan pembelajaran; menaksir konsentrasi distilat pada distilasi sederhana 

Materials

Engagement   : ………................

Exploration    : ………................

Explanation   : ………….............

jika hipotesa tersebut terbukti salah?

Extension       : .............................

Guru  membimbing siswa untuk menerapkan pengetahuan yang telah didapat pada konteks baru. 

mengapa hipotesa kurang tepat?

Bagaimana perhitungan distilasi sederhana yang lebih valid?

Mengapa perhitungan neraca massa tersebut tidak dapat dibuktikan?

Dibutuhkan STEM untuk membantu menyelesaikan masalah tersebut!

Dibutuhkan pemahaman tentang integral dan deferensial!

Bagaimana integral dan diferensial dapat diselesaikan ? sementara siswa belum mendapatkan!

Peranan matematika yang dapat membantu menyelesaikannya, misal dengan metode deret dan lain lain.

Evaluation : ..........................

STEM dapat memberikan solusi!

3 pendekatan yang digunakan dalam model pembelajaran STEM

Secara umum tujuan dan manfaat dari model pembelajaran STEM yang diharapkan, antara lain :

1.     Mengasah keterampilan berpikir kritis dan kreatif, logis, inovatif dan produktif

2.     Menanamkan semangat gotong royong dalam memecahkan masalah

3.     Mengenalkan perspektif dunia kerja dan mempersiapkannya.

4.  Memanfaatkan teknologi untuk menciptakan dan mengomunikasikan solusi yang inovatif

5.   Media untuk menumbuhkembangkan kemampuan menemukan dan menyelesaikan masalah.  
6. Media untuk merealisasikan kecakapan abad 21 dengan menghubungkan pengalaman kedalam proses pembelajaran melalui peningkatan kapasitas dan kecakapan peserta didik

7.     Standarisasi Literasi Teknologi

Secara umum, ada 3 pendekatan yang digunakan dalam model pembelajaran STEM, yaitu :

         1.      Pendekatan Silos, dimana setiap disiplin STEM diajarkan secara terpisah untuk menjaga domain pengetahuan dalam batas-batas dari masing-masing disiplin, contohnya seperti permainan jams session

Bagi yang sudah merasa menjadi musisi jazz, jam session berguna sebagai ajang silaturahmi, tukar pikiran dan ide, juga mengukur kemampuan diri sendiri sudah sejauh mana kita berproses dlm mendalalmi jazz. Bagi musisi jazz pemula, jam session artinya "kesempatan" untuk bermain bersama orang -orang yg dianggap levelnya lebih tinggi dari kita. sehingga dapat terbukti seberapa bisa kita beradaptasi  dengan orang tersebut.

             2.      Pendekatan embedded, lebih menekankan untuk mempertahankan integritas materi pelajaran, bukan fokus pada interdisiplin mata pelajaran, materi pada pendekatan tertanam tidak dirancang untuk dievaluasi atau dinilai, contohnya seperti permainan music organ tunggal, dimana semua alat music ada pada organ.

             3.      Pendekatan integrated, dimana setiap bidang STEM diajarkan seolah-olah terintegrasi dalam satu subjek, contohnya adalah group band music.

Sedangkan Prespektif Pendidikan model pembelajaran STEM ada 9, antara lain (Bebey 2013):

1.    STEM Equals Science (or Mathematics), seperti ekosistem hutan untuk pohon

2.    STEM Means Both Science and Mathematics ( STEM as a reference for science and mathematic), seperti silos dan postholes

3.    STEM Means Science and Incorporates Technology, Engineering, or Math (Separate Science Disciplines That Incorporate Other Disciplines), seperti rumah yang terdiri dari beberapa ruang/kamar

4.    STEM Equals a Quartet of Separate Disciplines, seperti silos

5.    STEM Means Science and Math Are Connected by One Technology or Engineering Program, seperti mall yang didalamnya terdiri dari beberapa toko yang terintegrasi

6.    STEM Means Coordination Across Disciplines, seperti membangun rumah yang terdiri dari beberapa sub kontraktor

7.    STEM Means Combining Two or Three Disciplines, seperti membuat produk baru dengan mengabungkan beberapa produk yang sudah ada

8.    STEM Means Complementary Overlapping Across Disciplines, seperti dalam perakitan mobil

9.    STEM Means a Transdisciplinary Course or Program, seperti group music

Perkembangan abad 21 menuntut 4 ketrampilan dasar dan 20 standar literasi teknologi.

Perkembangan iptek pada abad 21 ini, semakin tidak terbendung, hal ini dikarenakan sudah tidak adanya batas antar Negara dalam hal komunikasi dan kerjasama, sehingga semua lini harus mengantisipasi hal ini.Dalam dunia pendidikan perlu dilakukan perubahan dalam model pembelajaran yang dapat mengantisipasi kemajuan abad 21, yang menuntut adanya 4 ketrampilan dasar dan 20 standar literasi teknologi. 

Secara umum 4 ketrampilan (4C) yang dibutuhkan di abad 21, antara lain (NEA, 2012):

    1. Critical Thinking and Problem Solving, mempunyai pemikiran yang kritis dalam menyelesaikan masalah 

        2.     Creativity and Innovation, mempunyai kreatifitas dan inovasi 

       3.      Communication, mempunyai kemampuan dalam mendengar, membaca, berbicara dan menulis dengan menggunakan berbagai media 

 4.     Collaboration, mempunyai kemampuan dalam bekerjasama dan menghargai orang lain

Sedangkan 20 standar literasi teknologi yang harus dikuasai dalam abad 21, antara lain (International Technology Education Association , 2002) :

      1.      Dasar Teknologi, meliputi :

a)  Standar 1, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang karakteristik dan ruang lingkup teknologi

b)  Standar 2, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang konsep inti dari teknologi

c)  Standar 3, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang hubungan antar teknologi dan hubungan antara teknologi dan bidang studi  lainnya.

     2.    Teknologi dan Masyarakat, meliputi :

a)    Standar 4, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang budaya, sosial, ekonomi dan efek-efek kebijakan teknologi

b)   Standar 5, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang efek teknologi pada lingkungan

c)    Standar 6, Peserta didik akan mengembangkan peran masyarakat dalam pengembangan dan penggunaan teknologi

d)   Standar 7, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang pengaruh teknologi pada sejarah masa lalu.

     3.    Desain, meliputi :

a)    Standar 8, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang elemen-elemen desain

b)   Standar 9, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang desain rekayasa

c)    Standar 10, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang pembaharuan, penelitian dan pengembangan, penemuan dan inovasi, dan percobaan pada pemecahan masalah

     4.    Kemampuan untuk Dunia Teknologi, meliputi :

a)    Standar 11, Peserta didik akan mengembangkan kemampuan untuk menerapkan sebuah proses desain

b)   Standar 12, Peserta didik akan mengembangkan kemampuan menggunakan dan merawat produk teknologi dan sistem

c)    Standar 13, Peserta didik akan mengembangkan kemampuan menilai dampak dari produk dan sistem

      5.    Dunia yang Terdesain

a)  Standar 14, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi serta menggunakan teknologi pengobatan (kedokteran)

b)  Standar 15, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi dan menggunakan pertanian serta yang terkait dengan bioteknologi

c)  Standar 16,  Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi  serta menggunakan dan kekuatan teknologi

d)  Standar 17, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman dan dapat menyeleksi  serta menggunakan informasi dan teknologi komunikasi

e)   Standar 18, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi serta menggunakan teknologi transportasi

f)   Standar 19, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi serta menggunakan teknologi manufaktur

g)  Standar 20, Peserta didik akan mengembangkan sebuah pemahaman tentang kemampuan menyeleksi serta menggunakan teknologi konstruksi

Salah satu model pembelajaran yang dikembangkan dalam mengantisipasi abad 21 adalah STEM (Sain, Teknologi, Enjinering, Matematika).